JP6121145B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、照明光学系を有する内視鏡に関する。

内視鏡の照明光学系は、光源装置からの光をライトガイドファイバによって挿入部先端に導き、ライトガイドファイバの出射端面から出る光を観察光学系（対物光学系）の視野に向けて配光する構造を有している。特許文献１の内視鏡は、横長の照明範囲を得るべく観察光学系の両側に一対のライトガイドファイバを配し、これらのライトガイドの出射端面を覆う円環状をなす透明なカバー（先端部）を備えている。このカバーによってライトガイドの出射端面を保持及び保護すると共に、カバーにレンズ形状を持たせて照明範囲を設定している。

特開２００９-２０７５２９号公報

特許文献１の内視鏡における照明光学系のカバーは、ポリサルフォンなどの樹脂で形成されており、ライトガイドファイバからの出射光の光量が減衰してしまうという問題がある。減衰の程度はカバーの材質や大きさによっても異なるが、ポリサルフォンのような樹脂では概ね２０パーセント程度の光量ロスが想定される。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、ライトガイドファイバを確実に保持及び保護することができ、光源からの光を無駄なく配光できる内視鏡を提供することを目的とする。

本発明は、内視鏡の挿入部内に配設されて、先端の出射端面から照明光を出射させるライトガイドファイバと、ライトガイドファイバの出射端面を覆って挿入部の先端に取り付けられ、ライトガイドファイバから出射する光を観察光学系の視野に配光させるカバー部材とを備えた内視鏡であって、カバー部材が、観察光学系を囲む円環状をなす透明なガラス製のコアと、該コアの内周面側と外周面側に形成され光を全反射させる反射面とを有することを特徴としている。

カバー部材は、コアの周面を覆って取り付けられる円環状の囲繞壁部を有し、この囲繞壁部によって反射面を形成するとよい。

カバー部材は、外周面を覆う押さえ枠によって挿入部先端に保持させるとよい。押さえ枠は不透明な材質と透明な材質のいずれで形成することも可能である。例えば、押さえ枠を透明な樹脂で形成することができる。

本発明の内視鏡によると、挿入部先端に設けたカバー部材によってライトガイドファイバを確実に保持及び保護することができる。カバー部材は、円環状のコアをガラスで形成した上で、該コアの内周面側と外周面側に反射面を形成した構成であるため、カバー部材を透過する光量の減衰が軽減され、光源からの光を無駄なく配光することができる。

本発明の実施形態である内視鏡の挿入部の先端付近を示す側断面図である。 図１の内視鏡の照明光学系を構成する要素の分解斜視図である。 図１の内視鏡の照明光学系を構成するカバーガラスの側断面図である。 カバーガラスの外周面側に反射面を備えていない形態の内視鏡の挿入部の先端付近を示す側断面図である。 図４の内視鏡の照明光学系を構成する要素の分解斜視図である。 図４の内視鏡の照明光学系を構成するカバーガラスの側断面図である。

図１ないし図３を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は内視鏡の挿入部１０の先端付近を示したものである。挿入部１０は可撓性を有する長尺の部位であり、外面が絶縁性の外皮部１２で覆われている。挿入部１０には、被写体画像を取得するための観察光学系１４と、観察光学系１４の視野を照明するための照明光学系１６が設けられている。この内視鏡は電子内視鏡であり、観察光学系１４は、挿入部１０の先端に位置する円筒状の支持体１８内に保持された対物レンズ群２０と、その後方に位置する撮像素子２２及び駆動回路２４を有する。撮像素子２２と駆動回路２４には複数の信号線からなる信号ケーブル２６が接続しており、撮像素子２２と駆動回路２４と信号ケーブル２６の先端部を接着剤でモールドしたパッケージ部が構成されている。パッケージ部の外側はシールド環２８で覆われている。対物レンズ群２０によって被写体像が撮像素子２２の撮像面上に結像され、光電変換により得られる画像信号が信号ケーブル２６を経て不図示の画像処理装置に送られて画像が表示、記録される。図中のＯ１は観察光学系１４（対物レンズ群２０）の光軸である。撮像素子２２は横長矩形の撮像面を有しており、図１と図２における矢印Ｌ方向が撮像素子２２の撮像面の長辺方向、図２における矢印Ｓが撮像素子２２の撮像面の短辺方向である。

照明光学系１６は、図示を省略する光源装置からの光を導く一対のライトガイドファイバ３０、３２と、挿入部１０の先端に位置するカバーガラス（カバー部材）３４とを有する。ライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２はそれぞれ複数の光学繊維を束ねて形成され、先端付近の所定長が保持筒３６内に保持されている。保持筒３６は、挿入部１０の長手方向に長い外筒３６ａと、外筒３６ａよりも短く該外筒３６ａの先端部分の内側に嵌る内側支持環３６ｂを備える。保持筒３６の外筒３６ａ内には上記のパッケージ部を囲むシールド環２８が挿入される。内側支持環３６ｂの中央には、観察光学系１４の支持体１８を挿入させる貫通穴３６ｃが形成され、支持体１８は貫通穴３６ｃから先端を突出させた状態で保持筒３６内に固定される。

内側支持環３６ｂの外周部には一対の切欠きが形成されており、この切欠きによって、外筒３６ａと内側支持環３６ｂの間にライトガイド挿入穴３６ｄ、３６ｅが形成されている。ライトガイド挿入穴３６ｄに対してライトガイドファイバ３０の先端部が挿入されて接着固定され、ライトガイド挿入穴３６ｅに対してライトガイドファイバ３２の先端部が挿入されて接着固定される。このように保持筒３６に保持されたライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２は、撮像素子２２の撮像面の長辺方向に離間して観察光学系１４を挟んで位置しており、それぞれの出射端面は観察光学系１４の光軸Ｏ１を中心として対称な形状になっている。詳しくは図２に示すように、ライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の出射端面はそれぞれライトガイド挿入穴３６ｄ、３６ｅの形状に対応して、光軸Ｏ１を中心とする円弧状辺３０ａ、３２ａと、該円弧状辺３０ａ、３２ａの両端を結ぶ弦状辺３０ｂ、３２ｂに囲まれる非円形をなす。弦状辺３０ｂ、３２ｂは、観察光学系１４を挟んで互いに平行な関係で位置している。

図２及び図３に示すように、カバーガラス３４は、円環状をなすコア３８と、コア部３８の内周側に位置する内側クラッド（囲繞壁部）４０と、コア部３８の外周側に位置する外側クラッド（囲繞壁部）４２で構成される。コア３８は透明なガラスで形成され、光軸Ｏ１を中心とする同心状の円環状内周面３８ａと円環状外周面３８ｂを有し、円環状内周面３８ａの内側は光軸Ｏ１方向に貫通する開口部になっている。光軸Ｏ１方向におけるカバーガラス３４の前端面３８ｃ（出射面）と後端面３８ｄ（入射面）は内側クラッド４０や外側クラッド４２で覆われずに露出している。前端面３８ｃと後端面３８ｄはいずれも光軸Ｏ１と略直交する平面である。

内側クラッド４０は、コア３８の円環状内周面３８ａを覆う円環状をなし、円環状内周面３８ａに臨む外周面が反射面４０ａとなっている。外側クラッド４２は、コア３８の円環状外周面３８ｂを覆う円環状をなし、円環状外周面３８ｂに臨む内周面が反射面４２ａとなっている。反射面４０ａと反射面４２ａは光を全反射させる面である。外側クラッド４２の先端側の外周面には段部４２ｂが形成されている。内側クラッド４０と外側クラッド４２は、反射面４０ａ、４２ａを形成可能なものであれば任意の材質を選択できるが、例えば金属で形成するとよい。

図１に示すように、カバーガラス３４は、内側クラッド４０の内側に観察光学系１４の支持体１８の先端部を挿入させて挿入部１０の先端に組み付けられる。カバーガラス３４は、内側クラッド４０と外側クラッド４２が保持筒３６の先端部に当て付くことで挿入方向の位置が定まり、内側クラッド４０の内周面が支持体１８の外周面に規制されることで径方向（光軸Ｏ１と直交する平面に沿う方向）の位置が定まる。さらに押さえ枠４４を取り付けることでカバーガラス３４が保持される。押さえ枠４４は、外側クラッド４２の外周面全体と保持筒３６の外筒３６ａの先端付近の外周面を覆う円筒状をなし、抜止部４４ａを外側クラッド４２の段部４２ｂに係合させてカバーガラス３４を抜け止めする。押さえ枠４４は接着によって外筒３６ａと外側クラッド４２の外側に固定される。

このようにしてカバーガラス３４を挿入部１０の先端に組み付けると、コア３８の後端面３８ｄがライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の出射端面に対向して位置し、カバーガラス３４によってライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の脱落を防ぐことができる。また、カバーガラス３４で覆うことによって、ライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の出射端面が保護される。このライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の出射端面に対するカバーガラス３４による保護については、外部からの物理的接触による破損の防止や、内視鏡を滅菌処理する際の薬液からの保護などが可能である。

ライトガイドファイバ３０やライトガイドファイバ３２から出射される光束は、コア３８の後端面３８ｄから入射し、コア３８を透過して前端面３８ｃから出射される。コア３８の材質をガラスとしたことで、樹脂製のカバーよりも高い透過率が得られる。また、コア３８に入射した光のうち、光軸Ｏ１に近づく内側方向に向かう光や、光軸Ｏ１から離れる外側方向に向かう光は、コア３８の内側と外側を囲む反射面４０ａと反射面４２ａで全反射を繰り返して前端面３８ｃから出射される。そのため、観察光学系１４による視野の中心や周辺に向かう光を失うことなく前端面３８ｃに導くことができる。以上の構成により、照明光の光量がカバーガラス３４によって大きく減衰されることがなく、光源装置からの光を挿入部１０の先端から無駄なく配光できる。またカバーガラス３４は、円環状をなすガラス製のコア３８の内側と外側に内側クラッド４０と外側クラッド４２を取り付けた簡単な構造であるため、生産が容易である。

図４ないし図６に示す形態は、カバーガラス（カバー部材）１３４と押さえ枠１４４以外の構成は図１ないし図３に示す構成と共通しており、カバーガラス１３４と押さえ枠１４４以外の要素については図１ないし図３と同じ符号を用いている。カバーガラス１３４は、コア１３８の円環状内周面１３８ａの内側に内側クラッド（囲繞壁部）１４０が設けられ、内側クラッド１４０の外周面が光を全反射させる反射面１４０ａとなっている点では、図１ないし図３に示すカバーガラス３４と共通している。一方、コア１３８の円環状外周面１３８ｂはクラッドで覆われずに露出しており、円環状外周面１３８ｂのうち前端面１３８ｃに隣接する位置に段部１３８ｅが形成されている。つまり、カバーガラス１３４は、図１ないし図３に示すカバーガラス３４から外側クラッド４２を省いた構成になっている。

図４に示すように、カバーガラス１３４は、コア１３８の後端面１３８ｄをライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の出射端面に対向させて挿入部１０の先端に取り付けられ、押さえ枠１４４によって保持される。押さえ枠１４４は透明な樹脂で形成され、カバーガラス１３４のコア１３８に形成した段部１３８ｅに係合する抜止部１４４ａを有する。カバーガラス１３４の外周部分に透明なコア１３８の円環状外周面１３８ｂが露出し、このカバーガラス１３４の円環状外周面１３８ｂを覆う押さえ枠１４４も透明な樹脂からなるため、ライトガイドファイバ３０やライトガイドファイバ３２の出射端面からコア１３８に入射した光は、光軸Ｏ１から離れる外側方向へ向けて遮られることなく出射される。よって、コア１３８の前端面１３８ｃから出射される光に加えて、円環状外周面１３８ｂと押さえ枠１４４を通して出射される光によって照明範囲が広くなる。光軸Ｏ１に近づく内側方向に向かう光については、コア１３８の内側を囲む反射面１４０ａによって全反射されるため、光量の減衰を防ぐことができる。

図１ないし図３に示す構成と同様に、図４ないし図６に示す構成の照明光学系１６においても、カバーガラス１３４によってライトガイドファイバ３０とライトガイドファイバ３２の脱落防止と保護が行われる。また、カバーガラス１３４のコア１３８をガラスで形成し、コア１３８の内側に内側クラッド１４０を設けて反射面１４０ａを形成したため、照明光の光量の減衰を軽減することができる。一方、図１ないし図３に示す構成とは異なり、コア１３８の円環状外周面１３８ｂを露出させ、その外側を透明な樹脂製の押さえ枠１４４で覆うことで、観察光学系１４の視野周辺への照明範囲が広くなっている。

以上、図示実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は図示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲における改変が可能である。例えば、図示のカバーガラス３４、１３４では、コア３８、１３８に対して内側クラッド４０、１４０や外側クラッド４２を組み付けて内周側の反射面４０ａ、１４０ａや外周側の反射面４２ａを形成しているが、コア３８、１３８の円環状内周面３８ａ、１３８ａやコア３８の円環状外周面３８ｂへのコーティングによって反射面を形成することも可能である。

また、図示実施形態の照明光学系１６は、観察光学系１４を挟んで対をなすライドガイドファイバ３０とライドガイドファイバ３２を配しているが、円環状をなすカバーガラス３４、１３４によって配光が可能であるという条件を満たすものであれば、これ以外の形態や配置のライトガイドファイバを有する内視鏡にも本発明は適用が可能である。例えば、観察光学系１４の周囲に３つ以上のライトガイドファイバを配した照明光学系や、ライトガイドファイバの出射端面が観察光学系１４の周囲全体を囲む円環状をなす照明光学系にも適用が可能である。

図１ないし図３に示す構成では、カバーガラス３４の外側が外側クラッド４２で覆われており、押さえ枠４４で覆われる外周部分に照明光が達しないので、押さえ枠４４が不透明なタイプと透明なタイプのいずれであっても照明効果には影響がない。よって押さえ枠４４は、不透明な樹脂などで形成してもよいし、あるいは図４及び図５に示す押さえ枠１４４と同様に透明な樹脂で形成することも可能である。

また、図示実施形態は電子内視鏡への適用例であるが、電子内視鏡以外のファイバースコープにも適用が可能である。

１０ 内視鏡の挿入部
１２ 外皮部
１４ 観察光学系
１６ 照明光学系
３０ ３２ ライトガイドファイバ
３０ａ ３２ａ 円弧状辺
３０ｂ ３２ｂ 弦状辺
３４ １３４ カバーガラス（カバー部材）
３６ 保持筒
３６ａ 外筒
３６ｂ 内側支持環
３６ｃ 貫通穴
３６ｄ ３６ｅ ライトガイド挿入穴
３８ コア
３８ａ １３８ａ 円環状内周面
３８ｂ １３８ｂ 円環状外周面
３８ｃ １３８ｃ 前端面
３８ｄ １３８ｄ 後端面
４０ １４０ 内側クラッド（囲繞壁部）
４０ａ １４０ａ 反射面
４２ 外側クラッド（囲繞壁部）
４２ａ 反射面
４２ｂ １３８ｅ 段部
４４ １４４ 押さえ枠
４４ａ １４４ａ 抜止部

Claims (4)

1. 内視鏡の挿入部内に配設され、先端の出射端面から照明光を出射させるライトガイドファイバ；及び
   上記ライトガイドファイバの出射端面を覆って上記挿入部の先端に取り付けられ、上記ライトガイドファイバから出射する光を観察光学系の視野に配光させるカバー部材；
   を備え、
   上記カバー部材は、上記観察光学系を囲む円環状をなす透明なガラス製のコアと、該コアの内周面側と外周面側に形成され光を全反射させる反射面とを有することを特徴とする内視鏡。
2. 請求項１記載の内視鏡において、上記カバー部材は、上記コアの周面を覆って取り付けられる円環状の囲繞壁部を有し、上記囲繞壁部によって上記反射面が形成される内視鏡。
3. 請求項１または２記載の内視鏡において、上記カバー部材の外周面を覆って上記挿入部先端に保持させる押さえ枠を有する内視鏡。
4. 請求項３記載の内視鏡において、上記押さえ枠が透明な樹脂からなる内視鏡。

Images