JP2911037B2 - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ノイズの混入による画質劣化を防止するよ
う改良した内視鏡用撮像装置に関する。

［従来の技術］ 近年、内視鏡の観察手段として固体撮像素子を用いる
ものが種々に提案されている（特開昭58−69508号公報
等）。そして、この種の内視鏡に用いられる撮像装置
は、撮像光学系、固体撮像素子、前段回路、信号処理手
段及び長尺な撮像ケーブルからなっており、この撮像ケ
ーブルは挿入部の細径化のため、及び組立作業を容易に
するため、映像電送系及び撮像素子駆動系の複数の信号
線が混合して束線化されている。さらに、少なくとも駆
動パルス信号や映像出力信号は、インピーダンスマッチ
ングのとれた同軸ケーブルを使用している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記内視鏡の撮像ケーブルは、複数の信号
線から構成されており、しかも撮像ケーブル内での各信
号線の配置が考慮されず、各線が接近して設置されてい
る為、内視鏡作動中に撮像素子駆動系の水平シフトレジ
スタ駆動パルスライン及び垂直シフトレジスタ駆動パル
スラインを流れる高周波電流が、映像信号出力ラインに
高周波ノイズとして誘起され、このことによって良好な
画像が得られないという問題がある。これに対処する
に、少なくとも映像信号を二重にシールドすることも考
えられるが、これではケーブルが太くなり挿入部が太径
化するという欠点がある。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、撮像
ケーブルを太径化することなく駆動パルスラインを流れ
る高周波電流が映像信号出力ラインに高周波ノイズとし
て乗らないようにし、ノイズの少ない良好な画像が得ら
れるようにした内視鏡用撮像装置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］ 本発明は、撮像手段としての固体撮像素子を有し、こ
の固体撮像素子を駆動するための駆動信号を、信号処理
手段から水平シフトレジスタ駆動パルスラインと垂直レ
ジスタ駆動パルスラインとを介して固体撮像素子に向け
て伝送し、上記固体撮像素子の出力信号を映像信号出力
ラインを介して信号処理手段に伝送し、同一束線内に、
水平シフトレジスタ駆動パルスラインと垂直シフトレジ
スタ駆動パルスラインと映像信号出力ラインとその他の
各種ラインが配置される内視鏡用撮像装置において、上
記同一束線内で水平シフトレジスタ駆動ラインと映像信
号出力ラインとの間及び垂直レジスタ駆動ラインと映像
信号出力ラインとの間に映像信号出力ライン、水平シフ
トレジスタ駆動パルスライン及び垂直シフトレジスタ駆
動パルスライン以外の他のラインを配置して、上記各シ
フトレジスタ駆動パルスラインと映像信号出力ラインと
が隣接しないようにしている。

この構成で、水平シフトレジスタ駆動パルスライン及
び垂直シフトレジスタ駆動パルスラインと映像信号出力
ラインとの間の電磁波の授受が減少するために映像信号
出力ラインに誘起する高周波ノイズが減少され、画質劣
化が防止される。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は撮像ケーブルを示す断面図、第２図は内視鏡用撮
像装置を示す説明図である。

第２図において、符号１は撮像装置で対物レンズ２と
固体撮像素子３と前段回路４と信号処理手段としての信
号処理部５と、この信号処理部５から出力される映像信
号を画面上に表示するモニタTV6と、前段回路４及び信
号処理部５を接続する撮像ケーブル７とから構成されて
いる。

上記撮像装置１における撮像ケーブル７は、信号処理
部５内の撮像素子駆動回路８からの各種駆動ライン及び
撮像素子３から発生し、前段回路４を経由してビデオ・
プロセス回路９に伝達させる為の映像信号出力ラインと
から構成されている。さらに、前記各種駆動ライン及び
映像信号出力ラインからなる複数本のラインを束線化し
て一束のケーブルとしている。

第１図に示すように撮像ケーブル７は、電源ライン10
と、水平シフトレジスタ駆動パルスライン11と、垂直シ
フトレジスタ駆動パルスライン12と、グランドライン13
と、映像信号出ライン14と、各ラインの束が解けること
を防止するために、各ラインの外部を覆う解れ防止部材
15と各ラインの中心に位置し、各ラインのおさまりをよ
くする為の介在部材16とから構成されている。

ここで、電源ライン10と水平シフトレジスタ駆動パル
スライン11と垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12
と、グランドライン13とは、固体撮像素子３を駆動する
ために最小限必要なラインであり、この中の水平シフト
レジスタ駆動パルスライン11と垂直シフトレジスタ駆動
パルスライン12には、数KHz以上の高周波電流が流れる
ようになっている。そして、映像信号出力ライン14と水
平シフトレジスタ駆動パルスライン11との間には、他の
ラインとして電源ライン10が位置し、映像信号出力ライ
ン14と垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12との間に
は、他のラインとしてグランドライン13が位置してい
る。さらに、上記各ラインはインピーダンスマッチング
された同軸ケーブルで構成されている。尚、電源ライン
10とグランドライン13とについては単純線であってもよ
い。

このような構成では、水平シフトレジスタ駆動パルス
ライン11及び垂直シフトレジスタ駆動パルスライン10か
ら映像信号出力ライン12が、隣接することなく離間して
位置しているために、水平シフトレジスタ駆動パルスラ
イン11及び垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12を流
れる高周波電流の高周波成分が漏れてノイズとして映像
信号出力ライン14に乗ることがなく、このことによって
モニタTV16表示される画像の画質劣化を防止できる。
又、各ラインの配置を適正化することでノイズを防止し
ているため、例えば、映像信号出力ライン14を二重シー
ルドするといったことによる撮像ケーブル７の太径化が
避けられる。

第３図ないし第８図は本発明の第２実施例に係り、第
３図は内視鏡用撮像装置を示す説明図、第４図は電子内
視鏡の先端部を示す拡大断面図、第５図は第４図のＡ−
Ａ線断面図、第６図は同軸ケーブルを示す説明図、第７
図は単純線を示す説明図である。

本実施例は本発明の撮像装置を電子内視鏡装置に適用
したものである。

第３図において、電子内視鏡装置21は内視鏡22と、こ
の内視鏡22に照明光を供給する光源部23と、内視鏡22か
ら送出される映像信号を処理する信号処理部24と、この
信号処理部24から出力される映像信号を画面上に表示す
るモニタTV25から構成されている。

前記内視鏡22は、細長の挿入部26と、この挿入部26の
後端側に連設された太径の操作部27と、この操作部27か
ら外部に延設されたユニバーサルコード28とを備えてい
る。

前記挿入部26の先端側には、対物レンズ29、固体撮像
素子30、前段回路31が設けられ、前段回路31と信号処理
部24とが、撮像ケーブル32によって接続されている。

撮像ケーブル32は、信号処理部24内の撮像素子駆動回
路33から生成された信号を伝達するための各種駆動ライ
ンと、固体撮像素子30から生成された映像信号を、前段
回路31を経由して信号処理部24内のビデオプロセス回路
34に伝達させる為の映像信号出力ラインとから構成され
ていると共に、この撮像ケーブル32は、上記各種駆動ラ
インおよび映像信号出力ラインからなる複数本の信号線
を束線化して一束のケーブルとしている。

第４図に示すように固体撮像素子30は、金属性の撮像
素子ホルダ35に絞り36を介してエポキシ系の接着剤37に
よって固着されている。この固体撮像素子30は外部リー
ド38,ヘッダ39,チップ40,カバーガラス41との間に充填
された透明充填剤42から構成され、チップ40のイメージ
エリアの中心が素子ホルダ35のレンズ枠嵌合部43の中心
とほぼ一致する様に、素子ホルダ35に固着されている。
さらにレンズ枠嵌合部43は、反射防止用の黒処理が施さ
れている。

撮像素子30の外部リード38には、IC基板44及びスルー
基板45がハンダ付け接続されている。IC基板43及びスル
ー基板45の後端側には金属性のケーブル固定部材46がハ
ンダ付固定されている。また、図示しないがグランドラ
イン13と固定部材46とが接続している。IC基板44の外側
面には、外部リード38を固定すると共に、撮像ケーブル
32のラインのうち、映像信号出力ライン14と後述のノイ
ズキャンセルラインの内部導体（47）もハンダ付接続さ
れている。

IC基板44の内側面には、チップオンボード状にIC48が
設置され封止樹脂49によって封止されている。さらに、
コンデンサ50も搭載され、絶縁剤51がコーティングされ
ている。ケーブル固定部材46には、係止穴52が形成して
あり、組立時にIC基板44及びスルー基板45とケーブル固
定部材46の固定をする為の位置合せ、及びホールドがで
きる様になっている。

スルー基板45の外面側には、外部リード38を固定する
と共に、撮像ケーブル32のラインのうちの水平シフトレ
ジスタ駆動パルスライン11、垂直シフトレジスタ駆動パ
ルスライン12、アンチブルーミングゲート駆動パルスラ
インの内部導体（47）がハンダ付接続されている。

撮像ケーブル32の各ラインの外部導体53は、ケーブル
固定部材46に沿って配置された線材54により仮固定後、
導電性の固着剤55によりケーブル固定部材46に導通接続
される。IC基板44、スルー基板45の外側面に外部リード
38、各種ラインの内部導体（47）が接続された上に強度
補強および絶縁用に絶縁剤56が塗布されている。さら
に、その外側には、IC基板44、スルー基板45の両基板の
側面に設けた側面スルーホールの絶縁を確保する為の絶
縁チューブ57が施されている。

IC基板44とスルー基板45で囲まれた内部空間は、IC48
で発生した熱を逃がす為に放熱性の良い放熱ポッティン
グ剤58が撮像素子30に接触しない様に充填されている。
ここで撮像素子30に接触しない様にしたのは、熱が撮像
素子30側に伝わらない様にする為である。さらに、ケー
ブル固定部材46側には、IC基板44及びスルー基板45と、
ケーブル固定部材46の固定を補強する為接着剤59が施さ
れている。

全体の外周を覆う金属性のシールド枠60は、素子ホル
ダ35及びケーブル固定部材46と導通接続固定されてい
る。補強接着剤61は撮像ケーブル32が各ラインに分れる
部分の部分強度補強をする為のものである。また、絶縁
チューブ62は、撮像素子30のグランドラインとスコープ
外装金属とを絶縁させるものである。通気孔63は、内視
鏡22をガス滅菌するときに、内視鏡の内部と外部の圧力
差を生じさせないようにする為の通気孔であり、これに
よって撮像装置の破壊を防いでいる。

対物レンズ29は、第１のレンズ枠64及び第２のレンズ
枠65とそれらを絶縁接続固定する為の絶縁枠66により取
付けられている。第２のレンズ枠65の外周は、素子ホル
ダ35のレンズ枠嵌合部43と嵌合され、ピント調整後、絶
縁性接着剤67を充填して接着固定されるようになってい
る。

対物レンズ29,固体撮像素子30,前段回路31,撮像ケー
ブル32により構成された撮像装置は、シール部材68を装
着し、先端構成部材69に挿入され、固定ピン70により内
視鏡先端部に水密的に固定される。

尚、図示の固体撮像素子30はライン転送方式の白黒CC
Dで、いわゆる面順次方式でカラー画像を得るものであ
るが、前面にモダイクフィルタを配置する同時方式のも
のであってもよいことは当然である。

第５図に示すように本実施例の撮像ケーブル32は、撮
像素子駆動系であるところの電源ライン10、水平シフト
レジスタ駆動パルスライン11、垂直シフトレジスタ駆動
パルスライン12、グランドライン13、アンチブルーミン
グ駆動パルスライン71と、映像信号電送系であるところ
の、映像信号出力ライン14、及び該映像信号出力ライン
14と隣接並行して配置されたノイズキャンセルライン72
とを、絶縁テープ73、総合シールド74、総合ジャケット
75とによって被覆して構成されている。

上記ノイズキャンセルライン72は、映像信号出力ライ
ン14に誘起するノイズと同等のノイズがノイズキャンセ
ルライン72にも誘起することを利用して、映像信号出力
ラインの信号からノイズキャンセルライン72の信号を差
引いてノイズを除去する為のラインである。さらに、前
記各種ラインからなる複数本のラインを束線化してグラ
ンドライン13を中心にして、その回りに螺旋状に横巻き
にして１本のケーブルとなし、その上から絶縁テープ73
を介して金属導体から成る総合シールド74が巻かれてお
り、最外皮には絶縁性の総合ジャケット75が被覆されて
いる。

さらに又、上記７本のラインは、グランドライン13を
中心にして右まわりにアンチブルーミングゲート駆動パ
ルスライン71、映像出力ライン14、ノイズキャンセルラ
イン72、電源ライン10、垂直シフトレジスタ駆動パルス
ライン12、水平シフトレジスタ駆動パルスライン11が配
置されている。

ところで、上記各駆動パルスラインの周波数は、例え
ば水平シフトレジスタ駆動パルスライン11が9.5MHz、垂
直シフトレジスタ駆動パルスライン12が500KHzと高周波
であり、一方、アンチブルーミングゲート駆動パルスラ
イン71は3.58MHzと高周波であるが、映像信号伝達中は
動作させないため、映像信号に与える影響はきわめて少
ない。そして、上記したようにノイズキャンセルライン
72は対ノイズ特性については映像信号出力ライン14と同
等にしなければならないので該映像信号出力ライン14の
隣りに設けてある。

また、高周波駆動パルスラインである水平シフトレジ
スタ駆動パルスライン11は、上記映像信号出力ライン14
とアンチブルーミングゲート駆動パルスライン71に隣接
させることなくその間に別のラインを介在させている。
この水平シフトレジスタ駆動パルスライン11の次に高周
波である垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12も同様
に映像信号出力ライン14、及びアンチブルーミングゲー
ト駆動パルスライン71と離して設けられている。

尚、上記水平シフトレジスタ駆動パルスライン、垂直
シフトレジスタ駆動パルスライン、映像信号出力ライ
ン、ノイズキャンセルラインは、各々一応シールドされ
てはいるが、内視鏡を細径化するために、各同軸ケーブ
ルは極めて細くなっており、且つ各同軸ケーブルは密接
し、３〜6mの長さにわたって近接している。そのため、
シールドされているとはいえ、映像信号出力ライン及び
ノイズキャンセルラインは水平、垂直シフトレジスタ駆
動パルスラインの影響を受けやすいため、上記した如く
の対策が必要となる。

第６図には水平シフトレジスタ駆動パルスライン11、
垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12、映像信号出力
ライン14、アンチブルーミングゲート駆動パルスライン
71、ノイズキャンセルライン72に使用されているインピ
ーダンスマッチングされた同軸ケーブル80が示されてい
る。

第６図の同軸ケーブル80は、内部導体47、内部導体47
を覆う内部絶縁被覆81、内部絶縁被覆81を覆う外部導体
53、外部導体53を覆う外部絶縁被覆82から構成されてい
る。

第７図は、電源ライン10、グランドライン13に使用さ
れている単純線90を示している。

第７図に示す単純線90は、導体91と導体を覆う絶縁被
覆92から構成されている。

さらに、上記同軸ケーブル80と単純線90は、同径とな
っていると共に、これら７本によって六方最密に充填さ
れ束線化されて、最小径となり、撮像ケーブル32を構成
している。

第８図は第３図の内視鏡22先端部の回路図を示したも
のである。符号93は固体撮像素子30と、前段回路31とを
覆うシールド部材であり、固体撮像素子30の端子10a,11
a,12a,13a,14a,71aはそれぞれ電源ライン10、水平シフ
トレジスタ駆動パルスライン11、垂直シフトレジスタ駆
動パルスライン12、グランドライン13、映像信号出力ラ
イン14、アンチブルーミングゲート駆動パルスライン71
に対応している。さらに、端子10a,13a,14aと前段回路3
1の端子10b,13b,14bが接続されている。そして、前段回
路31の端子10c,13c,14c,72cはそれぞれ電源ライン10の
導体91、グランドライン13の導体91、映像信号出力ライ
ンの内部導体47、ノイズキャンセルライン72の内部導体
47に接続されている。一方、固体撮像素子30の端子11a,
12a,71aは、それぞれ水平シフトレジスタ駆動パルスラ
イン11、垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12、アン
チブルーミングゲート駆動パルスライン71の内部導体47
に接続されている。同軸ケーブルで形成された各種ライ
ンの外部導体53は、グランドライン13の内部導体91と接
続している。

そして、前段回路31は、端子ａの出力信号を増幅させ
た信号を端子ｃ出力するようになっている。

この様な構成によれば、水平シフトレジスタ駆動パル
スライン11及び垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12
から映像信号出力ライン12がある程度離れて配置してい
るために、水平シフトレジスタ駆動パルスライン11及び
垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12に流れる高周波
電流によって誘起される映像信号出力ラインの高周波ノ
イズが減少する。

さらに、ノイズキャンセルライン72と映像信号出力ラ
イン14は隣り合せて配置されているので、ノイズキャン
セルライン71に誘起するノイズと映像信号出力ライン14
に誘起するノイズは同等となり、映像信号出力ラインの
ノイズは信号処理部24で除去される。

このことによって、最小径の束線に保ちつつモータTV
に表示される画像の画質劣化を防止できる。

尚、電源ライン10と映像信号出力ライン14は、同軸ケ
ーブル80でも同様の効果が得られる。

第９図は本発明の第３実施例を示す断面図である。

本実施例の撮像ケーブル101は、第５図に示す撮像ケ
ーブル32のノイズキャンセルライン71と、束線時のバラ
ンスをとる為の介在部材102とを交換し、さらに撮像ケ
ーブル32内の各種ラインの配置を変更している。

前記撮像ケーブル101内の各種ラインの配置は、介在
部材102を中心にして時計回りの方向に、映像信号出力
ライン14、グランドライン13、アンチブルーミングゲー
ト駆動パルスライン71、水平シフトレジスタ駆動パルス
ライン11、垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12、電
源ライン10の順に配置されている。

尚、絶縁テープ73、総合シールド74、統合ジャケット
75は第５図と同様である。

この様な構成によれば、水平シフトレジスタ駆動パル
スライン11及び垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12
から映像信号出力ライン12がある程度離れて配置してい
るために、水平シフトレジスタ駆動パルスライン11及び
垂直シフトレジスタ駆動パルスラインに流れる高周波電
流によって誘起される画像信号出力ラインの高周波ノイ
ズが減少する。

このことによってモニタTVに表示される画像の画質劣
化を防止することができる。

第10図は本発明に係る第４実施例を示す断面図であ
る。

本実施例の撮像ケーブル103は、第９図の撮像ケーブ
ル101内の各種ラインの配置を変更したものであり、そ
れ以外は第９図と同様である。

前記撮像ケーブル103内の各種ラインの配置は、グラ
ンドライン13を中心にして時計回り方向に介在部材10
2、アンチブルーミングゲート駆動パルスライン71、水
平シフトレジスタ駆動パルスライン11、垂直シフトレジ
スタ駆動パルスライン12、電源ライン10、映像出力ライ
ン14の順に配置されている。

この様な構成によれば、水平シフトレジスタ駆動パル
スライン11及び垂直シフトレジスタ駆動パルスライン12
から映像信号出力ライン12がある程度離れて配置してい
るために、第３図の実施例と同様の効果が得られる。

第11図（Ａ），（Ｂ）には、第４図に示す如きIC基板
にICを搭載し、封止樹脂で封止した状態の断面説明図が
示されている。

一般に、内視鏡の挿入部に組み込まれた撮像装置には
対物レンズより入射した内視鏡観察像を撮像する固体撮
像素子と該撮像素子より出力された映像信号を処理する
ため、基板111にチップオンボードされているIC112が具
備されている。チップオンボードされたIC112を物理的
損傷の防止や湿気の遮断の目的で封止樹脂113により覆
う場合、IC112から基板端面114までの距離を十分あけて
ICを設置し、基板111上のIC112をポッテングで封止して
やると、封止用樹脂113が（第11図（Ａ）の如く）拡散
してしまいIC112と封止樹脂113表面との間に十分な厚さ
が保てず、IC保護としての信頼性に乏しい。

そこで、基板端面114いっぱいまで封止樹脂113を充填
してやると、封止樹脂113の縦断面は表面張力が働くた
め上に凸の形状を示す。この時、IC112と基板端面114の
距離を短くしてやると、少量の封止樹脂113で表面張力
が起こり前述例と同じ樹脂量で第11図（Ｂ）に示す如く
より厚さのあるIC封止が可能となり、外傷防止、湿気遮
断の効果が向上する。又、基板111の大きさも縮小化で
きる。

このように、電子内視鏡挿入部先端の撮像装置中に具
備されているICが、チップオンボードの形式で固定され
ている基板において、基板端面とICとの距離を短くし、
その端面いっぱいまでIC封止用樹脂を充填してやること
により、樹脂の表面張力を招き、封止に十分な厚さを確
保し、又基板の小型化を図ることが可能となる。その結
果、電子内視鏡先端部の撮像装置中のICチップ封止の信
頼性の向上及び撮像装置の小型化に伴い基板の小型化を
達成することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、撮像ケーブル内
で映像信号出力ラインが、水平シフトレジスタ駆動パル
スライン及び垂直シフトレジスタ駆動パルスラインから
ある程度離れて配置されているために、映像信号出力ラ
インに誘起するノイズが減少して画質劣化を防止できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は撮像ケーブルを示す断面図、第２図は内視鏡用撮像
装置を示す説明図、第３図ないし第８図は本発明の第２
実施例に係り、第３図は内視鏡装置を示す説明図、第４
図は第３図の先端部の拡大断面図、第５図は第４図のＡ
−Ａ線断面図、第６図第３図の同軸ケーブルを示す斜視
図、第７図は第３図の単純線を示す斜視図、第８図は回
路図、第９図は本発明の第３実施例に係る撮像ケーブル
の断面図、第10図は、第４実施例に係る撮像ケーブルの
断面図、第11図はIC搭載基板へ封止樹脂を充填した状態
を示す説明図である。 １……撮像装置、7,32,101,103……撮像ケーブル、10…
…電源ライン、11……水平シフトレジスタ駆動パルスラ
イン、12……垂直シフトレジスタ駆動パルスライン、13
……グランドライン、14……映像信号出力ライン、16,1
02……介在部材、71……アンチブルーミング駆動パルス
ライン、72……ノイズキャンセルライン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像手段としての固体撮像素子を有し、こ
   の固体撮像素子を駆動するための駆動信号を、信号処理
   手段から水平シフトレジスタ駆動パルスラインと垂直シ
   フトレジスタ駆動パルスラインとを介して固体撮像素子
   に向けて伝送し、前記固体撮像素子の出力信号を映像信
   号出力ラインを介して信号処理手段に伝送し、同一束線
   内に、水平シフトレジスタ駆動パルスラインと垂直シフ
   トレジスタ駆動パルスラインと映像信号出力ラインとそ
   の他の各種ラインとが配置される内視鏡用撮像装置にお
   いて、 上記同一束線内で水平シフトレジスタ駆動パルスライン
   と映像信号出力ラインとの間、及び垂直シフトレジスタ
   駆動パルスラインと映像信号出力ラインとの間に映像信
   号出力ライン、水平シフトレジスタ駆動パルスライン及
   び垂直シフトレジスタ駆動パルスライン以外の他のライ
   ンを配置して、上記各シフトレジスタ駆動パルスライン
   と映像出力ラインとが隣接しないようにしたことを特徴
   とする内視鏡用撮像装置。