JP2012125411A

JP2012125411A - 導光部材および内視鏡装置

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Publication number: JP2012125411A
Application number: JP2010279787A
Authority: JP
Inventors: Sho Shinshi; 翔進士
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: JP5526011B2

Abstract

【課題】照明むらの防止および挿入部の細径化を図り、照明光を広範囲に射出する。
【解決手段】内視鏡挿入部の先端に取り付けられ、光源４から発せられた照明光を入射させる入射部１１と、入射部１１により入射された照明光を内視鏡挿入部の先端の周方向に導光可能な円環状の導光部２１と、導光部２１の軸方向の一端面に配置され、導光部２１により導光される照明光を散乱させて軸方向の他端面（射出面２７）から射出させる散乱部３１とを備える導光部材１０を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、導光部材および内視鏡装置に関するものである。

従来、光源から発せられた光を複数のレンズを組み合わせて構成される照明光学系を介して観察対象部位に照射する内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、観察対象部位に対して内視鏡挿入部の先端を近づけた際に、画像の一部が明るくなりすぎたり白飛びが発生したりするのを防ぐため、内視鏡挿入部の先端においてこのような照明光学系を半径方向に位置をずらして複数配置することも知られている。

特開２０１０−１１５２８１号公報

しかしながら、従来の内視鏡装置のように、内視鏡挿入部の先端において複数の照明光学系を半径方向に位置をずらして配置したのでは、光源からの光を各照明光学系に導光する光ファイバの数が増加するため、内視鏡挿入部の組み立てが煩雑になるとともに、内視鏡挿入部内に大きなスペースが必要となり内視鏡挿入部の径が太くなってしまうという不都合がある。また、照明光学系と撮像光学系との距離のばらつきに起因して照明むらが発生するという不都合もある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、照明むらの防止および挿入部の細径化を図り、照明光を広範囲に射出することができる導光部材、および、観察対象部位の広範囲を鮮明に観察することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、内視鏡挿入部の先端に取り付けられ、光源から発せられた照明光を入射させる入射部と、該入射部により入射された前記照明光を前記先端の周方向に導光可能な円環状の導光部と、該導光部の軸方向の一端面に配置され、該導光部により導光される前記照明光を散乱させて前記軸方向の他端面から射出させる散乱部とを備える導光部材を提供する。

本発明によれば、内視鏡挿入部の先端において、光源から発せられ入射部により入射された照明光が導光部により周方向に導光され、散乱部により散乱させられて導光部から軸方向に射出される。すなわち、散乱部によって照明光が散乱させられることにより、導光部の他端面の周方向の略全域から照明光が射出される。したがって、内視鏡挿入部の先端に複数の照明光学系を設けることなく、照明光の照射範囲を広範囲にすることができる。また、内視鏡挿入部内に複数の光ファイバを設ける必要もなく、内視鏡挿入部の細径化を図ることができる。

さらに、導光部を円環状に形成することで、内視鏡挿入部の先端において導光部の周方向内方に撮像光学系を配置することができ、これにより、導光部と撮像光学系との距離のばらつきに起因する照明むらの発生を抑制することができる。

上記発明においては、前記散乱部が、前記軸方向に起伏する多数の凹凸を有することとしてもよい。
このように構成することで、凹凸により照明光の散乱角度を大きくし、照明光をより広範囲に射出させることができる。

また、上記発明においては、前記散乱部に反射コーティングが施されていることとしてもよい。
このように構成することで、導光部により導光される照明光を散乱部により反射し、軸方向の他端面から効率的に射出させることができる。

また、上記発明においては、前記導光部の前記他端面の周縁が曲面形状に形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、導光部の軸方向の他端面の射出範囲を広げ、散乱部により散乱された照明光をより広範囲に射出させることができる。

また、上記発明においては、前記導光部の内径部に反射コーティングが施されていることとしてもよい。
このように構成することで、散乱部により散乱させられた照明光が導光部の半径方向内方から外部へ漏れるのを防ぎ、導光部の軸方向の他端面から射出される照明光の射出光量を向上することができる。

また、上記発明においては、前記導光部の外径部に反射コーティングが施されていることとしてもよい。
このように構成することで、散乱部により散乱させられた照明光が導光部の半径方向外方から外部へ漏れるのを防ぎ、導光部の軸方向の他端面から射出される照明光の射出光量を向上することができる。

また、上記発明においては、前記導光部の内径が、前記散乱部から前記軸方向の他端面に向かって細くなるテーパ状に形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、散乱部により散乱された照明光を導光部の他端面へ導光させて効率的に射出させることができる。

また、上記発明においては、前記導光部が、前記入射部から前記周方向に離れるに従い、前記散乱部と前記軸方向の他端面との距離が近づくように形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、導光部において、入射部から周方向に離れるに従い、照明光が散乱部により散乱されてから軸方向の他端面から射出されるまでの距離が短くなる。これにより、照明光を導光する距離に起因する射出光量のむらを低減することができる。

また、上記発明においては、前記入射部が、前記軸方向から入射される前記照明光を前記導光部の半径方向に偏向する偏向面を有することとしてもよい。
このように構成することで、偏向面により、導光部に対して軸方向にずらして配置した光源からの照明光も導光部に入射させることができる。

また、上記発明においては、前記入射部が、前記軸方向から入射される前記照明光を前記導光部の互いに交差する２つの接線方向に偏向する一対の偏向面を有することとしてもよい。
このように構成することで、一対の偏向面により、導光部に対して軸方向にずらして配置した光源からの照明光を導光部の周方向に互いに逆回りに入射させることができる。これにより、導光部の他端面から照明光を対称に射出させ、視野範囲内の照明むらを低減することができる。

また、上記発明においては、前記偏向面に反射コーティングが施されていることとしてもよい。
このように構成することで、偏向面により照明光を反射し、導光部に対してより効率的に照明光を入射させることができる。

本発明は、照明光を発する光源と、生体の体腔内に挿入される挿入部と、該挿入部の先端に配置される上記いずれかの導光部材を備える内視鏡装置を提供する。
本発明によれば、光源から発せられた照明光を導光部材により挿入部の先端から広範囲に射出し、観察対象部位の広範囲を鮮明に観察することができる。

本発明に係る導光部材によれば、照明むらの防止および挿入部の細径化を図り、照明光を広範囲に射出することができるという効果を奏する。また、本発明に係る内視鏡装置によれば、観察対象部位の広範囲を鮮明に観察することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の部分的な概略構成図である。図１の導光部材を軸方向から見た概略構成図である。図１の導光部材の軸方向の断面図である。本発明の一実施形態の第１の変形例に係る導光部材を軸方向から見た概略構成図である。本発明の一実施形態の第２の変形例に係る散乱部の拡大図である。本発明の一実施形態の第３の変形例に係る散乱部を軸方向から見た平面図である。本発明の一実施形態の第４の変形例に係る導光部材の軸方向の断面図である。本発明の一実施形態の第５の変形例に係る導光部の内径部を示す概略構成図である。本発明の一実施形態の第５の変形例に係る別の導光部材を半径方向から見た概略構成図である。本発明の一実施形態の第６の変形例に係る導光部材の軸方向の断面図である。本発明の一実施形態の第７の変形例に係る導光部材の軸方向の断面図である。本発明の一実施形態の第７の変形例に係る別の導光部材の軸方向の断面図である。（ａ）は本発明の一実施形態の第８の変形例に係る導光部材を軸方向から見た概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）の導光部材を別の角度から見た概略構成図であり、（ｃ）は（ａ）のの導光部材の軸方向の断面図である。（ａ）は本発明の一実施形態の第９の変形例に係る導光部材を軸方向から見た概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）の導光部材を別の角度から見た概略構成図であり、（ｃ）は（ａ）の導光部材の軸方向の断面図である。

本発明の一実施形態に係る導光部材および内視鏡装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１００は、図１に示されるように、生体の体腔内に挿入される細長い円筒状の挿入部２を備えている。挿入部２の先端２ａには、照明光を発する２つの光源４と、光源４から発せられた照明光を周方向に導光して射出させる導光部材１０と、照明光が照射された観察対象部位（図示略）からの反射光を集光する撮像光学系６とが設けられている。

光源４は、例えば、ＬＥＤであり、導光部材１０の半径方向外方に配置されている。
撮像光学系６は、挿入部２内の半径方向の略中央に配置されている。符合８は撮像光学系６により集光された反射光を撮影するＣＣＤのような撮像素子を示し、符合９は撮像素子８により得られた電気信号を挿入部２の基端側に配置される画像処理装置（図示略）に送るケーブルを示している。本実施形態においては、撮像素子８を挿入部２内に配置することとしたが、例えば、撮像素子８を挿入部２の基端側に配置し、撮像光学系６により集光された反射光を光ファイバ等により撮像素子８に導光することとしてもよい。

導光部材１０は、図２および図３に示すように、光源４から発せられた照明光を入射させる入射部１１と、入射部１１により入射された照明光を先端２ａの周方向に導光させる円環状の導光部２１と、導光部２１により導光される照明光を散乱させて導光部２１の軸方向に射出させる散乱部３１とを備えている。

入射部１１は、導光部２１の外径部２３に設けられ、導光部２１の互いに交差する２つの接線方向にそれぞれ開口する１対の開口部１３を有している。各開口部１３には、それぞれ光源４が設けられている。この入射部１１は、各光源４から発せられた照明光を各開口部１３から導入し、導光部２１の周方向に互いに逆回りに入射させるようになっている。

導光部２１は、例えば、ガラス材料等によって形成され、透過性を有している。この導光部２１は、外径部２３が挿入部２の先端２ａの外形寸法と略等しい外形寸法を有し、内径部２５が撮像光学系６の外形寸法より若干大きい内径寸法を有している。また、導光部２１は、挿入部２の基端側に向けられる軸方向の一端面に散乱部３１が配置され、軸方向の他端面が照明光を射出させる射出面２７となっている。

散乱部３１は、導光部２１と同質の材料からなり、導光部２１の軸方向の一端面の略全域に設けられている。この散乱部３１は、入射部１１から入射され導光部２１により周方向に導光される照明光を偏向するようになっている。これにより、照明光が導光部２１内で散乱させられ、射出面２７から外部へ軸方向に射出される。

次に、このように構成された本実施形態に係る導光部材１０および内視鏡装置１００の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る導光部材１０および内視鏡装置１００によれば、光源４から照明光が発せられると、入射部１１の各開口部１３からそれぞれ照明光が導入され、導光部２１に対して周方向に互いに逆回りに入射される。

導光部２１に入射された照明光は、挿入部２の先端２ａの周方向に導光され、軸方向の一端面に配置された散乱部３１により偏向されて導光部２１内で散乱させられる。散乱部３１によって散乱させられた照明光は、導光部２１の軸方向の他端面（射出面２７）の略全域から射出される。これにより、挿入部２の先端２ａから軸方向の広範囲に照明光を射出させることができる。

挿入部２の先端２ａから射出された照明光が観察対象部位に照射されると、観察対象部位において反射された反射光が撮像光学系６により集光され、撮像素子８により撮影される。撮像素子８において電気信号が取得されると、その電気信号がケーブル９を介して画像処理装置に送られ、画像処理装置により画像情報として処理されることとなる。

以上、本実施形態に係る導光部材１０および内視鏡装置１００によれば、導光部２１により挿入部２の周方向に導光される照明光を散乱部３１により散乱させることで、射出面２７の略全域から照明光を射出させることができる。したがって、挿入部２の先端２ａに複数の照明光学系（図示略）を設けることなく、先端２ａから照明光を広範囲に射出させることできる。これにより、観察対象部位の広範囲にわたる鮮明な観察を実現するとともに、先端２ａに照明光を導光するための複数の光ファイバを挿入部２内に設ける必要もなく挿入部２の細径化を図ることができる。

また、導光部２１を円環状に形成することで、挿入部２の先端において導光部２１の周方向内方に撮像光学系６を配置することができ、導光部２１と撮像光学系６との距離のばらつきに起因する照明むらの発生を抑制することができる。さらに、照明光の照射範囲が広範囲になることで、処置に用いられる紺子等の濃い影が生じるのを防ぐことができる。

本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、入射部１１により２つの光源４からの照明光を入射させることとしたが、第１の変形例としては、図４に示すように、光源４を１つにすることとしてもよい。このようにした場合でも、導光部材１０により、単一の光源４から発せられた照明光を挿入部２の周方向に導光し、その先端２ａから広範囲に射出させることができる。

また、第２の変形例としては、例えば、図５に示すように、散乱部３１が導光部２１の軸方向に起伏する多数の凹凸３３を有することとしてもよい。図５は、散乱部３１を拡大した図である。このようにすることで、凹凸３３により照明光の散乱角度を大きくし、射出面２７から照明光をより広範囲に射出させることができる。多数の凹凸３３は、例えば、球の一部のような曲面形状の凸部を軸方向に多数突出させたものであってもよい。

第３の変形例としては、例えば、図６に示すように、散乱部３１に反射コーティングＡが施されていることとしてもよい。このようにすることで、導光部２１により導光される照明光を散乱部３１により反射し、挿入部２の先端２ａから軸方向に効率的に射出させることができる。反射コーティングＡは、例えば、アルミコートを施したものでもよいし、銀等の金属膜を蒸着したものでもよい。

第４の変形例としては、例えば、図７に示すように、導光部２１の射出面２７の周縁２８が曲面形状に形成されていることとしてもよい。このようにすることで、射出面２７の射出範囲を広げ、散乱部３１により散乱された照明光をより広範囲に射出させることができる。また、射出成形を容易にすることができる。

第５の変形例としては、例えば、図８に示すように、導光部２１の内径部２５に反射コーティングＡが施されていることとしてもよい。このようにすることで、散乱部３１により散乱させられた照明光が導光部２１の内径部２５から外部へ漏れるのを防ぎ、射出面２７から射出される照明光の射出光量を向上することができる。同様に、図９に示すように、導光部２１の外径部２３に反射コーティングＡが施されていることとしてもよい。このようにすることで、散乱部２７により散乱させられた照明光が導光部２１の外径部２３から外部へ漏れるのを防ぎ、射出面２７から射出される照明光の射出光量を向上することができる。導光部２１の射出面２７の周縁２８が湾曲形状を有する場合は、周縁２８に反射コーティングＡを施さないようにすることが好ましい。

第６の変形例としては、例えば、図１０に示すように、導光部２１は、その内径が散乱部３１から射出面２７に向かって細くなるテーパ状に形成されていることとしてもよい。このように導光部２１の内径部２５を軸方向の一端面から他端面（射出面２７）に向かって先細になるように傾斜させることで、散乱部３１により散乱された照明光を射出面２７へ導光され易くし、挿入部２の先端２ａから軸方向に照明光を効率的に射出させることができる。

第７の変形例としては、例えば、図１１に示すように、導光部２１の軸方向の一端面が他端面（射出面２７）に向かって傾斜し、入射部１１から周方向に離れるに従い散乱部３１と射出面２７との距離が近づくように形成されていることとしてもよい。このようにすることで、導光部２１において、入射部１１から周方向に離れるに従い照明光が散乱部３１により散乱されてから射出面２７から射出されるまでの距離が短くなる。これにより、照明光を導光する距離に起因する射出光量のむらを低減することができる。
さらに、図１２に示すように、導光部２１の内径が散乱部３１から射出面２７に向かって細くなるテーパ状に形成されていることとしてもよい。この場合において、導光部２１の外形が散乱部３１から射出面２７に向かって細くなるテーパ状に形成されていることとしてもよい。このようにすることで、外径部２３に抜き勾配を付け、導光部２１の成形を容易にすることができる。

第８の変形例としては、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、入射部１１が、導光部２１の軸方向から入射される照明光をその半径方向に偏向する偏向面１５を有することとしてもよい。偏向面１５は、例えば、入射される照明光の光軸に対して、その光軸方向に４０°〜５０°の傾きを有するように配置することとすればよい。

このようにすることで、偏向面１５により、導光部２１に対して軸方向にずらして配置した光源（図示略）からの照明光を導光部２１に入射させることができる。これにより、挿入部２をより細径化することができる。この場合、例えば、光源を挿入部２の基端側に配置し、その光源から発せられた照明光を光ファイバ（図示略）等により挿入部２の先端２ａに導光して入射部１１に入射させることとしてもよい。このようにしたとしても、挿入部２内に複数の照明光学系および複数の光ファイバを設ける場合のように、挿入部２の径寸法が大きくなるのを防ぐことができる。また、光源として、ＬＥＤより大きな公知の装置を採用することができる。

第９の変形例としては、図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、入射部１１が、導光部２１の軸方向から入射される照明光を導光部２１の互いに交差する２つの接線方向に偏向する一対の偏向面１６を有することとしてもよい。一対の偏向面１６は、例えば、入射される照明光の光軸と撮像光学系６の光軸とを含む平面に対して互いに対称になるように配置することとすればよい。

このようにすることで、一対の偏向面１６により、導光部２１に対して軸方向にずらして配置した光源４からの照明光を導光部２１の周方向に互いに逆回りに入射させることができる。これにより、導光部２１の射出面２７から照明光を対称に射出させ、視野範囲内の照明むらを低減することができる。

上記第８の変形例および第９の変形例においては、偏向面１５，１６にそれぞれ反射コーティングが施されていることとしてもよい。このようにすることで、偏向面１５，１６により照明光を反射し、導光部２１に対してより効率的に照明光を入射させることができる。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記一実施形態およびその変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

２挿入部（内視鏡挿入部）
２ａ先端
４光源
１０導光部材
１１入射部
１５偏向面
１６偏向面
２１導光部
２７射出面（他端面）
３１散乱部
３３凹凸
１００内視鏡装置
Ａ反射コーティング

Claims

内視鏡挿入部の先端に取り付けられ、
光源から発せられた照明光を入射させる入射部と、
該入射部により入射された前記照明光を前記先端の周方向に導光可能な円環状の導光部と、
該導光部の軸方向の一端面に配置され、該導光部により導光される前記照明光を散乱させて前記軸方向の他端面から射出させる散乱部とを備える導光部材。
前記散乱部が、前記軸方向に起伏する多数の凹凸を有する請求項１に記載の導光部材。
前記散乱部に反射コーティングが施されている請求項１または請求項２に記載の導光部材。
前記導光部の前記他端面の周縁が曲面形状に形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の導光部材。
前記導光部の内径部に反射コーティングが施されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の導光部材。
前記導光部の外径部に反射コーティングが施されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の導光部材。
前記導光部の内径が、前記散乱部から前記軸方向の他端面に向かって細くなるテーパ状に形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の導光部材。
前記導光部が、前記入射部から前記周方向に離れるに従い、前記散乱部と前記軸方向の他端面との距離が近づくように形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の導光部材。
前記入射部が、前記軸方向から入射される前記照明光を前記導光部の半径方向に偏向する偏向面を有する請求項１から請求項８のいずれかに記載の導光部材。
前記入射部が、前記軸方向から入射される前記照明光を前記導光部の互いに交差する２つの接線方向に偏向する一対の偏向面を有する請求項１から請求項８のいずれかに記載の導光部材。
前記偏向面に反射コーティングが施されている請求項９または請求項１０に記載の導光部材。
照明光を発する光源と、
生体の体腔内に挿入される挿入部と、
該挿入部の先端に配置される請求項１から請求項１１のいずれかに記載の導光部材を備える内視鏡装置。