JP4817355B2 - 内視鏡光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に用いる光源装置に関する。

内視鏡は、ファイバ内視鏡であると電子内視鏡であるとを問わず、その挿入部の先端に照明窓と観察窓を有し、照明窓からの照明光の下で、観察窓を通して得られる像を観察する。照明窓には、ライトガイドを介して外部の照明光源の光が与えられる。ライトガイドは、内視鏡挿入部から操作部を経てライトガイド案内管に延長され、このライトガイド案内管の先端部に、外部光源装置に差込接続されるライトガイドコネクタが設けられている。電子内視鏡では、このライトガイドコネクタに、映像信号伝送用のコネクタを一緒に設けるのが普通であり、外部光源装置は、映像信号の処理回路を含むプロセッサと呼ばれるユニット内に備えられている。
特開２００３-３８４２２号公報

従来、内視鏡と光源装置とは１台ずつセットで用いられている。しかし、内視鏡は、親スコープの鉗子チャンネル内に子スコープを挿入して用いることや、複数の内視鏡を同時に用いることがあり、狭い手術室（処置室）内では、大型の光源装置の設置スペースが各種の処置や検査の妨げになるというおそれがあった。

本発明は、以上の問題意識に基づき、複数の内視鏡に共通に用いることのできる内視鏡光源装置を得ることを目的とする。

本発明による内視鏡光源装置は、光源と、複数の内視鏡のライトガイドコネクタを個別にかつ同時に着脱可能な複数の差込接続部と、上記光源からの光を上記差込接続部の数に応じた複数方向に分岐し各差込接続部に導く分岐光学系とを有し、上記分岐光学系は、上記光源の光軸上に位置する回転ミラーと、この回転ミラーを光軸中心に回転させて上記光源からの光を全反射して該光源の光軸と交差する上記複数方向に選択的に入射させるモータとを備えており、この回転ミラーによる上記複数方向への全反射光の受光位置に、各差込接続部への導光路が位置していることを特徴としている。

本発明は、光源の具体的態様を問うものではないが、具体例をあげると、光源ランプと、反射鏡と、該反射鏡で反射された光束を平行光束にするレンズ系とを備えた光源を用いることができる。

本発明の内視鏡光源装置は、電子内視鏡にもファイバ内視鏡にも適用できる。電子内視鏡の場合には、一般に、ライトガイドコネクタには映像信号伝送用のコネクタが一緒に設けられており、光源装置は映像信号の処理回路を含むプロセッサに備えられている。

本発明によれば、一台の内視鏡光源装置を複数の内視鏡に共用することが可能となり、狭い手術室（処置室）内でのスペースを省略できることから、手術や検査を円滑に行うための一助とすることができる。

図１、図２は、２台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂに適用可能とした内視鏡光源装置の比較例１を示している。これらの電子内視鏡１０ａ（１０ｂ）は基本的に同一構成であり、周知のように、操作部１１ａ（１１ｂ）と挿入部１２ａ（１２ｂ）を備え、挿入部１２ａ（１２ｂ）の先端には照明窓と観察窓（ともに図示せず）を有する。

挿入部１２ａ（１２ｂ）からは、後端部にライトガイドコネクタ１４ａ（１４ｂ）を有するライトガイドケーブル１３ａ（１３ｂ）が延長されている。先端部が照明窓に臨むライトガイドは、挿入部１２ａ（１２ｂ）から操作部１１ａ（１１ｂ）を経てこのライトガイドケーブル１３ａ（１３ｂ）内に導かれ、その後端部がライトガイドコネクタ１４ａ（１４ｂ）に臨んでいる。ライトガイドのライトガイドコネクタ１４ａ、１４ｂ側の端部（導光端部）を符号１５ａおよび１５ｂで示した。

挿入部１２ａ（１２ｂ）の観察窓の内側には、対物光学系と、該対物光学系による光学像を映像信号（画像信号）に変換する撮像素子（共に図示せず）とが配置されている。撮像素子には、信号伝送ケーブル（図示せず）が接続されており、信号伝送ケーブルは挿入部１２ａ（１２ｂ）、操作部１１ａ（１１ｂ）及びライトガイドケーブル１３ａ（１３ｂ）内を通り、映像信号伝送用の映像コネクタ１６ａ（１６ｂ）に接続されている。映像コネクタ１６ａ（１６ｂ）は、導光端部１５ａ（１５ｂ）に隣接させて、ライトガイドコネクタ１４ａ（１４ｂ）に設けられている。

本比較例１のプロセッサ（光源装置）２０は、以上の２台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂに共通に用いられるものである。プロセッサ２０内に位置する光源３０は、光源ランプ３１と、反射鏡３２と、この反射鏡３２の反射光が入射するレンズ系３３と、光源用電源３４とを備えている。レンズ系３３は、反射鏡３２で反射して入射する光束を平行光束３５にする負レンズからなっている。

プロセッサ２０は、２つの差込接続部２１ａ、２１ｂを備えており、この差込接続部２１ａ、２１ｂには、２台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂのライトガイドコネクタ１４ａ（１４ｂ）をそれぞれ、同時にかつ独立して着脱することができる。差込接続部２１ａ（２１ｂ）は、ライトガイドコネクタ１４ａ（１４ｂ）の導光端部１５ａ（１５ｂ）が着脱される導光端受入部２２ａ（２２ｂ）と、映像コネクタ１６ａ（１６ｂ）が着脱されるコネクタ受入部２３ａ（２３ｂ）とを備えている。

光源３０から各導光端受入部２２ａ（２２ｂ）に向かう経路には、分岐光学系４０が設けられている。この分岐光学系４０は、光源３０からの光束を各差込接続部２１ａ（２１ｂ）に分岐して与えるものであり、導光路４１ａ、４１ｂと分岐部４２を有している。分岐部４２は、２つのプリズムの貼合せ面をビームスプリット面４４ａとしたビームスプリッタ４３からなっている。分岐光学系４０の導光路４１ａ、４１ｂは、ビームスプリッタ４３の反射光（照明光）３６ａと透過光（照明光）３６ｂの光路上に配置されており、照明光（反射光）３６ａと照明光（透過光）３６ｂをそれぞれ差込接続部２１ａ、２１ｂに導く。

映像コネクタ１６ａ、１６ｂは、プロセッサ２０に備えられる処理回路５０ａ、５０ｂにコネクタ受入部２３ａ（２３ｂ）を介してそれぞれ着脱可能であり、この処理回路５０ａ（５０ｂ）は、信号伝送ケーブルによって送られる映像信号を処理する。処理回路５０ａ（５０ｂ）は、モニタ５１ａ、５１ｂに接続されており、モニタ５１ａ（５１ｂ）には、観察対象（患部）が表示される。

上記構成の比較例１の内視鏡光源装置は、操作者がメインスイッチ（図示せず）をオン状態にすると、光源ランプ３１から出射される光束は、直接光だけでなく、反射鏡３２によって反射される反射光も、レンズ系３３に入射する。レンズ系３３に入射した光束は、平行光束３５になり、分岐光学系４０のビームスプリッタ４３に入射する。ビームスプリッタ４３に入射した平行光束３５は、ビームスプリット面４４ａで一部は反射されて照明光（反射光）３６ａになり、残部は透過して照明光（透過光）３６ｂになる。照明光３６ａ、３６ｂは、それぞれ導光路４１ａ、４１ｂを通り、各ライトガイドコネクタ１４ａ、１４ｂの導光端部１５ａ、１５ｂに入射し、電子内視鏡１０ａ、１０ｂの挿入部１２ａ、１２ｂ先端の照明窓から出射する。

図３は、内視鏡光源装置の分岐光学系の比較例２を示している。本比較例２では、分岐光学系の分岐部を、ビームスプリッタ４３の代わりに、ハーフミラー１４３ａから構成している。ハーフミラー１４３ａは、光源３０からの光の一部を反射させ、残部を透過する性質を有している。

この比較例２では、光源３０から出射される平行光束３５は、分岐光学系４０のハーフミラー１４３ａで、一部は反射されて照明光（反射光）３６ａとなり、残部は透過して照明光（透過光）３６ｂになる。その他の構成、作用、効果はビームスプリッタ４３を用いて分岐部を構成する上記比較例１と同様である。なお、ビームスプリッタあるいはハーフミラーの各反射透過面における反射光量と透過光量の割合は、適宜定めることができる。

図４、図５は本発明の内視鏡光源装置の一実施形態を示している。本実施形態では、回転ミラー２４４を有する回転ミラー装置２４３を用いて分岐光学系の分岐部を構成している。回転ミラー２４４は、その平面反射面が光源３０の光軸Ｘに対して４５゜の傾斜角を持たせて配置されており、該光軸Ｘの延長上に回転軸を有するモータ６１及び回転ミラー用電源６２を介して回転駆動される。

モータ６１によって回転ミラー装置２４３の回転ミラー２４４を回転させると、光源３０からの平行光束３５がこの光源３０の光軸Ｘと直交する方向に反射され、反射光平面を描く。導光路４１ａ、４１ｂの一端部は、この反射光平面内（照明光（反射光）３６ａを受光できる位置）に配置されており、照明光（反射光）３６ａは導光路４１ａ、４１ｂを介して各ライトガイドコネクタ１４ａ、１４ｂの導光端部１５ａ、１５ｂに供給される。その他の構成、作用、効果は上記比較例１及び比較例２と同様である。

図６、図７は、内視鏡光源装置の比較例３を示している。本比較例３は、ファイババンドルによって分岐光学系を構成したもので、一対のファイババンドル３４３の一端部をそれぞれ各差込接続部２１ａ、２１ｂに臨む差込接続部側端部３４３ａとし、この一対のファイババンドル３４３の他端部を纏めてファイババンドルケーブル３４２とし、この端部に同一の光源３０に臨む光源側端部３４３ｂを設けている。一対の差込接続部側端部３４３ａはそれぞれ、円形の差込接続部バンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂによって保持されており、このバンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂの内径は、ライトガイドの入射端面径に対応している。

一方、光源側端部３４３ｂは、一対のファイババンドル３４３を纏めた径の円形の光源バンドル保持筒３４５によって保持されており、差込接続部バンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂに保持されるファイババンドル３４３が半円ずつの割合を占めている（図７）。すなわち、差込接続部バンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂの内径の断面積は、光源バンドル保持筒３４５の内径の断面積の略半分である。

この比較例３によれば、光源３０からの光を一対のファイババンドル３４３によって分割し、分割光を各電子内視鏡１０ａ、１０ｂに与えることができる。なお、各電子内視鏡１０ａ、１０ｂの照明光量は、一対の差込接続部側端部３４３ａに保持するファイババンドル３４３の全体の径（本数）の割合を変えることによって、適宜定めることができる。

図８、図９は、内視鏡光源装置を３台共用の内視鏡光源装置とした比較例４を示している。すなわち、図１、図２の光源装置（プロセッサ２０）は２台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂ用であったが、この比較例４は３台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂ、１０ｃ用である。プロセッサ２０は、３つの差込接続部２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備えており、分岐光学系４０の分岐部４２は、３つのプリズムから構成されたビームスプリッタ４３を有している。ビームスプリッタ４３は、２つのビームスプリット面４４ａ、４４ｂを備えている。

光源３０から出た平行光束３５は、ビームスプリッタ４３に入射し、ビームスプリット面４４ａで一部が反射されて照明光（反射光）３６ｃになり、残部は透過する。この透過光はビームスプリット面４４ｂで一部が反射されて照明光（反射光）３６ａになり、残部は透過して照明光（透過光）３６ｂになる。照明光３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、それぞれ導光路４１ａ、４１ｂ、４１ｃによって、差込接続部２１ａ、２１ｂ、２１ｃに導かれる。この他の要素は、図１、図２と共通であり、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図１０は、内視鏡光源装置の分岐光学系の比較例５を示している。本比較例５では、図８、図９の分岐光学系の分岐部の２つのビームスプリット面４４ａ、４４ｂを有するビームスプリッタ４３に代えて、２枚のハーフミラー１４３ａ、１４３ｂを用いて分岐部を構成している。光源３０を出た平行光束３５は、ハーフミラー１４３ａ、１４３ｂによって反射、または透過されて照明光３６ａ、３６ｂ、３６ｃになり、これらの照明光が、３台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂ、１０ｃ用の３つの差込接続部２１ａ、２１ｂ、２１ｃに与えられる。その他の構成、作用、効果は、ビームスプリッタ４３を用いて分岐部を構成する上記比較例１及び比較例４と同様である。

図１１、図１２は本発明の内視鏡光源装置の別の実施形態を示している。この実施形態は、図４、図５の内視鏡光源装置の変形例であり、図４、図５では２台の電子内視鏡用であったのを、３台の電子内視鏡用としている。回転ミラー装置２４３を用いて分岐部を構成している点は同一であり、回転ミラー２４４による反射光平面内に、３つの導光路４１ａ、４１ｂ、４１ｃを配置し、各導光路を３台の電子内視鏡１０ａ、１０ｂ、１０ｃ用の３つの差込接続部２１ａ、２１ｂ、２１ｃに接続している。光源３０を出た平行光束３５は、回転ミラー装置２４３の回転ミラー２４４で反射されて、照明光（反射光）３６ａになる。この照明光３６ａは、各導光路４１ａ、４１ｂ、４１ｃに入射し、ライトガイドを介して照明窓に導かれる。その他の構成、作用、効果については、回転ミラー装置２４３を用いて２台の電子内視鏡用の分岐光学系の分岐部を構成する図４、図５の上記実施形態と同様である。

図１３、図１４は、内視鏡光源装置の比較例６を示している。図６、図７の内視鏡光源装置は２台の電子内視鏡用であるが、本比較例６は３台の電子内視鏡用である。この比較例６では、３本（３セット）のファイババンドル３４３からなるファイババンドルケーブル３４２が用いられており、３つの差込接続部側端部３４３ａがそれぞれ差込接続部バンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃによって保持されている。これらの３セットのファイババンドル３４３の光源側端部３４３ｂは、光源バンドル保持筒３４５によって一つに纏められている。すなわち、光源バンドル保持筒３４５においては、差込接続部バンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃに連なるファイババンドル３４３が中心角１２０゜（ずつ）の扇形の割合を占めており（図１４）、３つの差込接続部バンドル保持筒３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃの内径の断面積は、光源バンドル保持筒３４５の内径の断面積の略１／３である。その他の構成、作用、効果は、一対のファイババンドル３４３を用いて分岐光学系の分岐部を構成する上記比較例３と同様であり、図６、図７と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以上は、２つまたは３つの差込接続部を備える内視鏡光源装置の実施形態について説明したものであるが、本発明の内視鏡光源装置は、内視鏡の数に応じてさらに複数（任意）の差込接続部を備えることができる。分岐光学系は、差込接続部の数に応じた複数方向に分岐して、それぞれの差込接続部に連結する。すなわち、１つの光源から複数台の内視鏡に対して照明光を供給することができる。なお、ライトガイドコネクタの導光端部（差込接続部）を分岐光学系の分岐部に接続して、分岐光学系の導光路を省略しても良い。本発明の内視鏡光源装置は、ファイバ内視鏡に適用することもできる。

内視鏡光源装置の比較例１を示す系統接続図である。 図１の内視鏡光源装置の光源部分の拡大図である。 光源部分の比較例２を示す、図２に対応する拡大図である。 本発明による内視鏡光源装置の一実施形態を示す系統接続図である。 図４の内視鏡光源装置の光源部分の側面図である。 内視鏡光源装置の比較例３を示す系統接続図である。 図６の内視鏡光源装置の分岐光学系と導光路部分を取り出して示す斜視図である。 内視鏡光源装置の比較例４を示す系統接続図である。 図８の内視鏡光源装置の光源部分の拡大図である。 光源部分の比較例５を示す、図９に対応する拡大図である。 本発明による内視鏡光源装置の別の実施形態を示す系統接続図である。 図１１の内視鏡光源装置の光源部分の側面図である。 内視鏡光源装置の比較例６を示す系統接続図である。 図１３の内視鏡光源装置の分岐光学系と導光路部分を取り出して示す斜視図である。

１０ａ １０ｂ １０ｃ 電子内視鏡
１１ａ １１ｂ １１ｃ 操作部
１２ａ １２ｂ １２ｃ 挿入部
１３ａ １３ｂ １３ｃ ライトガイドケーブル
１４ａ １４ｂ １４ｃ ライトガイドコネクタ
１５ａ １５ｂ １５ｃ 導光端部
１６ａ １６ｂ １６ｃ 映像コネクタ
２０ プロセッサ（光源装置）
２１ａ ２１ｂ ２１ｃ 差込接続部
２２ａ ２２ｂ ２２ｃ 導光端受入部
２３ａ ２３ｂ ２３ｃ コネクタ受入部
３０ 光源
３１ 光源ランプ
３２ 反射鏡
３３ レンズ系
３４ 光源用電源
３５ 平行光束
３６ａ ３６ｃ 照明光（反射光）
３６ｂ 照明光（透過光）
４０ 分岐光学系
４１ａ ４１ｂ ４１ｃ 導光路
４２ 分岐部
４３ ビームスプリッタ
４４ａ ４４ｂ ビームスプリット面
５０ａ ５０ｂ ５０ｃ 処理回路
５１ａ ５１ｂ ５１ｃ モニタ
６１ モータ
６２ 回転ミラー用電源
１４３ａ １４３ｂ ハーフミラー
２４３ 回転ミラー
２４４ ミラー
３４２ ファイババンドルケーブル
３４２ａ ３４２ｂ ３４２ｃ 差込接続部バンドル保持筒
３４３ ファイババンドル
３４３ａ 差込接続部側端部
３４３ｂ 光源側端部
３４５ 光源バンドル保持筒
Ｘ 光源光軸
Ｙ 反射光光軸

Claims (3)

1. 光源と、複数の内視鏡のライトガイドコネクタを個別にかつ同時に着脱可能な複数の差込接続部と、上記光源からの光を上記差込接続部の数に応じた複数方向に分岐し各差込接続部に導く分岐光学系とを有し、
   上記分岐光学系は、上記光源の光軸上に位置する回転ミラーと、この回転ミラーを光軸中心に回転させて上記光源からの光を全反射して該光源の光軸と交差する上記複数方向に選択的に入射させるモータとを備えており、この回転ミラーによる上記複数方向への全反射光の受光位置に、各差込接続部への導光路が位置していることを特徴とする内視鏡光源装置。
2. 請求項１記載の内視鏡光源装置において、上記光源は、光源ランプと、反射鏡と、該反射鏡で反射された光束を平行光束にするレンズ系とを備えている内視鏡光源装置。
3. 請求項１または２記載の内視鏡光源装置において、上記内視鏡は電子内視鏡であって、ライトガイドコネクタには映像信号伝送用のコネクタが一緒に設けられており、光源装置は映像信号の処理回路を含むプロセッサに備えられている内視鏡光源装置。

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