JP3710610B2 - ファイバスコープおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、医療用内視鏡等に用いられるファイバスコープおよびその製造方法に関するもので、特に細径化が可能であり、かつ製造が容易なファイバスコープおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療用内視鏡等に用いられるファイバスコープとしては、直視型と呼ばれるものが知られている。これは、直線状のイメージファイバなどの画像伝送媒体の先端に、レンズなどからなる対物光学系を取り付けた対物部を有するもので、その視野方向が画像伝送媒体の先端方向に向いたものとなっている。
しかしながら直視型ファイバスコープでは、観察対象物によっては観察を行いにくい場合があるため、視野方向を側方に向けたものが用いられることがある。
【０００３】
図１３は、この種のファイバスコープの一例の対物部を示すもので、ここに示すファイバスコープは、イメージファイバ２１と、その先端に設けられた対物光学系２２を備えたものとなっている。
対物光学系２２は、図中矢印で示す視野方向をイメージファイバ２１の側方に向けるためのもので、イメージファイバ２１の先端に設けられたレンズ２３、プリズムからなる反射鏡２４、およびレンズ２５を有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ファイバスコープにあっては、対物光学系２２の各部品の小型化が難しいため、細径化が難しく適用範囲が制限される問題があった。
また、対物光学系２２の構造が複雑であるため、製造に際し、組立、調整に手間がかかり、製造コストが嵩む不満があった。また対物光学系２２において光量の損失が生じやすく、画角が大きくなるよう設定すると、得られる画像の明るさが不足してしまう問題もあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、細径化が可能であり、かつ製造が容易であり、しかも画像の明るさおよび画角を十分なものとすることができるファイバスコープおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、複数の光ファイバが一体化されて構成され、複数のコアを持つイメージファイバである画像伝送媒体を備えたファイバスコープであって、前記画像伝送媒体が、先端端面が画像伝送媒体の側方を向くように屈曲した屈曲部を有し、この屈曲部が、画像伝送媒体を塑性変形させることにより内部歪が生じないように形成され、その曲率半径が画像伝送媒体の半径以上とされていることを特徴とするファイバスコープによって解決することができる。
本発明のファイバスコープは、前記先端端面に、対物光学系が設けられている構成が可能である。
本発明のファイバスコープの製造方法は、前記ファイバスコープを製造する方法であって、水平面に対し傾斜した傾斜部を備え、前記屈曲部に即した形状とされた屈曲治具を用い、直線状の画像伝送媒体の先端から所定距離の部分より先端側の部分である先端部を前記傾斜部の上方に位置させた状態で、前記先端から所定距離の部分を加熱、軟化させ、この際、前記先端部が傾斜部に当接するまで加熱を行うことによって、この先端部を、基端側の基部に対し加熱部分において屈曲させ、前記屈曲治具に沿う形状の屈曲部を形成することを特徴とする。
本発明のファイバスコープの製造方法は、前記ファイバスコープを製造する方法であって、水平面に対し傾斜した傾斜部を備えた屈曲治具を用い、直線状の画像伝送媒体を傾斜部上に載置し、この際、画像伝送媒体の先端から所定距離の部分より先端側の部分である先端部を、傾斜部下縁部より下方側に位置させた状態で、前記先端から所定距離の部分を加熱、軟化させ、この際、前記先端部が自重により鉛直下方に向くまで加熱を行うことによって、この先端部を、基端側の基部に対し加熱部分において屈曲させ屈曲部を形成することを特徴とする。
本発明のファイバスコープの製造方法は、前記ファイバスコープを製造する方法であって、画像伝送媒体には、樹脂コーティングが施されており、直線状の画像伝送媒体の先端から所定距離の部分の樹脂コーティングを取り除き、この部分を加熱、軟化させ、この加熱部分より先端側の先端部を、基端側の基部に対し加熱部分において屈曲させ屈曲部を形成することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明のファイバスコープの一実施形態を示すもので、ここに示すファイバスコープは、対物部１０と、画像表示装置２０と、光源３０とを備えたものである。
対物部１０は、画像伝送媒体であるイメージファイバ１とその先端に設けられた対物光学系２とからなるファイバスコープ本体３に、照明光用ライトガイドファイバ４が縦添えされ、これらの外周に外被５が設けられたものである。
【０００７】
イメージファイバ１としては、石英系ガラス、多成分系ガラス、プラスチックなどからなる汎用の光ファイバ素線を多数本、例えば５００〜１００万本程度束ねて一体化してなる画像伝送媒体本体であるイメージファイバ本体の外周面上に、強度向上を図るための樹脂コーティングや金属コーティングを形成したものを用いるのが好ましい。
樹脂コーティングの材料樹脂としては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどの紫外線硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などが用いられる。
【０００８】
イメージファイバ１は、その先端付近の屈曲部６において屈曲した形状とされ、屈曲部６より先端側の先端部７の先端端面７Ａが、基端側の基部８の側方を向き、視野方向が図中矢印で示すように基部８の側方を向いたものとなっている。
イメージファイバ１の外径は０．１〜１０ｍｍとするのが好ましい。
【０００９】
屈曲部６におけるイメージファイバ１の曲率半径は、小さすぎればイメージファイバ１の導波路構造が損なわれ損失増加や画像の劣化が起こりやすくなるため、少なくともイメージファイバ１の半径以上とされ、通常はイメージファイバの直径以上、１５ｍｍ以下となるよう設定される。なお曲率半径とは曲率中心からイメージファイバ１の中心軸までの距離をいう。
また基部８に対する先端部７の角度は、通常、１５〜１２０度とされる。
先端部７の長さは、通常、０．１〜１０ｍｍとされる。
【００１０】
対物光学系２としては、汎用の球面レンズ等を備えた既存の直視用ファイバスコープ用のものを用いることができる。
イメージファイバ１と対物光学系２からなるファイバスコープ本体３には、上記画像表示装置２０が接続されている。
【００１１】
照明光用ライトガイドファイバ４は、観察対象物に照明光を照射するためのもので、汎用の光ファイバ素線を数百本束ねたものを用いることができる。照明光用ライトガイドファイバ４には、上記光源３０が接続されている。
外被５は、ポリエチレン等の樹脂や、ステンレスなどの金属などからなるものとされ、その外径は通常、０．１５〜３０ｍｍとされる。
【００１２】
続いて、本発明のファイバスコープの製造方法の一実施形態について図３ないし図５を参照して説明する。
まず、直線状のイメージファイバ１Ａの先端から所定距離、例えば１０〜１００ｍｍの位置を加熱し、この部分を軟化させる。
【００１３】
加熱方法としては、イメージファイバ１Ａがガラス製である場合、酸水素バーナ、プロパン酸素バーナなどのバーナを用いる方法や、放電加熱法等が用いられる。この場合、加熱温度は１４００〜１８００℃とするのが好ましい。
イメージファイバ１Ａがプラスチック製である場合には、温風、温水、温湯による加熱や、電気ヒータ等のヒータを用いた加熱法を採用するのが好ましい。この場合、加熱温度は８０〜２００℃とするのが好ましい。
【００１４】
次いで、イメージファイバ１Ａの加熱部分より先端側の先端部７を、基端側の基部８に対し加熱部分を支点として曲げ、軟化した加熱部分を塑性変形させる。次いで、加熱部分を空冷等により徐々に冷却して硬化させ、屈曲部６を形成したイメージファイバ１を得る。
上記屈曲部６は、加熱により塑性的に変形させた後、徐々に冷却し硬化させたものであるため、イメージファイバ１内部には歪みが生じることがない。
【００１５】
次いで、必要に応じて、先端部７の基部８に対する側方への張り出し量が所定値以下となるように、余長部分のイメージファイバ１を光ファイバカッタや棒カッタを用いて切除する。続いて、先端部７の切断面を光学研磨機を用いて研磨処理する。
次いで、この先端部７の先端端面７Ａにセルフォックレンズ等の対物光学系２を放電融着法、光学接着剤などを用いて取り付け、ファイバスコープ本体３を得る。また対物光学系２として球面レンズ等を備えたものを使用する場合には、このレンズをレンズセルに組み込み、このレンズセルを先端端面７Ａに取り付るようにするのが好ましい。
【００１６】
次いで、このファイバスコープ本体３に照明光用ライトガイドファイバ４を縦添えし、これらをポリエチレンなどを用いて一括被覆することによって外被５を設けて対物部１０を形成し、これに画像表示装置２０および光源３０を接続して図１および図２に示すファイバスコープを得る。
【００１７】
上記ファイバスコープにあっては、イメージファイバ１に屈曲部６を形成することによって視野方向をイメージファイバ１の側方に向けたものであるので、従来の反射鏡を備えた対物光学系を有するファイバスコープに比べ、対物部の構造を単純化することができる。
従って、細径化を可能とするとともに、光量の損失を小さくし、得られる画像の明るさを向上させ、画角を大きくすることが可能となる。
さらには、製造工程を簡略化し、製造の容易化、および製造コスト削減を可能とすることができる。また対物光学系２として直視用ファイバスコープ用のものなどの既存のものを用いることができるため、いっそうの製造コスト削減が可能となる。
また、屈曲部６がイメージファイバ１を塑性変形させることにより形成されたものであるため、イメージファイバを非塑性的に変形させたものと比べ、イメージファイバ１内に歪みを生じさせず、光学特性に優れたファイバスコープを得ることができる。
【００１８】
上記ファイバスコープの製造方法にあっては、屈曲部６における基部８に対する先端部７の角度を簡単な操作で任意に設定することができ、任意の視野方向を持つファイバスコープを容易に製造することができる。
また、屈曲部６を、イメージファイバ１Ａを塑性変形させることにより形成するので、屈曲部形成後のイメージファイバ１内に歪みが生じることが無く、光学特性に優れたファイバスコープを得ることができる。
【００１９】
上記ファイバスコープの製造方法としては、上述のものに限らず、図６および図７に示すイメージファイバ屈曲治具１１を用いた方法を採用することもできる。
図６および図７に示すイメージファイバ屈曲治具１１は、上記イメージファイバ１の屈曲部６を形成するためのもので、その上面が水平面に沿う水平部１１Ａとされ、これに隣接する面が水平部１１Ａに対し傾斜した傾斜部１１Ｂとされたものである。
【００２０】
この傾斜部１１Ｂの水平部１１Ａに対する傾斜角度、および傾斜部１１Ｂ最上部の形状は、形成するべき屈曲部６の形状に即して設計される。
この屈曲治具１１の材質としては、加工するべきイメージファイバ１の軟化点付近の温度に対して十分な耐久性を有するものが好ましく、セラミック、カーボン、ステンレスなどが使用可能である。特に、断熱性の高いアルミナ等のセラミックを用いるのが好ましい。
【００２１】
この屈曲治具１１を用いて上述のファイバスコープを製造するには、次のようにする。
まず直線状のイメージファイバ１Ａを、屈曲治具１１の水平部１１Ａ上に載置する。この際、イメージファイバ１Ａの先端部が傾斜部１１Ｂの上方に位置するようにする。
次いで、イメージファイバ１Ａの傾斜部１１Ｂ最上部に位置する部分を加熱し、軟化させる。
【００２２】
次いで、イメージファイバ１Ａの先端部を、加熱部分を支点として傾斜部１１Ｂに当接するまで下方に曲げ、この部分のイメージファイバ１Ａを塑性変形させた後、徐冷し、屈曲治具１１の外形に沿う形状の屈曲部６を有するイメージファイバ１を得る。
次いで、既述の方法と同様にして、イメージファイバ１の先端に対物光学系２を取り付けてファイバスコープ本体３を作製し、これに照明光用ライトガイドファイバ４を添え、外被５を形成して上記ファイバスコープを得る。
【００２３】
上記ファイバスコープの製造方法にあっては、目的とする屈曲部６の形状に即して設計された屈曲治具１１を用いて屈曲部６を形成するので、屈曲部６における基部８に対する先端部７の角度や曲率を精度よく設定することができる。
【００２４】
また、屈曲部６における曲率半径が比較的小さいファイバスコープを製造する際には、屈曲部６を形成する際に用いるイメージファイバ屈曲治具として、図８および図９に示す屈曲治具１２を用いることができる。屈曲治具１２は、その上面が水平面に対し傾斜した傾斜部１２Ａとされたもので、その材質としては上記屈曲治具１１と同様のものが用いられる。
【００２５】
この屈曲治具１２を用いてファイバスコープを製造する際には、まず、直線状のイメージファイバ１Ａを傾斜部１２Ａ上に載置する。この際、イメージファイバ１Ａの先端部が傾斜部１２Ａの傾斜方向下縁部より下方側に位置するようにする。
次いで、イメージファイバ１Ａの傾斜部１２Ａ最下部付近に位置する部分を加熱し、軟化させる。
【００２６】
これによって、イメージファイバ１Ａの加熱部分より先端側の部分は、重力により鉛直下方に向き、上記加熱部分が屈曲部６となったイメージファイバ１が得られる。
加熱の際には、加熱位置、範囲、温度等の加熱条件を適宜調整することによって、屈曲部６の曲率半径を任意に調整することができる。
例えば、加熱位置をイメージファイバ１Ａの先端側に近いものとするほど、この位置より先端側のイメージファイバ１Ａが短く、その重量が小さくなり、これによって加熱部分が塑性変形する際にこの部分に加わる下方への力が小さくなり、屈曲部６の曲率半径が大きくなりやすくなる。また、加熱範囲を大きくするほど、変形部分がイメージファイバ１Ａの広い範囲にわたるようになり、形成される屈曲部６の曲率半径が大きくなりやすくなる。
この方法によれは、より容易な操作で目的とする曲率半径を有する屈曲部６を形成することができる。
【００２７】
また、イメージファイバ１Ａとして、樹脂コーティングが施された石英系ガラスや多成分系ガラスからなるものを用いる場合には、イメージファイバ１Ａを加熱、軟化させ屈曲部６を形成するに先立ち、予め加熱するべき部分のイメージファイバ１Ａの樹脂コーティングをイメージファイバ本体から取り除いておくのが好ましい。
樹脂コーティングを取り除く方法としては、ストリッパ等の刃物を用いて樹脂コーティングをイメージファイバ本体から剥がし取る方法や、剥離剤を用いて樹脂コーティングをイメージファイバ本体から剥離させる方法を採用することができる。
【００２８】
このように、屈曲部６の形成に先立って加熱部分の樹脂コーティングを取り除いておくことによって、加熱の際にイメージファイバ１Ａの樹脂コーティングが加熱分解してガスを発生しこれがイメージファイバ１の強度低下を引き起こすのを未然に防ぐことができる。
【００２９】
また、上記のように屈曲部６形成に先立って樹脂コーティングを取り除く場合には、屈曲部６を形成した後に、コーティング除去部分のイメージファイバ本体に再び樹脂コーティングを施し、イメージファイバの強度向上を図るのが好ましい。
樹脂コーティングの材料樹脂としては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどの紫外線硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリイミド系ワニス、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などを用いるのが好ましい。
【００３０】
コーティング方法としては、ディッピング法、すなわちコーティング除去部分のイメージファイバ本体を、上記材料樹脂を溶融させた溶融樹脂に浸漬しこの樹脂をイメージファイバ本体の外周に付着させた後、これを硬化させる方法を採用すると、コーティングの際にイメージファイバ本体に触れることなく作業を行うことができ、イメージファイバ本体が損傷を受けるのを未然に防ぐことができるため好ましい。
【００３１】
また、コーティング除去部分に樹脂コーティングを施すことに代えて、この部分のイメージファイバ本体を、ステンレスなどからなり屈曲部６に即した形状に屈曲した樋状の補強材内に上記溶融樹脂とともに収容し、この樹脂を硬化させることによって補強材をイメージファイバ本体に固定し、この部分のイメージファイバ本体を補強することもできる。この方法の採用により、屈曲部の強度をより高めることが可能となる。
【００３２】
また、屈曲部６を形成する際に、先端部７を基部８に対し捻回させることも可能であり、これによって、画像表示装置２０に送られる画像の方向を変化させ、画像表示装置２０に、倒立画像等の任意の方向の画像を表示することができる。イメージファイバ１を捻回させる際の捻回角度は、０度を越え、３６０度未満である角度とするのが好ましい。
また、イメージファイバ１を捻回させる場合には、上記のように屈曲部６を形成する際に先端部７を基部８に対し捻回させる方法に限らず、屈曲部６の形成と別にイメージファイバ１の他の部分を加熱し軟化させ、この部分でイメージファイバ１を捻回させることも可能である。
【００３３】
なお、本発明のファイバスコープは、上記構成のものに限らず、図１０に示すように視野方向を基部に対し斜め後方に向けた斜視型ファイバスコープ４０、図１１に示すように視野方向を基部に対しほぼ垂直方向に向けた側視型ファイバスコープ５０、および図１２に示すように、先端付近が屈曲した対物部を有する曲視型ファイバスコープ６０などとすることができる。
また、イメージファイバに形成する屈曲部は一カ所に限らず、複数箇所に形成してもよく、これによって任意の視野方向を持つファイバスコープを得ることができる。例えば視野方向をイメージファイバ基端方向に向けることも容易となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のファイバスコープにあっては、画像伝送媒体に屈曲部を形成することにより視野方向を画像伝送媒体の側方に向けたものであるので、対物部の構造を単純化することができる。
従って、細径化を可能とするとともに、光量の損失を小さくし、得られる画像の明るさを向上させ、画角を大きくすることが可能となる。また製造工程を簡略化でき、容易に製造可能なものとすることができる。
また、屈曲部が、画像伝送媒体を塑性変形させることにより形成されたものであるため、画像伝送媒体内に歪みを生じさせず、このファイバスコープを優れた光学特性を有するものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のファイバスコープの一実施形態の対物部の構造を示す構成図である。
【図２】 図１に示すファイバスコープの全体を示す構成図である。
【図３】 本発明のファイバスコープの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図４】 図３に続く工程図である。
【図５】 図４に続く工程図である。
【図６】 本発明のファイバスコープの製造方法の他の実施形態を示す工程図である。
【図７】 図６に続く工程図である。
【図８】 本発明のファイバスコープの製造方法のさらに他の実施形態を示す工程図である。
【図９】 図８に続く工程図である。
【図１０】 本発明のファイバスコープの変形例の対物部の構造を示す構成図である。
【図１１】 本発明のファイバスコープの変形例の対物部の構造を示す構成図である。
【図１２】 本発明のファイバスコープの変形例の対物部の構造を示す構成図である。
【図１３】 従来のファイバスコープの一例の対物部の構造を示す構成図である。
【符号の説明】
１・・・イメージファイバ（画像伝送媒体）、６・・・屈曲部、７・・・先端部、
７Ａ・・・先端端面、８・・・基部

Claims (5)

1. 複数の光ファイバが一体化されて構成され、複数のコアを持つイメージファイバである画像伝送媒体を備えたファイバスコープであって、
   前記画像伝送媒体が、先端端面が画像伝送媒体の側方を向くように屈曲した屈曲部を有し、
   この屈曲部は、画像伝送媒体を塑性変形させることにより内部歪が生じないように形成され、その曲率半径が画像伝送媒体の半径以上とされていることを特徴とするファイバスコープ。
2. 前記先端端面に、対物光学系が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のファイバスコープ。
3. 請求項１または２記載のファイバスコープを製造する方法であって、
   水平面に対し傾斜した傾斜部を備え、前記屈曲部に即した形状とされた屈曲治具を用い、
   直線状の画像伝送媒体の先端から所定距離の部分より先端側の部分である先端部を前記傾斜部の上方に位置させた状態で、前記先端から所定距離の部分を加熱、軟化させ、この際、前記先端部が傾斜部に当接するまで加熱を行うことによって、この先端部を、基端側の基部に対し加熱部分において屈曲させ、前記屈曲治具に沿う形状の屈曲部を形成することを特徴とするファイバスコープの製造方法。
4. 請求項１または２記載のファイバスコープを製造する方法であって、
   水平面に対し傾斜した傾斜部を備えた屈曲治具を用い、
   直線状の画像伝送媒体を傾斜部上に載置し、この際、画像伝送媒体の先端から所定距離の部分より先端側の部分である先端部を、傾斜部下縁部より下方側に位置させた状態で、前記先端から所定距離の部分を加熱、軟化させ、この際、前記先端部が自重により鉛直下方に向くまで加熱を行うことによって、この先端部を、基端側の基部に対し加熱部分において屈曲させ屈曲部を形成することを特徴とするファイバスコープの製造方法。
5. 請求項１または２記載のファイバスコープを製造する方法であって、
   画像伝送媒体には、樹脂コーティングが施されており、
   直線状の画像伝送媒体の先端から所定距離の部分の樹脂コーティングを取り除き、
   この部分を加熱、軟化させ、この加熱部分より先端側の先端部を、基端側の基部に対し加熱部分において屈曲させ屈曲部を形成することを特徴とするファイバスコープの製造方法。

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