JP6509628B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に関し、特に挿入部先端の観察光学ユニットの外囲一部に、ライトガイドファイバ束の出射端面を配置した内視鏡に関する。

内視鏡の一種として、挿入部の先端部に臨む筒状の観察光学ユニットと、この筒状観察光学ユニットの外囲に位置し、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束とを備えたものが知られている。挿入部の先端部には、ライトガイドファイバ束の出射端面を覆う円環形状部を有する透明樹脂製の先端カバーを設け、この透光性先端カバーには、ライトガイドファイバ束の出射端面からの光を拡散させるレンズ面を設けている（特許文献１、２、３）。

本出願人は、このような観察光学ユニット、ライトガイドファイバ束及び透光性先端カバーを有する内視鏡において、観察光学ユニットとライトガイドファイバ束を支持する外筒の先端面に、透光性先端カバーを接着する接着構造を提案している（特許文献３）。

特許第４７０４３８６号公報 特開２００９−２０７５２９号公報 特開２０１４−１５５５２６号公報

このような外筒の先端面に先端カバーを接着する接着構造では、先端カバーのライトガイドファイバ束側の面に、同ライトガイドファイバ束からの出射光を拡散させるレンズ面（凹面）を形成している。ところが、このレンズ面とライトガイドファイバ束の光束出射端面との間には、断面鋭角の隙間が形成される（特許文献３、図６）ため、接着剤がこの鋭角の隙間に浸入し、所期の配光特性を悪化させる（設計通りの配光特性が得られない）おそれがあることが判明した。

本発明は、以上の問題点の発見に基づいてなされたもので、レンズ面を有する先端カバーをライトガイドファイバ束を有する外筒の先端面に接着する内視鏡において、接着剤による配光特性の悪化を防止することを目的とする。

本発明は、挿入部の先端部に臨む筒状の観察光学ユニットと、この筒状観察光学ユニットの外囲に位置し、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束を支持した外筒；及び上記ライトガイドファイバ束からの光束を拡散させるレンズ面を有し、上記外筒の先端面に接着固定される透光性先端カバー；を有する内視鏡において、上記透光性先端カバーに、上記レンズ面に続けて、上記ライトガイドファイバ束の出射端面又は外筒の先端面に向かって延びる起立面を形成したことを特徴としている。

上記起立面は、透光性先端カバーを樹脂材料の成形品から構成するため、抜け勾配を考慮してライトガイドファイバ束の出射端面又は外筒の先端面に対して略直交方向に形成するのが実際的である。この起立面は、レンズ作用を持たなくてもよい。

ライトガイドファイバ束は、一実施形態では、正面視で、観察光学ユニットの径方向の両外側に位置する三日月形状（好ましくは、外筒と同心の円弧と該円弧の両端部を結ぶ弦によって囲まれる形状）をなしている。透光性先端カバーの起立面は、少なくとも、正面視、三日月形状の両端部の幅狭部に形成することが好ましい。

透光性先端カバーのレンズ面は、一実施形態では、ライトガイドファイバ束の正面視形状に対応させて、正面視で、観察光学ユニットの径方向の両外側に位置する三日月形状（好ましくは、外筒と同心の円弧と該円弧の両端部を結ぶ弦によって囲まれる形状）をなし、起立面は、少なくとも、上記三日月形状の両端部の幅狭部の円弧と弦を結ぶ形状に形成することが好ましい。

上記レンズ面は凹レンズ面であって、上記起立面の上記外筒の先端面からの高さをＡとし、上記外筒の先端面から上記凹レンズ面の最も深い部分までの高さをＢとしたとき、
０.３３＜Ａ／Ｂ＜０．５０
を満足することが好ましい。

本発明によれば、ライトガイドファイバ束の光束出射端面と、透光性先端カバーのライトガイドファイバ束側の面に形成するレンズ面（凹面）との間に断面鋭角の隙間が形成されることがない。このため、外筒（及びライトガイドファイバ束）の先端面に透光性先端カバーを接着する際、接着剤が配光特性を悪化させることが少なく、良好な配光特性を得ることができる。

本発明による内視鏡の挿入部の先端部を示す、図２のI−I線方向に切断した断面図である。 同内視鏡の挿入部の先端部に装着された配光レンズの正面図である。 図２のIII−III線に沿う断面図である。 同配光レンズの後方から見た斜視図である。 図５(Ａ）は図４のVA−VA線に沿う断面図であり、図５（Ｂ）は図４のVB−VB線に沿う断面図である。

以下、図１ないし図５を参照して、本発明による内視鏡（電子内視鏡）１０の一実施形態について説明する。本実施形態の内視鏡１０は、例えば、鼻咽喉スコープとして用いられるようなチャンネル類を有しない観察に特化した細径内視鏡である。

内視鏡１０は可撓性を有する長尺の挿入部１１を有している。挿入部１１の外面は絶縁性の外皮部１２で覆われている。本明細書における前後方向は、挿入部１１の先端側を「前方」、挿入部１１の基端側を「後方」とする。

挿入部１１の内部には、該挿入部１１の先端部に臨む筒状観察光学ユニット２０が設けられている。筒状観察光学ユニット２０は、非透光性の絶縁材料からなる円筒部材２１に対物レンズ群２２を保持してなる。筒状観察光学ユニット２０の後方には撮像素子２３と駆動回路２４が順に位置しており、この撮像素子２３と駆動回路２４には複数の信号線からなる信号ケーブル２５が接続している。撮像素子２３と駆動回路２４と信号ケーブル２５の先端部はこれらを接着剤でモールドしたパッケージ部として構成されており、このパッケージ部の外側がシールド環２６で覆われている。筒状観察光学ユニット２０（対物レンズ群２２）によって被写体像が撮像素子２３の撮像面に結像され、光電変換により得られる画像信号が信号ケーブル２５を経て図示しない画像処理装置に送られることで、被写体画像が表示ないし記録される。図１中の符号Ｏは筒状観察光学ユニット２０（対物レンズ群２２）の光軸である。撮像素子２３の撮像面は横長矩形をなしており、図１、図２中の矢印Ｓが撮像素子２３の撮像面の短辺方向、図２、図３中の矢印Ｌが撮像素子２３の撮像面の長辺方向である。

挿入部１１の内部には、筒状観察光学ユニット２０の外囲に位置させて、複数の光学繊維を束ねて形成された一対のライトガイドファイバ束３０が設けられている。一対のライトガイドファイバ束３０は、図示しない光源装置からの照明光を導いて先端の出射端面３１から出射する。図１、図２に示すように、一対のライトガイドファイバ束３０は、矢印Ｓの方向に離間して撮像素子２３の撮像面の長辺の外方に離間して光軸Ｏ方向に沿って延設されており、筒状観察光学ユニット２０を径方向から挟んで対向している。また一対のライトガイドファイバ束３０の出射端面３１は、撮像素子２３の撮像面の長辺（矢印Ｌ方向）に沿って細長く延びて三日月状をなしており、光軸Ｏを中心として対称な形状を有している。より詳細には、一対のライトガイドファイバ束３０の出射端面３１は、正面視で、筒状観察光学ユニット２０の光軸Ｏを中心とする円弧を、長辺（矢印Ｌ）と平行な線分（弦）で切り取った形をしている。一対のライトガイドファイバ束３０をこのように配置することで、例えばアスペクト比５：４、４：３といったスクエアタイプのモニタの表示領域や、１６：９といった横長な（ワイドタイプの）モニタの表示領域をフルに使用して、挿入部１１のレイアウトの無駄を防止して細径化するとともに、照明光のロスを減らすことができる。

挿入部１１の内部には、筒状観察光学ユニット２０の外囲に位置させて、ファイバ束保持筒４０が設けられている。ファイバ束保持筒４０は、一対のライトガイドファイバ束３０の先端部の出射端面３１を露出させた状態で保持する。ファイバ束保持筒４０は、外筒４１と、この外筒４１の先端部の内側に嵌まる内側支持環４２とを有していて、この内側支持環４２の外周面と外筒４１の内周面との間に、一対のライトガイドファイバ束３０を挿入するための一対のファイバ束挿入穴４３が形成されている。一対のライトガイドファイバ束３０は、この一対のファイバ束挿入穴４３に挿入固定されるもので、その出射端面３１の正面視形状は、ファイバ束挿入穴４３の形状によって決定される。内側支持環４２には軸部に貫通穴４４が形成されており、筒状観察光学ユニット２０（円筒部材２１）は、この貫通穴４４から前方に突出した状態でファイバ束保持筒４０内に固定される。図１に示すように、筒状観察光学ユニット２０（円筒部材２１）の先端部外周と、ファイバ束保持筒４０（内側支持環４２）の先端部内周との間には、筒状嵌合空間５０が形成されている。

挿入部１１の先端部には、一対のライトガイドファイバ束３０の出射端面３１から出射する照明光を筒状観察光学ユニット２０（対物レンズ群２２）の視野に配光させる透光性で絶縁性の樹脂材料の成形品からなる透光性先端カバー６０が設けられている。この透光性先端カバー６０は、外筒４１と内側支持環４２の先端面（ライトガイドファイバ束３０の出射端面３１）を覆うフランジ状被覆部６１と、このフランジ状被覆部６１の内周縁から挿入部１１の長手方向に突出する筒状嵌合部６２とを有する（軸線）回転対称形状をなしている。フランジ状被覆部６１は、背面６１ｂが挿入部１１の長手方向と直交しており、その外周面に挿入部１１の先端側に向かって縮径する截頭円錐形状部６１ａが形成されている。

透光性先端カバー６０のフランジ状被覆部６１の背面６１ｂには、一対のライトガイドファイバ束３０の出射端面３１から出射する照明光を拡散するための一対の凹レンズ面６３が形成されている。この一対の凹レンズ面６３は、一対のライトガイドファイバ束３０の出射端面３１に凹面を向けた、背面６１ｂより前方に凹んだ凹レンズ面からなる。
凹レンズ面６３は、正面視、出射端面３１の三日月形状よりやや大きい三日月形状において、円弧と直線状の弦の二辺が成す両側の鋭角部分が、光軸Ｏと略平行であって、凹レンズ面６３に続けて、ライトガイドファイバ束３０の出射端面３１又は外筒４１の先端面４１ａに向かって延びる平面である起立面６３ａによって切断された形状を呈している（図２）。つまり、凹レンズ面６３の正面視形状は、ライトガイドファイバ束３０の出射端面３１の三日月形状の幅狭の両端部を除去した形状をしており、幅狭の両端部はフランジ状被覆部６１によって覆われ露出していない（図２、図３）。別の角度から見ると凹レンズ面６３は、フランジ状被覆部６１の背面６１ｂに連なる部分が光軸Ｏと平行な起立面６３ａによって切断されていて、背面６１ｂと起立面６３ａが略９０゜（乃至鈍角）を成している。

さらに凹レンズ面６３は、正面視で三日月形状の円弧部分が、光軸Ｏと略平行な平面である起立面６３ｂ、６３ｃに連なっていて、背面６１ｂと起立面６３ｂ、６３ｃが略９０゜（乃至鈍角）を成している（図４、図５）。起立面６３ｂ、６３ｃは、凹レンズ面６３と背面６１ｂを接続する平面であって、凹レンズ面６３と背面６１ｂの距離を調製する（稼ぐ）ことができる。

以上の透光性先端カバー６０は、フランジ状被覆部６１の凹レンズ面６３を除く背面６１ｂに接着剤ｂを塗布し、筒状嵌合部６２を筒状嵌合空間５０に嵌合させて、背面６１ｂを外筒４１の先端面４１ａに接触させることで、挿入部１１の先端部に固定される。この接着状態では、凹レンズ面６３は、起立面６３ａ、６３ｂ、６３ｃを介して背面６１ｂに連なっているので、凹レンズ面６３の図３の上下の両端部に想像線で示す鋭角部分Ｘが形成されることがない。このため、接着剤ｂが鋭角部分Ｘに浸入することによって凹レンズ面６３による配光特性の悪化が生じることがない。

起立面６３ａ、６３ｂ及び６３ｃは、透光性先端カバー６０を樹脂材料の成形品から構成するため、型の抜け勾配を考慮してライトガイドファイバ束３０の出射端面３１又は外筒４１の先端面４１ａに対して略直交方向に形成するのが実際的である。これらの起立面６３ａ乃至６３ｃは、レンズ作用（光束拡散作用）を持たない。起立面６３ａ、６３ｂ、６３ｃのうち、この実施形態では、起立面６３ａは、凹レンズ面６３と外筒４１の先端面４１ａ（またはライトガイドファイバの出射端面３１）とが鋭角をなすのを防止する効果が高いのに対し、起立面６３ｂと６３ｃは、その効果が低く、主にレンズ面の高さ調整面として機能している。従って、この起立面６３ｂと６３ｃは、設けなくてもよい。

図３において、起立面６３ａの接着面（背面６１ｂ、外筒４１の先端面４１ａ）からの高さをＡとし、接着面（背面６１ｂ、外筒４１の先端面４１ａ）から凹レンズ面６３の最も深い部分までの高さをＢとする。透光性先端カバー６０の凹レンズ面６３の最も薄い部分の厚さは、破損を防止できる強度確保のために一定の厚さ以上確保する必要がある。一方、高さＡは、接着剤の流れ込みを防止するため、一定の高さ以上が望まれる。しかし、透光性先端カバー６０を高く（凹レンズ面６３部分を厚く）していくと、剛性の先端部が長くなって挿入性が低下してしまうので、高さＢは極力低い方が望まれる。高さＡを高くすると、配光特性を維持するために凹レンズ面６３の曲率半径を変化させる（大きくする）必要がある。以上を考慮すると、図示実施形態は、Ａ／Ｂが０．３３乃至０．５の範囲になるように設定することが好ましい。
図３に、凹レンズ面６３の比較例（凹レンズ面６３′、６３″）を二点鎖線で示した。Ａ／Ｂが０．５より大きくなると、凹レンズ面６３′の曲率半径が大きくなるので、照明光を拡散する力が減少し、また凹レンズ面６３部分の厚さが薄くなり過ぎる。Ａ／Ｂが０．３３より小さくなると、凹レンズ面６３″の曲率半径が小さくなり、起立面６３ａの高さが低くなって凹レンズ面６３″と接着面（背面６１ｂ、外筒４１の先端面４１ａ）が近くなり、接着剤ｂが凹レンズ面６３″の空間に流れ込み易くなる。

以上の実施形態では、ライトガイドファイバ束３０の出射端面３１の正面視形状と、凹レンズ面６３の正面視形状とを異ならせたが、両者の正面視形状を略同一に設定してもよい（つまり、出射端面３１の正面視形状を凹レンズ面６３の正面視形状と略同一に設定してもよい）。

以上の実施形態では、本発明の内視鏡１０を、鼻咽喉スコープとして用いられるようなチャンネル類を有しない観察に特化した細径内視鏡に適用した場合を例示して説明した。しかし本発明は、例えば、処置具挿通チャンネルや送気送水チャンネルなどの各種のチャンネル類を有する内視鏡にも同様に適用可能である。

１０ 内視鏡
１１ 挿入部
１２ 外皮部
２０ 筒状観察光学ユニット
２１ 円筒部材
２２ 対物レンズ群
２３ 撮像素子
２４ 駆動回路
２５ 信号ケーブル
２６ シールド環
３０ ライトガイドファイバ束
３１ 出射端面
４０ ファイバ束保持筒
４１ 外筒
４１ａ 先端面
４２ 内側支持環
４３ ファイバ束挿入穴
４４ 貫通穴
５０ 筒状嵌合空間
６０ 透光性先端カバー
６１ フランジ状被覆部
６１ａ 截頭円錐形状部
６１ｂ 背面
６２ 筒状嵌合部
６３ 凹レンズ面（レンズ面）
６３ａ ６３ｂ ６３ｃ 起立面

Claims (5)

1. 挿入部の先端部に臨む筒状の観察光学ユニットと、この筒状観察光学ユニットの外囲に位置し、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束を支持した外筒；及び上記ライトガイドファイバ束からの光束を拡散させるレンズ面を有し、上記外筒の先端面に接着固定される透光性先端カバー；を有する内視鏡において、
   上記透光性先端カバーに、上記レンズ面に続けて、上記ライトガイドファイバ束の出射端面又は外筒の先端面に向かって延びる起立面を形成したこと、を特徴とする内視鏡。
2. 請求項１記載の内視鏡において、上記起立面は、レンズ作用を持たず、上記ライトガイドファイバ束の出射端面又は外筒の先端面に対して略直角をなしている内視鏡。
3. 請求項１または２記載の内視鏡において、上記レンズ面は、正面視で、観察光学ユニットの径方向の両外側に位置する三日月形状をなしていて、上記起立面は、上記三日月形状の両端部の幅狭部に形成されている内視鏡。
4. 請求項１または２記載の内視鏡において、上記ライトガイドファイバ束の出射端面は、正面視で、観察光学ユニットの径方向の両外側に位置する三日月形状をなしていて、上記透光性先端カバーの起立面は、上記三日月形状の両端部の幅狭部に形成されている内視鏡。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の内視鏡において、上記レンズ面は凹レンズ面であって、上記起立面の上記外筒の先端面からの高さをＡとし、上記外筒の先端面から上記凹レンズ面の最も深い部分までの高さをＢとしたとき、
   ０.３３＜Ａ／Ｂ＜０．５０
   を満足する内視鏡。

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