JPS63148226A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し体腔内や
内臓の状態を観察あるいは撮影する内視鏡に関する。

（従来の技術） 従来から内視鏡は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し
体腔内や内臓の状態を観察あるいは撮影する器具として
用いられている。

近年、このような内視鏡として、ファイバスコープが用
いられるようになってきた。

たとえば、このようなファイバスコープは、光ファイバ
を束ね、先端断面部に結像用のレンズを配置し、光ガイ
ド用の光ファイバの先端をその近傍に配置してなる。そ
して、光ガイド用の光ファイバで体腔内を照明し、その
反射光をレンズで集光して光ファイバ束の断面部に結像
する。さらに、この出力像を接眼レンズを介して観察す
る。

しかしながらこのようなファイバスコープを用いた内視
鏡によれば、 （イ）解像度が３〜４万画素であり、非常に低い。

（ロ）光ファイバの曲げによる劣化が生じ、寿命が２〜
３年と短い。

（ハ）テレビ信号として直接取出すことができない。

等の問題点がある。

このため近年、撮像部に固体撮像素子を用いたタイプの
内視鏡の開発が行われている。これによれば、解像度が
高くかつ寿命が長く、しかも画像情報をテレビ信号とし
て取出すことができるという利点がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこのような固体撮像素子搭載型の内視鏡によれ
ば、体腔内に挿入すべきその先端部分に各種の電気的素
子等を実装するためのスペースが必要とされる。このた
めその先端部分が大型化し、体腔内への挿入が困難にな
るという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、解像度が高くかつ寿命が長く、しかも画像情報を
テレビ信号として取出すことができ、さらには小形化を
図ることができる内視鏡を提供することを目的としてい
る。

［発明の梢成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の内視鏡は、円筒状の外囲器と、この外
囲器の一側面に配置され外部の被撮像光を外囲器内部に
取込むレンズ系と、前記外囲器内部に配置され前記レン
ズ系で取込まれた被撮像光をほぼ９０゛折返すミラーと
、前記外囲器内周面に近接するように配置され前記ミラ
ーで９０°折返された被撮像光を取込む撮像手段とを備
えた内視鏡において、前記撮像手段が、チップキャリア
と、このチップキャリア上に搭載された固体撮像素子と
、この固体撮像素子を覆うように配置され該固体撮像素
子を気密封止する透光性窓付き金属キャップと、この金
属キャップの外周に沿って配置された金属フレームとを
有し、該撮像手段が、前記固体撮像素子からの撮像信号
を処理する回路素子が搭載された可撓性配線基板上に搭
載され、かつ前記チップキャリアの前記外囲器内周面に
近接しかつ該外囲器の軸方向に沿う周辺が、面取りされ
ていることを特徴としている。

（作　用） 本発明の内視鏡において、撮像手段が、固体撮像素子か
ら構成されているので、解像度が高くかつ寿命が長く、
しかも画像情報をテレビ信号として取出すことができ、
またチップキャリアの外囲器内周面に近接しかつ該外囲
器の軸方向に沿う周辺が、面取りされているので、小形
化を図ることができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す図である。

同図において、符号１はシステム本体であり、このシス
テム本体１には、先端に内視鏡としての撮像部等が内蔵
された硬質で円筒状の外囲器２を有するケーブル３が接
続されている。

システム本体１は、カラーＣＲＴモニタ１ａ、データ入
力用キーボード１ｂ等を備えるとともに、制御・処理部
、Ｘｅランプ光源、フレームメモリ、記録写真用３５ｉ
ｎカメラ等が内蔵されている。

また、外囲器２内は第２図に示すｉｔ造とされている。

すなわち同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ
中央には、外部の被撮像光を外囲器２内部に取込むレン
ズ系４が配置されている。また、このレンズ系４の光軸
上の所定の位置には、このレンズ系４で取込まれた被撮
像光をほぼ９０”折返すミラー５が配置されている＝さ
らに、ミラー５で９０°折返された光軸上で外囲器内周
面に近接する位置には、被撮像光を取込み光信号を電気
信号に変換する撮像手段６が配置されている。

第３図ないし第５図は上記した撮像手段６をさらに詳細
に説明するための図である。

゛これらの図において、符号７はチップキャリアであり
、このチップキャリア７上には固体撮像素子８力讐搭載
されている。そして、この固体撮像素子８を気密封止す
るガラスないし透光性サファイア等の透光性窓付き（以
下、ガラス窓付と呼ぶ、）金属キャップ９がこの固体撮
像素子８を覆うように配置されている。また、このガラ
ス窓付き金属キャップ９の外周に沿って金属フレーム１
０が配置されている。

そして、このようなｉ遺を有する撮像手段６は、固体撮
像素子８からの電気信号である撮像信号をインピーダン
ス変換するためのエミッタホロワ回路をなすトランジス
゛りおよび複数の抵抗チップ、電源線のノイズマージン
を得るための複数のディカップリングコンデンサ等の回
路素子１１が搭載された可撓性配線基板１２上に固着さ
れ、チップキャリア７と可撓性配線基板１２との接合部
が、有機絶縁樹脂１３により封止されている。

上記チップキャリア７は、アルミナ等のセラミック基体
からなる矩形状のものであり、このチップキャリア７の
外囲器２内周面に近接しかつ該外囲器２の軸方向に沿う
周辺が面取りされている（第５図中矢印Ｃ）、そして、
このチッ゛プキャリア７表面外周には、ガラス窓付き金
属キャップ９と溶着させるための熱膨脹率が前記セラミ
ック基体とほぼ等しいコバール、Ｆｅ／Ｎｉ４２アロイ
等からなる金属製リング１４がへｇロー等の接着剤によ
り固着されている。また、チップキイ９フフ表面内部に
は、固体撮像素子８を搭載するためのグイポンディング
パッド１５が形成されているとともに、ワイヤボンディ
ングパッド１６が形成され、このワイヤボンディングパ
ッド１６と固体撮像素子８の所定のパッドとがボンディ
ングワイヤ１７により電気的に接続されている。さらに
、このチップキャリアフ裏面には、ワイヤボンディング
パッド１６と導通され可撓性配線基板１２と半田等の接
着剤で電気的に接続するための導体パッド１８が形成さ
れている。

上記ガラス窓付き金属キャップ９は、熱膨脹率がチップ
キャリア７とほぼ等しいコバール、Ｆｅ／Ｎｉ４２アロ
イ等からなる゛キャップ状金属製枠体１９内に熱膨脹係
数の整合のとれた透明ガラス２０を低融点ガラス等の接
着剤により□固着した構造にされている。そして、透明
ガラス２０の表裏両面には、反射防止コーティング層（
図示せず）が形成され、さらに透明ガラス２０の裏面に
は、赤外線カットフィルタ（図示せず）が形成されてい
る。

上記金属フレーム１０は、−透孔２１が穿設された突出
部２２を有し、ネジ２３をこの突出部２２の透孔２１に
通して外囲器２の所定の位置に螺入することによりこの
金属フレーム１０すなわち撮像手段６が外囲器２に固着
されている（第２図参照）。

上記可視性配線基板１２は、半製品状態においては第６
図に示す構造とされている。

すなわち同図に示すように、先端部のチップキャリア７
が搭載される位置では幅狭にされており、回路索子１１
が搭載される位置からその後方に向けて幅広にされてい
る。そして、チップキャリア７が搭載される幅狭位置に
は、チップキャリアフ裏面に形成された導体パッド１８
と対応した位１にそれぞれ導体パターン（図示せず）が
露出状態で突出されており、上記したように、この導体
パターンとチップキャリア７の導体パッド１８とが半田
等の接着剤で電気的に接続されっつがっ固着されている
。また、回路索子１１が搭載される幅狭位置には、各ト
ランジスタ、抵抗チップ、ディカップリングコンデンサ
等の回路素子１１と対応した位置にそれぞれ導体パッド
（図示せず）が露出されており、この導体パッドと各回
路素子１１の端子とが半田等の接着剤で電気的に接続さ
れつつかつ固着されている。さらに、この回路素子１１
が搭載される幅狭位置の裏面には、システム本体１と接
続されるケーブル３内の信号伝送ケーブルの端子（図示
せず）と半田等の接着剤で電気的に接続されつつかつ固
着される導体パッド２８が露出されている。さらにまた
、回路索子１１が搭載される位置からその後方に向かう
幅広位置には、これら回路素子１１からの配線パターン
がその終端まで導出されており、その終端において導体
入出力パッド（図示せず）が形成されている。これによ
り、この可撓性配線基板１２をこのような状態のまま第
３図ないし第５図に示した構造に組立て、可視性配線基
板１２の終端に形成された導体入出力パッドに既存のコ
ネクタ等を介して試験装置と電気的に接続し半製品の状
態で機能試験を行うことができる。そして、可撓性配線
基板１２の回路素子１１が搭載される位置がらその後方
に向かう幅広位置を切断除去することにより製品の状態
とすることができる。すなわち、製品の状態においては
、可撓性配線基板１２の回路索子１１が搭載される幅狭
位置の裏面に形成された導体パッド２８とシステム本体
１と接続されるケーブル３内の信号伝送ケーブルの端子
（図示せず）との接続により、撮像手段６とシステム本
体１とが接続されることになる。

次に、外囲器２の撮像部以外の構成を第７図に基づいて
説明する。

同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ中央に配
置されたレンズ系４の周辺には、ケーブル３を介して外
部と接続された、外部より鉗子を導入するための鉗子口
２４、外部よりエアーを送出するための送気口２５、外
部より水を送出するための送水口２６および外部のＸｅ
ランプからの光を照射するための照明口２７が撮像手段
６と対向する側に配置されている。

しかして、このような構造を有する内視鏡によれば、撮
像部に固体撮像素子８が用いられているので、解像度が
約１０万画素となり、非常に高いものとなる。またこの
場合、テレビ信号として直接画像情報を取出すことがで
きるので、多人数による診断、共同作業による治療、医
学生への教育、静止画での１０！察、記録媒体への保存
、画像処理の容易化、病院間でのオンライン、オフライ
ンによる情報交換等が可能となる。

また、この内視鏡から本体システム１への映像信号はク
ープル３を介して電気信号として送出されるので、ケー
ブル３は光ファイバのような曲げによる劣化が生じるも
のを用いる必要はなくなる。

また、固体撮像素子８はガラス窓付き金属キャップ９に
より気密封止された構造、ずなわちハーメティックシー
ル構造を有しているので、この固体撮像素子８の湿気に
よる劣化を防止することができる。かくして、このよう
なｍ造を有する内視鏡によれば、長寿命を確保すること
ができるようになる。

さらにまた、チップキャリア７は外囲器２内周面に近接
しかつ該外囲器２の軸方向に沿う周辺が面取りされてい
るので、第７図に示したように、外囲器２の外径をより
小さな寸法とすることすなわち内視鏡の小形化を図るこ
とができる。このため、体腔内への挿入が容易となり、
患者への負担の軽減および医療作業の容易化を図ること
ができるようになる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の内視鏡によれば、解像度が
高くかつ寿命が長く、しかも画像情報をテレビ信号とし
て取出すことができ、さらには小形化を図ることができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す斜視図、第２図は第１図の内視鏡の構造を示す断面図
、第３図は第２図の内視鏡における撮像手段を示す平面
図、第４図は第３図の正面断面図、第５図は第３図の側
面断面図、第６図は第２図の内視鏡における可撓性配線
基板を示す平面図、第７図は第２図に示した内視鏡の撮
像部以外の構成を示す図である。 １・・・・・・・・・システム本体 ２・・・・・・・・・外囲器 ３・・・・・・・・・ケーブル ４・・・・・・・・・レンズ系 ５・・・・・・・・・ミラー ６・・・・・・・・・撮像手段 ７・・・・・・・・・チップキャリア ８・・・・・・・・・固体撮像素子 ９・・・・・・・・・ガラス窓付き金属キャップ１０・
・・・・・・・・金属フレーム １１・・・・・・・・・回路素子 １２・・・・・・・・・可撓性配線基板出願人　　　　
　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 第４図 ξ 第５図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の外囲器と、この外囲器の一側面に配置さ
   れ外部の被撮像光を外囲器内部に取込むレンズ系と、前
   記外囲器内部に配置され前記レンズ系で取込まれた被撮
   像光をほぼ９０°折返すミラーと、前記外囲器内周面に
   近接するように配置され前記ミラーで９０°折返された
   被撮像光を取込む撮像手段とを備えた内視鏡において、
   前記撮像手段が、チップキャリアと、このチップキャリ
   ア上に搭載された固体撮像素子と、この固体撮像素子を
   覆うように配置され該固体撮像素子を気密封止する透光
   性窓付き金属キャップと、この金属キャップの外周に沿
   って配置された金属フレームとを有し、該撮像手段が、
   前記固体撮像素子からの撮像信号を処理する回路素子が
   搭載された可撓性配線基板上に搭載され、かつ前記チッ
   プキャリアの前記外囲器内周面に近接しかつ該外囲器の
   軸方向に沿う周辺が、面取りされていることを特徴とす
   る内視鏡。
2. （２）チップキャリアが、セラミック基体からなり、該
   表面外周には金属キャップと溶着させるための熱膨脹率
   が前記セラミック基体とほぼ等しい金属製リングが固着
   されているとともに、該表面内部には固体撮像素子を搭
   載するためのダイボンディングパッドと固体撮像素子と
   電気的に接続するためのワイヤボンディングパッドとが
   形成され、かつ該裏面には可撓性配線基板と電気的に接
   続するための導体パッドが形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
3. （３）透光性窓付き金属キャップが、熱膨脹率がチップ
   キャリアとほぼ等しいキャップ状金属製枠体内に熱膨脹
   係数の整合のとれた透光性板を固着した構造にされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
4. （４）透光性板の表裏両面に、反射防止コーティング層
   が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の内視鏡。
5. （５）透光性板の裏面に、赤外線カットフィルタが形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の内視鏡。
6. （６）金属フレームが、透孔が穿設された突出部を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
7. （７）チップキャリアと可撓性配線基板との接合部が、
   有機絶縁樹脂により封止されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の内視鏡。