CN111543920A - 照明光学装置及内窥镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制内窥镜前端部的温度上升的照明光学装置及内窥镜。在内窥镜(11)的前端部(16a)安装有照明光学装置(20)。照明光学装置(20)通过在镜筒(43)的内周从后端侧朝向前端侧依次容纳光学棒(40)、第1透镜(41)、间隔环(44)、第2透镜(42)而构成。镜筒(43)由金属形成，镜筒(43)的内周实施研磨处理而反射率得到提高。如此，通过与以往相反地反而提高镜筒(43)的内周的反射率，能够抑制温度上升。并且，以往，以反射光存在为前提进行了设计，因此即便提高反射率，也无需进行大幅的设计变更。

Description

照明光学装置及内窥镜

技术领域

本发明涉及一种对被观察部位照射来自光源的照明光的照明光学装置及内窥镜。

背景技术

医疗用内窥镜在插入于体内的插入部的前端部内置有观察光学装置及照明光学装置，通过照明光学装置照明被观察部位，通过观察光学装置将被照明的被观察部位的图像信息作为影像信号来提取，并将该图像显示于显示器等。在插入部，在从前端部向基端部贯穿的内部空间容纳有光导件。光导件例如将多个光纤设为束状，并从外部光源装置向一端(入射端)入射照明光，将该照明光引向前端部而从另一端(射出端)射出。来自射出端的照明光通过照明光学装置而朝向被观察部位照射。照明光学装置包括一个或多个透镜等光学元件及容纳有光学元件的镜筒，且以朝向被观察部位照射的照明光成为所期望的配光的方式，使来自光导件的照明光会聚和/或扩散。

如此，在照明光学装置中，照明光在镜筒内会聚和/或扩散，因此因照明光与镜筒的内周碰撞而被吸收等从而存在会导致温度上升这一问题。因此，在下述专利文献1中，以内径朝向前端侧成为大径的方式构成照明光学装置。由此，能够减少与镜筒的内周碰撞而被吸收的照明光，从而能够抑制温度上升。

专利文献1：日本专利第5345171号公报

如上所述，根据上述专利文献1中所记载的装置，能够抑制温度上升，但近年，因以获得更清晰的观察图像等为目的而照明光量增加，伴随于此需要更可靠地抑制温度上升。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够更可靠地抑制温度上升的照明光学装置及内窥镜。

为了实现上述目的，本发明的照明光学装置设置于内窥镜的插入部的前端部，并将经由光导件传递至前端部的来自光源装置的照明光照射于观察部位，该照明光学装置具备：

光学元件，来自光导件的照明光入射，并且将所入射的照明光朝向观察部位射出；及

镜筒，形成为筒状，并通过内周支承光学元件的侧面，

镜筒的内周中至少与光学元件的侧面对置的部位由实施了研磨处理的金属形成。

关于镜筒的内周中至少与光学元件的侧面对置的部位，照明光的反射率可以是85％以上。

光学元件可以通过具有透光性的粘结剂粘接于内周。

关于包含粘结剂的内周，照明光的反射率可以是85％以上。

内周可以由铝形成。

内周可以由不锈钢形成。

光学元件可以具有配置于光导件前方的第1元件及配置于第1元件前方的第1透镜。

光学元件可以具有配置于第1透镜前方的第2透镜。

光学元件可以包括配置于光导件前方的一个元件，

光学元件的光入射面可以是使来自光导件的照明光扩散的光扩散面。

并且，为了实现上述目的，本发明的内窥镜，其插入部的前端部设置有照明光学装置，该照明光学装置将经由光导件传递至所述前端部的来自光源装置的照明光照射于观察部位，该内窥镜中，

照明光学装置具备：

光学元件，来自光导件的照明光入射，并且将所入射的照明光朝向观察部位射出；及

镜筒，形成为筒状，并通过内周支承光学元件的侧面，

关于镜筒，

内周中至少与光学元件的侧面对置的部位由实施了研磨处理的金属形成。

发明效果

根据本发明，通过由实施了研磨处理的金属形成而提高了镜筒内周的反射率，因此能够更可靠地抑制温度上升。

附图说明

图1是内窥镜装置的示意图。

图2是内窥镜的前端部及照明光学装置的分解立体图。

图3是内窥镜的前端部及照明光学装置的剖视图。

图4是表示各部位中的照明光的损失的比例的说明图。

图5是表示实施例及比较例的光量损耗之和以及发热比的说明图。

图6是表示实施例及比较例的透镜效率以及光量损耗之和的说明图。

图7是表示实施例及比较例的发热比的说明图。

图8是表示反射率与发热比之间的关系的说明图。

图9是表示表面粗糙度与反射率之间的关系的说明图。

图10是内窥镜的前端部及照明光学装置的剖视图。

符号说明

10-内窥镜装置，11-内窥镜，12-处理器装置，13-光源装置，14-显示器，15-控制台，16-插入部，16a-前端部，16b-弯曲部，17-操作部，18-通用塞绳，19-物镜光学系统，20、100-照明光学装置，22-弯角钮，23-操作按钮，24-钳子入口，27-光导件，31-前端部主体，31a-前端面，33-观察窗，34-照明窗，35-供气供水喷嘴，36-钳子入口，38-照明光学装置安装孔，39-光导件插通孔，40、102-光学棒(光学元件，第1元件)，41-第1透镜(光学元件)，42-第2透镜，42a-倒角部，43、103-镜筒，43a-第1内径部，43b-第2内径部，43c-第3内径部，44-间隔环，104-光入射面。

具体实施方式

如图1所示，内窥镜装置10具备内窥镜11、处理器装置12、光源装置13、显示器14及控制台15。内窥镜11拍摄被摄体。处理器装置12进行内窥镜装置10的控制及图像处理等。光源装置13产生照明光。显示器14为显示内窥镜图像的显示部。控制台15为进行向处理器装置12等的设定输入等的输入设备。

内窥镜11具备插入于被检体内的挠性插入部16、与插入部16的基端部连接设置且用于内窥镜11的把持及插入部16的操作的操作部17以及将操作部17分别与处理器装置12及光源装置13连接的通用塞绳18。在插入部16的前端部位即前端部16a内置有成像元件或物镜光学系统19及一对照明光学装置20(参考图2)。并且，在前端部16a的后端连接设置有弯曲自如的弯曲部16b。

在操作部17设置有弯角钮22、操作按钮23及钳子入口24。弯角钮22在调整插入部16的弯曲方向及弯曲量时被旋转操作。操作按钮23用于供气/供水或抽吸等各种操作。钳子入口24与插入贯通于插入部16内的钳子通道连通。在通用塞绳18中贯穿有供气/供水通道及信号电缆等。

处理器装置12与内窥镜11及光源装置13电连接，且集中控制内窥镜装置10的动作。处理器装置12经由插入贯通于通用塞绳18或插入部16内的信号电缆控制前端部16a的成像元件的驱动。并且，处理器装置12经由信号电缆获取从成像元件输出的成像信号，并实施各种图像处理而在显示器14中作为观察图像来显示。

在光源装置13中内置有照明光的光源。来自光源装置13的照明光通过光导件27(参考图3)而引向照明光学装置20，并从照明光学装置20向被观察部位照射。光导件27例如为以将多个光纤(光纤裸线)成为圆柱形状的方式捆束的部件，且穿过通用塞绳18及插入部16的内部而射出侧的端部到达前端部16a。关于光导件27，来自光源的照明光入射于光源装置13侧的端面，将所入射的照明光引导至前端部16a，并从前端部16a侧的端面射出。

如图2所示，前端部16a由圆柱形状的前端部主体31、组装于其中的前述的成像元件或物镜光学系统19及一对照明光学装置20等构成。前端部主体31由硬质树脂或金属材料等形成。在前端部主体31的前端面31a设置有观察窗33、一对照明窗34、供气供水喷嘴35及成为钳子通道的出口的钳子入口36。

观察窗33用于进行被观察部位的拍摄，且组装有物镜光学系统19，并且其一部分露出。在物镜光学系统19的里边配置有成像元件，通过该成像元件并通过物镜光学系统19进行被观察部位的拍摄。

照明窗34用于照明被观察部位，且组装有照明光学装置20。照明光学装置20以适合于拍摄的方式例如以均匀地照明摄像范围的方式对从光导件27射出的照明光进行配光。另外，一对照明窗34设置于相隔观察窗33的两侧，但照明窗34的个数或配置能够适当变更。

各照明光学装置20插入组装于形成于前端部主体31的照明光学装置安装孔38。照明光学装置安装孔38从前端面31a沿照明光学装置20的光轴PL朝向后方延伸形成，且其前端面31a中的开口成为照明窗34。并且，在前端部主体31中，在照明光学装置安装孔38的里边，光导件27插入贯通的光导件插通孔39(参考图3)与照明光学装置安装孔38连结形成。照明光学装置安装孔38及光导件插通孔39均为截面圆形的孔，且形成于同轴上。

照明光学装置20具备光学棒(光学元件，第1元件)40、第1透镜(光学元件)41、第2透镜(光学元件)42、镜筒43及间隔环44。而且，照明光学装置20通过在镜筒43的内周从后端侧(光导件侧)朝向前端侧(照明窗侧)依次容纳光学棒40、第1透镜41、间隔环44、第2透镜42而构成。另外，也可以在镜筒43的内周用粘结剂粘接这些光学棒40、第1透镜41、间隔环44、第2透镜42。

镜筒43的内周从后端侧朝向前端侧内径经两个阶段被大径化，后端侧成为内径最小的第1内径部43a，中间部分成为内径大于第1内径部43a的第2内径部43b，前端侧成为内径最大的第3内径部43c。

第1内径部43a的内径形成为小于光学棒40的外径(例如小0.1mm左右)，第2内径部43b的内径形成为稍大于光学棒40的外径(例如大10μm左右)。光学棒40从镜筒43的前端侧插入于第2内径部43b。而且，光学棒40通过后端和第1内径部43a与第2内径部43b之间的台阶抵接而实现前后方向的定位，并且侧面由第2内径部43b的内周保持。

第2内径部43b的内径形成为小于第1透镜41的外径(例如小0.1mm左右)，第3内径部43c的内径形成为稍大于第1透镜41的外径(例如大10μm左右)。并且，第2内径部43b的长度(光轴PL方向的长度)形成为长于光学棒40的长度(光轴PL方向的长度)。第1透镜41在光学棒40插入于第2内径部43b之后，从镜筒43的前端侧插入于第3内径部43c。而且，第1透镜41通过后端和第2内径部43b与第3内径部43c之间的台阶抵接而以在与光学棒40之间隔着规定间隔的状态实现向前后方向的定位，并且侧面由第2内径部43b的内周保持。

间隔环44及第2透镜42形成为外径稍小于第3内径部43c的内径(例如小10μm左右)。间隔环44在第1透镜41插入于第3内径部43c之后，插入于第3内径部43c，此后，第2透镜42插入于第3内径部43c。而且，间隔环44通过后端与第1透镜41抵接而实现向前后方向的定位。并且，第2透镜42通过在与第1透镜41之间配置的间隔环44而以在与第1透镜41之间隔着规定间隔的状态实现向前后方向的定位。而且，间隔环44及第2透镜42的侧面由第3内径部43c的内周保持。

并且，第1内径部43a的内周形成为稍大于光导件27的外周(例如大10μm左右)，若照明光学装置20(镜筒43)安装于照明光学装置安装孔38，则光导件27的前端部插入于第1内径部43a而被支承。而且，从光导件27射出的照明光通过光学元件(在本实施方式中为光学棒40、第1透镜41、第2透镜42)时通过会聚和/或扩散而得到所期望的配光，并朝向被观察部位射出。另外，在本实施方式中，在第2透镜42的前端部分(第2透镜42中，从前端面31a突出的部分)的外周设置有实施了倒角加工(去角加工)的倒角部42a。

如此，在照明光学装置20中，通过光学元件的照明光会聚和/或扩散，因此从光轴PL倾斜且还产生朝向镜筒43的内周的照明光。一般，考虑到会成为用于获得所期望的配光的障碍，通常，这种照明光(朝向镜筒43的内周的照明光)因将镜筒43的内周设为黑色和/或作为用于在镜筒43的内周固定光学元件等的粘结剂使用黑色粘结剂等而具有提高镜筒43的内周的吸收率(照明光的吸收率)的趋势。并且，关于镜筒43的内周的吸收率，有时不做特别考虑。

另一方面，难以将吸收率设为100％，在设计照明光学装置20的阶段，需要考虑照明光在镜筒43的内周反射。即，以反射光存在为前提设计照明光学装置20。并且，若提高吸收率，则还存在因吸收照明光而导致温度上升这一问题。因此，在照明光学装置20中，不提高照明光的吸收率，反而提高照明光的反射率。具体而言，将镜筒43由金属(在本实施方式中为不锈钢)来形成。并且，对镜筒43的内周实施研磨处理。如此，通过将镜筒43设为金属制，并对镜筒43的内周实施研磨处理，通过与以往相反地反而提高镜筒43的内周的反射率(在本实施方式中设为85％以上)，由此能够抑制温度上升。并且，以往，以反射光存在为前提进行了设计，因此即便提高反射率，也无需进行大幅的设计变更。

另外，作为研磨处理，可举出化学研磨处理及电解研磨处理。当然，也可以使用研磨剂等而对镜筒43的内周进行物理研磨。并且，也可以将镜筒的材质变更为除了不锈钢以外的金属例如铝。而且，也可以通过对镜筒43的内周实施涂层处理来提高照明光的反射率。作为涂层处理，可举出镀覆处理。并且，也可以通过溅射或蒸镀而用铝进行涂层。

并且，有时使用粘结剂而在镜筒43的内周粘接光学元件，但在这种情况下，即便提高镜筒43的内周的反射率，因粘结剂而照明光被吸收，从而会导致温度上升。因此，当使用粘结剂而在镜筒43的内周粘接光学元件时，优选使用透明(具有透光性)的粘结剂。而且，当使用粘结剂而在镜筒43的内周粘接光学元件时，提高包含粘结剂的镜筒43的内周的反射率，具体而言优选设为85％以上。

而且，关于在镜筒43的内周中提高反射率的部位，能够自由设定，因此可以对镜筒43的内周整体提高反射率，也可以对镜筒43的内周的一部分提高反射率。但是，当对镜筒43的内周的一部分提高反射率时，优选至少对与光学元件的侧面对置的部分提高反射率。而且，不仅对镜筒43的内周，还可以对间隔环44(间隔环44的内周)提高反射率。

以下，根据图4～图9，对通过模拟验证了本发明的效果的验证结果进行说明。如图4～图7所示，根据实施了本发明的实施例1及用于与实施例1进行比较的比较例1～3进行了验证。

实施例1为如下，即，在图3所示的照明光学装置20中，由铝形成镜筒43，而且对镜筒43进行研磨，并且通过用具有透光性的粘结剂在镜筒43的内周粘接光学棒40、第1透镜41、间隔环44、第2透镜42，由此对包含粘接部分的镜筒43的内周整体将反射率设为90％。

比较例1为如下，即，在图3所示的照明光学装置20中，由不锈钢形成镜筒43，并且用黑色的粘结剂在镜筒43的内周粘接光学棒40、第1透镜41、间隔环44、第2透镜42，由此对包含粘接部分的镜筒43的内周整体将反射率设为0％。

并且，比较例2为如下，即，对镜筒43的内周整体将反射率设为40％。

而且，比较例3为如下，即，与比较例1相比，作为粘结剂使用具有透光性的粘结剂，由此对镜筒43的内周整体将反射率设为65％。

如图4所示，在验证中，求出了以下1～9。结果如图4所示。

1：光学棒侧面损耗

是因与光学棒40的侧面对置的部位引起的照明光的损失(入射的照明光中被镜筒43的内周吸收等而未射出的照明光的比例)。

2：镜筒损耗A

是因光学棒40与第1透镜41之间的部位引起的照明光的损失。

3：第1透镜侧面损耗

是因与第1透镜41的侧面对置的部位引起的照明光的损失。

4：镜筒损耗B

是因第1透镜41与第2透镜42之间的部位引起的照明光的损失。

5：第2透镜侧面损耗

是因与第2透镜42的侧面对置的部位引起的照明光的损失。

6：倒角部损耗

是因倒角部42a引起的照明光的损失。

7：透镜效率(透射率)

是光学元件(光学棒40、第1透镜41、第2透镜42)的照明光的透射率。

8：向光导件的回光

是在从光导件27向照明光学装置20入射的照明光中朝向光导件27返回的照明光的比例。

9：合计

是合计了上述1～8的值，且与从光导件27入射于光学元件的照明光量大致相等。

并且，如图5～图7所示，在验证中，求出了成为温度上升(发热)的原因的光量损耗之和(上述1～6之和)及发热比(将比较例1中的光量损耗之和设为发热比100％时的比较例2、3及实施例的光量损耗之和的比例)。实施例及比较例1～3各自的光量损耗之和及发热比如图5所示。另外，图6示出了实施例及比较例1～3各自的光量损耗之和及透镜效率(透射率)(参考图5)，方形指标表示光量损耗之和，圆形指标表示透镜效率(透射率)。并且，图7示出了实施例及比较例1～3各自的发热比。由图5、图7可知，在实施例中，发热比低于作为目标来设定的70％，能够实现目标，除此以外，发热比均超过70％，无法实现目标。

并且，如图8所示，在验证中，求出了包含粘接部分的镜筒43的内周整体的反射率与发热比之间的关系。在该验证中，使用实施例及比较例1～3各自的发热比(参考图7)及实施例及比较例1～3各自的包含粘接部分的镜筒43的内周整体的反射率(实施例为90％，比较例1为0％，比较例2为40％，比较例3为65％)求出了前述的关系。由该验证可知，只要包含粘接部分的镜筒43的内周整体的反射率为85％以上，则发热比低于作为目标来设定的70％，能够实现目标。

由以上验证可知，只要包含粘接部分的镜筒43的内周整体的反射率为85％以上，则能够实现目标，因此接着，还对由铝形成了镜筒时铝的表面粗糙度“Ra”达到哪种程度便可实现目标进行了调查。铝的表面粗糙度与反射率之间的关系如图9所示。由此，可知只要“Ra”为0.02μm以下，则能够实现目标。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，关于细部结构能够适当变更。例如，在上述实施方式中，以光学元件由光学棒、第1透镜及第2透镜构成的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。构成光学元件的元件的数量、种类和/或组合并不限定于上述实施方式，能够适当变更，因此例如，如图10所示的照明光学装置100，也可以由一个元件来构成光学元件。在图10中，照明光学装置100的光学元件仅为光学棒102，该光学棒102容纳于镜筒103的内周。并且，该光学棒102与前述的光学棒40相比，在光入射面104形成微细的凹凸等，在光入射面104具有使照明光扩散的功能。另外，在图10中，对与上述实施方式相同的部件标注相同的符号，并省略说明。当然，并不限定于图3、图10的例子，可以由两个元件来构成光学元件，也可以由四个以上的元件来构成光学元件。

并且，在上述实施方式中，以将镜筒43由不锈钢或铝形成的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。关于形成镜筒43的材料，能够适当变更。而且，例如，如仅将镜筒43的内周部分由与镜筒43的其他部分不同的材料来形成，也可以根据部位使材料不同。并且，镜筒43的前端部插入于患者体内，因此关于镜筒43的前端部，可以考虑由不锈钢等耐蚀性高的材料来形成，而将其他部分由铝等来形成。当然，也可以仅对与外部接触的部分用耐蚀性高的材料来密封(覆盖)。

Claims (12)

1.一种照明光学装置，其设置于内窥镜的插入部的前端部，并将经由光导件传递至所述前端部的来自光源装置的照明光照射于观察部位，所述照明光学装置具备：

光学元件，来自所述光导件的照明光入射，并且将所入射的照明光朝向所述观察部位射出；及

镜筒，形成为筒状，且通过内周支承所述光学元件的侧面，

所述镜筒的所述内周中至少与所述光学元件的侧面对置的部位由实施了研磨处理的金属形成。

2.根据权利要求1所述的照明光学装置，其中，

关于所述镜筒的所述内周中至少与所述光学元件的侧面对置的部位，所述照明光的反射率为85％以上。

3.根据权利要求1所述的照明光学装置，其中，

所述光学元件通过具有透光性的粘结剂粘接于所述内周。

4.根据权利要求2所述的照明光学装置，其中，

所述光学元件通过具有透光性的粘结剂粘接于所述内周。

5.根据权利要求3所述的照明光学装置，其中，

关于包含所述粘结剂的所述内周，所述照明光的反射率为85％以上。

6.根据权利要求4所述的照明光学装置，其中，

关于包含所述粘结剂的所述内周，所述照明光的反射率为85％以上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明光学装置，其中，

所述内周由铝形成。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的照明光学装置，其中，

所述内周由不锈钢形成。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的照明光学装置，其中，

所述光学元件具有配置于所述光导件前方的第1元件及配置于所述第1元件前方的第1透镜。

10.根据权利要求9所述的照明光学装置，其中，

所述光学元件具有配置于所述第1透镜前方的第2透镜。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的照明光学装置，其中，

所述光学元件包括配置于所述光导件前方的一个元件，

所述光学元件的光入射面为使来自所述光导件的照明光扩散的光扩散面。

12.一种内窥镜，其插入部的前端部设置有照明光学装置，该照明光学装置将经由光导件传递至所述前端部的来自光源装置的照明光照射于观察部位，其中，

所述照明光学装置具备：

光学元件，来自所述光导件的照明光入射，并且将所入射的照明光朝向所述观察部位射出；及

镜筒，形成为筒状，且通过内周支承所述光学元件的侧面，

所述镜筒的所述内周中至少与所述光学元件的侧面对置的部位由实施了研磨处理的金属形成。

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