JPH11298803A

JPH11298803A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH11298803A
Application number: JP10099515A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Omoto; 昌和尾本; Yoshinao Ooaki; 義直大明; Masaru Konomura; 優此村; Keiichi Arai; 敬一荒井; Koichi Yoshimitsu; 浩一吉満; Akihiro Miyashita; 章裕宮下; Takashi Mitsubori; 貴司三堀; Makoto Tsunakawa; 誠綱川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】基板に設けた発光素子からの照明光を有効に
照射すると共に、基板を小型化する。【解決手段】固体撮像素子１は、固体撮像素子基板２
の表面上に、目的部位の像を結像して電荷蓄積を行い撮
像するＣＣＤ撮像部３と、ＣＣＤ撮像部３の両端側に管
腔内の目的部位に照明光を照射する複数の発光素子４と
を設けて構成される。発光素子４が設けられている部分
の固体撮像素子基板２は、ＣＣＤ撮像部３が配置されて
いる部分の固体撮像素子基板２に対して、ＣＣＤ撮像部
３側に傾いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子、更に
詳しくは照明光を発光する発光素子の配置部分に特徴の
ある固体撮像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、管腔内に挿入部を挿入し、目的部
位を接眼部にて観察する光学式内視鏡や目的部位を挿入
部先端に設けた固体撮像素子、例えばＣＣＤ等により撮
像し観察する電子内視鏡が広く用いられている。このよ
うな電子内視鏡を備えた内視鏡装置では、目的部位に照
明光を供給するための光源装置が用いられるが、体腔内
や構造物の細管などを検査するために、例えば特開平６
−１５３０９７号公報のように、固体撮像素子基板の表
面に発光ダイオードなどの発光素子を設け、この発光素
子を用いて被写体を照明し、観察を行うものが提案され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平６−１５３０９７号公報に提案されているような基
板の表面に発光ダイオードなどの発光素子を設けた固体
撮像素子においては、固体撮像素子基板が平面である
と、発光素子の配置される位置とその配光角によって
は、固体撮像素子による撮像エリア以外を照明する発光
素子が存在する可能性があるが、固体撮像素子の撮像エ
リア以外を照明する発光素子は不要であり、その発光素
子の存在するエリアの分だけ固体撮像素子基板が大きく
なるという問題点がある。

【０００４】また、全ての発光素子の光を有効に照明光
として使用していないため、固体撮像素子の撮像エリア
が暗く、撮像した画像が暗くなってしまうという問題も
ある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、基板に設けた発光素子からの照明光を有効に照
射すると共に、基板を小型化することのできる固体撮像
素子を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子
は、光学像を撮像する撮像部を有する固体撮像素子基板
上に照明光を発光する発光素子を設けた固体撮像素子に
おいて、前記発光素子を前記撮像部側に傾けて配置して
構成される。

【０００７】本発明の固体撮像素子では、前記発光素子
を前記撮像部側に傾けて配置することで、基板に設けた
発光素子からの照明光を有効に照射すると共に、基板を
小型化することことを可能とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【０００９】第１の実施の形態：図１ないし図３は本発
明の第１の実施の形態に係わり、図１は固体撮像素子の
構成を示す断面図、図２は図１の固体撮像素子を有する
電子内視鏡からなる内視鏡装置の構成を示す構成図、図
３は図１の固体撮像素子の作用を説明する説明図であ
る。

【００１０】（構成）図１に示すように、本実施の形態
の例えばＣＣＤからなる固体撮像素子１は、固体撮像素
子基板２の表面上に、目的部位の像を結像して電荷蓄積
を行い撮像するＣＣＤ撮像部３と、ＣＣＤ撮像部３の両
端側に管腔内の目的部位に照明光を照射する複数の発光
素子４とを設けて構成される。

【００１１】ここで、発光素子４が設けられている部分
の固体撮像素子基板２は、ＣＣＤ撮像部３が配置されて
いる部分の固体撮像素子基板２に対して、ＣＣＤ撮像部
３側に傾いている。

【００１２】上記固体撮像素子１は、図２に示すよう
に、例えば電子内視鏡１１の管腔内に挿入する挿入部１
２の先端部内に配置され、この電子内視鏡１１は、電子
内視鏡１１からの撮像信号を信号処理するビデオプロセ
ッサ１３及びビデオプロセッサ１３により処理された画
像を表示する表示モニタ１４とを備えて内視鏡装置１５
を構成する。

【００１３】電子内視鏡１１は、細長で可撓性の上記挿
入部１２を有し、その後端には操作部１６が設けられて
いる。また、電子内視鏡１１の操作部１６側からは、ユ
ニバーサルコード１７が延設され、このユニバーサルコ
ード１７の端部にコネクタ１８が設けられ、電子内視鏡
１１はコネクタ１８を介して前記ビデオプロセッサ１３
に接続されるようになっている。

【００１４】そして、電子内視鏡１１の挿入部１２の先
端部内に設けられた上記固体撮像素子１により、発光素
子４から管腔内の目的部位に照明光を照射し、目的部位
の像をＣＣＤ撮像部３が撮像するようになっている。

【００１５】（作用）次に、このように構成された本実
施の形態の固体撮像素子１の作用について説明する。

【００１６】本実施の形態の固体撮像素子１を電子内視
鏡１１の挿入部６の先端部内に設けた場合、電子内視鏡
２の挿入部６を管腔内に挿入し、固体撮像素子基板２に
設けた発光素子４から照明光を目的部位に照射し、目的
部位の像をＣＣＤ撮像部３に結像させて撮像し、固体撮
像素子１からの撮像信号をユニバーサルコード１７を介
してビデオプロセッサ１３に出力する。ビデオプロセッ
サ１３では、この撮像信号を信号処理し、標準的な映像
信号、例えばＮＴＳＣ信号を生成し、表示モニタ１４に
内視鏡像を表示させる。

【００１７】固体撮像素子１においては、固体撮像素子
基板２上で発光素子４がＣＣＤ撮像部３側に傾けられて
いるため、図３（ａ）に示すように、破線で示す発光素
子４の照明領域２１がＣＣＤ撮像部３の実線で示す撮像
領域２２側に移動し、全ての発光素子４の光が撮像領域
２２を照明する。

【００１８】このとき、固体撮像素子１は、図１に示し
たように、発光素子４が設けられている部分の固体撮像
素子基板２は、ＣＣＤ撮像部３が配置されている部分の
固体撮像素子基板２に対してＣＣＤ撮像部３側に傾けら
れているので、図１の破線で示す従来の平面上に発光素
子を設けた固体撮像素子基板に比べ、固体撮像素子基板
２のサイズが小さくなっている。

【００１９】（効果）図３（ｃ）に示すように、従来の
固体撮像素子基板平面上に設けた発光素子では、撮像領
域２２を照明するための照明光は、撮像領域２２以外も
照射しているのに対して、本実施の形態の固体撮像素子
１では、固体撮像素子基板２上で発光素子４をＣＣＤ撮
像部３側に傾けて設けているので、図３（ａ）に示した
ように、光素子４の照明領域２１がＣＣＤ撮像部３の撮
像領域２２側に移動して発光素子４の照明光が撮像領域
２２を照明することになり、効率的に発光素子４の照明
光を撮像領域２２に照射することができ、撮像領域２２
が明るくなり、明るい画像を得ることができる。

【００２０】また、本実施の形態の固体撮像素子１を電
子内視鏡１１の挿入部１２の先端内に設けた場合、発光
素子４が配置されている部分の固体撮像素子基板２をＣ
ＣＤ撮像部３側に傾けたことによって、固体撮像素子基
板２のサイズを小さくできるので、挿入部１２の先端の
径をより細くすることができ、内視鏡検査中に受けてい
た患者の不快感を抑えることができる。

【００２１】また、発光素子３の照明光を効率的に使用
できるので、発光素子４の数を減らしても、図３（ｂ）
に示すように、撮像領域２２は十分な明るさを得ること
が可能となり、発光素子４の数を減らすことにより、よ
り安価で、小型に構成することができる。

【００２２】第２の実施の形態：図４は本発明の第２の
実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す断面図であ
る。

【００２３】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００２４】（構成）図４に示すように、本実施の形態
の固体撮像素子１ａでは、固体撮像素子基板２ａがカタ
カナの”コ”の字型に形成され、固体撮像素子基板２ａ
の内側底面の表面にＣＣＤ撮像部３が、また固体撮像素
子基板２ａの開口両端部分にＣＣＤ撮像部３側に傾けら
れた状態で複数の発光素子４が設けられており、このコ
の字型の固体撮像素子基板２ａの中空部分には、ＣＣＤ
撮像部３の前に凸レンズ３１と凹レンズ３２が配置され
て構成されている。

【００２５】（作用）上記の構成により本実施の形態で
は、固体撮像素子基板２ａに配置されている発光素子４
がＣＣＤ撮像部３の方向に傾けられているために、第１
の実施の形態と同様に、全ての発光素子４からの照明光
がＣＣＤ撮像部３の撮像領域２２を照明する（図３参
照）。

【００２６】（効果）このように本実施の形態の固体撮
像素子１ａでは、第１の実施の形態の効果に加え、凸レ
ンズ３１と凹レンズ３２を介することでＣＣＤ撮像部３
と発光素子４とを離して配置しているので、発光素子４
からの照明光が直接ＣＣＤ撮像部３に入射することがな
く、目的部位のＣＣＤ撮像部３による撮像に対する、発
光素子４からの直接の照明光の影響を排除することがで
き、鮮明な内視鏡画像を得ることができる。

【００２７】また、固体撮像素子基板２ａがコの字型に
形成しているので、第１の実施の形態に比べ、より小さ
なサイズの固体撮像素子基板２ａとなり、電子内視鏡１
１の先端に組み込んだときに、電子内視鏡１１の先端を
より細くすることができ、内視鏡検査中に受けていた患
者の不快感をさらに抑えることができる。

【００２８】ところで、発光素子４を発光させると、熱
が発生する。その熱は固体撮像素子１にとっては熱雑音
となり、固体撮像素子１の特性を低下させる原因となる
という問題がある。そこで、以下の実施の形態で、発光
素子の発光で発生する熱による特性低下を防止すること
のできる固体撮像素子について説明する。

【００２９】第３の実施の形態：図５は本発明の第３の
実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す断面図であ
る。

【００３０】（構成）図５に示すように、本実施の形態
の例えばＣＣＤからなる固体撮像素子４１は、固体撮像
素子基板４２の表面上に、目的部位の像を結像して電荷
蓄積を行い撮像するＣＣＤ撮像部４３と、ＣＣＤ撮像部
４３の両端側に管腔内の目的部位に照明光を照射する複
数の発光素子４４とを設けて構成される。

【００３１】固体撮像素子４１では、ＣＣＤ撮像部４３
と発光素子４４とが設けられている固体発光素子基板４
２の全体を透明カバー４５が覆っており、透明カバー４
５と固体撮像素子基板４２の間の空間が、真空になって
いる真空空間４６を形成している。

【００３２】（作用）発光素子４４が発光すると、発光
素子４４から熱が発生し、その熱はＣＣＤ撮像部４３や
固体撮像素子基板４２周辺の空間に伝導するが、上記の
構成により本実施の形態では、真空空間４６が真空なの
で、発光素子４４から発生した熱は固体撮像素子基板４
２周辺の空間やＣＣＤ撮像部４３に伝導しにくくなる。

【００３３】（効果）このように本実施の形態の固体撮
像素子４１では、発光素子４４からの発熱が真空空間４
６によって、ＣＣＤ撮像部４３に伝導されにくくなるの
で、熱による固体撮像素子４１の特性の低下を、効果的
に防止することができる。

【００３４】また、この固体撮像素子基板４１を電子内
視鏡１１（図２参照）の先端に設けたときには、電子内
視鏡１１の先端での発熱が抑えられるので、患者への安
全性を高め、不快感を抑えられるという効果をもつ。

【００３５】第４の実施の形態：図６は本発明の第４の
実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す断面図であ
る。

【００３６】第４の実施の形態は、第３の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００３７】（構成）図６に示すように、本実施の形態
の固体撮像素子５１では、固体撮像素子基板４２の上に
設けられたＣＣＤ撮像部４３と発光素子４４の間に遮光
兼断熱部材５２が設けられている。さらに、発光素子４
４の上には透明カバー５３が設けられており、透明カバ
ー５３と発光素子４４の間に存在する空間が真空空間４
６を形成している。なお、この透明カバー５３は、光指
向性を有している。

【００３８】（作用）上記の構成により本実施の形態で
は、発光素子４４の発光による熱は、真空空間４６及び
遮光兼断熱部材５２によって、ＣＣＤ撮像部５３への伝
導が妨げられる。

【００３９】（効果）このように本実施の形態の固体撮
像素子５１では、第３の実施の形態と同様に、真空空間
４６と遮光兼断熱部材５２によって、発光素子４４の発
光による熱のＣＣＤ撮像部４３への伝導を妨げるので、
熱による固体撮像素子５１の特性の低下を防止すること
できる。

【００４０】また、第３の実施の形態と同様に、この固
体撮像素子基板５１を電子内視鏡１１（図２参照）の先
端に設けたときには、電子内視鏡１１の先端での発熱が
抑えられるので、患者への安全性を高め、不快感を抑え
られるという効果をもつ。

【００４１】［付記］（付記項１）光学像を撮像する撮像部を有する固体撮
像素子基板上に照明光を発光する発光素子を設けた固体
撮像素子において、前記発光素子を前記撮像部側に傾け
て配置したことを特徴とする固体撮像素子。

【００４２】（付記項２）前記固体撮像素子基板をコ
の字型に形成したことを特徴とする付記項１に記載の固
体撮像素子。

【００４３】（付記項３）光学像を撮像する撮像部を
有する固体撮像素子基板上に照明光を発光する発光素子
を設けた固体撮像素子において、少なくとも前記発光素
子を覆うカバーを備え、前記固体撮像素子基板と前記カ
バーとの空間を真空空間としたことを特徴とする固体撮
像素子。

【００４４】（付記項４）前記カバーは、光指向性を
有することを特徴とする付記項３に記載の固体撮像素
子。

【００４５】（付記項５）前記カバーは、前記発光素
子及び前記撮像部を覆うことを特徴とする付記項３に記
載の固体撮像素子。

【００４６】（付記項６）前記撮像部と前記発光素子
との間に、遮光兼断熱部材を設けたことを特徴とする付
記項３または４に記載の固体撮像素子。

【００４７】（付記項７）管腔内に挿入する挿入部の
先端内に、前記管腔内の目的部位を撮像する固体撮像素
子を有する電子内視鏡において、前記固体撮像素子は、
光学像を撮像する撮像部を有する固体撮像素子基板上に
照明光を発光する発光素子を設けた固体撮像素子であっ
て、前記発光素子を前記撮像部側に傾けて配置したこと
を特徴とする電子内視鏡。

【００４８】（付記項８）管腔内に挿入する挿入部の
先端内に、前記管腔内の目的部位を撮像する固体撮像素
子を有する電子内視鏡において、前記固体撮像素子は、
光学像を撮像する撮像部を有する固体撮像素子基板上に
照明光を発光する発光素子を設けた固体撮像素子であっ
て、少なくとも前記発光素子を覆うカバーを備え、前記
固体撮像素子基板と前記カバーとの空間を真空空間とし
たことを特徴とする電子内視鏡。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子によれば、発光素子を撮像部側に傾けて配置している
ので、基板に設けた発光素子からの照明光を有効に照射
すると共に、基板を小型化することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子
の構成を示す断面図

【図２】図１の固体撮像素子を有する電子内視鏡からな
る内視鏡装置の構成を示す構成図

【図３】図１の固体撮像素子の作用を説明する説明図

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像素子
の構成を示す断面図

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る固体撮像素子
の構成を示す断面図

【図６】本発明の第４の実施の形態に係る固体撮像素子
の構成を示す断面図

【符号の説明】

１…固体撮像素子２…固体撮像素子基板３…ＣＣＤ撮像部４…発光素子１１…電子内視鏡１２…挿入部１３…ビデオプロセッサ１４…表示モニタ１５…内視鏡装置１６…操作部１７…ユニバーサルコード１８…コネクタ２１…照明領域２２…撮像領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒井敬一東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者吉満浩一東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者宮下章裕東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者三堀貴司東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者綱川誠東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学像を撮像する撮像部を有する固体撮
像素子基板上に照明光を発光する発光素子を設けた固体
撮像素子において、前記発光素子を前記撮像部側に傾けて配置したことを特
徴とする固体撮像素子。