JP2001100113A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、簡便な方法で確実に光源からの照明
光を内視鏡先端まで導光し、しかも通常の製作工程で能
率的に生産可能な、従って安価で使いやすい、また明る
く検査や手術に支障をきたすことのない内視鏡システム
を提供する。 【解決手段】本発明の内視鏡システム１は、内視鏡２と
ビデオカメラヘッド３からなる内視鏡システムにおい
て、観察像を伝達または結像する観察光学系と、照明光
を内視鏡先端まで導光する照明光学系とを含み、上記照
明光学系は、断面積が連続的に縮小する硝材部材と、上
記硝材部材の両端に配置されるライトガイドファイバー
を含み、上記硝材部材は一端が環状に形成されているも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡と、この内
視鏡に接続され上記内視鏡の観察像を電気信号に変換す
る撮像素子を含むカメラヘッドとを有する内視鏡システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡システムは、内視鏡と、光源装置
と、光源装置から照明光を伝送するライトガイドケーブ
ルとから構成されるが、近年は小型化された撮影装置も
その構成要素の一つに加えられるようになった。

【０００３】その一例として特願平９−２４８９４２号
の出願のものに開示された内視鏡システムがある。これ
は、内視鏡と、その観察光学系の光軸と同軸的に接続さ
れた撮影装置と、上記観察光学系の光軸に直交する位置
で上記内視鏡に接続されたライトガイドケーブルから構
成されている。この内視鏡システムでは、内視鏡を回転
させた時に側方へ延びるライトガイドケーブルが内視鏡
を保持する術者の操作を阻害することがある。

【０００４】そこで、ライトガイドケーブルと撮影装置
のケーブルとを一体化し、上述の不具合の解消を狙った
ものも既に提案されている。例えば、特開平４−１７６
４３６号公報に示す歯科用拡大装置は、撮像ユニットを
内蔵した対物具本体と、この対物具本体に対して接・離
自在とされた交換ユニットとからなり、照明光を導光す
る照明光学系は対物具本体及び交換ユニット各々に内蔵
されたライトガイドファイバー束によって構成され、上
記ライトガイドファイバー束は上記対物具本体及び交換
ユニットの接続面においてその各ライトガイドファイバ
ーが環状に配列されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
４−１７６４３６号公報に示した従来の方式では、照明
光を導光する複数のライトガイドファイバーが上記対物
具本体及び交換ユニットの接続面において環状に配列さ
れている。また、各ライトガイドファイバーは通常、３
０μから７０μの素線径のものが使用され、そのライト
ガイドファイバー束の太さは１ｍｍ径程度になる。

【０００６】この方式において、従来の一般的な機能を
奏する構成を実現するためには、観察光学系の外周に上
記ライトガイドファイバー束を環状に形成し配置せしめ
る必要がある。

【０００７】しかし、上記観察光学系の接続面部分は通
常１０ｍｍ径程度の外径寸法を有するので、１ｍｍ径の
ライトガイドファイバー束を例えそれを内径１０ｍｍの
環状に形成したとすると、その環状部の厚さｘは、 （０．５）²・π＝（５＋ｘ）²π−５²・π １．２５＝（５＋ｘ）²−２５ （５＋ｘ）²＝２６．２５ ｘ＝０．１２３ｍｍ となる。

【０００８】即ち、対物具本体及び交換ユニットの接続
面において各々０．１ｍｍの幅でライトガイドファイバ
ーを環状に配置し、接続面で各々の０．１ｍｍ幅のライ
トガイドファイバー環状体が各ファイバーごと合致する
ことが設計上要求され、それが実現してはじめて照明光
が設計値通りに伝達できる訳だが、これを実際に達成す
ることは事実上難しい。つまり、実際には環状体のライ
トガイドファイバー同士が一致せず、従って、光源装置
より接続面まで導光された照明光は、接続面の各々の環
状体が不一致な部分で全てロスされるため、内視鏡先端
部まで導光される照明光は極めて少なくなり、従って、
観察像が暗く検査や手術に支障をきたす訳である。これ
を防ぐには、非常に厳しい寸法公差で加工された部品を
使い、非常に厳しい寸法管理を必要とする組み立て工程
を要し、それでも良品の歩留まりが悪く、仮に良品が製
作できたとしても大変高価なものとなる。

【０００９】本発明は上述した事情に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、簡単な構造で確
実に光源からの照明光を内視鏡先端まで導光し、しかも
通常の製作工程で能率的に生産可能な、従って安価で使
いやすい、また明るく検査や手術に支障をきたすことの
ない安全な内視鏡システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明は、内視鏡と、上記内視鏡に接続され上
記内視鏡の観察像を電気信号に変換する撮像素子を含む
カメラヘッドとを有し、さらに観察像を上記撮像素子に
伝達または結像する観察光学系と、照明光を内視鏡先端
まで導光する照明光学系とを含み、上記内視鏡と上記カ
メラヘッドが観察光軸まわりに回転するようにした内視
鏡システムにおいて、上記照明光学系は、一端が上記観
察光軸を中心とする環状の入射端面とし、入射端面から
入射した光を収束して他端側の出射端に集束する構成と
した硝材部材と、この硝材部材の両端に配置されるライ
トガイドファイバーを含み、上記硝材部材と一方のライ
トガイドファイバーが上記内視鏡に組み込まれ、上記硝
材部材の出射端に一方のライトガイドファイバーを接続
し、他方のライトガイドファイバーが上記カメラヘッド
に組み込まれると共に、上記硝材部材の環状の入射端面
に他方のライトガイドファイバーの出射端面が対向位置
するように配置したことを特徴とするものである。

【００１１】上記硝材部材の環状に形成された端面の何
れかの部分まで導光された照明光はここで上記硝材部材
に入射され、上記硝材部材の他端である出射端へ収束し
ながら出射され、さらに上記内視鏡内のライトガイドフ
ァイバーにより内視鏡先端部まで伝達され出射される。

【００１２】また、一端が環状に形成され断面積が連続
的に縮小する硝材部材を上記照明光学系に設けたことに
より、上記硝材部材の前後に光学的に接続されるライト
ガイドファイバーは一般的に用いられている略円形断面
のライトガイドファイバー束が使用でき、さらに一般的
な寸法公差で加工された部品を使うことができ、一般的
な寸法管理下の組み立て工程で組み立てができるので歩
留まりが良く、安価なシステムを提供できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜図５を参照して本発明の第
１の実施形態に係る内視鏡システムを説明する。図１は
本発明に係る内視鏡システムの構成全体を表したもので
ある。この内視鏡システム１は、内視鏡２と、この内視
鏡２に着脱自在に接続されるビデオカメラヘッド３によ
り構成される。ビデオカメラヘッド３より延伸するケー
ブル７は、ビデオプロセッサー４と光源装置５に接続さ
れ、ビデオプロセッサー４はモニター６に接続されてい
る。

【００１４】図２は内視鏡２とビデオカメラヘッド３の
接続部付近での外観を表したものであり、図３は内視鏡
２の内部構造を示す断面図であり、図４はビデオカメラ
ヘッド３の内部構造を示す断面図であり、図５は照明光
学系を構成する硝材部材を示す概略的な斜視図である。

【００１５】図２に示すように、内視鏡２は、内視鏡本
体部８と図示しない遠位端へ延伸する挿入部９とからな
り、内視鏡本体部８の近位端にはビデオカメラヘッド３
を着脱自在に装着するための接続部１１が設けられてい
る。この接続部１１はこれに上記ビデオカメラヘッド３
を回動自在に接続する。

【００１６】次に、図３を参照して内視鏡２の内部構造
を詳細に説明する。内視鏡２の内部には複数の光学レン
ズ１６から構成される上記第１の観察光学系１７が内蔵
されている。この第１の観察光学系１７の外周部位には
第１の照明光学系１８が設けられている。これら光学系
１７，１８は図示しないが、内視鏡２の挿入部９の遠位
端まで延伸されている。

【００１７】複数の光学レンズ１６は最基端に位置する
光学レンズ１６のものを除き、シース２１内に組み込ま
れており、シース２１の基端部分には保持管２２が固定
されている。保持管２２の基端部分にはその内面に形成
したねじ部２３により最基端に位置する光学レンズ１６
を保持する筒状のレンズ枠２４がねじ込まれている。そ
して、保持管２２に対して、レンズ枠２４を光軸方向に
移動することにより最基端の光学レンズ１６の位置を調
整して第１の観察光学系１７のピント調整を行うように
なっている。

【００１８】上記保持管２２は接続管２６内に嵌め込ま
れており、この保持管２２と接続管２６の嵌合部には互
いに螺合するねじ部２７が設けられている。さらに接続
管２６は内視鏡本体部８の基体を構成する部材２８の穴
２９に差し込まれた状態で固定されている。上記接続管
２６の基端部分には第１の観察光学系１７の第１面とな
るカバーガラス３０が水密的に固着されている。

【００１９】上記接続管２６の基端部は内視鏡本体部８
の基体を構成する部材２８の基端３２より手元側へ突き
出しており、この突出して露出する部分によって上記接
続部１１が構成されている。上記接続部１１の外周には
全周回する状態で係合用溝部３３が設けられている。上
記接続部１１には上記ビデオカメラヘッド３が上記第１
の観察光学系１７の光軸を中心として回転自在に接続さ
れる。

【００２０】上記第１の照明光学系１８は、内視鏡本体
部８の基体を構成する部材２８の基端３２において露出
する環状端面４１を一端に持った筒状の硝材部材４２を
有してなり、この筒状の硝材部材４２は内視鏡本体部８
の基体を構成する部材２８の穴２９内において上記接続
管２６の外周に嵌合して配置されている。上記硝材部材
４２の他端には挿入部９の遠位端まで延伸された上記ラ
イトガイドファイバー束４４の基端が接続されている。

【００２１】硝材部材４２は、図５で示すように、例え
ば光学ガラス製の円筒部材から成り、その一端を環状端
面４１とし、環状端面４１は上記第１の観察光学系１７
の光軸を中心とした環状の入射端面を形成している。硝
材部材４２の他端は斜めに切断され、硝材部材４２の他
端側部分は、その断面積が連続的に縮小するようにして
その最も突き出した先端部分に平面部４３を設けたもの
であり、この平面部４３をライトガイドファイバー束４
４の基端の入射端面が接続される出射端面としている。

【００２２】更に具体的な説明を加えると、上記硝材部
材４２の環状端面４１はその幅が約２ｍｍであり、この
環状端面４１に接続されるビデオカメラヘッド３におけ
る第２の照明光学系５５のライトガイドファイバー束５
４のバンドル径は約１ｍｍである。第２の照明光学系５
５のライトガイドファイバー束５４の出射先端径は上記
硝材部材４２の環状端面４１の幅内であり、ライトガイ
ドファイバー束５４の出射先端は上記硝材部材４２の環
状端面４１の幅内に位置する。

【００２３】上記挿入部９は内視鏡本体部８の基体を構
成する部材２８に対して水密的に固定されており、上記
挿入部９の遠位端には図示しないが、上記ライトガイド
ファイバー束４４の出射端面が露出すると共に上記観察
光学系１７の最終端面となるカバーガラスが水密的に固
着されている。

【００２４】次に、図４を参照してビデオカメラヘッド
３の内部構造について詳細に説明する。ビデオカメラヘ
ッド３の内部には、結像レンズ５１と固体撮像素子５２
とから構成される第２の観察光学系５３が内蔵されてお
り、上記第２の観察光学系５３の外周部分には、ライト
ガイドファイバー束５４から構成される第２の照明光学
系５５が設けられている。結像レンズ５１と固体撮像素
子５２は結像レンズ枠５６に固着されていて、これらに
より撮像部を構成している。固体撮像素子５２には映像
情報を電気信号として上記ビデオプロセッサ４へ伝達す
るための電気ケーブル５７が半田付けにより接続されて
いる。

【００２５】上記結像レンズ枠５６はカメラヘッド本体
５８に固着されている。また、上記カメラヘッド本体５
８の前端部には上記内視鏡２の内視鏡本体部８にある接
続部１１が嵌まり込む接続穴５９が形成されている。こ
の接続穴５９の内端には第２の観察光学系５３や撮像部
を水密的に遮蔽して保護するためのカバーガラス６１が
水密的に固着されている。

【００２６】上記接続穴５９に対応位置して、カメラヘ
ッド本体５８の周壁にはその円周上において等間隔で複
数の小孔６３が接続穴５９に達するように設けられてお
り、各小孔６３にはボール６４が装填されている。

【００２７】さらにカメラヘッド本体５８の外周にはス
ライド自在な状態で筒状のカバー６５が被嵌され、この
カバー６５はカメラヘッド本体５８に対して図４で示す
位置まで前進して待機するようにバネ６６で付勢されて
いる。カバー６５は通常、図４で示す前進位置に待機し
ており、この位置で上記ボール６４を押し込んで、ボー
ル６４が小孔６３から接続穴５９の内周面から僅かに突
き出すようになっている。筒状のカバー６５の内面には
周回するように解放用溝６７が形成されていて、バネ６
６の付勢力に抗してカバー６５を押し込んだとき、解放
用溝６７がボール６４の位置に達すると、その解放用溝
６７内にボール６４が落ち込むようになっている。

【００２８】そして、接続穴５９に内視鏡２の接続部１
１を嵌め込むときはバネ６６の付勢力に抗してカバー６
５を押し込み、その解放用溝６７がボール６４内に位置
にする状態で、接続穴５９に内視鏡２の接続部１１を嵌
め込むようにする。この状態ではボール６４が解放用溝
６７内に退避できるので、接続穴５９に内視鏡２の接続
部１１を嵌め込むことができる。

【００２９】図４で示すように、カバー６５を戻せば、
カバー６５の内面が、上記ボール６４を押し込んで、ボ
ール６４が小孔６３から接続穴５９の内周面から内方へ
僅かに突き出して接続部１１の係合用溝部３３に係合す
る（係止手段）。

【００３０】上記カメラヘッド本体５８には上記接続穴
５９を避けて側壁部内に位置して長手方向に延伸した孔
７１が設けられており、この孔７１の中には上記ライト
ガイドファイバー束５４が嵌装して固定され、上記ライ
トガイドファイバー束５４の先端はカメラヘッド本体５
８の端面部７２で露出して出射端７３を形成している。

【００３１】また、カメラへッド本体５８の後端部には
保持部材７５が水密的に螺合固着され、この保持部材７
５の末端内部には例えばシリコンゴム製の保護チューブ
７６を水密的に固着し、保護チューブ７６の外側には保
護チューブ７６の折れを防止するための弾性体で作られ
た折れ止め部材７７が固着されている。保護チューブ７
６の内部にカメラヘッド本体５８より延伸されるライト
ガイドファイバー束５４と電気ケーブル５７とを内蔵す
ることにより、上記ケーブル７を構成し、上記ケーブル
７は図示しないケーブル末端にあるコネクタまで延伸さ
れている。

【００３２】次に、図５を参照して照明光学系の構成に
つき説明する。既に説明した通り、内視鏡システムにお
ける照明光学系は、上記内視鏡２において内蔵された環
状端面４１を持った硝材部材４２とライトガイドファイ
バー束４４とを備えた第１の照明光学系１８と、ビデオ
カメラヘッド３において内蔵されたライトガイドファイ
バー束５４よりなる第２の照明光学系５５とにより構成
されている。

【００３３】ビデオカメラヘッド３は内視鏡２の接続部
１１に回動自在に接続されるので、第２の照明光学系５
５、即ちライトガイドファイバー束５４の出射端７３は
環状端面４１上を自由に移動することになる。ビデオカ
メラヘッド３と内視鏡２を相対的に回転してもライトガ
イドファイバー束５４の出射端７３は環状端面４１から
外れない。

【００３４】図６及び図７は本発明の第２の実施形態を
示す。これの基本的な構成は第１の実施形態と同じであ
るが、環状端面４１を持った硝材部材４２の構成が、第
１の実施形態のものとは異なる。すなわち、本実施形態
では、図７で示すように断面形状が連続的に変化するコ
ニカルライトガイドファイバー８１の複数のものを束ね
て、その太い一端を重ねた部分で環状端面４１を作り、
細い他端をまとめて小径の略円形の端面８２を作るよう
に一体的に成形して上記第１の実施形態と同様の硝材部
材４２を製造するようにしている。図７は断面形状が連
続的に変化するコニカルライトガイドファイバー８１の
一本を拡大して示したものである。この他は第１の実施
形態と同じである。

【００３５】以上説明したように本実施形態の内視鏡シ
ステム１は、内視鏡２とビデオカメラヘッド３からなる
内視鏡システムにおいて、照明光学系を観察光学系の外
周に配置するとともに、上記照明光学系に、一端が環状
に形成され、他端側がその断面積が連続的に縮小する硝
材部材４２を設けたものである。

【００３６】そして、第１の実施形態では、照明光は第
２の照明光学系５５、即ちライトガイドファイバー束５
４によりビデオカメラヘッド３のカメラへッド本体５８
の端面部７２まで導光され、ここより出射される。

【００３７】ここで、出射端７３はビデオカメラヘッド
３と回動自在に接続された内視鏡２の環状端面４１の一
部に一致されているので、照明光はその端面部７２より
環状端面４１を持った硝材部材４２へ入射され、環状端
面４１を持った硝材部材４２の内部で反射を繰り返しな
がらライトガイドファイバー束４４の入射端面に接合す
る平面部４３へ導光される。そして、ライトガイドファ
イバー束４４に入射し、挿入部９の遠位端でライトガイ
ドファイバー束４４から照明光が出射される。

【００３８】第２の照明光学系５５の端面７３は略円形
であり、その直径は環状端面４１の環状幅よりも小さ
く、さらに環状端面４１上を同軸上に回転することがで
きる訳だが、このとき、環状端面４１に入射される照明
光はそれがどの位置であっても環状端面４１を持った硝
材部材４２に入射し、その硝材部材４２の内部で反射を
しながら平面部４３に収束してライトガイドファイバー
束４４の入射端面に入射する。

【００３９】このような構成であれば、第１の照明光学
系１８と第２の照明光学系５５との接続部分に厳しい寸
法管理は必要なく、一般的な寸法公差で加工された部品
で一般的な寸法管理下の組み立てを行えば所望の性能、
即ち内視鏡２に対しビデオカメラヘッド３を自由に回動
させた時に常に十分な照明光を光源装置より伝達するこ
とができる訳である。部品加工や組み立てにかなり厳し
い寸法管理を必要としないため、製品の歩留まりがよく
安価なシステムを提供できる。

【００４０】また、第２の実施形態では、特に環状端面
４１を持った硝材部材４２の中を通る照明光が、断面形
状が連続的に変化するコニカルライトガイドファイバー
８１の内部で収束しながら導光される点が第１の実施形
態と異なるだけであり、その効果は第１の実施形態と同
じである。

【００４１】なお、各実施形態では、断面積が連続的に
縮小する硝材部材と上記硝材部材の両端に配置されるラ
イトガイドファイバーからなる照明光学系を一例に説明
しているが、照明光学系を構成する要素はこれらに限定
するものではなく、例えば配光の改善や伝達効率を上げ
るために断面積が連続的に縮小する硝材部材や光学レン
ズ、またはその他の光学要素を追加してもよい。また、
本発明は前述した実施形態のものに限定されない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構造で確実に光源からの照明光を内視鏡の先端まで
導光し、しかも通常の製作工程で能率的に生産可能な、
従って安価で使いやすい、また明るく検査や手術に支障
をきたすことのない安全な内視鏡システムを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システム
の構成全体を示す説明図。

【図２】上記内視鏡システムの内視鏡とビデオカメラヘ
ッドの接続部の斜視図。

【図３】（ａ）は内視鏡の縦断面図、（ｂ）は（ａ）中
Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図。

【図４】（ａ）はビデオカメラヘッドの縦断面図、
（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図。

【図５】上記内視鏡システムの照明光学系の構成説明
図。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システム
の照明光学系における硝材部材の斜視図。

【図７】上記照明光学系に用いるコニカルライトガイド
ファイバーを拡大して示す斜視図。

【符号の説明】

２…内視鏡、９…内視鏡の挿入部、１１…接続部、１７
…第１の観察光学系、１８…第１の照明光学系、２１…
シース、４１…環状端面、４２…硝材部材、４４…ライ
トガイドファイバー束、５４…ライトガイドファイバー
束、５５…第２の照明光学系。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内視鏡と、上記内視鏡に接続され上記内視
   鏡の観察像を電気信号に変換する撮像素子を含むカメラ
   ヘッドとを有し、さらに観察像を上記撮像素子に伝達ま
   たは結像する観察光学系と、照明光を内視鏡先端まで導
   光する照明光学系とを含み、上記内視鏡と上記カメラヘ
   ッドが観察光軸まわりに回転するようにした内視鏡シス
   テムにおいて、 上記照明光学系は、一端が上記観察光軸を中心とする環
   状の入射端面とし、入射端面から入射した光を収束して
   他端側の出射端に集束する構成とした硝材部材と、この
   硝材部材の両端に配置されるライトガイドファイバーを
   含み、上記硝材部材と一方のライトガイドファイバーが
   上記内視鏡に組み込まれ、上記硝材部材の出射端に一方
   のライトガイドファイバーを接続し、他方のライトガイ
   ドファイバーが上記カメラヘッドに組み込まれると共
   に、上記硝材部材の環状の入射端面に他方のライトガイ
   ドファイバーの出射端面が対向位置するように配置した
   ことを特徴とする内視鏡システム。
2. 【請求項２】硝材部材は、出射端側部分がその断面積が
   連続的に縮小する構成としたことを特徴とする請求項１
   に記載の内視鏡システム。
3. 【請求項３】硝材部材は、複数のコニカルライトガイド
   ファイバーを束ねて、その太い一端を重ねた部分で環状
   の端面を作り、細い他端をまとめて小径の出射端面を作
   るように一体的に形成したことを特徴とする請求項１に
   記載の内視鏡システム。