JPS6073610A - 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伴内部を観察するだめの
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
放射される光をライトガイドを経て内視錠先端まで導き
、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には非常に困難
であり、分解能はほぼ限界に達している。薫だ、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懸で外部へ導竺
、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、００Ｄ　、ＢＢＤ　、ＭＯＢ−Ｆ
ＥＴ　ＡＲＲＡＹ　、ＰＩＮ−ＰＨＯ−ＴＯＤＩＯＤＥ
　ＡＲＲＡＹ　、ＳＩＴ　ＡＲＲＡＭ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、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
は良好な画像が得られないことを確めた。

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、暗電流工っは温度の上昇と共に増
大するの′に対し飽和電流工８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。

したがっ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
撮画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、固体撮像装置を内蔵する内視鏡として、固体撮
像装置あるいはこれを配置する可撓性外筒の先端部を、
電子冷却用熱電素子や冷却媒体等を用いて冷却するよう
にしたものが従来種々提案されている。

しかしながら、このように内視鏡外筒の先端部を冷却す
ると、対物レンズ系が外部との温度差の影蕃で曇ってし
まい、被検体の像を固体撮像装置に有効に結像できない
場合がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した不具合を解決し、簡単な構成
により対物レンズ系の曇りを有効に防止して、被検体の
像を固体撮像装置に常に有効に結像し得るようにした固
体撮像装置を内蔵した内視鏡を提供しようとするもので
ある。

（発明の概要） 本発明は、可撓性外筒の先端内部に配置され、冷却手段
によって冷却される固体撮像装置に、被被体の像を対物
レンズ系を介して結像させるようにした内視鏡において
、前記対物レンズ系の被検体側に真空層を形成して断熱
することにより、前記対物レンズ系の曇りを防止するも
のである。

（実施例） 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

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８図は第２図の１７１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筒１の先端に、例え
は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（４） 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
により被着し、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。

対物観察チャンネル２ｂには、対物レンズ系６を嵌合す
ると共に固体撮像装置７を嵌合し、その先端には対物レ
ンズ系６の光軸方向に一対のガラスＢａ、８ｂを離間対
向して嵌合して、これらガラス間に真空層９を形成する
。固体撮像装置７に接続された導線束１０は外筒内部に
延在させた可撓性チューブ内を通して操作部へ導き、信
号処理回路に接続する。

送気チャンネル２Ｃには送気チューブを連結すると共に
先端には送気ノズル１１を取付け、対物観察チャンネル
２ｂのガラス８ａ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連結すると共に
先端には送水ノズル１２を設け、対物観察チャンネル２
ｂの先頭のガラス８ａに送水して汚物等を洗、い流すこ
とができるようにする。

なお、送気チャンネル２Ｃの先端に取付けた送気ノズル
１１は対物観察チャンネル２ｂの先頭ガラス８ａ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
部に送気してこわを膨ませることができるようにする。

鉗子チャンネル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
できるようになっている。

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１８を螺合する。

本例においては、第８図に明瞭に示すように、固体撮像
装置７の背面側を外筒ｌの径方向に二分するように、先
端本体２にシールド部材１４を設けて、背面側に二つの
空間１５ａ、１５ｂを形成すると共に、これら空間１５
ａ、１５ｂ、！＝固体撮像装置７の前面側において対物
レンズ系６との間に形成される空間１６とを、それぞれ
ほぼ対称に連通ずるように先端本体２に連結通路１７ａ
、１７ｂを形する◇空間１５ａには送気用チューブ１８
の一端を連結し、この送気用チューブ１８の他端を第４
図に示すように、外筒１および操作部１９の内部を経て
冷却用エアを送風するエアポンプ２０に連結する。また
空間１５ｂには排気用チューブ２１の一端を連結し、こ
の排気用チューブ２１の他端を、第４図に示すように、
操作部１９に設けられ、上述したように対物観察チャン
ネル２ｂの先頭ガラス８ａの表面の付ｉ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
デユープ２２に連結されたエアピストン２８に、外筒ｌ
の内部を経て連結する。なお、固体撮像装置７の導線束
１０を通す可撓性チューブはシールド部材１４に形成し
た開口１４ａ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２０からの冷却用エアを、
常時は送気用チューブｌｓ、７間１５ａ１連結通路１７
ａ１空間１６、連結通路１７ｂ１空間１５ｂおよび排気
用チューブ２１を経て、すなわち外筒１内で固体撮像装
Ｎ７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２８から外部に排出することにより固体撮
像装置７を冷却し、必要に応じてエアピストン２８め開
口２８ａを閉塞することにより、排気用チューブ２１か
ら排出されるエアを送気チューブ２２に導いて対物観察
チャンネル２ｂの先頭ガラス８ａの清掃や体腔内の膨張
に供する。

レンズ系６の前方に配置した一対のガラス８ａ。

８ｂによって画成された真空層９により有効に断熱され
るから、対物レンズ系６に曇りが生じないと共に、一対
のガラスｓａ、ｓｂにも曇りが生じることはない。した
がって、被検体の像を常に有効に固体撮像装置７に結像
することがで□きる。また、固体撮像装置７の冷却法と
して、これに直接冷却用エアを作用させるようにしたか
ら、十分有効に冷却することができ、動作温度の上昇を
有効に防止できる。したがって暗電流を所定の低い値に
有効に抑えることができ、これにより広いダイナミック
レンジを安定して得ることができるがら、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。更に固体撮像装置７の冷却および対物観際
チャンネル２ｂの先頭ガラス８’ａ′の清掃や体腔内の
膨張を、一つのエアポンプ２０とエアピストン２８とを
用いる簡単な構造によって行うことができる。

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、対物レンズ系６および固体撮像装
置７を嵌′合した対物観察チャンネルｇｂ’（第２図ｊ
照）の先端に一枚のガラス２４を嵌合して、このガラス
２４と対物レンズ系６の先頭レンズ６ａとの間に真空層
９を形成すると共に、冷却用エアをライトガイド８の出
射端面をも通して循環させるようにした点のみが上述し
た実施例と異なるものである。このため固体撮像装置７
の背面側にシ−ルド部材２５を設けて、背面のは！全部
が面する空間２６を形成し、この空間２６と固体撮像装
置７の前面側の空間１″６とを先″端本体２に連結通１
２５２７を形成して連通させると共に、ライトガイド８
の出射端面と凹レンズ４との間に空間２８を形成し、こ
の空間２８と空間１６とを、先端本体２に連結通路２９
を形成して連通させる〇 このようにして、送気用チューブ１８を空間２６に排気
用チューブ２１を空間２８にそれぞれ連結して、第４図
に示すエアポンプ２０゛からの冷却用エアを、常時は送
気用チューブ１８、空間２６、連結通路２７、空間１６
、連結通路２９、空間２８および排気用チューブ２１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８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２８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２８の開口２８ａを閉塞することにより、排気用チ
ューブ２１から排出されるエアを送気チューブ２２に導
いて対物観察チャンネル２ｂの先端のガラス２４の清掃
や体腔内の膨張に供する。

ものであるから、上述した実施例におけるよりも簡単な
構成で対物レンズ系６の曇りを有効に防止できる。また
１固体撮像装置７のみでなく、ライトガイド８の出射端
面をも直接冷却することができるから、内視鋳先端の温
度を所定の低い温度により確実に維持することができ、
したがって固体撮像装置フの動作湿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、上述した例では対物レンズ系の前方にガラスを
配置することによって真空層を画成するようにしたが、
このようなガラスを用いることなく、被検体側において
対物レンズ系の離間対向するレンズ間、例えば先頭レン
ズと離間対向する次のレンズとの間を真空層としてもよ
い。また、上述した例では固体撮像装置７の背面および
前面を冷却用エアの流路の一部として構成したが、その
いず（１１） れか一方のみを流路の一部として構成してもよいし、ま
た背面あるいは前面の一部分のみを流路の一部として構
成してもよい。また、固体撮像装置７の背面を流路の一
部として構成する場合には、冷却用エアの流れの方向に
冷却フィ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ューブ２１を用い
てエアピストン２８からエアを排出するようにしたが、
排気用チューブ２１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２８から
排出させるようにしてもよい。更に上述した一例では、
一つのエアポンプ２０を共用して、冷却系路および清掃
や体腔内膨張のための送気系路にエアを供給するように
したが、これらの糸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。更にまた、上述した例ではエ
アを用いて固体撮像装置７を冷却するようにしたか、エ
ア以外の気体あるいは液体を用いて冷却してもよいし、
また固体撮像装置７の近傍に電子冷却用熱電素子を配置
して冷却してもよい。また、本発明は（１２） 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、
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８色の発光ダイオードを用い、これらを順
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ィルタは不要とな
る。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、対物レンズ系の被
検体側に真空層を形成して、対物レンズ系と外部との間
を断熱する簡単な構成により、対物レンズ系の曇りを有
効に防止でき、これにより被検体像を常に有効に固体撮
像装置に結像することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像装置の温度特性を示すグラフ、第２図
は本発明の内視鏡の一実施例の先端構成を示す線図、 第８図は第２図のＩ−Ｉ線で切った断面図、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８・・・ライト
ガイド　６・・・対物レンズ系６ａ・・・先頭レンズ　
７・・・固体撮像装置８ａ、８ｂ、２４・・・ガラス　
９・・・真空層１８・・・送気用チューブ　２０・・・
エアポンプ２１・・・排気用チューブ ｊ度

Claims (1)

1. 【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
   対物レンズ系により被検体の像を外筒先端内部に配置さ
   れ、冷却手段によって冷却される固体撮像装置に結像さ
   せるようにした内視鏡において、 前記対物レンズ系の被検体側に真空層を形成して、レン
   ズの曇りを防止し得るよう構成したことを特徴とする固
   体撮像装置を内蔵した内視鏡。 魚　前記対物レンズ系の前方に、前記真空層を画成する
   少くとも一枚のガラスを設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の固体撮像装置を内蔵した内視鏡。