JPWO2015050101A1 - 内視鏡 - Google Patents
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Abstract
照明光の伝送損失を小さくできる内視鏡を提供する。内視鏡2の照明手段30は、手元部10に設けられた照明光の光源31と、挿入部10に設けられた照明光伝送路34dと、光源31と照明光伝送路34dとの間に設けられた導光部33とを含む。導光部33は、像光伝送管44を囲むとともに軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状に形成されている。導光部33の内周面及び外周面がそれぞれ照明光を反射させる反射面を構成している。これら反射面どうしの間が、ガラス、透光性の樹脂、又は気体からなる照明光伝送媒体となっている。
Description
本発明は、内視鏡に関し、特に内視鏡における照明光の伝送光学系の構造に関する。
一般に、この種の内視鏡は、手元部から挿入部が延びている。挿入部の内部には、光源からの照明光を伝送する光ファイバー等の照明光学系や、像光を伝送するリレーレンズや光ファイバー等の像光学系が設けられている。光源は別置きになっており、この光源からのケーブルが手元部に接続されている。照明光伝送用の光ファイバーは、上記ケーブルを通って光源に接続されている(特許文献1等参照)。
従来の内視鏡においては、光源が外置きになっていたため、照明光伝送用の光ファイバーを長くする必要があり、価格が高かった。また、照明光の伝送距離が大きく伝送損失が大きかった。
上記課題を解決するため、本発明は、手元部と、この手元部から軸線に沿って延びる挿入部と、前記挿入部の先端周辺の観察対象を照明する照明手段と、前記観察対象の像光を取り込む観察手段と、を備えた内視鏡であって、
前記観察手段が、前記挿入部の先端部から前記手元部へ前記軸線に沿って延びる像光伝送管を有し、
前記照明手段が、前記手元部に設けられた照明光の光源と、前記挿入部に設けられた照明光伝送路と、前記光源と前記照明光伝送路との間に設けられた導光部とを含み、
前記導光部が、前記像光伝送管を囲むとともに前記軸線と直交する断面積が前記光源に近い基端側で大きく前記照明光伝送路に近い先端側で小さい環形状に形成され、前記導光部における前記像光伝送管と面する内周面及び前記外周面がそれぞれ前記照明光を反射させる反射面を構成し、これら反射面どうしの間が、ガラス、透光性の樹脂、又は気体からなる照明光伝送媒体となっていることを特徴とする。
この特徴構成によれば、光源からの照明光を導光部によって集光させながら照明光伝送路へ案内できる。照明光は導光部の外周面で反射する度に軸線に対する角度が大きくなるから、挿入部の先端からの照明光の出射角度を大きくして照明範囲を広くできる。照明光の伝送距離を短くすることによって、価格を安くできるだけでなく、照明光の伝送損失を低減できる。したがって、観察対象を確実に照明することができる。
前記観察手段が、前記挿入部の先端部から前記手元部へ前記軸線に沿って延びる像光伝送管を有し、
前記照明手段が、前記手元部に設けられた照明光の光源と、前記挿入部に設けられた照明光伝送路と、前記光源と前記照明光伝送路との間に設けられた導光部とを含み、
前記導光部が、前記像光伝送管を囲むとともに前記軸線と直交する断面積が前記光源に近い基端側で大きく前記照明光伝送路に近い先端側で小さい環形状に形成され、前記導光部における前記像光伝送管と面する内周面及び前記外周面がそれぞれ前記照明光を反射させる反射面を構成し、これら反射面どうしの間が、ガラス、透光性の樹脂、又は気体からなる照明光伝送媒体となっていることを特徴とする。
この特徴構成によれば、光源からの照明光を導光部によって集光させながら照明光伝送路へ案内できる。照明光は導光部の外周面で反射する度に軸線に対する角度が大きくなるから、挿入部の先端からの照明光の出射角度を大きくして照明範囲を広くできる。照明光の伝送距離を短くすることによって、価格を安くできるだけでなく、照明光の伝送損失を低減できる。したがって、観察対象を確実に照明することができる。
前記導光部が、前記像光伝送管を囲むとともに外周面が前記照明光伝送路に向かうにしたがって縮径する円錐環形状に形成されていることが好ましい。これによって、光源からの照明光を集光しながら照明光伝送路へ確実に案内できる。
前記手元部の先端部に接続部材を介して前記挿入部が連なり、前記接続部材の内部には、前記挿入部に向かって凹むとともに前記軸線と直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい凹部が形成され、前記像光伝送管が前記凹部を貫通するとともに、前記凹部の内周面と前記像光伝送管の外周面との間に前記導光部が設けられていることが好ましい。これによって、導光部を凹部の内部に安定的に配置できる。または、凹部内に空気等の気体を照明光伝送媒体とする導光部を形成できる。前記凹部の形状と導光部の形状とが一致していることがより好ましい。
前記凹部の内周面と前記像光伝送管の外周面との間に、ガラス又は透光性の樹脂からなり前記軸線と直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状の導光部材が嵌め込まれていることが好ましい。前記導光部材は、前記導光部の照明光伝送媒体を構成する。これによって、導光部における照明光の伝送効率を高めることができる。
前記凹部の内周面及び前記像光伝送管の外周面が反射面を構成するとともに、前記凹部の内周面と前記像光伝送管の外周面との間が、前記軸線と直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状の空洞になり、前記空洞に前記照明光伝送媒体として気体が設けられるとともに、前記空洞の基端が前記光源に向けて開口し、前記空洞の先端が前記照明光伝送路に連なっていてもよい。これによって、導光部の構成を簡素化でき、内視鏡を安価にすることができる。
前記接続部材が、前記挿入部の基端と一体に連結されるとともに前記手元部に対して着脱自在になっていることが好ましい。これによって、手元部と挿入部を切り離すことができ、挿入部だけを使い捨てにしたり挿入部を交換したりできる。その際、照明手段については、光源と導光部との間において簡単に切り離すことができる。
前記光源が、前記像光伝送管を囲むように環状に設けられていることが好ましい。これによって、照明光を導光部の周方向に偏りなく導入できる。また、照明光量を大きくでき、観察対象を十分に照明できる。
本発明によれば、照明光の伝送損失を小さくでき、観察対象を確実に照明することができる。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図5に示すように、内視鏡装置1は、硬性内視鏡2と、カメラコントロールユニット(CCU)3と、モニター4を備えている。硬性内視鏡2は、例えば眼科用の内視鏡であるが、本発明がこれに限られるものではない。図1(a)に示すように、硬性内視鏡2は、手元部10と、挿入部20と、照明手段30と、観察手段40を備えている。手元部10の先端(図1(a)において左)に挿入部20が連なっている。手元部10及び挿入部20の内部に照明手段30及び観察手段40が設けられている。手元部10が操作者によって保持され、挿入部20が人体の眼窩や涙腺等の観察対象に挿入される。照明手段30によって挿入部20の先端周辺の観察対象が照明される。観察手段40によって上記観察対象の像光が内視鏡2に取り込まれ、CCU3による画像処理を経て、モニター4に表示される。
図5に示すように、内視鏡装置1は、硬性内視鏡2と、カメラコントロールユニット(CCU)3と、モニター4を備えている。硬性内視鏡2は、例えば眼科用の内視鏡であるが、本発明がこれに限られるものではない。図1(a)に示すように、硬性内視鏡2は、手元部10と、挿入部20と、照明手段30と、観察手段40を備えている。手元部10の先端(図1(a)において左)に挿入部20が連なっている。手元部10及び挿入部20の内部に照明手段30及び観察手段40が設けられている。手元部10が操作者によって保持され、挿入部20が人体の眼窩や涙腺等の観察対象に挿入される。照明手段30によって挿入部20の先端周辺の観察対象が照明される。観察手段40によって上記観察対象の像光が内視鏡2に取り込まれ、CCU3による画像処理を経て、モニター4に表示される。
内視鏡2の構造を更に詳述する。
図1(a)及び同図(b)に示すように、手元部10と挿入部20とは、互いに別部材にて構成されて分離可能(着脱可能)になっている。手元部10は、外筐11と、内筐12と、スリーブ13と、軸管14を含み、軸線Lに沿って延びる多重筒状になっている。図2に示すように、手元部10の断面形状は、卵形に似た変形楕円形状になっている。図1(a)に示すように、外筐11に内筐12が収容され、更に内筐12の内部にスリーブ13を介して軸管14が収容されている。スリーブ13及び軸管14は、互いに一体になって外筐11及び内筺12に対して軸方向(軸線Lに沿う方向)にスライド可能になっている。或いは、内筺12とスリーブ13と軸管14とが、互いに一体になって外筐11に対して軸方向にスライド可能になっていてもよい。
図1(a)及び同図(b)に示すように、手元部10と挿入部20とは、互いに別部材にて構成されて分離可能(着脱可能)になっている。手元部10は、外筐11と、内筐12と、スリーブ13と、軸管14を含み、軸線Lに沿って延びる多重筒状になっている。図2に示すように、手元部10の断面形状は、卵形に似た変形楕円形状になっている。図1(a)に示すように、外筐11に内筐12が収容され、更に内筐12の内部にスリーブ13を介して軸管14が収容されている。スリーブ13及び軸管14は、互いに一体になって外筐11及び内筺12に対して軸方向(軸線Lに沿う方向)にスライド可能になっている。或いは、内筺12とスリーブ13と軸管14とが、互いに一体になって外筐11に対して軸方向にスライド可能になっていてもよい。
図1に示すように、挿入部20は、手元部10の先端から軸線Lに沿って直線状に延びている。図3に示すように、挿入部20は、外管21と、内管22を含み、二重円管状になっている。外管21の材質は、好ましくは弾性を有する金属であり、例えばステンレス、普通鋼、鉄、アルミニウム等である。外管21ひいては挿入部20は極細である。外管21の外直径は、数mm(2mm〜3mm)以下であり、好ましくは1mm以下であり、例えば0.9mm程度であるが、本発明はこれに限られるものではない。
内管22は、外管21よりも小径であり、かつ外管21と同芯をなすようにして外管21の内部に収容されている。内管22の材質は、好ましくは弾性を有する金属であり、例えばステンレス、普通鋼、鉄、アルミニウムである。図1(b)に示すように、内管22の基端部(同図において右端部)は、外管21よりも手元部10に向かって突出している。この内管22の基端部に連結管23が設けられている。
図3に示すように、連結管23は、先端側(図3において左)の小径の管部23aと、中央のテーパ部23bと、基端側(図3において右)の大径の管部23cとを一体に含む。管部23aが、内管22の基端部の外周に嵌め込まれることによって、内管22と連結管23が一体に連結されている。管部23aの基端部にテーパ部23bが一体に連なっている。テーパ部23bは、基端方向へ向かうにしたがって拡径されている。このテーパ部23bの拡径端部に管部23cが一体に連なっている。この管部23cに、手元部10の軸管14が軸方向にスライド可能かつ着脱可能に嵌め込まれている。したがって、内管22の基端が、連結管23を介して軸管14と軸線Lに沿って相対位置調節可能かつ分離可能に連結されている。
図1(a)及び同図(b)に示すように、手元部10と挿入部20との間に接続部材50が設けられている。接続部材50は、ゴム(弾性材料)にて構成され、弾性を有している。図1(b)及び図2に示すように、接続部材50は、被覆筒部51と、キャップ部52とを一体に含む。被覆筒部51は、筒軸を軸線Lに沿わせた筒状に形成され、その断面形状は、手元部10とほぼ相似の変形楕円形状になっている。被覆筒部51の基端部(図1(b)において右端部)は開口されている。被覆筒部51の先端部(図1(b)において左端部)はキャップ部52によって塞がれている。
図1(b)に示すように、キャップ部52は、軸線Lに沿って先端方向(図1(b)において左)に突出する錐形状の壁状になっている。図3に示すように、キャップ部52には、凹部52aと、挿入穴52bとが軸線Lに沿って形成されている。凹部52aは、挿入部20(先端方向)に向かって凹むとともに軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さくなっている。詳しくは、凹部52aは、先端(図3において左)に向かうにしたがって縮径された円錐形状になっている。以下、凹部52aを適宜「円錐凹部52a」と称す。円錐凹部52aの大径側の基端が、被覆筒部51の内部空間に開口されている。円錐凹部52aの小径側の先端に挿入穴52bが連なっている。挿入穴52bは、円錐凹部52aの先端部分と同程度の直径を有して、接続部材50の先端面に達している。
図1(a)に示すように、接続部材50は、手元部10の先端部と挿入部20の基端部との間に跨るようにして、手元部10及び挿入部20の外周に被さっている。そして、被覆筒部51が手元部10(一方の部材)の外周面に弾性的に密着し、かつキャップ部52が挿入部20(他方の部材)と一体に接合されている。これによって、手元部10と挿入部20とが、接続部材50によって分離可能に接続されている。
上記接続構造について更に詳述する。
外管21の基端部が挿入穴52bに嵌め込まれている。この挿入穴52bにおいて、外管21とキャップ部52とが接着剤等によって一体に接合されている。外管21のキャップ部52からの突出長さは、例えば30mm〜50mm程度であるが、本発明はこれに限られるものではない。内管22の基端部は、外管21から突出されるとともに円錐凹部52aを軸線Lに沿って貫通して、接続部材50の内部に配置されている。
外管21の基端部が挿入穴52bに嵌め込まれている。この挿入穴52bにおいて、外管21とキャップ部52とが接着剤等によって一体に接合されている。外管21のキャップ部52からの突出長さは、例えば30mm〜50mm程度であるが、本発明はこれに限られるものではない。内管22の基端部は、外管21から突出されるとともに円錐凹部52aを軸線Lに沿って貫通して、接続部材50の内部に配置されている。
自然状態(無負荷時)における被覆筒部51の内周面の寸法は、外筐11の先端部の外周面の寸法より少し小さい。図1(a)及び図2に示すように、この被覆筒部51が、外筐11の先端部の外周部に被さることで、該外筐11に弾性的に密着している。この弾性力によって被覆筒部51と手元部10とが分離可能に接続されている。また、被覆筒部51の内周面と外筐11の外周面との間が液密にシールされている。
この接続状態において、キャップ部52は、手元部10から先端方向(図1(a)に於いて左)に離れて、手元部10の先端面に被さっている。
この接続状態において、キャップ部52は、手元部10から先端方向(図1(a)に於いて左)に離れて、手元部10の先端面に被さっている。
図2に示すように、外筐11の外周面には、複数(ここでは2つ)の案内凸条11fが形成されている。これら案内凸条11fは、軸線Lに沿って真っ直ぐ延びるとともに、周方向に互いに離れて配置されている。一方、被覆筒部51の内周面には、上記案内凸条11fと対応する数(ここでは2つ)の案内溝51fが形成されている。これら案内溝51fは、軸線Lに沿って真っ直ぐ延びるとともに、周方向に互いに離れて、案内凸条11fと対応する位置に配置されている。各案内凸条11fが、対応する案内溝51fに軸線Lに沿ってスライド可能に嵌め込まれている。これによって、接続部材50が手元部10の周方向に相対回転しないように回り止めされている。
さらに、図1に示すように、外筐11の外周面には、係止凹部11eが外筐11の周方向に沿って環状に形成されている。一方、被覆筒部51の基端部には、径方向の内側に突出する係止凸部51eが被覆筒部51の周方向に沿って環状に設けられている。係止凸部51eが係止凹部11eに嵌って係止されている。これによって、外筐11と接続部材50とが軸方向に位置決めされている。
接続部材50と手元部10との間には、位置調節手段60が設けられている。位置調節手段60は、ピニオン61(円形歯車)と、ラック62(直線歯車)とを含む。ピニオン61は、接続部材50に回転可能に埋め込まれている。接続部材50がピニオン61に弾性的に接することによって、接続部材50とピニオン61との間が液密にシールされている。ラック62は、手元部10のスリーブ13に固定されている。これらピニオン61とラック62が互いに噛み合っている。ピニオン61を回すことによって、接続部材50と、スリーブ13及び軸管14との軸方向の相対位置を調節できる。この位置調整の際、接続部材50と外筐11との相対位置は固定されている。
また、接続部材50を弾性変形させることで、上記ピニオン61とラック62の噛み合いを解除可能である。
また、接続部材50を弾性変形させることで、上記ピニオン61とラック62の噛み合いを解除可能である。
図1(a)に示すように、観察手段40は、像光学系41と、撮像素子42を有している。像光学系41は、対物レンズ43(対物素子)と、像光伝送管44(像光伝送部材)と、結像レンズ45(結像素子)を含む。対物レンズ43は、内管22の先端(すなわち挿入部20の先端)に設けられている。
像光伝送管44は、上記内管22、連結管23、及び軸管14によって構成され、軸線Lに沿って一直線に延びている。図3に示すように、像光伝送管44の内部空間が、像光伝送路44dとなっている。像光伝送路44dの周面(管22,23,14の内面)は、像光路画成面44bを構成している。像光路画成面44bは、対物レンズ43と結像レンズ45とを連絡するようにして軸線Lに沿って真っ直ぐ延びる長い筒状になっている。像光路画成面44bには、黒色系塗料等からなる暗色膜(図示省略)が被膜されている。これによって、像光路画成面44bが、暗色の低反射面になっている。上記暗色は、好ましくは黒色である。以下、適宜、像光路画成面44bを「低反射面44b」と称す。低反射面44bは、軸線Lに沿って延びる筒状になっている。低反射面44bは、その内側からの入射光に対する反射率が吸収率より小さく、好ましくは反射率が十分に小さい。
図1に示すように、結像レンズ45は、像光伝送管44における軸管14(保持部)の先端部分に収容されている。したがって、結像レンズ45は、手元部10に設けられている。結像レンズ45は、一列をなす複数のレンズを含むリレーレンズにて構成され、対物レンズ43との間のレンズ間距離に対応する十分に大きな焦点距離を有している。図3に示すように、像光伝送管44における対物レンズ43と結像レンズ45の間の部分は空洞44eになっており、これらレンズ43,45間にレンズや光ファイバー等は設けられていない。内管22ひいては筒状の低反射面44bが、対物レンズ43と結像レンズ45とを連絡しており、この内管22(低反射面44b)内の空洞44eに像光伝送媒体としての空気(気体)が収容されている。
図1に示すように、軸管14の基端部には、撮像素子42が設けられている。撮像素子42は、CCDやCMOSにて構成されている。撮像素子42にケーブル5が接続されている。図5に示すように、ケーブル5は、手元部10の基端部から引き出されてCCU3に接続されている。
図1(a)に示すように、照明手段30は、複数の光源31と、照明光学系32を含む。光源31は、LED(発光ダイオード)にて構成されており、好ましくは白色LEDにて構成されているが、本発明はこれに限られるものではない。光源31は、スリーブ13から先端方向(図1(a)において左)を臨むようにして、スリーブ13に保持されている。したがって、光源31は、軸線Lからずれて配置されている。光源31の光軸L31は、軸線Lに対して斜めに向けられている。複数の光源31が、スリーブ13の周方向に環状に並べられ、軸管14の先端部(ひいては像光伝送管44)の外周を囲んでいる。
なお、1つの環状の光源を、像光伝送管44を囲むように設けてもよい。
なお、1つの環状の光源を、像光伝送管44を囲むように設けてもよい。
図3に示すように、照明光学系32は、照明光伝送管34と、出射レンズ35(照明窓)、導光部材33(導光部)とを含む。照明光伝送管34は、挿入部20の外管21及び内管22によって構成されている。これら管21,22どうしの間が、環状(筒状)をなして軸線Lに沿って延びる空洞34eになっており、この環状の空洞34eが、挿入部10における照明光伝送路34dを構成している。照明光伝送路34d内には、照明光伝送媒体として空気(気体)が設けられている。環状の照明光伝送路34dの外側の周面(外管21の内面)は、鏡面化処理されることによって外側反射面34aを構成している。同様に、環状の照明光伝送路34dの内側の周面(内管22の外面)は、鏡面化処理されることによって内側反射面34bを構成している。外管21の内面及び内管22の外面を磨いたり、これら面に鏡面膜(図示省略)を蒸着やスパッタリング等にて被膜したりすることによって、これら面を鏡面にすることができる。上記鏡面膜の材質としては、アルミニウムが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、銀等の他の光沢を有する金属を用いてもよい。
内側反射面34bは、低反射面44bと表裏をなして低反射面44bを囲むとともに軸線Lに沿って延びる筒状になっている。外側反射面34aは、内側反射面34bと同心をなして内側反射面34bを囲むとともに軸線Lに沿って延びる筒状になっている。反射面34a,34bどうしの間(外管21と内管22との間)に、照明光伝送媒体としての空気(気体)が設けられている。反射面34a,34bの照明光に対する反射率は、低反射面44bの像光に対する反射率よりも高く、かつ反射面34a,34bの照明光に対する吸収率は、低反射面44bの像光に対する吸収率よりも低い。
図3に示すように、出射レンズ35は、環状の凹レンズにて構成されている。この出射レンズ35が、照明光伝送管34の先端部(外管21及び内管22の先端部どうし間)に嵌め込まれている。出射レンズ35によって、照明光伝送路34dの先端部が塞がれている。
なお、レンズ35に代えて、環状の平ガラスを照明光伝送管34の先端部に設けてもよい。
なお、レンズ35に代えて、環状の平ガラスを照明光伝送管34の先端部に設けてもよい。
図4に示すように、導光部材33は、中心孔部33cを有する円錐環形状になっている。導光部材33は、透明なガラス(照明光伝送媒体)にて構成され、透光性を有している。なお、導光部材33が、ガラスに代えて、透明な光学樹脂(照明光伝送媒体)にて構成されていてもよい。
図3に示すように、上記導光部材33が、中心軸を軸線Lと一致させて、円錐凹部52aに収容されている。これによって、光源31と挿入部20との間に導光部材33が介在されている。導光部材33の外周面は、挿入部20(ひいては照明光伝送路34d)に向って縮径されるとともに、円錐凹部52aの内周面に接している。すなわち、導光部材33(導光部)は、軸線Lと直交する断面積が光源31に近い基端側で大きく照明光伝送路34dに近い先端側で小さい環形状になっている。導光部材33の形状は、円錐凹部52aの形状と一致している。導光部材33の大径側の端部が光源31に向けられ、導光部材33の小径側の端部が挿入部20に向けられている。導光部材33の小径側の環状の端面が、照明光伝送路34dの基端部を塞いでいる。中心孔部33cには、内管22及び管部23aの一部(すなわち像光伝送管44の一部)が挿通されている。この中心孔部33cの内周面が、上記内管22及び管部23aの外周面と接している。したがって、導光部材33は像光伝送管44を囲んでいる。
導光部材33の外周面は、鏡面膜(図示省略)が蒸着やスパッタリングによって被膜されることによって鏡面化処理されている。これによって、導光部材33の外周面が、外側反射面33aを構成している。また、内管22及び管部23aの外周面は、磨かれたり、鏡面膜(図示省略)が蒸着やスパッタリングによって被膜されたりすることによって鏡面化処理されている。導光部材33の中心孔部33cの内周面が、上記内管22及び管部23aの鏡面化された外周面と接することで、導光部材33の内側の反射面33bを構成している。これら反射面33a,33bどうしの間が、ガラスからなる照明光伝送媒体となっている。上記鏡面膜の材質としては、アルミニウムが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、銀等の他の光沢を有する金属を用いてもよい。
上記のように構成された硬性内視鏡2の作用を説明する。
内視鏡2によって、人体の眼窩等の観察対象を観察する際は、挿入部20を上記観察対象に挿入するとともに、光源31から照明光を出射する。光源31を手元部10内に配置することで、照明光の伝送距離を短くでき、伝送効率を高めることができる。照明光は、導光部材33の内部に斜めに入り、反射面33a,33bによって反射されながら、導光部材33の先端側に向かうにしたがって集光(収束)される。反射面33a,33bを鏡面にすることによって照明光を確実に反射させることができ、照明光のロスを抑制できる。また、照明光が反射面33a,33bで反射する度に、照明光の進行方向と軸線Lとのなす角度が大きくなる。この照明光が、導光部材33の先端から照明光伝送路34d内に導入される。そして、反射面34a,34bによって反射されながら、照明光伝送路34dの先端側へ伝播される。反射面34a,34bを鏡面にすることによって照明光を確実に反射させることができる。照明光の反射面34a,34bへの入射角が小さくても、確実に反射させることができ、透過を阻止できる。したがって、照明光のロスを低減できる。この照明光が、出射レンズ35から拡散するように照射され、観察対象を照らす。照明光の伝送効率を高めることで、観察対象を確実に照らすことができる。
導光部材33のテーパ状の外周面の角度や光源31の光軸L31の角度を適宜設定することによって、出射角度ひいては照明範囲を調節できる。すなわち、導光部材33によって出射角度を大きくでき、照明範囲を広くすることができる。
内視鏡2によって、人体の眼窩等の観察対象を観察する際は、挿入部20を上記観察対象に挿入するとともに、光源31から照明光を出射する。光源31を手元部10内に配置することで、照明光の伝送距離を短くでき、伝送効率を高めることができる。照明光は、導光部材33の内部に斜めに入り、反射面33a,33bによって反射されながら、導光部材33の先端側に向かうにしたがって集光(収束)される。反射面33a,33bを鏡面にすることによって照明光を確実に反射させることができ、照明光のロスを抑制できる。また、照明光が反射面33a,33bで反射する度に、照明光の進行方向と軸線Lとのなす角度が大きくなる。この照明光が、導光部材33の先端から照明光伝送路34d内に導入される。そして、反射面34a,34bによって反射されながら、照明光伝送路34dの先端側へ伝播される。反射面34a,34bを鏡面にすることによって照明光を確実に反射させることができる。照明光の反射面34a,34bへの入射角が小さくても、確実に反射させることができ、透過を阻止できる。したがって、照明光のロスを低減できる。この照明光が、出射レンズ35から拡散するように照射され、観察対象を照らす。照明光の伝送効率を高めることで、観察対象を確実に照らすことができる。
導光部材33のテーパ状の外周面の角度や光源31の光軸L31の角度を適宜設定することによって、出射角度ひいては照明範囲を調節できる。すなわち、導光部材33によって出射角度を大きくでき、照明範囲を広くすることができる。
照明された観察対象の像光が、対物レンズ43に入射し、像光伝送路44dの基端側へ伝播される。像光伝送管44の内面を黒色の低反射面44bにすることによって、像光の散乱を抑制できる。像光は、対物レンズ43から真っ直ぐ結像レンズ45に入射し、結像レンズ45によって撮像素子42上に結像される。撮像素子42は、この像光を電気信号に変換する。この信号が、CCU3に送られ、モニター4に観察画像として表示される。上記像光伝送管44内における像光の散乱を抑制することによって、観察画像の鮮明度(コントラスト)を確保することができる。さらには、内管22によって照明光が像光伝送路44dに侵入するのを確実に阻止できるから、観察画像が不鮮明になるのを一層確実に防止できる。
硬性内視鏡2によれば、像光学系41の光学レンズが、対物レンズ43と結像レンズ45の2つだけであるため、トータルの収差を十分に抑制することができ、収差を補正したり低減したりする手間を省略又は簡略化できる。また、挿入部20内における照明光伝送路34dの照明光伝送媒体及び像光伝送路44dの像光伝送媒体が空気(気体)にて構成されているため、挿入部20の内部構造を簡素にできる。したがって、硬性内視鏡2を低廉化できる。
しかも、挿入部20内の光学素子の破損を懸念することなく、挿入部20を極細にできる。すなわち、挿入部20が例えば直径2mm〜3mm以下、好ましくは1mm以下の極細であったとしても、挿入部20が何らかの曲げ荷重によって曲げられたとき、内部の照明光伝送媒体及び像光伝送媒体が破損することはない。また、対物レンズ43は、挿入部20の先端部に設けられているから、挿入部20の中間部が湾曲されても破損する虞は殆ど無い。
さらに、外管21及び内管22の弾性変形領域内の曲げであれば、曲げ荷重が解除されたとき、管21,22の弾性復原力によって、挿入部20が元の真っ直ぐな状態に自然と復帰する。したがって、照明光を観察対象に確実に照射でき、かつ観察対象の像を確実に採取して観察することができる。
しかも、挿入部20内の光学素子の破損を懸念することなく、挿入部20を極細にできる。すなわち、挿入部20が例えば直径2mm〜3mm以下、好ましくは1mm以下の極細であったとしても、挿入部20が何らかの曲げ荷重によって曲げられたとき、内部の照明光伝送媒体及び像光伝送媒体が破損することはない。また、対物レンズ43は、挿入部20の先端部に設けられているから、挿入部20の中間部が湾曲されても破損する虞は殆ど無い。
さらに、外管21及び内管22の弾性変形領域内の曲げであれば、曲げ荷重が解除されたとき、管21,22の弾性復原力によって、挿入部20が元の真っ直ぐな状態に自然と復帰する。したがって、照明光を観察対象に確実に照射でき、かつ観察対象の像を確実に採取して観察することができる。
硬性内視鏡2においては、使用のたびに、手元部10から使用済の挿入部20及び接続部材50を切り離して、新しい挿入部20及び接続部材50に付け替えることができる。
切り離しの際は、接続部材50を弾性変形させながら、係止凸部51eを係止凹部11eから外し、かつピニオン61とラック62の噛み合いを解除したうえで、接続部材50の被覆筒部51を外筐11から引き抜く。これによって、接続部材50と手元部10とを簡単に分離でき、ひいては挿入部20と手元部10とを分離できる。接続部材50の弾性変形によってピニオン61とラック62の噛み合いを解除できるから、噛み合い解除機構を別途設ける必要はない。
接続部材50を外筐11から引き抜くのに伴って、連結管23が軸管14から引き抜かれる。したがって、観察手段40が連結管23と軸管14との間において分離される。また、照明手段30については光源31と導光部材33との間において簡単に分離できる。
切り離しの際は、接続部材50を弾性変形させながら、係止凸部51eを係止凹部11eから外し、かつピニオン61とラック62の噛み合いを解除したうえで、接続部材50の被覆筒部51を外筐11から引き抜く。これによって、接続部材50と手元部10とを簡単に分離でき、ひいては挿入部20と手元部10とを分離できる。接続部材50の弾性変形によってピニオン61とラック62の噛み合いを解除できるから、噛み合い解除機構を別途設ける必要はない。
接続部材50を外筐11から引き抜くのに伴って、連結管23が軸管14から引き抜かれる。したがって、観察手段40が連結管23と軸管14との間において分離される。また、照明手段30については光源31と導光部材33との間において簡単に分離できる。
手元部10に新たな挿入部20を装着するときは、この新たな挿入部20の連結管23を軸管14に嵌め込むとともに、挿入部20と一体の接続部材50の被覆筒部51を外筐11の外周に嵌め込む。このとき、案内溝51fに案内凸条11fを挿入することで、接続部材50ひいては挿入部20と手元部10とを周方向に位置決めできる。また、接続部材50を弾性変形させながら、ピニオン61とラック62とを噛み合わせる。さらに、係止凸部51eを係止凹部11eに嵌めることで、接続部材50ひいては挿入部20と手元部10とを軸方向に位置決めできる。
続いて、位置調節手段60のピニオン61を回すことによって、挿入部20と軸管14との軸方向の位置を微調節する。これによって、対物レンズ43と結像レンズ45との間のレンズ間距離を焦点距離に合わせて微調節できる。また、位置調節手段60によって観察画像の倍率を調節することも可能である。
内視鏡2によれば、接続部材50が外筐11に弾性的に密着することで、接続部材50自体がシール部材の機能を果たす。したがって、シール構造を複雑化させることなく、手元部10と挿入部20とを着脱自在にできる。よって、Oリング等のシール部材が不要であり、部品点数を減らすことができるだけでなく、シール部材の収容部を形成する必要がなく、構成を簡素にできる。さらには、位置調節手段60の構造も簡易である。したがって、挿入部20を使い捨てにしても費用が嵩むのを確実に回避でき、挿入部20の使い捨て仕様に適した内視鏡2を提供できる。
また、使用の度に新たな挿入部20に交換することで、使用済の挿入部20を洗浄する手間を省くことができる。
また、使用の度に新たな挿入部20に交換することで、使用済の挿入部20を洗浄する手間を省くことができる。
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図6は、本発明の第2実施形態を示したものである。第2実施形態の硬性内視鏡2Aには、円錐凹部52a内に導光部材33が設けられておらず、円錐凹部52aの内周面と、像光伝送管44における円錐凹部52a内の管部分44cの外周面との間が空洞37になっている。この空洞37が導光部を構成している。空洞37内の空気(気体)が、導光部における照明光伝送媒体を構成している。空洞37は、像光伝送管44を囲むとともに軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状になっている。詳しくは、空洞37は、外周面が照明光伝送路34dに向かうにしたがって縮径する円錐環形状になっている。空洞37の大径側の基端(図6において右端)が光源31に向けて開口している。空洞37は、挿入部20に向かって縮径されており、かつ小径側の先端(図6において左端)が照明光伝送路34dに一体に連なっている。
図6は、本発明の第2実施形態を示したものである。第2実施形態の硬性内視鏡2Aには、円錐凹部52a内に導光部材33が設けられておらず、円錐凹部52aの内周面と、像光伝送管44における円錐凹部52a内の管部分44cの外周面との間が空洞37になっている。この空洞37が導光部を構成している。空洞37内の空気(気体)が、導光部における照明光伝送媒体を構成している。空洞37は、像光伝送管44を囲むとともに軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状になっている。詳しくは、空洞37は、外周面が照明光伝送路34dに向かうにしたがって縮径する円錐環形状になっている。空洞37の大径側の基端(図6において右端)が光源31に向けて開口している。空洞37は、挿入部20に向かって縮径されており、かつ小径側の先端(図6において左端)が照明光伝送路34dに一体に連なっている。
さらに、キャップ部52には鏡面膜部材37aが設けられている。鏡面膜部材37aは、円錐凹部52aの内周面と同形状の円錐面形の薄い金属膜にて構成され、円錐凹部52aの内周面にぴったり接するように嵌め込まれている。鏡面膜部材37aの材質としては、アルミニウムが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、銀等の他の光沢を有する金属を用いてもよい。この鏡面膜部材37aの内周面が、実質的に円錐凹部の内周面を構成するとともに、導光部37における外側の反射面を構成している。また、管部分44cの外周面は、磨かれたり鏡面膜が被膜されたりすることによって鏡面化処理されている。この管部分44cの鏡面をなす外周面が、導光部37における内側の反射面37bを構成している。
光源31からの照明光は、空洞からなる導光部37に入り、反射面37a,37bによって反射しながら収束(集光)されて、照明光伝送路34dへ導かれる。
第2実施形態の硬性内視鏡2Aによれば、導光部の構成を簡素化でき、部品点数を減らすことができる。したがって、硬性内視鏡を一層安価にして、挿入部20の使い捨てに適した構造にすることができる。
第2実施形態の硬性内視鏡2Aによれば、導光部の構成を簡素化でき、部品点数を減らすことができる。したがって、硬性内視鏡を一層安価にして、挿入部20の使い捨てに適した構造にすることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の改変をなすことができる。
例えば、導光部33,37の形状は、円錐環形状に限られず、軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状であればよく、その外周面が半球形状又は半楕円球形状になっていてもよく、あるいは多角錐形状になっていてもよい。同様に、接続部材50の凹部52aの形状は、円錐環形状に限られず、軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状であればよく、その外周面が半球形状又は半楕円球形状になっていてもよく、あるいは多角錐形状になっていてもよい。
第1実施形態において、円錐凹部52aの内周面に鏡面膜を被膜することで、この鏡面膜によって外側の反射面33aを構成してもよい。また、導光部材33の中心孔部33cの内周面に鏡面膜を被膜することで、この鏡面膜によって内側の反射面33bを構成してもよい。
照明光伝送路34dにおける照明光伝送媒体を透明な光学樹脂にて構成してもよく、水等の液体にて構成してもよく、或いは、光ファイバーにて構成してもよい。
像光伝送路44dにおける像光伝送媒体を透明な光学樹脂にて構成してもよく、水等の液体にて構成してもよく、或いは、光ファイバーやリレーレンズにて構成してもよい。
照明光伝送路34dにおける照明光伝送媒体を円筒状の透明な光学樹脂にて構成し、かつ像光伝送路44dにおける像光伝送媒体を円柱状の透明な光学樹脂にて構成し、上記円筒状の透明な光学樹脂の中心穴に上記円柱状の透明な光学樹脂を挿入してもよい。この場合、内管22を省略してもよい。内管22を省略するときは、上記円筒状の透明な光学樹脂の中心穴の内周面に鏡面膜を被膜し、上記円柱状の透明な光学樹脂の外周面に暗色膜を被膜することが好ましい。
接続部材50が、挿入部20の基端部の周面に弾性的に分離可能に密着され、かつ手元部10の先端部に一体に接合されていてもよい。
本発明は、硬性内視鏡に限られず、軟性内視鏡にも適用可能である。外管21又は内管22が樹脂にて構成されていてもよい。
例えば、導光部33,37の形状は、円錐環形状に限られず、軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状であればよく、その外周面が半球形状又は半楕円球形状になっていてもよく、あるいは多角錐形状になっていてもよい。同様に、接続部材50の凹部52aの形状は、円錐環形状に限られず、軸線Lと直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状であればよく、その外周面が半球形状又は半楕円球形状になっていてもよく、あるいは多角錐形状になっていてもよい。
第1実施形態において、円錐凹部52aの内周面に鏡面膜を被膜することで、この鏡面膜によって外側の反射面33aを構成してもよい。また、導光部材33の中心孔部33cの内周面に鏡面膜を被膜することで、この鏡面膜によって内側の反射面33bを構成してもよい。
照明光伝送路34dにおける照明光伝送媒体を透明な光学樹脂にて構成してもよく、水等の液体にて構成してもよく、或いは、光ファイバーにて構成してもよい。
像光伝送路44dにおける像光伝送媒体を透明な光学樹脂にて構成してもよく、水等の液体にて構成してもよく、或いは、光ファイバーやリレーレンズにて構成してもよい。
照明光伝送路34dにおける照明光伝送媒体を円筒状の透明な光学樹脂にて構成し、かつ像光伝送路44dにおける像光伝送媒体を円柱状の透明な光学樹脂にて構成し、上記円筒状の透明な光学樹脂の中心穴に上記円柱状の透明な光学樹脂を挿入してもよい。この場合、内管22を省略してもよい。内管22を省略するときは、上記円筒状の透明な光学樹脂の中心穴の内周面に鏡面膜を被膜し、上記円柱状の透明な光学樹脂の外周面に暗色膜を被膜することが好ましい。
接続部材50が、挿入部20の基端部の周面に弾性的に分離可能に密着され、かつ手元部10の先端部に一体に接合されていてもよい。
本発明は、硬性内視鏡に限られず、軟性内視鏡にも適用可能である。外管21又は内管22が樹脂にて構成されていてもよい。
本発明は、例えば内視鏡に適用可能である。
L 軸線
2 硬性内視鏡(内視鏡)
10 手元部
20 挿入部
30 照明手段
31 光源
33 導光部材(導光部)
33a 外側反射面
33b 内側反射面
34d 照明光伝送路
37 空洞(導光部)
37a 鏡面膜部材(外側の反射面)
37b 内側の反射面
40 観察手段
44 像光伝送管
50 接続部材
52a 円錐凹部(凹部)
2 硬性内視鏡(内視鏡)
10 手元部
20 挿入部
30 照明手段
31 光源
33 導光部材(導光部)
33a 外側反射面
33b 内側反射面
34d 照明光伝送路
37 空洞(導光部)
37a 鏡面膜部材(外側の反射面)
37b 内側の反射面
40 観察手段
44 像光伝送管
50 接続部材
52a 円錐凹部(凹部)
Claims (7)
- 手元部と、この手元部から軸線に沿って延びる挿入部と、前記挿入部の先端周辺の観察対象を照明する照明手段と、前記観察対象の像光を取り込む観察手段と、を備えた内視鏡であって、
前記観察手段が、前記挿入部の先端部から前記手元部へ前記軸線に沿って延びる像光伝送管を有し、
前記照明手段が、前記手元部に設けられた照明光の光源と、前記挿入部に設けられた照明光伝送路と、前記光源と前記照明光伝送路との間に設けられた導光部とを含み、
前記導光部が、前記像光伝送管を囲むとともに前記軸線と直交する断面積が前記光源に近い基端側で大きく前記照明光伝送路に近い先端側で小さい環形状に形成され、前記導光部における前記像光伝送管と面する内周面及び前記外周面がそれぞれ前記照明光を反射させる反射面を構成し、これら反射面どうしの間が、ガラス、透光性の樹脂、又は気体からなる照明光伝送媒体となっていることを特徴とする内視鏡。 - 前記導光部が、前記像光伝送管を囲むとともに外周面が前記照明光伝送路に向かうにしたがって縮径する円錐環形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記手元部の先端部に接続部材を介して前記挿入部が連なり、前記接続部材の内部には、前記挿入部に向かって凹むとともに前記軸線と直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい凹部が形成され、前記像光伝送管が前記凹部を貫通するとともに、前記凹部の内周面と前記像光伝送管の外周面との間に前記導光部が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡。
- 前記凹部の内周面と前記像光伝送管の外周面との間に、ガラス又は透光性の樹脂からなり前記軸線と直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状の導光部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡。
- 前記凹部の内周面及び前記像光伝送管の外周面が反射面を構成するとともに、前記凹部の内周面と前記像光伝送管の外周面との間が、前記軸線と直交する断面積が基端側で大きく先端側で小さい環形状の空洞になり、前記空洞に前記照明光伝送媒体として気体が設けられるとともに、前記空洞の基端が前記光源に向けて開口し、前記空洞の先端が前記照明光伝送路に連なっていることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡。
- 前記接続部材が、前記挿入部の基端と一体に連結されるとともに前記手元部に対して着脱自在になっていることを特徴とする請求項3〜5の何れか1項に記載の内視鏡。
- 前記光源が、前記像光伝送管を囲むように環状に設けられていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の内視鏡。
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2014
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