JPH0644105B2

JPH0644105B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JPH0644105B2
Application number: JP60004392A
Authority: JP
Inventors: 久雄矢部
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPS61163316A; US4779130A; DE3600283A1; DE3600283C2; US4895138A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は先端部に電子部品などを内蔵した内視鏡に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年，内視鏡の多機能化とともに電子化が進んでいる。
たとえば，観察手段として固体撮像素子を用いる内視鏡
が提供されている（特開昭５８−６９５２８号公報参
照）。ところで，この種のものは固体撮像素子などの電
子部品を用いるので，その組立て環境に注意を要する。
すなわち，従来の組立て方法はその先端構成部にチャン
ネルチューブや送気送水チューブなどを組み付け，それ
から対物レンズを組み付け，ついで，固体撮像素子を組
み付けるというものであった。さらに，固体撮像素子と
前後してライトガイドなども組付ける必要がある。特
に，固体撮像素子の撮像端面にごみなどが付着しないよ
うなクリーン度が必要であり，また，静電気によって固
体撮像素子が破壊されないように帯電対策が必要であっ
た。しかし，内視鏡の組立て全工程においてそれらの対
策を施すのは設備コスト上好ましくない。

また，固体撮像素子を組み付ける際にはすでにチャンネ
ルや送気送水チューブが組付いている状態なので，ピン
ト出しなどを精度よく行なうことが難しかった。さら
に，固体撮像素子周辺の絶縁の作業や試験がやりにくい
とともに，その信頼性が低かった。

〔発明の目的〕

本発明は，上記事情に着目してなされたもので，その目
的とするところは，内蔵される電子部品および電線など
からなる部分の組立て構造を改良することにより生産工
程の管理と生産設備の簡易化を達成し，かつ品質の向上
を図ることができる内視鏡を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、内視鏡先端部に、対物レンズ系、固体撮像素
子、この固体撮像素子に付随する電子部品を配置した基
板およびこの基板に接続された電線を設けるとともに、
この電線を挿入部内に延設させた内視鏡において、上記
対物レンズ系、固体撮像素子、この固体撮像素子に付随
する電子部品を配置した基板および電線を一体的に連結
するとともに、少なくとも上記固体撮像素子から上記基
板と電線の接続部にかけて電気絶縁材を被覆し一つのユ
ニットとし、このユニットを上記内視鏡先端部の先端構
成部材に対して取り付けてなる内視鏡である。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。

第１図は内視鏡装置の全体を示し，１は内視鏡，２は内
視鏡制御装置であり，内視鏡制御装置２内にはビデオプ
ロセス回路３が内蔵されている。また，内視鏡制御装置
２外にはビデオプロセス回路３に接続されたモニタ４が
設けられている。

上記内視鏡１における挿入部５の先端部分は第２図で示
すように構成されている。すなわち，この先端部分は挿
入部５の可撓管（図示しない。）の先端に連結された湾
曲管６の先端に連結した先端構成部材７を設けてなり，
この先端構成部材７には後述するように各種の部材が組
み込まれるようになっている。なお，上記先端構成部材
７は金属製でもよいが，合成樹脂あるいはセラミックで
もよい。また，湾曲管６は複数の湾曲用駒８を互いに回
動自在に連結してなる芯部材の外周に電気絶縁性の合成
樹脂製の外皮９を被覆してなるものである。

先端構成部材７の外周面には電気絶縁性の材料からなる
先端カバー１１が密に被嵌されている。さらに，先端構
成部材７には後述する対物観察ユニット１２が着脱自在
に取り付けられている。また，対物観察ユニット１２に
並んで先端構成部材７には照明レンズ１３が気密的に設
けられ，この照明レンズ１３の内側には光学繊維束から
なるライドガイド１５の先端が連結されている。ライト
ガイド１５の先端部は先端構成部材７を貫通してこの先
端構成部材７に固定されている。また，照明レンズ１３
は上記先端カバー１１に貫通して設けた孔１６に気密的
に嵌め込まれて接着されているが，その照明レンズ１３
の外端面は先端カバー１１の外端面よりも内側に深く引
っ込んでいる。つまり，先端カバー１１によって照明レ
ンズ１３の周囲に壁１７を形成している。これによって
後述する対物レンズ側に直接照明光が入り込まず，フレ
アを防止するようになっている。

また，先端構成部材７には先端カバー１１を貫通して外
部に突出する送気送水ノズル１８が設けられ，この送気
送水ノズル１８には挿入部５内に挿通した送気送水チュ
ーブ１９が接続されている。送気送水ノズル１８は電気
絶縁性材料から形成されている。

さらに，先端構成部材７には筒状のチャンネル先端部材
２１を嵌挿する孔２２が貫通され，チャンネル先端部材
２１の外周にはＯリング２３を被嵌する周回溝２４が形
成されている。つまり，チャンネル先端部材２１は孔２
２に対してＯリング２３により気密的に嵌挿されてい
る。また，チャンネル先端部材２１は先端構成部材７の
側壁に螺挿する抜止めねじ２５により定位置に固定され
るようになっている。なお，抜止めねじ２５の取付け位
置には電気絶縁性のポッテング材３０を充填することに
より封止されている。また，チャンネル先端部材２１の
開孔２６は上記先端カバー１１に開口したチャンネル孔
２７に連通している。さらに，チャンネル先端部材２１
には挿入部５内に挿通したチャンネルチューブ２８に接
続されている。そして，開孔２６，チャンネル孔２７お
よびチャンネルチューブ２８内により挿通用チャンネル
２９を形成し，各種処置具などを挿通できるようになっ
ている。

一方、上記対物観察ユニット１２は対物レンズ系３３，
電子部品としてたとえば固体撮像素子３４とそのフレキ
シブル基板３５，およびフレキシブル基板３５に接続さ
れる電線３６を少なくとも組み込んだものである。上記
フレキシブル基板３５にはたとえばトランジスタ，コン
デンサや抵抗などの電子部品３１が取り付けられてい
る。また，対物レンズ系３３は複数のレンズ３７を金属
製のレンズ枠３８内に気密的に接着固定してなり，レン
ズ枠３８の先端には観察用カバーレンズ３９が取付け固
定されている。なお，複数のレンズ３７と観察用カバー
レンズ３９との間にはレンズ枠３８の一部によって形成
する絞り孔４０が設けられている。また，レンズ枠３８
の外周には気密的に接着される電気絶縁性のレンズ枠カ
バー４１が被嵌されている。このレンズ枠カバー４１の
先端は上記レンズ枠３８の先端よりもさらには先端カバ
ー１１の先端面よりも外方に突出している。このレンズ
枠カバー４１の突出する先端突縁部４２は観察用カバー
レンズ３９の周囲において突き出し，照明レンズ１３側
からの照明光が直接対物レンズ系３３に入り込むのを阻
止し，いわゆるフレアを防止するようになっている。観
察用カバーレンズ３９の周囲とレンズ枠カバー４１の先
端部との間は電気絶縁性のポッテング材４３を充填する
ことにより封止されている。つまり，レンズ枠３８は外
部に露出していない。

また，このレンズ枠カバー４１の外周は上記先端構成部
材７に形成した貫通孔４５に密に嵌挿され，着脱自在に
取り付けられるようになっている。すなわち，レンズ枠
カバー４１の外周面部にはＯリング４６を被嵌する周回
溝４７が形成されている。つまり，レンズ枠カバー４１
は貫通孔４５に対してＯリング４６により気密的に嵌挿
されている。また，レンズ枠カバー４１は先端構成部材
７の側壁に螺挿する抜止めねじ４８により定位置に固定
されるようになっている。なお，抜止めねじ４８の取付
け位置は電気絶縁性のポッテング材４９を充填すること
により外部に対して気密的に封止されている。

一方，上記固体撮像素子３４は金属製で筒状の素子枠５
１の内部に取り付けられてる。この素子枠５１における
固体撮像素子取付け部分の外径は上記レンズ枠カバー４
１の外径より大きい。そして，素子枠５１の先端部はレ
ンズ枠３８の外周に接合されるとともに，導電性接着剤
により接着固定されている。レンズ枠カバー４１はその
素子枠５１の先端部外周に被嵌されている。

また，固体撮像素子３４に接続されるフレシキブル基板
３５は上記素子枠５１の後端にねじ結合されたシールド
パイプ５２により包囲されている。シールドパイプ５２
は金属製で上記素子枠５１に電気的に接続されている。
シールドパイプ５２は電線３６の接続端部分を含むよう
に後方に延出している。シールドパイプ５２の後端には
金属製の電線固定部材５３が連結され，上記シールドパ
イプ５２に電気的に導通している。つまり，レンズ枠３
８，素子枠５１，シールドパイプ５２，電線固定部材５
３は互いに電気的に導通し，これらにより長尺な筒状の
シールド部材５４を構成している。

電線固定部材５３の後端外周には電線保護チューブ５５
が接続されている。そして，電線３６はこの電線保護チ
ューブ５５内を通じて第１図で示すようにビデオプロセ
ス回路３に接続されている。電線３６の先端部分は電線
固定部材５３内に挿通されるとともに，紐５６によりそ
の電線固定部材５３に締結固定されている。なお，電線
５６はシールド線により構成され，そのシールドを担当
する線５７はフレキシブル基板３５と電線固定部材５３
に電気的に接続されている。

上記シールドパイプ５２および電線固定部材５３の各内
部には電気絶縁性のポッテング剤５８が密に充填されて
いる。したがって，上記シールドパイプ５２および電線
固定部材５３の内部にあるフレキシブル基板３５，電線
３６およびそれらの接続端部などがその電気絶縁性のポ
ッテング剤５８内に埋め込まれる。

一方，上記素子枠５１およびシールドパイプ５２の外周
には電気絶縁性のチューブ５９が密に被嵌されている。
そして，チューブ５９の先端は上記レンズ枠３８の後端
外周に被嵌されるとともに，紐６０により締結されてい
る。また，チューブ５９の後端は電線固定部材５３の外
周に被嵌した電線保護チューブ５５の外周に被嵌される
とともに，紐６１により締結されている。なお，チュー
ブ５９の先端部内側で素子枠５１の周部にはポッテング
剤６２が充填されている。

なお，上記各ポッテング剤３０，４３，４９，５８，６
２は，たとえばエポキシ系またはシリコン系の電気絶縁
性接着剤が用いられる。

しかして，上記構成において固体撮像素子３４，および
これに附随するフレキシブル基板３５やその他の電子部
品３１からなる電子部品の電気回路部分はレンズ枠３
８，素子枠５１，シールドパイプ５２および電線固定部
材５３からなるシールド部材５４によって包囲され，シ
ールドされている。したがって，挿通用チャンネル２９
を通じて電気メスを挿通して使用しても上記電気回路は
高周波ノイズの影響を受けない。

また，シールド部材５４の外周はそれぞれ電気絶縁性の
レンズ枠カバー４１，ポッテング剤４３，チューブ５
９，電線３６自体の絶縁被覆，電線保護チューブ５５に
よって周囲に対して絶縁されており、対物観察ユニット
１２を先端構成部材７に取付けた状態においても、固体
撮像素子３４およびこれに附随するフレキシブル基板３
５やその他の電子部品３１からなる電気回路部分は先端
構成部材７に対して絶縁されている。そのため、ビデオ
プロセス回路３から，万一，多大な漏れ電流が流れ込ん
でも患者が感電することがない。

また，固体撮像素子３４，およびこれに附随するフレキ
シブル基板３５やその他の電子部品３１，電線３６の接
続部，および各端子部分はポッテング剤５８内に埋め込
まれており，完全に密封絶縁されているので，前述した
ように消毒液に長時間浸せきして挿入部５内が高湿度に
なっても，上記電気回路部分に水蒸気が結露することが
ない。さらに、対物観察ユニット１２外の固体潤滑剤等
がその対物観察ユニット１２内に侵入してごみを発生さ
せることがない。

ところで，内視鏡では滅菌のため，エチレンオキサイド
ガス雰囲気中にさらすが，このとき電子部品をも劣化さ
せ，ついには破壊してしまう。しかし，この実施例では
上述したように対物観察ユニット１２内が気密にシール
されており，さらに，シールドパイプ５２の内部はポッ
テング剤５８が充填されているため，エチレンオキサイ
ドガスは電子部品には達しない。特に，高価な固体撮像
素子３４に達しないので，その破壊を防止できる。もっ
とも，実際にはエチレンオキサイドガスは樹脂中にも若
干浸透するが，ポッテング剤５８の厚さも大きく，した
がって，固体撮像素子３４に達する濃度は極めて低く，
問題はない。

また，対物レンズ系３３，固体撮像素子３４，フレキシ
ブル基板３５，その他の電子部品３１および電線３６な
どからなる構成要素が対物観察ユニット１２としてユニ
ット化されているとともに，そのユニットにおいてシー
ルド，電気絶縁，そして封止が完成されている。このた
め，機能動作等の信頼性が高い。さらに，この対物観察
ユニット１２は、通常は容易に外れないが、ポッティン
グ剤４９を取り除くことにより先端構成部材７に対して
着脱可能になるので、万一、この対物観察ユニット１２
に故障が生じたときにはその対物観察ユニット１２を交
換すればよい。

また、生産工程において塵対策および静電気対策が必要
なのはユニットを製作する工程なので、その生産設備を
最小限にすることができる。その後の生産工程において
特別の塵対策も不要である。また、ユニット構造なので
その回りに障害物がないので、作業がやり易く、かつ固
体撮像素子に対するピント出しなどの精度がかなり向上
する。特に、ユニットとして各種のたとえばピントや解
像度、シールド性、絶縁性などの試験を行うことができ
る。その際、ユニット状態で取り扱うときは、電気絶縁
材の部分を摘めばよく、静電気で固体撮像素子などを破
壊しない。また、ユニットの性能を検査する人が感電し
ない。

また、一般に、内視鏡組立てにおいて固体撮像素子と電
子部品、電線の接続、それに固体撮像素子に対するピン
ト出しが最も難しく、熟練を要するが、ここでは、ユニ
ット構造なので、特に熟練者でなくとも組立てができ
る。また、修理のため、熟練した作業者を各地に置いて
おく必要がない。しかも、大掛かりな修理場を各地に設
けなくとも、各地で修理でき、また、その修理期間を短
くできる。ユニットが故障したときにそれを新しいユニ
ットに交換するだけでよいので、他の部分はそのまま再
利用できる。しかも、修理も簡単で日数もかからない。
また、ユニット以外が故障したときはそのユニットをそ
のまま使用でき修理費用を安くできる。

また、ユニットの大きさを統一することにより各種の機
能のもの、たとえば広角、近距離焦点、感度の高い固体
撮像素子を用いたものなどとの交換が簡単にできる。つ
まり、医者の広範囲なニーズに答えることができる。特
に、同一のユニットをチャンネル系の大きな内視鏡や鉗
子機構のある内視鏡に対し共通に使用できるので共通化
ができ、コストダウンとなり、医者の広範囲なニーズに
対して安価に答えることができる。なお、ユニットを絶
縁構造にしていれば、以後の取り扱いが修理時を含めて
静電気対策は不要となる。

また，この実施例ではレンズ枠３８をシールド部材５４
として使用しているので，固体撮像素子３４から前方の
シールド部材５４の長さＬを充分に取ることができ，し
かも，絞り孔４０の径Ｄは上記長さＬに比べて非常に小
さい。したがって，レンズ３７側から入射するノイズの
遮断性が非常によい。なお，レンズ枠３８をシールド部
材５４にする場合，工業用内視鏡ではＧＮＤ回路が外部
に露出していてもよいので，対物観察ユニット１２の電
気的絶縁は不要である。

また，照明レンズ１３の周囲は壁１７によって対物レン
ズ系３３側に直接照明光が入り込まず，フレアを防止す
る。さらに，レンズ枠カバー４１の突出する先端突縁部
４２は観察用カバーレンズ３９の周囲において突き出
し，照明レンズ１３側からの照明光が直接対物レンズ系
３３に入り込むのを阻止し，いわゆるフレアを防止する
が，この構成は照明レンズ１３と観察用カバーレンズ３
９との間にのみ設けてもよい。また、先端構成部材７と
対物観察ユニット１２との位置関係は、抜止めねじ４８
によって軸方向、回転方向共に一義的に決定される。そ
のため、誤組立のため観察用カバーレンズ３９が先端カ
バー１１から過度に突出したり、陥凹したりしない。そ
のため、突出により照明光が観察用カバーレンズ３９に
直接入射してフレアーを生じたり、陥凹により水切れが
悪くなったりしない。また、挿入部５のＵＰ方向と対物
観察ユニット１２のＵＰ方向も設定されるので、誤組立
により、内視鏡像が回転してしまうことがない。回転に
ついては画像を見ればわかるので、誤組立の危険はさほ
ど多くはないが，軸方向位置に関する誤組立については
検出が難しいので、軸方向位置が一義的に決定されるこ
との効果は特に大きい。また、電線３６はフレキシブル
基板３５よりも手元側において電線固定部材５３に固定
されているので、彎曲時に電線３６に加わる外力がフレ
キシブル基板３５との接続部に加わらない。そのため、
電線３６とフレキシブル基板３５との接続が破壊されて
しまうことがない。

また、照明光の配光は、照明レンズ１３とライトガイド
１５の偏心や、ライトガイド１５におけるファイバーの
配列によって左右される。また、対物レンズ系３３にお
けるレンズ３７とレンズ枠３８の偏心や、対物レンズ系
３３と固体撮像素子３４の偏心により対物光学系も偏角
を生じるが、そのため、配光方向と対物光学系の偏角方
向が逆の場合、内視鏡画像の一部が著しく暗くなるとい
う不具合を生じる。それに対し、本発明では、そのよう
な不具合を生じた場合、すみやかに対物観察ユニット１
２を交換することによって解決することができる。

第３図は本発明の第２の実施例を示す。この実施例は，
まず対物観察ユニット１２を電気的絶縁材料からなる先
端構成部材７の前方に引き抜けるようにしたものであ
る。すなわち，レンズ枠カバー４１の外径よりシールド
パイプ絶縁用チューブ５９の外径を小さくしたものであ
る。また，レンズ枠３８は素子枠５１に対し，３本の傾
き調整ビス７０と，３本の芯だしビス７１により支持さ
れている。つまり，上記レンズ枠３８は３本の傾き調整
ビス７０によりその傾きが調整され，３本の芯だしビス
７１により芯だし調整される。なお，レンズ枠３８と素
子枠５１とは３本の芯だしビス７１により電気的に導通
されている。また，レンズ枠３８と３本の傾き調整ビス
７０および３本の芯だしビス７１との間は導電性接着剤
で導通されている。また，固定撮像素子３４は固定ビス
７２により固定される。固定撮像素子３４の足は曲げら
れ，回路基板７３に接続されている。なお，固体撮像素
子３４のＧＮＤとレンズ枠３８はリード線７７で接続さ
れている。また，絶縁用チューブ５９はシールドパイプ
５２とレンズ枠カバー４１にそれぞれねじ込まれてい
る。さらに，シールド部材５４の前端と後端とはそれぞ
れポッテング剤７４，７６により封止され，そのシール
ド部材５４内を気密的に密閉している。そして，この密
閉空間内には水素や酸素の含まれていない，たとえば不
活性ガスが充填されている。なお，この代りに乾燥空気
を充填してもよい。。また，素子枠５１，シールドパイ
プ５２および電線固定部材５３はそれぞれ導電性接着剤
で接着され，互いに電気的に導通されている。回路基板
７３には、固体撮像素子３４との接続部および電子部品
３１の実装部および電線３６の接続部が必要なため、か
なりの面積を必要とする。本実施例では、回路基板７３
を挿入部５の軸方向に概略平行に設け、先端側から、固
体撮像素子接続部、実装部、電線接続部の順に軸方向に
そって設けたので、回路基板の幅を狭くすることがで
き、挿入部５の外径を細くすることができる。

さらに，この実施例は照明系としてランプユニット８０
を先端構成部材７に着脱自在に取り付けたものである。
ランプユニット８０は電気的絶縁性の材料からなるユニ
ット本体８１を先端構成部材７に形成した貫通孔８３に
嵌挿し，ユニット本体８１は止めねじ８４により締付け
固定されている。ユニット本体８１の外周には周回溝８
５が形成され，この周回溝８５にはＯリング８６が嵌め
込まれ，貫通孔８３との間の気密性を保ようになってい
る。ユニット本体８１の前面部には照明ランプ８７を覆
うカバーレンズ８８が気密的に取り付けられている。照
明ランプ８７の背面部は電気絶縁性のポッテング剤８９
により，封止され，上記照明ランプ８７の収納室９０を
密封している。また，電線７７と照明ランプ８７との接
続端部は上記ポッテング剤８９内に埋め込まれている。
なお，７８は電線保護チューブである。

このようにランプユニット８０を着脱自在に取り付けた
から照明ランプ，たとえばキセノンランプには寿命があ
りが，交換が必要なとき簡単に交換することができる。
また，上記構成においては後述するように対物観察ユニ
ット１２と同じように前方から引き出せるので，その作
業が容易である。

上記構成においてレンズ枠３８はそれぞれ３本の傾き調
整ビス７０および芯出しビス７１によりその傾き調整と
芯出しを行なうのでレンズ性能を最大限に発揮させるこ
とができる。

一方，対物観察ユニット１２を先端構成部材７に対して
着脱自在にするとともに，先端構成部材７との嵌挿部分
の外径をその対物観察ユニット１２のうちで最大のもの
とし，他に部分における外径をそれよりも小さくしたか
ら，前方にそのまま引き抜くことができる。したがっ
て，対物観察ユニット１２が故障した場合，湾曲管６側
には何等手を加えずに簡単に修理できる。つまり，抜け
止めねじ４８のところのポッテング剤４９を削り取り，
その抜け止めねじ４８を引き抜く。つぎに，吸盤を利用
して対物観察ユニット１２を外に引き出す。そして，チ
ューブ５９を回してずらし，シールドパイプ５２と電線
固定部材５３との間で切断する。ついで，回路基板７３
から電線３６を取り外し，シールドパイプ５２を電線固
定部材５３から取り外す。後は新しい対物観察ユニット
１２を接続すればよい。つまり，他の部品を再利用でき
る。このためにはレンズ枠カバー４１やシールドパイプ
５２とは接着しないほうがよい。もっとも，接着してお
いてもよい。また，本発明は側視形の内視鏡にも適用で
きる。

〔発明の効果〕

本発明の内視鏡は、対物レンズ系、固体撮像素子、この
固体撮像素子に付随する電子部品を配置した基板および
電線を一体的に連結するとともに、少なくとも固体撮像
素子から基板と電線の接続部にかけて電気絶縁部材を被
覆し一つのユニットとし、このユニットを内視鏡先端部
の先端構成部材に取り付けたので、内視鏡の生産工程に
おいて塵対策および静電気対策が必要な工程を、ユニッ
トを製作する工程に止めることができる。また、ユニッ
トとして各種のたとえばピントや解像度などの試験を行
うことができる。その際、ユニット状態で取り扱うとき
は、電気絶縁材の部分を摘めばよく、ユニットの性能を
検査する人が感電したりすることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の内視鏡装置の概略図，
第２図は同じくその内視鏡先端部の断面図，第３図は本
発明の第２の実施例の内視鏡先端部の断面図である。１……内視鏡，７……先端構成部材，３１……電子部
品，３３……対物レンズ系，３４……固体撮像素子，３
６……電線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内視鏡先端部に、対物レンズ系、固体撮像
素子、この固体撮像素子に付随する電子部品を配置した
基板およびこの基板に接続された電線を設けるととも
に、この電線を挿入部内に延設させた内視鏡において、
上記対物レンズ系、固体撮像素子、この固体撮像素子に
付随する電子部品を配置した基板および電線を一体的に
連結するとともに、少なくとも上記固体撮像素子から上
記基板と電線の接続部にかけて電気絶縁材を被覆し一つ
のユニットとし、このユニットを上記内視鏡先端部の先
端構成部材に対して取り付けてなることを特徴とする内
視鏡。