JPS6368130A

JPS6368130A - 電子内視鏡

Info

Publication number: JPS6368130A
Application number: JP61213501A
Authority: JP
Inventors: 久雄矢部; 鈴木　博雅
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、挿入部の先端部の長さを長くすることなく、
この先端部の外径を小さくづ゛ることのできる電子内視
鏡に関Ｊる。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点コ近年、
電荷結合素子（ＣＣ［））等の固体撮像素子を撮像手段
に用いた内視鏡（本発明において電子内視鏡という。）
が種々提案されている。

この電子内視鏡は、ファイバスコープに比べて解像度が
高く、画像の記録及び再生等が容易であり、また、画像
の拡大や２画面の比較等の画像処理が容易である等の利
点を有する。

ところで、前記電子内視鏡では、ｍ長で例えば可撓性の
挿入部の先端側に硬性の先端部が設けられ、この先端部
内に対物レンズと固体撮像素子とが配設されている。例
えば直視型電子内視鏡の場合、従来、対物レンズの光軸
が挿入部の長手方向と平行に配置され、撮像面がこの先
軸と垂直すなわち挿入部の長手方向と垂直になるように
固体撮像素子を配置したものが提案されていた。

しかしながら、撮像面が挿入部の長手方向に垂直になる
ように固体撮像素子を配置した電子内視鏡では、前記先
端部の横断面形状が固体撮像素子の寸法に左右され、こ
の先端部の外径を小さく−リることに限界があった。ま
た、前記固体搬像素子の画素数を多くすると、前記先端
部の外径が大きくなり、体腔内に挿入する際患者に苦痛
を与えてしまうという問題点があった。

これに対処するに、例えば特開昭５８−４６９２２号公
報には、撮像面が挿入部の長手方向と平行づなわち対物
レンズの光軸と平行になるように固体撮像素子を配置し
、前記対物レンズの被写体像を反射鏡等の導光手段によ
って前記固体撮像素子の撮像面へ導くようにした技術が
開示されている。

ところで、前記電子内視鏡の硬性の先端部内には、前記
対物レンズ及び固体搬像素子の他に、この固体＠像素子
の駆動回路等を構成する電子部品等が配設される。前記
従来例では、前記電子部品等が固体Ｒ像素子よりも基部
側に配設されるため、硬性の先端部が長くなってしまう
。そのため、体腔内に円滑に挿入できず患者に苦痛を与
えたり、観察時の操作性が悪いという問題点がある。

［発明の目的コ本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、挿入
部の先端部の長さを艮くすることなく、この先端部の外
径を小ざくすることのできる電子内視鏡を提供すること
を目的としている。

［問題点を解決するだめの手段及び作用］本発明による
電子内視鏡は、撮像面が挿入部の長手方向に対して斜め
になるように固体搬像素子を配置し、結像光学系からの
光路を前記！ｆｆ１９面に導き、前記結像光学系によっ
て形成される被写体像を前記撮像面に結像させる導光手
段を設けると共に、前記固体撮像素子の外部接続端子を
、この固体撮像素子の後方側に偏在させたものである。

すなわち、搬像面が挿入部の長手方向に対して斜めにな
るように固体撮像素子を配置づることにより、搬像面が
挿入部の長手方向に対して垂直になるように配置する場
合に比べ、先端部の横断面における前記固体撮像素子の
占める割合が減少づる。従って、この先端部の外径を小
さくすることが可能になる。また、前記固体搬像素子の
反躍像面側には縦断面形状が三角形の空スペースが形成
される。従って、この空スペースに電子部品等を配設す
ることができ、先端部の長さを短くすることが可能にな
る。また、前記空スペースに電子部品等を配設しない場
合でも、撮像面が挿入部の長手方向に平行になるように
固体撮像素子を配置する場合に比べ、先端部の長さを短
くづ゛ることができる。

また、前記固体撮像素子のイメージエリア（有効搬像部
）より先端側が長かったり、厚かったりすると、この先
端側の端部が径方向外側に突出してしまい、挿入部の先
端部の細径化に不具合が生じる。本発明によれば、前記
固体撮像素子の外部接続端子を、この固体撮像素子の後
方側に偏在させたので、この固体撮像素子のイメージエ
リアより先端側の長さを短くしたり、前記外部接続会お
子を含めた厚さを薄くしたりすることが可能になり、挿
入部の先端部の外部をにり小さくづることができる。

［実施例コ以下１図面を参照して本発明の実施例を説１す］づる。

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ’断面図、第３図は固体Ｐａ像水素子正面
図、第４図は電子内視鏡の先端部の正面図、第５図は電
子内視鏡の全体を示づ側面図、第６図は電子内視鏡の構
成を示１説明図である。

第５図に示づように、電子内視鏡１は、細長で例えば可
１尭性の挿入部２の後端に大径の操作部３が連設されて
いる。前記操作部３の後端にはコネクタ受（プ４が設（
プられ、このコネクタ受け４に装着されるコネクタ５を
有づ′るケーブル６を介して、前記操作部３ど、光源装
着及び映像信弓処ｒｌｊ回路が内蔵されたｉｔ、ＩＩ　
Ｍｌ！装置７とが接続されるようになっている。ざらに
、前記ａｉｌｌ　ｔｉｌ＋装「′７７には、表示手段と
してのカラーＣＲＴＴ：ニタ８が接続されるようになっ
ている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの先
９１．：部９に隣接づる（ｐ方側に湾曲可能な湾曲部１
０が順次設けられている。また、前記操作部３に設けら
れた湾曲操作ノブ１１を回動操作することによって、前
記湾曲部１０を左右方向あるいは上下方向に湾曲できる
ようになっている。また、前記操作部３には、前記挿入
部２内に設けられた鉗子チャンネルに連通ずる挿入口１
２が設けられている。

前記先端部９は、第１図及び第２図に示ずように構成さ
れている。

ずなわち、先端部９は、金属等の硬性の部材からなる略
円柱状の先端部本体１５を備え、この先端部本体１５に
は、前記挿入部２の長手方向に平行に貫通するｌ察用透
孔１６、鉗子チャンネル用透孔１７、照明用透孔４１及
び送気送水チャンネル用透孔４２が形成されている。

前記観察用透孔１６の先端側には、結像光学系としての
対物レンズ系１８が、この観察用透孔１６内に形成され
た段部及び位置決め部材１９にて位置決めされて装着さ
れている。また、この観察用透孔１６の後端側には、第
２図に示すように断面略矩形状のプリズム・固体撮像素
子・基板収納室２０が形成されている。この収納室２０
には、先端側より順に、導光手段としての第１のプリズ
ム２１及び第２のプリズム２２、固体撮像素子２４、及
び基板３３が収納固定されている。前記第１のプリズム
２１の後端側はテーバ状に形成されている。一方、前記
第２のプリズム２２は樹状に形成され、薄い部分が先端
側になるにうに、前端面が前記第１のプリズム２１のテ
ーパ面２１ａに固着されている。この第２のプリズム２
２の後端面２２ａは、前記挿入部２の長手方向に対して
斜めになっており、撮像面２３が、前記後端面２２ａに
当接し、挿入部２の長手方向に対して斜めになるように
、固体搬像素子２４が前記第２のプリズム２２に固着さ
れている。また、前記第１のプリズム２１の上端面は、
反射面２１ｂに形成されている。

前記固体撮像素子２４は、第３図に示すように、イメー
ジエリア２５と、このイメージエリア２５の周囲に設け
られたポンディングパッド２６とを有する撮像チップ２
７を備えている。前記ポンディングパッド２６は、外部
接続端子としてのり−ド２８にボンディングワイヤ２９
によって接続されている。また、前記イメージエリア２
５の上面にはカバーガラス３０が固着されている。そし
て、前記ポンディングパッド２６、ボンディングワイヤ
２９、及びリード２８の一部は、封止樹脂３１にて封止
され、固体撮像素子２４は、全体が略直方体形状に形成
されている。

従来、固体搬像素子等の半導体パッケージでは、デュア
ルインラインパッケージ（ＤＩＰ）やチップキャリア等
のように、リード等の外部接続端子が、パッケージの対
向する２辺や４辺に設けられているが、本実施例では、
前記リード２８を、固体搬像素子２４の後方側（第３図
における上側）に偏在させている。づなわち、リード２
Ｂは、固体撮像素子２４の接方側の辺と、側方の一辺の
後端側とに設けられている。また、前記リード２８に対
応する前記ポンディングパッド２６も、固体Ｗｍ像素子
２４の後端側に偏在されている。従って、前記イメージ
エリア２５より先端側の長さが短くなっている。

また、本実流例では、前記固体搬像素子２４の下端部３
２が、挿入部２の長手方向に平行に面取りされた形状に
形成され、この下端部３２が下方に突出しないようにし
ている。

前記固体搬像素子２４は、反撮像面側が、基板３３に固
着されている。前記リード２８のリード足３４は、この
基板３３に接続されている。また、この基板３３には、
前記固体ぬ水素子２４の駆動回路やプリアンプ等を構成
する電子部品３５が取付けられている。本実施例では、
第１図に示すにうに、この基板３３を前記固体撮像素子
２４の上方にずらして、この基板３３の下端部が下方に
突出しないようにしている。

前記基板３３０反固体ぬ水素子側には、信号線３６が接
続されている。この信号線３６は、前記挿入部２内に挿
通されて、前記操作部３のコネクタ受け４に接続されて
いる。前記基板３３と信号Ｆ２３６の接続部分は、接着
剤４９によって固定されている。

なお、本実施例では、前記基板３３を先端部本体１５の
収納室２ｏに固定したので、前記信号線３６に押し引き
のノＪが加わっても、雄板３３、固体搬像素子２４、第
１．第２のプリズム２１．２２、及び対物レンズ系１８
の互いの位置関係が変らないようになっている。

一方、前記鉗子チャンネル用透孔１７には、鉗子チ１１
ンネル３７を形成づる鉗子チ１１ンネルチューブ３８が
嵌着されている。この鉗子チャンネルチューブ３８は前
記挿入部２内に挿通されて前記挿入口１２に接続されて
いる。

また、前記照明用透孔４１には、第４図に示すように配
光レンズ系４３が装着され、この配光レンズ系４３の後
端に、ライトガイド４４が連設されている。このライト
ガイド４４は、前記挿入部２内に挿通されて前記操作部
３のコネクタ受け４に接続されている。

なお、前記コネクタ受け４にコネクタ５を介して接続さ
れるケーブル６は、前記信号線３６からの信号を制御１
１装置７に伝達づ′るケーブルと、制９１１装置７内の
光源装置からの光を前記ライトガイド４４に伝達するラ
イトガイドとを備えている。

前記送気送水チャンネル用透孔４２には、第４図に示ず
ように、送気送水ノズル４５が装置され、また、この送
気送水ヂャンネル用透孔４２の後端部には、送気送水チ
ャンネル４６を形成する図示しない送気送水チューブが
接続されている。この送気送水チューブは、前記挿入部
２内に挿通されて前記操作部３に設けられた図示しない
送気送水口に接続されている。

前記挿入部２は、第１図及び第２図に示すように、軟性
チューブ４７を有し、この軟性チューブ４７内に前記信
号線３６、鉗子ヂャンネル３７、ライトガイド４４、送
気送水チャンネル４６等が挿通されている。この軟性チ
ューブ４７の前端部は、前記先端部本体１５の後端部に
接続されている。

なお、本実施例では、第４図に示１ように、先端部９に
おいて径の大きな対物レンズ系１８と鉗子チ１７ンネル
３７とを先端部９の一直径５０上に配置しでいる。

ところで、第６図に示すように、前記ｖ制御装置７内に
設けられた光ＦＡ装置６１は、面順次方式の場合であれ
ば、例えば、光源ランプ６２と、赤、緑、青の３原色の
色透過フィルタからなる回転カラーフィルタ６３とを備
えている。前記回転カラーフィルタ６３は、例えばステ
ンビングモータ６４によって回転駆動されるようになっ
ている。そして、前記光源ランプ６２の照明光が前記回
転カラーフィルタ６３を経て、順次赤、緑、青の各波長
の光にされ、集光レンズ６５で集光されて前記ケーブル
６内のライトガイド６６に入射するようになっている。

この照明光は、前記ケーブル６、ライトガイド４３、及
び配光レンズ系４３を経て、この配光レンズ系４３の先
端から出射され、被写体を色面順次で照明するようにな
っている。

前記被写体からの赤、緑、青の各色光に応じた反用光は
、対物レンズ系１８を透過して第１のプリズム２１に入
射する。この第１のプリズム２１に入射した反射光は、
第１図に示づ−ように、テーパ面２１ａに臨界角以上で
入射し、このテーパ面２１ａで反射する。この反）１光
の進行方向の第１のプリズム２１の上端面は反射面２１
ｂに形成されており、前記テーパ面２１ａでの反ＣＪ光
は、この第１のプリズム２１の反射面２１ｂで反射して
、再び前記テーバ面２１ａ１．：臨界角以下で入射する
。

この光は、このテーパ面２１ａを透過して、第２のプリ
ズム２２に入射し、この第２のプリズム２２を透過して
、固体搬像素子２４の撮像面２３ａで受光される。なお
、結像光学系としての対物レンズ系１８、導光手段とし
ての第１及び第２のプリズム２１．２２は、被写体像が
固体ｆｌ索子２４の躍像面２３に結像されるように、屈
折率、互いの間隔等が設定されている。

前記固体搬像素子２４の出力信局は、面順次方式の揚台
、例えば第６図に示すように映像信号処理される。すな
わち、前記固体層像素子２４の各画素に対応した信号は
、駆動回路７１から印加されるクロック信号によって、
例えば横方向に順次出力される。この画素信号は、プリ
アンプ７２で増幅され、サンプルホールド回路７３で映
像信号か抽出され、さらに、γ補正回路７４でγ補正さ
れた後、Ａ／Ｄ変換器７５でデジタル信号に変換される
。この映像信号は、マルチプレクサ７６によって、色面
順次の照明に同期して切換えられて、順次界、緑、青の
各色に対応したＲフレームメモリ７７、Ｇフレームメモ
リ７８、Ｂフレームメモリ７９に記憶される。前記各フ
レームメモリ７７゜７８．７９は、カラーＣＲＴモニタ
８等の表示装置にマツチングしたｉ度で横方向に同時に
読み出され、それぞれＤ／Ａ変換器８０．８１．８２で
アナログ信号に変換されてＲ，Ｇ、Ｂ色信号となる。そ
して、このＲ，Ｇ、Ｂ信号がカラーＣＲＴモニタ８に出
力され、被写体がカラー表示されるようになっている。

このような構成の本実施例によれば、挿入部２の先端部
９内に配設される固体搬像素子２４を、その撮像面２３
が挿入部２の長手方向に対して斜めになるように配置し
たので、撮像面２３が挿入部２の長手方向に対して垂直
になるように配７１づ゛る場合に比べ、先端部９の横断
面における前記固体撮像素子２４の占める割合が減少づ
る。従って、この先端部９の外径を小さくすることが可
能になる。しかも、搬像面２３が挿入部２の長手方向に
対して水平になるように固体搬像素子２４を配置する場
合に比べ、硬性の先端部９の艮ざが短くなる。

さらに、固体撮像素子２４のリード２８を、この固体！
ｌｌｌ素像２４の後方側に偏在させ、イメージエリア２
５より先端側の長さを短くしたので、その分、挿入部２
の先端部９の外径を小さくすることができる。また、前
記固体撮像素子２４の先端側には、リード２８が設けら
れていないので、この先端側の厚さはリード足３４の分
だけ薄くなっているので、先端部９の外径をより小さく
することができる。また、前記固体撮像素子２４の反搬
像面側の空スペースの広い後端側にリード２８を偏在さ
せたので、このリード２８への信号線３６の接続が容易
になる。

また、本実施例では、先端部９において径の大きな対物
レンズ系１８と鉗子チャンネル３７とを先端部９の一直
径５０上に配置したので、先端部９をより細径化できる
。

なお、本実施例では、対物レンズ系１８、第１及び第２
のプリズム２１，２２、固体撮像素子２４、及び基板３
３を先端部本体１５にて支持しているが、レンズ枠、プ
リズム枠、固体撮像素子枠等を別部材とし、これらを接
合固定してユニットとした後、前記先端部本体１５と組
合わせても良い。

第７図ないし第９図は本発明の第２実施例に係り、第７
図は電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、第８図及び
第９図は固体撮像素子のリード足の配置を示づ斜視図で
ある。

本実施例では、先端部本体１５の先端側にカバ一部材９
１が装着されている。前記先端部本体１５及びカバ一部
材９１に形成された観察用透孔１６の先端側には、レン
ズ枠９２が嵌着されている。

そして、結像光学系としての対物前玉９３が、その光軸
が挿入部２の長手方向に平行になるように前記レンズ枠
９２に保持されている。この対物前玉９３の後方には、
前記レンズ枠９２に保持された赤外カットフィルタ９４
が配設されている。前記レンズ枠９２の後端側には、前
記赤外カットフィルタ９４を押える押え枠９５が連設さ
れ、さらに、この押え枠９５の後端側にレンズ・プリズ
ム保持枠９６が連設されている。このレンズ・プリズム
保持枠９６は、先端側が断面円形の枠に形成され、後端
側が断面矩形の枠に形成されている。

そして、このレンズ・プリズム保持枠９６の断面円形の
枠部分に、結像光学系としての対物後玉９７が、その光
軸が前記対物前玉９３の光軸と一致し、前記挿入部２の
長手方向に平行になるように保持されている。一方、前
記レンズ・プリズム保持枠９６の断面矩形の枠部分に、
先端側より順に、四角柱状の光学ロンド９８、導光手段
としての第１のプリズム２１及び第２のプリズム２２が
保持されている。前記光学ロンド９８は、前端面及び後
端面が前記対物前玉９３の光軸に垂直になるように配置
され、この光学ロッド９８の後端面に、前記第１のプリ
ズム２１の前端面が固着されている。

前記第１及び第２のプリズム２１．２２は第１実施例と
同様に形成され、第２のプリズム２２の後端面２２ａに
、固体撮像素子２４が固着されている。

この固体撮像素子２４の外部接続端子としてのリード足
９９は、固体撮像素子２４の後方側に偏在されている。

このリード足９９は、例えば、第８図に示すように、固
体ぬ機素子２４のパッケージの両側に２列に設けられた
ものでも良いし、第９図に示すように、固体撮像素子２
４のパッケージの底部に格子状に配列されたビン状のも
のでも良い。

本実施例では、前記リード足９９に直接信号線３６が接
続されている。

なお、照明用透孔４１には、配光レンズ枠１００が嵌着
され、この配光レンズ枠１００に配光レンズ系４３が保
持されている。また、この配光レンズ系４３の後端面に
、前記配光レンズ枠１００によって前端面が結束保持さ
れたライトガイド４４の前端面が当接されている。

また、挿入部２を形成するチューブ１０１は、３重のチ
ューブになっている。

本実施例のように、固体顕像索子２４に、基板を介せず
に直接信号線３６を接続する場合も、リード足９９を固
体撮像素子２４の後方側に偏在させることにより、挿入
部２の先端部９の外径を小さくづることができ、また、
信号線３６の接続が容易になる。

なお、固体撮像素子２４のリード数が多い場合等には、
第１０図に示すように、固体１ｍ素子２４の後端部にも
リード足９９を設けても良い。

また、固体搬像素子２４の後端部に設けられたリード足
９９を、第１１図及び第１２図に示（ように、下方に折
曲したり、第１３図に示すように、上方に折曲したり、
あるいは、第１４図に示ｔ　Ｊ：うに、固体搬像素子２
４の側部または底部に設けられたリード足９９を適宜に
折曲することにより、信号線３６の接続がさらに容易に
なる。

なお、本発明は前記実施例に限定されず、例えばリード
のないチップキャリア型等の固体撮像素子を用いたもの
にも適用することができる。

また、搬像方式は、照明光を赤、緑、青と順次切換える
面順次方式に限らす、固体ｔｌｉｕ像素子の前面に色モ
ザイクフィルタを配設した単板方式等でも良い。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、ｍＪ＆面が挿入部
の長手方向に対して斜めになるように固体撮像素子を配
置し、結像光学系からの光路を前記撮像面に導き、前記
結像光学系によって形成される被写体像を前記躍隊商に
結像させる導光手段を設けたので、挿入部の先端部の長
さを長くすることなく、この先端部の外径を小さくする
ことができる。

さらに、固体撮像素子の外部接続端子を、この固体搬像
素子の後方側に偏在させたので、この固体撮像素子のイ
メージエリアより先端側の長さを短くしたり、前記外部
接続端子を含めた厚さを薄くしたりすることができ、挿
入部の先端部の外径をより小さくすることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ’断面図、第３図は固体搬像素子の正面図
、第４図は°電子内視鏡の先端部の正面図、第５図は電
子内視鏡の全体を示す側面図、第６図は°電子内視鏡の
構成を示１Ｊ説明図、第７図ないし第９図は本発明の第
２実施例に係り、第７図は電子内視鏡の挿入部の先端部
の断面図、第８図及び第９図は固体撮像素子のリード足
の配置を示す斜視図、第１０図ないし第１４図は本発明
の第２実施例の変形例を示す説明図である。１・・・電子内視鏡・　　　　２・・・挿入部９・・・
先端部１８・・・対物レンズ系（結像光学系）２１・・・第１
のプリズム（導光手段）２２・・・第２のプリズム（Ｓ
先手段）２３・・・＠像面　　　　　２４°°°固体記
像素子２８・・・リード（外部接続端子）第２図第４図第５図第６図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

挿入部の先端部に、固体撮像素子及びこの固体撮像素子
の撮像面に被写体像を結像する結像光学系からなる撮像
手段を設けた電子内視鏡において、前記撮像面が前記挿
入部の長手方向に対して斜めになるように前記固体撮像
素子を配置し、前記結像光学系からの光路を前記撮像面
に導き、前記結像光学系によつて形成される被写体像を
前記撮像面に結像させる導光手段を設けると共に、前記
固体撮像素子の外部接続端子を、この固体撮像素子の後
方側に偏在させたことを特徴とする電子内視鏡。