JP2010022617A - 内視鏡の光学系装置およびこれを備えた内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡の先端部の気密性を高めて、光学素子の結露によるくもりを確実に防止することができる内視鏡の光学系装置およびこれを備えた内視鏡を提供する。
【解決手段】内視鏡３０の挿入部３１の先端側に設けられた光学素子のうち、最も観察対象側に配置された第１の光学素子Ｇ１と、該第１の光学素子Ｇ１に対面して空気層Ｓを介して気密接合された第２の光学素子Ｇ２との間で、光学素子Ｇ１、Ｇ２同士の接合面５５を第１の接着剤５７で接合するとともに、接合面５５の端部周縁が第１の接着剤５７よりも透湿度の低い第２の接着剤６１で覆うようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、内視鏡の挿入部の先端側に設けられ、複数の光学素子を配列した光学系を有する内視鏡の光学系装置およびこれを備えた内視鏡に関する。

体腔内等の観察・検査を行う内視鏡は、体腔内等に挿入される挿入部に、照明手段及び観察手段を備えている。照明手段は、光源装置からの照明光を伝送するライトガイドを有し、挿入部先端にライトガイドからの照明光を出射させる照明用レンズが装着される。観察手段は、体腔内の画像情報を外部に取り出すための対物光学系を備え、体腔内の映像をモニタ装置などに表示する。対物光学系は、複数枚のレンズから構成され、挿入部先端に配置されて外部に露出するレンズには、検査中に体液等の汚損物が付着して観察視野が悪くなることがあり、ノズルから洗浄水を噴射して汚損物を洗い流すことが行われる。

挿入部は、検査中、固体撮像素子やライトガイド等の発熱により、４０〜５０℃程度の温まった状態で使用される。このような温度の高いレンズの外面に、１０〜２０℃程度の温度の低い洗浄水が噴射されると、レンズが急速に冷却され、対物レンズ内に水分が浸入していると結露してレンズの内面側に付着し、観察映像の画質が低下する問題点があった。

このようなレンズの結露を防止するため、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１に記載の内視鏡１は、図６に示すように、先端構成部材３に設けられた先端カバーレンズ収容座５およびフィルタ収容座７に、それぞれ先端カバーレンズ９およびフィルタ１１を配置し、先端カバーレンズ９およびフィルタ１１の外周面と各収容座５、７との隙間に接着剤１３を充填して固定することによって、先端部の気密性を確保して内部への水分の浸入を防止している。

また、特許文献２に記載の光学系装置２１は、図７に示すように、レンズ枠２３内に配列された第１の光学素子２５と第２の光学素子２７とを備える。第１の光学素子２５と第２の光学素子２７との接合面２９を、接合手段（接着剤）によって気密接合することによって、第１の光学素子２５と第２の光学素子２７との間に形成された空気層Ｓを気密状態に密閉し、この空気層Ｓ内への水分の浸入を防止している。
特開昭６１−１０７２１０号公報 特開平５−２８１４９２号公報

ところが、上記特許文献１に記載の内視鏡１では、先端カバーレンズ９の外周面と先端カバーレンズ収容座５の内周面、およびフィルタ１１の外周面とフィルタ収容座７の内周面との間に、接着剤１３の層が設けているのみであり、水分、特に水分子が接着剤１３の層を通って内部に浸入する可能性がある。また、特許文献２に記載の光学系装置２１では、空気層Ｓを気密状態に密閉するのは、第１の光学素子２５と第２の光学素子２７との接合面２９を接着する接合手段（接着剤）だけであり、この狭い接合面２９だけの接着では、必ずしも密閉性が十分とはいえず、水分が浸入し易くなることがあった。また、透湿度が低いものの、接着力が低いために使えない耐湿性を保証する光学素子の接着には使用できない場合もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内視鏡の先端部の気密性を高めて、光学素子の結露によるくもりを確実に防止することができる内視鏡の光学系装置およびこれを備えた内視鏡を提供することにある。

本発明は下記構成からなる。
（１） 内視鏡の挿入部の先端側に設けられ、複数の光学素子を配列した光学系を有する内視鏡の光学系装置であって、
前記光学素子のうち最も観察対象側に配置された第１の光学素子と、該第１の光学素子に対面して空気層を介して気密接合された第２の光学素子との間で、
前記光学素子同士の接合面を第１の接着剤で接合するとともに、前記接合面の端部周縁を前記第１の接着剤よりも透湿度の低い第２の接着剤で覆うことを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、第１の光学素子と第２の光学素子との接合面を、第１の接着剤により接着するとともに、その接合面の端部周縁を透湿度の低い第２の接着剤で覆うようにしたので、外部からの水分が、接合面の端部周縁から接合界面を伝って、第１の光学素子と第２の光学素子との間の空気層に入り込むことが確実に防止できる。これにより、結露の発生を未然に防止して観察映像の画質低下を防止することができる。
また、第１の接着剤によって接着強度を確保し、透湿度の低い第２の接着剤によって耐湿性を確保するようにして、各特性に優れた接着剤を使い分けることで、気密性および接着強度が高い光学系装置とすることができる。

（２） （１）記載の内視鏡の光学系装置であって、前記第１の光学素子が、前記第２の光学素子と対面する片側に凹部を有する片凹レンズであることを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、第１の光学素子である片凹レンズの凹部と、第２の光学素子との間に介在する空気層に、外部からの水分が浸入することを防止できる。これにより、片凹レンズの結露によるくもりの発生を防止できる。

（３） （２）記載の内視鏡の光学系装置であって、前記第２の光学素子が、平行平板であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、第２の光学素子が平行平板であるので、第１の光学素子との接着時に光軸などの位置合わせを厳密に行う必要がなく、組み立て工程を簡単にすることができる。

（４） （１）〜（３）のいずれか1項記載の内視鏡の光学系装置であって、前記第１の光学素子の外径より前記第２の光学素子の外径が小さく、該第１、第２の光学素子を互いに接合したときに生じる段付部に前記第２の接着剤を塗着させたことを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、第２の光学素子の外径が、第１の光学素子の外径より小さいことで形成される段付部に、透湿度の低い第２の接着剤を塗着させることにより、外部の水分が、この第２の接着剤の通過することをほぼ阻止できる。これにより、第１の光学素子と第２の光学素子との間に介在する空気層に水分が入り込むことが防止される。また、径方向外側に第２の接着剤がはみ出すことなく、光学系装置をコンパクトにすることができる。

（５） （１）〜（４）のいずれか1項記載の内視鏡の光学系装置であって、前記光学素子の外周に該光学素子を保持するレンズホルダを有し、該レンズホルダの内周面と前記第１および第２の光学素子との間に密閉空間が形成され、該密閉空間内に前記第２の接着剤を塗着させたことを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、第１および第２の光学素子と、レンズホルダとの間の密閉空間に、第２の接着剤を塗着させたので、外気を遮断して水分の供給経路を制限することができ、第１の光学素子と第２の光学素子との間に介在する空気層に水分が入り込むことを更に確実に防止できる。

（６） （１）〜（５）のいずれか1項記載の内視鏡の光学系装置であって、前記光学系が、画像情報を取り込む撮像素子に導光するための光学系であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、光学系が、画像情報を取り込む撮像素子に導光するための光学系であるので、体腔内の映像を電気信号に変換して外部に取り出し、モニタ装置などに表示することができる。

（７） （１）〜（５）のいずれか1項記載の内視鏡の光学系装置であって、前記光学系が、照明光を出射させるための光学系であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、光学系が、照明光を出射させるための光学系であるので、体腔内の所望の部位を明るく照明して、鮮明な体腔内映像を撮像することができる。

（８） （１）〜（７）のいずれか１項記載の内視鏡の光学系装置であって、
前記第２の接着剤の透湿度が、９ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。

このように構成された内視鏡の光学系装置においては、第２の接着剤の透湿度が、９ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることにより、確実な防湿効果が得られるようになる。

（９） （１）〜（８）のいずれか1項記載の内視鏡の光学系装置を、内視鏡挿入部の先端側に設けたことを特徴とする内視鏡。

この内視鏡によれば、明るく鮮明な画像を得ることができる。

本発明の内視鏡の光学系装置およびこれを備えた内視鏡によれば、第１の光学素子と第２の光学素子との接合面を、第１の接着剤により接着するとともに、その接合面の端部周縁を耐湿性を有する第２の接着剤で覆うようにしたので、外部からの水分が、接合面の端部周縁から接合界面を伝って、第１の光学素子と第２の光学素子との間の空気層に入り込むことが確実に防止できる。これにより、レンズへの結露の発生を未然に防止して、観察映像の画質低下を防止することができる。

本発明に係る内視鏡の光学系装置およびこれを備えた内視鏡の好適な実施の形態について、以下に図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は内視鏡の挿入部における先端部分を示す外観斜視図、図２は図１に示す内視鏡のレンズ装置の断面図、図３は対物光学系の構成を示す縦断面図である。

図１から図３に示すように、体腔内等へ挿入される内視鏡３０の挿入部３１は、その先端部分が硬質部材からなる先端硬質部３１ａであり、この先端硬質部３１ａの後方には、先端硬質部３１ａを所望の方向に湾曲操作可能であるアングル部３１ｂが連設されている。先端硬質部３１ａの先端面（図示はしないが、側視型の内視鏡では側面）には、照明窓３３及び観察窓３５が設けられると共に、鉗子その他の処置具を挿通させる処置具挿通チャンネル３７が開口する。また、観察窓３５が汚損された時に、この観察窓３５に向けて洗浄用流体、例えば洗浄水と加圧エアとを噴射させるノズル３９が設けられている。

先端硬質部３１ａは、図２に示すように、先端部本体４１と、先端キャップ４３とから構成される。先端部本体４１は、軸線方向に貫通する透孔が複数形成された金属で形成されている。先端キャップ４３は金属が直接外部に露出するのを防止するために、先端部本体４１の外面を覆う電気絶縁性部材で構成される。そして、先端部本体４１と先端キャップ４３との接合部はシール材によりシールされている。

観察窓３５に設けた光学系装置である観察ユニット１００は、レンズホルダ４７内に対物光学系を組み込むことにより構成される。レンズホルダ４７を先端硬質部４１ａに固定するために、先端キャップ４３から先端部本体４１にかけて軸線方向に貫通する透孔が形成されている。レンズホルダ４７内には、光学素子である後述する複数のレンズからなる対物光学系が装着されている。また、レンズホルダ４７の端面には対物光学系の光軸を直角に曲げるプリズム４９が接合固定されている。さらに、プリズム４９には基板５１に装着した撮像手段としての固体撮像素子５３が接合される。

次に、レンズホルダ４７に設けられる対物光学系の一例を図３に示す。図３に示す対物光学系は、複数の光学素子の内、最も外側に配置された（観察対象側）光学素子から順に、第１から第４の光学素子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４の４枚構成となっている。

第１の光学素子Ｇ１は、観察対象側が平面で、結像側（第２の光学素子Ｇ２と対面する片側）が凹面となった片凹レンズであり、その平面側は観察窓３５に露出している。また、第１の光学素子Ｇ１より結像側に位置する第２の光学素子Ｇ２は、平行平板であり、第１の光学素子（レンズ）Ｇ１と気密に接合されている（図３においては、接着剤層の厚みを誇張して示している）。これにより、第１の光学素子（レンズ）Ｇ１と第２の光学素子（平行平板）Ｇ２との間には、空気層Ｓが形成される。

さらに、第３の光学素子Ｇ３は、凹面を結像側に向けた凸凹レンズであり、第４の光学素子Ｇ４は、凸レンズであって、第３の光学素子（レンズ）Ｇ３と第４の光学素子（レンズ）Ｇ４とは接合レンズとなっている。

第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２との接合面５５は、接着強度が高い第１の接着剤５７によって強固に接着されて気密接合されている。また、第１のレンズＧ１の外径Ｄは、平行平板Ｇ２の外径ｄより大きく、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とを接合したとき、接合面５５の端部周縁に段付部５９が形成される。第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とをレンズホルダ４７に装着したとき、レンズホルダ４７の内周面と、第１のレンズＧ１および平行平板Ｇ２との間に形成された密閉空間Ｃには、全周にわたって第1の接着剤よりも透湿度の低い第２の接着剤６１が塗着されている。第２の接着剤６１は、少なくとも第1のレンズＧ１と平行平板Ｇ２との間を覆うように、隙間なく塗着されていればよく、密閉空間Ｃを充填するように設けることで、耐湿性がより向上する。

各光学素子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、およびＧ４のレンズホルダ４７への組み付けは、以下のように行われる。即ち、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とは、接合面５５が第１の接着剤５７で接着されると共に、段付部５９に第２の接着剤６１が塗着され、レンズホルダ４７の前面側（図３において左側）から挿入された後、ローラで加締め加工されてレンズホルダ４７に固定される。なお、第２の光学素子が平行平板Ｇ２であるので、第１のレンズＧ１との接着時に、光軸などの位置合わせを厳密に行う必要がなく、組み立て工程を簡単化することができる。また、第３のレンズＧ３および第４のレンズＧ４は、レンズホルダ４７の後面側（図３において右側）から挿入されて接着剤によって固定されてレンズホルダ４７に組み付けられる。

内視鏡３０で使用される第１の接着剤５７には、生体適合性や耐薬品性も同時に求められる。第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とを強固に接着することを主な目的とする第１の接着剤５７としては、例えば、ＣＳ２３４０−５（セメダイン株式会社製）などのエポキシ系接着剤が例示される。この第１の接着剤５７の透湿度は、４５〜９０ｇ／ｍ^２・２４ｈ（ＪＩＳ Ｚ０２０８に準拠）の範囲のものである。
また、防湿を主な目的とする第２の接着剤６１としては、例えば、Ｘ−７１−７０８（信越化学工業株式会社製：透湿度 ９ｇ／ｍ^２・２４ｈ（２３℃／５５％ＲＨ／７日硬化後））などの透湿度の低いフッ素系接着剤や、ポリオレフィン系樹脂などの有機高分子系接着剤が挙げられる。この第２の接着剤６１は、その透湿度が９ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることが好ましい。具体的な例示は省略するが、透湿度が１５ｇ／ｍ^２・２４ｈ程度の場合では、水分の透過の影響が現れ始めることが実験的に分かっており、上記透湿度９ｇ／ｍ^２・２４ｈの接着剤では確実な防湿効果が得られている。なお、第２の接着剤６１は、第1の接着剤５７によって外側を覆われるため、生体適合を図る必要がなく、接着剤材料の選択の自由度が高められる。

観察ユニット１００は、そのレンズホルダ４７を先端部本体４１から先端キャップ４３にかけて設けた透孔に挿入するようにして先端硬質部３１ａに装着される。

次に、観察ユニット（光学系装置）１００の作用について説明する。
第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２との間の空気層Ｓの内部に湿気が含まれていると、結露が発生する可能性がある。第１のレンズＧ１は、観察窓３５に露出しており、しかもその表面にはノズル３９から洗浄水が噴射される。この洗浄水が噴射されると、第１のレンズＧ１の内面、特に最も厚みの薄い部位が洗浄水により急速に冷却されることになる。その結果、この第１のレンズＧ１の内面側で、最も肉厚の薄い中心部分に集中的に結露が生じることになり、鮮明な内視鏡画像を得る上で好ましくない。

従って、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２との間の空気層Ｓに湿気が含まれないようにすると共に、この空気層Ｓを完全にシールして、長期間にわたって外部から湿気が入り込まないように保持することが要求される。

本内視鏡３０の光学系装置１００は、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とが、接合面５５において接着強度の高い第１の接着剤５７によって接着されるとともに、その接合面５５の端部周縁の段付部５９には、耐湿性の高い（低透湿度の）第２の接着剤６１が塗着されているので、外部から浸入する水分は、耐湿性の高い第２の接着剤６１で阻止されて、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２との間の空気層Ｓに入り込むことが確実に防止される。これにより、第１のレンズＧ１の結露が未然に防止されて、観察映像の画質低下を防止することができる。

次に、観察ユニット（光学系装置）１００の変形例について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は同じ外径を有する第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とが接合された状態を示す要部拡大図、（ｂ）は第１のレンズＧ１に対して、それより大きな外径を有する平行平板Ｇ２が接合された状態を示す要部拡大図である。

図４（ａ）に示すように、同じ外径を有する第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とは、接合面５５において接着強度の高い第１の接着剤５７によって接着され、更に接合面５５の端部周縁に耐湿性の高い第２の接着剤６１が塗着されている。また、図４（ｂ）に示すように、第１のレンズＧ１の外径より大きな外径を有する平行平板Ｇ２は、接合面５５が接着強度の高い第１の接着剤５７によって接着され、接合面５５の端部周縁に形成された段付部５９には、耐湿性の高い第２の接着剤６１が塗着されている。
その他の作用および効果は、第１実施形態の光学系装置１００と同様であるので説明を省略する。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して第２実施形態に係る光学系装置について説明する。図５は照明手段である照明ユニットに適用された光学系装置の要部断面図である。なお、第２実施形態の光学系装置は、平行平板（第２の光学素子）の後方に配置される光学要素が、第１実施形態の光学系装置と異なる。それ以外は、第１実施形態の光学系装置と同様であるので、同一部分には同一符号または相当符号を付して説明を省略または簡略化する。

図５に示すように、第２実施形態の光学系装置である照明ユニット２００は、挿入部３１の先端に設けられた照明窓３３に、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とが配置されている。第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とは、第１実施形態の光学系装置と同様に、その接合面５５が接着強度の高い第１の接着剤５７によって接着され、接合面５５の端部周縁に耐湿性の高い第２の接着剤６１が塗着されている。

平行平板Ｇ２の後方（図５において右側）には、ライトガイド６３の出射端６５が位置している。ライトガイド６３の他端は、図示しない光源装置に接続されており、光源ランプからの照明光が、ライトガイド６３によって伝送されて照明ユニット２００を介して照明窓３３から出射する。

第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２との間の空気層Ｓに外部から水分が浸入すると、第１のレンズＧ１に結露が生じて照明ユニット２００の照度が低下することがある。本実施形態の照明ユニット２００は、第１のレンズＧ１と平行平板Ｇ２とが、接合面５５において接着強度の高い第１の接着剤５７によって接着されるとともに、その接合面５５の端部周縁の段付部５９には、耐湿性の高い（低透湿度の）第２の接着剤６１が塗着されているので、外部から浸入する水分が耐湿性の高い第２の接着剤６１で阻止される。これにより、第１のレンズＧ１の結露が未然に防止されて、照度の高い照明を行うことができる。

なお、本内視鏡の光学系装置は、前述した各実施形態および変形例に限定されるものではなく、適宜、変形や改良等が可能である。例えば、上記説明において、第２の光学素子は、平行平板として説明したが、固体撮像素子を用いる際に必要となる赤外線カットフィルタであつてもよく、またレンズとすることもできる。

内視鏡の挿入部における先端部分を示す外観斜視図である。 図１に示す内視鏡のレンズ装置の断面図である。 対物光学系の構成を示す縦断面図である。 （ａ）は同じ外径を有する第１の光学素子と第２の光学素子とが接着された状態を示す要部拡大図、（ｂ）は第１の光学素子レンズに対して、それより大きな外径を有する第２の光学素子が接着された状態を示す要部拡大図である。 照明ユニットに適用された光学系装置の要部断面図である。 従来の光学系装置の要部断面図である。 従来の他の光学系装置の要部断面図である。

符号の説明

３０ 内視鏡
３１ 挿入部
４７ レンズホルダ
５３ 固体撮像素子
５５ 接合面
５７ 第１の接着剤
５９ 段付部
６１ 第２の接着剤
１００ 観察ユニット（光学系装置）
２００ 照明ユニット（光学系装置）
Ｃ 密閉空間
Ｄ 第１の光学素子の外径
ｄ 第２の光学素子の外径
Ｇ１ 第１のレンズ（第１の光学素子、片凹レンズ）
Ｇ２ 平行平板（第２の光学素子）
Ｓ 空気層

Claims (9)

1. 内視鏡の挿入部の先端側に設けられ、複数の光学素子を配列した光学系を有する内視鏡の光学系装置であって、
   前記光学素子のうち最も観察対象側に配置された第１の光学素子と、該第１の光学素子に対面して空気層を介して気密接合された第２の光学素子との間で、
   前記光学素子同士の接合面を第１の接着剤で接合するとともに、前記接合面の端部周縁を前記第１の接着剤よりも透湿度の低い第２の接着剤で覆うことを特徴とする内視鏡の光学系装置。
2. 請求項１記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記第１の光学素子が、前記第２の光学素子と対面する片側に凹部を有する片凹レンズであることを特徴とする内視鏡の光学系装置。
3. 請求項１または請求項２記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記第２の光学素子が、平行平板であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記第１の光学素子の外径より前記第２の光学素子の外径が小さく、該第１、第２の光学素子を互いに接合したときに生じる段付部に前記第２の接着剤を塗着させたことを特徴とする内視鏡の光学系装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記光学素子の外周に該光学素子を保持するレンズホルダを有し、該レンズホルダの内周面と前記第１および第２の光学素子との間に密閉空間が形成され、該密閉空間内に前記第２の接着剤を塗着させたことを特徴とする内視鏡の光学系装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記光学系が、画像情報を取り込む撮像素子に導光するための光学系であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記光学系が、照明光を出射させるための光学系であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の内視鏡の光学系装置であって、
   前記第２の接着剤の透湿度が、９ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることを特徴とする内視鏡の光学系装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか1項記載の内視鏡の光学系装置を、内視鏡挿入部の先端側に設けたことを特徴とする内視鏡。

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