JPS6072527A - 固体撮像装置を内蔵した内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ァ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、外部に設けた照明光源から
放射されるツＣ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＆！
を対物レンズ系およびイメージガイドを絆で外部へ導き
、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ＩＪｕ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ァイバ、の径で決
まるが、ファイバ径を現状よりもさらに細くするのは非
゛成に困難であり、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、これによっ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絆で外部へ導き
、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、ＧＣＤ、ＢＢＤ、ＭＯＳ−Ｆ、Ｅ
Ｔ　ＡＲＲＡＹ。

ＰＩＮ−ＰＨＯＴＯＤｉＯｆ）Ｅ　ＡＲＲＡＹ。

ＳＩ’Ｉ’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から
分Ｍ能が高り、シ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既に提案している
が、固体撮像装置のダイナミックレンジは温度に応じて
大きく変動するため、使用状況によっては良好なｌｌ！
＋３像か得らｎないことを確めた。

・　第１図はＣＯＤ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ＩＤは温度の上昇と共
に増大するのに対し、飽和１也流Ｉｓは温度変化に対し
ても一定であるため、ダイナミックレンジが温度の上昇
と共に減少することになる。

したか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、被検体がら放射される熱、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。

このため、何んらかの冷却手段を講する必要があるか、
内視鏡の径は非割に小さく、固体撮像装置を冷却する手
段を組込むだけの十分なスペースが得られしこぐいとい
う問題がある。例えば体腔内観察用の内視鏡では、上述
したライトカイトの他に標不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か挿通されていると共に
対物レンズ系の先頭レンズを洗浄するための送水チュー
ブや２、先頭レンズに包着した洗浄水を吹き飛ばしたり
体腔を膨らませたりする送風チューブなども挿通されて
おり、冷却のために利用できるスペースは非常に限られ
ている〇 内視鏡先端に組込んだ固体撮像装置を冷却することは従
来提案されており、例えば特開昭５３−４５１１８１号
、同５５−２！６９９８号、同５８−４６９８４号公報
などに記載されているが、従来の方法はいずれも固体撮
像装置を十分に冷却する口とが困幀であり、十分実用に
供するものではない。例えば特開昭５８−４５０８１号
公報には１−１体撮像装置と蕾着または接近させて電子
冷却用熱ｊｋｉ　菓子を配置することが示されている６
）、ｉｌ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かなされてい
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力）ある。

また、特開昭５８−４６９８４号ム報には、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。

目　的 本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、先端に内
蔵した固体撮像装置を十分有効に冷却することができ、
したがって使用中暗電流を低いほぼ一定の値に維持して
広いダイナミックレンジ全確保でき、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。

概要 本発明の固体撮像装置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から射出される光により
照明される被検体像を外筒先端に設けた対物レンズ系に
より外筒先端内部Ｇこ配置した。固体撮像装置に結像さ
せるようにし、前記固体撮像装置の近傍に電子冷却用熱
電素子を配置すると共にこの電子冷却用熱電素子の放熱
側から放射される熱を外筒内部に延在させた可撓性を有
するヒートバイブを紗て外部へ放出させるよう構成した
ことを特徴とするものである。

実　施　例 次に図面を参１（（１，て本発明の詳細な説明する。

第２ＦＸｌ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８図は第２図のＩ−Ｉ線で切った断面図
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＠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には数個のチャンネル２ａ〜２ｅを
形成する。一対のライトガイドチャンネル２ａにはオプ
チカルファイバ束より成るライトガイド８を挿入し、先
端には凹レンズ４を嵌合する。ライトガイド８はカバー
チューブ５により被覆し、外筒１の内部を延在させ、操
作部へ導き、照明ツＣ源に結合する０対物観察チャンネ
ル２ｂ内部には先端に対物レンズ糸６を嵌合すると共に
内部に固体撮像装置７を嵌合する。固体撮像装置７に接
続された導線束８は可撓性チューブ１８を経て外筒内部
を延在させて操作部へ導き、信号処理回路に接続する。

送気チャンネル２Ｃには送気チューブ９を連結すると共
に先端には送気ノズル１０を取付け、対物レンズ系６の
先頭レンズに向は送気できるようにする。

送水チャンネル２ｄには送水チューブを４＜結すると共
に先端には送水ノズル１１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
にするっまた、送気ノズルＩＯは先頭レンズに付着した
洗浄水を吹き飛はすと共に必要にＩＩ６じて被検体内部
に送気してこわを膨ませることができるようにする。斜
゛子チャンネル２ｅには被検体標本を採取するための鉗
子およびこの鉗子を外部より操作するためのワイヤを挿
通することができるようにする。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１２を螺合する。

本発明においては第８図に明瞭に示すように固体撮像装
置７の近傍に電子冷却用熱電素子、例えばベルチェ素子
２０を配置し、固体撮像装置７を強ｆｌｔｆｌ的に冷却
するようにすると共にベルチェ素子２０の放熱側にヒー
トバイブ２１の一端を配置し、このヒートバイブを可撓
性として外筒１の内部を延在させて他端を操作部へ導き
適当な冷却装置によって冷却する。このように構成する
と、固体撮像装置７の熱はベルチェ素子２０により吸取
され、さらにベルチェ素子の放熱側から放射される熱は
ヒートバイブ２１を経て外筒１内を伝播し、操作部にお
いて放熱されることになるっした一ｆＪ）って固体撮像
装置７の動作温度を使用中所定の低い温度に維持するこ
とができ、ＩＩＩＨＩＩ流を低い値に抑えることかでき
るので、広いダイナミックレンジが安定して得られるこ
とになる。その結果、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全表示することかできる。また、
本発明のようにベルチェ素子２０から放出される熱をヒ
ートバイブ２１により外部へ放散させるようにするとベ
ルチェ素子の冷却効果は著しく向上し、たとえ先端の温
度が相当に高くなっても固体撮像装置７の温度を低く抑
えることができる。

第４図は本発明の内視鏡の他の実施例を示す断面図であ
り、前例と同じ部分には同じ符号を付けて示し、その説
明は省略する。本例ではライトガイド８の出射端の近傍
に第２のベルチェ素子２２を配置し、固体撮像装Ｗ７の
後側に配置した第１のベルチェ素子２０の放熱側と第２
のベルチェ素子２２の放熱側とを第１のヒートバイブ２
３で連結すると共に第２のベルチェ素子２２の放熱側に
第２　（７Ｊ　ヒ−）　バイブ２４の一端を配置し、こ
の第２ヒートバイブ２４を外筒】の内部を延在させて操
作部へ導く。このように構成すると、固体撮像装置７の
熱は第１ペルチェ票子２ｏにより吸取された後第１およ
び第２のヒートバイブ２８および２４を経て外部へ放出
されると共にライトガイド８の出射端近傍の熱は第２ペ
ルチエ素子２２により吸収され、第２ヒートパイプ２４
を経て外部へ放出されることになる。したかつて内視鏡
先端の温度はさらに低く抑えられ、その結果として固体
撮像装置７の動作温度をさらに低い値に抑えることがで
きる。また、本例のようにライトガイド邑射端近傍の熱
を強制的に除去するようにすれば、さらに強力な１１り
（明光の使用が可能となり、ざらにｈ７ｊ品位の被検体
像が得られることＧこなる・不発明は上述した実施例に
限定されるものではなく、幾、多の変形が可能である。

例えＧま上述した実施例では直視形としたか、側視形と
することも勿論可能である。また、ペルチェ素子を固体
撮像装置の裏面に密着させたか、裏面から多少離間させ
て配置することもできる。史Ｇこ上述した例では光源か
らｑ〕光をライトガイドを絆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面先端部に設りて被検体
を照明するよう構成することもできる。この場合、赤青
緑の三色の発ツＣダイオードを順次に発光させるようし
こすｎば、固体撮像装置の受光面にはカラーフィルタを
設ける必Ｖはない。

発明の効果 上述したように、不発明によれば固体撮像装置の近傍に
ペルチェ素子を配置すると共昏こその放熱側から放射さ
れる熱を外筒内部を延在するヒートバイブを紗て内視鏡
外部へ放出させるようにしたから、ペルチェ素子の冷却
効率を著しく向上することができ、固体撮像装置の熱を
有効に吸収除去することができる。したかつて固体撮像
装置１Ｐｆの湿度は使用中はぼ一定の低い温度に保たれ
るので、広いダイナミックレンジが安定に得られ、高品
位の被検体像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像装置の温度９−ｒ性を示すグラフ、第
２図は不発明による内視鏡の一実施例の先端の構成を示
す乎面図、 第３図は第２図のＩ−Ｉ線で切って示す断面図、第４図
は本発明の内視鏡の他の実施例の構成な示す断面図であ
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　２
０・２２・・・ペルチェ素子２１、２８．２４・・・ヒ
ートパイプ 特肝出願人　オリンパスツＣ学工業株式会社代理人弁理
士　杉　村　暁　秀　量２ ・、・〉 第１図 ２０　３０　４θ　５０　を 渫演 第１頁の続き ０発　明　者　神　原　浩　司　東京都渋谷区幡ケ谷株
式会社内 ０発　明　者　大　橋　−司　東京都渋谷区幡ケ谷株式
会社内 ０発　明　者　八　嶋　弘　幸　東京都渋谷区幡ケ谷株
式会社内 ０発　明　者　藤　森　弘　善　東京都渋谷区幡ケ谷株
式会社内 ０発　明　者　広　沢　勲　東京都渋谷区幡ケ谷株式会
社内 ２丁目４旙２号　オリンパス光学工業 ２了目４旙２号　オリンパス光学工業 ２了目４旙２号　オリンパス光学工業 ２了目４旙２号　オリンパス光学工業 ２了目４旙２号　オリンパス光学工業

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　被検体内部に挿入される可撓性外筒の先端から射出
   される光により照明される被検体像を外部光ηＶａ　Ｇ
   こ設けた対物レンズ系により外箱先端内部に配置した固
   体撮像装置に結像させるようにし、前記固体撮像装置の
   近傍に電子冷却用熱電素子を配置すると共にこの電子冷
   却用熱１１Ｌ素子の放熱側から放り・すさ才りる熱を外
   筒内部に延在させた可撓性を有するヒートバイブを絆て
   外部へ放出させゐよう構成したことを特徴とする固体撮
   像装置を内８プした内祝桃。 ２、ｉ＞ＩＩ記外商内部を延在するライトガイドの出射
   端近傍に第２の１托子冷却用熱ｍ紫子を配置し、こＵつ
   第２の電子冷却用熱電素子の放熱側から放射される熱を
   も前記ヒートバイブを経て外部へ放出させるよう構成し
   たことを特徴とする特ｉｉ’ｆ請求の範囲１記載の固体
   撮像装置を内蔵した内視鏡。