JP6588381B2 - 内視鏡 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の内視鏡を用いた内視鏡システムの一例を示す全体構成図である。図1では、内視鏡11及びビデオプロセッサ19を含む内視鏡システム13の全体構成を斜視図にて示している。
図2は、本実施形態の内視鏡11の先端部15を前側から見た様子を示す斜視図である。図3は、本実施形態の内視鏡11の先端部15の構成例を示す断面図である。図4は、本実施形態の内視鏡11におけるレンズ及び撮像素子が接着用樹脂37を介して直付けされた状態の構成例を示す断面図である。図5は、本実施形態の内視鏡11の導体接続部49に伝送ケーブル31が接続された撮像素子33を後側から見た様子を示す斜視図である。
第2構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、先端部15の最大外径Dmaxを、ダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成することができる。
第3構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、図5に示すように、撮像素子33の基板が、正方形で形成され、4つの導体接続部49が、撮像素子33の基板の一辺に沿って並んで配置されている。1つの導体接続部49は、矩形状に形成される。4つの導体接続部49は、長辺が平行となって相互に離間して配置される。これら4つの導体接続部49は、撮像素子33の基板の中央部に配置される。従って、それぞれの導体接続部49は、撮像素子33の基板の周縁から離間されている。
第4構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、レンズユニットに沿って照明手段が設けられている。即ち、第4構成例の内視鏡11は、照明手段の一例としてのライトガイド57を有する。以下、照明手段は、ライトガイド57である場合を例に説明するが、この他、照明手段は、先端部15の挿入先端面に直付けしたLEDとすることもできる。この場合、ライトガイド57は不要となる。
図6は、本実施形態の内視鏡11の照明手段の一例としてのライトガイド57の配置例を表す先端部15の一例を示す正面図である。第5構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、照明手段の一例としてのライトガイド57が、レンズユニット35の円周方向に複数個設けられた構成である。ライトガイド57は、レンズユニット35の円周方向に等間隔で4本を設けることができる。
第6構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、撮像素子33が方形状に形成される。4つのライトガイド57の光ファイバ59は、撮像素子33の基板と、撮像素子33の基板の外接円とに挟まれる空間において、撮像素子33の基板の各辺部の略中央に配設されている。
第7構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、図3に示すように、レンズ支持部材39にレンズを収容するレンズユニット35と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、撮像面41の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、最大外径Dmaxがダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成される先端部15と、レンズユニット35の少なくとも一部及び撮像素子33をモールド樹脂17によって被覆して固定するモールド部65と、先端部15と同一外径で形成されてモールド部65の少なくとも一部を覆って接続される管状のシース61と、を備えることができる。
第8構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、シース61の厚みを0.1〜0.3mmの範囲とすることができる。シース61の厚みは、カバーチューブ69と小径延出部71との間の段部における段差寸法と一致する。小径延出部71は、撮像素子33を挟んでレンズユニット35の反対側に突出する部分となる。即ち、小径延出部71は、中心に1本の伝送ケーブル31を配置し、その外側に、4本の光ファイバ59が配置されるのみとなる。従って、小径延出部71は、撮像素子33を埋入している部分のモールド部65に比べ、容易に小径化が可能となる。つまり、シース61は、外径がカバーチューブ69と同一であるので、肉厚の設計自由度が向上する。
図7は、本実施形態の内視鏡11の先端部15にシース61を設けた構成例を示す断面図である。
第2実施形態の内視鏡111は、第10構成例から第18構成例の各構成を有することができる。
第11構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、図11に示すように、撮像素子33の基板が、正方形で形成され、導体接続部49が、撮像素子33の基板の四隅に配置されている。1つの導体接続部49は、例えば円形状に形成される。4つの導体接続部49は、正方形の四隅に配置されることによって、相互に最大距離で離間した配置が可能となっている。
第12構成例の内視鏡111は、図10に示すように、対物カバーガラス91と、素子カバーガラス43と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、対物カバーガラス91と素子カバーガラス43の間に挟まれ、撮像面41の中心に光軸が一致されたレンズ93と、対物カバーガラス91とレンズ93との間に設けられる絞り51と、レンズ93と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、レンズ93と素子カバーガラス43との間に設けられる空気層95と、を備える。
第13構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、図9に示すように、対物カバーガラス91の対物面を除く外周面、レンズ93の外周面及び撮像素子33をモールド樹脂17によって被覆して固定するとともに先端部15の外殻を形成しかつ外部に露出するモールド部65と、先端部15と同一外径で形成されてモールド部65の少なくとも一部を覆って接続される管状のシース61とを備える。
第14構成例の内視鏡111は、シース61の厚みを、0.1〜0.3mmの範囲とすることが好ましい。
第15構成例は、内視鏡111におけるレンズ93の構成の具体例として、レンズ形状の構成例を示すものである。図12、図13、図14は、本実施形態の内視鏡111におけるレンズ形状の第1例を示す図である。
第16構成例は、内視鏡111におけるレンズ93と素子カバーガラス43との接着面の構成例を示すものである。
第17構成例は、内視鏡111における光学系の構成の具体例を示すものである。
・対物カバーガラス91
対物カバーガラス91の厚みTGt: TGt=0.1〜0.5mm
対物カバーガラス91の材料の一例: BK7(Schott社製)、nd=1.52、νd=64.2
対物カバーガラス91の屈折率ndF: 1.3≦ndF
対物カバーガラス91のアッベ数νdF: 30≦νdF
・素子カバーガラス43
素子カバーガラス43の厚みSGt: SGt=0.1〜0.5mm
素子カバーガラス43の材料の一例: BK7(Schott社製)、nd=1.52、νd=64.2
素子カバーガラス43の屈折率ndR: 1.3≦ndR≦2.0、ndF≦ndR
素子カバーガラス43のアッベ数νdR: 40≦νdR、νdF≦νdR
・レンズ93
レンズ93の焦点距離f: 0.1mm≦f≦1.0mm
レンズ93のFナンバーFNO: 1.4≦FNO≦8.0
第18構成例は、内視鏡111における撮像素子33の構成の具体例を示すものである。図23、図24は、本実施形態の内視鏡111における撮像素子33の第1例を示す図である。
第19構成例の内視鏡は、図3に示す本実施形態の内視鏡11において、先端部15に設けられる先端フランジ部63の先端面外周のエッジ部81が、曲面のR面を形成している。これにより、エッジ部81は、鋭角ないし直角の角が無く、滑らかな面で構成され、先端外表面において引っ掛かりが生じにくい形状となっている。エッジ部81は、鋭角ないし直角の角が無い面となった状態であればよく、R面に限らず、C面など、角が面取りされた曲面又は90度を超える鈍角の面(傾斜面)であればよい。エッジ部81をR面により構成した場合、曲率半径Rは、先端部15の最大外径Dmaxが2.0以下、これより小型化した1.8mm以下、或いは更に小型化した1.0mm以下のとき、Rを0.08mm以上とするのがよい。
実施例1として、図3の構成による先端フランジ部63のエッジ部81の曲率半径RをR=0.08mmとした場合を示す。挿入部位85の管路の屈曲部の曲率半径RaはRa=50mmとする。この場合、内視鏡挿入部の光軸又はレンズ中心を通る軸方向に沿って後ろから押す力Fp(以下、この力を「プッシュ力」と称する)は、Fp(Ra50)=11.3g重であった。プッシュ力Fpは、値が小さいほど、先端部15の挿入時の抵抗が少なく、スムーズに挿入部位85内に挿入され、良好な操作性が得られることを表すパラメータである。挿入部位85の曲率半径Raが小さくなるに従い、また、エッジ部81の曲率半径Rが小さくなるに従い、プッシュ力Fpが大きくなる傾向がある。挿入部位85の曲率半径Raが比較的大きい場合は、プッシュ力Fpに関してエッジ部81の曲率半径Rの影響は少ない。一方、挿入部位85の曲率半径RaがRa=50mmなど小さい場合は、プッシュ力Fpの改善において、エッジ部81の曲率半径Rの変更が効果的であることが実験により判明している。プッシュ力Fpが15g重以下であれば、スムーズに先端部15を挿入することでき、挿入時の操作性は良好である。実施例1では、エッジ部81の曲率半径Rを0.08mm以上にすることによって、プッシュ力Fpが15g重以下となり、挿入時の操作性を向上できる。
比較例1として、先端部515の先端フランジ部563に角部583として曲率半径RがR=0.03mmのR面を形成した場合を示す。この比較例1は、先端外表部材にエッジ部81を設けない例として、直角の角部の代わりに、R=0.03mmの小さなR面による角部583を形成した例である。挿入部位85の管路の屈曲部の曲率半径Raは、実施例1と同様にRa=50mmとする。この場合、プッシュ力FpはFp(Ra50)=32.0g重であり、挿入時の抵抗が大きい結果となった。
比較例2として、図7の構成と同様にシース61を先端面まで延出して設けた構成において、エッジ部81を形成しない場合を示す。この比較例2は、先端外表部材をシース61により構成し、シース61の先端面をR面等が無い角部のままとした例である。挿入部位85の管路の屈曲部の曲率半径Raは、実施例1と同様にRa=50mmとする。この場合、プッシュ力FpはFp(Ra50)=16.7g重であり、外表面がシースであるために柔軟で滑り性が良く、挿入時の抵抗が比較的小さくなるが、実施例1と比べるとプッシュ力Fpが大きく、実施例1よりも操作性が劣る結果となった。一方、本実施形態の構成において、シース61の先端にR面のエッジ部81を設け、曲率半径Rを0.08mm以上とすれば、さらにプッシュ力Fpを低減でき、操作性をより一層向上可能であることがわかる。
15 先端部
17 モールド樹脂
31 伝送ケーブル
33、33A、33B、33C 撮像素子
35 レンズユニット
37 接着用樹脂
41 撮像面
43 素子カバーガラス
57 ライトガイド(照明手段)
59 光ファイバ
61 シース
63 先端フランジ部
65 モールド部
69 カバーチューブ
81 エッジ部
91 対物カバーガラス
93、93A、93B、93C レンズ(単一レンズ)
Claims (8)
- レンズ中心を通る軸方向に対して垂直方向の外形状が円形の少なくとも1つのレンズと、
前記軸方向に対して垂直方向の外形状が四角形であり、その一辺の長さが前記レンズの径の長さと同一の撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆い、前記軸方向に対して垂直方向の外形状が四角形であり、その一辺の長さが前記撮像素子の一辺の長さと同一の素子カバーガラスと、
前記撮像面の中心に前記レンズの光軸を一致させた状態の前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルを覆う管状のシースと、
前記レンズ、前記素子カバーガラス、及び前記撮像素子の各外側面を包囲し、前記シースと外周面が面一に連なるように接続され、先端部を構成する先端外表部材と、を備え、
前記レンズ及び前記先端外表部材を含む前記先端部の最大外径は1.8mmであり、
前記先端外表部材の先端面外周は、曲率半径Rが0.08mm以上のR面が形成されるエッジ部を有する、
内視鏡。 - レンズ中心を通る軸方向に対して垂直方向の外形状が四角形の単一レンズと、
前記軸方向に対して垂直方向の外形状が四角形であり、その一辺の長さが前記単一レンズの一辺の長さと同一の撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆い、前記軸方向に対して垂直方向の外形状が前記撮像素子の外形状と同一の素子カバーガラスと、
前記撮像面の中心に前記単一レンズの光軸を一致させた状態の前記単一レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルを覆う管状のシースと、
前記単一レンズ、前記素子カバーガラス、及び前記撮像素子を覆って固定するとともに、先端部を構成するモールド部と、を備え、
前記モールド部と前記シースとは同軸に連なるように接続され、前記単一レンズ及び前記モールド部を含む前記先端部の最大外径は1.0mmであり、
前記モールド部による先端外表部材の先端面外周は、曲面又は鈍角の面に形成されたエッジ部を有する、
内視鏡。 - レンズ中心を通る軸方向に対して垂直方向の外形状が円形の少なくとも1つのレンズと、
前記軸方向に対して垂直方向の外形状が四角形であり、その一辺の長さが前記レンズの径の長さと同一の撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆い、前記軸方向に対して垂直方向の外形状が四角形であり、その一辺の長さが前記撮像素子の一辺の長さと同一の素子カバーガラスと、
前記撮像面の中心に前記レンズの光軸を一致させた状態の前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルを覆うとともに、前記レンズ、前記素子カバーガラス、及び前記撮像素子の各外側面を包囲し、先端部において先端外表部材を構成する管状のシースと、を備え、
前記レンズ及び前記シースを含む前記先端部の最大外径は1.8mmであり、
前記シースによる先端外表部材の先端面外周は、曲面又は鈍角の面に形成されたエッジ部を有する、
内視鏡。 - 請求項2または3のいずれか一項に記載の内視鏡であって、
前記エッジ部は、曲率半径Rが0.08mm以上のR面が形成されている、
内視鏡。 - レンズと、
前記レンズから入射した光を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆う素子カバーガラスと、
前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルを覆う管状のシースと、
前記レンズ、前記素子カバーガラス、及び前記撮像素子の各外側面を包囲し、前記シースと外周面が面一に連なるように接続され、先端部を構成する先端外表部材と、を備え、
前記レンズ及び前記先端外表部材を含む前記先端部の最大外径は1.8mmであり、
前記先端外表部材の先端面外周は、曲率半径Rが0.08mm以上のR面が形成されるエッジ部を有する、
内視鏡。 - レンズと、
前記レンズから入射した光を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆う素子カバーガラスと、
前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルを覆う管状のシースと、
前記レンズ、前記素子カバーガラス、及び前記撮像素子を覆って固定するとともに、先端部を構成するモールド部と、を備え、
前記レンズ及び前記モールド部を含む前記先端部の最大外径は1.0mmであり、
前記モールド部による先端外表部材の先端面外周は、曲率半径Rが0.08mm以上のR面が形成されるエッジ部を有する、
内視鏡。 - レンズと、
前記レンズから入射した光を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆う素子カバーガラスと、
前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルを覆うとともに、前記レンズ、前記素子カバーガラス、及び前記撮像素子の各外側面を包囲し、先端部において先端外表部材を構成する管状のシースと、を備え、
前記レンズ及び前記シースを含む前記先端部の最大外径は1.8mmであり、
前記シースによる先端外表部材の先端面外周は、曲率半径Rが0.08mm以上のR面が形成されるエッジ部を有する、
内視鏡。 - 人体の血管に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、
レンズと、
前記レンズから入射した光を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆う素子カバーガラスと、
前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、
少なくとも前記レンズ、前記撮像素子および前記素子カバーガラスを包囲し、前記挿入部の先端に位置する先端部を構成する先端外表部材と、を備え、
前記先端外表部材の先端面外周は、曲率半径Rが0.08mm以上のR面が形成されるエッジ部を有する、
内視鏡。
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