JP5343066B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

内視鏡挿入部先端に照明窓と観察窓が設けられ、照明窓には照明レンズ、観察窓には対物レンズを配置した内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この内視鏡装置では、図６に示すように、ライトガイド８０から照明光が供給される照明レンズ８１は、正のパワー（凸レンズ）の光出射面８３を有し、対物レンズ８５の近傍に設けてある。そして、照明レンズ８１に供給される入射光Ｌinの殆どは光出射面８３から照明光Ｌoutとして高効率で被検体に向けて拡散照射される。

特開平１１−２６７０９９号公報

ところが、照明レンズ８１の光出射面８３が正のパワーを有していると、照明光Ｌoutは広角化されて、照明レンズ８１側方の対物レンズ８５に直接向かう光も増えてしまう。この対物レンズ８５に向かう迷光Ｌａは、フレアとなって観察画面上に現れ、内視鏡の観察性能を低下させる要因となる。

また、図７に示すように、観察窓の対物レンズ８５が正のパワーの光入射面８７を有する場合には、光入射面８７が照明レンズ８１から対物レンズ８５に直接向かう光を受けやすくなり、光入射面８７に斜め方向から入射される光が、観察画面にフレアとして現れることになる。

内視鏡の観察窓と照明窓には、接着剤によって土手盛りと呼ばれる遮光部材が対物レンズ８５と照明レンズ８１の周囲にそれぞれ形成されている。対物レンズ８５の遮光部材８９は、対物レンズ８５からの視野角内に入らない高さに形成され、対物レンズ８５の側方からの外光を遮断する。また、照明レンズ８１の遮光部材（図示略）は、照明光の過剰なカットにより接着剤の発熱を抑える高さに形成することが望ましい。

これらの遮光部材により、照明レンズ８１から対物レンズ８５へ直接入り込む光を確実に遮光すればよいが、接着剤の塗布により形成される遮光部材の高さ管理は難しく、かつ、内視鏡使用中に剥離する可能性もある。接着剤以外にもレンズ保持部端を内視鏡先端面から突起させる等の遮光手段も考えられるが、突起部分が生体と接触して損傷を与える虞や、突起部分の付近に残渣はゴミが溜まりやすくなる不利が生じてしまう。

そこで本発明は、照明窓からの光が直接観察窓に入り込むことによるフレアの発生を抑制し、これにより良好な観察性能が得られる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端面に、照明光を出射する照明窓と、被写体像を取得する観察窓とを有する内視鏡装置であって、
前記照明窓が、前記照明光を出射する光出射面を外側にして配置された照明レンズであり、
前記照明レンズの前記光出射面が、前記内視鏡挿入部の軸方向に突出する正のパワーを有する凸面であり、
前記内視鏡挿入部の先端面から前記軸方向に突出する前記照明窓の最大突出高さＨiと、前記観察窓の最大突出高さＨoとの関係が、Ｈo ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。

本発明の内視鏡装置によれば、照明窓を光利用効率の高い正のパワーの光出射面に形成して光利用効率を高めつつ、この照明窓からの光が観察窓に直接入り込むことを阻止できる。これにより、観察画像におけるフレアの発生を防止して、常に良好な内視鏡観察画像を得ることができる。

本発明の実施形態を説明するための図で、一例として示す内視鏡装置の外観斜視図である。 内視鏡先端部の概略断面図である。 図２に示す内視鏡先端部の要部断面図である。 内視鏡装置の変形例における内視鏡先端部の要部断面図である。 内視鏡装置の変形例における内視鏡先端部の要部断面図である。 従来の内視鏡装置における内視鏡挿入部の先端部の概略断面図である。 対物レンズが正のパワーの光入射面を有する従来の内視鏡装置における内視鏡挿入部の先端部の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図であって、一例として示す内視鏡装置の外観斜視図である。

内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、この内視鏡１１が接続される制御装置１３と、画像情報等を表示するモニタ等の表示部１５と、キーボードやマウス等の入力操作を受け付ける入力部１７とを備える。

内視鏡１１は、被検体に挿入される挿入部１９と、挿入部１９に連なる操作部２１と、操作部２１より延出されるユニバーサルコード２３とを有している。ユニバーサルコード２３は、ライトガイドや信号線などを内包しており、その末端にはコネクタ２５Ａ、２５Ｂが設けられている。制御装置１３は、光源装置２７とビデオ信号を処理するプロセッサ２９とを有し、内視鏡１１は、コネクタ２５Ａを介して光源装置２７に接続され、コネクタ２５Ｂを介してプロセッサ２９に接続される。

挿入部１９は、挿入側先端の内視鏡先端部３１と、内視鏡先端部３１に連なる湾曲部３３と、湾曲部３３の基端側と操作部２１との間に延設される軟性部３５とを有している。湾曲部３３は、内視鏡１１が挿入される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡１１による観察方向を所望の観察部位に向けることができる。この湾曲部３３は、操作部２１にて湾曲が操作される。ユニバーサルコード２３に内包されているライトガイドや信号線は、操作部２１、軟性部３５、湾曲部３３を経て内視鏡先端部３１に達している。

プロセッサ２９は、前述の表示部１５と入力部１７とが接続されており、内視鏡１１の操作部２１や入力部１７からの指示に基づいて、内視鏡１１から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示部１５へ表示用画像を生成して供給する。

図２は内視鏡先端部３１の概略断面図である。
内視鏡先端部３１には、被検体内の観察領域へ光を照射する照明窓４１と、観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子４３により観察画像を取得する観察窓４５とが配置されている。内視鏡先端部３１の内部には、観察窓４５の光軸に沿って対物レンズユニット４７が配置されており、対物レンズユニット４７の基端側は撮像素子４３の受光面に対面している。ここでは、対物レンズユニット４７の基端側の光軸は、プリズム４８によって光路を直角に折り曲げて、コンパクトな配置構成としている。

照明窓４１には、観察領域に向けて照明光を出射する照明レンズ５１が配置されて、この照明レンズ５１の基端側に対峙して、光源装置２７（図１参照）からの光を導光するライトガイド５３の光出射端が配置されている。

観察窓４５には、観察領域からの反射戻り光を集光するして対物レンズ５５が配置され、対物レンズユニット４７を介して撮像素子４３の受光面上に観察像を結像させる。

撮像素子４３は、信号線５７の取り出し端子を有する基板５９に実装され、この基板５９に対物レンズユニット４７が固定されて一体構造の撮像装置６１とされている。撮像装置６１及びライトガイド５３は、内視鏡先端部３１に配置される金属やセラミックス製の先端硬性部６３に支持されている。

上記構成によれば、光源装置２７（図１参照）で生成された照明光は、ユニバーサルコード２３を介して内視鏡先端部３１にまで導光され、このライトガイド５３の先端に配置された照明レンズ５１を通して被検体に照射される。そして、被検体からの反射戻り光が対物レンズ５５によって集光され、集光された光が撮像素子４３の受像面に結像し、撮像素子４３により被検体の画像信号が生成される。

また、撮像素子４３で生成された画像信号は、撮像素子４３に接続している信号線５７を介してプロセッサ（図１参照）２９に送られる。プロセッサ２９は、入力された画像信号を処理して表示画像データを生成し、生成した表示画像データに基づく被検体画像を表示部（図１参照）１５に表示させる。

次に、照明窓４１と観察窓４５について、より詳細に説明する。
観察窓４５に配置される対物レンズ５５は、平坦な光出射面７１を外側にして先端硬性部６３に支持されている。対物レンズ５５の側方周縁端部は遮光部材６５によって覆われている。遮光部材６５は遮光性を有する接着剤によって筒状体に形成されており、内視鏡先端部３１の先端面６７からわずかに突出している。そのため、先端面６７の側方から対物レンズ５５に向かう光は遮光部材６５により遮られ、対物レンズ５５のレンズ側面からの光入射を防止する。

遮光部材６５として接着剤を用いることで、対物レンズ５５と内視鏡先端部３１の先端面６７とのシールがより確実となり、水密性を向上できる。なお、遮光部材６５は、遮光性を有する金属や樹脂材料により成形される筒状体であってもよい。

照明窓４１に配置される照明レンズ５１は、正のパワーの凸の光入射面６８及び光出射面６９を有し、光出射面６９を外側にして先端硬性部６３に支持されている。照明レンズ５１の光入射面６８と光出射面６９とが共に正のパワーを有する凸面であることにより、光入射面６８に入射した光は、一度レンズの内側に屈折して集光された後に拡散される光路を辿り、照明光の配光が広角化され、しかも配光ムラも低減される。

図３は図２に示す内視鏡先端部３１の要部断面図である。
本構成の内視鏡１１における内視鏡先端部３１の先端面６７には、照明レンズ５１及び対物レンズ５５が配置され、対物レンズ５５の光入射面７１は平坦面となっている。この場合、ライトガイド５３から照明レンズ５１に導入される光は、照明レンズ５１の光出射面６９が凸であることにより出射光が広角化され、その結果、対物レンズ５５の照明レンズ５１側の周位置においては、出射光の広角化によって対物レンズ５５に向かう光が増加している。

ところが本構成においては、対物レンズ５５に向かう光が増加しても、対物レンズ５５に直接光が入り込むことがない。これはつまり、先端面６７から内視鏡挿入部の軸方向に突出する照明レンズ５１の最大突出高さＨiと、対物レンズ５５の最大突出高さＨoとの関係が、Ｈo ＞ Ｈi であることにより、最も対物レンズ５５に進入しやすい位置となる照明レンズ５１の光出射面６９の最頂部Ｏからの反射光Ｌｒが、対物レンズ５５の入射面７１に入らないためである。

対物レンズ５５の外周には遮光部材６５が対物レンズ５５の光入射面７１の突出高さと等しい高さに形成されており、照明レンズ５１の最頂部Ｏからの光Ｌｒは、対物レンズ５５の光入射面周縁端部（遮光部材６５の角部）Ｐ１より低い領域となる光入射面７１には入射しない。即ち、図示例における光出射面６９の最頂部Ｏは、照明レンズ５１の光軸Ｓｉ上に存在し、最頂部Ｏと角部Ｐ１とを結ぶ線と光軸Ｓｉとの成す角θより大きい角度に出射される照明レンズ５１からの光は、対物レンズ５５の光入射面７１に照射されることがない。また、照明レンズ５１の最頂部Ｏより低い光出射面６９からの反射光に対しても同様に、対物レンズ５５に向かう角度θより大きい角度で出射される光は遮光部材６５によって遮光される。

したがって、照明レンズ５１からの出射光は対物レンズ５５の光入射面７１を直接照射することがないので、対物レンズ５５を介して観察する観察画像に照明光によるフレアが生じることを確実に防止できる。

次に、正のパワーの光出射面を有する対物レンズを用いた変形例の構成を説明する。
図４は内視鏡装置の変形例における内視鏡先端部の要部断面図である。
本変形例の内視鏡１１における内視鏡先端部３１の先端面６７には、照明窓４１として照明レンズ５２、観察窓４５として対物レンズ５６が配置され、対物レンズ５６は、その光入射面７２が正のパワーを有する凸面となっている。

また、対物レンズ５６は、レンズ側面が遮光部材６６によって覆われている。この遮光部材６６も遮光性を有する接着剤により筒状体に形成されており、先端面６７から突出している。そのため、対物レンズ５６に先端面６７の側方からの光が対物レンズ５６に入射することが阻止される。なお、遮光部材６５は、金属や樹脂材料により成形される筒状体であってもよい。

照明窓４１の照明レンズ５２と観察窓４５の対物レンズ５６とは、対物レンズ５６における光入射面７２の周縁端部（遮光部材６６の角部）Ｐ２の先端面６７からの高さＨoeと、照明レンズ５２における光出射面７０の最大突出高さＨiとの関係が、Ｈoe ≧ Ｈiを満たすように配置されている。

上記構成によれば、ライトガイド５３から照明レンズ５２に導入される光は、照明レンズ５２の光出射面７０が正のパワーを有する凸面であることにより出射光が広角化され、照明レンズ５２側方の対物レンズ５６の位置においては、対物レンズ５６に向かう光が増加する。しかし、照明レンズ５２と対物レンズ５６との関係が上記のＨoe ≧ Ｈiの関係を満たすことで、照明レンズ５２から対物レンズ５６に向かう光が増加しても、対物レンズ５６に照明レンズ５２から直接光が入り込むことがない。

これは、最も対物レンズ５６に進入しやすい位置となる照明レンズ５２の光出射面７０の最頂部Ｏからの光Ｌｒが、対物レンズ５６の光入射面７２に直接入らないためである。つまり、対物レンズ５６の外周には遮光部材６６が対物レンズ５６の光出射面７２の突出高さと等しい高さに形成されており、照明レンズ５２の最頂部Ｏからの光Ｌｒは、最頂部ＯとＰ２とを結ぶ線の延長線より低い領域に対しては、遮光部材６６により遮光されて対物レンズ５６に入り込むことがない。また、照明レンズ５２の最頂部Ｏより低い光出射面７０からの光に対しても同様に、遮光部材６５によって遮光される。

しかしながら、対物レンズ５６の光入射面７２が正のパワーを有する凸面であるため、凸面の度合いによっては照明レンズ５２の最頂部ＯとＰ２とを結ぶ線の延長線より上方に光入射面７２が突出することがある。また、照明レンズ５２と対物レンズ５６が互いに近い高さに配置されることがある。そのように場合は、さらに次の条件を満たすことで、対物レンズ５６の光入射面７２に照明レンズからの光が直接入り込むことを完全に防止できる。

即ち、図５に示すように、対物レンズ５６の照明窓４１側における光入射面７２の周縁端部で規定される光出射面７２の接線Ｌｃが、照明レンズ５２の光軸Ｓｉと交差する点をＱとする。このとき、照明レンズ５２の最頂部Ｏの最大突出高さＨｉと、点Ｑの高さＨａとの関係がＨa ≧ Ｈiを満たすことで、対物レンズ５６の光入射面７２に照明レンズ５２からの光が直接入り込むことを阻止できる。

上記構成によれば、照明レンズ５１からの出射光は対物レンズ５５の光入射面７１を直接照射することがないので、対物レンズ５５を介して観察する観察画像にフレアが生じることを確実に防止できる。

なお、内視鏡挿入部の先端面６７は、単一の平面として各最大突出高さＨo、Ｈｉ、Ｈoe、Ｈａを説明しているが、照明窓４１と観察窓４５との間に段部を有して複数の先端面が存在する場合でも、いずれか１つの先端面を代表の先端面として各最大突出高さＨo、Ｈｉ、Ｈoe、Ｈａを規定することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端面に、照明光を出射する照明窓と、被写体像を取得する観察窓とを有する内視鏡装置であって、
前記照明窓が、正のパワーの光出射面を有する照明レンズであり、
前記内視鏡挿入部の先端面から前記内視鏡挿入部の軸方向に突出する前記照明窓の最大突出高さＨiと、前記観察窓の最大突出高さＨoとの関係が、Ｈo ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、観察窓の最大突出高さが照明窓の最大突出高さ以上の高さ位置になるように観察窓と照明窓とを配置することで、照明窓からの光が観察窓に直接照射されることがなくなり、観察画像にフレアが生じることを確実に防止できる。

（２） （１）の内視鏡装置であって、
前記観察窓が、正のパワーの光入射面を有する対物レンズであり、
前記観察窓の前記照明窓側における光入射面周縁端部が、前記先端面から前記軸方向に高さＨoeで突出して配置され、該高さＨoeと、前記照明窓の最大突出高さＨiとの関係が、Ｈoe ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、観察窓の照明窓側における光入射面周縁端部までの高さが照明窓の最大突出高さ以上の高さ位置になるように観察窓と照明窓とを配置することで、照明窓からの光が観察窓に直接照射されにくくなり、観察画像におけるフレアの発生を低減できる。

（３） （２）の内視鏡装置であって、
前記照明窓の最大突出高さＨiと、前記対物レンズの前記照明窓側における光入射面周縁端部で規定される該光出射面の接線が、前記照明レンズの光軸と交差する点の前記先端面からの突出高さＨａとの関係が、Ｈa ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、対物レンズの照明窓側における光入射面の周縁端部で規定される光出射面の接線が照明レンズの光軸と交差する点が、照明窓の最大突出高さ以上の高さ位置に配置されることで、照明窓からの光が観察窓の光入射面に入り込むことがない。これにより、対物レンズが正のパワーの光入射面を有する場合であっても、観察画像にフレアが生じることを確実に防止できる。

（４） （２）又は（３）の内視鏡装置であって、
前記対物レンズが、少なくとも前記照明窓に望むレンズ側面に、該レンズ側面を覆う遮光部材を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、遮光部材がレンズ側面からの光を遮光するために、対物レンズに不要光が入り込むことを防止できる。

（５） （４）の内視鏡装置であって、
前記遮光部材が遮光性を有する筒状体からなる内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、遮光性を有する筒状体で対物レンズのレンズ側面が覆われることで、対物レンズの全周が遮光され、不要光の入り込みがより確実に防止される。

（６） （５）の内視鏡装置であって、
前記遮光部材が接着剤からなる内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、遮光部材を接着剤で形成することで、観察窓と内視鏡挿入部の先端面とを確実にシールでき、水密性も向上できる。

１１ 内視鏡
１９ 内視鏡挿入部
３１ 内視鏡先端部
４１ 照明窓
４５ 観察窓
５１ 照明レンズ
６１，６３ 対物レンズ
５３ ライトガイド
５５ 対物レンズ
６５ 遮光部材
６７ 先端面
６９，７０ 光出射面
７１，７２ 光入射面
１００ 内視鏡装置

Claims (5)

1. 被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端面に、照明光を出射する照明窓と、被写体像を取得する観察窓とを有する内視鏡装置であって、
   前記照明窓が、前記照明光を出射する光出射面を外側にして配置された照明レンズであり、
   前記照明レンズの前記光出射面が、前記内視鏡挿入部の軸方向に突出する正のパワーを有する凸面であり、
   前記内視鏡挿入部の先端面から前記軸方向に突出する前記照明窓の最大突出高さＨiと、前記観察窓の最大突出高さＨoとの関係が、Ｈo ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。
2. 請求項１記載の内視鏡装置であって、
   前記観察窓が、正のパワーの光入射面を有する対物レンズであり、
   前記観察窓の前記照明窓側における光入射面周縁端部が、前記先端面から前記軸方向に高さＨoeで突出して配置され、該高さＨoeと、前記照明窓の最大突出高さＨiとの関係が、Ｈoe ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。
3. 請求項２記載の内視鏡装置であって、
   前記照明窓の最大突出高さＨiと、前記対物レンズの前記照明窓側における光入射面周縁端部で規定される該光出射面の接線が、前記照明レンズの光軸と交差する点の前記先端面からの突出高さＨａとの関係が、Ｈa ≧ Ｈiを満たす内視鏡装置。
4. 請求項２又は請求項３記載の内視鏡装置であって、
   前記対物レンズが、少なくとも前記照明窓に望むレンズ側面に、該レンズ側面を覆う遮光部材を備えた内視鏡装置。
5. 請求項４に記載の内視鏡装置であって、
   前記遮光部材が遮光性を有する筒状体からなる内視鏡装置。

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