JP2009142372A - Endoscope light source device - Google Patents
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Description
本発明は、被観察体を照明する光を供給するための内視鏡光源装置、特に光源光をライトガイドへ集光するレンズを保持するレンズ鏡胴で発生する熱の影響を排除するための構成に関する。 The present invention relates to an endoscope light source device for supplying light for illuminating an object to be observed, and in particular, to eliminate the influence of heat generated in a lens barrel that holds a lens that condenses light source light onto a light guide. Concerning configuration.
内視鏡装置では、光源装置から出力された光で被観察体が照明され、この被観察体が内視鏡(スコープ)の先端部に搭載された例えば固体撮像素子であるCCD(Charge Coupled Device)で撮像され、このCCDからの撮像信号をプロセッサ装置へ供給し、このプロセッサ装置にて所定の信号処理を施すことにより、消化器官等の被観察体画像がモニタに表示される。 In an endoscope apparatus, an object to be observed is illuminated with light output from a light source device, and the object to be observed is mounted on a distal end portion of an endoscope (scope), for example, a CCD (Charge Coupled Device) which is a solid-state imaging device. ), An image signal from the CCD is supplied to the processor device, and predetermined signal processing is performed by the processor device, whereby an image of an object to be observed such as a digestive organ is displayed on the monitor.
図3及び図4には、従来の内視鏡光源装置の構成が示されており、この光源装置では、図3に示されるように、ハロゲンランプ等の光源ランプ1とレンズ鏡胴2が設けられており、このレンズ鏡胴2によって光源光がライトガイド3の入射端へ集光され、この光源光はライトガイド3を介して内視鏡の先端部へ供給される。また、上記レンズ鏡胴2は、アルミ(アルミニウム)製円筒状の鏡胴体5を備え、この鏡胴体5に、光源側から順に集光レンズ6、ガラス製の熱吸収フィルタ7、赤外(カット)フィルタ8が保持される。
3 and 4 show a configuration of a conventional endoscope light source device. In this light source device, as shown in FIG. 3, a
上記熱吸収フィルタ7は、光源ランプ1からの熱線を吸収するガラス製フィルタであるが、鏡胴体5との熱膨張係数の相違に基づき、この熱吸収フィルタ7と鏡胴体5との間に、径方向の隙間(ガタ)d0が設けられる。即ち、鏡胴体5の材料であるアルミと熱吸収フィルタ7の材料であるガラスとでは熱膨張係数が相違することから熱吸収フィルタ7に径方向の圧縮応力が生じ、またこの熱吸収フィルタ7が非常に高温となることから、それ自体が割れてしまうという不都合がある。そのため、鏡胴体5と熱吸収フィルタ7の熱膨張係数を考慮し、両者間に径方向の隙間d0を設け、これによって、膨張することによる熱吸収フィルタ7の破損を防止している。
しかしながら、従来の内視鏡光源装置では、上述のように、鏡胴体5と熱吸収フィルタ7との間に隙間d0を設けた場合でも、熱吸収フィルタ7の割れが生じるという問題があった。即ち、図4に示されるように、隙間d0を設けたことにより、熱吸収フィルタ7はその自重により鏡胴体5の内周面の最下点Pで点接触することになるため、この最下点Pから、放熱効果の高いアルミ製鏡胴体5への放熱が進み、熱吸収フィルタ7上で熱歪が発生し、このことが原因となって、鎖線100で示されるように、最下点Pを起点とする割れが生じることが判明した。
However, the conventional endoscope light source device has a problem that the
一般のガラスの破壊強度(応力)は、100MPa程度であるが、ガラス製の上記熱吸収フィルタ7における応力分布を計算、分析すると、急激な温度勾配が熱吸収フィルタ7の最下点Pに生じ、この点Pの最大応力が約300MPa(パスカル)にも達し、この集中応力によって割れが生じることが分かった。
Although the fracture strength (stress) of general glass is about 100 MPa, when a stress distribution in the
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、急激な温度勾配による集中応力を緩和し、熱歪による熱吸収フィルタの割れを防止することができる内視鏡光源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an endoscope light source device that can relieve concentrated stress due to a rapid temperature gradient and prevent cracking of a heat absorption filter due to thermal strain. It is to provide.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、光源光をライトガイドへ集光するためのレンズ及び光源光で生じる熱を吸収するためのガラス製熱吸収フィルタを鏡胴体に保持したレンズ鏡胴が設けられ、このレンズ鏡胴の鏡胴体と熱吸収フィルタとの間に、線膨張係数の相違に対応した径方向の隙間(ガタ)が形成された内視鏡光源装置において、上記熱吸収フィルタを保持する鏡胴体は、該ガラス製熱吸収フィルタの熱伝導率に近い熱伝導率を持つ非金属材料で作製したことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、上記非金属材料を、熱伝導率が20W/mK以下となる樹脂系材料又はセラミック材料としたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
The invention according to
上記の構成によれば、熱伝導率が200W/mKとなるアルミの代わりに、ガラスの伝導率が0.55〜0.75W/mKに近い例えば熱伝導率が0.21となるフェノール樹脂を材料とした鏡胴体が作製され、この鏡胴体にガラス製熱吸収フィルタが取り付けられる。この熱吸収フィルタは、鏡胴体に対し隙間の存在によって最下点で接触するが、該鏡胴体との熱伝導率の差が小さいため、その接触点(P)における応力が約5Mpaと小さくなる。この結果、接触点への集中応力が緩和され、フィルタの破損が防止される。 According to the above configuration, instead of aluminum having a thermal conductivity of 200 W / mK, a phenol resin having a thermal conductivity close to 0.55 to 0.75 W / mK, for example, a thermal conductivity of 0.21 is used. A lens barrel is produced as a material, and a glass heat absorption filter is attached to the lens barrel. This heat absorption filter comes into contact with the lens barrel at the lowest point due to the presence of a gap, but since the difference in thermal conductivity with the lens barrel is small, the stress at the contact point (P) is as small as about 5 Mpa. . As a result, the concentrated stress at the contact point is alleviated and the filter is prevented from being damaged.
本発明の内視鏡光源装置によれば、鏡胴体と熱吸収フィルタとの接触点に対する急激な温度勾配による集中応力が緩和され、熱歪による熱吸収フィルタの割れを良好に防止することができるという効果がある。 According to the endoscope light source device of the present invention, the concentrated stress due to the rapid temperature gradient with respect to the contact point between the lens barrel and the heat absorption filter is alleviated, and the heat absorption filter can be favorably prevented from cracking due to thermal strain. There is an effect.
図1及び図2には、実施例に係る内視鏡光源装置(レンズ鏡胴)の構成が示されており、この実施例の光源装置は、図3の場合と同様であり、ハロゲンランプやキセノンランプ等の光源ランプが設けられ、この光源ランプからの光をレンズ鏡胴10で集光し、ライトガイドの入射端へ供給する構成となる。
1 and 2 show the configuration of an endoscope light source device (lens barrel) according to the embodiment. The light source device of this embodiment is the same as that in FIG. A light source lamp such as a xenon lamp is provided, and the light from the light source lamp is collected by the
図1に示されるように、実施例のレンズ鏡胴10は、光源ランプ配置側から順に集光レンズ11、ガラス製熱吸収フィルタ12、赤外(カット)フィルタ13を有し、これらの部材が円筒状の鏡胴体15内に取り付けられる。そして、この鏡胴体15は、ガラス製熱吸収フィルタ12の熱伝導率0.55〜0.75W/mKに近い熱伝導率を持つ非金属材料で形成される。
この非金属材料としては、例えば、
熱伝導率:0.21W/mK程度となるフェノール樹脂、
熱伝導率:0.24W/mK程度となるポリイミド樹脂、
熱伝導率:1.7W/mK程度となるホトベール(登録商標)[マシナブルセラミックス]、
熱伝導率:2.7W/mK程度となるジルコニアセラミック等があり、
熱伝導率が20W/mK以下のものが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
As this non-metallic material, for example,
Thermal conductivity: a phenolic resin that is about 0.21 W / mK,
Thermal conductivity: a polyimide resin of about 0.24 W / mK,
Photovale (registered trademark) [Machinable ceramics] having a thermal conductivity of about 1.7 W / mK,
Thermal conductivity: There are zirconia ceramics etc. which become about 2.7 W / mK,
Those having a thermal conductivity of 20 W / mK or less are preferred.
また、図2にも示されるように、この熱吸収フィルタ12と鏡胴体15間には、径方向の圧縮応力による割れを防止するための隙間d1が設けられる。即ち、実施例では、熱吸収フィルタ12の材料であるガラスと鏡胴体15の材料であるフェノール樹脂等の両方の熱膨張係数の相違を考慮し、熱膨張によって熱吸収フィルタ12へ径方向の圧縮応力がかからないような隙間d1が設けられる。
As shown in FIG. 2, a gap d 1 is provided between the
このような実施例によれば、上記熱吸収フィルタ12はその自重により鏡胴体15の内周面の最下点Pで点接触するが、この鏡胴体15の熱伝導率が熱吸収フィルタ12の熱伝導率0.55〜0.75W/mKに近い値となるので、光源ランプの熱線により熱吸収フィルタ12が加熱されるとき、その最下点Pからの鏡胴体15への放熱も急激とはならず、従って熱歪も発生せず、最下点Pを起点とする割れが防止される。
According to such an embodiment, the
実施例において、鏡胴体15をフェノール樹脂(熱伝導率:0.21W/mK)とした場合の熱吸収フィルタ12における応力分布を求めると、最下点Pの最大応力が約5.0MPa(パスカル)となった。この値は、ガラスの破壊強度点である100MPaよりも極めて小さく、急激な温度勾配による熱歪、集中応力が緩和される結果となっている。
In the embodiment, when the stress distribution in the
なお、実施例では、鏡胴体15の全体を非金属材料で形成したが、例えば集光レンズ11を保持する鏡胴体と熱吸収フィルタ12や赤外フィルタ13を保持する鏡胴体というように、鏡胴体15を分割し、少なくとも熱吸収フィルタ12を保持する鏡胴体のみをガラス製熱吸収フィルタの熱伝導率に近い熱伝導率を持つ非金属材料で形成するようにしてもよい。
In the embodiment, the
1…光源ランプ、 3…ライトガイド、
2,10…レンズ鏡胴、 5,15…鏡胴体、
6,11…集光レンズ、 7,12…熱吸収フィルタ、
d0,d1…隙間。
1 ... light source lamp, 3 ... light guide,
2, 10 ... lens barrel, 5, 15 ... lens barrel,
6, 11 ... Condensing lens, 7, 12 ... Heat absorption filter,
d 0 , d 1 ... gaps.
Claims (2)
上記熱吸収フィルタを保持する鏡胴体は、該ガラス製熱吸収フィルタの熱伝導率に近い熱伝導率を持つ非金属材料で作製したことを特徴とする内視鏡光源装置。 There is provided a lens barrel for holding a lens for condensing the light source light to the light guide and a glass heat absorption filter for absorbing heat generated by the light source light, and the lens barrel and the heat of the lens barrel. In the endoscope light source device in which a radial gap corresponding to the difference in linear expansion coefficient is formed between the absorption filter,
An endoscope light source device characterized in that the lens barrel holding the heat absorption filter is made of a nonmetallic material having a thermal conductivity close to that of the glass heat absorption filter.
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JP2007320751A JP2009142372A (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Endoscope light source device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103565392A (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-12 | 奥林巴斯株式会社 | Endoscope |
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2007
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