JPH059091B2

JPH059091B2 -

Info

Publication number: JPH059091B2
Application number: JP58179204A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawashima; Hiroaki Kubokawa; Koji Kanbara; Ichiji Oohashi; Hiroyuki Yashima; Mototsugu Ogawa; Hiroyoshi Fujimori; Isao Hirozawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1993-02-04
Also published as: JPS6072526A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は体腔内部や機械的構造体内部を観察す
るための内視鏡、特に先端に固体撮像装置を内蔵
した内視鏡に関するものである。

（従来技術）従来の内視鏡は、被検体内部に挿入される可撓
性外筒の内部にオプチカルフアイバ束より成るラ
イトガイドとイメージガイドとを延在させ、外部
に設けた証明光源から放射される光をライトガイ
ドを経て内視鏡先端まで導き、照明レンズ系を経
て被検体に照射し、被検体の像を対物レンズ系お
よびイメージガイドを経て外部へ導き、接眼レン
ズ系を介して直接観察するかまたは撮像装置で撮
像してモニタ上に表示するようにしている。この
ようなイメージガイドを用いた従来の内視鏡にお
ける分解能はイメージガイドを構成するフアイバ
の径で決まるが、フアイバ径を現状よりもさらに
細くするには非常に困難であり、分解能はほぼ限
界に達している。また、イメージガイドは破損し
易いので耐久性の点でも問題がある。

このような問題を解決するために、内視鏡先端
に小形の撮像装置を組込み、これによつて被検体
像を撮像して画像信号に変換し、この画像信号を
導線を経て外部へ導き、モニタ上に被検体像を表
示することが提案されている。撮像装置として
は、CCD、BBD、MOS−FET ARRAY、PIN
−PHOTODIODE ARRAY、SIT ARRAYな
どの半導体固体撮像装置が開発されており、これ
らの固体撮像装置は小形でありながら分解能が高
く、しかも寿命も長いという特長を有しており、
内視鏡に内蔵するのに好適である。

本願人はこのような固体撮像装置を内蔵した内
視鏡を提案しているが、固体撮像装置のダイナミ
ツクレンジは温度に応じて大きく変動するため、
使用状況によつては良好な画像が得られないこと
を確めた。

第１図はCCDより成る代表的な固体撮像装置
の温度特性を示すものであり、暗電流I_Dは温度の
上昇と共に増大するのに対し飽和電流I_Sは温度変
化に対しても一定であるため、ダイナミツクレン
ジが温度の上昇と共に減少することになる。した
がつて高品位の画像を得るためには固体撮像装置
の動作温度を低い一定の値に維持する必要があ
る。しかしながら、内視鏡先端は、ライトガイド
を経て伝播される照明光の輻射熱、被検体から放
射される熱、固体撮像装置自体から放射される熱
のため、高温になり易く、固体撮像装置の動作温
度を一定の低い温度に維持することはできない。

そこで、内視鏡先端に組込んだ固体撮像装置を
冷却するようにした内視鏡も、例えば特開昭53−
45081号、同55−26998号、同58−46934号公報等
において提案されている。しかし、これらの従来
のものにおいては、いずれも固体撮像装置を十分
に冷却することが困難であり、十分実用に供する
ものではない。例えば特開昭53−45081号公報に
は固体撮像装置と密着または接近させて電子冷却
用熱電素子を配置することが示されているが、電
子冷却用熱電素子の放熱側から放射されて内視鏡
先端内部に蓄積される熱についての対策がなされ
ていないため固体撮像装置の冷却効率は悪く、十
分良好な特性を維持することはできない欠点があ
る。また、特開昭58−46934号公報には、照明用
ライトガイドを送水管または送気管内に配置して
ライトガイドの冷却を行なうと共に、送水管また
は送気管を固体撮像装置の近傍に配管して固体撮
像装置の冷却を行なうようにした内視鏡が開示さ
れているが、ライトガイドをその先端部まで冷却
することはできず、先端部における照明光の輻射
熱を十分有効に除去することはできず、固体撮像
装置への熱影響を十分良好に阻止することはでき
ない。また、固体撮像装置を冷却するために、そ
の近傍に送水管または送気管をジグザグ状に配管
しているが、このような配管は固体撮像装置が極
めて小形であるため、製作が極めて困難である。

（発明の目的）本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、
固体撮像装置を内視鏡の先端本体のチヤンネル内
に確実に支持することができると共に、これを十
分有効に冷却することができ、したがつて使用中
暗電流を低いほぼ一定の値に維持して広いダイナ
ミツクレンジを確保でき、高品位の画像を得るこ
とができる内視鏡を提供しようとするものであ
る。

（発明の概要）本発明の内視鏡を内蔵した内視鏡は、被検体内
部に挿入される可撓性外筒の先端に設けた先端本
体と、この先端本体に設けた対物観察チヤンネル
と、この対物観察チヤンネルに設けた対物レンズ
系と、この対物レンズ系からの被検体の像を受光
するように、該対物レンズ系の後方で、前記対物
観察チヤンネルに嵌合して設けた固体撮像装置
と、前記先端本体に設けられ、前記対物観察チヤ
ンネル内で、前記固体撮像装置と前記対物レンズ
系との間に形成される前方側空間と前記固体撮像
装置の背面側に形成される背面側空間とを連通す
る連結通路と、前記固体撮像装置の前記背面側空
間に冷却媒体を導く送気チユーブとを具え、前記
背面側空間、連結通路および前方側空間を前記冷
却媒体の流路の一部とする。

（実施例）次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明の内視鏡の一例の構成を示す先
端正面図であり、第３図は第２図の−線で切
つた断面図である。本例の内視鏡は直視形の体腔
内観察用のものであり、被検体内部に挿入される
可撓性外筒１の先端に、例えばステンレススチー
ルより成る先端本体２を嵌着する。この先端本体
２には数個のチヤンネル２ａ〜２ｅを形成する。
一対のライトガイドチヤンネル２ａにはオプチカ
ルフアイバ束より成るライトガイド８挿入し、先
端には凹レンズ４を嵌合する。ライトガイド３は
カバーチユーブ５により被覆し、外筒１の内部を
延在させ、操作部へ導き、照明光源に結合する。
対物観察チヤンネル２ｂ内部には先端に対物レン
ズ系６を嵌合すると共に固体撮像装置７を嵌合す
る。固体撮像装置７に接続された導線束８は外筒
内部に延在させた可撓性チユーブ内を通して操作
部へ導き、信号処理回路に接続する。送気チヤン
ネル２Ｃには送気チユーブを連結すると共に先端
には送気ノズル９を取付け、対物レンズ系６の先
頭レンズに向け送気できるようにする。送水チヤ
ンネル２ｄには送水チユーブを連結すると共に先
端には送水ノズル１０を設け、対物レンズ系６の
先頭レンズに送水して汚物等を洗い流すことがで
きるようにする。また、送気ノズル９は先頭レン
ズに付着した洗浄水を吹き飛ばすと共に必要に応
じて被検体内部に送気してこれを膨ませることが
できるようにする。鉗子チヤンネル２ｅには被検
体標本を採取するための鉗子およびこれを操作す
るためのワイヤを挿通することができるようにな
つている。先端本体２の外周面にはねじ溝を形成
し、ここに先端フード１１を螺合する。

本例においては、第３図に明瞭に示すように、
固体撮像装置７の背面側を外筒１の径方向に二分
するように、先端本体２にシールド部材１２を設
けて、背面側に二つの空間１３ａ，１３ｂを形成
すると共に、これら空間１３ａ，１３ｂと固体撮
像装置７の全面側において対物レンズ系６との間
に形成される空間１４とを、それぞれほゞ対称に
連通するように先端本体２に連結通路１５ａ，１
５ｂを形成する。空間１３ａには送気用チユーブ
１６の一端を連結し、この送気用チユーブ１６の
他端を、第４図に示すように、外筒１および操作
部１７の内部を経て冷却用エアを送風するエアポ
ンプ１８に連結する。また、空間１３ｂには排気
用チユーブ１９の一端を連結し、この排気用チユ
ーブ１９の他端を、第４図に示すように、操作部
１７に設けられ、上述したように対物レンズ系６
の先頭レンズ表面の付着物を吹き飛ばすと共に、
必要に応じて被検体内部を膨ませるための送気チ
ユーブ２０に連結されたエアピストン２１に、外
筒１の内部を経て連結する。なお、固体撮像装置
７の導線束８を通す可撓性チユーブはシールド部
材１２に形成した開口１２ａを通して外筒内部に
延在させる。

このようにして、エアポンプ１８からの冷却用
エアを、常時は送気用チユーブ１６、空間１３
ａ、連結通路１５ａ、空間１４、連結通路１５
ｂ、空間１３ｂおよび排気用チユーブ１９を経
て、すなわち外筒１内で固体撮像装置７の背面お
よび前面に直接接触させながら循環させてエアピ
ストン２１から外部に排出し、必要に応じてエア
ピストン２１の開口２１ａを閉塞することによ
り、排気用チユーブ１９から排出されるエアを送
気チユーブ２０に導くようにする。

このようにすれば、固体撮像装置７を有効に冷
却することができるから、その動作温度も上昇せ
ず、暗電流を低い値に抑えることができる。した
がつて、広いダイナミツクレンジを安定して得る
ことができるから、固体撮像装置７の出力画像信
号を適切に処理した後モニタに供給することによ
り、モニタ上に高品位の被検体像を表示すること
ができる。また、冷却用エアを外筒１内において
固体撮像装置７の背面側および前面側を経て循環
させて外部に排出するようにしたので、照明光の
輻射熱、被検体から放射される熱等、内視鏡の先
端側からの熱を、固体撮像装置７と対物レンズ系
６との間の空間１４にこもらせることなく有効に
除去することができ、したがつて内視鏡先端の温
度を使用中所定の低い温度に維持することができ
るので、被検体の温度が高くても固体撮像装置７
の動作温度を引く抑えることができる。更に、固
体撮像装置７の冷却および対物レンズ系６の清掃
や体腔内の膨張を、一つのエアポンプ１８とエア
ピストン２１とを用いる簡単な構造によつて行な
うことができる。

第５図は本発明の内視鏡の他の例の構成を示す
先端断面図である。本例では冷却用エアをライト
ガイド３の出射端面をも通して循環させるように
したものである。このため、固体撮像装置７の背
面側にシールド部材２２を設けて、背面のほゞ全
部が面する空間２３を形成し、この空間２３と固
体撮像装置７の前面側の空間１４とを先端本体２
に連結通路２４を形成して連通させると共に、ラ
イトガイド３の出射端面と凹レンズ４との間に空
間２５を形成し、この空間２５と空間１４とを、
先端本体２に連結通路２６を形成して連通させ
る。

このようにして、送気用チユーブ１６を空間２
３に、排気用チユーブ１９を空間２５にそれぞれ
連結して、第４図に示すエアポンプ１８からの冷
却用エアを、常時は送気用チユーブ１６、空間２
３、連結通路２４、空間１４、連結通路２６、空
間２５および排気用チユーブ１９を経て、すなわ
ち外筒１内で固体撮像装置７の背面、前面および
ライトガイド３の出射端面に直接接触させながら
循環させて、第４図に示すエアピストン２１から
外部に排出し、必要に応じて上述した実施例と同
様にエアピストン２１の開口２１ａを閉塞するこ
とにより、排気用チユーブ１９から排出されるエ
アを送気チユーブ２０に導いて対物レンズ系６の
清掃や体腔内の膨張に供する。

このようにすれば、固体撮像装置７のみでな
く、ライトガイド３の出射端面をも直接冷却する
ことができるから、内視鏡先端の温度を所定の低
い温度により確実に維持することができ、したが
つて固体撮像装置７の動作温度の上昇をより確実
に防止することができる。

なお、本発明は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、固体撮像装置７の背面に冷却フイン
を設けて冷却効果を更に向上させることもでき
る。更に、上述した例では排気用チユーブ１９を
用いてエアピストン２１からエアを排出するよう
にしたが、排気用チユーブ１９を用いることな
く、冷却作用を終えたエアを外筒１内の隙間を通
してエアピストン２１から排出させるようにして
もよい。更にまた、冷却媒体はエアに必らず、エ
ア以外の気体あるいは液体を用いることもでき
る。また、本発明は上述した直視形の内視鏡に限
らず、側視形の内視鏡にも有効に適用することが
できる。更に、上述した例では、一つのエアポン
プ１８を共用して、冷却系路および対物レンズ系
６への送気系路にエアを供給するようにしたが、
これらの系路を二つのエアポンプを用いて互いに
独立に構成してもよい。更に、上述した例では、
光源からの光をライトガイドを経て外筒先端から
射出させるようにしたが、ライトガイドを用いる
ことなく、ランプや発光ダイオード等の光源を外
筒先端部に設けて被検体を照明するよう構成する
こともできる。この場合、赤、青、緑の３色の発
光ダイオードを用い、これらの順次に発光させる
ようにすることもでき、この場合には固体撮像装
置の受光面に設けたカラーフイルタは不要とな
る。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、内視鏡の
対物観察チヤンネル内に固体撮像装置を嵌合する
と共に、この固体撮像装置の前方側空間と背面側
空間とを連結通路で連結して、背面側空間に送気
チユーブを連結したので、固体撮像装置を先端本
体に確実に支持しながら、冷却媒体を固体撮像装
置の背面側空間から先端本体の連結通路を介して
固体撮像装置と対物レンズ系との間に形成される
前方側空間に導くことができ、これにより冷却媒
体を固体撮像装置の背面および前面に直接接触さ
せることができる。したがつて、照明光の輻射
熱、被検体から放射される熱等、内視鏡の先端側
からの熱を固体撮像装置と対物レンズ系との間の
前方側空間にこもらせることなく、固体撮像装置
を十分有効に冷却することができ、その使用中の
暗電流を低いほぼ一定の値に有効に維持すること
ができるので、広いダイナミツクレンジを確保で
き、高品位の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像装置の温度特性を示すグラ
フ、第２図は本発明の内視鏡の一実施例を先端構
成を示す線図、第３図は第２図の−線で切つ
た断面図、第４図は第２図に示す内視鏡の全体の
構成を示す線図、第５図は本発明の内視鏡の他の
実施例の構成を示す断面図である。１……可撓性外筒、２……先端本体、３……ラ
イトガイド、６……対物レンズ系、７……固体撮
像装置、１２，２２……シールド部材、１３ａ，
１３ｂ，１４，２３，２５……空間、１５ａ，１
５ｂ，２４，２６……連結通路、１６……送気用
チユーブ、１７……操作部、１８……エアポン
プ、１９……排気用チユーブ、２０……送気チユ
ーブ、２１……エアピストン。

Claims

【特許請求の範囲】１被検体内部に挿入される可撓性外筒の先端に
設けた先端本体と、この先端本体に設けた対物観察チヤンネルと、この対物観察チヤンネルに設けた対物レンズ系
と、この対物レンズ系からの被検体の像を受光する
ように、該対物レンズ系の後方で、前記対物観察
チヤンネルに嵌合して設けた固体撮像装置と、前記先端本体に設けられ、前記対物観察チヤン
ネル内で、前記固体撮像装置と前記対物レンズ系
との間に形成される前方側空間と前記固体撮像装
置の背面側に形成される背面側空間とを連通する
連結通路と、前記固体撮像装置の前記背面側空間に冷却媒体
を導く送気チユーブとを具え、前記背面側空間、連結通路および前方側空間を
前記冷却媒体の流路の一部としたことを特徴とす
る固体撮像装置を内蔵した内視鏡。