JPH07294829A - 内視鏡用ライトガイドアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 できるだけ広い角度からの照明光を入射側凹
レンズを介してライトガイドの入射端面に取り込んで、
色再現性を良好に保ち、かつ効率的に、しかも低損失で
伝送して、出射端面から被写体に向けて照射される照明
光量を大きくできるようにする。 【構成】 光源ランプ２０からの光は、凹面鏡２１に反
射して収束するが、この収束光線は入射側凹レンズ３２
に入射させることにより角度が緩和される。従って、色
再現性の良好な開口数の低いライトガイド３５を用いる
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療等の分野で用いら
れる内視鏡に設けられ、体腔内等に照明光を照射するた
めのライトガイドアセンブリに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡は人体の体内等のような暗所に挿
入されて、検査・診断等を行うものであり、体内の観察
対象部に向けて照明光を照射する必要があることから、
光源ランプを内蔵した光源装置を備えている。そして、
内視鏡の本体操作部には、ライトガイド軟性部を連設し
て、このライトガイド軟性部の先端には、光源装置に着
脱可能に装着される光源コネクタが設けられている。一
方、内視鏡の体腔内への挿入部の先端には照明窓が設け
られており、光源装置からの照明光をこの照明窓に伝送
するために、光源コネクタから挿入部の先端に設けた照
明窓の部位までの間には、光学ファイババンドルからな
るライトガイドを挿通させている。光源コネクタにはラ
イトガイド挿通部材として、ライトガイド棒が突設され
ており、この光源コネクタを光源装置に接続した時に、
ライトガイド棒は光源装置の内部にまで挿入されること
になる。

【０００３】ライトガイドは一端がライトガイド棒内に
臨んで、照明光が取り込まれる入射端面となっており、
他端は挿入部の先端における観察窓に臨んで、照明光を
出射する出射端面となっている。光源装置に内蔵した光
源ランプからの光は、入射端面から入射されて、ライト
ガイドによって出射端面にまで伝送されるが、このライ
トガイドで照明光を低損失で、効率的に伝送させるに
は、入射端面には、最大受光角以下の角度で入射させる
必要がある。即ち、ライトガイドは、コアとクラッドと
の間の屈折率の差を利用して、光をコアとクラットとの
間の境界面で反射を繰り返しながら伝送されるものであ
り、照明光の損失を最小限に抑制するには、この境界面
で全反射させなければならない。最大受光角はこのコア
とクラッドとの間で全反射する際の最大入射角であっ
て、ライトガイドの入射端面への入射角θの正弦とコア
とクラッドとの間の屈折率差ｎとの積（ｎ・ ｓｉｎθ）
で表され、開口数（ＮＡ）と呼ばれる。

【０００４】光源装置には、光源ランプが設けられてお
り、この光源ランプからの照明光は凹面鏡やレンズ等の
集光部材によって所定の位置に集光させるようになし、
この集光位置にライトガイドの入射端面を臨ませる。こ
こで、集光部材における焦点距離が長いものを用いる
と、ライトガイドの入射端面から光源ランプに至るまで
の距離が長くなって、光源装置が大型化してしまう。一
方、集光部材の焦点距離が短いものを用いれば、ライト
ガイドの入射端面を光源ランプに近接した位置に配置で
きるから、光源装置を小型化できる。この場合には、ラ
イトガイドの入射端面には、大きな角度から光が入射さ
れる関係から、集光効率を向上させ、かつライトガイド
内でロスなく効率的に伝送するために、高い開口数のラ
イトガイドを用いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、開
口数の高いライトガイドを用いると、その伝送中に短波
長領域の光が大き減衰してしまい、青色の再現性が悪く
なり、カラーバランスが取れなくなってしまうとい欠点
がある。一方、開口数の低いライトガイドを用いると、
最大入射角が小さくなるから、それ以上の大きな角度か
ら入射された光は、ライトガイド内を伝送する間に減衰
しまうことになり、その出射端面から照射される光の光
量が少なくなるという問題点がある。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、できるだけ広い角度
からの照明光をライトガイドの入射端面に取り込んで、
色再現性を良好に保ち、かつ効率的に、しかも低損失で
伝送して、出射端面から被写体に向けて照射される照明
光量を大きくできるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、一端が光源装置に着脱可能に接続さ
れるライトガイド挿通部材の内部に臨む入射端面とな
り、他端が挿入部の先端に設けた観察窓に臨む出射端面
となった光学ファイババンドルからなるライトガイドを
備え、このライトガイドの入射端面には、光源からの光
を広い角度から取り込んで、この入射端面に小さな角度
で入射させるための入射側凹レンズを対向配設し、前記
出射端面には、ライトガイドを介して伝送される照明光
を広い角度に拡散するための出射側凹レンズを対向配設
する構成としたことをその特徴とするものである。

【０００８】

【作用】光源ランプからの照明光を集光部材により集光
させることにより、収束しながらライトガイドの入射端
面に入射されるが、この入射端面に直接入射されるので
はなく、まず入射側凹レンズに入射される。そして、こ
の凹レンズの屈折作用によって、収束角度が緩和される
ことになる。従って、比較的低い開口数のライトガイド
を用いても、この入射側凹レンズを介することによっ
て、ライトガイドの入射端面に入射される際には角度が
小さくなり、ライトガイド内で照明光をロスなく効率的
に伝送できる最大入射角以下とすることができる。即
ち、光源ランプからの光をより広い角度から取り込むこ
とができる。このようにしてライトガイドに伝送される
照明光はその出射端面から出射されるが、この出射端面
の前方位置には出射側凹レンズが配設されているから、
この出射側凹レンズの作用により照明光が拡散して、広
い範囲にわたって明るい照明光を照射できる。

【０００９】しかも、低い開口数のライトガイドを用い
ているから、短波長領域光の減衰を最小限に抑制できる
ようになる。これによって、凹レンズから被写体に向け
て照射される照明光はほぼ完全な白色光（回転カラーフ
ィルタを用いる場合には、ＲＧＢの各色の波長のバラン
スが取れた状態）とすることができ、特に被写体からの
反射光を固体撮像素子により受光させて光電変換し、そ
の信号をプロセッサに送り込んで、映像信号を生成し
て、モニタ装置にカラー映像として表示されるようにし
た電子内視鏡におけるカラーバランスが良好となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１に内視鏡の全体構成図を、また
図２にその光源装置への接続部の概略構成を、図３に光
源コネクタの要部断面を、さらに図４に挿入部の先端部
分の断面をそれぞれ示す。

【００１１】図１において、１は内視鏡であって、この
内視鏡１は、本体操作部１０に体腔内への挿入部１１を
連設してなるものであり、また本体操作部１０にはライ
トガイド軟性部１２が連設されている。挿入部１１は、
本体操作部１０への連設側から大半の長さ分が軟性部１
１ａとなっており、この軟性部１１ａの先端にはアング
ル部１１ｂが、またアングル部１１ｂには先端硬質部１
１ｃが順次連設されている。従って、内視鏡１は、その
挿入部１１を体腔内に挿入して、先端硬質部１１ｃを検
査，診断等を行うべき観察対象部に位置させて、この体
腔内の照明下で、この体腔内を観察したり、治療を行っ
たりできる。

【００１２】ここで、照明機構としては、光源装置２を
有し、この光源装置２には、内視鏡１におけるライトガ
イド軟性部１２の先端部に光源コネクタ１２ａが着脱可
能に接続される。光源装置２には、図２に示したよう
に、ハロゲンランプ等からなる光源ランプ２０と集光部
材としての凹面鏡２１とが内蔵されており、またライト
ガイド軟性部１２の光源コネクタ１２ａを着脱可能に接
続するためのソケット部２２が設けられている。そし
て、光源コネクタ１２ａにはライトガイド棒３０が突設
されており、光源コネクタ１２ａをソケット部２２に接
続した時には、ライトガイド棒３０はソケット部２２に
設けた透孔２２ａを介して、光源装置２内に入り込むよ
うになっている。

【００１３】ライトガイド棒３０は、図３に示したよう
に、外套管３１を有し、この外套管３１の先端部には入
射側凹レンズ３２が装着されている。この外套管３１内
には、硬質パイプ３３が挿通されており、その先端部に
内部を気密に保つためのカバーガラス３４が装着されて
いる。そして、照明光を低損失で、効率的に挿入部１１
の先端部分にまで伝送するためのライトガイド３５の入
射端面３５ａがこのカバーガラス３４に当接するように
配置されている。ライトガイド３５は、可撓性を持たせ
るために、細い光ファイバを多数束ねた光ファイババン
ドルから構成され、光源コネクタ１２ａからライトガイ
ド軟性部１２及び本体操作部１０の内部を経て挿入部１
１における先端硬質部１１ｃ内にまで延在されている。
そして、ライトガイド３５の出射端面３５ｂは、図４に
示したように、先端硬質部１１ｃの先端面（または側
面）に設けた観察窓１３に装着した出射側凹レンズ１４
と対面する位置にまで延在されている。

【００１４】一方、観察機構は、図示は省略するが、先
端硬質部１１ｃの先端面（または側面）において、照明
窓１３に近接位置に配設した観察窓を有し、この観察窓
には対物レンズが設けられている。この照明窓を介して
体腔内の観察を行うことができるようになっている。こ
の観察窓を介して行う体腔内の観察は、電子内視鏡の場
合には、観察窓に装着した対物レンズの結像位置に固体
撮像素子を配設して、この固体撮像素子によって、観察
対象部の像を電気信号に変換して外部に取り出して、所
定の信号処理を行うことによって、モニタ装置Ｍにカラ
ー映像として表示できる。また、光学式内視鏡の場合に
は、イメージガイドを対物レンズの結像位置に臨ませ
て、このイメージガイドを介して体腔内の像を本体操作
部に連設した接眼部にまで伝送するようになし、内視鏡
を操作する術者等は、この接眼部に接眼することにより
観察できる。なお、内視鏡１が電子内視鏡であって、そ
の観察系を構成する固体撮像素子が面順次方式で駆動さ
れるものである場合には、光源装置２には、さらに回転
カラーフィルタが装着されることになる。

【００１５】ところで、体腔内には外部からの光が得ら
れず、照明機構により照射される照明光によって、観察
を行えるようになっていることから、光源ランプ２０か
らの照明光を、できるだけ広い範囲から取り込んで、ラ
イトガイド３５によってロスなく、効率的に伝送する必
要があり、かつ体腔内に対してはできるだけ広い範囲に
十分な照明光を行きわたらせなければならない。

【００１６】光源ランプ２０には、凹面鏡２１が対向配
設されているから、光源ランプ２０からの光は、この凹
面鏡２１に反射して、所定の位置に収束されることにな
る。ライトガイド棒３０は、このようにして収束する光
をできるだけ広い範囲から取り込める位置に臨ませて設
けるようにしている。そして、凹面鏡２１としては、そ
の焦点距離、即ち集光位置ができるだけ凹面鏡２１に近
接する位置となるように、曲率の大きいものを使用す
る。これによって、小型の光源ランプ及び凹面鏡を用
い、しかもこれらをコンパクトに配置できることから、
光源装置２の構成の小型化が可能となる。

【００１７】以上のように、曲率の大きな凹面鏡２１を
用いると、図２にも示したように、広い角度から照明光
を取り込むことができるが、その収束光線の角度が大き
くなり、この大きな角度の照明光をライトガイド３５に
直接取り込むようにすると、開口数が高いライトガイド
を用いなければ、このライトガイドに取り込まれたとし
ても、この伝送中におけるロスが大きくなってしまう。
この開口数を高くするためには、コアとクラッドとの間
の屈折率差を大きくすれば良いのであるが、そのような
ライトガイドは短波長領域光、即ち青色の波長成分の光
を著しく減衰させて、カラーバランスが低下する。従っ
て、観察系により観察対象部を観察する際に、その色再
現性が低下する。然るに、病変部の検出等において、体
腔内壁の色調を見ることは、極めて重要であり、色再現
性が十分に得られないと、検査・診断を高精度に行えな
いことになる。

【００１８】大きな角度からの収束光線を取り込めるよ
うにするには、開口数の高いライトガイドを用いなけれ
ばならない。一方、色再現性を良好ならしめるために
は、開口数の低いライトガイドを用いる必要がある。従
って、これらは相反する要請であり、このような相反す
る要請を満たすために、本発明では、光源ランプ２０か
ら凹面鏡２１に反射した光を直接ライトガイド３５の入
射端面３５ａに取り込むのではなく、まず入射側凹レン
ズ３２に入射させるように構成している。この入射側凹
レンズ３２に対しては収束角θ₁ で入射された光は、こ
の凹レンズ３２の屈折作用によって、収束角がθ₂ とな
るように緩和されることになる。

【００１９】従って、ライトガイド３５の入射端面３５
ａに入射される光の最大入射角はθ₂ となるから、ライ
トガイド３５で直接受光させる場合と比較して、ｓｉｎ
（θ₁ −θ₂ ）だけ開口数を低く抑制できる。そこで、
入射側凹レンズ３２として、凹面鏡２１による収束角に
応じて、所定のパワーを持ったものを装着する。また、
カバーガラス３４も所定の屈折率を持っているから、こ
のカバーガラス３４での屈折によっても、さらに収束角
度を緩和できる。これによって、開口数の低いライトガ
イドを用いることができ、短波長領域光の減衰が抑制さ
れることになり、観察対象部に対しては、ほぼ白色光の
（固体撮像素子により面順次方式で画像を取得する際に
は、ＲＧＢの各色のバランスが取れた状態での）照明を
行うことができ、色再現性が極めて良好となる。従っ
て、病変部における色調の変化を確実に把握できるよう
になり、検査・診断精度が著しく向上する。

【００２０】以上のように、ライトガイド３５の入射側
では大きな角度で照明光が取り込まれて、このライトガ
イド３５によって低損失で、効率的に伝送できることか
ら、その出射端面３５ｂに対向配設した出射側凹レンズ
１４を介して照明光を拡散させることにより、広い範囲
にわたって観察を行うのに適した明るさの照明を行うこ
とができる。

【００２１】なお、前述した実施例においては、カバー
ガラス３４の前方側に入射側凹レンズ３２を設ける構成
としたが、カバーガラス３４はライトガイド３５が装着
されている部位を気密に保持することによって、その保
護を図るためのものであり、入射側凹レンズ３２を気密
状態に装着されておれば、必ずしもカバーガラス３４を
設ける必要がなく、またカバーガラス３４そのものを凹
レンズで形成することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ライト
ガイドの入射端面には、光源からの光を広い角度から取
り込んで、この入射端面に小さな角度で入射させるため
の入射側凹レンズを対向配設し、出射端面には、ライト
ガイドを介して伝送される照明光を広い角度に拡散する
ための出射側凹レンズを対向配設する構成としたので、
入射側凹レンズによって、できるだけ広い角度からの照
明光を取り込んで、開口数の低いライトガイドを用いる
ことにより、色再現性を悪化させることなく、効率的に
伝送できるようになり、出射端面から被写体に向けて照
射される照明光量を大きくできるようになり、出射側凹
レンズによって、広い範囲にわたって明るい照明を行う
ことができ、内視鏡による検査・診断精度が著しく向上
する等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】内視鏡の全体構成図である。

【図２】内視鏡の照明機構の概略構成図である。

【図３】光源コネクタの要部断面図である。

【図４】内視鏡の挿入部の先端硬質部の断面図である。

【符号の説明】

１ 内視鏡 ２ 光源装置 １２ ライトガイド軟性部 １２ａ 光源コネクタ １３ 照明窓 １４ 出射側凹レンズ ２０ 光源ランプ ２１ 凹面鏡 ３０ ライトガイド棒 ３２ 入射側凹レンズ ３４ カバーガラス ３５ ライトガイド ３５ａ 入射端面 ３５ｂ 出射端面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が光源装置に着脱可能に接続される
   ライトガイド挿通部材の内部に臨む入射端面となり、他
   端が挿入部の先端に設けた観察窓に臨む出射端面となっ
   た光学ファイババンドルからなるライトガイドを備え、
   このライトガイドの入射端面には、光源からの光を広い
   角度から取り込んで、この入射端面に小さな角度で入射
   させるための入射側凹レンズを対向配設し、前記出射端
   面には、ライトガイドを介して伝送される照明光を広い
   角度に拡散するための出射側凹レンズを対向配設する構
   成としたことを特徴とする内視鏡用ライトガイドアセン
   ブリ。