JPH08254658A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】色調を損なうことなく均一且つ十分な光を観察
対象物に照射して高品質な撮像を行うことができる内視
鏡を提供する。 【構成】円形のＣＣＤ素子２を中心部に据えるととも
に、このＣＣＤ素子２を囲む同心円上の周回位置に複数
の光ファイバ３を配設し、これらの光ファイバ３の先端
に、光ファイバ３から出た光を拡散させる円環状の拡散
板４を配置する。光ファイバ３から出た光が、その先端
に配置された拡散板４によって拡散され、大きな照射角
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療機器や工業用観察
装置等として利用可能な内視鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】医療分野では、人体の器官の内部を非手
術的手法によって観察する必要性が高く、このような場
合に内視鏡は極めて有用な手段として利用される。ま
た、諸工業分野においても、例えばガス管の亀裂を敷設
状態のままで観察する場合等には、やはり内視鏡は有効
な手段として活用されている。

【０００３】このような内視鏡の構造は、一般に、光フ
ァイバをライトガイドとして用い、フレキシブルライト
ガイドの先端に内部に撮像素子を収容したリジッドライ
トガイドを接続して、外部の光源からフレキシブルライ
トガイドを介してリジットライトガイドに導入した光を
その先端から放出させて対象物に照射するとともに、反
射した光を撮像素子で受光した後、外部のコントローラ
に送り返して画像処理を行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内視鏡に課
される課題の一つとして、撮像領域をいかに広げるかと
いう大きなテーマがある。これに対して、従来ではフレ
キシブルライトガイドに拡散角の大きい特殊な光ファイ
バを使用するか、或いは図９に示すようにリジッドライ
トガイドａの先端にマイクロレンズと称される拡散用の
小さな円形レンズｂを装着するかして対応している。

【０００５】ところが、拡散角の大きい特殊な光ファイ
バは、短波長側の減衰が大きいため、内視鏡の像が赤み
を帯びて見え、正確な色調を観察したい場合に不具合が
大きい。その上、このような特殊な光ファイバは極めて
高価につくという欠点もある。

【０００６】一方、図９に示すごとくライトガイドａの
先端に拡散用の小さな円形レンズｂを取着する構成で
は、スペース的な制約から図示のようにチューブｃの内
空部であって対物レンズｄと肩を並べる位置にせいぜい
１箇所取り付け得るに過ぎない。このため、ライトガイ
ドａの光路断面積に限りがあり、必要な光量を得るため
に出力の大きな光源が不可欠になって、装置の大型化や
コストアップを招く不具合がある。その上、図示のよう
に撮像素子ｅに対してライトガイドａの取付位置が偏倚
していると、光の照射中心と撮像中心とが一致せず、撮
像素子ｅを基準にした場合に撮像対象物に均一に光を照
射することができないという欠点もある。

【０００７】本発明は、これらの課題を有効に解決した
内視鏡を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【０００９】先ず、第１の構成は、円形の撮像素子を中
心部に据えるとともに、この撮像素子を囲む同心円上の
略等角位置に複数のライトガイドを配設し、これらのラ
イトガイドの先端に、ライトガイドから出た光を拡散さ
せる円環状の拡散板を配置してなることを特徴とする。

【００１０】また、第２の構成は、フレキシブルライト
ガイドの先端に該フレキシブルライトガイドよりも拡散
角の大きいリジッドライトガイドを接続するとともに、
前記接続部に、フレキシブルライトガイドから出てリジ
ッドライトガイドに入る光を拡散させる拡散板を介設し
てなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の構成によると、ライトガイドから出た光
が拡散板によって拡散され、拡散板がない場合に比べて
照射角が大きくなる。しかも、ライトガイドを、撮像素
子を囲む同心円上の略等角位置に複数個設けているた
め、照射中心と撮像中心とが一致し、撮像素子を基準に
した場合の各部の照度の均一化が図られる。さらに、こ
の構成によると、特殊な光ファイバを用いる必要がない
ので、短波長側に大きな減衰が生じることがない。その
上、本発明のように円環状の拡散板を用いると、ライト
ガイドの配置場所として内視鏡のチューブ内周を有効利
用することができるので、ライトガイドを配置する上で
のスペース的な制約が少なく、光路断面積の確保が容易
なものとなる。

【００１２】一方、第２の構成によると、フレキシブル
ライトガイドから出た光がリジッドライトガイドに入る
手前で拡散板によって拡散されるため、フレキシブルラ
イトガイドに通常の光ファイバを用い、リジッドライト
ガイドにのみ拡散角の大きい特殊な光ファイバを用いて
も、フレキシブルライトガイドとリジッドライトガイド
の間のマッチング状態は良好なものになる。そして、リ
ジッドライトガイドの使用長さをフレキシブルライトガ
イドの使用長さに比べて短いものにすれば、短波長側の
減衰を許容範囲内に有効に抑えることができる。また、
このような構成においては、接続部は観察対象物から離
れた位置にあって取付上の制約が少ないため、構造の複
雑化やコストアップを回避する構造としても有用なもの
となる。勿論、この場合にも円形の撮像素子を中心部に
据え、この撮像素子に対して前記リジッドライトガイド
を同心円上の略等角位置に配置する構成を併用すれば、
照度むらや光源の大型化を有効に防止できるのは言うま
でもない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。

【００１４】＜第１実施例＞図１及び図２に示す内視鏡
は、リジッドライトガイド部分を示すもので、チューブ
１に、撮像素子たるＣＣＤ素子２と、ライトガイドたる
光ファイバ３と、光を拡散させる性質を有する拡散板４
とを組み込んでいる。

【００１５】チューブ１は、前端及び図示しない後端が
開口したステンレス製のもので、前端に複数のレンズ要
素を組み合わせた対物レンズ５が装着してある。

【００１６】ＣＣＤ素子２は、前記チューブ１内であっ
て前記対物レンズ５に入光する光が結像する位置におい
て中心を該チューブ１の軸心ｍに一致させて配設される
もので、背面側に突出する端子２ａを通じて図示しない
コントローラにより制御され、画像を一定サイクルごと
に感知して影像信号として出力する機能を営むものであ
る。出力した影像信号は前記コントローラにおいて画像
処理される。

【００１７】光ファイバ３は、一般的な拡散角を有する
周知の構造のもので、前記チューブ１の内周に密着させ
て長手方向に多数配列されている。その配列状態は、Ｃ
ＣＤ素子２の外側を同心円状に包囲する形で周回させて
ある。そして、これらの光ファイバ３の基端を、図示し
ない共通の発光源に接続している。

【００１８】拡散板４は、前記チューブ１の前端面に当
接し且つ前記各光ファイバ３の先端に当接もしくは近接
する位置に配設されてなる円環状のもので、光を拡散さ
せる性質のあるもの、例えばすりガラスや凹レンズ、表
面に凹凸がある透光体など、適宜のものが利用される。

【００１９】そして、この拡散板４の前面に、内部を保
護するための前面ガラス７を装着している。

【００２０】このように構成される内視鏡においては、
光ファイバ３から出た光が、その先端に配置された拡散
板４によって拡散され、図５に示すように大きな照射角
αが得られるものとなる。この作用を明確にするため
に、図３及び図４に示すような拡散板がない構造の内視
鏡を用意し、その照射角βを実測したものを図６に併記
する。同図の場合にはＣＣＤ素子２の撮像角θよりも光
ファイバ３の照射角βが小さいのに対して、図５の場合
には、光ファイバ３の照射角αが、ＣＣＤ素子２の撮像
角θに合致する位置にまで広がっている。このように、
本実施例によると、内視鏡の観察領域を有効に拡張する
ことが可能となる。しかも、図９に示す従来構造と比べ
た場合の効果も顕著であって、光ファイバ３を、ＣＣＤ
素子２を囲む同心円上に周回配置したことにより、照射
中心と撮像中心とが一致し、ＣＣＤ素子２を基準にした
ときの各部位の照度の均一化を図ることができる。した
がって、広範囲な領域に亘って均質な影像を得ることが
可能になる。しかも、この構成によると、特殊な光ファ
イバを一切用いる必要がないので、短波長側の減衰がな
く、色調が自然色に極めて近い高品質な像を得ることが
可能になる。その上、拡散板４を円環状のものとして、
光ファイバ３を内視鏡のチューブ１の内周に周回配置し
ているため、光路断面積の確保が十分であり、光源の大
型化を一切不要なものにして装置の大型複雑化やコスト
アップを抑止することができる。

【００２１】＜第２実施例＞次に、本発明の他の実施例
を、図７及び図８を参照して説明する。なお、前記実施
例と共通する部分には同一符号を付し、説明を省略す
る。

【００２２】図７は、前記実施例では図示されなかった
内視鏡の全体構成を示している。すなわち、この内視鏡
は、前記実施例において図４及び図５に示した拡散板の
取着されていないリジッド光ファイバ３と、その基端に
コネクタ９を介して接続されたフレキシブルなライトガ
イドたる光ファイバ８と、このフレキシブル光ファイバ
８の基端に接続された発光源付きのコントローラ１０と
を具備してなる。そして、このコントローラ１０の発光
源からフレキシブル光ファイバ８及びコネクタ９を介し
てリジッド光ファイバ３に導入した光をその先端から放
出して対象物に照射するとともに、反射した光を図８に
示す対物レンズ５を介してＣＣＤ素子２に結像させ、そ
の影像信号をコントローラ１０において画像処理するよ
うにしている。

【００２３】フレキシブル光ファイバ８は、リジッド光
ファイバ３をそこから離れたコントローラ１０に接続す
る役割を果たすもので、可撓性を損なわない範囲で１本
に束ねられているのに対して、このフレキシブル光ファ
イバ８の先端に接続されるリジッド光ファイバ３は、ス
テンレスチューブ１内に挿入され、その内部で枝分かれ
し、各枝がチューブ１の内周の等角位置において該チュ
ーブ１の長手方向に沿って先端にまで伸びている。

【００２４】そして、本実施例の特徴として、前記リジ
ッド光ファイバ３に、前記フレキシブル光ファイバ８よ
りも拡散角の大きなもの、したがって前記第１実施例の
リジッド光ファイバ３よりも拡散角の大きなもの使用し
ている。また、これとともに、コネクタ９内におけるフ
レキシブル光ファイバ８の先端とリジッド光ファイバ３
の基端との空隙に、円板状の拡散板１１を介設してい
る。この拡散板１１も、光を拡散させる機能を有したも
のであれば特に素材などは限定されない。

【００２５】このような構成のものであれば、フレキシ
ブル光ファイバ８から出た光がリジッド光ファイバ３に
入る手前で拡散板１１によって拡散されるため、フレキ
シブル光ファイバ８に通常の光ファイバを用い、リジッ
ド光ファイバ１にのみ拡散角の大きい特殊な光ファイバ
を用いても、両光ファイバ３、８間のマッチング状態が
良好なものになる。すなわち、両光ファイバ３、８を直
接接続して、いずれの拡散角をも大きくすると、特に長
尺なフレキシブル光ファイバ８内を光が通過する間に短
波長側に減衰をもたらして使用に耐えないものとなる
し、減衰を抑えるために単にリジット光ファイバ３の拡
散角のみを大きくした場合には、コネクタ９におけるマ
ッチングがとれず、結局拡散角の小さいフレキシブル光
ファイバ８に対応した性能しか得られない。これに対し
て、本実施例のように接続部であるコネクタ９に拡散板
１１を介設し、その上でリジッド光ファイバ３のみの拡
散角を大きくしておけば、フレキシブル光ファイバ８と
拡散板１１の間、及び、拡散板１１とリジッド光ファイ
バ３の間で、それぞれマッチング状態が良好なものにな
り、結果的に両光ファイバ３、８間はマッチングがとれ
た状態になる。そして、リジッド光ファイバ３の使用長
さをフレキシブル光ファイバ８の使用長さに比べて遥か
に短いものにすれば、短波長側の減衰を許容範囲内に抑
えることができ、色調の損壊を実用上影響のない程度に
とどめることができる。このため、この構成によっても
内視鏡全体の照射角を広げて広範囲な撮像を行うことが
でき、同時にその像の色調を自然色に近づけることが可
能になる。また、このような構成においては、コネクタ
９部分は観察対象物から離れた位置にあって取付上の制
約が少ないため、前記実施例のようにリジッド光ファイ
バ３の先端に拡散板４を配置する場合に比べて、構造の
複雑化やコストアップを回避する上で有効に働くものと
なる。勿論、この場合にも、前記実施例と同様に円形の
ＣＣＤ素子２を中心部に据え、このＣＣＤ素子２を囲む
同心円上にリジッド光ファイバ３を周回配置しているた
め、照度むらや光源の大型化を同時に防止する効果が奏
されるのは言うまでもない。

【００２６】なお、各部の具体的な構成は上述した実施
例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変形が可能である。例えば、前記実施
例ではリジッド光ファイバを撮像素子の外周に周回配置
したが、少なくとも円周上の略等角配置に配置すれば照
度の均一化を図ることができる。しかし、均質度を高め
るためには３箇所ないしは４箇所、若しくはそれ以上に
設けておくことが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る第１の構成によると、拡散
板に光を通過させることによって内視鏡を通じた観察領
域を有効に拡張することができ、拡散角の大きい特殊な
光ファイバを不要にすることによって自然色に近い色調
の影像を得ることができ、照射中心を撮像中心に合致さ
せることによって均一な影像を取り込むことができ、拡
散板を円環状のものにしてライトガイドをそれに沿って
等角配置することによって十分な光路断面積を確保して
光源の大型化・コストアップを不要にすることができる
といった優れた効果が奏される。

【００２８】また、本発明に係る第２の構成によると、
光を拡散板で拡散した後に拡散角の大きいリジッドライ
トガイドに導入することによって内視鏡を通じた観察領
域を有効に拡張することができ、そのリジッドライトガ
イドをフレキシブルライトガイドに比べて十分短寸なも
のにすることによって自然色に近い色調の影像を得るこ
とができ、拡散板をリジッドライトガイドの先端に設け
ることを不要にすることによって構造の複雑化やコスト
アップを有効に回避することができるといった優れた効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す部分縦断面図。

【図２】図１におけるII矢視図。

【図３】拡散板の作用を説明するために用意した拡散板
がない内視鏡の図１に対応した部分縦断面図。

【図４】図３におけるIV矢視図。

【図５】図１及び図２の構成に対応した作用説明図。

【図６】図３及び図４の構成に対応した作用説明図。

【図７】本発明の他の実施例を示す全体図。

【図８】図７の要部拡大縦断面図。

【図９】従来例を示す斜視図。

【符号の説明】

２…撮像素子（ＣＣＤ素子） ３…リジッドライトガイド（リジッド光ファイバ） ４…拡散板 ８…フレキシブルライトガイド（フレキシブル光ファイ
バ） ９…接続部（コネクタ） １１…拡散板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形の撮像素子を中心部に据えるととも
   に、この撮像素子を囲む同心円上に複数のライトガイド
   を配設し、これらのライトガイドの先端に、ライトガイ
   ドから出た光を拡散させる円環状の拡散板を配置してな
   ることを特徴とする内視鏡。
2. 【請求項２】フレキシブルライトガイドの先端に該フレ
   キシブルライトガイドよりも拡散角の大きいリジッドラ
   イトガイドを接続するとともに、前記接続部に、フレキ
   シブルライトガイドから出てリジッドライトガイドに入
   る光を拡散させる拡散板を介設してなることを特徴とす
   る内視鏡。