JP2002085331A - 内視鏡の挿入部 - Google Patents
内視鏡の挿入部Info
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- JP2002085331A JP2002085331A JP2001163953A JP2001163953A JP2002085331A JP 2002085331 A JP2002085331 A JP 2002085331A JP 2001163953 A JP2001163953 A JP 2001163953A JP 2001163953 A JP2001163953 A JP 2001163953A JP 2002085331 A JP2002085331 A JP 2002085331A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】内視鏡の挿入部の収容されるライトガイドファ
イババンドル及びイメージガイドファイババンドルの端
部近傍の外径同士の最適比率を提示する。 【解決手段】内視鏡１０の挿入部１１には、必須の構成
として、ライトガイドファイババンドル２１及びイメー
ジガイドファイババンドル２３とが、引き通されてい
る。このライトガイドファイババンドル２１の半径ｂ及
びイメージガイドファイババンドル２３の半径ａを、挿
入部１１の内径半径を１とした場合に、 ０．５４５≦ａ≦０．５８１ ０．４１９≦ｂ≦０．４５５ 但し、ａ＋ｂ＝１ とすれば、最も効率良く、明るい像を得ることができ
る。
イババンドル及びイメージガイドファイババンドルの端
部近傍の外径同士の最適比率を提示する。 【解決手段】内視鏡１０の挿入部１１には、必須の構成
として、ライトガイドファイババンドル２１及びイメー
ジガイドファイババンドル２３とが、引き通されてい
る。このライトガイドファイババンドル２１の半径ｂ及
びイメージガイドファイババンドル２３の半径ａを、挿
入部１１の内径半径を１とした場合に、 ０．５４５≦ａ≦０．５８１ ０．４１９≦ｂ≦０．４５５ 但し、ａ＋ｂ＝１ とすれば、最も効率良く、明るい像を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージガイドフ
ァイババンドルを利用した像伝送系，及び、ライトガイ
ドファイババンドルを利用した照明光学系を備える内視
鏡の挿入部に関する。
ァイババンドルを利用した像伝送系，及び、ライトガイ
ドファイババンドルを利用した照明光学系を備える内視
鏡の挿入部に関する。
【０００２】
【従来の技術】体腔内を観察するための医療用内視鏡や
機械等の内部を観察するための工業用内視鏡には、夫々
に共通する構成要素として、体腔内や機械等の内部を照
明するための照明光を伝送するライトガイドファイババ
ンドル、及び、この照明光によって照明された観察対象
物の像を受像して内視鏡の手許操作部側に伝送するため
のイメージガイドファイババンドルが、備えられてい
る。即ち、これらの内視鏡において体腔内や機械等の内
部に挿入される中空管状の挿入部（可撓管，湾曲管及び
先端部）の内部には、これらライトガイドファイババン
ドル及びイメージガイドファイババンドルが、必須の構
成要素として引き通されている。
機械等の内部を観察するための工業用内視鏡には、夫々
に共通する構成要素として、体腔内や機械等の内部を照
明するための照明光を伝送するライトガイドファイババ
ンドル、及び、この照明光によって照明された観察対象
物の像を受像して内視鏡の手許操作部側に伝送するため
のイメージガイドファイババンドルが、備えられてい
る。即ち、これらの内視鏡において体腔内や機械等の内
部に挿入される中空管状の挿入部（可撓管，湾曲管及び
先端部）の内部には、これらライトガイドファイババン
ドル及びイメージガイドファイババンドルが、必須の構
成要素として引き通されている。
【０００３】このライトガイドファイババンドルは、そ
の照明断面積，即ち、ライトガイドファイババンドルを
構成する個々の光学繊維のコア断面積の総和が大きけれ
ば大きいほど、伝達可能な照明光量が大きくなるので、
観察対象物を明るく照らすことができる。また、イメー
ジガイドファイババンドルは、その受光断面積，即ち、
イメージガイドファイババンドルを構成する個々の光学
繊維のコア断面積の総和が大きければ大きいほど、受光
可能な光量が大きくなるので、明るい像として伝送する
ことができる。即ち、ライトガイドファイババンドルの
照明断面積をできるだけ大きくするとともに、イメージ
ガイドファイババンドルの受光断面積をできるだけ大き
くすれば、観察対象物を明るい像として観察することが
できる。
の照明断面積，即ち、ライトガイドファイババンドルを
構成する個々の光学繊維のコア断面積の総和が大きけれ
ば大きいほど、伝達可能な照明光量が大きくなるので、
観察対象物を明るく照らすことができる。また、イメー
ジガイドファイババンドルは、その受光断面積，即ち、
イメージガイドファイババンドルを構成する個々の光学
繊維のコア断面積の総和が大きければ大きいほど、受光
可能な光量が大きくなるので、明るい像として伝送する
ことができる。即ち、ライトガイドファイババンドルの
照明断面積をできるだけ大きくするとともに、イメージ
ガイドファイババンドルの受光断面積をできるだけ大き
くすれば、観察対象物を明るい像として観察することが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内視鏡
の挿入部は、狭い体腔内や機械等の内部に挿入するとい
う使用形態に因り、自ずから、その外径及び内径が制限
されてしまう。しかも、このように内径の制限がある挿
入管内部には、ライトガイドファイババンドル及びイメ
ージガイドファイババンドル以外にも様々な内蔵物（例
えば、湾曲管を湾曲させるための操作ワイヤ，医療用内
視鏡における鉗子チャンネルや送気送水管，等）が引き
通されているので、ライトガイドファイババンドル及び
イメージガイドファイババンドルが占め得る空間は、更
に制限される。
の挿入部は、狭い体腔内や機械等の内部に挿入するとい
う使用形態に因り、自ずから、その外径及び内径が制限
されてしまう。しかも、このように内径の制限がある挿
入管内部には、ライトガイドファイババンドル及びイメ
ージガイドファイババンドル以外にも様々な内蔵物（例
えば、湾曲管を湾曲させるための操作ワイヤ，医療用内
視鏡における鉗子チャンネルや送気送水管，等）が引き
通されているので、ライトガイドファイババンドル及び
イメージガイドファイババンドルが占め得る空間は、更
に制限される。
【０００５】しかも、これら各ガイドファイババンドル
は、その先端部近傍において、円柱状に束ねられて固着
されている。従って、この部分において、各ファイババ
ンドルの外径の和は、挿入部の内径以下となっていなけ
ればならない。
は、その先端部近傍において、円柱状に束ねられて固着
されている。従って、この部分において、各ファイババ
ンドルの外径の和は、挿入部の内径以下となっていなけ
ればならない。
【０００６】従って、このように内径に制限のある挿入
管内に、その端部近傍が円柱状に束ねられて固着された
ライトガイドファイババンドル及びイメージガイドファ
イババンドルを引き通す場合に、観察対象物の像の明る
さを最大にするには、ライトガイドファイババンドルの
照明断面積及び受像素子の受光断面積の比率が最適化す
るように、両ファイババンドルの径を設定しなければな
らない。
管内に、その端部近傍が円柱状に束ねられて固着された
ライトガイドファイババンドル及びイメージガイドファ
イババンドルを引き通す場合に、観察対象物の像の明る
さを最大にするには、ライトガイドファイババンドルの
照明断面積及び受像素子の受光断面積の比率が最適化す
るように、両ファイババンドルの径を設定しなければな
らない。
【０００７】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであり、内視鏡の挿入部に収容されるライトガ
イドファイババンドル及びイメージガイドファイババン
ドルの端部近傍の径同士の最適比率を、提示しようとす
るものである。
れたものであり、内視鏡の挿入部に収容されるライトガ
イドファイババンドル及びイメージガイドファイババン
ドルの端部近傍の径同士の最適比率を、提示しようとす
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡の挿
入部は、上述した課題を解決するために、以下の構成を
採用した。即ち、本発明による内視鏡の挿入部は、先端
部を有する略筒状の形状を有し、その先端部に照明光を
供給するライトガイドファイババンドル，及び、その先
端部に配置された対物レンズによって形成された観察対
象物の像を伝送するイメージガイドファイババンドルが
内蔵された内視鏡の挿入部であって、前記略筒状形状の
内径半径を１，前記イメージガイドファイババンドルの
端部近傍における円柱状に固着された部分の外径半径を
ａ，前記ライトガイドファイババンドルの端部近傍にお
ける円柱状に固着された部分の外径半径をｂとした場合
に、 ０．５４５≦ａ≦０．５８１， ０．４１９≦ｂ≦０．４５５， 且つ、ａ＋ｂ＝１ の関係を満たすことを、特徴とする。
入部は、上述した課題を解決するために、以下の構成を
採用した。即ち、本発明による内視鏡の挿入部は、先端
部を有する略筒状の形状を有し、その先端部に照明光を
供給するライトガイドファイババンドル，及び、その先
端部に配置された対物レンズによって形成された観察対
象物の像を伝送するイメージガイドファイババンドルが
内蔵された内視鏡の挿入部であって、前記略筒状形状の
内径半径を１，前記イメージガイドファイババンドルの
端部近傍における円柱状に固着された部分の外径半径を
ａ，前記ライトガイドファイババンドルの端部近傍にお
ける円柱状に固着された部分の外径半径をｂとした場合
に、 ０．５４５≦ａ≦０．５８１， ０．４１９≦ｂ≦０．４５５， 且つ、ａ＋ｂ＝１ の関係を満たすことを、特徴とする。
【０００９】このように構成されると、挿入部の内径を
一定とした場合には、イメージガイドファイババンドル
によって伝送される観察対象物の像の光量が、最大光量
となる。従って、収容可能断面積に自ずから制限のある
内視鏡の挿入部内にライトガイドファイババンドル及び
イメージガイドファイババンドルを引き通す場合におい
て、効率良く、明るい像を得ることができる。
一定とした場合には、イメージガイドファイババンドル
によって伝送される観察対象物の像の光量が、最大光量
となる。従って、収容可能断面積に自ずから制限のある
内視鏡の挿入部内にライトガイドファイババンドル及び
イメージガイドファイババンドルを引き通す場合におい
て、効率良く、明るい像を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１１】図１は、本発明の実施の形態である内視鏡
１０を含む内視鏡システムを示す概略図である。この図
１に示されるように、この内視鏡システムは、内視鏡１
０及び光源装置３０から構成される。この内視鏡１０
は、体腔内や機械等の内部に挿入される挿入部１１と、
この挿入部１１の基端に繋がれた操作部１２と、この操
作部１２の基端に固定された接眼部１３と、操作部１２
の側面から突出したライトガイド可撓管１４から、構成
されている。
１０を含む内視鏡システムを示す概略図である。この図
１に示されるように、この内視鏡システムは、内視鏡１
０及び光源装置３０から構成される。この内視鏡１０
は、体腔内や機械等の内部に挿入される挿入部１１と、
この挿入部１１の基端に繋がれた操作部１２と、この操
作部１２の基端に固定された接眼部１３と、操作部１２
の側面から突出したライトガイド可撓管１４から、構成
されている。
【００１２】挿入部１１は、実際には、先端に位置する
先端部と、先端部をその先端に固定した湾曲管と、この
湾曲管よりも基端側を占める可撓管とに、区分されてい
る。この先端部には、少なくとも２個の貫通孔がその軸
方向と平行に穿たれており、一方の貫通孔における先端
面側の開口には、観察窓（平行平面透過板）１６が填め
込まれており、他方の貫通孔における先端面側の開口に
は、配光レンズ（平面を外側に向けた平凹レンズ）１５
が填め込まれている。また、観察窓１６が填め込まれた
貫通孔の内部には、観察対象物１００の実像を形成する
対物レンズ２２が固定されている。また、湾曲管は、複
数の金属製リングを接続してなるセグメントの周囲に金
属メッシュ及び樹脂チューブを積層した構造を有してお
り、その先端に取着された操作ワイヤーが後方から引か
れることにより所定方向に任意に湾曲する。また、可撓
管は、長尺な金属板を螺旋状に巻くことによって成形さ
れた螺旋管の周囲に金属メッシュ及び樹脂チューブを積
層した構造を有しており、外力に応じて任意に湾曲す
る。
先端部と、先端部をその先端に固定した湾曲管と、この
湾曲管よりも基端側を占める可撓管とに、区分されてい
る。この先端部には、少なくとも２個の貫通孔がその軸
方向と平行に穿たれており、一方の貫通孔における先端
面側の開口には、観察窓（平行平面透過板）１６が填め
込まれており、他方の貫通孔における先端面側の開口に
は、配光レンズ（平面を外側に向けた平凹レンズ）１５
が填め込まれている。また、観察窓１６が填め込まれた
貫通孔の内部には、観察対象物１００の実像を形成する
対物レンズ２２が固定されている。また、湾曲管は、複
数の金属製リングを接続してなるセグメントの周囲に金
属メッシュ及び樹脂チューブを積層した構造を有してお
り、その先端に取着された操作ワイヤーが後方から引か
れることにより所定方向に任意に湾曲する。また、可撓
管は、長尺な金属板を螺旋状に巻くことによって成形さ
れた螺旋管の周囲に金属メッシュ及び樹脂チューブを積
層した構造を有しており、外力に応じて任意に湾曲す
る。
【００１３】これら湾曲管と可撓管には、イメージガイ
ドファイババンドル２３及びライトガイドファイババン
ドル２１が、引き通されている。これらライトガイドフ
ァイババンドル２１及びイメージガイドファイババンド
ル２３は、ともに、複数の光学繊維がその両端のみにお
いて円柱状に束ねられて接着剤等によって固着され、そ
の中間部において互いに離間した状態のままシリコンチ
ューブに挿通された構造を有している。そして、このよ
うに円柱状に固められたイメージガイド２３の先端近傍
が、挿入部の先端部における配光レンズ１５がはめ込ま
れた貫通孔に挿入されて固定されている。同様に、円柱
状に固められたライトガイドファイババンドル２１の先
端が、挿入部の先端部における配光レンズ１５が填め込
まれた貫通孔に挿入されて固定されている。
ドファイババンドル２３及びライトガイドファイババン
ドル２１が、引き通されている。これらライトガイドフ
ァイババンドル２１及びイメージガイドファイババンド
ル２３は、ともに、複数の光学繊維がその両端のみにお
いて円柱状に束ねられて接着剤等によって固着され、そ
の中間部において互いに離間した状態のままシリコンチ
ューブに挿通された構造を有している。そして、このよ
うに円柱状に固められたイメージガイド２３の先端近傍
が、挿入部の先端部における配光レンズ１５がはめ込ま
れた貫通孔に挿入されて固定されている。同様に、円柱
状に固められたライトガイドファイババンドル２１の先
端が、挿入部の先端部における配光レンズ１５が填め込
まれた貫通孔に挿入されて固定されている。
【００１４】図２は、各ファイババンドル２１，２３の
端部近傍（円柱状に固められた箇所）における挿入部１
１の断面図である。この図２に示すように、端部近傍に
おける各ファイババンドル２１，２３の断面形状は円形
である。図２に示されるように、挿入部１１の内部空間
を最大限有効に利用するために、挿入部（先端部又は湾
曲管）１１の内部においては、ライトガイドファイババ
ンドル２１の直径２ｂ，イメージガイドファイババンド
ル２３の直径を２ａ，挿入部１１の内径を２Ｌとして、
下記式（１）の関係が満たされている。 ２ａ＋２ｂ＝２Ｌ ａ＋ｂ＝Ｌ ｂ＝Ｌ−ａ ……（１）
端部近傍（円柱状に固められた箇所）における挿入部１
１の断面図である。この図２に示すように、端部近傍に
おける各ファイババンドル２１，２３の断面形状は円形
である。図２に示されるように、挿入部１１の内部空間
を最大限有効に利用するために、挿入部（先端部又は湾
曲管）１１の内部においては、ライトガイドファイババ
ンドル２１の直径２ｂ，イメージガイドファイババンド
ル２３の直径を２ａ，挿入部１１の内径を２Ｌとして、
下記式（１）の関係が満たされている。 ２ａ＋２ｂ＝２Ｌ ａ＋ｂ＝Ｌ ｂ＝Ｌ−ａ ……（１）
【００１５】さらに、図２においては、図示が省略され
ているが、湾曲部１１の湾曲管及び可撓管には、さら
に、湾曲管を湾曲させるための操作ワイヤーが引き通さ
れている他、内視鏡１０の機能に応じた内蔵物が引き通
されている。例えば、医療用内視鏡においては、観察窓
の外表面を洗浄するための送気送水管や、鉗子を先端部
の先端面まで導くための鉗子チャンネル等が、引き通さ
れている。
ているが、湾曲部１１の湾曲管及び可撓管には、さら
に、湾曲管を湾曲させるための操作ワイヤーが引き通さ
れている他、内視鏡１０の機能に応じた内蔵物が引き通
されている。例えば、医療用内視鏡においては、観察窓
の外表面を洗浄するための送気送水管や、鉗子を先端部
の先端面まで導くための鉗子チャンネル等が、引き通さ
れている。
【００１６】図１に戻り、操作部１２には、図示を省略
したが、上記操作ワイヤの基端が取着されるプーリー
と、このプーリーに対して同軸に連結されているととも
に操作部１２の外部においてオペレータによって回転操
作される操作ダイアルが設けられている。この操作ダイ
アルに連動してプーリーが上記操作ワイヤを引っ張るこ
とによって、湾曲管を任意の方向に湾曲させることがで
きるのである。
したが、上記操作ワイヤの基端が取着されるプーリー
と、このプーリーに対して同軸に連結されているととも
に操作部１２の外部においてオペレータによって回転操
作される操作ダイアルが設けられている。この操作ダイ
アルに連動してプーリーが上記操作ワイヤを引っ張るこ
とによって、湾曲管を任意の方向に湾曲させることがで
きるのである。
【００１７】イメージガイドファイババンドル２３は、
この操作部１２を貫通して接眼部１３に達している。こ
の接眼部１３には、イメージガイドファイババンドル２
３の後端面に伝送された観察対象物１００の像を拡大し
てオペレータに観察せしめる接眼レンズ２５が、内蔵さ
れている。なお、この接眼レンズ２５の位置を調整する
ことによって、イメージガイドファイババンドル２３の
後端面に伝送された観察対象物１００の像の実像を形成
し、この実像を写真撮影又はビデオ撮影することも可能
である。
この操作部１２を貫通して接眼部１３に達している。こ
の接眼部１３には、イメージガイドファイババンドル２
３の後端面に伝送された観察対象物１００の像を拡大し
てオペレータに観察せしめる接眼レンズ２５が、内蔵さ
れている。なお、この接眼レンズ２５の位置を調整する
ことによって、イメージガイドファイババンドル２３の
後端面に伝送された観察対象物１００の像の実像を形成
し、この実像を写真撮影又はビデオ撮影することも可能
である。
【００１８】一方、ライトガイドファイババンドル２１
は、操作部１２からライトガイド可撓管１４内に引き通
され、このライトガイド可撓管１４の先端から突出して
いる。このライトガイド可撓管１４の先端には、光源装
置３０のコネクタ受けに脱着されるコネクタ１４ａが設
けられている。そして、このコネクタ１４ａが光源装置
３０のコネクタ受けに固着された状態において、ライト
ガイドファイババンドル２１の入射端面２１ａが、光源
装置３０の内部に入り込む。
は、操作部１２からライトガイド可撓管１４内に引き通
され、このライトガイド可撓管１４の先端から突出して
いる。このライトガイド可撓管１４の先端には、光源装
置３０のコネクタ受けに脱着されるコネクタ１４ａが設
けられている。そして、このコネクタ１４ａが光源装置
３０のコネクタ受けに固着された状態において、ライト
ガイドファイババンドル２１の入射端面２１ａが、光源
装置３０の内部に入り込む。
【００１９】この光源装置３０には、照明光を発する光
源ランプ３１と、この光源ランプ３１から発した照明光
をライトガイドファイババンドル２１の入射端面２１ａ
に集光する集光レンズ３２とが、内蔵されている。
源ランプ３１と、この光源ランプ３１から発した照明光
をライトガイドファイババンドル２１の入射端面２１ａ
に集光する集光レンズ３２とが、内蔵されている。
【００２０】以上の構成において、光源装置３０の光源
ランプ３１から発した照明光の大部分が集光レンズ３２
によって集光されて、ライトガイドファイババンドル２
１の入射端面２１ａからこのライトガイドファイババン
ドル２１に導入される。このライトガイドファイババン
ドル２１に導入された照明光は、このライトガイドファ
イババンドル２１によって挿入部１１内を導かれて、そ
の先端面から射出される。射出された照明光は、配光レ
ンズ１５によって発散されて、観察対象物１００を照明
する。この観察対象物１００の表面で乱反射した照明光
の一部は、観察窓１６を透過し、対物レンズ２２によっ
て収束されて、イメージガイドファイバ２３の先端面に
観察対象物１００の像を結ぶ。この像は、イメージガイ
ドファイババンドル２３内を、各光学繊維毎の画素に分
解されて、その後端面まで伝送される。イメージガイド
ファイババンドル２３の後端面に伝送された観察対象物
１００の像は、接眼レンズ２５によって拡大されて、オ
ペレータによって観察される。
ランプ３１から発した照明光の大部分が集光レンズ３２
によって集光されて、ライトガイドファイババンドル２
１の入射端面２１ａからこのライトガイドファイババン
ドル２１に導入される。このライトガイドファイババン
ドル２１に導入された照明光は、このライトガイドファ
イババンドル２１によって挿入部１１内を導かれて、そ
の先端面から射出される。射出された照明光は、配光レ
ンズ１５によって発散されて、観察対象物１００を照明
する。この観察対象物１００の表面で乱反射した照明光
の一部は、観察窓１６を透過し、対物レンズ２２によっ
て収束されて、イメージガイドファイバ２３の先端面に
観察対象物１００の像を結ぶ。この像は、イメージガイ
ドファイババンドル２３内を、各光学繊維毎の画素に分
解されて、その後端面まで伝送される。イメージガイド
ファイババンドル２３の後端面に伝送された観察対象物
１００の像は、接眼レンズ２５によって拡大されて、オ
ペレータによって観察される。
【００２１】次に、挿入部１１の先端部近傍の内部にお
けるライトガイドファイババンドル２１の端部の半径ｂ
及びイメージガイドファイババンドル２３の端部の半径
ａの最適比率について説明する。今、説明を容易にする
ために、ライトガイドファイババンドル２１及びイメー
ジガイドファイババンドル２３が、夫々の端面の全域に
入射した光を伝送することができるものと仮想する（即
ち、各ファイババンドル２１，２３の機械的占有断面積
＝照明断面積又は受光断面積）。また、光源装置３０内
においてライトガイドファイババンドル２１の入射端面
２１ａに入射する照明光の光束密度，配光レンズ１５か
ら観察対象物１００までの距離，及び、観察対象物１０
０表面の反射率は、常に一定であるとする。
けるライトガイドファイババンドル２１の端部の半径ｂ
及びイメージガイドファイババンドル２３の端部の半径
ａの最適比率について説明する。今、説明を容易にする
ために、ライトガイドファイババンドル２１及びイメー
ジガイドファイババンドル２３が、夫々の端面の全域に
入射した光を伝送することができるものと仮想する（即
ち、各ファイババンドル２１，２３の機械的占有断面積
＝照明断面積又は受光断面積）。また、光源装置３０内
においてライトガイドファイババンドル２１の入射端面
２１ａに入射する照明光の光束密度，配光レンズ１５か
ら観察対象物１００までの距離，及び、観察対象物１０
０表面の反射率は、常に一定であるとする。
【００２２】これらの仮定の元では、“ｂ2π”の機械
的占有断面積を有するライトガイドファイババンドル２
１によって照明される観察対象物の明るさｘは、 ｘ＝ｂ2π・Ｍ ……（２） （但し、Ｍは、単位照明断面積を有するライトガイドフ
ァイババンドル２１を透過した照明光によって照明され
た観察対象物１００の明るさを示す定数である。）であ
ると、表わされる。
的占有断面積を有するライトガイドファイババンドル２
１によって照明される観察対象物の明るさｘは、 ｘ＝ｂ2π・Ｍ ……（２） （但し、Ｍは、単位照明断面積を有するライトガイドフ
ァイババンドル２１を透過した照明光によって照明され
た観察対象物１００の明るさを示す定数である。）であ
ると、表わされる。
【００２３】次に、明るさｘの観察対象物１００からの
被写体光（即ち、観察対象物１００の表面での乱反射
光）のうち、イメージガイドファイババンドル２３によ
って伝送される光量ｙは、 ｙ＝ｘ・ａ2π・Ｎ ｙ＝ｂ2π・Ｍ・ａ2π・Ｎ ……（３） （但し、Ｎは、観察対象物１００からの被写体光のうち
単位受光断面積を有するイメージガイドファイババンド
ル２３に入射する光量を示す定数である。）であると、
表される。ここで、Ｍ・Ｎ＝１，ｂ＝Ｌ−ａと置くと、
式（３）は下記式（４）のように変形される。 ｙ＝（Ｌ−ａ）2π・ａ2π ＝（ａ4−２Ｌａ3＋Ｌ2ａ2）π ……（４）
被写体光（即ち、観察対象物１００の表面での乱反射
光）のうち、イメージガイドファイババンドル２３によ
って伝送される光量ｙは、 ｙ＝ｘ・ａ2π・Ｎ ｙ＝ｂ2π・Ｍ・ａ2π・Ｎ ……（３） （但し、Ｎは、観察対象物１００からの被写体光のうち
単位受光断面積を有するイメージガイドファイババンド
ル２３に入射する光量を示す定数である。）であると、
表される。ここで、Ｍ・Ｎ＝１，ｂ＝Ｌ−ａと置くと、
式（３）は下記式（４）のように変形される。 ｙ＝（Ｌ−ａ）2π・ａ2π ＝（ａ4−２Ｌａ3＋Ｌ2ａ2）π ……（４）
【００２４】ここで、Ｌ＝１と規格化し、ｙ／π＝Ｐと
おくと、上記式（４）は下記式（５）のように変形され
る。 Ｐ＝ａ4−２ａ3＋ａ2 ……（５）
おくと、上記式（４）は下記式（５）のように変形され
る。 Ｐ＝ａ4−２ａ3＋ａ2 ……（５）
【００２５】この式（５）をグラフに表すと、図３のよ
うにな曲線を描く。但し、図２に示す関係から明らかな
ように、ａが取りうる数値範囲は０より大きく且つ１未
満である。従って、この範囲内において、ａ＝０．５の
ときＰが極大値をとることが解る。即ち、上述した仮定
の元では、ライトガイドファイババンドル２１の外径２
ｂが挿入部１１の内径２Ｌの１／２であり、イメージガ
イドファイババンドル２３の外径２ａが挿入部１１の内
径２Ｌの１／２である場合に、最も明るい像が得られる
ことになる。言い換えると、ライトガイドファイババン
ドル２１の断面積とイメージガイドファイババンドル２
３の断面積とを等しくすれば、最も効率良く、明るい像
を得ることができる。
うにな曲線を描く。但し、図２に示す関係から明らかな
ように、ａが取りうる数値範囲は０より大きく且つ１未
満である。従って、この範囲内において、ａ＝０．５の
ときＰが極大値をとることが解る。即ち、上述した仮定
の元では、ライトガイドファイババンドル２１の外径２
ｂが挿入部１１の内径２Ｌの１／２であり、イメージガ
イドファイババンドル２３の外径２ａが挿入部１１の内
径２Ｌの１／２である場合に、最も明るい像が得られる
ことになる。言い換えると、ライトガイドファイババン
ドル２１の断面積とイメージガイドファイババンドル２
３の断面積とを等しくすれば、最も効率良く、明るい像
を得ることができる。
【００２６】但し、実際には、各ファイババンドル２
１，２３の端面のうち、各光学繊維同士の隙間が占める
部分（この隙間の断面積は各ファイババンドル２１，２
３の外径に正比例する），及び、各光学繊維におけるク
ラッド４１（図４），５１（図５）が占める部分は、光
を伝送することができない。即ち、各ファイババンドル
２１，２３の機械的占有断面積のうち、各光学繊維のコ
ア４２（図４），５２（図５）の断面積のみの総和が、
実際の照明断面積又は受光断面積である。
１，２３の端面のうち、各光学繊維同士の隙間が占める
部分（この隙間の断面積は各ファイババンドル２１，２
３の外径に正比例する），及び、各光学繊維におけるク
ラッド４１（図４），５１（図５）が占める部分は、光
を伝送することができない。即ち、各ファイババンドル
２１，２３の機械的占有断面積のうち、各光学繊維のコ
ア４２（図４），５２（図５）の断面積のみの総和が、
実際の照明断面積又は受光断面積である。
【００２７】従って、ライトガイドファイババンドル２
１の照明断面積（各光学繊維のコアの断面積の総和）と
イメージガイドファイババンドル２３の受光断面積（各
光学繊維のコアの断面積の総和）とを等しくさせつつ、
各ファイババンドル２１，２３の外径の和を挿入部１１
の内径と等しくすれば、最も効率良く、明るい像を得る
ことができる（条件１）。
１の照明断面積（各光学繊維のコアの断面積の総和）と
イメージガイドファイババンドル２３の受光断面積（各
光学繊維のコアの断面積の総和）とを等しくさせつつ、
各ファイババンドル２１，２３の外径の和を挿入部１１
の内径と等しくすれば、最も効率良く、明るい像を得る
ことができる（条件１）。
【００２８】ところで、特に医療用内視鏡の場合、鮮明
な映像を得られるように、イメージガイドファイババン
ドル２３を構成する光学繊維の本数を増やすべく、各光
学繊維の外径を可能な限り小さくする必要がある。但
し、コア４２とクラッド４１との界面にて光を反射させ
るためには、クラッド４１の厚さをある程度確保しなけ
ればならない。そのため、従来、イメージガイドファイ
ババンドル２３の光学繊維としては、クラッド４１の厚
さが１．５μｍであって、全体の外径が８〜１０μｍの
ものが、用いられている（図４参照）。従って、この光
学繊維における全体としての断面積に対してコア４２の
断面積が占める比率は、３９％（外径が８μｍの光学繊
維の場合）〜４９％（外径が１０μｍの光学繊維の場
合）ということになる。逆にいうと、コア４２の断面積
に対して光学繊維全体の断面積は、２．０４倍（外径が
１０μｍの光学繊維の場合）〜２．５６倍（外径が８μ
ｍの光学繊維の場合）なければならない（条件２）。
な映像を得られるように、イメージガイドファイババン
ドル２３を構成する光学繊維の本数を増やすべく、各光
学繊維の外径を可能な限り小さくする必要がある。但
し、コア４２とクラッド４１との界面にて光を反射させ
るためには、クラッド４１の厚さをある程度確保しなけ
ればならない。そのため、従来、イメージガイドファイ
ババンドル２３の光学繊維としては、クラッド４１の厚
さが１．５μｍであって、全体の外径が８〜１０μｍの
ものが、用いられている（図４参照）。従って、この光
学繊維における全体としての断面積に対してコア４２の
断面積が占める比率は、３９％（外径が８μｍの光学繊
維の場合）〜４９％（外径が１０μｍの光学繊維の場
合）ということになる。逆にいうと、コア４２の断面積
に対して光学繊維全体の断面積は、２．０４倍（外径が
１０μｍの光学繊維の場合）〜２．５６倍（外径が８μ
ｍの光学繊維の場合）なければならない（条件２）。
【００２９】一方、ライトガイドファイババンドル２１
に関しては、伝送効率を最優先にするために、やや太い
光学繊維が用いられている。具体的には、クラッド５１
の厚さが２μｍであって、全体の外径が２５〜３０μｍ
のものが、用いられている（図５参照）。従って、この
光学繊維における全体としての断面積に対してコア５２
の断面積が占める比率は、７１％（外径が２５μｍの光
学繊維の場合）〜７５％（外径が３０μｍの光学繊維の
場合）ということになる。逆にいうと、コア５２の断面
積に対して光学繊維全体の断面積は、１．３３倍（外径
が３０μｍの光学繊維の場合）〜１．４２倍（外径が２
５μｍの光学繊維の場合）なければならない（条件
３）。
に関しては、伝送効率を最優先にするために、やや太い
光学繊維が用いられている。具体的には、クラッド５１
の厚さが２μｍであって、全体の外径が２５〜３０μｍ
のものが、用いられている（図５参照）。従って、この
光学繊維における全体としての断面積に対してコア５２
の断面積が占める比率は、７１％（外径が２５μｍの光
学繊維の場合）〜７５％（外径が３０μｍの光学繊維の
場合）ということになる。逆にいうと、コア５２の断面
積に対して光学繊維全体の断面積は、１．３３倍（外径
が３０μｍの光学繊維の場合）〜１．４２倍（外径が２
５μｍの光学繊維の場合）なければならない（条件
３）。
【００３０】次に、上記条件１乃至条件３をともに満た
すためのａ及びｂの範囲を求める。ここでは、外径が８
μｍの光学繊維からなるイメージガイドファイババンド
ル２３の機械的占有面積をＳI8とし、外径が１０μｍの
光学繊維からなるイメージガイドファイババンドル２３
の機械的占有面積をＳI10とし、外径が２５μｍの光学
繊維からなるライトガイドファイババンドル２１の機械
的占有面積をＳL25とし、外径が３０μｍの光学繊維か
らなるライトガイドファイババンドル２１の機械的占有
面積をＳL30とする。
すためのａ及びｂの範囲を求める。ここでは、外径が８
μｍの光学繊維からなるイメージガイドファイババンド
ル２３の機械的占有面積をＳI8とし、外径が１０μｍの
光学繊維からなるイメージガイドファイババンドル２３
の機械的占有面積をＳI10とし、外径が２５μｍの光学
繊維からなるライトガイドファイババンドル２１の機械
的占有面積をＳL25とし、外径が３０μｍの光学繊維か
らなるライトガイドファイババンドル２１の機械的占有
面積をＳL30とする。
【００３１】＜外径が８μｍの光学繊維からなるイメー
ジガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍの光
学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を使
用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI8及び
ＳL25の比率を２．５６：１．４１７≒１：０．５５と
しなければならない。このときＳI8＝ａ2π＝１と置く
と、 ａ2π＝１ ａ≒０．５６４ ……（６） となり、ＳL25＝ｂ2π＝０．５５と置くと、 ｂ2π＝０．５５ ｂ≒０．４１８ ……（７） となる。従って、外径が８μｍの光学繊維からなるイメ
ージガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合には、イメージガイドファイババンドル２
３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の半
径ｂの比率は、以下の式（８）の通りでなければならな
い。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４１８ ……（８）
ジガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍの光
学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を使
用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI8及び
ＳL25の比率を２．５６：１．４１７≒１：０．５５と
しなければならない。このときＳI8＝ａ2π＝１と置く
と、 ａ2π＝１ ａ≒０．５６４ ……（６） となり、ＳL25＝ｂ2π＝０．５５と置くと、 ｂ2π＝０．５５ ｂ≒０．４１８ ……（７） となる。従って、外径が８μｍの光学繊維からなるイメ
ージガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合には、イメージガイドファイババンドル２
３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の半
径ｂの比率は、以下の式（８）の通りでなければならな
い。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４１８ ……（８）
【００３２】この式（８）の比率に従い、且つ、ａ＋ｂ
＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（８）の通
りである。 ａ＝０．５７４ ｂ＝０．４２６ ……（９）
＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（８）の通
りである。 ａ＝０．５７４ ｂ＝０．４２６ ……（９）
【００３３】＜外径が８μｍの光学繊維からなるイメー
ジガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍの光
学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を使
用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI8及び
ＳL30の比率を２．５６：１．３３≒１：０．５２０と
しなければならない。このときＳL30＝ｂ2π＝０．５２
０と置くと、 ｂ2π＝０．５２０ ｂ≒０．４０７ ……（１０） となる。従って、外径が８μｍの光学繊維からなるイメ
ージガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合には、イメージガイドファイババンドル２
３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の半
径ｂの比率は、以下の式（１１）の通りでなければなら
ない。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４０７ ……（１１）
ジガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍの光
学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を使
用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI8及び
ＳL30の比率を２．５６：１．３３≒１：０．５２０と
しなければならない。このときＳL30＝ｂ2π＝０．５２
０と置くと、 ｂ2π＝０．５２０ ｂ≒０．４０７ ……（１０） となる。従って、外径が８μｍの光学繊維からなるイメ
ージガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合には、イメージガイドファイババンドル２
３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の半
径ｂの比率は、以下の式（１１）の通りでなければなら
ない。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４０７ ……（１１）
【００３４】この式（１１）の比率に従い、且つ、ａ＋
ｂ＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（１２）
の通りである。 ａ＝０．５８１ ｂ＝０．４１９ ……（１２）
ｂ＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（１２）
の通りである。 ａ＝０．５８１ ｂ＝０．４１９ ……（１２）
【００３５】＜外径が１０μｍの光学繊維からなるイメ
ージガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI10
及びＳL25の比率を２．０４：１．４２≒１：０．６９
１としなければならない。このときＳL25＝ｂ2π＝０．
６９６と置くと、 ｂ2π＝０．６９６ ｂ≒０．４７１ ……（１３） となる。従って、外径が１０μｍの光学繊維からなるイ
メージガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍ
の光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１
を使用する場合には、イメージガイドファイババンドル
２３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の
半径ｂの比率は、以下の式（１４）の通りでなければな
らない。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４７１ ……（１４）
ージガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI10
及びＳL25の比率を２．０４：１．４２≒１：０．６９
１としなければならない。このときＳL25＝ｂ2π＝０．
６９６と置くと、 ｂ2π＝０．６９６ ｂ≒０．４７１ ……（１３） となる。従って、外径が１０μｍの光学繊維からなるイ
メージガイドファイババンドル２３及び外径が２５μｍ
の光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１
を使用する場合には、イメージガイドファイババンドル
２３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の
半径ｂの比率は、以下の式（１４）の通りでなければな
らない。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４７１ ……（１４）
【００３６】この式（１４）の比率に従い、且つ、ａ＋
ｂ＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（１５）
の通りである。 ａ＝０．５４５ ｂ＝０．４５５ ……（１５）
ｂ＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（１５）
の通りである。 ａ＝０．５４５ ｂ＝０．４５５ ……（１５）
【００３７】＜外径が１０μｍの光学繊維からなるイメ
ージガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI10
及びＳL30の比率を２．０４：１．３３≒１：０．６５
２としなければならない。このときＳL30＝ｂ2π＝０．
６５２と置くと、 ｂ2π＝０．６５２ ｂ≒０．４５６ ……（１６） となる。従って、外径が１０μｍの光学繊維からなるイ
メージガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍ
の光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１
を使用する場合には、イメージガイドファイババンドル
２３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の
半径ｂの比率は、以下の式（１７）の通りでなければな
らない。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４５６ ……（１７）
ージガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍの
光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１を
使用する場合＞この場合、条件１を満たすには、ＳI10
及びＳL30の比率を２．０４：１．３３≒１：０．６５
２としなければならない。このときＳL30＝ｂ2π＝０．
６５２と置くと、 ｂ2π＝０．６５２ ｂ≒０．４５６ ……（１６） となる。従って、外径が１０μｍの光学繊維からなるイ
メージガイドファイババンドル２３及び外径が３０μｍ
の光学繊維からなるライトガイドファイババンドル２１
を使用する場合には、イメージガイドファイババンドル
２３の半径ａ及びライトガイドファイババンドル２１の
半径ｂの比率は、以下の式（１７）の通りでなければな
らない。 ａ：ｂ＝０．５６４：０．４５６ ……（１７）
【００３８】この式（１７）の比率に従い、且つ、ａ＋
ｂ＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（１８）
の通りである。 ａ＝０．５５３ ｂ＝０．４４７ ……（１８）
ｂ＝１の関係を満たすａ及びｂの値は、下記式（１８）
の通りである。 ａ＝０．５５３ ｂ＝０．４４７ ……（１８）
【００３９】＜結論＞以上の式（９），（１２），（１
５），（１８）に示されたａ及びｂの組合せをまとめる
と、『内視鏡１０の挿入部１１の内径半径を“１”とし
た場合、イメージガイドファイババンドル２３の端部の
半径ａが“０．５４５”〜“０．５８１”の範囲内であ
るとともに、ライトガイドファイババンドル２１の端部
の半径ｂが“０．４１９”〜“０．４５５”の範囲内で
あり、且つ、ａ及びｂの和が“１”である場合に、観察
対象物１００の像を最も明るくすることができる』との
結論を得ることができる。
５），（１８）に示されたａ及びｂの組合せをまとめる
と、『内視鏡１０の挿入部１１の内径半径を“１”とし
た場合、イメージガイドファイババンドル２３の端部の
半径ａが“０．５４５”〜“０．５８１”の範囲内であ
るとともに、ライトガイドファイババンドル２１の端部
の半径ｂが“０．４１９”〜“０．４５５”の範囲内で
あり、且つ、ａ及びｂの和が“１”である場合に、観察
対象物１００の像を最も明るくすることができる』との
結論を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明の内視鏡によれば、内視鏡の挿入
部に収容されるライトガイドファイババンドル及びイメ
ージガイドファイババンドルの端部近傍の外径同士の比
率を最適化することにより、観察対象物の像を最も明る
くすることができる。
部に収容されるライトガイドファイババンドル及びイメ
ージガイドファイババンドルの端部近傍の外径同士の比
率を最適化することにより、観察対象物の像を最も明る
くすることができる。
【図１】 本発明の実施の形態が適用された内視鏡を含
む内視鏡システムの概略構成図
む内視鏡システムの概略構成図
【図２】 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図
【図３】 イメージガイドファイババンドルの半径ａと
観察対象物の像の明るさとの関係を示すグラフ
観察対象物の像の明るさとの関係を示すグラフ
【図４】 イメージガイドファイババンドルを構成する
光学繊維の断面図
光学繊維の断面図
【図５】 ライトガイドファイババンドルを構成する光
学繊維の断面図
学繊維の断面図
１０ 内視鏡 １１ 挿入部 ２１ ライトガイドファイババンドル ２２ 対物レンズ ２３ イメージガイドファイババンドル ３０ 光源装置 ４１ クラッド ４２ コア ５１ クラッド ５２ コア
Claims (2)
- 【請求項１】先端部を有する略筒状の形状を有し、その
先端部に照明光を供給するライトガイドファイババンド
ル，及び、その先端部に配置された対物レンズによって
形成された観察対象物の像を伝送するイメージガイドフ
ァイババンドルが内蔵された内視鏡の挿入部であって、 前記略筒状形状の内径半径を１，前記イメージガイドフ
ァイババンドルの端部近傍における円柱状に固着された
部分の外径半径をａ，前記ライトガイドファイババンド
ルの端部近傍における円柱状に固着された部分の外径半
径をｂとした場合に、 ０．５４５≦ａ≦０．５８１， ０．４１９≦ｂ≦０．４５５， 且つ、ａ＋ｂ＝１ の関係を満たすことを特徴とする内視鏡の挿入部。 - 【請求項２】前記イメージガイドファイババンドルを構
成する各光学繊維のコアの断面積の総和と前記ライトガ
イドファイババンドルを構成する各光学繊維のコアの断
面積の総和とが等しいことを特徴とする請求項１記載の
内視鏡の挿入部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163953A JP3771814B2 (ja) | 2000-07-11 | 2001-05-31 | 内視鏡の挿入部 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209899 | 2000-07-11 | ||
| JP2000-209899 | 2000-07-11 | ||
| JP2001163953A JP3771814B2 (ja) | 2000-07-11 | 2001-05-31 | 内視鏡の挿入部 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002085331A true JP2002085331A (ja) | 2002-03-26 |
| JP3771814B2 JP3771814B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=26595802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001163953A Expired - Fee Related JP3771814B2 (ja) | 2000-07-11 | 2001-05-31 | 内視鏡の挿入部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3771814B2 (ja) |
-
2001
- 2001-05-31 JP JP2001163953A patent/JP3771814B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP3771814B2 (ja) | 2006-04-26 |
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