JP4679198B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は観察部位へ光を照射するための光を発生する発光素子を備える内視鏡に関する。

近年、内視鏡用光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を利用したバッテリー式光源装置を備える携帯型内視鏡が提案されている（特許文献１）。
特開２００３−２５５２３６

この携帯型内視鏡の場合、バッテリー式光源装置の光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）等の小型省電力光源を採用することから、内視鏡のライトガイド光ファイバー束へ入射させる光量を増すために、発光ダイオードの出射端と内視鏡のライトガイドファイバー入射端との間に集光レンズを設置し、また、発光ダイオードの被覆部材を砲弾型レンズ形状に形成している。

この特許文献１では、図１５に示すように、発光素子部１と、内視鏡のライトガイド光ファイバー束２の入射端面３との間に位置する空間に集光レンズ４を配置し、その集光レンズ４によって発光素子部１の光を集め、内視鏡のライトガイド光ファイバー束２の入射端面３へ入射させるようになっている。

細径の内視鏡に使用するファイバー束２の径は通常２ｍｍ以下であり、また、発光ダイオード（ＬＥＤ）はその発光素子部分の形状が矩形で３ｍｍ×３ｍｍ角程度の大きさのものである。このため、両者の位置関係がずれると、入射効率に大きい影響を与える。

そこで、内視鏡のライトガイド光ファイバー束２へ入射光量を確保するためにその発光素子部１とライトガイド光ファイバー束２の入射端面３との中間位置に集光レンズ４を設置した。また、発光素子部１の方でも、前面壁を形成するエポキシ樹脂製被覆部材５の部分を前方へ砲弾型に突き出した球状レンズ部６として集光させる工夫がなされている。この結果、集光レンズ４や球状レンズ部６で集光してライトガイド光ファイバー束２の入射端面３へ入射する光量が増加する。

しかしながら、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した発光素子部１は発光起点が小さいために光が発散する。この発散する光を、上述した集光レンズ４や球状レンズ部６で集光させてライトガイド光ファイバー束２の入射端面３へ入射させようとすると、その入射光の配光角が広くなってしまう。また、集光レンズ４等で集光させるとしても、内視鏡のライトガイド光ファイバー束２の開口数（ＮＡ）の制限により、光ファイバー束２内を反射して伝わっていくことが出来ずに光ファイバー束２から外へ突き抜けてしまう光が多くなる。したがって、上述した集光レンズ４等だけでは効率良く集光することが困難であることが判明した。

さらに、発光素子部１と光ファイバー束２の入射端面３との間の空間に集光レンズ４を配置して光ファイバー束２に光を入射させようとしているが、上述したように発光素子部１の発光の起点が小さく、光の放射する配光角が大きく、光が広く発散しやすいこと、さらに発光素子部１と光ファイバー束２の入射端面３との間が離れていることから、光のロスが大きくなり、光ファイバー束２に効率よく入射させることが、十分でないことが判明した。

また、発光素子部１は発光の起点が小さく放射する光が広く発散するので、集光レンズ４で強く集光し、細い光ファイバー束２の入射端面３に入射させようとしているが、上述したように発光素子部１と光ファイバー束２の中心位置のずれによる集光効率に与える影響が大きい点で問題があった。

上述した引用文献１の発光素子構造では発光素子部１のＬＥＤチップ部７と蛍光体８を覆うエポキシ樹脂製の球状レンズ部６の部分が前方へ大きく突き出した砲弾型形状に形成されている。このため、前方の集光レンズ４および光ファイバー束２の入射端面３が発光素子１の発光面から一層遠くなって位置し、光のロスが大きい。

また、上述した引用文献１の従来方式では集光効率を上げるために、集光レンズ４の径を大きくしなければならなかったが、光ファイバー束２の入射端面３と発光素子部１との中間位置に、集光レンズ４を配置するスペースの増大と共に、大型化を招く構造であった。

本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、発光素子を光源装置に用いた内視鏡において、上記発光素子の発する光のライトガイドの入射端面への集光効率を改善することにある。

請求項１に係る発明は、観察部位へ光を照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、を具備したことを特徴とする内視鏡である。
請求項２に係る発明は、上記発光素子の出射端面と上記ライトガイドの入射端面が互いに向き合う領域において上記発光素子の出射端面領域内に上記ライトガイドの入射端面領域が含まれることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡である。
請求項３に係る発明は、上記発光素子の出射端面の領域形状と上記ライトガイドの入射端面の領域形状が同じ形状であり、かつ、上記各領域形状の向きが同一の向きで配置されることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡である。
請求項４に係る発明は、上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項５に係る発明は、上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項６に係る発明は、上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、
上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項７に係る発明は、上記被覆部材は外表面部に上記ライトガイドの入射端面の投影面積範囲内において形成した凹レンズ形状の凹部を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項８に係る発明は、上記連結手段は、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とが互いに近接する向きに付勢する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項９に係る発明は、上記連結手段は、上記発光素子の出射端面の中心と、上記ライトガイドの入射端面の中心とを一致させるガイド手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の内視鏡である。

請求項１に係る発明は、観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、を具備し、上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡である。
請求項２に係る発明は、観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、を具備し、上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡である。
請求項３に係る発明は、観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、を具備し、上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡である。
請求項４に係る発明は、上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項５に係る発明は、上記被覆部材は、外表面部に上記ライトガイドの入射端面の投影面積範囲内において形成した凹レンズ形状の凹部を含むことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡である。
請求項６に係る発明は、観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、を具備し、上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であり、更に、上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡である。
請求項７に係る発明は、上記連結手段は、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とが、互いに近接する向きに付勢する弾性部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項８に係る発明は、上記連結手段は、上記発光素子の出射端面の中心と、上記ライトガイドの入射端面の中心とを一致させるガイド手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内視鏡である。
請求項９に係る発明は、観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、を具備し、上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であり、上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であり、更に、上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡である。

＜第１実施形態＞
図１乃至図５を参照して本発明の第１実施形態に係る内視鏡について説明する。

（構成）
図１は、本実施形態に係る内視鏡１０を示す。この内視鏡１０は、内視鏡本体として操作部１１と挿入部１２を備える。上記挿入部１２は、可撓性がある可撓部１３と湾曲部１４と先端部１５の各領域の部分に分かれる。そして、湾曲部１４は、操作部１１に設けたアングルノブ１６によって遠隔的に湾曲操作される。

操作部１１には、把持部２１、観察用接眼部２２、チャンネル口部２３及び吸引口部２４のほか、後述する外付け方式のバッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着するための連結部２５が設けられている。また、接眼部２２には、この内視鏡１０によって観察する観察像を伝送するための図示しないイメージガイドファイバー（束）が導かれており、接眼部２２によって肉眼で観察できるようになっている。内視鏡１０を使用する際には、オペレータは把持部２１を把持しながら挿入部１２を体腔内へ挿入して体腔内を観察および処置する。

次に、上記バッテリー内蔵型光源ユニット３０と、これを連結する連結部２５の構造について図２を参照して説明する。図２は、連結部の概略的な断面図である。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、操作部１１の連結部２５には、略筒状の連結本体３１が設けられている。この連結本体３１の内端周縁部分は、操作部１１内に配置された本体フレーム３２に、ビス３３により固定されている。この連結本体３１の外端部分には、操作部１１のカバー３４の外まで突き出した円筒形状の接続口体（ライトガイド管）３５が形成されている。この接続口体３５の内部には、照明光を伝送するライトガイドファイバー（束）３６の入射端部３６ａが密に嵌め込まれていて、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａに被嵌した外套管３７をビス３８によって締め付けることにより、上記接続口体３５に位置決め状態で取付け固定されている。ライトガイドファイバー３６の入射側端面は、透明なガラス部材からなるカバー４１により覆われていて、そのカバー４１によって上記ライトガイドファイバー３６の入射端面を構成している。

また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記連結本体３１には、上記接続口体３５の周囲に同軸的に配置されるように固定環４２が、止めリング３９を用いて固定的に取り付けられている。この固定環４２の突き出し端には太径部４０が形成され、この太径部４０の外周には、ネジ部４３が形成されている。そして、このネジ部４３に後述するバッテリー内蔵型光源ユニット３０の装着環４４をねじ込むことにより、上記連結本体３１に対してバッテリー内蔵型光源ユニット３０が固定的に連結させることができる。固定環４２の先端筒状縁部には特定の位置に位置決め孔４６が切り欠き形成されていて、この位置決め孔４６には後述する位置決めピン６１の外端部６１ｂが係合するようになっている。

次に、バッテリー内蔵型光源ユニット３０側の連結部の構成について説明する。すなわち、図２（ａ）（ｂ）に示すように、バッテリー内蔵型光源ユニット３０の本体ケース５１の下方部位前面壁には、上記本体ケース５１の内側から外へ突き出すように、筒状部材５２が設けられており、この筒状部材５２には、筒状に形成された素子固定部材５３が密に嵌め込まれている。この素子固定部材５３は、筒状部材５２にねじ込むことにより、その筒状部材５２に対して固定されている。

上記筒状部材５２の外周には、筒状の外装部材５５が被嵌されている。この外装部材５５の外周には、上述した装着環４４が前後軸方向へ移動自在に被嵌されている。装着環４４の前端縁部における内周面には、上述した内視鏡１０側の固定環４２のネジ部４３に対してねじ込み可能なネジ部５６が形成され、装着環４４の後端縁部は内方へ突き出る突縁部５７として形成されている。上記外装部材５５の外周途中に形成した鍔部５８と、本体ケース５１の開口縁部５９との間に位置する空間内に上記突縁部５７を配置することにより、装着環４４は、突縁部５７が鍔部５８と開口縁部５９の間の領域の範囲で規制される前後方向への移動と軸回りの回転が可能な状態で取り付けられている。

上記装着環４４の突縁部５７と、上記外装部材５５の鍔部５８との間には、付勢用弾性部材としてのコイルスプリング６０が配置され、コイルスプリング６０は、例えば筒状部材５２の外周に巻回した状態で装着されている。そして、このコイルスプリング６０の弾性付勢力によって装着環４４は後方の待機位置に向かって後退させるように付勢されている。

また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、筒状部材５２の先端部には、上記位置決めピン６１が取付け固定されている。この位置決めピン６１の内端部と外端部は共に筒状部材５２の内外面から突き出している。この位置決めピン６１の内端部６１ａを上記筒状部材５２の先端縁に形成した位置決め溝６３に嵌め込み係合させることにより、上記筒状部材５２と上記外装部材５５の相対的な回転が阻止されるようになる。また、位置決めピン６１の外端部６１ｂはバッテリー内蔵型光源ユニット３０側の固定環４２における位置決め孔４６に嵌り込み係合することにより、図２（ｂ）に示すように、内視鏡１０の連結部２５に対してのバッテリー内蔵型光源ユニット３０の接続姿勢位置が定まるようになっている。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、嵌合し合う部材間の部位にはシール用弾性部材６５が適宜設けられている。

さらに、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記素子固定部材５３の突出し先端には、立上縁６６が形成されている。この立上縁６６には、上記筒状部材５２に対して素子固定部材５３をねじ込んだ終端位置での上記外装部材５５の先端面が突き当たる。筒状部材５２にねじ込んだ上記位置決めピン６１の内端部６１ａを上記筒状部材５２の位置決め溝６３に嵌め込み係合させることにより素子固定部材５３は筒状部材５２に固定されている。

また、図３に示すように、上記素子固定部材５３の内方端縁には中心軸へ突き出した環状の突縁部７１が形成されている。上記素子固定部材５３の内孔には、例えばＬＥＤ７３を含む発光素子７０を支持するマウント基台７２が嵌め込まれ、上記発光素子７０はマウント基台７２の背面を上記突縁部７１に突き当てることにより、所定の位置に位置決め固定される。

図３に示すように、上記発光素子７０は、発光体としてのＬＥＤ（発光ダイオード）７３を有しており、このＬＥＤ７３は、蛍光体７４で覆われている。また、蛍光体７４は、極力薄い透光性材料、例えばエポキシ樹脂製の被覆部材７５で覆われている。ＬＥＤ７３は例えば青色発光ダイオードチップによって構成され、このチップ表面を覆う蛍光体７４は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光材料からなり、チップ表面に塗布されている。この蛍光体７４は青色光を黄色の光に変換する。また、青色発光ダイオードが放射する青色光の一部は蛍光体７４の層を透過し、残る光は蛍光体７４に当って黄色の光になる。この青色光と黄色の光が混合して白色の照明光として放射される。ＬＥＤ７３には電源線７６が接続される。

この発光素子７０より放射される光は被覆部材７５の外表面７５ａより放射して、集光レンズ等の集光性光学系を介さず、ライトガイドファイバー３６側のカバー４１を透過し、直接ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａに入射する。

また、図３に示すように、カバー４１に近接して対向する被覆部材７５の部材表面には、上記発光素子７０の中心光軸上に位置した点を中心とする凹面部７５ｂが形成され、これにより凹レンズを形成している。この凹面部７５ｂは、これに向き合う、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの投影面積範囲を略収め得る大きさである。

図４（ａ）に示すように、上記発光素子７０の発光放射領域形状は矩形状である。また、ライトガイド入射端部３６ａの入射端面の形状も、図４（ｂ）に示すように、同じく矩形状のものである。ここでは、両者とも正四角形であり、それらの向きは一致している。上記発光素子７０の発光放射面積Ｓ1 はライトガイドファイバー３６の入射端面積Ｓ2 よりも大きい。つまり、上記発光素子７０の出射端面と、上記ライトガイドファイバー３６の入射端面が互いに向き合う領域において上記発光素子７０の出射端面領域内に上記ライトガイドファイバー３６の入射端面領域が含まれる関係にある。

また、図２（ｂ）に示すように、内視鏡１０の連結部２５に対してバッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着したとき、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａにおけるカバー４１は上記発光素子７０の被覆部材７５の外表面に接触または近接すると共に、そのカバー４１と被覆部材７５の間には集光レンズ等の他の部材が存在しない関係にある。つまり、このような連結手段によると、上記発光素子７０の出射端面と、上記ライトガイドファイバー３６の入射端面とがいわゆる直付け状態に位置決めされることになる。

また、このような装着状態のとき、図３に示すように、ライトガイドファイバー３６の入射端面と被覆部材７５の外表面７５ａとの距離Ｌ1がＬ1≦２ｍｍであり、被覆部材７５の外表面７５ａと蛍光体７４との距離Ｌ2 はＬ2 ≦１.５ｍｍであるように構成されている。つまり、ライトガイドファイバー３６の入射端面と被覆部材７５の外表面７５ａとの距離Ｌ1が狭く、被覆部材７５の外表面７５ａと蛍光体７４との距離Ｌ2 も狭くなっている。さらに、図３に示すように、蛍光体７４の層と被覆部材７５の層はいずれも薄い平らな板状のものとして構成されている。

（作用）
まず、上記内視鏡１０に上記バッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着する際の手順について説明する。内視鏡１０の操作部１１における連結部２５にバッテリー内蔵型光源ユニット３０側の筒状部材５２の向きと位置を互いに合わせた状態で両者を嵌め合わせ、位置決めピン６１の外端部６１ｂの部分を、バッテリー内蔵型光源ユニット３０側の固定環４２における位置決め孔４６内に嵌め込む。すると、内視鏡１０の連結部２５に対して接続するバッテリー内蔵型光源ユニット３０の上下位置が定まる。

この姿勢で、装着環４４を固定環４２のネジ部４３にねじ込み、その装着環４４を締め込む。すると、図２（ｂ）に示すように、位置決めピン６１の外端部６１ｂが、バッテリー内蔵型光源ユニット３０側の固定環４２における位置決め孔４６に嵌り込み、カバー４１にＬＥＤ７３が近接する。

さらに、ＬＥＤ７３の光軸が、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの中心軸を通るように位置決めガイドされると共に、コイルスプリング６０の弾性力により長手軸方向へ最大に侵入した位置において終端位置が決まる。つまり、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａに設けたカバー４１が被覆部材７５の先端面と極力近接する位置関係を維持する。したがって、ＬＥＤ７３より放射された光はライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａに効率よく入射させることができる。また、被覆部材７５を極力薄い板状のものとしたので、蛍光体７４とカバー４１を極力近接させ得るために、ＬＥＤ７３で発する光のほとんどのものが、被覆部材７５の凹面部７５ｂを経て、直ちにカバー４１に入り、カバー４１を透過して、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａへ直接入射する。

この場合、連結部２５において、集光効率を追及すべく、ライトガイドファイバー３６の投影面積に対するＬＥＤ７３の大きさを同一に近い関係にすると、実際、両者を連結したとき、ライドガイドファイバー３６の入射端部３６ａと、ＬＥＤ７３の発光素子部の位置関係がずれると、ライドガイドファイバー３６の入射端部３６ａへの入射光量が、その位置ずれによって大きく影響を受けてしまう。このため、本実施形態では、上述したように、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａと被覆部材７５の外表面を近接させる構成とすると共に、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの投影面積範囲において、その被覆部材７５の外表面の領域に凹レンズ形状の凹面部７５ｂを形成したので、光軸に対し垂直方向に光軸ずれが生じたとしても、ＬＥＤ７３の光を効率よくライトガイドファイバー３６に集光する。

さらに、図４に示すように、ＬＥＤ７３の発光部形状を、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの入射端面形状と一致させ、しかも、ＬＥＤ７３の発光面積Ｓ1を、ライトガイドファイバー３６の入射端面積Ｓ2よりも大きくしたので、ライトガイドファイバー３６にＬＥＤ７３の光を一層、効率良く集光させることができる。

発光素子７０の被覆部材７５を極力薄く形成したが、この形態の発光素子７０と、上記被覆部材７５に相当する部材の形状を砲弾型とした従来形式の発光素子の両者について、ライトガイドファイバー外径ｄに対する内視鏡先端における出射光量の関係の実験結果を示すと、図５のグラフのようになる。

つまり、ライトガイドファイバーの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４のときは、被覆部材７５を極力薄くした発光素子の方が、砲弾型の発光素子の場合よりも出射光量が大きくなることが判る。

また、本実施形態では、上記バッテリー内蔵型光源ユニット３０を、内視鏡１０から取り外す際、装着環４４を緩める方向へ回転させることにより、光源ユニット３０を取り外せる。バッテリー内蔵型光源ユニット３０は内視鏡１０の操作部１１に対し、着脱自在であって、バッテリー内蔵型光源ユニット３０を現実に使用する際に光源ユニット３０を操作部１１に装着すればよいので、携帯上、便利である。

（効果）
本実施形態では、集光レンズを使用せず、上記発光素子７０の出射端面と、上記ライトガイドファイバー３６の入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段を構成しているので、発光素子７０より放射される光をライトガイドファイバー３６の入射端面に効率良く入射させることができる。

また、ＬＥＤ７３の被覆部材７５を極力薄く形成できるので、発光素子７０より放射される光をライトガイドファイバー３６の入射端面へ一層効率良く入射させることができる。

また、被覆部材７５の形状は、従来の発光素子の場合のように砲弾型形状ではなく、扁平な形状としたので、図３に示すライトガイドファイバー３６の入射端面と被覆部材７５の外表面７５ａとの距離Ｌ1を、極力小さく設定することができる。この結果、ＬＥＤ７３より放射される光をライトガイドファイバー３６に効率良く入射させることができる。

また、内視鏡１０にバッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着する際、装着環４４を締め付ければ、ＬＥＤ７３と、ライトガイドファイバー３６側のカバー４１が長手軸方向において極力近接し、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａとＬＥＤ７３が極力近接する位置関係を保つ。このため、ライトガイドファイバー３６の入射端にＬＥＤ７３の光を効率良く集光させることができる。

また、光源装置の着脱によって光軸に対し垂直な方向にライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａがずれたとしても同様の理由で、ライトガイドファイバー３６への入射光のロス量が小さい。

上記ＬＥＤ７３の発光領域の形状は、ライトガイド入射領域の形状と略一致しており、また、ＬＥＤ７３の発光面積Ｓ1はライトガイドファイバー３６の入射端面積Ｓ2よりも大きい。これらの理由で、光源装置の着脱によって光軸に対して垂直な方向にライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの位置が仮にずれてもライトガイドファイバー３６への入射光量のロスが小さい。

前述したように、上記ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａと、光源としてのＬＥＤ７３とを直付け状態で連結し、その間には集光レンズ等の集光用光学系を設けない。仮に、集光レンズ等の集光用光学系を設けると、図３に示すライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａとＬＥＤ７３の表面との距離Ｌが大きくなり、しかも、集光レンズで集光したとしてもＮＡ角が大きいものでは特に配光角が大きくなり、ライトガイドファイバー３６に入射した光が、そのライトガイドファイバー３６から抜けて光量のロスが大きくなってしまう。本実施形態のものではそのような光量のロスを小さくすることができるという利点がある。

図３に示すように、被覆部材７５の部材面に形成される凹面部７５ｂと、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの投影面積範囲が略同じものとしたので、ライトガイドファイバー３６への入射光量のロスを少なくできる。

また、上記被覆部材７５の部材前面に凹レンズ形状に形成された凹面部７５ｂの範囲を、接続口体（ライトガイド管）３５の入射側端面の面積範囲よりも小さく形成したので、光軸に対し垂直な方向への位置ずれが起きても、接続口体３５の入射端縁が凹面部７５ｂの内面部分に当る虞がなくなる。また、その当りを避けるために余裕を持って連結位置を予め設定しておく必要もなく、図３に示すライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａと被覆部材７５の外表面７５ａとの距離Ｌ1を最少の位置になるように設定できる簡便で合理的な構成となる。

さらに、図４に示すように、上記ＬＥＤ７３の形状が、ライトガイド入射端部３６ａの形状と略一致させているため、ＬＥＤ７３の製造コストが削減できる。発光素子としてのＬＥＤ７３は半導体素子であるので、格子状にカットして作ることが多い。このため、ライトガイドファイバー３６の入射端面３６ｂの形状をそれに合わせて、ＬＥＤ７３を矩形に形成すれば、半導体素子を格子状に切り出したものをわざわざ円形状のものに加工しなくて済む。このため、ＬＥＤ７３の発光チップを矩形状のままで使用することで、ＬＥＤ７３の製造コストを削減できる。また、ライトガイドファイバー３６の入射端面３６ｂの形状と発光素子形状を一致させることで、導光効率を改善できる。

上記ＬＥＤ７３の形状と、ライトガイドファイバー３６の入射端面３６ｂの形状については必ずしも矩形状のものではなく、円形なものでも良い。この場合でも、ＬＥＤ７３の発光面積Ｓ1はライトガイドファイバー３６の入射端面積Ｓ2よりも大きく設定すれば、上述したと同様の理由で、光源装置を着脱するとき、光軸に対し垂直方向に光軸ずれが生じても、ライトガイドファイバー３６はＬＥＤ７３の光を効率よく集光させることができるようになる。

＜第２実施形態＞
図６を参照して本発明の第２実施形態に係る内視鏡について説明する。

（構成）
本実施形態での基本的構成は上述した第１実施形態での構成と同様なものであるが、次に述べる点が相違する。すなわち、図６（ａ）に示すように、内視鏡１０側の連結部２５における接続口体（ライトガイド管）３５の外周３５ａを、突出先端側が細いテーパー形状（凸テーパー形状）とし、一方、接続口体３５を受ける筒状の素子固定部材５３の内面５３ａを、奥側が細いテーパー形状（凹テーパー形状）とし、それによって、上記発光素子７０の出射端面の中心と、上記ライトガイドファイバー３６の入射端面の中心とを一致させるガイド手段を構成するようにした。

（作用）
図６（ｂ）に示すように、バッテリー内蔵型光源ユニット３０を内視鏡１０の連結部２５に装着する際、内視鏡１０側の連結部２５における接続口体３５のテーパー形状の外周３５ａが、バッテリー内蔵型光源ユニット３０側の素子固定部材５３のテーパー状の内面５３ａに沿って両者の軸中心が一致するように案内される。つまり、装着環４４を固定環４２のネジ部４３にねじ込み、締め付けるとき、ＬＥＤ７３の被覆部材７５とカバー４１が近接し、凸テーパー形状の円筒部材と凹テーパー形状の保持部材の部分が案内を司り、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの中心軸にＬＥＤ７３の中心軸が一致するように位置決めする。ＬＥＤ７３から放射される光の中心軸がライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａにおける中心軸を通るように強制的に位置決めがなされる。さらに、コイルスプリング６０によって長手軸方向の位置決めを行う。このため、ＬＥＤ７３とライトガイドファイバー３６の入射端面が最も近接する位置関係を保つようになる。

（効果）
本実施形態の効果は上述した第１実施形態の効果に加え、光軸に対し垂直方向へのライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの位置ずれを、光源装置を装着する際に修正され、上述した第１実施形態よりも位置ずれが起こりにくい。

＜第３実施形態＞
図７及び図８を参照して本発明の第３実施形態に係る内視鏡について説明する。

（構成）
本実施形態での基本的構成は上述した第１実施形態での構成と同様であるが、次に述べる点が相違する。すなわち、図８に示すように、ＬＥＤ７３を含む発光素子部を覆うように蛍光体７４を設けるのみであり、上述したような被覆部材７５を省略した。

(作用)
本実施形態では被覆部材７５を省略したので、ライトガイドファイバー３６側のカバー４１の部分が、ＬＥＤ７３や蛍光体７４の発光部とより近接する。このとき、ＬＥＤ７３より放射される光は、蛍光体７４上より、被覆部材７５や集光レンズ等の部材を介さずに直接ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａに入射する。

（効果）
本実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果に加え、蛍光体７４とライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａがより近接する関係に設置可能であるため、導光効率が上述した第１の実施形態の場合よりも改善する。

＜第４実施形態＞
図９を参照して本発明の第４実施形態に係る内視鏡について説明する。

（構成）
本実施形態での基本的構成は上述した第３実施形態での構成と同様であるが、次に述べる点で相違する。すなわち、図９（ａ）に示すように、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａにはカバー部材を省略した構成とした。また、第３実施形態と同様、ＬＥＤ７３は発光素子上を覆うように蛍光体７４を設けたのみであり、カバー部材を省略した。したがって、図９（ｂ）に示すように、バッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着すると、ライトガイドファイバー３６の入射端面が上記蛍光体７４に一層近接する状態になる。

（作用・効果）
第３の実施形態の効果に加え、本実施形態では、ＬＥＤ７３より放射される光は蛍光体７４上より被覆部材や集光用光学系を介さず、しかも、カバー部材を介さず直接ライトガイドファイバー３６の入射端面から入射するので、前述した実施形態よりも導光効率が一層改善する。

＜第５実施形態＞
図１０を参照して本発明の第５実施形態に係る内視鏡について説明する。

（構成）
本実施形態での基本的構成は上述した第１実施形態のものと同様であるが、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａと発光素子としてのＬＥＤ７３を極力近接させるための当付け案内構造が相違する。すなわち、前述した実施形態ではコイルスプリング６０によって装着環４４の方を弾性的に付勢してライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａと発光素子としてのＬＥＤ７３を当て付けるように構成したが、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、ライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａを保持した接続口体３５を固定環４２に対し、その入射端部３６ａの軸方向へ移動自在に支持するようにした。

また、接続口体３５と固定環４２の間に弾性部材としてのコイルスプリング８１を介在して設け、このコイルスプリング８１によって接続口体３５を素子固定部材５３の方へ向けて移動するように付勢する手段を構築した。したがって、図１０（ｂ）に示すように、内視鏡１０の連結部２５にバッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着したとき、ライトガイド入射端部３６ａがＬＥＤ７３の前面に当て付く。このため、ライトガイド入射端部３６ａとＬＥＤ７３の距離が最も近接する状態が得られる。

また、本実施形態では、接続口体３５の先端部に凸テーパー部８２を形成し、素子固定部材５３の端部には凹テーパー部８３を形成し、バッテリー内蔵型光源ユニット３０を装着する際、その凸テーパー部８２と凹テーパー部８３が互いに嵌合して接続口体３５と素子固定部材５３の軸心位置が必然的に共通の光軸上に位置決めするガイド手段を構成した。したがって、光源ユニット３０を装着する際、光軸に対し垂直方向へのライトガイドファイバー３６の入射端部３６ａの位置ずれを回避して装着することができる。

＜第６実施形態＞
図１１及び図１２を参照して本発明の第６実施形態に係る内視鏡について説明する。

（構成）
本実施形態に係る内視鏡はビデオ式内視鏡であり、図１１はその内視鏡システムを概略的に示したものである。同図１１中、符号１００は、内視鏡であり、符号１０１は、外部装置であり、符号１０２は、モニタである。

内視鏡１００は、上記実施形態と同様、内視鏡本体として操作部１０５と挿入部１０６を備え、さらに操作部１０５に連結した可撓性コード１０７を備える。このコード１０７の延長端にはプラグ１０８が設けられ、このプラグ１０８は上記外部装置１０１のレセプタクル１０９に対して着脱自在に接続されるようになっている。

上記挿入部１０６の先端には対物レンズ１１１と撮像素子（ＣＣＤ）１１２が設けられている。撮像素子（ＣＣＤ）１１２は信号線１１３を介して上記プラグ１０８の接続端子１１４ａに接続されている。

上記挿入部１０６の先端には上記対物レンズ１１１と並んで照明レンズ１１７が設けられている。また、上記挿入部１０６内にはライトガイドファイバー（束）１１８が配設されている。このライトガイドファイバー１１８は上記操作部１０５に組み込まれた後述する光源装置部１１９において発生した照明光を受けてその照明光を上記照明レンズ１１７まで導き、その照明レンズ１１７を通じて観察視野内に照射する。

図１２に示すように、上記光源装置部１１９は筒状に形成された保持部材１２２に組み込まれ、上記ライトガイドファイバー１１８と連結される。保持部材１２２は支持片１２３を介して操作部１０５のフレーム部材１２４に固定されている。

上記光源装置部１１９は、上記実施形態と同様、マウント基台１２５に装填された発光素子７０を備える。発光素子７０は、発光体としてのＬＥＤ７３を有している。このＬＥＤ７３は蛍光体７４で覆われている。蛍光体７４は極力薄い透光性材料、例えばエポキシ樹脂製の被覆部材７５で覆われている。マウント基台１２５は上記保持部材１２２の内孔にガイドされながら、後述するように、ライトガイドファイバー１１８の入射端に発光素子７０の被覆部材７５が当たるまで差し込まれ、両者が近接または突き当たる位置で、マウント基台１２５を上記保持部材１２２に固定する。この固定手段としては、ねじ止め、接着、他の付勢手段での押し付け方式等が考えられ、特定なものに制限されない。

上記保持部材１２２にはライトガイドファイバー１１８の入射端部１１８ａも組み付けられる。ライトガイドファイバー１１８の入射端部１１８ａには接続口金１２７が被嵌する状態で固定されており、この接続口金１２７を保持部材１２２内に差し込み、ビス１２８等の固定手段により保持部材１２２に締め付けてライトガイドファイバー１１８を位置決め固定する。そして、これらにより上記発光素子７０の出射端面と上記ライトガイドファイバー１１８の入射端面を直付け状態で位置決めする連結手段を構成している。

なお、本実施形態では、被覆部材７５の表面には凹面部を形成せず、平坦な外表面７５ａとしている。そして、この平坦な外表面７５ａに対してライトガイドファイバー１１８の入射端面を直接に突き当てるようにする。また、ライトガイドファイバー１１８の入射端には透明カバーを設けずに入射端面を発光素子７０側に当て付けるようにする。もっとも、上述した実施形態の場合のように凹面部７５ｂやカバー４１を用いる形態であっても良い。

上記発光素子７０には入力端子１３０が設けられ、この入力端子１３０には電源入力線１３１が接続されている。図１１に示すように、電源入力線１３１は上記コード１０７内を経て上記プラグ１０８に設けた接続端子１１４ｂに接続される。そして、このプラグ１０８を上記外部装置１０１のレセプタクル１０９に接続したとき、上記外部装置１０１のＬＥＤドライバ回路１３５に接続される。同時に、撮像素子１１２に通じる信号線１１３の接続端子１１４ａは上記外部装置１０１のビデオプロセス・ＣＣＤドライバ回路１３６に接続される。上記外部装置１０１にはＬＥＤ電源１３７及び制御回路１３８が設けられている。

（作用・効果）
本実施形態では、本発明形式の光源装置部を内視鏡本体内に組み込んだ形式のものである。このため、上述した実施形態の場合と同様に外付形式のバッテリー内蔵型光源ユニットを用意しなくても済む。また、電子式内視鏡のビデオ用コード１０７を利用して電源入力線１３１を内視鏡本体内に設置するので、その電源１３７やＬＥＤドライバ回路１３５を上記外部装置１０１に設置することができる。

＜第７実施形態＞
図１３を参照して本発明の第７実施形態に係る内視鏡について説明する。本実施形態では、ライトガイドファイバー１１８の接続口金１２７を、支持片１２３によりフレーム部材１２４に直接に固定するようにしたものである。また、ライトガイドファイバー１１８の入射端に被覆部材７５を当て接着等の手段で、ライトガイドファイバー１１８に発光素子７０を直接に保持固定するようにした。

なお、本実施形態では、被覆部材７５の表面に凹面部７５ｂを形成し、平坦な外表面７５ａとしている。また、ライトガイドファイバー１１８の入射端にはカバー４１を設けている。

＜第８実施形態＞
図１４を参照して本発明の第８実施形態に係る内視鏡について説明する。本実施形態では上述した第６実施形態または第７実施形態と同様に光源装置部を内視鏡本体内に組み込み構成したが、その電源供給形式が相違するものである。つまり、内視鏡本体とは別のバッテリー内蔵ユニット１４０を用意し、この外付け方式のバッテリー内蔵ユニット１４０を、内視鏡１０の操作部１１における連結部１４３に対して着脱自在に連結するようにした。この着脱形式としては上述した第１実施形態での連結構造のネジ部や、これに装着する装着環４４の構造が利用可能である。

そして、操作部１１にバッテリー内蔵ユニット１４０を連結すると、その電源が光源装置部１１９の発光素子７０に接続され、電力が供給される。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、他の形態にも適用が可能である。また、前述した説明によれば、以下の事項が得られる。

＜付記＞
（第１項）観察部位へ光を照射するための光を発生する発光素子を備えた光源装置が内視鏡本体に着脱自在に装着可能な内視鏡において、上記光源装置を上記内視鏡本体に連結する連結部を有し、上記連結部は、上記光源装置を上記内視鏡本体に連結したとき、上記発光素子の出射端面と、上記内視鏡本体に設けられ上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段を構成することを特徴とした内視鏡。
（第２項）第１項において、特許請求の範囲の請求項２〜９に記載の事項を含むことを特徴とした内視鏡。

本発明の第１実施形態に係る内視鏡において内視鏡本体から光源ユニットを切り離した状態の斜視図。 （ａ）は上記第１実施形態に係る内視鏡における連結部分の切り離し状態の縦断面図、（ｂ）は上記第１実施形態に係る内視鏡における連結部分の接続状態の縦断面図。 上記第１実施形態に係る内視鏡における連結部の接続状態における要部を拡大した縦断面図。 上記第１実施形態に係る内視鏡における連結部における発光素子とライトガイド入射端部の形状を示す説明図。 上記第１実施形態に係る内視鏡においての形態の発光素子と、砲弾型の従来形式の発光素子について、ライトガイドファイバー外径に対する内視鏡先端における出射光量の関係の実験結果を示す説明図。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る内視鏡における連結部の切り離し状態の縦断面図、（ｂ）は同じく上記第２実施形態に係る内視鏡における連結部の接続状態の縦断面図。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る内視鏡における連結部の切り離し状態の縦断面図、（ｂ）は同じく第３実施形態に係る内視鏡における連結部の接続状態の縦断面図。 同じく上記第３実施形態に係る内視鏡における発光素子部の側面図。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る内視鏡における連結部の切り離し状態の縦断面図、（ｂ）は同じく第４実施形態に係る内視鏡における連結部の接続状態の縦断面図。 本発明の第５実施形態に係る内視鏡における連結部の切り離し状態の縦断面図。 本発明の第６実施形態に係る内視鏡システムの概略的構成の説明図。 同じく第６実施形態に係る内視鏡における連結部の要部を拡大した縦断面図。 本発明の第７実施形態に係る内視鏡における連結部の要部を拡大した縦断面図。 本発明の第８実施形態に係る内視鏡において内視鏡本体と電源ユニットを切り離した状態の斜視図。 従来の内視鏡における連結部の切り離した状態の説明図。

符号の説明

１０…内視鏡
２５…連結部
３０…バッテリー内蔵型光源ユニット
３６…ライトガイドファイバー
７０…発光素子
７３…ＬＥＤ
７４…蛍光体
７５…被覆部材

Claims (9)

1. 観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、
   上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、
   上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、
   を具備し、
   上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、
   Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡。
2. 観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、
   上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、
   上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、
   を具備し、
   上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡。
3. 観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、
   上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、
   上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、
   を具備し、
   上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、
   Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡。
4. 上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、
   Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の内視鏡。
5. 上記被覆部材は、外表面部に上記ライトガイドの入射端面の投影面積範囲内において形成した凹レンズ形状の凹部を含むことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
6. 観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、
   上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、
   上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、
   を具備し、
   上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、
   Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であり、更に、
   上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡。
7. 上記連結手段は、上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とが、互いに近接する向きに付勢する弾性部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内視鏡。
8. 上記連結手段は、上記発光素子の出射端面の中心と、上記ライトガイドの入射端面の中心とを一致させるガイド手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内視鏡。
9. 観察部位へ照射するための光を発生する発光素子を有した光源装置と、
   上記発光素子から放射する光を上記観察部位へ伝送するためのライトガイドと、
   上記発光素子の出射端面と、上記ライトガイドの入射端面とを直付け状態で位置決めする連結手段と、
   を具備し、
   上記ライトガイドの入射端面と上記発光素子の出射端面との距離Ｌ1 が、Ｌ1 ≦２（単位はｍｍ）であり、
   上記ライトガイドの入射端部の外径ｄが、ｄ＜３．４（単位はｍｍ）であり、更に、
   上記発光素子は、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップの発光面を覆う蛍光体と、上記蛍光体を覆う光透過性被覆部材とを含み、上記被覆部材の外表面と上記蛍光体との距離Ｌ2 が、Ｌ2 ≦１．５（単位はｍｍ）であることを特徴とする内視鏡。

Images