JPH11249030A - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】対物レンズを保持する保持枠外に固体撮像素子
を配設し撮像系を細径化するとともに、保持枠外に位置
する固体撮像素子が隣接する照明系等からの光が入射し
ない内視鏡用撮像装置を提供する。 【解決手段】本発明は、複数の対物レンズ８ａ〜８ｃを
保持するレンズ枠７と、このレンズ枠７の後端に固設さ
れた光学部材１０と、この光学部材１０に固設された固
体撮像素子１２と、光学部材１０及び固体撮像素子１２
の周囲を覆う遮光性部材９とを具備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対物レンズ及び固
体撮像素子を配設した内視鏡用撮像装置の改善に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、細長の挿入部を体腔内に挿入する
ことにより、体腔内蔵器等を診断したり、検査したりす
ることのできる内視鏡（スコープ又はファイバスコー
プ）が広く用いられている。また、医療用のみならず工
業用においてもボイラ、機械、化学プラント等の管内、
あるいは機械等の対象物を観察、検査するのに用いられ
ている。

【０００３】さらに、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体
撮像素子を撮像手段に用いた電子内視鏡も各種用いられ
ている。

【０００４】この固体撮像素子は、例えば内視鏡を体腔
内等の被検部に挿入するための挿入部先端に配設されて
いる。さらに固体撮像素子及び該固体撮像素子に被写体
光束を結像するための対物レンズ系（以下、総称して撮
像系と称する）の配設手段としては、例えば特開昭６２
−３１８２０号公報にて本出願人が提案している。しか
し、内視鏡の利用の多様化に伴い、撮像系を小型化し、
先端構成部の細径化することが望まれている。

【０００５】そこで、第１０図に示す、撮像系が考えら
れている。これは凹レンズである対物レンズ７８ａ、凸
レンズである対物レンズ７８ｂ、７８ｃ及び固体撮像素
子８２を、略円筒状に形成した保持枠７７の内側に配設
し保持するようにしている。さらに、前記対物レンズ７
８ｃの後端面に固体撮像素子８２からの乱反射を防止す
るマスク８１及び前記固体撮像素子８２のエポキシ樹脂
層を接着等により密着するようにしている。そして、先
端構成部に撮像系や照明系等が配設されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した撮像
系においては、対物レンズ７８ｃと固体撮像素子８２と
が密着しているので、固体撮像素子８２の撮像面を有効
利用するために対物レンズ７８ａ〜７８ｃの外径を大き
くする必要があり、かつ固体撮像素子８２も支持してい
るため保持枠７７を太くする必要がある。したがって保
持枠７７も太径となり、前述した先端構成部も太径にな
るという問題点がある。

【０００７】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、対物レンズを保持する保持枠外に固体撮像素
子を配設し撮像系を細径化するとともに、保持枠外に位
置する固体撮像素子が隣接する照明系等からの光が入射
しない内視鏡用撮像装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】その解決手段として、本
発明による内視鏡用撮像装置は、複数の対物レンズを保
持するレンズ枠と、このレンズ枠の後端に固設された光
学部材と、この光学部材に固設された固体撮像素子と、
光学部材及び固体撮像素子の周囲を覆う遮光性部材とを
具備している。

【０００９】上述した構成により、光像はレンズ枠内の
複数の対物レンズを通り、レンズ枠外の光学部材を介し
て固体撮像素子に結像する。また、遮光性部材は光像以
外の光を光学部材及び固体撮像素子内へ入射するのを防
止する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施
形態に係わり、図１は対物レンズ系及び固体撮像素子の
断面を示す説明図、図２は電子内視鏡の外観を示す説明
図、図３は内視鏡装置の構成を示す説明図である。

【００１１】図３に示す内視鏡装置１は、例えば体腔内
に挿入できるように細長に形成された内視鏡２と、前記
内視鏡２のユニバーサルコード２１がコネクタ２２によ
り接続される制御ユニット３と、制御ユニット３の出力
信号によって図示しない体腔内部位等の被写体を表示す
るモニタ装置４と、制御ユニット３の出力信号によって
図示しない体腔内部位等の被写体を記録する例えばディ
スクカートリッジ式磁気記録装置や写真撮影装置等の記
録装置５と、制御ユニット３の信号により内視鏡２に連
通された吸引管路２３により体腔内の体液や血液を吸引
するコネクタ２２により接続された吸引装置６とにより
構成されるようになっている。

【００１２】前記内視鏡２は、図２に示すように、例え
ば体腔内に挿入される細長で可撓性の挿入部２４を有し
ており、この挿入部２４の手元側基部に操作部２５が設
けられている。前記挿入部２４は、手元側から、長尺な
可撓管部２８と湾曲部２７と先端部２６とが順次連接さ
れて構成されている。また、前記操作部２５は、挿入部
２４側に略柱状に形成された把持部３５と、把持部３５
の基部側にスイッチ部３６が設けられている。前記スイ
ッチ部３６の一つの側面は、把持部３５の長手方向から
挿入部２４に向けてある角度に開いた斜面を有するよう
に膨出し、その側面に隣接する一つの側面にはアングル
レバー２９が設けられている。

【００１３】このアングルレバー２９は、Ｌ字型に形成
され、一方の端部は回動自在に支持され、他方の端部に
は指当て部３８が設けられており、これを操作すること
により前記湾曲部２７が例えば左右／上下に湾曲するよ
うになっている。また、前記斜面には、斜面の長手方向
に沿って把持部３５に遠い位置に第１操作ボタン３１
が、近い位置に第２操作ボタン３２が一列に設けられて
いる。術者は中指３７ｃ，薬指３７ｄ，小指３７ｅで把
持部２５を把持し、人差し指３７ｂで第１操作ボタン３
１及び第２操作ボタン３２を操作し、親指３７ａでアン
グルレバー２９の指当て部３８を操作するようになって
いる。

【００１４】また、操作部２５には先端部２６に連通し
た図示しないチャンネルを介して処置具等を挿通するた
めの鉗子口３０が設けられている。

【００１５】前記制御ユニット３は、図３に示すよう
に、前記操作部２５の第１操作ボタン３１からユニバー
サルコード２１内を挿通され、コネクタ２２により制御
ユニット３に接続された信号線が入力するようになって
いる制御回路４１と、第１操作ボタン３１と同様に第２
操作ボタン３２から制御ユニット３に接続された信号線
が入力するようになっているセレクタ４２と、画像信号
の信号処理及び各種付属機器の制御等を行うＣＰＵ４３
及びＩ／Ｏ回路４４からなるビデオ回路４５と、セレク
タ４２で切り換えられた第２操作ボタン３２の信号によ
り吸引装置６を制御する吸引制御回路４６と内視鏡２に
照明光を供給する光源ランプ４７等とから構成されるよ
うになっている。

【００１６】また、内視鏡２には照明光を伝送するライ
トガイド４８が挿通され、制御ユニット３から入射端に
供給された光源ランプ４７の照明光を先端部２６の出射
端に導光して、該出射端から図示しない被写体に向け照
射するようになっている。

【００１７】前記先端部２６には対物レンズ系４９が設
けられており、この対物レンズ系４９の結像位置には固
体撮像素子１２が配設されている。固体撮像素子１２の
撮像面には被写体が結像して画像信号に変換されるよう
になっている。固体撮像素子１２には電気信号の同相成
分のノイズを除去する能力の大きいアンプであるコモン
・リード・リジェクション・アンプ（以下、ＣＭＲアン
プと称する）５１が接続されて、固体撮像素子１２によ
って変換された画像信号が増幅されるようになってい
る。ＣＭＲアンプ５１には信号線とノイズ除去のための
ダミー線が接続されており、この信号線とダミー線はユ
ニバーサルコード２１内を挿通されて前記制御ユニット
３のＩ／Ｏ回路４４に入力されるようになっている。画
像信号は、Ｉ／Ｏ回路４４により各種の信号処理したビ
デオ信号となり、モニタ装置４及び記録装置５に出力さ
れるようになっている。

【００１８】前記記録装置５は前記Ｉ／Ｏ回路４４から
のレリーズ信号により撮像画面をディスクカートリッジ
等の磁気媒体等に記録するようになっている。

【００１９】前記第１操作ボタン３１を操作することに
より、制御回路４１はセレクタ４２に対して、第２操作
ボタン３２の信号線を、前記Ｉ／Ｏ回路４４のフリーズ
信号入力端、同レリーズ信号入力端及び前記吸引制御回
路４６の制御端に接続を切り換えるようになっている。
この第２操作ボタンを３２を操作することにより動作す
る装置或いは動作は、前記モニタ装置４に表示されるよ
うになっている。

【００２０】したがって、第１操作ボタン３１を操作
し、第２操作ボタン３２の信号線が前記Ｉ／Ｏ回路４４
のフリーズ信号入力端に接続されている場合は、前記第
２操作ボタン３２を操作することにより、前記Ｉ／Ｏ回
路４４はモニタ装置４に映し出されている画像を静止画
とするようになっている。また。前記第１操作ボタン３
１を操作し、第２操作ボタン３２の信号線が前記Ｉ／Ｏ
回路４４のレリーズ信号入力端に接続されている場合
は、前記第２操作ボタン３２を操作することにより、前
記Ｉ／Ｏ回路４４はモニタ装置４に映し出されている画
像をディスクカートリッジ等の記録媒体に記録するよう
になっている。

【００２１】さらに、前記第１操作ボタン３１を操作
し、第２操作ボタン３２の信号線が前記吸引制御回路４
６の制御端に接続されている場合は、前記第２操作ボタ
ン３２を操作することにより、吸引装置６は吸引制御回
路４６からの信号により体腔内の体液等を吸引するよう
になっている。なお、記録装置５は、光磁気ディスク等
を記録媒体とした光学式情報記録装置やフィルムを記録
媒体としたスチールカメラを用いてもよい。

【００２２】前記対物レンズ系４９は、図１に示すよう
に、略円筒状に形成され遮光性を有するレンズ枠７と、
このレンズ枠７に内設され被写体光束が入射する入射端
面が略平面で凹レンズ状の対物レンズ８ａ、前記対物レ
ンズ８ａに接する端面が略平面で凸レンズ状の対物レン
ズ８ｂ及び後述する光学部材１０に接する端面が略平面
で凸レンズ状の対物レンズ８ｃとから構成されている。

【００２３】前記固体撮像素子１２は、略円柱状に形成
されたベース１２ａと、このベース１２ａに配設された
チップ１２ｂ、このチップ１２ｂの撮像面の端部に設け
られた回路線端部１２ｃ、前記ベース１２ａのチップ１
２ｂ近傍に前記回路線端部１２ｃと相対して設けられた
ランド１２ｄ、前記回路線端部１２ｃと前記ランド１２
ｄとを電気的に接続するワイヤ１２ｅ及び前記チップ１
２ｂの撮像面の前面に配設された透過性を有するエポキ
シ樹脂層１２ｆから構成されている。

【００２４】前記エポキシ樹脂層１２ｆのチップ１２ｂ
と反対面の周回端部には、フレア絞りとして作用するマ
スク１１が設けられている。

【００２５】前記対物レンズ系４９と、固体撮像素子１
２のエポキシ樹脂層１２ｆとの間には、透過性を有し、
前記対物レンズ系４９のレンズ枠７の外径と略等しい外
径で略円柱状の光学部材１０が接着等により密着して設
けられている。

【００２６】前記光学部材１０及び前記エポキシ樹脂層
１２ｆの周回面には、前記対物レンズ８ａ〜８ｃ以外か
ら前記固体撮像素子１２に光が入射することを防ぐ遮光
部材９が設けられている。

【００２７】ところで、被写体光束Ｌの中心軸Ｓに対す
る高さｈは、対物レンズ８ａに入射した時に比べ、固体
撮像素子１２のチップ１２ｂの撮像面に近づくにしたが
って高くなる。なお、ここで、光束Ｌとは固体撮像素子
１２に入光する有効光線のうちの最も光軸から遠い部分
に結像する光線の範囲である。結像面に近づくにつれ、
光軸からの距離が大きくなっている。また、対物レンズ
８ａに入射した光束の中心軸Ｓからの距離と、対物レン
ズ８ｃから出射する光束の中心軸Ｓからの距離は略等し
くなっている。

【００２８】したがって、前述したように対物レンズ系
４９及び固体撮像素子１２の間に光学部材１０を設ける
ことにより、対物レンズ８ａ〜８ｃと、該対物レンズ８
ａ〜８ｃを保持するレンズ枠７との外径を細くすること
ができる。また、遮光部材９により、対物レンズ８ａ〜
８ｃ以外から光が光学部材１０及び固体撮像素子１２に
入射するのを防止し、良好な画像を提供できるという効
果がある。

【００２９】図４は、本発明の第２の実施形態に係わる
対物レンズ系及び固体撮像素子の断面を示す説明図であ
る。なお、第１の実施形態と同様の部材には同一の符号
を用い説明を省略する。また、内視鏡及び内視鏡装置は
第１の実施形態と同様であり説明を省略する。

【００３０】本実施形態においては、対物レンズ８ｃの
略平面の端面に、該対物レンズ８ｃの外径よりも大き
く、且つ、レンズ枠７よりも外径の小さい略円柱状に形
成された光学部材１０が接着等により密着するようにし
ている。さらに、この光学部材１０の逆端面には、マス
ク１１が配設された固体撮像素子１２が接着等により密
着するようにしている。

【００３１】前記光学部材１０の周回面には、遮光部材
５９ａが設けられ、前記固体撮像素子１２のエポキシ樹
脂層には遮光部材５９ｂが設けられている。このように
構成した対物レンズ系及び固体撮像素子の作用及び効果
は第１の実施形態と同様である。

【００３２】図５は本発明の第３の実施形態に係わる対
物レンズ系及び固体撮像素子の断面を示す説明図であ
る。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の
部材には同一の符号を用い説明を省略する。また、内視
鏡及び内視鏡装置は第１の実施形態と同様であり説明を
省略する。

【００３３】本実施形態における対物レンズ系は、図５
に示すように、略円筒状に形成され遮光性を有するレン
ズ枠６７と、このレンズ枠６７に内設され被写体光束が
入射する入射端面が略平面で凹レンズ状の対物レンズ６
８ａ、前記対物レンズ６８ａに接する端面が略平面で凸
レンズ状の対物レンズ６８ｂ及び後述する光学部材１０
に接する端面が略平面で凸レンズ状の対物レンズ６８ｃ
とから構成されている。

【００３４】前記対物レンズ６８ｃの略平面の端面に
は、レンズ枠６７よりも外径の大きい略円柱状に形成さ
れた光学部材１０が接着等により密着するようにしてい
る。さらに、この光学部材１０の逆端面には、固体撮像
素子１２が接着剤等により密着するようにしている。

【００３５】前記光学部材１０の周回面、前記固体撮像
素子１２のエポキシ樹脂層の周回面及び前記光学部材１
０の対物レンズ６８ｃに接する端面の前記レンズ枠６７
と該光学部材１０の周回面との間には、遮光部材６９が
設けられている。

【００３６】このように構成することにより、被写体光
束Ｌは、固体撮像素子１２の撮像面に斜めに入射するよ
うになる。これによる効果は、第１の実施形態及び第２
の実施形態と同様である。なお、各実施形態において遮
光部材は、遮光物質を塗布したものでもよい。

【００３７】図７は、前記第１の実施形態に係わる対物
レンズ及び固体撮像素子を内視鏡の先端部に組み込んだ
例を示す図である。すなわち、先端硬性部１０１には前
記第１の実施形態における対物レンズ系と、ライトガイ
ド１０２の先端部が組み込まれている。対物レンズ系に
は直後に前述したように光学部材１０を介して固体撮像
素子１２が設けられている。この固体撮像素子１２には
電気信号の送受を行うケーブル１１０が接続されてい
る。またライトガイド１０２の先端は口金１０３が設け
られている。先端硬性部１０１の後部側には第１の節輪
１０５が取り付けられ、湾曲部１０７を構成するもので
ある。この例では、固体撮像素子１２の外周までレンズ
枠７が延びていないので空間部を確保でき先端部を細径
化できる。なお図中Ｌは光線を示している。

【００３８】図８は、前記第１の実施形態に係わる対物
レンズ系及び固体撮像素子を内視鏡の先端部に組み込ん
だ他の例を示す図である。この例において、図７に示し
た例と異なるのは先端硬性部１０１の後部側の一部を固
体撮像素子１２の外周部の一部まで延出した延出部１０
８を形成し、対物レンズ系、光学部材１０、固体撮像素
子１２の固定の補強を行っている点である。この例で
は、このような延出部１０８を形成しているので、固定
の補強ができる。

【００３９】図９は、前記第１の実施形態に係わる対物
レンズ径及び固体撮像素子を内視鏡の先端部に組み込ん
ださらに他の例を示す図である。ただし、この例では遮
光性部材として、遮光性の封止部材１０９により中間光
学部材１０及び固体撮像素子１２の外周部を封止し、固
定の補強をしているものである。

【００４０】ところで、内視鏡の操作部には、内視鏡装
置の機能が多様化したのに伴い複数の操作ボタンが設け
られている。しかし、内視鏡の把持部は、五指で確実に
把持するため、極端に太径にすることが困難である。

【００４１】そこで、図６に示すように、操作部２５に
設けられた第１操作ボタン３１を制御回路４１に接続
し、この制御回路４１の制御出力端をセレクタ５２に接
続するようにしている。前記セレクタ５２には。第２操
作ボタン３２、第２操作ボタン３３及び第４操作ボタン
３４が接続され、該セレクタ５２の出力端は例えば吸引
制御回路４６及びＩ／Ｏ回路４４に接続するようにして
いる。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様であ
り同一の符号を用い説明を省略する。

【００４２】前述したセレクタ５２の出力端は、各操作
ボタンに対して、第１操作ボタン３１の操作により２通
りの操作でできるようになっている。

【００４３】これにより、例えば第２操作ボタン３２を
吸引制御及びフリーズに、第３操作ボタン３３を送気及
び送水の制御に、第４操作ボタン３４をレリーズ及び図
示しないＶＴＲ装置のスタート／ストップ制御に切り換
えて使用するようにしている。また、各操作ボタンがど
の制御となっているかは、例えばモニタ装置４に表示す
るようにしている。

【００４４】これにより、操作部２５に設けた４つの操
作ボタンにより６通りの制御が可能であり、操作性が向
上する。なお、各操作ボタンの制御は上述したものに限
らず、例えば周辺装置の切換制御であってもよい。ま
た、操作ボタンの数も限定されるものでない。

【００４５】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、複数の
対物レンズを保持するレンズ枠外に光学部材及び固体撮
像素子を固設したので、撮像系の細径化を確保すること
ができる。また、遮光性部材により、光像以外の光を光
学部材及び固体撮像素子内へ入射するのを防止できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施形態を示し、対物レ
ンズ系及び固体撮像素子の断面を示す説明図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施形態を示し、電子内
視鏡の外観を示す説明図である。

【図３】図３は本発明の第１の実施形態を示し、内視鏡
装置の構成を示す説明図である。

【図４】図４は本発明の第２の実施形態を示し、対物レ
ンズ系及び固体撮像素子の断面を示す説明図である。

【図５】図５は本発明の第３の実施形態を示し、対物レ
ンズ系及び固体撮像素子の断面を示す説明図である。

【図６】図６は本発明の第１の実施形態を示し、内視鏡
装置の構成を示す説明図である。

【図７】図７は本発明の第１の実施形態を示し、対物レ
ンズ系及び固体撮像素子を内視鏡先端部に組み込んだ１
例を示す図である。

【図８】図８は本発明の第１の実施形態を示し、対物レ
ンズ系及び固体撮像素子を内視鏡先端部に組み込んだ他
の例を示す図である。

【図９】図９は本発明の第１の実施形態を示し、対物レ
ンズ系及び固体撮像素子を内視鏡先端部に組み込んださ
らに他の例を示す図である。

【図１０】図１０は従来の技術に係わる対物レンズ系及
び固体撮像素子の断面を示す説明図である。

【符号の説明】

７ レンズ枠 ８ａ〜８ｃ 対物レンズ ９ 遮光部材 １０ 光学部材 １２ 固体撮像素子 １０９ 遮光性の封止部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の対物レンズを保持するレンズ枠
   と、このレンズ枠の後端に固設された光学部材と、この
   光学部材に固設された固体撮像素子と、前記光学部材及
   び前記固体撮像素子の周囲を覆う遮光性部材とを具備し
   たことを特徴とする内視鏡用撮像装置。