JPS6343639A

JPS6343639A - 電子内視鏡

Info

Publication number: JPS6343639A
Application number: JP61189242A
Authority: JP
Inventors: 次生岡崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1988-02-24
Also published as: US4773396A; JPH0442934B2

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、挿入部の先端部を細く、あるいは、体腔内に
挿入しやすい形状にすることが可能な電子内視鏡に関す
る。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］近年、
電荷結合素子（ＣＯＤ）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′６Ｎ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、前記内視鏡は、挿入時の患者の苦痛を低減す
るため、先端部が細く、また、体腔内に挿入しやすい形
状、例えばテーバ状になっていることが望ましいが、こ
の先端部の外径や形状は、この先端部に内設された構成
要素の大きさや配置によりｆｉｌｌ約される。

前記電子内視鏡では、一般に、前記先端部に、構成要素
として、結像光学系としての対物レンズ系と固体＠機素
子とを有する撮像手段の他に、鉗子チャンネル、送気送
水チューブ、ライトガイド等が内股されている。前記固
体ｉｓ索子を合む横断面における前記各構成要素の大き
さを比較すると、一般に、前記固体撮像素子が最も大き
く、次いで鉗子チャンネル、ライトガイドの順になる。

なお、処置性能よりも観察性能を特に重視する場合には
、固体撮像素子、ライトガイド、鉗子チャンネルの順に
なることもある。

そこで、前記固体撮像素子と、この固体撮像素子の次に
大ぎな第２の構成′Ｉ５素（一般的には鉗子チャンネル
）とを隣接して配置すると先端部を最も細くできると考
えられる。また、前記固体撮像素子が例えば四角形の場
合には、この固体撮像素子の辺側に前記第２の構成要素
を配置することにより、ある程度細径化できる。

また、前記固体撮像素子よりも先端側の先端部外径を細
くするには、対物レンズ系と第２の構成要素、例えば鉗
子チ１７ンネルとを近づけると良い。

ところで、従来、館記固体函像素子は、多数の受光素子
（画素）が配列されたチップが中央部に配置され、この
チップはボンディングワイヤ等でパッケージに設けたリ
ードと電気的に接続されている。従って、固体撮像素子
全体は、前記チップのイメージエリアの大きさに比べて
大きくなっている。また、一般的には、前記固体撮像素
子の外径の方が対物レンズ系の外径よりも大きくなって
いる。

従って、従来は、前記対物レンズ系の位置が、前記固体
撮像素子の大きさによって制約され、前記対物レンズ系
と第２の構成要素とを近づけて固体撮像素子よりも先端
側の先端部外径をさ゛らに細径化することや、先端部を
体腔内に挿入しやすい形状にすること等は考えられてい
なかった。

［発明の目的］本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、挿入部
の先端部をより細（、あるいは、体腔内に挿入しやすい
形状にすることが可能な電子内視鏡を提供することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による
′電子内視鏡は、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イメージエリアに被写体像を結像す
る結像光学系からなる撮像手段と、横断面における大き
ざが眞記固体Ｒ像素子よりも小さく、且つ、他の構成要
素よりも大きい第２の構成要素とを有するものにおいて
、前記固体撮像素子のイメージエリアの中心を中心とし
て、この固体撮像素子を含む横断面においてこの固体撮
像素子を包含する最も小さい円内に、前記第２の構成要
素の少なくとも一部が重なり合うように、前記固体撮像
素子と第２の構成要素とを隣接して配置したものである
。

すなわち、前記構成のように固体Ｒ機素子と第２の構成
要素とを配置することにより、固体撮像素子のイメージ
エリアと第２の構成要素とを近づけることができ、その
結果、結像光学系と第２の構成要素とを近づけて固体撮
像素子よりも先端側の先端部をより細径化したり、体腔
内に挿入しやすい形状、例えばテーパ状に形成すること
が可能になる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第４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横断面図、第２図は
先端部の縦断面図、第３図は電子内視鏡の全体を示す側
面図、第４図は映像信号処理回路を示すブロック図であ
る。

第３図に示すように、電子内視鏡１は、細長で例えば可
撓性の挿入部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け４が設けられ
、このコネクタ受け４に装着されるコネクタ５を有する
ケーブル６を介して、前記操作部３と、光源装置及び映
像信号処理回路が内蔵された制御装置７とが接続される
ようになっている。さらに、前記制御装置７に（よ、表
示手段としてのカラーＣＲＴモニタ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
端部９に隣接する侵方側に湾曲可能な湾曲部１０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
鉗子ヂャンネルに連通ずる挿入口１２が設けられている
。

前記先端部９は、第１図及び第２図に示すように構成さ
れている。

すなわち、先端部９は、金属等の硬性の材料からなる略
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４通する観察用、
透孔１６、鉗子チャンネル用透孔１７、図示しない照明
用透孔及び送気送水チ１ｐンネル用透孔が形成されてい
る。

前記観察用透孔１６には、絶縁枠１８を介して、レンズ
枠１９が嵌着されている。そして、結像光学系としての
対物レンズ系２０が、その光軸２１が前記挿入部２の長
手方向に平行になるように前記レンズ枠１９に保持され
ている。

前記レンズ枠１９の後端部には素子ホルダ２２が連設さ
れ、この素子ホルダ２２の後端には固体撮像素子２３が
固設されている。この固体撮像素子２３は、例えば円根
状のベース２４と、このベース２４上に固設された撮像
デツプ２５と、前記ベース２４に設けられた複数のリー
ド２Ｇと前記撮像チップ２５とを電気的に接続するボン
ディングワイヤ２７と、前記ｆｉ２像チップ２５とｉ１
ｉ記ボンディングワイヤ２７とを覆う透明樹脂等よりな
る保護層２８と、前記ベース２４の反搬像チップ側に設
けられ、前記リード２６に電気的に接続された足２９等
が一体のパッケージに形成さ゛れている。

そして、前記保護層２８が前記素子ホルダ２２の後端に
固着されている。

前記搬像チップ２５は、第１図に示すように、前記対物
レンズ系２０によって被写体像が結像される矩形のイメ
ージエリア３０と、黒レベルを検出するためのオプティ
カルブラック列３１と、この撮像チップ２５と前記ボン
ディングワイヤ２７とを接続するためのポンディングパ
ッド３２とを有している。

本実施例では、前記固体Ｒ＠素子２３のイメージエリア
３０とパッケージの外周との間に、オプティカルブラッ
ク列３１やポンディングパッド３２、ボンディングワイ
ヤ２７、リード２６等のボンディング部のない部分を設
け、前記イメージエリア３０を固体撮像素子２３のパッ
ケージの中心３３よりも外周側に近づけて配置している
。すなわち、前記ポンディングパッド３２は、前記イメ
ージエリア３０のパッケージ外周側と反対側の２辺に沿
ってＬ字状に配置されている。また、前記オプティカル
ブラック列３１は、前記イメージエリア３０のパッケー
ジ外周側と反対側の１辺に沿って隣接されている。また
、ボンディングワイヤ２７を介して前記ポンディングパ
ッド３２に接続される前記リード２６の電極パッド２６
ａは、前記ポンディングパッド３２に対向し撮像チップ
２５を囲うようにパッケージ（ベース２４）の外周に沿
って配置されている。これは、電極パッド２６ａの間隔
には最小限界があり、撮像チップ２５のポンディングパ
ッド３２の配置形状と同じようにＴｉｉパッド２６ａを
配置すると、ベース２４が大きくなってしまうためであ
り、１１１１！チツプ２５を囲うように電極パッド２６
ａを配置することにより、ベース２４を小型化すなわち
固体ｆｉｌ＆索子２３を小型化して先端部９の細径化を
図ったものである。

また、前記固体撮像素子２３は、前記イメージエリア３
ｏの中心３４が前記対物レンズ系２０の光軸２１と一致
するように配置されている。

前記固体撮像素子２３の足２９は、基板３５に接続され
ている。この基板３５の例えば両面には、前記固体撮像
素子２３の駆動回路やプリアンプ等を構成する電気部品
、例えば、トランジスタ３６、コンデンサ３７等が取付
けられている。また、この基板３５には、図示しない配
線パターンを介して前記固体撮像素子２３やトランジス
タ３６、コンデンサ３７等に導通するケーブル３８の導
線３９が接続されている。この導線３９の被覆部分３９
ａは、前記基板３５の基部側に配設されたケーブル固定
部材４０のケーブル挿通孔４０ａに挿通されている。こ
のケーブル挿通孔４０ａには例えば接着剤４１が充填さ
れ、前記導線３９の被覆部分３９ａが固定されている。

そして、前記ケーブル３８が引張られても、＾Ｆ、記導
線３９と基板３５との接続部分に力が加わらないように
して断線等を防止している。前記ケーブル３８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。

また、前記素子ホルダ２２とケーブル固定部材４０との
間の前記固囮像素子２３及び基板３５等は、例えば円筒
状のシールドパイプ４２によって覆われている。

一方、前記鉗子チャンネル用透孔１７には、鉗子口金４
５が嵌着されている。この鉗子口金４５の後端部には、
第１図に示すように、横断面における大きさが萌記固体
撮像索子２３よりも小さく、且つ、他の構成要素よりも
大きい第２の構成要素としての鉗子チ↑ｒンネル４７を
形成づる鉗子チ１？ンネルチューブ４６が接続されてい
る。この鉗子チャンネルチューブ４６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、図示しない照明用透孔には、図示しない配向レン
ズ系が装着され、この配向レンズ系の後端に、ライトガ
イドチューブ４８に被覆されたライトガイド４つが連設
されている。このライトガイド４９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、前記ケーブル３８からの信号を制御
装置７に伝達するケーブルと、制御装置ｉ！ｆｆ７内の
光源装置からの光を前記ライトガイド４９に伝達するラ
イトガイドとを備えている。

また、図示しない送気送水チャンネル用透孔には、図示
しない送気送水ノズルが装着され、この送気送水ノズル
に送気送水チ１１ンネル５１を形成する送気送水チュー
ブ５０が接続されている。この送気送水チューブ５０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。

前記先端部９の構成要素である固体撮像素子２３、鉗子
チャンネル４７を形成する鉗子口金４５、ライトガイド
チューブ４８に被覆されたライトガイド４９、送気送水
チャンネル５１を形成する送気送水チューブ５ｏは、前
記先端部本体１５の後端側に接続された先端部外筒５２
に覆われている。

この先端部外ｆ１５２の後端側には、多数の関節駒５３
が挿入部２の長手方向に連結され、湾曲部１０を形成し
ている。また、前記関節駒５３は、前記挿入部２の外套
管を形成する軟性のチューブ５４に覆われている。

本実施例では、第１図に示すように、前記固体Ｒｅ索子
２３のイメージエリア３０の中心３４を中心として、こ
の固体ｉｌｌ素子２３を含む横断面においてこの固体撮
像素子２３を包含する最も小さい円６０内に、第２の構
成要素としての鉗子チャンネル４７の一部が大きく重な
り合うように、前記固体撮像素子２３と鉗子チャンネル
４７とが隣接して配置されている。すなわち、固体撮像
素子２３のイメージエリア３０とパッケージの外周との
間にオプティカルブラック列３１やポンディングパッド
３２等のボンディング部のない側に鉗子チ１！ンネル４
７が配置されている。

このように固体撮像素子２３と鉗子チャンネル４７とを
配置することにより、前記イメージエリア３０と鉗子チ
ャンネル４７とが近づけられる。

その結果、前記イメージエリア３０の中心３４と光軸２
１が一致する対物レンズ系２０が、前記鉗子チャンネル
４７に近づけられる。本実施例では、例えばイメージエ
リア３０が固体撮像素子２３のパッケージの中央に配置
された場合に比べ、第２図においてΔｔだけ対物レンズ
系２０と鉗子チャンネル４７とが近づけられている。

そして、前記対物レンズ系２０と坩子チせンネル４７と
が近づけられた分だけ先端部９の固体撮像素子３０より
も先端側を細径化でき、本実施例では、第２図に示すよ
うに、前記先端部本体１５の前記鉗子チャンネル４７と
反対側の側部１５ａを、先端側が細径のテーパ状に形成
して、体腔内に挿入しやすくしている。

ところで、前記υノ御装置７内に設けられた光源装置は
、面順次方式の場合であれば、例えば、光源ランプと、
赤、緑、青の３原色の色透過フィル夕からなる回転カラ
ーフィルタとを備え、前記光源ランプの照明光が前記回
転カラーフィルタを経て、順次赤、緑、青の各波長の光
にされ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４９、及び図示しない配向レンズ系
を経て、この配向レンズ系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射光は
、順次対物レンズ系２０を通して前記固体撮像素子２３
のイメージエリア３０で受光される。そして、この固体
撮像素子２３の出力信号は、面順次方式の場合、例えば
第４図に示すように映像信号処理される。すなわち、前
記固体撮像素子３０の各画素に対応した信号は、駆動回
路６１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６
２で増幅され、サンプルホールド回路６３で映像信号が
抽出され、さらに、γ補正回路６４でγ補正された後、
Ａ／Ｄ変換器６５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６６によって、色面順次の照
明に同１ｇ１シて切換えられて、順次赤、緑、青の各色
に対応したＲフレームメモリ６７、Ｇフレームメモリ６
８、Ｂフレームメモリ６９に記憶される。萌記各フレー
ムメモリ６７．６８．６９は、カラーＣＲＴモニタ８等
の表示装器にマツチングした速度で横方向に同時に読み
出され、それぞれＤ／へ変換器７０゜７１．７２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。

このように本実施例では、固体撮像素子２３のイメージ
エリア３０をパッケージの外周側に近づけて配置すると
共に、このイメージエリア３０の中心３４を中心として
、この固体撮像素子２３を含む横断面においてこの固体
撮像素子２３を包含する最も小さい円６０内に、第２の
構成要素としての鉗子チャンネル４７の一部が大きく重
なり合うように、前記固体撮像素子２３と鉗子チ１ｐン
ネル４７とを隣接して配置している。

このような配置により、前記イメージエリア３０と鉗子
チャンネル４７とが近づけられ、また、イメージエリア
３０の中心３４と光軸２１が一致づる対物レンズ系２０
が前記鉗子チ１／ンネル４７に近づけられる。その結果
、先端部９の固体撮像素子２３よりも先端側をざらに細
径化したり、この先端部９を体腔内に挿入しやすい形状
、例えば本実施例のようにテーバ状に形成することが可
能になる。

なお、横断面における大きさが固体撮像素子２３よりも
小さく、且つ、他の構成要素よりも大きい第２の構成要
素は、鉗子チャンネル４７に限らず、例えば第２の構成
要素がライトガイド４つである場合には、前記イメージ
エリア３０とライトガイド４９とを近づけて配置づれば
良い。

また、撮像方式は、照明光を赤、緑、青と順次切換える
面順次方式に限らず、固体撮像素子３０のｆａ像面の前
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
ことは言うまでもない。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例に係り、第５図
は電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、第６図は先端
部の正面図である。

本実施例は、第１実施例と同様にして固体撮像素子２３
のイメージエリア３０と紺子チ１７ンネル４７とを近づ
けて配置し、先端部本体１５の先端側の最先端部１５ｂ
を、先端部９の固体Ｍａ＆素子２３を含む部分よりも細
径に形成したものである。

なお、図中符号７５は送気送水ノズルである。

その他の作用及び効果は第１実施例と同様である。

第７図は本発明の第３実施例の電子内視鏡の挿入部の先
端部の断面図である。

本実施例では、固体撮像素子２３のイメージエリア３０
、オプティカルブラック列３１、及びボンディング部を
第１実施例と同様に配置すると共に、ベース２４の形状
を円板状ではなくイメージエリア３０やボンディング部
の外周に沿った形状に形成している。ベース２４をこの
ような形状にすることにより、図に示すように、第２の
構成要素としての鉗子チセンネル４７をｉｆｉ記イメー
ジ工リア３０の辺側に配置して、このイメージエリア３
０と鉗子チャンネル４７とをざらに近づけることができ
る。

また、本実施例では、先端部外筒５２を円筒状ではなく
、前記固体撮像素子２３のボンディング部側のみ突出し
た形状にして、先端部９の全体が太くなるのを防止して
いる。

第８図は本発明の第４実施例の電子内視鏡の挿入部の先
端部の断面図である。

本実施例では、固体撮像素子２３のイメージエリア３０
の３辺側にポンディングパッド３２等のボンディング部
を形成し、このボンディング部が形成されない１辺側に
第２の構成要素としてのｍ子チャンネル４７を配置して
いる。また、オプティカルブラック列３１は、前記鉗子
チャンネル４７と反対側に配置している。また、ベース
２４の鉗子チャンネル４７側は、この鉗子チ１？ンネル
４７の外周に沿った形状にして、前記イメージエリア３
０と鉗子チャンネル４７とが近づけられるようにしてい
る。

また、本実施例では、ライトガイド４９を２本に分けて
、先端部９内の空間を有効に利用して先端部９を細径化
している。

前記固体撮像素子２３のポンディングパッド３２等のボ
ンディング部をイメージエリア３０の何辺に設けるかは
、イメージエリア３０の大きさやり一ド２６の数に左右
されるが、いずれにしても、本実施例のように、ボンデ
ィング部が形成されない側に鉗子チｔｔンネル４７を配
置することにより、イメージエリア３０と鉗子チャンネ
ル４７とを近づけて先端部９を細径化することができる
。

また、例えばイメージエリア３０が小さく、リード２６
の数が多く、イメージエリア３０の全周にボンディング
部を形成する必要がある場合には、オプティカルブラッ
ク列３１がない方向に鉗子チャンネル４７を配置するこ
とにより、オプティカルブラック列３１がある方向に鉗
子チＩＩンネル４７を配置する場合に比べ、イメージエ
リア３０と鉗子チャンネル４７とを近づけて先端部９を
細径化することができる。

なお、固体撮像素子２３のパッケージが例えば断面長方
形の場合、長辺側に鉗子チャンネル４７を配置した方が
、先端部９を細径化できるのは言うまでもない。

第９図及び第１０図は本発明の第５実施例に係り、第９
図は電子内視鏡の挿入部の先端部の固体撮像素子部分の
断面図、第１０図は先端部の基板部分の断面図である。

本実施例では、固体撮像素子２３のイメージエリア３０
の対向する２辺側にポンディングパッド３２等のボンデ
ィング部を形成し、このボンディング部の形成されない
１辺側にオプティカルブラック列３２を配置し、このオ
プティカルブラック列３２の反対側に第２の構成要素と
しての鉗子チャンネル４７を配置している。

また、本実施例では、シールドバイブ４２を円筒状では
なく、固体撮像素子２３及び基板３５の外周に沿った形
状に形成している。シールドバイブ４２が円筒状では、
イメージエリア３０とシールドバイブ４２との間に無駄
なスペースが生じ、このスペース分だけイメージエリア
３０と鉗子チャンネル４７とが離れてしまう場合がある
。本実施例によれば、イメージエリア３０とシールドバ
イブ４２との間に無駄なスペースがなく、イメージエリ
ア３ｏと鉗子チャンネル４７とをより近づけて先端部９
を細径化することができる。

なお、図中符号７６は送水チューブ、７７は送気チュー
ブである。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、固体撮像素子のイ
メージエリアと、横断面における大きざが前記固体撮像
素子よりも小さく、且つ、他の構成要素よりも大きい第
２の構成要素とを近づけることができ、その結果、結像
光学系と前記第２の構成要素とを近づけて挿入部の先端
部を細く、あるいは体腔内に挿入しやすい形状にするこ
とが可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４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横断面図、第２図は
先端部の縦断面図、第３図は電子内視鏡の全体を示す側
面図、第４図は映像信号処理回路を示すブロック図、第
５図及び第６図は本発明の第２実施例に係り、第５図は
電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、第６図は先端部
の正面図、第７図は本発明の第３実施例の電子内？ｆｌ
ｖｔの挿入部の先端部の断面図、第８図は本発明の第４
実施例の電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、第９図
及び第１０図は本発明の第５実施例に係り、第９図は電
子内視鏡の挿入部の先端部の固体陽像素子部分の断面図
、第１０図は先端部の基板部分の断面図である。１・・・電子内？ＡＩ　　　　　２・・・挿入部９・・
・先端部２０・・・対物レンズ系（結像光学系）２３・・・固体
撮像素子　　２５・・・搬像チップ３０・・・イメージ
エリア３１・・・オプティカルブラック列３４・・・イメージエリアの中心４７・・・鉗子チＶンネル（第２の構成要素）第１図第３図第４図第５図第７図第８図ロー　　め第９図Ｍ　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
のイメージエリアに被写体像を結像する結像光学系から
なる撮像手段と、横断面における大きさが前記固体撮像
素子よりも小さく、且つ、他の構成要素よりも大きい第
２の構成要素とを有する電子内視鏡において、前記固体
撮像素子のイメージエリアの中心を中心として、この固
体撮像素子を含む横断面においてこの固体撮像素子を包
含する最も小さい円内に、前記第２の構成要素の少なく
とも一部が重なり合うように、前記固体撮像素子と第２
の構成要素とを隣接して配置したことを特徴とする電子
内視鏡。