JP3070405B2 - 内視鏡のライトガイドコネクタ - Google Patents
内視鏡のライトガイドコネクタInfo
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Description
れる内視鏡のライトガイドコネクタに関するものであ
る。
係から、照明光を照射しながら、観察を行うようにしな
ければならない。このために、内視鏡には光源装置が付
設される。光源装置には、光源ランプが設けられてお
り、この光源ランプからの光は、凹曲面形状とした反射
鏡及び集光レンズを介して所定の位置に集光させるよう
にしている。一方、内視鏡には、照明光を低損失で、効
率的に伝送するために、ライトガイドが挿通されてい
る。このライトガイドは、その一端が挿入部の先端に設
けた照明窓に臨み、この挿入部から本体操作部を介して
ライトガイド軟性部にまで延在されており、他端は光源
装置に着脱可能に接続されるライトガイドコネクタに設
けたライトガイド棒の内部に位置している。従って、こ
のライトガイド棒を光源装置に接続すると、照明光の集
光位置にライトガイドの入射端面が臨むようになる。
ライトガイド棒内に臨んで、照明光が取り込まれる入射
端面となっており、他端は挿入部の先端における観察窓
に臨んで、照明光を出射する出射端面となっている。光
源装置に内蔵した光源ランプからの光は、入射端面から
入射されて、ライトガイドによって出射端面にまで伝送
されるが、このライトガイドで照明光を低損失で、効率
的に伝送させるには、入射端面には、最大受光角以下の
角度で入射させる必要がある。即ち、ライトガイドは、
コアとクラッドとの間の屈折率の差を利用して、光をコ
アとクラットとの間の境界面で反射を繰り返しながら伝
送されるものであり、照明光の損失を最小限に抑制する
には、この境界面で全反射させなければならない。最大
受光角はこのコアとクラッドとの間で全反射するための
最大の入射角であって、ライトガイドの入射端面への受
光角の正弦とコアとクラッドとの間の屈折率差との積で
表され、開口数(N.A.)と呼ばれる。即ち、N.
A.=n0 ・sinθ=(n1 2−n2 2)1/2 (ただし、
n0 =媒質の屈折率、θ=入射端面における入射角、n
1 =コアの屈折率、n2 =クラッドの屈折率)となる。
従って、ライトガイドは、それを構成する材質等によっ
て、固有の開口数を有するものであり、一方光源装置で
は、光源ランプからの照明光を所定の位置に向けて集光
させるが、その集光角度は、光源ランプ,反射鏡及び集
光レンズにより定まるものである。
側について考えると、観察視野をできるだけ広く取るた
めに、照明光は広い範囲にわたって拡散させる必要があ
る。挿入部の先端に設けた照明窓には、照明光を拡散さ
せるための照明用レンズが設けられるが、より広い範囲
にわたって均一な照明光を及ぼすためには、ライトガイ
ドの出射端面から出射される光はできるだけ拡散させる
方が良い。ここで、ライトガイドの出射角は受光角と実
質的に一致するものであるから、この意味ではライトガ
イドにおける受光角は大きい方が好ましい。
ドによってロスなく効率的に照明光を伝送し、かつ広い
範囲にわたって照明光を及ぼすために、光源装置の照明
光の最大角度とライトガイドの開口数との関係で、ライ
トガイドには最大受光角乃至それに近い角度で光を入射
させるようにしている。このために、ある特定の光源装
置には、それに専用のライトガイドを接続させなければ
ならず、開口数の異なるライトガイドを接続すると、光
量のロスが生じたり、または照明光の届く範囲が制約さ
れたり、照明むらが生じたりする等の問題点があり、こ
のために光源装置の汎用化が図れないのが現状である。
あって、その目的とするところは、ライトガイドへの集
光角度を調整することによって、光源装置を異なる種類
のライトガイドを備えた内視鏡に共用できるようにする
ことにある。
ために、本発明に係るライトガイドコネクタは、ライト
ガイドの開口数に応じて、ほぼ最大受光角度でその入射
端面に入射させるのに適したレンズを装着した複数種類
のアダプタと、これら各アダプタに装着されたレンズに
応じてライトガイドの入射端位置と集光レンズとの距離
を調整した状態で位置決めする手段とを備える構成とし
たことをその特徴とするものである。
視鏡に用いられているライトガイドの開口数が当該の光
源装置に適合する場合には、そのまま接続する。ライト
ガイドの開口数がこの光源装置に適合しない場合には、
ライトガイドに入射される前の段階で、集光角度が適正
なものとなるように調整する。ライトガイドの開口数が
小さい場合には、アダプタに凹レンズを装着して、受光
角が小さくなるように集光角度を調整する。これによっ
て、ライトガイドによって照明光を低損失で、効率的に
伝送することができる。また、ライトガイドの開口数が
大きい場合には、このライトガイドの入射端に取り込ま
れた照明光の伝送損失は最小限に抑制できるために、必
ずしもレンズを装着したアダプタを取り付ける必要はな
いが、照明光の出射角を大きくするために、最大受光角
にできるだけ近い角度で入射させるように、凸レンズを
備えたアダプタを取り付けるようにする。
る等によって着脱可能に装着するように構成できる。そ
して、光源装置におけるライトガイドコネクタが装着さ
れる受け部には、このアダプタを挿通させる透孔を形成
した保持部を設けるようになし、この保持部を集光レン
ズの鏡筒に連設すれば、ライトガイドの光軸と集光レン
ズの光軸とを正確に一致させることができる。
する。まず、図1に内視鏡システムの全体構成を示す。
図中において、1は内視鏡を示し、この内視鏡1は、体
腔等の内部への挿入部2と、この挿入部2の基端部が連
設された本体操作部3と、この本体操作部3に連設した
ライトガイド軟性部4とから大略構成される。挿入部2
の先端部には、図2に示したように、照明窓5及び観察
窓6が設けられており、また鉗子その他の処置具を挿通
するための処置具導出口7が形成されている。
イドコネクタ8となっており、このライトガイドコネク
タ8には、ライトガイド棒9が突設されている。そし
て、このライトガイドコネクタ8は光源装置10に着脱
可能に装着される。光源装置10の内部には、図3乃至
図5に示したように、光源ランプ11と、凹曲面形状と
なった反射鏡12と、集光レンズ13とが装着されてい
る。そして、光源装置10には、コネクタの接続部とし
ての受け部14が装着されており、この受け部14にラ
イトガイドコネクタ8を接続した時に、ライトガイド棒
9の先端部は集光レンズ13による集光位置に臨むよう
になっている。
套15内にライトガイド16を挿通させたものであっ
て、このライトガイド16は、極細の光ファイバを多数
本束ねる構成としたもので、このライトガイド棒9内か
らライトガイド軟性部4及び本体操作部3を経て挿入部
2内にまで導かれて、この挿入部2の先端部に設けた照
明窓5に臨んでいる。なお、ライトガイド軟性部4は、
ライトガイドコネクタ8に加えて、光源装置10と一体
的に設けたプロセッサ17に接続される電気コネクタ1
8を備えている。
に装着される。ライトガイド16は、それを構成するコ
アとクラッドとから所定の開口数を有するものであり、
この開口数に基づいて最大受光角が異なってくる。一
方、光源装置10は、光源ランプ11,反射鏡12及び
集光レンズ13に基づいて光の集光角度が定まるもので
ある。そこで、アダプタは、この光源装置10に開口数
の異なるライトガイドを接続した時にも、照明光を最大
限の光量で取り込んで、伝送損失を最小限に抑制し、か
つ観察対象部に向けてできるだけ広い角度で照明するた
めに、集光レンズ13からの光の集光角度を適宜調整す
るためのものである。
ズ13による光の集光角度に対して、図3に、開口数が
小さく、最大受光角がこの集光レンズ13による集光角
度以下であるライトガイド16Sを挿通させたライトガ
イド棒9Sを有するライトガイドコネクタ8Sを光源装
置10に接続した状態を示す。また、この光源装置10
における集光角度に開口数が適合するライトガイド16
Nを設けたライトガイド棒9Nを有するライトガイドコ
ネクタ8Nを接続した状態を図4に示し、さらに開口数
の大きなライトガイド16Lを備えたライトガイド棒9
Lを有するライトガイドコネクタ8Lを光源装置10に
接続した状態を図5に示す。
ライトガイド棒9S,9N,9Lの先端部には、それぞ
れアダプタ20S,20N,20Lが螺合されている。
これら各アダプタ20S,20N,20Lはいずれも同
じ外径寸法を有するものである。アダプタ20S,20
N,20Lのうち、光源装置10からの集光角度に適合
する開口数のライトガイド16Nを有するライトガイド
棒9Nに取り付けられるアダプタ20Nは筒状の部材で
あるアダプタ本体21Nにはレンズは装着されていな
い。一方、ライトガイド16Sのライトガイド棒9Sに
取り付けられるアダプタ20Sのアダプタ本体21S及
びライトガイド16Lのライトガイド棒9Lに取り付け
られるアダプタ20Lのアダプタ本体21Lには、それ
ぞれレンズ22S,22Lが装着されている。
ダプタ20Sに設けられるレンズ22Sは凹レンズであ
る。従って、光源装置10の集光レンズ13を通過する
ことにより、集光角度がθで入射される光は、このレン
ズ22Sを介することによって、集光角度がθより小さ
い角度θS となるように変化する。この結果、当該のラ
イトガイド16Sにおける受光角がその開口数に適合す
るようになり、このライトガイド16Sには、最大限の
光量が取り込まれ、しかもこの光を伝送する間における
損失を最小限に抑制できる。
ド16L用のアダプタ20Lに設けられるレンズ22L
は凸レンズである。光源装置10の集光レンズ13によ
り集光角度θでレンズ22Lに入射された光は、この集
光角度θより大きな角度θLとなるように変化して、ラ
イトガイド16Lに入射される。ここで、ライトガイド
16Lの開口数は大きく、集光レンズ13の集光角度θ
よりさらに大きな角度で光が入射しても、伝送損失は大
きくはならないが、このライトガイド16Lにおける受
光角を大きくすることによって、その出射側での出射角
も大きくなる。これによって、体腔内における照明範囲
を広く取ることができ、しかもむらなく均一な照明が可
能となる。
Lに螺合されるアダプタ20S,20N,20Lは、全
て同じ外径寸法に形成されているのは、光源装置10に
おける集光レンズ13を保持する保持部材30に連設し
た取付板31に透孔32を形成して、この透孔32にア
ダプタ20S,20N,20Lを挿入するためのもので
ある。そして、透孔32は、実質的にアダプタ20S,
20N,20Lより僅かに大きい内径寸法を有するよう
になっており、これによってライトガイド棒9S,9
N,9Lを光源装置10の受け部14に接続した時に、
この透孔32により位置決めされて、それぞれライトガ
イド16S,16N,16Lの光軸が光源装置10にお
ける照明光の光軸とほぼ正確に一致するようになる。
ンズ22Sは凹レンズ、アダプタ20Lのレンズ22L
は凸レンズであり、さらにアダプタ20Nにはレンズが
装着されていない。一方、光源装置10側では、光源ラ
ンプ11も、反射鏡12も、また集光レンズ13も固定
されているから、ライトガイド棒9S,9N,9Lを光
源装置10に接続した時に、集光レンズ13からライト
ガイド16S,16N,16Lの入射端位置までの距離
は同じではなくなる。
を装着したライトガイド棒9S,9N,9Lを有するラ
イトガイドコネクタ8S,8N,8Lを受け部14に接
続する際に、受け部14の位置を調整することによっ
て、ライトガイド16S,16N,16Lの入射端をそ
れぞれ適正な位置に位置決めできるようになっている。
即ち、受け部14の外周面には、3箇所のV溝33S,
33N,33Lが形成されており、受け部14側にはセ
ットビス34が螺挿されている。従って、アダプタ20
Sを設けたライトガイド棒9Sを光源装置10に接続す
る際には、受け部14をそのV溝33Sがセットビス3
4と係合する位置に位置決めし、またアダプタ20Nを
設けたライトガイド棒9Nを接続する際には、セットビ
ス34は受け部14のV溝33Nに係合する位置に位置
決めされ、さらにアダプタ20Lを設けたライトガイド
棒9Lを接続する時には、受け部14を、そのV溝33
Lがセットビス34に係合する位置に配置して、位置決
めするようになっている。
数の異なるライトガイドを設けた複数種類の内視鏡を単
一の光源装置に接続できる。例えば、光源装置10にお
ける光源ランプ11,反射鏡12及び集光レンズ13に
より定まる照明光の集光角度から、開口数(N.A.)
=0.66のライトガイド16Nを接続するのに適した
ものとなっているとする。
内視鏡を接続する場合には、ライトガイド棒9Nにレン
ズを装着していないアダプタ20Nを螺合させる。ま
た、光源装置10における受け部14を、そのV溝33
Nにセットビス34が係合する位置に位置決めしてお
く。この状態で、図4に示したように、ライトガイドコ
ネクタ8Nを光源装置10に接続すると、ライトガイド
16Nの入射端は、集光レンズ13に対して所定の位置
に臨み、光源ランプ11を点灯させると、反射鏡12及
び集光レンズ13により集光され、可及的に大きな光量
の照明光がライトガイド16Nに入射されるが、この照
明光はライトガイド16Nの開口数により定まる最大受
光角以下の角度で取り込まれることから、このライトガ
イド16N内を伝送する際における損失を最小限に抑制
できる。
さい、例えばN.A.=0.55のライトガイド16S
を備えたライトガイドコネクタ8Sを光源装置10に接
続する場合には、そのライトガイド棒9Sにレンズ22
Sを装着したアダプタ20Sを取り付ける。また、受け
部14は、そのV溝33Sがセットビス34と係合する
状態に変位させて、当該の位置において位置決めする。
この状態で、図3に示したように、ライトガイド棒9S
を光源装置10に接続すると、集光レンズ13を透過し
た光は、直接ライトガイド16Sに入射されるのではな
く、レンズ22Sを介してライトガイド16Sに入射さ
れる。従って、凹レンズからなるレンズ22Sは発散作
用を発揮することになって、集光レンズ13による集光
角度θより小さく、このライトガイド16Sの最大受光
角以下の角度θS となるように集光角度が変化した状態
で、ライトガイド16Sに入射されることになる。従っ
て、ライトガイド16Sには、最大限の光が取り込ま
れ、かつそれをロスなく効率的に照明光を伝送できるよ
うになる。
きい、例えばN.A.=0.87のライトガイド16L
を備えたライトガイドコネクタ8Lが光源装置10に接
続される際には、図5に示したように、ライトガイド棒
9Lにレンズ22Lを装着したアダプタ20Lを取り付
けると共に、光源装置10の受け部14はセットビス3
4がV溝33Lに係合するようにして位置決めし、この
状態でライトガイド棒9Lを接続する。これによって、
凸レンズからなるレンズ22Lの作用で、角度θでレン
ズ22Lに入射された光は、ライトガイド16Lの最大
受光角を越えない角度θL にまで収束されて、ライトガ
イド16Lに入射される。これにより、ライトガイド1
6L内での伝送損失が増大することはないのは当然とし
て、受光角が大きくなっていることから、このライトガ
イド16Lの出射角も大きくなり、体腔内において、広
い範囲にわたってむらなく均一な照明光を照射できる。
光を供給する結果、ある特定の開口数のライトガイド1
6Nを用いるのに適する光源装置10に、そのライトガ
イド16Nより開口数の小さいライトガイド16Sや、
開口数の大きいライトガイド16Lを接続しても、それ
ぞれ最適な状態で照明光を伝送して体腔内等に照射でき
るようになる。
装着していないアダプタ20Nを取り付け、またライト
ガイド棒9S及び9Lに取り付けられるアダプタ20
S,20Lについても同じ外径としているが、これはラ
イトガイドの光軸と集光レンズ13の光軸とを正確に一
致させるために、この集光レンズ13を保持する保持部
材30に連設した取付板31に設けた透孔32内に挿通
させるように構成したものであり、従ってこのようなラ
イトガイド棒の位置決め機構を持たせる必要がなけれ
ば、ライトガイド棒9Nにはアダプタ20Nを取り付け
ないで光源装置10に接続することもできる。
ガイドの開口数に応じて、ほぼ最大受光角度でその入射
端面に入射させるのに適したレンズを装着したアダプタ
をライトガイド棒に取り付け、かつライトガイドの入射
端位置を調整できるように構成したので、ライトガイド
の開口数に応じて、そのライトガイド内で照明光をロス
なく伝送して、出射端から観察対象部に向けて照射する
上で、最適な条件を作り出せるように調整できるように
なり、光源装置を異なる種類のライトガイドを備えた内
視鏡に共用できるようになる等の効果を奏する。
の光源装置への接続状態の断面図である。
ライトガイドコネクタの光源装置への接続状態の断面図
である。
イトガイドコネクタの光源装置への接続状態の断面図で
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 ライトガイドを被包するライトガイド棒
を備え、光源ランプからの光を反射鏡を経て集光レンズ
により集光させるようにした光源装置に設けた受け部に
着脱可能に接続されるライトガイドコネクタにおいて、 ライトガイドの開口数に応じて、ほぼ最大受光角度でそ
の入射端面に入射させるのに適したレンズを装着した複
数種類のアダプタと、 前記各アダプタに装着されたレンズに応じて前記ライト
ガイドの入射端位置と前記集光レンズとの距離を調整し
た状態で位置決めする手段とを備える 構成としたことを
特徴とする内視鏡のライトガイドコネクタ。 - 【請求項2】 所定の光源装置に適合するライトガイド
より開口数が小さいライトガイドに接続される前記アダ
プタは凹レンズを装着したものであることを特徴とする
請求項1記載の内視鏡のライトガイドコネクタ。 - 【請求項3】 所定の光源装置に適合するライトガイド
より開口数が大きいライトガイドに接続される前記アダ
プタは凸レンズを装着したものであることを特徴とする
請求項1記載の内視鏡のライトガイドコネクタ。 - 【請求項4】 前記アダプタは、前記ライトガイド棒に
螺合することにより、着脱可能な構成としたことを特徴
とする請求項項1記載の内視鏡のライトガイドコネク
タ。 - 【請求項5】 前記アダプタの外径は同じであり、集光
角度を変化させないものについてはレンズを装着しない
アダプタを装着し、前記集光レンズに保持部材を連設し
て、この保持部材に前記アダプタをほぼ密嵌状に挿通さ
せる透孔を開設する構成としたことを特徴とする請求項
1記載の内視鏡のライトガイドコネクタ。
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