WO1998035607A1 - Endoscope, son procede de production et element d'insertion - Google Patents

Endoscope, son procede de production et element d'insertion Download PDF

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WO1998035607A1
WO1998035607A1 PCT/JP1998/000558 JP9800558W WO9835607A1 WO 1998035607 A1 WO1998035607 A1 WO 1998035607A1 JP 9800558 W JP9800558 W JP 9800558W WO 9835607 A1 WO9835607 A1 WO 9835607A1
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WO
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light guide
light
guide member
endoscope
imaging device
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PCT/JP1998/000558
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Hiroyuki Yamakita
Hiroshi Atsuta
Shinji Uchida
Kiyoko Ooshima
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • A61B1/055Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances having rod-lens arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope used for medical and industrial uses, and a method for manufacturing the endoscope.
  • the disposable type which can be manufactured at low cost by integrating the imaging optical system for imaging the subject image and the illumination optical system for illuminating the subject with resin, has been constructed. Endoscopes have been proposed.
  • a light pipe formed of a polymer material such as acrylic is used as a light guide, and other components such as an objective lens and a relay lens are formed of the same polymer material.
  • An optical viewing tube suitable for a disposable endoscope has also been proposed.
  • FIG. 15 (a) is a cross-sectional view of an insertion portion of an endoscope disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-254109, and FIG.
  • the endoscope 101 is an electronic device with a CCD 117 at the tip. It is an endoscope and has an insertion portion 102 to be inserted into the observation site of the subject 135.
  • the insertion unit 102 is connected via a cable 125 to a light source device 130 that supplies illumination light to the insertion unit 102 and a CCU 129 that processes an image signal from the CCD 117 and the like.
  • Input part 102 and cable 125 are male pins of video connector 1 20
  • the female pins are fitted and electrically connected. Further, as shown in FIG. 15 (a), the insertion section 102 is provided with a light guide 112 for transmitting illumination light and an illumination lens 112.
  • the illumination optical system consisting of the objective lens 11, the observation optical system consisting of a plurality of objective lenses 113, and 114, the CCD 117, and the signal line 123 must be integrated with resin 1 and 8. It consists of.
  • the insertion portion 102 can be disposable because it can be manufactured at low cost.
  • Fig. 16 (a) is a cross-sectional side view of the endoscope disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-503361
  • Fig. 16 (b) is a series of rod lenses installed from end to end in a molded light pipe.
  • FIG. 16C is an exploded perspective view of the endoscope
  • FIG. 16C is a cross-sectional view showing the position of one of the rod lenses in the light pipe in detail.
  • an optical examination device 210 is an optical observation tube for an examiner 212 to inspect a certain region 224 such as a body cavity, and a long light pipe 214 for guiding light from a light source 220 therein. It is provided.
  • the light pipe 214 has an elongate portion extending from the distal end 218 of the pipe to a bend near the proximal end 216 of the pipe, and inside the elongate portion a long cradle-shaped It has a concave portion 254.
  • the lens group such as the relay lens set 238 is aligned and fixed in the concave portion 254 of the light pipe 214, and then inserted into a tube 258 made of aluminum or the like, and the center is adjusted to complete the insertion portion.
  • the light pipe 214, the objective lens group 222, and the relay By using components molded from a polymer material such as acrylic for the constituent elements of the lens set 238, etc., the configuration is suitable for a disposable endoscope.
  • Light guides 112, 214 for transmitting the illumination light are provided as separate members from the exterior structure of the insertion sections 102, 210, and 108, 258. This increases the cost and the assembly process.
  • the CCD is aligned with the objective lens while connected to the signal line, and is installed inside the endoscope insertion section.
  • the pin-type connector conventionally used as an electrical connection for transmitting video signals has a structure that is not suitable for easy detachment, and it is necessary to provide a connector on the insertion side as well. This also contributes to higher prices.
  • FIG. 21 is a configuration diagram of an insertion portion of an endoscope proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-122663.
  • This endoscope includes a light guide 61 composed of a bundle of silica optical fibers for transmitting illumination light, and a light diffusing element 62 for diffusing the illumination light emitted from the end face 61 a of the light guide 61. And an imaging optical system 63 for imaging reflected light from a subject.
  • the light diffusing element 62 is used for distributing the intensity distribution of the illumination light for illuminating the subject to desired characteristics.
  • the light diffusing element 62 has a concave lens using polishing technology, a holographic lens using holographic technology, and an LSD (Positive and negative light emitting diode) manufactured and sold by the U.S. LightShaping Diffuser) There is an optical element.
  • the endoscope using the light diffusing element as described above has the following problems.
  • the conventional endoscope has the problems (1) to (9) described above.
  • An object of the present invention is to solve the above problems (1) to (9) of the related art.
  • the present invention according to claim 1, wherein the endoscope having an elongated insertion portion to be inserted into a subject, wherein the insertion portion guides illumination light for illuminating the subject, and has a rigidity capable of maintaining its own shape.
  • a light guide member having a cylindrical shape, and an optical system and an image pickup device provided inside the light guide member for observing the subject, wherein the image pickup device receives light from the optical system.
  • An endoscope comprising: a solid-state imaging device that converts the signal into an electric signal; and a circuit board that is electrically connected to the solid-state imaging device.
  • the elongated insertion portion inserted into the subject guides illumination light for illuminating the subject, and includes a cylindrical light guide member having sufficient rigidity to maintain its shape.
  • An optical system for observing the subject and an imaging device inside the light guide member, the imaging device comprising: a solid-state imaging device that converts light from the optical system into an electric signal;
  • a method of manufacturing an endoscope having a circuit board electrically connected to an imaging device, wherein the optical system and the imaging device or the imaging device is inserted and fixed inside the light guide member.
  • a method for manufacturing an endoscope characterized in that:
  • the present invention according to claim 11, wherein the elongated insertion portion to be inserted into a subject guides illumination light for illuminating the subject, and has a cylindrical light guide member having sufficient rigidity to maintain its shape.
  • An optical system for observing the subject and an imaging device inside the light guide member, wherein the imaging device converts light from the optical system into an electric signal A solid-state imaging device; and a circuit board electrically connected to the solid-state imaging device.
  • the circuit board is configured from the solid-state imaging device to an end of the light guide member, and an end of the circuit board is provided.
  • a method for manufacturing an endoscope wherein an electrode portion for detachably electrically connecting to a signal cable is formed on the optical system, wherein the optical system is fixed to a distal end portion of the light guide member in advance.
  • a method for manufacturing an endoscope comprising: adjusting the positions of the solid-state imaging device and the solid-state imaging device by operating an end of the circuit board.
  • the present invention according to claim 12 is characterized in that the elongated insertion portion to be inserted into the subject guides illumination light for illuminating the subject, and has a cylindrical light guide member having sufficient rigidity to maintain its own shape.
  • An optical system for observing the subject inside the light guide member, or an optical system and an imaging device, wherein the optical system, or the optical system and the imaging device A method for manufacturing an endoscope, wherein a photocurable resin is used as fixing means for fixing the endoscope to the light guide member.
  • the insertion portion is a light guide member having a hollow cross-sectional shape that guides illumination light for illuminating the subject.
  • an optical system and an imaging device for observing the subject which are provided inside the light guide member, and the tip of the light guide member has the shape of another part of the light guide member. Is an endoscope having a different shape, and a light diffusing portion having a function of diffusing the illumination light.
  • an endoscope for observing a subject, wherein an insertion member inserted into the subject is capable of guiding illumination light for illuminating the subject and capable of maintaining its own shape.
  • An insertion member comprising: a cylindrical light guide member having rigidity; and an optical transmission system disposed inside the light guide member and transmitting light from the subject.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an overall configuration diagram of an endoscope system using the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging unit of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an insertion portion of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration (before connection) of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a signal connection unit of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a signal connection unit of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration centered on the connector of the endoscope according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration centering on a connector of an endoscope according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration centering on a connector of an endoscope according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 mainly shows the connector of the endoscope according to the sixth embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows a structure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration centering on a connector of an endoscope according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration centered on the connector of the endoscope according to the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of an endoscope suitable for a conventional disposable type, and an overall configuration diagram.
  • FIG. 16 is a side sectional view, an exploded perspective view, and a partially enlarged sectional view of a conventional endoscope suitable for a disposable type.
  • FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a distal end portion of a light guide member of an endoscope according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of a distal end portion of a light guide member of an endoscope according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is an enlarged sectional view of the distal end portion of the light guide member of the endoscope according to the tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of the distal end portion of the light guide member of the endoscope according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a configuration diagram of a distal end portion of an example of a conventional endoscope.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an endoscope according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (a) is a cross-section of an end of an insertion portion of the endoscope according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 and FIG. 1B are cross-sectional views of the connector of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes an elongated light guide member, which is a cylindrical member having sufficient rigidity to maintain its shape
  • 2 is an objective lens unit
  • 2a is an objective lens
  • 2b is Lens barrel (lens holder) incorporating objective lens 2a
  • 3 solid-state image sensor 4 is a mounting member incorporating the solid-state imaging device 3
  • 5 is a circuit board electrically connected to the solid-state imaging device 3
  • 5 a is an end portion of the circuit board 5 (the power supply and the light source side are referred to as terminals, and inserted.
  • the electrode part for electrical connection formed on the side is called a tip part.
  • 6 is a fixing member for fixing the circuit board 5 to the light guide member 1.
  • 7 is an insertion part.
  • 8 is a connector to be connected to the insertion part 7.
  • Reference numeral 8a denotes a light guide connection portion
  • 8b denotes a signal connection portion
  • 9 denotes a connection cable
  • 10 denotes a seal
  • FIG. 2 is an overall configuration diagram of an endoscope system using an endoscope according to the first embodiment of the present invention, where 9a is a light guide cable, 9b is a signal cable, and 11 is a power camera.
  • a control unit, 12 is a light source device, and 13 is a monitor.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an imaging unit of an endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • Reference numeral 14 denotes an imaging unit including a solid-state imaging device 3, a mounting member 4, and a circuit board 5. is there.
  • the endoscope of the present embodiment is an electronic endoscope provided with the solid-state imaging device 3 at the tip of the insertion section 7. Illumination light from the light source device 11 is transmitted through the light guide cable 9a, through the light guide connection portion 8a, and further through the light guide member 1, and the subject is illuminated. The illuminated image of the subject is converted into an electric signal by the solid-state imaging device 3 through the objective lens 2a. The electric signal converted by the solid-state imaging device 3 passes through the board 5 and is connected to the camera control unit 10 from the signal connection section 8b by the signal cable 9b, and after signal processing is performed, the motor 13 The subject image is projected.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the insertion section of the endoscope according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is the configuration of the endoscope according to the first embodiment of the present invention (before connection).
  • the light guide member 1 may be made of a glass material, but in consideration of disposal after use, a flammable member, for example, a transparent resin such as acrylic is used.
  • the cross-sectional shape may be an elliptical shape under special conditions such as a reduction in diameter.
  • a simple cylindrical pipe is preferable because it is inexpensive and the structure is simple.
  • the objective lens unit 2 includes an objective lens 2a and a lens barrel (lens holder) 2b, and is hermetically bonded to the tip of the light guide member 1 in advance. After that, as shown in FIG. 4, the objective lens unit is used by inserting the imaging unit 14 including the solid-state imaging device 3, the mounting member 4, and the circuit board 5 while using the terminal side of the circuit board 5. Adjust the position with 2. When the position adjustment is completed, the lens barrel 2b and the mounting member 4 are fixed by means of screws or the like. Further, the circuit board 5 is fixed to the light guide member 1 using the fixing member 6.
  • the procedure for assembling the insertion section 7 is as follows: the objective lens unit 2 and the imaging unit 14 are adjusted in position and fixed to each other, then inserted into the light guide member 1, and the distal end is inserted into the objective lens unit.
  • the unit 2 and the light guide member 1 may be joined together, and the circuit board 5 may be fixed to the light guide member 1 using the fixing member 6 even at the end of the insertion section 7.
  • the light guide member 1 can be bonded by using a photo-curing adhesive such as a UV adhesive.
  • Light curing adhesive If used, the components such as the objective lens unit 2 and the fixing member 6 can be hardened and bonded and fixed after the components such as the objective lens unit 2 and the fixing member 6 have been assembled inside the light guide member 1. There is.
  • the insertion section 7 is provided in two or three units of the light guide member 1, the objective lens unit 2, and the imaging unit 14 including the solid-state imaging device 3, the circuit board 5, and the like. It can be relatively easily assembled because of its very simple configuration and shape.
  • the assembled insertion portion 7 is used in a state where it is connected to a connection cable 9 composed of a light guide cable 9a and a signal cable 9b via a connector 8, as shown in FIG.
  • the connector 8 is provided with a sealing member 10 such as an O-ring, and the insertion portion 7 is connected to the connector 8 to have an airtight structure such that the inside is not contaminated.
  • the sealing member 10 is formed using an epoxy-based adhesive or the like, the sealing by the sealing member 10 provided on the connector 8 is performed. In combination with the locking structure, a double sealing structure is formed, and the risk of the inside of the insertion portion 7 being contaminated with blood or the like of the patient is further reduced.
  • the connector 8 includes a light guide connection portion 8a and a signal connection portion 8b.
  • the light guide connection portion 8a is connected to the light guide member 1, and the signal connection portion 8b is connected to the electrode portion 5a of the circuit board 5, so that the light guide connection portion 8a has a shape and a size corresponding to each. If the connecting portion 8a is formed in an annular shape and the signal connecting portion 8b is provided in the ⁇ portion, the illumination light can be transmitted efficiently, and the shape of the connector 8 can be simplified with good operability. Can be structured. Next, a specific structure of the signal connection portion 8b will be described with reference to FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a signal connection portion of the endoscope according to the first embodiment of the present invention, where 15 is each signal line constituting a signal cable 9a, and 16 is a circuit board. No electricity Elastically deformed cross-section V-shaped contact member for contact and conduction with pole part 5a, 1
  • Reference numeral 17 denotes a through hole.
  • Reference numeral 18 denotes a positioning member for positioning the electrode portion 5a and the contact member 16 so as to surely make contact with each other.
  • Reference numeral 19 denotes connection wiring formed in the insulating member 17.
  • the structure of the signal connection portion 8b is such that the contact member 16 is brought into contact with the electrode portion 5a of the circuit board 5 to electrically connect with each signal line 15 constituting the signal cable 9a.
  • the contact member 16 has a pressing mechanism for elastically deforming and pressing the electrode portion 5 to come into contact with and establish electrical conduction, and a plurality of contact members are arranged in the insertion direction corresponding to the arrangement of the electrode portions 5a. .
  • the signal line 15 is connected to the through-hole 17a provided in the insulating member 17, and the contact member 16 is connected to the through-hole provided in the insulating member 17 corresponding to the position of the electrode portion 5a.
  • 17b is electrically connected and fixed by means such as soldering.
  • the positioning member 18 positions the electrode portion 5a so as to surely contact the contact member 16. Further, by providing a lock mechanism (not shown) on the connector 8, the insertion section 7 and the connector 8 are securely fixed so as not to come off when the endoscope is used. ⁇
  • the diameter of the insertion section 7 of the endoscope is reduced, the number of electrodes of the electrode section 5a increases, and there are cases where a plurality of electrodes are arranged in a plurality of rows in the insertion direction. By doing so, it is possible to make the signal connection portion 8b thin and easy to insert. Further, since there is no need to separately provide a connector on the insertion section 7 side unlike the conventional example, the structure of the insertion section 7 can be simplified and the cost can be reduced.
  • the contact member 16 may be a member having no pressing mechanism or a structure, but is described in the present embodiment in that a good electrical connection is obtained and it is easy to insert. The structure provided with such a pressing mechanism is more effective.
  • a pattern wiring formed on the insulating member 17 is used as the conductive means 19 for conducting the signal line 15 and the contact member 16. That is, a through hole 17a for connecting and fixing the signal line 15 and a through hole 17b for connecting and fixing the contact member 16 corresponding to each signal line 15 are formed.
  • the conductive means 19 is formed on the insulating member 17 by using pattern wiring.
  • the signal connection section according to the arrangement pattern 8b can be manufactured, which is also one of the features of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of another signal connection unit of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • the arrangement of the electrode portions 5a is arranged in a zigzag pattern in the front row and the rear row.
  • the electrode portions 5a are arranged by being shifted little by little so that the electrode portions 5a are not placed on the straight line (X) in the insertion direction.
  • the contact member 16 and the signal line 15 are electrically connected and fixed in the through hole 17a by means such as soldering.
  • the contact member 16 extends from the through hole 17a, which is a connection fixing portion, to the vicinity of the electrode portion 5a, and bends downward at a desired angle through the other through hole 17b, thereby forming a panel.
  • the contact member 16 can be manufactured by bending a strip-shaped thin metal plate, and a part of the contact member 16 also serves as the conduction means 19, so that the embodiment shown in FIG. It is suitable for mass production because there is no need to separately provide a conduction means as in the above.
  • the present embodiment is significantly different from the conventional example in that the outer structure of the insertion portion 7 has a hollow cross-sectional shape, that is, a light-guiding member that is sufficiently rigid to hold its shape by itself. 1 and used as a light guide conventionally provided inside the insertion section 7, and a circuit board 5 provided from the solid-state imaging device 3 to the end of the light guide member 1. Further, an electrode portion for detachably and electrically connecting to the signal cable is formed at the end of the circuit board 5. The operation and effect will be described below.
  • a rigid endoscope used for surgery includes an objective lens, a structure mounting an image transmission lens group including a plurality of rod lenses, and a light guide including a large number of optical fibers.
  • it was mounted inside an exterior structure made of steel.
  • Such a structure is very complicated optically and structurally, is extremely complicated to manufacture, has a large number of parts, and has to be expensive.
  • an electronic endoscope having a CCD at the tip it is optically simple because an image transmission lens group is not required, but it requires wiring and connector power S for signal connection, and structural After all, it had to be complicated.
  • the illumination optical system and the imaging optical system are integrated with resin to form an insertion section, which replaces the metal exterior structure.
  • the light guide member 1 having a hollow cross-sectional shape is used as the exterior structure of the insertion section 7, and the light guide that is conventionally provided inside the insertion section 7 is used. Since it also has a role, a light guide, which was conventionally used as a separate member, is not required.
  • a simple cylindrical pipe is used for the light guide member 1 as it is, and a signal cable is detachably and electrically connected to a signal cable at an end of a circuit board 5 electrically connected to the solid-state imaging device 3. Since the electrode portion 5a is formed, the signal connection and the light guide connection can be simultaneously made at the end of the insertion portion 7, and the shape of the connector 8, which is the connection portion, can be simplified. it can.
  • the insertion section of the endoscope is easy to assemble, and the price is reduced.
  • the signal connection and the light guide connection can be made in one-touch with the connection cable, and the shape of the operation section can be made simple. Therefore, the operability at the time of use is also improved.
  • the light guide member 1 is made of a combustible member such as a resin pipe, it can be incinerated and discarded, and is suitable for a disposable endoscope.
  • the circuit board 5 electrically connected to the solid-state imaging device 3 is configured from the solid-state imaging device 3 to the end of the light guide member 1. Incorporating the imaging unit 13 into a conventional structure that does not use a resin pipe as in 1 and uses a large number of optical fibers as light guides and incorporates it into a metal exterior member. This is advantageous in that the connection with the signal connection portion 8b is easy.
  • the degree of the airtight structure of the insertion section 7 it is of course applicable to endoscopes of a type that can withstand repeated sterilization as in the past (reuse type) and a type that can withstand several sterilizations. .
  • the case where the light guide member 1 is used as the exterior structure of the insertion portion 7 has been described, but components such as the objective lens unit 2, the solid-state imaging device 3, and the like are incorporated in the light guide member 1. The same effect can be obtained later with a structure in which the outer surface (sheath) of the light guide member 1 is covered.
  • FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of the endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • reference numeral 20 denotes a relay optical system for transmitting the subject image
  • 21 denotes an adapter optical system for forming the subject image transmitted from the relay optical system 20 on the solid-state imaging device 3. is there.
  • the insertion section 7 of the endoscope in the present embodiment is an optical viewing tube including a light guide member 1, an objective lens unit 2, a relay optical system 20, and an adapter optical system 21.
  • the solid-state imaging device 3 is provided not on the tip of the insertion section 7 but on the connector 8 side.
  • the objective lens unit 2, relay optical system 20, and adapter optical system 21 as well as the light guide member 1 used for the insertion section 7 are all made of flammable resin material such as acryl. Is desirable.
  • the subject image captured through the objective lens unit 2 is transmitted by the relay optical system 20, and further formed on the solid-state imaging device 3 provided inside the connector 8 by the adapter optical system 21.
  • the principle from the transmission of the signal thereafter to the display on the monitor is:
  • the light guide member 1 since the light guide member 1 also transmits light for irradiation, the light guide member 1 is bonded by using a light-curing adhesive such as a UV adhesive as in (Embodiment 1). It is also possible.
  • the relay optical system 20 and the like are composed of a large number of lenses and require high positioning accuracy.
  • a joining method such as ultrasonic welding is difficult. is there. Therefore, a manufacturing method using a photocurable adhesive is more effective.
  • This embodiment is significantly different from the conventional embodiment or (Embodiment 1) in that the insertion portion 7 is entirely made of a flammable resin material such as acrylic, which is incinerated and discarded.
  • a flammable resin material such as acrylic
  • FIG. 9B is a cross-sectional view centered on the connector 8 according to the third embodiment of the present invention.
  • the signal connection portion 8b is similar to the first embodiment as shown in FIG. 6 described above, but the structure of the light guide connection portion 8a is different. That is, the size and shape of the light exit end of the light guide connection portion 8a are the same as the size and shape of the light entrance end of the light guide member 1. With this structure, light incident from the light guide cable 9a is transmitted to the light guide member 1 with minimal loss. Note that also in the third embodiment, the signal connection portion 8b is disposed inside the light guide connection portion 8a.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the light guide connection portion 8a and the signal connection portion 8b.
  • FIG. 10 (b) is a cross-sectional view centered on the connector 8 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the signal connection section 8b is implemented as shown in FIG. Similar to Embodiment 1 except that the structure of the light guide connection portion 8a is different. That is, the light guide connecting portion 8a is composed of three members 8a1, 8a2, and 8a3. The size and shape of the light incident end 8a2 'of the member 8a2 on the light incident side are the same as the size and shape of the light emitting end 9a1 of the light guide cable 9a. Also, the member on the light exit side 8 a
  • the size and shape of the light exit end in 1 are the same as the size and shape of the light entrance end of the light guide member 1. Further, the two members 8a1 and 8a2 bind the light emitting end and the incident end of the optical fiber 8a3 and are connected by the optical fiber 8a3.
  • the tube 91 is fixed to the light emitting end 9a1 of the light guide cable 9a
  • the tube 81 is fixed to the light incident end 8a2 'of the optical connection portion 8a.
  • the cylinder 81 is detachably fitted to the cylinder 91. With such a structure, the connector 8 becomes detachable from the light guide cable 9a.
  • the fourth embodiment it is possible to increase the versatility of the present invention using a light guide cable or light source of another company as the light guide cable.
  • FIG. 10 (a) is a cross-sectional view of the light guide connection portion 8a and the signal connection portion 8b.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view centered on a connector 8 according to a fifth embodiment of the present invention. It is almost similar to the fourth embodiment, but differs in the following point. That is, the member 8a1 on the light guide member 1 side in the light guide connection portion 8a does not exist, and instead, the member 8a1 on the light guide member 1 side (light emitting end side) of the light guide connection portion 8a does not exist. The point is that the shape of the tip is the same as the thickness of the cylindrical shape of the light guide member 1. Arrow X in FIG. 11 indicates the thickness and shape. The section on the side of the member 8a2 is indicated by an arrow Y for reference.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view centering on the tip of the insertion section 7 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • a lens barrel (lens holder) is provided inside the front end of the light guide member 1.
  • a lens 2a is fitted inside the lens barrel 2b. Further, a mounting member 4 of CCD 3 is continuously fitted on the rear side of the lens barrel 2b.
  • an airtight structure 20a is provided between the light guide member 1 and the mirror 2b, and an airtight structure 20b is provided between the lens barrel 2b and the lens 2a.
  • the lens barrel is made of metal and the exterior member is made of glass, so that it is difficult to airtightly seal it.
  • FIG. 13 is a sectional view centered on the tip of the insertion section 7 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the seventh embodiment differs from the sixth embodiment in the following points. That is, the lens 2 a and the lens barrel 2 b are not airtight with respect to the light guide member 1, and instead, 1 a is attached to the front end of the light guide member 1, and the optical window 1 a and the light guide member 1 are attached. And an airtight structure 20 c is provided between them.
  • the specific contents are the same as in the sixth embodiment.
  • FIG. 14 shows an example in which an exterior member 1b is attached to the outside of the light guide member 1, and an airtight structure 20d is provided between the exterior member 1b and the optical window 1a.
  • the endoscope and the method for manufacturing the endoscope according to the present invention according to the first to seventh embodiments are as follows.
  • Light guide members which were conventionally used as separate members, are not required.
  • the insertion portion has a very simple configuration and shape, it can be relatively easily assembled, and low-cost mounting is possible.
  • the shape of the connector as the connection section can be made simple. Further, even when the number of electrodes in the electrode section is increased and a plurality of rows are arranged in the insertion direction, it is possible to make the signal connection section thin and easy to insert. Therefore, the insertion part of the endoscope is easy to assemble, and the price is reduced.In addition, the signal cable and the light guide can be connected in one-touch with the connection cable, and the shape of the operation part can be simplified. Since it can be used, operability during use is also improved.
  • the light guide member also transmits ultraviolet light, when using a photo-curing adhesive, it is hardened after the components such as the objective lens unit and the fixing member are assembled inside the light guide member. By bonding and fixing, it is possible to assemble while positioning accurately.
  • an endoscope of a disposable type which is easy to manufacture, is inexpensive, or of a type which is used with a limited number of uses, and a method of manufacturing the endoscope can be provided, so that the industrial value is extremely large.
  • FIG. 17 is a diagram showing the eighth embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of the distal end portion of the light guide member 1.
  • the outer peripheral surface 50 is concentrically engraved with a V-groove 49 as an example of a light scattering portion.
  • the illumination light that is guided by the V-groove 49 inside the light guide member 1 without being emitted from the light guide member 1 reaches the distal end surface 51 while repeating total reflection again.
  • the light that has reached the end face 51 is emitted from the tip face 51, and mainly illuminates the area inside the area illuminated by the V-groove 49 (light indicated by a solid line).
  • the illuminated image of the subject 52 is converted into an electric signal through the solid-state imaging device 3 through the objective lens 2a shown in FIG. Various signal processing is performed on this electric signal, and the subject image is displayed on the monitor.
  • both the illumination light from the outer peripheral surface and the illumination light from the distal end surface of the light guide member 1 can be used. Good illumination can be performed.
  • the distribution of the illumination can be easily optimized by changing the shape, the position, and the like of the outer peripheral surface 50, so that the illumination can be made uniform.
  • the groove of the light scattering portion is not limited to the V groove, and may be a U groove.
  • the shape is not limited to concentric, but may be spiral.
  • the light scattering portion is not limited to the outer peripheral surface of the light guide member, and may be provided on the inner peripheral surface. Good. Further, fine irregularities of about several tens nm to several hundred ⁇ m may be formed on the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, or the distal end surface of the light guide member 1 to scatter light.
  • the light-scattering portion may have any shape as long as the condition for total reflection of the illumination light guided through the light guide member 1 is broken and the illumination light can be scattered outward.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of a distal end portion of a light guide member of an endoscope according to a ninth embodiment of the present invention.
  • the outer diameter of the distal end portion of the light guide member 1 is gradually reduced toward the distal end surface 51, and the tapered portion 53 is formed there.
  • the illumination light that has been guided while being totally reflected in the light guide member 1 is released outside the light guide member 1 due to the condition of total reflection being broken by the tapered shape 53.
  • Some illumination light is not emitted by the tapered portion 53, but is guided by the light guide member 1 and reaches the front end surface 51, is emitted from the front end surface 51, and illuminates the subject 52. .
  • the illumination light can be easily scattered from the outer peripheral surface of the light guide member 1.
  • the outer peripheral surface of the tapered portion as in the present embodiment is a smooth surface, it is very easy to sterilize as compared with a case having a complicated shape or unevenness.
  • the tapered shape also facilitates insertion into the patient's body via a tracker during surgery.
  • the tapered shape is not limited to this, and a curved tapered shape or a shape combining a linear shape and a curved taper shape may be used.
  • FIG. 19 (a) is an enlarged cross-sectional view of the distal end portion of the light guide member of the endoscope according to the tenth embodiment of the present invention.
  • a V-shaped groove 54 is formed concentrically on the tip end surface 51.
  • FIG. 19 (b) shows a view of the V-groove 54 viewed from the axial direction of the light guide member 1.
  • the illumination light which has been guided while totally reflecting the light guide member 1
  • the V-groove 54 provided on the tip surface 51 produces a refraction effect equivalent to that of a concave lens or the like.
  • the light emitted from the tip surface 51 can be illuminated over a wider area.
  • the V-groove 54 can be formed integrally with the light-guiding member 1 by processing the light-guiding member made of resin such as acrylic, it is not necessary to provide a dedicated optical element.
  • the groove shape is not limited to the V shape. Further, the shape is not limited to the concentric shape but may be a spiral shape. Also, the number of grooves is not limited to one, but may be more than one.
  • FIG. 20 (a) shows a cross-sectional view of the light guide member 1 of the endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 (b) is an enlarged sectional view of the tip.
  • a conical portion 56 and a thin-walled portion 57 in which the thickness of the light guide member 1 is reduced are formed integrally with the light guide member 1.
  • a reflection member 55 is provided on the inner peripheral surface of the light guide member 1.
  • the illumination light that has been guided while being totally reflected inside the light guide member 1 has its total reflection condition disrupted by the conical portion 56, and the illumination light is emitted outward of the light guide member 1 (dotted line). A part of the illumination light is emitted toward the inside of the light guide member 1 (solid line).
  • the illumination light emitted inward proceeds toward the lens barrel 2a holding the objective lens 2 provided in the light guide member 1, the mounting member 4 of the solid-state imaging device 3, and the like (see FIG. 1). .
  • the reflecting member 55 reflects the illumination light emitted in the direction of the lens barrel 2 b and the mounting member 4 in the direction of the subject 52 with high reflectance. For this reason, the illumination light that has guided the light guide member 1 Can be used effectively.
  • the light-scattering portion has a conical shape.
  • the light-guiding member 1 may be provided with a light-scattering portion on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface as in the previous embodiment.
  • the material of the reflection member preferably has a high reflectance, for example, aluminum film is preferable. This is because aluminum films are very inexpensive and easily obtain high reflectivity.
  • the emission of the illumination light in the inward direction is not caused only by the structure of the outer peripheral surface shape as shown in the present embodiment, but occurs almost in all cases where the condition of total reflection is broken. . Therefore, the present invention is not limited to the present embodiment, but is effective for all those having a light scattering portion as in the previous embodiment.
  • a lens barrel 2 b for holding the objective lens 2 a and a mounting member 4 for holding the solid-state imaging element 3 are provided inside the light guide member 1. Furthermore, a highly reflective material such as anolemmium is used as the material of the lens barrel 2b or the mounting member 4 or the surface coating material of these members.
  • knurling or sandblasting is performed on the surface of the lens barrel 2b or the mounting member 4 to form minute irregularities of about several tens nrn to several hundred microns on the surface. Very preferred.
  • the light emitted inward from the light guide member 1 is uniformized and reflected by the minute unevenness, so that better illumination can be realized.
  • the outer peripheral surface of the lens barrel 2b or the mounting member 4 made of a high-reflectance material is threaded, and the inner peripheral surface of the light guide member 1 is threaded to fix the two. You can.
  • the joining strength is improved by the screw processing; in addition, the illumination light can be diffused with high efficiency.
  • the zigzag shape of the screw portion of the light guide member 1 can break the total reflection condition of the illumination light that guides the light guide member 1 and scatter the illumination light, and can also scatter the illumination light, and The slope of the thread portion of the member 4 can reflect the illumination light with high reflectance.
  • the material of the light guide member 1) is at least 120 °.
  • it is an optical plastic material having a glass transition temperature of C or higher. This facilitates the sterilization after use.
  • the endoscope of the present invention according to the first to seventh embodiments is an endoscope of an easy-to-manufacture, inexpensive, disposable type, or a type used with a limited number of uses, and Since the production method can be provided, the industrial value is extremely large. Further, as described above, the endoscope of the present invention according to the eighth to 12th embodiments is Both the illumination light from the tip surface of the light member and the illumination light from the diffuser can be used, and the diffuser is formed integrally with the light guide member with a hollow cross-section, so the illumination distribution is simple and simple. And the cost can be reduced.
  • the illumination light applied to the inside of the light guide member can be reflected again toward the subject, so that the illumination light can be used effectively.

Description

明 細 書 内視鏡、 その製造方法、 および挿入部材 技術分野
本発明は、 医療用や工業用等に用いられる内視鏡及びその製造方法に関するも のである。 背景技術
近年、 感染の問題、 洗浄消毒作業の煩わしさ等の理由から、 使用後に洗浄せず に破棄する使い捨て型の手術用処置具が普及してきており、 内視鏡に関しても低 価格の使い捨て型のものが望まれている。
そこで、 被写体像を結像する結像光学系と、 被写体を照明するための照明光学 系とを樹脂で一体化することによって挿入部を構成し安価に製造可能とした、 使 い捨て型の内視鏡が提案されている。
また、 アクリル等の重合体材料から成形された光パイプをライ トガイ ドとして 使用し、 対物レンズ、 リ レーレンズ等の他の構成要素も同様の重合体材料から成 形されたものを使用することにより、 使い捨て型の内視鏡に適した光学視管も提 案されている。
以下、 図面を参照しながら、 上記した内視鏡の一例について説明する。
図 1 5 (a)は特開平 6— 2 5 4 0 4 9号公報に示す内視鏡の挿入部の断面図、 図 1 5 (b)は内視鏡の全体構成図である。
図 1 5 (b)に示すように、 内視鏡 1 0 1は先端部に C C D 1 1 7を備えた電 子 内視鏡であり、 被検体 1 35の観察部位に挿入される挿入部 102を有している。 挿入部 102は、 ケーブル 125を介して、 挿入部 102に照明光を供給する光 源装置 1 30と、 CCD 1 17からの撮像信号の処理等を行う CCU 129とに 接続される。 揷入部 102とケーブル 125とは、 映像コネクタ 1 20の雄ピン
1 21と、 ケープノレ 125のコネクタ 107における対応する映像コネクタ 1 2
0の雌ピンとが嵌合して電気的に接続される構造である。 また、 図 1 5(a)に示す ように、 挿入部 102は、 照明光を伝送するライ トガイ ド 1 12と照明レンズ 1
18とから構成される照明光学系と、 複数の対物レンズ 1 1 3、 1 4で構成さ れる観察光学系と CCD 1 1 7と、 信号線 123と、 を樹脂 1ひ 8で一体化ずる ことにより構成されている。 それにより、 安価に製造できるため、 挿入部 102 を使い捨て可能としている。
図 16 (a) は特表平 2— 503361号公報に示す内視鏡の側断面図、 図 1 6 (b) は成形された光パイプ内に、 端から端まで設置された一連のロッドレン ズを示す、 内視鏡の分解斜視図、 図 16 (c ) 光パイプ内のロッドレンズのうち の一つの位置を詳細に示す断面図である。
図 16に示すように、 光学検視装置 210は検視者 212が体腔内等のある領 域 224を検査するための光学視管であり、 内部に光源 220からの導光する長 尺光パイブ 214を備えたものである。 この光パイプ 214は、 パイプの遠位端 21 8からパイプの近位端 216付近の屈曲部まで延びている、 長尺部分を有し、 その長尺部分の内部に、 長尺なゆりかご型の凹部 254を有するものである。 リ レ一レンズ集合 238等のレンズ群は光パイプ 2 14の凹部 254に整列固定さ れた後、 アルミニウム等から構成された管 258に挿入され、 中心合わせがなさ れて挿入部が完成する。 そして光パイプ 214、 対物レンズ群 222、 リレーレ ンズ集合 2 3 8等の構成要素にアクリル等の重合体材料から成形されたものを使 用することにより、 使い捨て型の内視鏡に適した構成としている。
しかしながら、 上記のような構成の内視鏡の場合、 以下のような課題が残され ていた。 すなわち、
( 1 ) 照明光を伝送するためのライ トガイ ド 1 1 2、 2 1 4を、 挿入部 1 0 2、 2 1 0の外装構造体、 1 0 8、 2 5 8とは別部材として設けるため、 コスト高に なるとともに、 組み立て作業工程も煩雑になる。
( 2 ) 使い捨て型の内視鏡の場合、 挿入部の外装構造体やライ ト イドに金属、 ガラス部材等の焼却できない部材を使用すると、 医療廃棄物の増加等の問題が発 生する。
( 3 ) 映像信号を伝達するための電気接続部と、 照明光を伝送するための導光 ケーブル接続部とが別々に設けられ異なった方向から取り出される場合、 導光部 材の形状は屈曲した形状にする必要があり、 組み立て作業、 接続作業も煩雑にな る。 また、 内視鏡の操作部の形状が複雑になり使用時の操作に妨げとなる。
( 4 ) C C Dは信号線と接続された状態で対物レンズと位置合わせされ、 内視 鏡挿入部の内部に組み込まれるが、 取り扱いにくく、 組立工程が煩雑になる。 また、 映像信号を伝達するための電気接続部として従来使用されているピン型 コネクタは、 容易に着脱できるようにするには不向きな構造であるとともに、 挿 入部側にもコネクタを設ける必要があるので高価格化の一因にもなる。
( 5 ) 対物光学系、 結像光学系、 撮像光学系等の部品で位置決めや固定が必要 なものは、 内視鏡挿入部の内部に組み込む前にネジ等によって予め位置決め、 及 び固定をしなければならず、 専用の実装部材ゃ固定用の穴加工等が必要なので、 挿入部の構造が複雑であり組立工程も煩雑になる。 また一方、 図 21は、 特開平 8— 122663号公報に提案されている内視鏡 の挿入部の構成図である。
本内視鏡は、 石英光ファイバ束で構成された照明光を伝送するためのライ トガ ィ ド 61と、 ライ トガイ ド 61の端面 6 1 aから出射した照明光を拡散する光拡 散素子 62と、 被写体からの反射光を撮像するための撮像光学系 63とを備えて いる。
光拡散素子 62は、 被写体を照明する照明光の強度分布を所望の特性に配光す るために使用されるものである。 従来より光拡散素子 62には、 研摩技術を利用 した凹レンズや、 ホログラフィー技術を利用したホログラムレンズ、 光の屈折効 果を利用した米国 POC (Physical Optics Corporation) 社で製造、 販売され ている LSD (LightShaping Diffuser) 光学素子等がある。
これら光拡散素子 62を用いることで、 特に撮像領域の中央部は明るく、 周辺 部が暗くなるという照明分布を改善しようとしていた。
しかしながら、 前記のような光拡散素子を用いた内視鏡では、 以下のような問 題があった。
(6) 凹レンズは研磨加工が必要となるため、 非常に高コストになっていた。
(7) ホログラムレンズは光の回折現象を利用して照明光を拡散するために、 色 の再現性が悪く、 色むらが発生していた。
(8) LSDを用いたものは、 色むら等は発生しないものの、 ライ トガイ ド端面 付近に別部材として専用に設置する必要があるため、 コスト高の要因となってい た。
(9) また、 光ファイバ一束端面から出射した光のみを拡散するため、 拡散効果 には限界があり、 所望の照明分布を得ることが困難であった。 発明の開示
このように従来の内視鏡は、 上述した (1 ) 〜 (9 ) の課題を有していた。 本発明の目的は、 上述したような従来技術の課題 (1 ) 〜 (9 ) を解決するこ とを目的とする。
請求項 1の本発明は、 被写体へ挿入する細長の挿入部を有する内視鏡において、 前記挿入部は、 前記被写体を照明するための照明光を導光し、 自ら形状を保持 できるだけの堅さを有する筒状の導光部材と、 前記導光部材の内部 ^こ設けられ前 記被写体を観察するための光学系と撮像デバイスとを有し、 その撮像デバイスは、 前記光学系からの光を電気信号に変換する固体撮像素子と、 その固体撮像素子に 電気的に接続される回路基板とを有することを特徴とする内視鏡である。
請求項 1 0の本発明は、 被写体へ挿入する細長の揷入部は、 前記被写体を照明 するための照明光を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅さを有する筒状の導 光部材と、 前記導光部材の内部に前記被写体を観察するための光学系と撮像デバ イスとを有し、 その撮像デバイスは、 前記光学系からの光を電気信号に変換する 固体撮像素子と、 その固体撮像素子に電気的に接続される回路基板とを有する内 視鏡の製造方法であって、 前記導光部材の内部に、 前記光学系及び前記撮像デバ イス、 または、 前記撮像デバイスを挿入固定することを特徴とする内視鏡の製造 方法である。
請求項 1 1の本発明は、 被写体へ挿入する細長の挿入部は、 前記被写体を照明 するための照明光を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅さを有する筒状の導 光部材と、 前記導光部材の内部に前記被写体を観察するための光学系と撮像デバ イスとを有し、 その撮像デバイスは、 前記光学系からの光を電気信号に変換する 固体撮像素子と、 その固体撮像素子に電気的に接続された回路基板とを有し、 そ の回路基板は前記固体撮像素子から前記導光部材の末端部まで構成され、 前記回 路基板の末端部に、 信号ケーブルと着脱自在に電気的接続をするための電極部が 形成されている内視鏡の製造方法であって、 前記導光部材の先端部に予め固定さ れた前記光学系と、 前記固体撮像素子と、 の位置調整を、 前記回路基板の末端部 を操作することで行うことを特徴とする内視鏡の製造方法である。
請求項 1 2の本発明は、 被写体へ挿入する細長の挿入部は、 前記被写体を照明 するための照明光を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅さを有する筒状の導 光部材と、 前記導光部材の内部に前記被写体を観察するための光学系、 又は、 光 学系及び撮像デバイス、 を有する内視鏡の製造方法であって、 前記光学系、 又は、 光学系及び撮像デバイス、 を前記導光部材に固定するための固定手段として光硬 化性樹脂を使用することを特徴とする内視鏡の製造方法である。
請求項 1 3の本発明は、 被写体へ挿入する細長の挿入部を有する内視鏡におい て、 前記揷入部は、 前記被写体を照明するための照明光を導光する中空断面形状 の導光部材と、 前記導光部材の内部に設けられた、 前記被写体を観察するための 光学系と撮像デバイスとを備え、 前記導光部材の先端部には、 その導光部材の他 の部分の形状とは異なる形状を有し、 前記照明光を散光させる機能を有する散光 部が形成されていることを特徴とする内視鏡である。
請求項 3 0の本発明は、 被写体を見るための内視鏡を構成し、 被写体へ挿入さ れる挿入部材において、 前記被写体を照明するための照明光を導光し、 自ら形状 を保持できるだけの堅さを有する筒状の導光部材と、 その導光部材の内部に配置 され、 前記被写 :からの光を伝送する光伝送系とを備えたことを特徴とする挿入 部材である。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の構成を示す断面図である。 図 2は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡を用いた内視鏡システムの 全体構成図である。
図 3は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の撮像ュニッ 卜の構成を示 す断面図である。
図 4は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の挿入部の構 を示す断面 図である。
図 5は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の構成 (接続前) を示す断 面図である。
図 6は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の信号接続部の構成を示す 断面図である。
図 7は、 本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の信号接続部の構成を示す 断面図である。
図 8は、 本発明の第 2の実施の形態における内視鏡の構成を示す断面図である。 図 9は、 本発明の第 3の実施の形態における内視鏡のコネクタを中心とする構 成を示す断 図である。
図 1 0は、 本発明の第 4の実施の形態における内視鏡のコネクタを中心とする 構成を示す断面図である。
図 1 1は、 本発明の第 5の実施の形態における内視鏡のコネクタを中心とする 構成を示す断面図である。
図 1 2は、 本発明の第 6の実施の形態における内視鏡のコネクタを中心とする 構成を示す断面図である。
図 1 3は、 本発明の第 7の実施の形態における内視鏡のコネクタを中心とする 構成を示す断面図である。
図 1 4は、 本発明における内視鏡のコネクタを中心とする構成を示す断面図で ある。
図 1 5は、 従来の使い捨て型に適した内視鏡の断面図、 及び全体構成図である。 図 1 6は、 従来の使い捨て型に適した内視鏡の側断面図、 分解斜視図、 及び部 分拡大断面である。
図 1 7は、 本発明の第 8の実施の形態に係る内視鏡の導光部材の先端部の拡大 断面図である。
図 1 8は、 本発明の第 9の実施の形態に係る内視鏡の導光部材の先端部の拡大 断面図である。
図 1 9は、 本発明の第 1 0の実施の形態に係る内視鏡の導光部材の先端部の拡 大断面図である。
図 2 0は、 本発明の第 1 1の実施の形態に係る内視鏡の導光部材の先端部の拡 大断面図である。
図 2 1は、 従来の内視鏡の一例の先端部の構成図である。
【符号の説明】
1 導光部材
2 対物レンズュニッ ト
2 a 対物レンズ
2 b 鏡筒 (レンズホルダ)
3 固体撮像素子 実装部材
回路基板
a 電極部
固定部材
挿入部
コネクタ
a 導光接続部
b 信号接続部
接続ケーブル
a ライ トガイ ドケーブル b 信号ケーブル
0 シール部材
1 カメラコント口一ノレュ二ッ ト 2 光源装置
3 モニタ
4 撮像ュニッ ト
5 信号線
6 コンタク ト部材
7 絶縁部材
7 a , 1 7 b 貫通孔
8 位置決め部材
9 導通手段
0 リレー光学系 2 1 アダプタ光学系
4 9、 5 4 V溝
5 0 外周面
5 1 先端面
5 2 被写体
5 3 先細形状部
5 5 反射部材
5 6 円錐形状部
5 7 薄肉厚部
6 1 ライ トガイ ド
6 1 a ライ トガイ ド端面
6 2 光拡散素子
6 3 撮像光学系 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。
図 1ないし図 7は本発明の第 1の実施の形態に係る各図面である。 図 1は本発 明の第 1の実施の形態における内視鏡の構成を示す断面図、 図 1 ( a ) は本発明 の第 1の実施の形態における内視鏡の挿入部の端の断面図、 図 1 ( b ) は本発明 の第 1の実施の形態における内視鏡のコネクタの断面図である。
図 1において、 1は細長の導光部材であって、 それ自体その形状を保持できる 程度の堅さを有する筒状部材であり、 2は対物レンズユニット、 2 aは対物レン ズ、 2 bは対物レンズ 2 aを組み込んだ鏡筒 (レンズホルダ) 、 3は固体撮像素 子、 4は固体撮像素子 3を組み込んだ実装部材、 5は固体撮像素子 3に電気的に 接続された回路基板、 5 aは回路基板 5の末端部 (電源、 光源側を末端といい、 挿入側を先端部という) に形成した電気的接続のための電極部、 6は回路基板 5 を導光部材 1に固定するための固定部材、 7は挿入部、 8は揷入部 7に接続する コネクタ、 8 aは導光接続部、 8 bは信号接続部、 9は接続ケーブル、 1 0はシ 一ル部材である。
図 2は本発明の第 1の実施の形態における内視鏡を用いた内視鏡システムの全 体構成図であり、 9 aはライ トガイ ドケーブル、 9 bは信号ケーブル、 1 1は力 メラコントロールユニッ ト、 1 2は光源装置、 1 3はモニタである。
図 3は本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の撮像ュニットの構成を示す 断面図であり、 1 4は固体撮像素子 3と実装部材 4と回路基板 5とからなる撮像 ュニッ トである。
本発明の第 1の実施の形態における内視鏡、 及び内視鏡を用いた内視鏡システ ムについて、 以下、 図 1及び図 2を用いてその動作について述べる。
本実施の形態の内視鏡は揷入部 7の先端に固体撮像素子 3を備えた電子内視鏡 である。 光源装置 1 1から照明光が、 ライ トガイ ドケーブル 9 aを通し、 導光接 続部 8 aを介し、 さらに導光部材 1を通じて伝送され、 被写体が照明される。 照 明された被写体の画像は、 対物レンズ 2 aを通じ固体撮像素子 3によって電気信 号に変換される。 固体撮像素子 3によって変換された電気信号は、 基板 5を通り 信号接続部 8 bから信号ケーブル 9 bによってカメラコントロールュニット 1 0 に接続され、 信号処理が行われた後、 モ-ター 1 3によって被写体像が映し出さ れる。
次に、 本実施の形態における内視鏡の挿入部の詳しい構造及びその製造方法に ついて図 1及び図 3ないし図 5を用いて説明する。 なお、 図 4は本発明の第 1の 実施の形態における内視鏡の挿入部の構成を示す断面図、 図 5は本発明の第 1の 実施の形態における内視鏡の構成 (接続前) を示す断面図である。
導光部材 1には、 ガラス材料を使用してもかまわないが、 使用後の廃棄のこと を考慮し、 可燃性部材、 例えば、 アクリル等の透明樹脂を使用する。 また、 断面 形状としては細径化など特殊な条件下では楕円状のものなどでも構わないが、 単 純形状である円筒形パイプが安価であり構造も簡単になる等の理由で望ましい。 図 3に示すように、 対物レンズユニット 2は対物レンズ 2 aと鏡筒 (レンズホ ルダ) 2 bとからなり、 予め、 導光部材 1の先端部に気密接合をしておく。 その 後、 図 4に示すように固体撮像素子 3と実装部材 4、 及び回路基板 5とからなる 撮像ュニッ ト 1 4を挿入しながら、 回路基板 5の末端側を利用して、 対物レンズ ユニッ ト 2との位置調整を行う。 位置調整が終了すると、 鏡筒 2 bと実装部材 4 に設けたネジ等の手段により固定する。 さらに、 固定部材 6を用いて回路基板 5 を導光部材 1に固定させる。
なお、 挿入部 7の組み立ての手順としては以下のような手順、 すなわち、 対物 レンズュニット 2と撮像ュニット 1 4とを位置調整し互いに固定した後に、 導光 部材 1に挿入し、 先端側で対物レンズユニット 2と導光部材 1とを接合し、 さら に、 挿入部 7の末端側でも固定部材 6を用いて回路基板 5を導光部材 1に固定さ せる、 といった手順でもかまわない。
ここで、 対物レンズユニット 2と導光部材 1 との接合、 及び、 固定部材 6と導 光部材 1 との接合方法としては、 超音波溶着等の、 接着剤を使用しない接合方法 がある。 また、 導光部材 1は照射用の光も通過するので、 U V接着剤など、 光硬 化型の接着剤を使用することで接着することも可能である。 光硬化型の接着剤を 使用すると、 導光部材 1の内部に、 対物レンズユニット 2、 固定部材 6等の部品 を組み込んだ後で硬化させ接着固定することが可能であるので、 精度良く位置決 めしつつ組み立てができるという長所がある。
このように、 挿入部 7は、 導光部材 1と、 対物レンズユニッ ト 2と、 固体撮 像素子 3、 回路基板 5等からなる撮像ユニット 1 4との 二つないし三つのュニ ットに大別される、 非常にシンプルな構成、 かつ形状であるため、 比較的容易に 組み立てることができる。
組み立てられた挿入部 7は、 図 5に示すように、 コネクタ 8を介レて、 ライ ト ガイ ドケーブル 9 aと信号ケーブル 9 bとからなる接続ケーブル 9に接続された 状態で使用される。 コネクタ 8には Oリング等のシール部材 1 0が設けてあり、 挿入部 7はコネクタ 8と接続されることにより内部が汚染されないような気密構 造となる。 なお、 揷入部 7の末端側を固定部材 6を用いて回路基板 5に安定固定 させる際、 エポキシ系接着剤等を用いて気密構造にしておくと、 コネクタ 8に設 けたシール部材 1 0による封止構造と合わせて二重封止構造の形となり、 挿入部 7の内部が患者の血液等で汚染される危険性はさらに少なくなる。
コネクタ 8は導光接続部 8 aと信号接続部 8 bとからなる。 導光接続部 8 aは 導光部材 1に、 また、 信号接続部 8 bは回路基板 5の電極部 5 aに接続するため、 各々に応じた形状、 大きさを有しており、 導光接続部 8 aは円環形の形状にし、 その內部に信号接続部 8 bを設けたような構造にすれば効率よく照明光が伝送さ れ、 かつ、 コネクタ 8の形状を操作性のよいシンプルな構造にすることができる。 次に、 信号接続部 8 bの具体的な構造について、 図 6を用いて説明する。 図 6 は本発明の第 1の実施の形態における内視鏡の信号接続部の構成を示す断面図で あって、 1 5は信号ケーブル 9 aを構成する各々の信号線、 1 6は回路基板の電 極部 5 aに接触して導通するための弾性変形する断面 V字型コンタク ト部材、 1
7はコンタク ト部材 1 6を接続固定する絶縁部材、 1 7 a及び 1 7 bは絶縁部材
1 7に設けた貫通孔、 . 1 8は電極部 5 aとコンタク ト部材 1 6とを位置決めし確 実に接触させるための位置決め部材、 1 9は絶縁部材 1 7に形成した接続配線で ある。
図 6において信号接続部 8 bの構造は、 コンタク ト部材 1 6を回路基板 5の電 極部 5 aに接触させ信号ケーブル 9 aを構成する各々の信号線 1 5との電気的導 通をとる構造とする。 コンタク ト部材 1 6は弾性変形して電極部 5 を押圧して 接触し電気的導通を得る押圧機構手段を有しおり、 電極部 5 aの配列に対応して 挿入方向に複数個配列されている。
信号線 1 5は、 絶縁部材 1 7に設けた貫通孔 1 7 aに対して、 また、 コンタク ト部材 1 6は、 電極部 5 aの位置に対応して絶縁部材 1 7に設けた貫通孔 1 7 b に対して、 半田付け等の手段で電気的に接続されるとともに固定される。 挿入部 7をコネクタ 8に挿入する際、 位置決め部材 1 8により電極部 5 aがコンタク ト 部材 1 6に確実に接触するよう位置決めされる。 さらに、 コネクタ 8にロック機 構図示せず) を設けることによって内視鏡使用時に挿入部 7とコネクタ 8とがは ずれないよう確実に固定する構造にしておく。 ·
内視鏡の挿入部 7の細径化に伴い、 電極部 5 aは電極数が多くなり挿入方向に 複数個複数列にわたり配列される場合があるが、 そのような場合でもこのような 構成にすることにより、 信号接続部 8 bを細くて挿入しやすい構造にすることが できる。 また、 従来例のように挿入部 7側にコネクタを別途設ける必要がないの で、 挿入部 7の構造も簡単で低価格化にすることが可能である。
さらに、 コンタク ト部材 1 6に押圧機構手段を設けることにより、 電極部 5 a の電極数が多くても良好な電気的接続が得られるとともに、 回路基板 5との電気 的接続がワンタッチにできる。 なお、 コンタク ト部材 1 6は押圧機構手段を設け なレ、構造のものでもかまわないが、 良好な電気的接続が得られ挿入しやすレ、とレ、 う点で、 本実施の形態で説明したような押圧機構手段を設けた構造のほうがより 効果的である。
信号線 1 5とコンタク ト部材 1 6とを導通するための導電手段 1 9には、 例え ば絶縁部材 1 7上に形成したパターン配線を用いる。 すなわち、 信号線 1 5を接 続固定するための貫通孔 1 7 aと、 各々の信号線 1 5に対応したコンタク ト部材 1 6を接続固定するための貫通孔 1 7 bとを結ぶようなパターン配線を用いて絶 縁部材 1 7上に形成することにより導電手段 1 9とする。
導通手段 1 9に回路実装や半導体実装に使われているパターン配線を適用する ことにより、 電極部 5 aの配列パターンが精細化、 複雑化されても、 その配列パ ターンに応じた信号接続部 8 bを作製することが可能となり、 この点も本実施の 形態の特徴の一つである。
なお、 電極部 5 aが比較的大きい場合は、 信号接続部 8 bの構造を図 7のよう な構造にしてもよい。 ここに、 図 7は本発明の第 1の実施の形態における内視鏡 の別の信号接続部の構成を示す断面図である。 ·
すなわち、 電極部 5 aの配列は前列と後列で千鳥格子状に配列にする。 つまり、 挿入方向の直線 (X ) 上に電極部 5 aが載らないように、 少しずつずらして配列 する。 コンタク ト部材 1 6と信号線 1 5とは、 貫通孔 1 7 aにおいて、 半田付け 等の手段で電気的に接続されるとともに固定される。 コンタク ト部材 1 6は、 接 続固定部であるその貫通孔 1 7 aから電極部 5 aの近傍まで延伸し、 もう一方の 貫通孔 1 7 bを通じ、 下方へ所望の角度で曲げてパネ性を持たせ、 押圧機構をも 実現する。
この構造ではコンタク ト部材 1 6は短冊状の金属薄板から曲げ加工で製造可能 であり、 また、 コンタク ト部材 1 6の一部が導通手段 1 9を兼ねているため、 図 6の実施の形態のように導通手段を別途設ける必要がないので、 量産に適してい る。
以上まとめると、 本実施の形態が従来例と大きく異なる点は、 挿入部 7の外装 構造体として中空断面形状の、 つまり筒状の自らその形状を保持できる程度の堅 さをゆうする導光部材 1を使用し、 従来、 挿入部 7の内部に設けて たライ トガ ィ ドの役割を兼ねさせた点と、 固体撮像素子 3から導光部材 1の末端部まで設け られた回路基板 5を使用し、 さらに、 その回路基板 5の末端部に信号ケーブルと 着脱自在に電気的接続をするための電極部を形成した点にある。 以下にその作用 と効果について説明する。
一般に、 手術用に用いられる硬性内視鏡は、 対物レンズと、 複数のロッドレン ズからなる像伝送用レンズ群を実装した構造体と、 多数本の光ファィバーからな るライ トガイ ドとを、 金属製の外装構造体の内部に実装した構成が一般的であつ た。 このような構造にすると、 光学的及び構造的に非常に複雑になり、 製造が非 常に煩雑であるとともに部品点数も多く、 高価な物にならざるを得なかった。 また、 先端に C C Dを配置する電子内視鏡の場合、 像伝送用レンズ群が不要に なるため光学的にはシンプルになるが、 信号を接続するための配線やコネクタ力 S 必要となり、 構造的にはやはり複雑なものにならざるを得なかった。 さらに、 照 明光学系と撮像光学系を樹脂で一体化して挿入部形状とすることで金属製の外装 構造体の代替とした、 使い捨て型の内視鏡も提案されているが、 いずれにしても 構造的には複雑なものになるため、 低価格化には限界がある。 これに対し、 本実施の形態の内視鏡では、 挿入部 7の外装構造体として中空断 面形状の導光部材 1を使用し、 従来、 挿入部 7の内部に設けていたライ トガイ ド の役割を兼ねるため、 従来、 別部材として使用していたライ トガイドを必要とし ない。
また、 導光部材 1に単純形状である円筒形のパイプをそのまま使用し、 かつ、 固体撮像素子 3に電気的に接続された回路基板 5の末端部に信号ケーブルと着脱 自在に電気的接続をするための電極部 5 aが形成されているので、 挿入部 7の末 端部において信号接続と導光接続が同時に接続可能で、 接続部であるコネクタ 8 の形状をシンプルな構造にすることができる。
したがって、 内視鏡の挿入部は組み立て易く、 低価格化になるとともに、 接続 ケーブルとの接続についても信号接続及び導光接続がワンタツチにでき、 操作部 の形状もシンプルなものにすることができるので使用時の操作性も向上する。 さ らに、 この導光部材 1は樹脂製パイプのような可燃性部材を使用すると焼却して 廃棄することができ、 使い捨て型の内視鏡に適している。
固体撮像素子 3に電気的に接続された回路基板 5が、 固体撮像素子 3から導光 部材 1の末端部まで構成された点も本願の特徴の一つであるが、 さらに、 導光部 材 1のような樹脂製パイプを用いない、 多数の光ファイバ一をライ トガイ ドとし て使用し金属製の外装部材に組み込むような従来の構造のものに対しても、 撮像 ユニット 1 3を組み込むのが容易であるという点、 信号接続部 8 bとの接続が容 易であるという点等で比べて利点がある。
なお、 挿入部 7の気密構造の程度により、 従来のような繰り返し滅菌処理に耐 えうるタイプ (リユース型) 、 数回の滅菌処理に耐えうるタイプの内視鏡にも、 もちろん適用可能である。 また、 本実施の形態では導光部材 1を挿入部 7の外装構造体として使用した場 合について説明したが、 導光部材 1に対物レンズユニット 2、 固体撮像素子 3、 等の部品を組み込んだ後に、 導光部材 1の外側に外皮 (シース) を被せた構造の ものでも同様の効果が得られる。
次に、 本発明の第 2の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図 8は本発明の第 2の実施の形態における内視鏡の構成を示す断面図である。 図 8において、 2 0は被写体像を伝送するためのリ レー光学系、 2 1はリ レー光 学系 2 0から伝送された被写体像を固体撮像素子 3に結像するため アダプタ光 学系である。
本実施の形態における内視鏡の挿入部 7は、 導光部材 1、 対物レンズユニット 2、 リ レー光学系 2 0、 アダプタ光学系 2 1から構成される光学視管である。 第 1の実施の形態とは異なり、 固体撮像素子 3は挿入部 7の先端ではなく、 コネク タ 8側に設けた構成である。
ここで、 挿入部 7に使用される導光部材 1はもちろん、 対物レンズユニット 2、 リ レー光学系 2 0、 アダプタ光学系 2 1は、 可燃性であるァクリル等の樹脂部材 ですベて構成されるのが望ましい。
以上のように構成された挿入部 7を用いた内視鏡について、 以下、 図 8を用い てその動作について述べる。
対物レンズュニッ ト 2を通じて取り込んだ被写体像を、 リ レー光学系 2 0で伝 送し、 さらにアダプタ光学系 2 1によって、 コネクタ 8の内部に設けた固体撮像 素子 3に結像する。 これ以降の信号の伝達からモニターに映し出すまでの原理は、
(実施の形態 1 ) と同じである。 また、 照明光を伝送するための構造、 原理も
(実施の形態 1 ) と同じである。 挿入部 7の製造方法については、 導光部材 1は照射用の光も通過するので、 (実施の形態 1 ) と同じく、 U V接着剤など、 光硬化型の接着剤を使用すること で接着することも可能である。 特に、 リレー光学系 2 0などは多数のレンズから 構成され位置決め精度も必要であり、 また、 挿入部 7の中央部にも配置する必要 があるため、 超音波溶着のような接合方法は困難である。 したがって、 光硬化型 の接着剤を使用する製造方法はより有効である。
本実施の形態が従来の実施の形態、 或いは (実施の形態 1 ) と大きく異なる点 は、 挿入部 7が可燃性であるアクリル等の樹脂部材ですベて構成さ 、 焼却して 廃棄することが可能である点であり、 医療廃棄物を少しでも減らせるという点で は、 より使い捨て型の内視鏡に適した構成である。
また、 (実施の形態 1 ) と同様、 導光部材 1に対物レンズユニット 2、 リ レー 光学系 2 0、 等の部品を組み込んだ後に、 導光部材 1の外側に外皮 (シース) の ような外装部材を被せた構造のものでも同様の効果が得られる。
図 9 ( b ) は本発明の第 3の実施の形態におけるコネクタ 8を中心とする断面 図である。 本実施の形態 3では、 信号接続部 8 bは上述した図 6のような実施の 形態 1と似ているが、 導光接続部 8 aの構造が異なっている。 すなわち、 その導 光接続部 8 aの光出射端の大きさ、 形状が導光部材 1の光入射端の大きさ、 形状 と同じになっている。 この構造によって導光ケーブル 9 aから入射された光は損 失を最小限に抑えて導光部材 1 へ伝達される。 なお、 この実施の形態 3の場合も、 導光接続部 8 aの内側に信号接続部 8 bが配置されている。
なお、 図 9 ( a ) はその導光接続部 8 aと信号接続部 8 bとの断面図である。 図 1 0 ( b ) は本発明の第 4の実施の形態におけるコネクタ 8を中心とする断 面図である。 本実施の形態 4では、 信号接続部 8 bは上述した図 6のような実施 の形態 1と似ているが、 導光接続部 8 aの構造が異なっている。 すなわち、 その 導光接続部 8 aは 3つの部材 8 a 1、 8 a 2、 8 a 3から構成されている。 光入射側 にある部材 8 a 2における光入射端 8 a 2'の大きさ、 形状は導光ケーブル 9 aの光 出射端 9 a 1の大きさ、 形状と同じとなっている。 また、 光出射側にある部材 8 a
1における光出射端の大きさ、 形状は導光部材 1の光入射端の大きさ、 形状ど同じ となっている。 さらに、 この 2つの部材 8 a l, 8 a 2は、 光ファイバ 8 a 3の光出 射端、 入射端を結束するとともに、 光ファイバ 8 a 3で結ばれている。 さちに、 こ の導光ケ一ブル 9 aの光出射端 9 a 1には筒 9 1が固定され、 また 光接続部 8 a の光入射端 8 a 2'には筒 8 1が固定されている。 この筒 8 1は筒 9 1に脱着自在 に嵌合されている。 このような構造によって、 コネクタ 8は導光ケ一ブル 9 aと 脱着自在となる。
その結果、 本実施の形態 4では、 導光ケーブルとして、 他社の導光ケ一ブルや、 光源を用いる、 本発明の汎用性を高めることが可能である。
なお、 図 1 0 ( a ) はその導光接続部 8 aと信号接続部 8 bとの断面図である。 次に、 図 1 1は本発明の第 5の実施の形態におけるコネクタ 8を中心とする断 面図である。 本実施の形態 4とほぼ似ているが、 次の点で異なっている。 すなわ ち、 導光接続部 8 aにおける、 導光部材 1側の部材 8 a 1が存在せず、 その代わり に、 導光接続部 8 aの導光部材 1側 (光出射端側) の先端の形状が、 導光部材 1 の筒形状の厚みと同じ厚さに成っている点である。 図 1 1の矢印 Xがその厚さと 形状を示す。 なお、 部材 8 a 2側の断面は参考のため、 矢印 Yで示す。
このように、 部材 8 a 1を省略することで、 安価なものを提供できる。
図 1 2は本発明の第 6の実施の形態における挿入部 7の先端を中心とする断面 図である。 本実施の形態 6においては、 導光部材 1の先端の内側に鏡筒 (レンズホルダ)
2 bがはめ込まれ、 さらにその鏡筒 2 bの内側にレンズ 2 aがはめ込まれている。 さらに、 鏡筒 2 bの後ろ側には C C D 3の実装部材 4が連続してはめ込まれてい る。
さらに、 その導光部材 1と鏡简 2 bとの間に気密構造 2 0 aが施され、 また鏡 筒 2 bとレンズ 2 aとの間に気密構造 2 0 bが施されている。 この気密構造によ つて、 血液や体液、 ば!、菌ゃウィルスが挿入部 7内へ侵入することを確実に防止 でき、 C C D 3が汚染されることを防ぐことが出来る。
その気密処理の仕方としては任意の方法でよいが、 例えば超音波溶着が可能で ある。
さらに、 気密構造が施される部材同士の材料が同一である場合は、 その気密封 止がより容易になる。 従来の内視鏡では鏡筒が金属であり、 外装部材がガラスで あつたので、 その気密は困難であった。
図 1 3は本発明の第 7の実施の形態における挿入部 7の先端を中心とする断面 図である。
本実施の形態 7は上記実施の形態 6と次の点で異なる。 つまり、 レンズ 2 aと 鏡筒 2 bは導光部材 1に対して気密状態でなく その代わりに、 導光部材 1の先 端に 1 aが取り付けられ、 その光学窓 1 aと導光部材 1との間に気密構造 2 0 c が施されている。 その具体的内容は上記実施の形態 6と同様である。
図 1 4は、 導光部材 1の外側に外装部材 1 bを取り付け、 その外装部材 1 bと、 光学窓 1 aとの間に気密構造 2 0 dを施した例である。
以上説明したように上記の第 1〜第 7の実施の形態にかかる本発明による内視 鏡及びその製造方法は、 ( 1 ) 従来別部材として使用していたライ トガイ ド部材を必要としない。 また、 挿入部は、 非常にシンプルな構成、 かつ形状であるため、 比較的容易に組み立て ることができ、 低価格ィ匕が可能となる。
( 2 ) 挿入部の末端部において信号接続と導光接続が同時に接続可能である場 合は、 接続部であるコネクタの形状をシンプルな構造にすることができる。 また、 電極部の電極数が多くなり揷入方向に複数個複数列にわたり配列される場合でも、 信号接続部を細くて挿入しやすい構造にすることが可能となる。 したがって、 内 視鏡の挿入部は組み立て易く、 低価格化になるとともに、 接続ケー ルとの接続 についても信号接続及び導光接続がワンタツチにでき、 操作部の形状もシンプル なものにすることができるので使用時の操作性も向上する。
( 3 ) 揷入部の全部、 あるいは大部分が可燃材料から構成する場合は、 揷入部 を焼却して廃棄するという使い方に適している。
また、 端子部材の状態を見れば新品のものか、 使用済みのものかは一目瞭然で あるので、 1回で使い捨てるタイプの内視鏡により適した構成である。
( 4 ) 導光部材は紫外線の照射光も通過するので、 光硬化型の接着剤を使用す る場合は、 導光部材の内部に対物レンズユニット、 固定部材等の部品を組み込ん だ後で硬化させ接着固定することにより、 精度良く位置決めしつつ組み立てるこ とが可能である。
以上の作用により、 製造しやすく安価な、 使い捨て型、 あるいは使用回数を制 限して使用するタイプの内視鏡及びその製造方法を提供することができるのでェ 業的価値は極めて大である。
次に、 本発明の内視鏡の第 8の実施の形態について、 図面を参照しながら説明 する。 図 1 7は、 第 8の実施の形態を示す図であって、 導光部材 1の先端部の拡大断 面図を示している。 外周面 5 0には同心円状に散光部の一例としての V溝 4 9力 S 彫り込まれている。
その V溝 4 9に到達した照明光や、 V溝 4 9により反射した照明光の多くは、 導光部材 1の表面への入射角度が変化した結果、 光の全反射条件がくずれ、 導光 部材 1から光が放出し、 被写体 5 2を照明する (点線で示す光) 。
また、 V溝 4 9によって導光部材 1より放出されずに導光部材 1内を導光する 照明光は、 再び全反射を繰り返しながら、 先端面 5 1に到達する。 端面 5 1に 到達した光は、 先端面 5 1から放出し、 V溝 4 9によって照明されている領域よ りも内側領域を主に照明する (実線で示す光) 。
照明された被写体 5 2の像は、 図 1に示した対物レンズ 2 aを通じ固体撮像素 子 3を介して電気信号に変換される。 この電気信号に、 各種信号処理を行ない、 モニタ一に被写体像が映し出される。
本実施の形態の内視鏡では中空形状で細長の導光部材 1を用いることにより、 導光部材 1の外周面からの照明光と先端面からの照明光の両方を利用できるため、 極めて広範囲に良好な照明を行うことができる。
また、 照明の分布は、 外周面 5 0の形状や、 位置等を変化させることにより最 適化が容易にできるため、 照明の均一化を容易にできる。
さらに、 従来例のように複雑で高価な光拡散素子を用いる必要がなく、 導光部 材を一体的に加工するだけで散光効果を付加できるため、 構造を簡素化でき低コ ストが可能になる。
なお、 散光部の溝は、 V溝に限らず U溝でもよい。 また、 同心円状に限らず螺 旋状でもよい。 また、 散光部は、 導光部材の外周面に限らず、 内周面に設けても よい。 また、 導光部材 1の外周面、 内周面または先端面に数十 n m〜数 1 0 0 μ m程度の微小な凹凸を形成して、 光を散光させてもよレ、。
すなわち、 散光部は導光部材 1を導光してきた照明光の全反射条件をくずし、 照明光を外側に散光できる形状であればよい。
図 1 8は、 本発明の第 9の実施の形態に係る内視鏡の導光部材の先端部の拡大 断面図を示している。 導光部材 1の先端部は、 先端面 5 1の方向へ行くほど外径 が徐々に小さくなつており、 そこに先細形状部 5 3が形成されている。
導光部材 1内を全反射しながら導光してきた照明光は、 先細形状 5 3によつ て全反射条件がくずれ、 導光部材 1の外に放出される。 また、 一部の照明光は、 先細形状部 5 3では放出されず、 導光部材 1を導光して先端面 5 1に到達し、 先 端面 5 1より放出され、 被写体 5 2を照明する。
このように、 導光部材 1の先端部を先細形状とすることにより、 照明光を容易 に導光部材 1の外周面から散光させることができる。
また、 本実施の形態のような先細形状部の外周面は、 平滑面であるために、 複 雑な形状や凸凹がある場合と比べて、 非常に滅菌し易い。 また、 先細形状として いることにより、 手術時にトラッカーを介して患者の体内への挿入も容易になる。 なお、 先細形状が直線状のテーパー形状である場合について説明したが、 これ に限らず、 曲線状のテーパ形状または直線状と曲線状のテ一パ形状を組み合わせ た形状でもよい。
図 1 9 ( a ) は、 本発明の第 1 0の実施の形態に係る内視鏡の導光部材の先端 部分の拡大断面図を示している。 先端面 5 1には同心円状に V溝 5 4が形成され ている。 図 1 9 ( b ) に、 V溝 5 4を導光部材 1の軸方向から見た図を示してい る。 導光部材 1を全反射しながら導光してきた照明光は、 先端面 5 1に到達すると、 先端面 5 1に設けられた V溝 5 4によって、 凹レンズ等と同等の屈折効果が発生 するので、 先端面 5 1から放出する光をより広範囲に照明できる。
従来の、 石英系の光ファイバ束を用いたような構成では、 このような広範囲な 照明を実現させるためには、 別途光学素子を設けるか、 または光ファイバ束の端 面を精密加工する必要があり、 大幅なコストアップの要因となっていた。
本実施の形態では、 アクリル等の榭脂で作成した導光部材の加工により、 V溝 5 4は導光部材 1と一体に形成できるので、 専用に光学素子を設け 必要はない。 なお、 溝形状は V形状に限らない。 また、 同心円状に限らず、 螺旋状でもよい。 また、 溝の本数は、 1本に限らず複数本でもよレ、。
図 2 0 ( a ) は、 本発明の第 1 1の実施の形態に係る内視鏡の導光部材 1の断 面図を示している。 図 2 0 ( b ) はその先端部の拡大断面図である。 外周面 5 0 には円錐形状部 5 6と、 導光部材 1の肉厚を薄くした薄肉厚部 5 7とが導光部材 1と一体に形成されている。 また、 導光部材 1の内周面には、 反射部材 5 5が設 けられている。
導光部材 1内を全反射しながら導光してきた照明光は、 円錐形状部 5 6によつ て全反射条件がくずれ、 照明光は導光部材 1の外方向に放出され (点線) 、 また 照明光の一部は導光部材 1の内方向に向かって放出される (実線) 。
内方向に向かって放出された照明光は、 導光部材 1内に設けられた対物レンズ 2を保持する鏡筒 2 aや固体撮像素子 3の実装部材 4 (図 1参照) 等に向かって 進む。
反射部材 5 5は、 鏡筒 2 bや、 実装部材 4の方向に照射された照明光を高反射 率で被写体 5 2方向に反射させる。 このため、 導光部材 1を導光してきた照明光 を十分有効に利用できる。 - 本実施の形態では、 散光部が円錐形状の場合について説明したが、 先の実施の 形態のように導光部材 1の外周面や内周面に散光部を設けたものでもよレ、。
反射部材の材料は、 反射率の高いものが好ましく、 例えばアルミニウムフィル ムが好ましい。 アルミニウムフィルムは、 非常に安価で高反射率が容易に得られ るためである。
また、 内側方向に照明光が放出されるのは、 本実施の形態に示したような外周 面の形状の構造だけによつて起こるものではなく、 全反射条件がくずれるような ほとんどの場合に起こる。 したがって、 本実施の形態に限らず、 先の実施形態の ように散光部を有しているものすべてに本発明は有効である。
次に、 本発明の第 1 2の実施の形態について説明する。 本実施の形態では、 導 光部材 1の内部に、 対物レンズ 2 aを保持するための鏡筒 2 bおよび固体撮像素 子 3を保持するための実装部材 4が設けられている。 さらに、 その鏡筒 2 bまた は実装部材 4の材料またはこれら部材の表面コーティング材料に、 ァノレミユウム 等の高反射材料を用いている。
このことにより、 第 1 1の実施の形態のように高反射部材を別に設ける必要が ないので、 高反射部材の挿入工程が不要となり、 実装工程を簡素化できる。
また、 この場合鏡筒 2 bや実装部材 4の表面に、 ローレッ ト加工またはサンド ブラスト処理を行って、 表面に数十 n rn〜数 1 0 0ミクロン程度の微小な凹凸を 形成することは、 非常に好ましい。
すなわち、 導光部材 1から内方向に放出した光は、 微小な凹凸によって均一化 されて反射されるので、 更に良好な照明が実現できる。
また、 微小な凹凸を形成したことにより、 例えば U V樹脂を用いて接着するよ うな場合に、 これら部材と導光部材 1とを接着強度を向上できる。 一 また、 本実施の形態のものは、 導光部材 1の外周面に微小な凹凸を設けること なく照明が均一化できる。 このため、 導光部材 1の表面を平滑にできるので、 導 光部材表面は非常に汚れにくくなる。
また、 図示はしていないが、 高反射率材料の鏡筒 2 bまたは実装部材 4の外周 面をネジ加工を行うとともに、 導光部材 1の内周面にネジ加工を行って、 両者を 固定してもよレ、。
このような構成とすれば、 ネジ加工によつて接合強度が向上する;とに加えて、 照明光を高効率に散光できる。 すなわち、 導光部材 1のネジ部のジグザグ形状に より、 導光部材 1を導光する照明光の全反射条件をくずして、 照明光を散光させ ることができるとともに、 鎗筒 2 bまたは実装部材 4のネジ山部の斜面により、 照明光を高反射率で反射させることができる。 また、 ネジ形状を変化させること により、 被写体の照明を最適にすることができる。
なお、 以上の全ての実施の形態において、 本発明の導光部材 1を使い捨てにす るのでなく、 再利用する様な場合は、 その導光部材 1の材) ^は、 少なくとも 1 2 0 °C以上のガラス転移温度を有する光学ブラスチック材料とするのが好ましレ、。 このようにすることにより、 その使用後滅菌処理が楽になる。 産業上の利用可能性
以上のように、 第 1〜第 7の実施の形態にかかる本発明の内視鏡は、 製造しや すく安価な、 使い捨て型、 あるいは使用回数を制限して使用するタイプの内視鏡 及びその製造方法を提供することができるので工業的価値は極めて大である。 また、 以上のように第 8〜第 1 2の実施の形態にかかる本発明の内視鏡は、 導 光部材の先端面からの照明光と散光部からの照明光の両方を利用でき、 さらに散 光部は中空断面形状の導光部材と一体に形成しているので、 簡単な構造で照明分 布を良好にでき、 低コストが可能になる。
また、 導光部材の内部に反射手段を設けることにより、 導光部材の内側に照射 された照明光を再び被写体に向けて反射させることができるので、 照明光を有効 に利用できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 被写体へ挿入する細長の挿入部を有する内視鏡において、
前記挿入部は、 前記被写体を照明するための照明光を導光し、 自ら形状を保持 できるだけの堅さを有する筒状の導光部材と、 前記導光部材の内部に設けられ前 記被写体を観察するための光学系と撮像デバイスとを有し、 その撮像デバイスは、 前記光学系からの光を電気信号に変換する固体撮像素子と、 その固体撮像素子に 電気的に接続される回路基板とを有することを特徴とする内視鏡。
2 . 前記回路基板は前記固体撮像素子から前記導光部材の末端部まで構成され、 前記回路基板の末端部に、 信号ケーブルと着脱自在に電気的接続をするための電 極部が形成されていることを特徴とする請求項 1記載の内視鏡。
3 . 前記挿入部は、 コネクタを介して信号ケーブルと導光ケーブルとに接続さ れ、
前記コネクタは、 前記信号ケ一ブル及び前記導光ケーブルの一端に設けられる とともに、 前記回路基板の電極部に接続される信号接続部と、 前記導光部材に接 続される導光接続部とを有し、 さらに、 前記信号接続部と前記導光接続部とは同 時に前記電極部と前記導光部材に着脱されるよう構成されていることを特徴とす る請求項 2記載の内視鏡。
4 . 前記コネクタの前記信号接続部は前記導光接続部の内部側に設けられてい ることを特徴とする請求項 3記載の内視鏡。
5 . 前記導光部材は樹脂性材料からなることを特徴とする請求項 1記載の内視
6 . 前記コネクタの前記信号接続部には、 前記回路基板の電極部が挿入された ときそれに接触してそれに電気的に導通するコンタク ト部が、 少なくとも前記回 路基板の挿入方向に複数個配列されていることを特徴とする請求項 3記載の内視 鏡。
7 . 前記挿入部は、 コネクタを介して導光ケーブルに接続され、 前記コネクタ は、 導光接続部において、 前記導光ケーブルに着脱自在に接続されていることを 特徴とする請求項 1記載の内視鏡。
8 . 前記導光接続部の光入射端は前記導光ケーブルの光出射端と実質上同じ大 きさ、 形状であり、 また、 前記導光接続部の光出射端は前記導光部 の光入射端 と実質上同じ大きさ、 形状であり、 前記導光ケーブルの光出射端は、 前記導光接 続部の光入射端に対して着脱自在であることを特徴とする請求項 7記載の内視鏡。
9 . 前記導光接続部の光入射端は前記導光ケーブルの光出射端と実質上同じ大 きさ、 形状であり、 また、 前記導光接続部の光出射端は前記導光部材の筒の肉厚 と同じ厚さの形状であり、 前記導光ケーブルの光出射端は、 前記導光接続部の光 入射端に対して着脱自在であることを特徴とする請求項 7記載の内視鏡。
1 0 . 被写体へ揷入する細長の挿入部は、 前記被写体を照明するための照明光 を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅さを有する筒状の導光部材と、 前記導 光部材の内部に前記被写体を観察するための光学系と撮像デバイスとを有し、 そ の撮像デバイスは、 前記光学系からの光を電気信号に変換する固体撮像素子と、 その固体撮像素子に電気的に接続される回路基板とを有する内視鏡の製造方法で あって、
前記導光部材の内部に、 前記光学系及び前記撮像デバイス、 または、 前記撮像 デバイスを挿入固定することを特徴とする内視鏡の製造方法。
1 1 . 被写体へ挿入する細長の挿入部は、 前記被写体を照明するための照明光 を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅さを有する筒状の導光部材と、 前記導 光部材の内部に前記被写体を観察するための光学系と撮像デパイスとを有し、 そ の撮像デバイスは、 前記光学系からの光を電気信号に変換する固体撮像素子と、 その固体撮像素子に電気的に接続された回路基板とを有し、 その回路基板は前記 固体撮像素子から前記導光部材の末端部まで構成され、 前記回路基板の末端部に、 信号ケーブルと着脱自在に電気的接続をするための電極部が形成されている内視 鏡の製造方法であって、
前記導光部材の先端部に予め固定された前記光学系と、 前記固体撮像素子と、 の位置調整を、 前記回路基板の末端部を操作することで行うことを特徴とする内 視鏡の製造方法。
1 2 . 被写体へ挿入する細長の挿入部は、 前記被写体を照明するための照明光 を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅さを有する筒状の導光部材と、 前記導 光部材の内部に前記被写体を観察するための光学系、 又は、 光学系及び撮像デバ イス、 を有する内視鏡の製造方法であって、
前記光学系、 又は、 光学系及び撮像デバイス、 を前記導光部材に固定するため の固定手段として光硬化性樹脂を使用することを特徴とする内視鏡の製造方法。
1 3 . 被写体へ挿入する細長の挿入部を有する内視鏡において、 前記挿入部は、 前記被写体を照明するための照明光を導光する中空断面形状の導光部材と、 前記 導光部材の内部に設けられた、 前記被写体を観察するための光学系と撮像デバイ スとを備え、
前記導光部材の先端部には、 その導光部材の他の部分の形状とは異なる形状を 有し、 前記照明光を散光させる機能を有する散光部が形成されていることを特徴 とする内視鏡。
1 4 . 前記導光部材の外周面または内周面に、 前記散光部が形成されている請 求項 1 3に記載の内視鏡。
1 5 . 前記導光部材の先端側面に、 前記散光部が形成されている請求項 1 3に 記載の内視鎗。
1 6 . 前記散光部が、 同心円または螺旋状の溝である請求項 1 4または 1 5に 記載の内視鏡。
1 7 . 前記散光部が、 前記導光部材の外径を、 前記導光部材の先端面方向へ向 かうにつれて小さくすることにより形成されている請求項 1 4又は 1 5に記載の 内視鏡。
1 8 . 前記導光部材の内方向へ散光した照明光を外方向へ反射させる反射手段 を、 前記導光部材の内面に設けた請求項 1 3に記載の内視鏡。
1 9 . 前記反射手段が、 反射フィルムである請求項 1 8に記載の内視鏡。
2 0 . 前記反射フィルムが、 アルミニウムフィルムである請求項 1 9に記載の 内視鏡。
2 1 . 前記光学系または前記撮像デバイスを支持する構造体を高反射率の金属 材料で形成することにより、 前記構造体を前記反射手段とした請求項 1 8に記載 の内視鏡。
2 2 . 前記構造体の表面に、 微小な凹凸が形成されている請求項 2 1に記載の 内視鏡。
2 3 . 前記構造体の外周面および前記導光部材の内周面に形成されたネジによ り、 前記構造体が前記導光部材に固定されている請求項 2 1に記載の内視鏡。
2 4 . 前記導光部材の材料が、 透明ァクリル樹脂である請求項 1 3から 2 3の いずれかに記載の内視鏡。
2 5 . 前記導光部材は、 1 2 0 °C以上のガラス転移温度を有する光学プラスチ ック材料で構成されていることを特徴とする請求項 1又は 1 3記載の内視鏡。
2 6 . 前記光学系は、 対物レンズと、 その対物レンズを保持するレンズホルダ とを有し、 その対物レンズは前記レンズホルダと気密接合され、 前記レンズホル ダは前記導光部材に気密接合されていることを特徴とする請求項 1又は 1 3記載 の内視鏡。
2 7 . 前記導光部材の先端は、 光学窓によって気密封止されていることを特徴 とする請求項 1又は 1 3記載の内視鏡。
2 8 . 前記光学窓の材料は、 前記導光部材の材料と同一材料であることを特徴 とする請求項 2 7記載の内視鏡。
2 9 . 前記気密接合は超音波溶着方法で実現されることを特徴とする請求項 2 6〜 2 7のいずれかに記載の内視鏡。
3 0 . 被写体を見るための内視鏡を構成し、 被写体へ挿入される挿入部材にお レ、て、
前記被写体を照明するための照明光を導光し、 自ら形状を保持できるだけの堅 さを有する筒状の導光部材と、 その導光部材の内部に配置され、 前記被写体から の光を伝送する光伝送系とを備えたことを特徴とする挿入部材。
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