JP2000258698A - 立体視内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像チップとカプラとの組付け形態を工
夫することで一層の細径化を図ることのできる立体視内
視鏡を得る。 【解決手段】 前面にシールガラス２４を有するルパッ
ケージされていない固体撮像チップ１８と、光学レンズ
系１７及び光学フィルタ２３とが筒状体のカプラ２２に
保持された撮像ユニット１３を平行に一対備えて立体画
像を可能にした立体視内視鏡であって、カプラ２２の後
端面を固体撮像チップ１８の取付け基準面２２ａとし、
この取付け基準面２２ａにシールガラス２４と共に固体
撮像チップ１８の４つのコーナー部分をオーバーラップ
して接合し接着固定することで、立体視内視鏡の細径化
を可能にした。また、カプラ２２の後端面に形成した４
つの段付き部４３にシールガラス２４と共に固体撮像チ
ップ１８を係合することで、カプラ２２への固体撮像チ
ップ１８の接着強度を高めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用や工業用等
に使用され立体画像視を可能にした複眼式の立体視内視
鏡に関し、詳しくは、内視鏡の主要部である撮像部を構
成する固体撮像チップや光学レンズ、光学フィルタ等を
カプラに収納した撮像ユニットの小型化を図ることによ
り、立体視内視鏡の先端硬性部の細径化を可能にしたも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体
撮像チップを撮像手段に使用し、この固体撮像チップを
１組（一対）用い、それぞれの固体撮像チップに光学レ
ンズ及び光学フィルタを組み込んで構成される撮像ユニ
ットを平行に２つ備えることによって立体画像視を可能
にする複眼式の立体視内視鏡が提案されている。

【０００３】上述した１組の撮像ユニットは、例えば立
体視内視鏡が医療用に使用される場合では体内への挿入
チューブの先端部に埋め込まれている。このため、チュ
ーブ先端部は患者の苦痛を和らげるためにできるだけ細
径化したものが望ましいが、そのためには撮像ユニット
を如何に小型化できるかが重要であり技術的な課題であ
った。

【０００４】ここで、立体視内視鏡の一例を本発明の出
願人が先に提出した例えば、特開平１１−２０９４号に
記載した固体撮像装置を参照して説明する。

【０００５】図９は立体視内視鏡（以下、単に内視鏡と
いう）の全体の外観斜視図である。チューブからなる内
視鏡１は、その先端部２に対物レンズを介して被撮影部
位を撮影する固体撮像チップを備えており、この先端部
２から体内へ内視鏡１が挿入されて体内部位の撮影と共
に、内視鏡１から延び出る鉗子等の処置具によって治療
が行えるようになっている。

【０００６】内視鏡１の先端部は硬性部となっていて、
先端部２の後方側はカメラアングルの変化に追従して湾
曲する湾曲部３と、この湾曲部３の後方側には体腔内に
挿入可能な可撓性を有する軟性部４が設けられている。
軟性部４の後端部は把持部を兼ねた操作部５に接続され
ており、この操作部５より信号ケーブルやライトガイド
ファイバー、各種の流体管路等を内設したユニバーサル
コード６が接続されている。

【０００７】ユニバーサルコード６はコネクタ７を介し
て光源ユニット８に接続され、また、コネクタ７からケ
ーブル９を介してビデオプロセッサ１０に接続されてい
る。さらに、ビデオプロセッサ１０から出力ケーブル１
１を介してモニタ１２に接続されている。従って、内視
鏡１で撮影された被撮影部位の画像信号がビデオプロセ
ッサ１０によって信号処理され、モニタ１２で表示され
るようになっている。

【０００８】次に、内視鏡１の先端部２に配置されてい
る撮像ユニットの構成を一方側の撮像ユニットから切断
した拡大縦断面図を図１０について説明する。

【０００９】撮像ユニットの全体を符号１３で示す。撮
像ユニット１３は金属の硬質部材からなる円筒状の本体
部１４がベースとなり、この本体部１４の後端部に上述
した湾曲部３の構成部品で回転自在に組付けられた関節
駒１５の固定端となる先端パイプ１６を固着し、この中
に対物レンズ等の複数のレンズ群からなる光学レンズ系
１７や固体撮像チップ１８、コンデンサ、トランジス
タ、抵抗等の回路部品１９が実装された回路基板２０が
収納される。

【００１０】光学レンズ系１７はレンズ鏡筒２１に保持
され、光学レンズ系１７の光軸中心と固体撮像チップ１
８の有効画素中心とを精度よく一致させるためにカプラ
２２で保持し、図示しないねじで分解可能に取り付けら
れている。また、レンズ鏡筒２１の外径部に設けた凹部
２１ａに図示しないＯリングによって本体部１４との間
を気密にし、水滴や気体の浸入を防止している。

【００１１】カプラ２２内には光学レンズ系１７の後方
に光学フィルタ２３が配置され、この光学フィルタ２３
の背後に配置したシールガラス２４がこれらの有効画素
エリアを遮らないように接着剤により接合されている。

【００１２】そして、上述したシールガラス２４の背後
にそれ自体がパッケージされていない前述した固体撮像
チップ１８が、光学レンズ系１７を投影した部分が重な
るようにして配置されている。このシールガラス２４は
固体撮像チップ１８の画素エリア内に塵埃や水滴あるい
はガスが浸入しないように接着剤でシールされ保護され
ている。固体撮像チップ１８とシールガラス２４とは一
体化され１チップ化されている。また、固体撮像チップ
１８の背面に前述した回路基板２０が固定され、固体撮
像チップ１８と回路基板２０とは図示しないフレキシブ
ル配線板等により配線されている。

【００１３】回路基板２０の端子部２７には多芯ケーブ
ルからなる信号ケーブル３０の各ケーブル単線３０ａが
接続され、信号ケーブル３０は前述した軟性部４内を挿
通して操作部５に接続されている。

【００１４】一方、本体部１４の前方には強度及び耐湿
性に優れたプラスチックあるいは金属に絶縁処理を施し
たカバー３１が嵌め込まれ、また本体部１４の開口部に
先端側に抜き差し可能な状態で口金３２が取り付けられ
ている。この口金３２の後端に樹脂製またはゴム製のチ
ューブ３３を取り付け、このチューブ３３を通じて操作
部５の操作により鉗子等の処置具を口金３３から出し入
れできるようになっている。

【００１５】また、レンズ鏡筒２１に隣接する上部には
光学レンズ系１７の前面の対物レンズの表面をクリーニ
ングするためのノズル管３４が取り付けられている。ノ
ズル管３４には操作部５に通じる送水チューブ３５が接
続され、送水チューブ３５から送給される水やエアーに
よって対物レンズの表面が洗浄されるようになってい
る。

【００１６】尚、先端パイプ１６の後端部には円周方向
に複数本のワイヤ３６が結合され、これらワイヤ３６を
操作部５のハンドル操作によって湾曲部３を遠隔操作し
カメラアングルを変更可能である。また、関節駒１５及
び先端パイプ１６の外周部には輻射対策や補強用のメッ
シュ線３７を介して外皮チューブ３８で保護している。
さらに、カバー３１と外皮チューブ３８との接合部には
気密を得るために接着剤３９等でシールされている。

【００１７】図１１は本発明による内視鏡１の先端部を
正面側から見た図である。この場合、光学レンズ系１７
とその光軸上に一致する固体撮像チップ１８が左右に一
対あり、これによって被撮像部分の立体視が可能とな
る。また、鉗子等の処置具が出し入れされる口金３３の
左右部分には一対のライトガイド４０，４０によって被
撮像部分を照明するようになっている。尚、４１はジェ
ット口である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した撮
像ユニット１３の光学系レンズ１７や光学フィルタ２
３、シールガラス２４及び固体撮像チップ１８はカプラ
２２によって組み立てられる。

【００１９】ここで、内視鏡１が単眼レンズの場合で
は、光学系レンズ１７の光軸と固体撮像チップ１８との
有効画素中心が一致しなくても光学系レンズで結像した
範囲内に固体撮像チップの有効画素が入っていれば光学
機能として問題はないが、２眼レンズの場合には、２つ
の光学系レンズからそれぞれの固体撮像チップに取り込
んだ画像が高さ方向、つまり光学系レンズの中心と固体
撮像チップの有効画素中心を合わせる調整作業と、回転
方向、つまり２つの固体撮像チップの画像の傾きを一致
させる調整作業が必要があり、この作業は４〜５μｍ程
度の精度で行われる。このため、光学系レンズ１７や光
学フィルタ２３、シールガラス２４及び固体撮像チップ
１８を組付けたカプラ２２を本体部１４内で回転させる
ことによって調整している。

【００２０】また、カプラ２２はその内部に固体撮像チ
ップ１８がすっぽりと嵌め込まれる内径を有していた。
これを図１２を参照しして説明すると、固体撮像チップ
１８が例えば、１／４インチ角である場合、固体撮像チ
ップ１８の外形公差を考慮するとカプラ２２の内径はφ
６．５ｍｍ以上必要となる。そして、カプラ２２の厚み
を０．２ｍｍとすると、外形はφ１３．８ｍｍとなる。
従って、２眼レンズではカプラ２２が２つ隣接して並べ
られるため、２つのカプラ２２，２２の外接円は最少で
φ１３．８ｍｍとなり、これ以上小径にすることができ
ず、立体視内視鏡の更なる細径化が困難であった。

【００２１】本発明は、上述したような課題を解消する
ためになされたもので、固体撮像チップが組付けられる
カプラの形状を工夫することで一層の細径化を図ること
のできる立体視内視鏡を得ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明による立体視内視鏡は、光学レンズや固体撮
像チップが組付けられたカプラを一対備えて立体画像を
可能にし、カプラの後端面を固体撮像チップの取付け基
準面にし、固体撮像チップの４つのコーナー部分をオー
バーラップして接合し接着固定するようにしたものであ
る。

【００２３】このように構成したことにより、カプラの
外形をさらに小さくすることが可能となり、従って、２
つ並べたときのカプラの外接円を小径にし小型化するこ
とができ、立体視内視鏡の一層の細径化を図ることがで
きる。

【００２４】また、２つのカプラの相い対する外壁面を
垂直な平坦面にし、平坦面同士を接合することにより２
つ並べたときのカプラの外接円を小径にでき一層の小型
化が可能となる。

【００２５】さらに、カプラの取付け基準面に段付き部
を形成し、この段付き部に固体撮像チップの４つのコー
ナー部分を係合することで、固体撮像チップとカプラと
の接着面積を高め強固な結合を可能にすることができ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による立体視内視鏡
の実施の形態の例を医療用の立体視内視鏡に適用した場
合について図面を参照して説明する 図１はカプラ２２
と固体撮像チップ１８との組付け状態の２眼レンズの正
面図、図２はカプラ２２と固体撮像チップ１８との組付
け状態の斜視図である。尚、図２において固体撮像チッ
プ１８にはその前面に結合したシールガラス２４も含め
て固体撮像チップ１８として説明する。

【００２７】さて、カプラ２２はその後端面を固体撮像
チップ１８の取付け基準面２２ａとし、この取付け基準
面２２ａに固体撮像チップ１８がその４つのコーナー部
分をオーバーラップして接着固定し位置決めされる。こ
の場合、カプラ２２の内径寸法は最少条件は、固体撮像
チップ１８の有効画素エリアがかからないこと、カプラ
２２内に光学フィルタが装入可能であること、そして、
シールガラス２４の外形より小さいことがあげられる。

【００２８】これらの条件を満たす場合、固体撮像チッ
プ１８が１／４サイズ角であるとすると、カプラ２２の
内径寸法はφ５．４ｍｍとなる。すなわち、カプラ２２
はその厚みが０．２ｍｍとすると外形はφ５．８ｍｍと
なり、図１２に示した従来の場合の１つのカプラ２２の
外形寸法より１．１ｍｍ小さくできる。これによって、
２つのカプラ２２，２２を並べたときの外接円寸法は最
少でφ１１．６ｍｍとなり、従来の場合より２ｍｍ以上
小型化することができることになる。

【００２９】また、カプラ２２は図３に示すように２つ
のカプラの相対部分のそれぞれ外壁面を垂直な平坦面２
２ｂ，２２ｂに形成することによって、１つのカプラ２
２の外径寸法がφ５．５ｍｍとなる。従って、両平坦面
２２ｂを接合状態に並べたときの２つのカプラ２２，２
２の外接円寸法はφ１１ｍｍとなり、図１に示したカプ
ラ２２，２２の外接円寸法よりさらに小型化を図ること
ができる。

【００３０】固体撮像チップ１８のカプラ２２への接着
固定の一例を図４に示す。これによれば、固体撮像チッ
プ１８はカプラ２２の外周側に突き出したシールガラス
２４の各コーナー部分とカプラ２２の外壁面とが例え
ば、エポキシ系の接着剤４２で４か所を接着固定されて
いる。

【００３１】しかし、このような接着方法では接着強度
の信頼性の点で問題があることを考慮して、図５に示す
ようにカプラ２２の後端面左右に低くした段付き部４３
を形成し、この段付き部４３を基準面とし固体撮像チッ
プ１８のコーナー部分を係合し、シールガラス２４の側
面とカプラ２２の内径部との間に生じる空間内にエポキ
シ系の接着剤４４を充填し固定することによって、接着
面積が広くとれ図６及び図７に示すようにカプラ２２と
固体撮像チップ１８との強度が向上し信頼性の高い接着
が可能となる。例えば、内視鏡の取扱い中に落下等によ
り内視鏡先端部に衝撃を受けるようなことがあってもカ
プラ２２から固体撮像チップ１８が剥がれるようなこと
も回避できる。

【００３２】一方、カプラ２２内には光学フィルタ２３
が組付けられるものであるが、光学フィルタ２３はカプ
ラ２２の後端面から挿入される。この際、通常の挿入方
法として光学フィルタ２３をピンセット等で保持しカプ
ラ２２内に挿入する方法では、ピンセットがカプラ２２
の縁に引っ掛かって光学フィルタ２３がカプラの奥まで
挿入しずらいといった問題がある。

【００３３】そこで、本発明では図８に示すようにカプ
ラ２２の対向する両側面に後端面に達する開口部４５，
４５を形成するようにすれば、光学フィルタ２３をピン
セットで保持したままカプラ２２の奥部まで容易に挿入
し位置決めすることができ、これによって、カプラ２２
内への光学フィルタ２３の組付け作業を容易に行うこと
ができる。

【００３４】以上のように本発明による立体視内視鏡
は、固体撮像チップ１８とカプラ２２との組付けを工夫
することによって、カプラ２２の外形寸法を小型化する
ことができ、これによって、固体撮像チップ１８のサイ
ズを変更することなく立体視内視鏡の細径化の可能にす
ることができる。例えば、医療用の立体視内視鏡に適用
した場合、下部消化器官用は外径は約１４ｍｍであり、
上部消化器官用は外径が約１０ｍｍであるので、図１で
説明したものは下部消化器官用に使用される。ただし、
固体撮像チップ１８を１／６インチ角のものを使用すれ
ば１０ｍｍ以下となり上部消化器官用に使用可能とな
る。

【００３５】本発明は上述しかつ図面に示した実施の形
態の例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない
範囲内で種々の変形実施が可能である。

【００３６】カプラ２２と固体撮像チップ１８との組付
けの形態については、図１に示したように円筒形状にさ
れた２つのカプラ２２の端面に固体撮像チップ１８が組
付けられるもの、また、図３に示したように対向面側に
平坦面２２ｂを有する２つのカプラ２２の端面に固体撮
像チップ１８が組付けられるもの、あるいは図８に示し
たように両側面に開口部４５を有するカプラ２２の端面
に固体撮像チップ１８が組付けられるもの等、いずれの
形態であってもよい。

【００３７】また、立体視内視鏡は医療用に適用される
もののほか、工業用に適用されるいわゆるチユープ式の
ＣＣＤカメラにも広く適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明による立体視
内視鏡は、カプラの後端面を固体撮像チップの取付け基
準面にし、固体撮像チップのコーナー部分をオーバーラ
ップして接合し接着固定するようにしたので、カプラの
外形をさらに小さくすることができ、２つ並べたときの
カプラの外接円を小径にし小型化することができるよう
になる。これによって、立体視内視鏡の一層の細径化を
図ることができ、例えば医療用あるいは工業用の立体視
内視鏡に使用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体視内視鏡によるカプラと固体撮像
チップとの組付け状態の正面図である。

【図２】同じくカプラと固体撮像チップとの組付け状態
の斜視図である。

【図３】立体視内視鏡がさらに小型化されたカプラと固
体撮像チップとの組付け状態の正面図である。

【図４】カプラと固体撮像チップとの接着の一例の斜視
図である。

【図５】カプラに固体撮像チップを強固に接着するため
の構造の分離状態の斜視図である。

【図６】図５の組付け状態の正面図である。

【図７】同じく組付け状態の斜視図である。

【図８】光学フィルタを挿入するためのカプラの形状の
斜視図である。

【図９】従来の立体視内視鏡装置の全体の外観斜視図で
ある。

【図１０】同じく立体視内視鏡先端部の拡大断面図であ
る。

【図１１】同じく立体視内視鏡先端部の正面図である。

【図１２】従来の立体視内視鏡によるカプラと固体撮像
チップとの組付け状態の正面図である。

【符号の説明】

１…立体視内視鏡、１３…撮像ユニット、１７…光学レ
ンズ系、１８…固定撮像チップ、２２…カプラ、２２ａ
…取付け基準面、２２ｂ…平坦面、２３…光学フィル
タ、２４…カバーガラス、４３…段付き部、４４…接着
剤、４５…開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H040 BA15 CA22 DA12 GA03 4C061 AA00 AA29 BB02 BB06 CC06 DD03 JJ06 LL02 LL08 NN01 PP08 PP11 5C022 AA09 AB45 AC42 AC54 AC55 AC78 5C061 AA06 AA29 AB02 AB04 AB06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面にシールガラスを有するパッケージ
   されていない固体撮像チップと、この固体撮像チップの
   前方側に配置した光学レンズ及び光学フィルタとが筒状
   体のカプラに保持された撮像ユニットを平行に一対備え
   て立体画像を可能にした立体視内視鏡であって、 上記カプラの後端面を上記固体撮像チップの取付け基準
   面とし、この取付け基準面に上記シールガラスと共に固
   体撮像チップの４つのコーナー部分をオーバーラップし
   て接合し接着固定するようにしたことを特徴とする立体
   視内視鏡。
2. 【請求項２】 請求項１記載の立体視内視鏡において、 上記カプラの相い対する外壁面を垂直な平坦面にカット
   し、両カプラの平坦面を接合して上記一対の撮像ユニッ
   トの占有面積を小さくしたことを特徴とする立体視内視
   鏡。
3. 【請求項３】 請求項１記載の立体視内視鏡において、 上記カプラの取付け基準面より低い段付き部を形成し、
   この段付き部を基準面とし上記固体撮像チップの４つの
   コーナー部分を係合することで、上記固体撮像チップと
   上記カプラとの接着面積を高めるようにしたことを特徴
   とする立体視内視鏡。
4. 【請求項４】 請求項１記載の立体視内視鏡において、 上記カプラの対向し合う両側面に上記取付け基準面に達
   する開口部を形成し、この開口部を利用して上記カプラ
   内へ光学フィルタを収納することを特徴とする立体視内
   視鏡。