(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1〜
図10は、本発明に係る第1の実施形態を示し、
図1は、第1の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部内の配置構成を説明するための
図9のI−I線断面図、
図2は、
図1の先端部の先端面の構成のレイアウトを示す平面図、
図3は、
図1の先端部内に設けられた撮像素子の構成を示す平面図、
図4は、
図3の撮像素子の変形例1を示す先端部の断面図、
図5は、
図3の撮像素子の変形例2を示す先端部の断面図、
図6は、
図3の撮像素子の変形例3を示す先端部の断面図、
図7は、
図3の撮像素子の変形例4を示す先端部の断面図、
図8は、
図3の撮像素子の端子部の変形例5を示す先端部の断面図、
図9は、
図8の撮像素子を有する撮像ユニットを先端硬質部内に取り付けたときの先端部内の構成を説明するための
図8のIX−IX線断面図である。
【0015】
図1および
図9に示すように、内視鏡1は、被検体内に挿入される挿入部2を有する。なお、図示はしないが、内視鏡1は、周知のように、挿入部2と、挿入部2の基端側に接続された操作部(図示せず)と、ユニバーサルコード(図示せず)と、ユニバーサルコードの基端に設けられたコネクタ(図示せず)とから主要部が構成されており、本発明を構成する構成要素以外の構成については説明を省略する。
【0016】
内視鏡1の挿入部2は、先端側から順に、先端部3と、この先端部3の基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部(図示せず)と、この湾曲部の基端側に連設された可撓管部(図示せず)と、により構成されている。
【0017】
先端部3は、
図9に示すように、先端部3の主要部を構成する先端硬質部21を有する。この先端硬質部21の先端側には、観察窓11が設けられている。また、先端硬質部21の内部には、観察窓11の後方に配置されるように撮像素子4を有する撮像ユニット20が固定されている。撮像ユニット20の後方から延出される接続線22は、先端部3の内壁に沿って配設され、例えば1本の複合ケーブル23に束ねられて挿入部2内に挿通される。
【0018】
また、先端硬質部21内には、
図1および
図9に示すように、ライトガイド5を被覆するライトガイドチューブ6、処置具チャンネル7を形成する処置具チャンネルチューブ8、および送気送水チャンネル9を形成する送気送水チャンネルチューブ10が挿通されている。さらに、先端硬質部21の先端には、カバー3Aが装着されている(
図2参照)。
【0019】
先端部3の後方側には、湾曲駒24が設けられている。この湾曲駒24は、図示しない湾曲部を構成する複数の湾曲駒のうち、先端部3側にもっと近くに配置された湾曲駒であり、例えばリベット25により図示しない固定枠に固定される。
【0020】
また、
図2に示すように、先端硬質部21の先端面には、撮像ユニット20の撮像素子4の前方に位置する観察窓11、ライトガイド5からの照明光の出射方向に位置するライトガイドレンズが配置された照明窓12が設けられている。さらに、先端硬質部21の先端面には、処置具チャンネル7に挿通するチャンネル口7aが開口されているとともに、洗浄ノズル13が取り付けられている。この洗浄ノズル13は、観察窓11を洗浄するためのもので、送気送水チャンネル9に連通されて先端面から所定高さ突出されている。
【0021】
本実施形態において、撮像ユニット20に用いられた撮像素子4は、表面4Aが矩形形状の撮像素子であり、例えばCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサである。
この撮像素子4は、
図1および
図3に示すように、矩形状の表面4Aに受光部4Bを有する撮像素子4において、撮像素子4の平面における一方の対角線T上の撮像素子4の2つの角部に切り欠き部4Da、4Dbをそれぞれ設けるとともに、これら切り欠き部4Da、4Dbを設けた撮像素子4の対角線Tとは異なる他方の対角線T1上の少なくとも一つの角部には切り欠き4Dを設けずに構成されている。
【0022】
受光部4Bは、CMOSイメージセンサのイメージエリア部を構成するもので、切り欠き部4Da、4Dbが設けられていない撮像素子4の対角線T1上の少なくとも1つの角部4Xに近付くように撮像素子4の表面4Aに配置されている。すなわち、矩形の受光部4Bの1つの直角の角部と、切り欠き部が形成されていない撮像素子4の角部との角度を合わせて、受光部4Bを、撮像素子4の角部近傍に配置する。
【0023】
さらに、撮像素子4の具体的な構成を説明すると、
図3に示すように、撮像素子4は、表面4Aまたは裏面4A1に複数(例えば本例では12個)の検査端子4cが設けられた端子部4Cを有する。
【0024】
この端子部4Cは、切り欠き部4Da、4Dbが設けられていない撮像素子4の対角線T1上の受光部4Bが配置されていない側であって、対角線T1を含む撮像素子4の表面4Aの領域内に配置され、あるいは前記他方の対角線T1上の受光部4Bが配置されていない側であって、対角線T1を含む撮像素子4の表面4Aの領域に隣接する少なくとも1つの辺(本実施形態では2辺)に近付くように配置されている。言い換えれば、端子部4Cは、切り欠き部4Da、4Dbが設けられていない撮像素子4の対角線T1上の少なくとも1つの角部であって、受光部4Bが配置されていない角部4X1に近付くように配置されている。
図3に示すように、受光部4Bの2辺は、それぞれ撮像素子4の2辺と平行になるように、受光部4Bは、撮像素子4上に配置される。
【0025】
なお、端子部4Cを構成する複数の検査端子4cは、例えばCMOSセンサを検査するための端子である。また、撮像素子4の端子部4Cの裏面側には、端子部4Cおよび受光部4Bと電気的に接続される入出力端子部4E(
図9参照)が設けられている。この入出力端子部4Eからは前記したように接続線22が直接または基板を介して接続されている。
【0026】
また、撮像素子4の2つの切り欠き部4Da、4Dbは、大きさと角度の少なくとも一方が互いに異なるように構成されている。具体的には、一方の切り欠き部4Daは、撮像素子4の一辺4Tに平行な仮想線4T1との角度θ1が例えば60度で、他方の切り欠き部4Dbは、撮像素子4の一辺4Tとの角度θ2が例えば45度となるように形成されている。
【0027】
この場合、一方の切り欠き部4Daの長さL1が他方の切り欠き部4Dbの長さL2よりも長く形成されている。このため、一方の切り欠き部4Daの面積は、他方の切り欠き部4Dbの面積よりも大きくなる。
【0028】
言い換えれば、
図1に示すように、前記切り欠き部4Da、4Dbは、先端部3の断面を、中心軸O1方向から見たときに、この中心軸O1を通り、かつこの中心軸O1に直交する1本の線Sに重なる箇所とその対角に設けて構成してもよい。この構成により、先端部3内の大きなスペースを占める処置具チャンネルチューブ8とその対角に位置する先端部3の内壁を避けることができ、省スペース化を図ることができる。
【0029】
本実施形態において、撮像素子4の一方の切り欠き部4Daは、
図1に示すように、先端部3内で一番収容スペースが大きな内蔵物である処置具チャンネルチューブ8に対して形成された切り欠き部である。また、他方の切り欠き部4Dbは、先端部3の内壁に対して形成された切り欠き部である。
【0030】
すなわち、撮像素子4は、CCDよりも大きなベアチップ状のCMOSイメージセンサであっても、このような2つの切り欠き部4Da、4Dbを設けたことによって、先端部3の内蔵物を避けて配設することができるとともに、先端部3内の内壁に沿ったスペースに内蔵物を効果的に配設することができる。このため、先端部3内のスペースを大きくすることなく、先端部3を構成することができるので、先端部3の細径化に大きく寄与する。
また、撮像素子4は、2つの切り欠き部4Da、4Dbのみを形成するので、チッピングの発生率を低くすることができ、撮像性能に影響を及ぼすこともない。
【0031】
また、本実施形態の撮像素子4は、切り欠き部4Da、4Dbが設けられていない対角線T1上の角部4Xを有しているので、受光部4Bを配設するための十分なスペースを確保することができ、この確保したスペースに受光部4Bを配設することができる。
【0032】
また、撮像素子4は、端子部4Cが受光部4Bとは対角線上T1の角部4X1の表面4Aに設けられているので、切り欠き部4Da側の表面4Aを広く形成することができ、他の処理回路等の回路群を容易に配設することができる。
【0033】
さらに、撮像素子4は、2つの切り欠き部4Da、4Dbが、受光部4Bが配設されていない角部に設けられているため、例えば、受光部4Bが他の内蔵物(処置具チャンネルチューブ8、ライトガイドチューブ6等)に対して離間した位置に配置することが可能となる等の、内視鏡先端部3内の内蔵物の配置の設計上の自由度が増す。
【0034】
従って、第1の実施形態によれば、切り欠き部を四隅に設けずに撮像素子4の対角線T上の2つの角部にそれぞれ設けたことにより、チッピングの発生率を低減でき、受光部4Bの配置スペースを十分に確保できるとともに、先端部3の細径化を図ることができる。
【0035】
なお、本実施形態において、切り欠き部4Da、4Dbの大きさや角度は、前記した数値に限定されるものではなく、先端部3、および先端部3の内蔵物に応じて適宜変更して構成してもよい。
【0036】
次に、変形例について説明する。
まず、
図4の変形例1に示すように、例えば、先端部3内の断面において、先端部3内の大きなスペースを占める、撮像ユニット20の撮像素子4と処置具チャンネルチューブ8とが先端部3の中央部に隣り合うように配置した構成の場合、撮像素子4の先端部3の内壁側に近い2つの角部を切り欠くようにして形成した2つの切り欠き部4Da、4Da1を、撮像素子4に設けるようにしてもよい。切り欠き4Da1は、前記切り欠き部4Daと同じ大きさ、および角度を有する。これらの切り欠き部4Da、4Da1は、先端部3の内壁の曲率に合わせて切り欠かれているため、各切り欠き部4Da、4Da1の大きさおよび角度が同じである。この構成により、撮像素子4の受光部4Bから各ライトガイド5までの距離が略等距離になるように、2つのライトガイド5を先端部3内に配置することができるので、先端部3の細径化の他に、配光性を向上させることができる。
【0037】
また、
図5の変形例2に示すように、例えば、
図3の撮像素子4と同様に、処置具チャンネルチューブ8側の切り欠き部4Daの面積を、先端部3の内壁側の切り欠き部4Dbよりも大きくするとともに、処置具チャンネルチューブ8側の切り欠き部4Daの角度を、先端部3の内壁側の切り欠き部4Dbよりも小さくなるように構成してもよい。 なお、
図5では、撮像素子4において、受光部4Bは、処置具チャンネルチューブ8から離れているが、
図4の変形例1と同様に、より処置具チャンネルチューブ8側に受光部4Bを近づけるように配置して構成してもよい。この構成により、撮像素子4の受光部4Bを、処置具チャンネルチューブ8に隣接して配置しているので、モニタ画面上において、横方向から処置具を映し出すことができるので、このようなモニタ画面を見ながら手技を行う場合には使い勝手がよく有効である。
【0038】
また、
図6の変形例3に示すように、例えば、先端部3の断面を、中心軸O1方向から見たときに中心軸O1を通り、かつ中心軸O1に直交する1本の線Sに前記切り欠き部4Da、4Dbのそれぞれが重なるように前記切り欠き部4Da、4Dbを配置するとともに、この撮像素子4を先端部3内の略中央近傍に配置し、処置具チャンネルチューブ8を、前記切り欠き部4Daと先端部3の内壁との間に配置するように構成してもよい。さらに、2つのライトガイド5の一方を前記切り欠き部4Dbと先端部3の内壁との間に配置し、他方を前記切り欠き部4Dbが形成された角部の隣りの撮像素子4の角部側に配置する。さらに、先端部3の断面において、前記他方のライトガイド5の近傍に、他の内蔵物として送気送水チューブ10と、被検体洗浄用ノズルに連通する送気送水チューブ10Aを配置する。
【0039】
このような構成の場合、
図6に示すように、先端部3の断面において、撮像素子4の前記切り欠き部4Dbが形成された角部の隣りの角部側に、ライトガイド5、送気送水チューブ10、10Aなどの複数の内蔵物が配置されるので、これら複数の内蔵物を避けるようにこの撮像素子4の角部に第3の切り欠き部4Dcが設けられる。これにより、効率良く複数の内蔵物を先端部3内に配置できる。また、先端部3の直径を形成する前記S線上に、処置具チャンネルチューブ8、撮像素子4、ライトガイド5を配置できるので、先端部3の細径化を図ることができる。
【0040】
また、
図7に示すように、内視鏡1の先端部3内の内蔵物には、撮像ユニット20内の対物レンズなどを光軸方向に移動させて撮像画像のズームやフォーカシングなどを行う変倍調整機構30がある。このような変倍調整機構30を有する内視鏡1の場合には、例えば、先端部3の断面において、撮像素子4を先端部3内の略中央近傍に配置するとともに、前記変倍調整機構30が先端部3の外径方向に延出している方向以外の、撮像素子4の角部に切り欠き4Da、4Db、4Dcを設けて構成してもよい。
【0041】
この場合、切り欠き部4Daは、前記第1の実施形態と同様に、処置具チャンネルチューブ8側に配置され、切り欠き部4Dbは、2つのライトガイド5の一方側に配置され、また、切り欠き部4Da1は、他方のライトガイド5側に配置される。このような構成によれば、先端部3内に変倍調整機構30を有する構成である場合でも、先端部3内の内蔵物の配置の設計上の自由度を増すことができる。
【0042】
なお、前記3つの切り欠き部4Da、4Db、4Da1は、先端部3内の収容物に応じて配置すればよい。例えば、図示はしないが、撮像素子4が先端部3内の大きなスペースを占める処置具チャンネルチューブ8に隣接するように配置され、前記変倍調整機構30が前記切り欠き部4Daと隣接する辺から延出している場合、
図7において、切り欠き部4Da1が形成された角部の対角の角部に切り欠き部4Da1を設けて、この切り欠き部4Da1側に、送気送水チューブ10やライトガイド5などの複数の内蔵物を配置して構成してもよい。これにより、撮像素子4の四隅に切り欠き部を設けていないので、チッピングの発生率を低くでき、また、変倍調整機構30は勿論、受光部4Bの配置スペースを十分に確保できる。
【0043】
以上、
図1および
図3に示す第1の実施形態、および
図4〜
図7に示す変形例1〜4にて説明したように、本実施形態の内視鏡1における撮像素子4では、先端部3の断面において、先端部3内で一番収容スペースが大きな内蔵物(例えば処置具チャンネルチューブ8など)側の切り欠き部の面積は大きく、かつ角度が小さくなるように、あるいはその面積が大きいか、角度が小さいかの何れか一方を満足するように構成すればよい。
【0044】
また、複数の内蔵物を有している場合、これら複数の内蔵物側の切り欠き部の面積を大きく、かつ角度が小さくなるように、あるいはその面積が大きいか、角度がちいさいかの何れか一方を満足するように構成すればよい。また、変倍調整機構30に近い側の撮像素子4の2つの角部、あるいはこれら2つの角度の何れか一方に切り欠き部を設けて構成してもよい。
【0045】
さらに、先端部3の断面において、先端部3内で一番収容スペースが大きな内蔵物(例えば処置具チャンネルチューブ8など)と先端部3の内壁との間に撮像素子4を配置した構成では、撮像素子4の先端部3の内壁側の2つの角部に、同じ大きさおよび角度の切り欠き部を設けて構成すればよい。
【0046】
また、
図3に示す本実施形態において、端子部4Cの検査端子4cの数は、図中では12個として説明したが、これに限定されるものではなく、必要に応じて増減可能である。なお、端子部4Cは、複数の検査端子4cで構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の接続端子を用いて構成してもよい。また、端子部4Cは、端子に限定されるものではなく、回路で形成してもよい。
【0047】
また、本実施形態の撮像素子4は、
図8の変形例5に示すように、端子部4Cを表面4Aの一つの縁に沿って配設して構成しても良い。
これにより、
図9に示すように、この撮像素子4を有する先端部3の内部において、撮像ユニット20の入出力端子部4Eから延出される接続線22、および複合ケーブル23を該先端部3の内周面側に沿って配設することができる。このため、先端部3内の空いたスペースの複合ケーブル23側に内蔵物の処置具チャンネルチューブ8を寄せるように配設することができるので、先端部3の細径化を図ることができる。
【0048】
また、本実施形態の撮像素子4は、
図10の変形例6に示すように構成してもよい。変形例6に係る撮像素子4の構成について
図10を用いて説明する。
図10は、
図3の撮像素子の変形例6を示す撮像素子の平面図である。
撮像ユニット20(
図9参照)は、
図10に示すように変形例6の撮像素子4と、この撮像素子4と外部機器とを接続する単線または複合線により形成された外径の異なる第1および第2のケーブル23A、23Bと、を有する。
【0049】
この撮像素子4の表面4Aは、第1の実施形態と同様に挿入部2の長手方向と直交する方向に設けられている。また、第1および第2のケーブル23A、23Bは、図示はしないが撮像素子4の裏面側から挿入部2の長手方向に延設されるとともに並設される。
【0050】
また、
図10に示すように、外径が第2のケーブル23Bよりも大きい第1のケーブル23A側寄りの撮像素子4の表面4Aには、受光部4Bが配置されている。また、外径が第1のケーブル23Aよりも小さい第2ケーブル23B側寄りの撮像素子4の表面4Aには、複数の検査端子4cを有する端子部4Cが配置されている。
【0051】
なお、この端子部4Cは、撮像素子の裏面の同じ位置に設けてもよい。これら2本の複合ケーブル23A、23Bは、そのまま挿入部2内に挿通されても、挿入部2内で各々の外皮を剥いだ状態で接続線22が挿入部2内に挿通されてもよい。
【0052】
したがって、本変形例によれば、外径の大きな第1のケーブル23Aを撮像素子4の受光部4Bの位置に合わせて配置し、また外径の小さな第2のケーブル23Bを撮像素子4の端子部4Cの位置に合わせて配置することで、撮像ユニット20の長手方向に直交する方向の寸法内に、第1および第2のケーブル23A、23Bを配設することができる。これにより、先端部3の細径化を図ることができる。
【0053】
なお、本変形例においては、撮像素子4の受光部4Bの占める面積が端子部4Cの占める面積より大きい場合は、外径が大きく太い第1のケーブル23Aを端子部4Cの裏側に、外径が小さく細い第2のケーブル23Bを受光部4Bの裏側に設けてもよい。
【0054】
また、他の信号線に対し高速で通信するための図示しない信号線は、端子部4Cに極力近く配置することが望ましく、このため、端子部4Bの裏側に配設されるようになっている。
【0055】
(第2の実施形態)
図11は、本発明に係る第2の実施形態を示し、内視鏡の挿入部の先端部を挿入軸方向に対して直交する方向に切った場合の断面図、
図12は、
図11の撮像素子の変形例7を示し、内視鏡の挿入部の先端部を挿入軸方向に対して直交する方向に切った場合の断面図、
図13は、
図11の撮像素子の変形例8を示し、内視鏡の挿入部の先端部を挿入軸方向に対して直交する方向に切った場合の断面図である。なお、
図11〜
図13は、第1の実施形態の装置と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【0056】
第1の実施形態の内視鏡1は、消化器用の検査に適したアスペクト比の画像が得られる撮像領域の受光部4Bを有する撮像素子4を備えていたが、第2の実施形態の内視鏡1は、消化器用の検査用に適したアスペクト比は勿論、このアスペクト比とは異なり、外科用などのその他の検査に適したアスペクト比の画像でも対応できるような撮像領域を有する受光部41を備えた撮像素子40を有して構成されている。
【0057】
具体的には、
図11に示すように、先端部3内には、前記第1の実施形態と同様の位置に配置された撮像素子40が設けられている。
この撮像素子40は、
図11に示すように、破線で囲む撮像領域を有する受光部41を有する。この受光部41は、消化器用の検査に適したアスペクト比の画像を得るための撮像領域を有する受光部4B1と、この受光部4B1の一角を共通の一角Pとする長方形状で、かつアスペクト比が異なる撮像領域を有する受光部4B2と、を有して構成されている。
【0058】
すなわち、受光部4B1は、消化器用の検査に適したアスペクト比の画像を得るための撮像領域を有するものであって、受光部4B2は、例えば外科用などの消化器以外の検査に適したアスペクト比の画像を得るための撮像領域を有している。
【0059】
従来では、撮像素子の受光部における撮像領域の中心を中心として画像のアスペクト比に応じて必要な画像を切り出して用いるように画像処理を施している。このため、この構成では、受光部の面積が大きくなり、先端部3内には他の内蔵物も配設されるため、先端部3の外径が大きくなってしまう。
【0060】
しかしながら、本実施形態の撮像素子40は、第1の実施形態と同様な構成で、しかも、アスペクト比が異なる2つの受光部4B1、4B2を含む撮像領域を備えた受光部41を有している。したがって、簡単に必要なアスペクト比に応じた画像を得ることができると同時に、第1の実施形態と同様に2つの切り欠き部4Da、4Dbを設けているので、先端部3の細径化を図ることができる。
その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
従って、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、先端部3の細径化を図りながらも、簡単に異なるアスペクト比の画像を得ることができる。
【0061】
なお、本実施形態では、
図12の変形例7の撮像素子40Aに示すように、前記受光部41の一角Pを撮像素子40Aの角部4X側に配置するとともに、端子部4Cをこの角部4Xの対角の角部4X1寄りに配置するように構成してもよい。この場合も、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
【0062】
また、本実施形態において、端子部4Cは、図示はしないが、撮像素子40の表面4A上に設けずに撮像素子40の裏面に設けて構成してもよい。これにより、撮像素子40の表面4Aは、大きな配置スペースを確保することができるので、この配置スペースに撮像領域に大きな受光部41を設けて構成することができる。
【0063】
なお、
図13の変形例8の撮像素子40Bに示すように、処置具チャンネル7側の切り欠き部40Daを無くして表面4Aのスペースを広くした場合は、このスペースの角部に前記受光部41の一角Pを沿うように配置するとともに、端子部4Cを、切り欠き部4Db側寄りの表面4A上に配置するように構成してもよい。
【0064】
本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。