JPS59164516A - リング状導光路への光結合方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ヴ）　　技　　術　　分　　野 この発明は、ライトガイドを有するイメージファイバ装
置に於て、ライトガイドへ光を導入するための、ライト
ガイドと光源の光結合方式に係る。

エンドスコビイ（内視鏡観察）は、工業用、医療用に広
い用途を持っている。内視鏡観察装置は、光を導くため
のライトガイドと、画像を伝えるためのイメージファイ
バとをまとめて、一本の可撓管としたものを用いる。

ライトガイドに光源からの光を導入するため、光結合方
式が必要になる。ライトガイドを含めたイメ−ジファイ
バ束の全体の直径を特に細くする場合、光結合方式の構
造には特別の困難が生ずる。

（−１′ラ　　発　　明　　の　　背　　景エンドスコ
ピイ（内視鏡観察）に於て、画像を鮮明に捕えるために
、対象物には照明光を当てる必要のある場合が多い。

照明光は、従来、内視鏡の外から得るか、或は画像伝送
用イメージファイバと並行して、照明光伝送用のライト
ガイド用ファイバ束を添わせて、光源からの光を導くよ
うにした方法が用いられた。

後者の場合、ライトガイド用ファイバ束は、イメージフ
ァイバとは別体になっており、分離して自在に曲げるこ
とができる。そこで、ライトガイド用ファイバ束の終端
はイメージファイバト離シて、直接光源に接続された。

第５図はそのような従来の光結合方式を説明するための
エンドスフビイ装置の受像部の断面図である。

イメージファイバ４２とライトガイド用ファイバ束４３
とは独立のファイバ束で可撓管４４の中に、併行して収
められている。可撓管４４の後端には受像アダプタ４１
が取付けである。イメージファイバ４２の後端から出た
光は受像レンズ４５を経て受像アダプタ４１の外へ出る
。この画像はＴＶカメラで撮影し、モニタテレビ上に映
し出すこともあるし、直接肉眼で観察することもある。

ライトガイド用ファイバ束４３は、光源４６に、光源連
絡チューブ４７を経て結合する。ライトガイド用ファイ
バ束はイメージファイバから独立しているので、受像部
４０に於て、イメージファイバとライトガイドとを分離
する、という困難が生じない。

エンドスフビイは、先端の、対象物の像を撮像する撮像
部と、中間の長い伝送部と、終端の受像部とよりなる。

撮像部は、できるだけ細い事が望ましい。医療用の内視
鏡の場合、特に、細径の撮像部が強く期待されている。

前述のような、イメージファイバとライトガイド用ファ
イバ束を別体としたまま、可撓管に差入れたものでは、
撮像部を十分、細径にする事ができない。撮像プローブ
の最外径は１０〜２０　ｌｌＭｄになってしまう。

工業用のファイバスコープの場合なら、このように直径
が太くても差支えない場合が多い。

医療用内視鏡として使う場合、従来のエンドスコープは
１０〜２０ＭＮφの太さのものが挿入できる器官、臓器
に限られてしまう。

例えば、食道を径で挿入し胃を観察するとか、或は切開
孔から挿入して肝臓を観察する、とかいうように、観察
対象となる器官とファイバを挿入する径路が限定される
。

より細孔のエンドスコープの出現が望まれる。

より細孔のものかあれば、観察対象とできる器官の範囲
が増加する。医療の高揚に資するところ大であるはずで
ある。

最近、イメージファイバの製造技術が著しく進歩した。

イメージファイバの正味の直径が０．４〜０．５πｎφ
程度の極めて細いものができるようになった。

イメージファイバを細径化するだけては、役に立たない
。照明光を伝送するライトガイドも細くしなければなら
ない。

しかし、ライ゛トガイド断面積を狭くすると、充分な照
明光を伝える事が難しい。そこで本出願人は、ライトガ
イドとイメージファイバを一体化して、断面積を広く、
かつ外径は細くした複合ファイバを開発した。（特願昭
５７−１３４０５５、特願昭５７−１８８８９８） 第６図はそのような複合ファイバの断面図である０ 複合ファイバ１は、２本ではなく、１本のファイバ体で
ある。円形断面の透明のライトガイド２が主体をなす。

ライトガイド２はＰＩＶＩＩＡ（ポリメチルメタクリレ
ート）樹脂などの、透明可撓性材料よりなる。

ライトガイド２は、適当なグイからプラスチック材料を
押出成型して作るが、その中に流体圧送用孔３と、イメ
ージファイバ通し穴４とを、同時に成型する。

流体圧送用孔３は、炭酸ガスや、生理食塩水を往道する
ためのものである。例えば、生理食塩水を撮像部先端か
ら、人体の被観察器官内へ噴射し、血液など不透明液体
を瞬間的に排除し、器官内壁を撮像したりする。

イメージファイバ通し穴４には、イメージファイバ５を
通す。イメージファイバ５は、多数のガラス、石英ファ
イバを束にしたイメージ伝送部６と、この外周を覆う光
吸収層７とよりなっている。

−例では、複合ファイバ１の外径が３＋＝蝉、イメージ
ファイバ５の直径が０．６−で、実質的に画像を伝送す
るイメージ伝送部の直径が０゜４　ａｌのものが製作さ
れている。イメージ伝送部のファイバ素線（画素）の数
は３０００本である。

このような複合ファイバは、ライトガイドと、イメージ
ファイバが独立しておらず、一体となっている。このた
め、第５図に示す受像部構成のように、ライトガイドフ
ァイバ束だけを分離し、取り出して、直接、光源に接続
する１、という事ができない。

また、極めて細いライトガイドであるがら、光源の光を
、ライトガイドに導入するのが難しい。

複合ファイバ１は、外周部がライトガイドになっている
から、外周ライトガイド付イメージファイバと呼ぶこと
がある。

同じ複合ファイバ１は、断面図に於て、ライトガイドが
外周のリング状部にあり、流体性送用孔３、イメージフ
ァイバ５が、中心近傍にあるので、ライトガイドに着目
して、リング状導光路と呼ぶこともある。リング状導光
路というのは、それゆえ、単にライトガイドというので
はなく、中心ではなく周縁に配されたライトガイドとい
うことを意味する。

本発明は、狭少なリング状導光路へ照明光を導入するた
めの光結合方式を提供する。

（つ）本発明の光結合方式 本発明は、リング状導光路の端面に光源がらの光を導入
するため、凹面鏡を用いる。凹面鏡は光源からの光を反
射し、リング状導光路の端面に光を収束させるような形
状、位置に配置する。

さらに結合効率を高めるため、前記凹面鏡とは別に、光
源から反対側に、出た光を光源に戻す凹面鏡を設けるの
も有効であるｉ 第１の凹面鏡は凹球面鏡でも良いが、最も好ましくは凹
楕円面鏡とし、２点点を、光源と、リング状導光路の端
面に一致させる。

第２の凹面鏡は凹球面鏡が適している。

もしも、液体注孔用パイプ、イメージファイバを真直に
通す必要がある場合は、凹面鏡にこれらパイプ、イメー
ジファイバを通す切込みを入れておけば良い。

←）実施例の説明 以下、実施例を示す図面によって説明する。

第１図は、本発明の光結合方式の一例を示す内視鏡装置
の全体略図である。

内視鏡は、観察対象に接近してその像を撮像する撮像部
Ａと、長い伝送部日と、手元側の受像部Ｃとよりなって
いる。この発明は受像部Ｃでの光源とライトガイドの結
合に関するので、撮像部Ａ１伝送部日の構造は任意であ
る。伝送部日がライトガイドを含む、という事だけが必
要条件である。

受像部Ｃの近傍に光源（ランプ）１０を置く。

光源１０の後方に第１凹面鏡１１、前方に第２凹面鏡１
２を置く。

リング状導光路（ライトガイド２）の端面１３と、光源
１０と第１凹面鏡１１の配置は、光源１゜から出た光が
第１凹面鏡で反射されて、リング状導光路端面１３に収
束するようにする。

光源１０のフィラメント中心を。１、リング状導光路端
面を０２とする。

光源１０の実像が端面１３に生じるようにすれば良い。

この例では、フィラメントの寸法は２　間：ｘ：　３　
ｍｍで、ライトガイドの直径は３朋φのものを用いた。

厳密な点光源ではないので、第１凹面鏡１１は、０１の
像を０２に作るような凹球面鏡でも良い。

しかし、凹球面鏡には１点から出た光を、他の１点に収
束させる能力がない。球面収差があって、光源の光を、
リング状導光路端面１３に、厳密に収束させることはで
きない。

光の結合効率をより高める必要がある場合、凹球面鏡で
はなく、ｏｌ、ｏ２を焦点とする回転楕円体を凹面鏡と
して用いればよい。ここでは簡単に凹楕円面鏡と呼ぶ。

楕円は、楕円上の任意の一点に立てた法線が、この点と
２焦点を結ぶ直線のなす角を常に二等分する、という性
質を持っている。従って、楕円前原は、焦点から発した
光を、全て、もう一方の焦点に収束させることができる
。

第１凹面鏡１１は、厳密には、０１．０２を焦点とする
凹楕円面鏡を用いるのが良い。

光源１０の前方に置かれた第２凹面鏡は光源１０から出
た光を逆方向へ戻し、第１凹面鏡へ入射させる。この光
は、ｏｌから出た光のように第１凹面鏡１１に入射する
から、リング状導光路の端面０□に収束する。

第２凹面鏡１２は、このように、光源から反対側に出射
した光をも、導光路へ導入し、光の結合効率を高める。

第２凹面鏡１２は、それゆえ０１を中心とする凹球面鏡
が最も適している。

リング状導光路の端面の近傍の拡大断面図を第３図に示
す。第４図は第３図中のｆｆ−ＩＶ断面図である。

リング状導光路（ライトガイド２）の端面がら、後方に
流体性送用金属パイプ１５が延び、流体性送用可撓性チ
ューブ１６に結合している。

一方へリング状導光路の端面１３がら、イメージファイ
バ５も後方へ延長している。イメージファイバ５、及び
流体性送用金属パイプ１５を通すため、第１凹面鏡１１
には、切込み１４が設けである。

イメージファイバ５の端面の像をレンズ１７を介し、眼
１８によって観像する。

第２図は第１凹面鏡１１の正面図である、切込み１４は
、鏡の反射面の一部であるから、鏡としての機能は損わ
れない。流体性送用パイプ１５、イメージファイバ５に
十分な可撓性があって、これを彎曲できる場合、切込み
１４を省くことができる。

第３図に於て、ライトガイド２の流体往道用孔３には後
端面１３から、流体性送用金属パイプ１５が差込んであ
る。イメージファイバ５は、光吸収層７の外側を、さら
に照明光反射層２ｏによって被覆しである。これは、強
い照明光源からの光から、イメージファイバ５を遮蔽す
るためのものである。例えば、薄いアルミ箔のような金
属反射膜を用いる。

け）　　効　　　　　果 本発明によれば、イメージファイバ等＋７）　外周に位
置するライトガイドの端面に効率よく光源からの照明用
光束を入射させることができる。細径のライトカイトて
あっても、凹面鏡によって光束を絞ることができるので
、結合効率は良い。

第１凹面鏡に切込み１４を入れると、イメージファイバ
や流体性送用パイプの取り外しが容易となる。

第２凹面鏡１２を光源に関し、第１凹面鏡１１−ａ反対
側に設置するとすれば、より一層光源の光を有効利用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光結合方式を示す内視鏡
装置の全体略図。 第２図は第１凹面鏡の正面図。 第３図はリング状導光路の端面近傍の拡大縦断面図。 第４図は第３図中の■−ハ’ｉｒ面図。 第５図は従来のエンドスコープの受像部の一例を示す断
面図。 第６図は細径の、ライトガイドとイメージファイバを一
体化した複合ファイバの断面図。 １　・・・・・・・・・　複合ファイバ２　・・・・・
・・・・　ライトガイド３　・・・・・・・・・　流体
往道用孔４　　・・・・・・・・・　　イメージファイ
バ通し穴５　・・・・・・・・・　イメージファイバ６
　・・・・・・・・・　イメージ伝送部７　　・・・・
・・・・・　　光　　吸　　収　　層１０　　・・・・
・・　　光　　　　　　　　源１１　　・・・・・・第
１凹面鏡 １２　・・・・・・　第　２　　［”、Ｕ面鏡１３　　
・・・・・・　　リング状導光路端面１４　　・・・・
・・　　切　　　込　　　み１５　　・・・・・・　流
体注送用金属パイプ１６　　・・・・・・　流体性送用
可撓性チューブ１７　　　・・・　・・・　　　し　　
　　　ン　　　　　ズ１８・・・・・・眼 ２０　・・・・・・　照明光反射層 発　　明　　者　　　　　　小　　野　　公　　二律　
　野　　浩　　− 西　　川　　　　　　満 特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　照明光を伝送するライトガイド２が複合ファ
   イバ１の周縁部に設けられているリング状導光路と、該
   リング状導光路の端面近傍に設置された光源１０と、光
   源からの光を反射してリング状導光路の端面１３に集光
   させる第１凹面鏡１１とよりなることを特徴とするリン
   グ状導光路への光結合方式。 （２）第１凹面鏡１１の反対側に、光源１０からの光を
   反射して光源１０に戻す第２凹面鏡１２を設けた特許請
   求の範囲第（１）項記載のリング状導光路への光結合方
   式。 侶）複合ファイバ１の中には、イメージファイバ５が挿
   通しである特許請求の範囲第（１）項記載のリング状導
   光路への光結合方式。 （４ンリング状導光路の中には流体性送用孔３が連続し
   て設けられている特許請求の範囲第（１）項記載のリン
   グ状導光路への光結合方式。 （５）第１凹面鏡１１は光源の中心０１とリング状導光
   路の端面１３の中心ｏ２とを焦点とする回転楕円面を反
   射面とする凹面鏡である特許請求の範囲第（１ン項記載
   のリング状導光路への光結合方式。