WO2014068958A1 - 内視鏡および内視鏡用挿入部 - Google Patents

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WO2014068958A1
WO2014068958A1 PCT/JP2013/006394 JP2013006394W WO2014068958A1 WO 2014068958 A1 WO2014068958 A1 WO 2014068958A1 JP 2013006394 W JP2013006394 W JP 2013006394W WO 2014068958 A1 WO2014068958 A1 WO 2014068958A1
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WO
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endoscope
optical transmission
insertion portion
light
distal end
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PCT/JP2013/006394
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English (en)
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崇史 真田
河野　治彦
川野　裕三
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パナソニック株式会社
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2461—Illumination
    • G02B23/2469—Illumination using optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00089—Hoods
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    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
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    • A61B1/0615—Instruments 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 with illuminating arrangements for radial illumination
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    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope that images the inside of an observation target that cannot be directly observed from the outside, and more particularly, to an endoscope that performs illumination via an optical transmission path made of an optical fiber or the like and an endoscope insertion portion.
  • an endoscope is provided with an illumination device that guides light from an external light source to the distal end of an insertion portion that is inserted into the observation target. It is possible to perform observation and photographing.
  • an illumination device of this type for example, an illumination window that is opened together with an observation window or the like through which image light enters on the end face of the distal end of the insertion portion, and along the axial direction of the insertion portion so as to guide the illumination light from the light source to the illumination window
  • the structure which has the optical fiber cable extended in this way is known (refer patent document 1, FIG. 4).
  • an insertion portion with various outer diameters for example, 5 mm to 15 mm
  • the diameter of the insertion portion is further reduced in order to reduce the burden on the patient.
  • an outer diameter of about 2 mm has been attempted.
  • such a small-diameter endoscope requires chamfering (for example, R chamfering) at the edge of the distal end of the insertion portion so as not to damage the surroundings when inserted into a narrow space such as a blood vessel. Become.
  • the inventors of the present application have come to the idea that the illumination light is emitted from the R surface by arranging the emission end surface of the optical transmission path (optical fiber) behind the R surface (rear surface side) at the distal end of the insertion portion.
  • the irradiation region observation region
  • the irradiation region is reduced due to the illumination light emitted from the R surface at the distal end of the insertion portion being biased toward the center of the endoscope.
  • the present invention has been devised in view of the problems of the prior art as described above, and in a configuration in which illumination is performed via an optical transmission line, even when the insertion portion is reduced in diameter and the corners of the tip periphery thereof are chamfered.
  • An object of the present invention is to provide an endoscope and an endoscope insertion portion that can appropriately secure an illumination light emission area and suppress reduction of the illumination area.
  • the endoscope of the present invention is an endoscope having an insertion portion that emits light from a light source from the proximal end side from the distal end side, and the insertion portion has a translucent property having at least an outer peripheral portion on the distal end side.
  • a distal end cover, and an optical transmission path having an emission end that emits light from the light source through the outer periphery of the distal end cover, the distal end cover includes a front surface on the distal end side and a rear surface on the proximal end side.
  • the outer peripheral portion of the front surface is chamfered, a concave portion forming a concave surface is formed on at least one of the front surface and the rear surface, and the emission end of the optical transmission path is disposed toward the concave portion of the tip cover. It is characterized by that.
  • the illumination light emission area can be appropriately secured and the illumination is performed. There is an excellent effect that the reduction of the area can be suppressed.
  • FIGS. 2A and 2B are rear views showing modifications of the holding groove of the imaging unit holder shown in FIGS. Explanatory drawing which shows the aspect of the illumination in the endoscope which concerns on 1st Embodiment.
  • the front view which shows the positional relationship of the front recessed part and rear recessed part of the front-end
  • the schematic diagram which shows the assembly procedure of the cable for optical transmission which concerns on 1st Embodiment.
  • Explanatory drawing which shows the outline
  • 9 is an enlarged cross-sectional view of the main part
  • the front view which shows the positional relationship of the front recessed part and rear recessed part of the front-end
  • the schematic diagram which shows the emission direction of the illumination light from the insertion part front-end
  • Explanatory drawing which shows the aspect of the illumination in the endoscope which concerns on 3rd Embodiment.
  • a first invention made to solve the above problems is an endoscope having an insertion portion for emitting light from the light source from the proximal end side from the distal end side, or light from the light source from the proximal end side from the distal end side.
  • An endoscope insertion portion that emits light wherein the insertion portion emits light from the light source through the outer peripheral portion of the distal end cover, and a translucent distal end cover having at least the outer peripheral portion on the distal end side.
  • An optical transmission line having an emission end, and the distal end cover has a front surface on the distal end side and a rear surface on the proximal end side, and an outer peripheral portion of the front surface is chamfered, and at least the front surface and the rear surface are formed.
  • a concave portion having a concave surface is formed on one side, and the emission end of the optical transmission path is arranged toward the concave portion of the tip cover.
  • the endoscope according to the first aspect of the present invention in the configuration in which the illumination is performed through the optical transmission path, even when the insertion portion is reduced in diameter and the corner of the distal end periphery is chamfered, the light from the chamfered surface of the distal end cover As a result of emitting the illumination light, it is possible to appropriately secure the emission area of the illumination light, and it is possible to suppress the reduction of the illumination area (bias toward the center of the emission light) by diffusing the illumination light by the concave surface.
  • the center position at the emission end of the optical transmission line is such that the part of the emitted light from the emission end is guided radially outward of the insertion portion. It is set as the structure displaced in the direction which cross
  • the center position at the emission end of the optical transmission path is changed from the concave center position to the insertion section.
  • the concave surface is an elliptical concave surface having a long axis extending in a direction intersecting a radial direction of the insertion portion.
  • the endoscope according to the third aspect of the invention even in a small-diameter insertion portion having a restriction on the space for forming the concave surface, by using the elliptical concave surface, a part of the illumination light can be effectively removed outward. Can be diffused.
  • the optical transmission path is formed on a main body portion extending along an axial direction of the outer cylinder, and on a distal end side of the main body portion.
  • a distal end portion that is continuous and has the exit end, and the distal end portion is arranged at the boundary portion with the main body portion to guide a part of the emitted light from the exit end to the radially outer side of the insertion portion. It is set as the structure curved in the direction which cross
  • the illumination light is transmitted radially outside the insertion portion by tilting the distal end portion of the optical transmission path in the radial direction and changing the direction of the emission end. It is possible to diffuse.
  • the tip portion is curved in a direction perpendicular to the radial direction of the insertion portion at a boundary portion with the main body portion.
  • the illumination light can be inserted into the insertion portion with a simple configuration by tilting the distal end portion of the optical fiber in the direction orthogonal to the radial direction and changing the direction of the emission end. Can be diffused radially outward.
  • a sixth invention is the fourth or fifth invention, wherein the distal end portion is further curved radially outward of the insertion portion at a boundary portion with the main body portion.
  • the illumination light is changed in the radial direction by changing the direction of the emission end by inclining the distal end portion of the optical transmission path in the direction orthogonal to the radial direction and radially outward. It becomes possible to diffuse more effectively on the outside.
  • the insertion portion side of the endoscope is “front (front)”, and the main body portion side of the endoscope is “rear”.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an endoscope according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are a side view and a perspective view showing an internal structure of a distal end of an insertion portion in the endoscope, respectively.
  • 4 is a cross-sectional view of the distal end of the insertion portion in the endoscope. 2 shows the internal structure by cutting the outer cylinder of the endoscope, and FIG. 3 removing a part of the outer cylinder of the endoscope.
  • the endoscope 1 is an ultra-thin flexible mirror used for medical purposes, and is particularly used for observing narrow spaces such as blood vessels.
  • the endoscope 1 is mainly composed of a main body 2 in which a light source for illumination and the like (not shown) is incorporated, and an insertion portion 3 extending forward from the main body 2.
  • the insertion portion 3 emits light from a light source from the main body portion side (base end side) from the distal end side.
  • the user can electrically connect a terminal on the main body 2 side (not shown) and a terminal on the video processor 4 side by inserting the rear portion 2 a of the main body 2 into the connection port 5 of the video processor 4.
  • the endoscope 1 can receive power and transmit / receive various signals (video signals, control signals, etc.) to and from the video processor 4.
  • the video processor 4 has a well-known function, and the user displays an image based on the video signal from the endoscope 1 by connecting the video processor 4 to a video display monitor or printer (not shown). Or print an image.
  • the insertion portion 3 is a portion that is inserted into an observation target (here, a human body), has a circular cross section with a small diameter (here, about 1.8 mm), and a length (depending on the observation target) ( Here, it is set to 3 m).
  • the insertion portion 3 includes a flexible soft portion 11 having a rear end connected to the main body portion 2 and a high-rigidity hard portion 12 that is connected to the front end of the soft portion 11 and forms a front end portion.
  • the outer peripheral portion of the soft portion 11 is formed by a cylindrical soft outer tube 13 made of a flexible material (here, at least one kind of synthetic resin material),
  • the outer peripheral portion of the rigid portion 12 is formed by a cylindrical rigid outer cylinder 14 made of a highly rigid member (here, metal).
  • the outer diameter of the flexible outer cylinder 13 is set to be substantially the same as the inner diameter of the rigid outer cylinder 14, and the tip of the flexible outer cylinder 13 is fitted into the rear opening of the rigid outer cylinder 14.
  • An imaging unit holder 21 is attached to the front opening of the rigid outer cylinder 14, and a front side of the imaging unit holder 21 is made of a translucent material (optical material) via a lens unit 31 described later.
  • An annular tip cover 22 is attached.
  • the distal end cover 22 constitutes an outer peripheral portion on the distal end side in the insertion portion 3.
  • the insertion portion 3 has a relatively small first space Sa defined by the inner peripheral surface of the soft outer cylinder 13 and an inner peripheral surface of the hard outer cylinder 14 as a sealed internal space.
  • a second space Sb having a relatively large diameter defined by.
  • the imaging unit holder 21 has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the rigid outer cylinder 14 and is inserted into the rigid outer cylinder 14 from the front opening while holding the imaging unit 25.
  • the front side of the imaging unit holder 21 protrudes forward from the rigid outer cylinder 14 and has a fixing ring portion 26 on the outer periphery of the protruding portion.
  • the fixing ring portion 26 has substantially the same outer diameter as that of the rigid outer cylinder 14.
  • the imaging unit 25 is used for imaging an observation site.
  • the imaging unit 25 is arranged on the rear side of the lens unit 31 that forms an objective optical system and the lens unit 31, and the light from the lens is imaged on the light receiving surface. It has a solid-state imaging device (here, CMOS) 32 and a flat flexible cable 33 connected in a folded state on the rear surface side of the solid-state imaging device 32.
  • CMOS solid-state imaging device
  • a plurality (here, four) of optical lenses L1 to L4 having the same diameter made of a glass material or a resin material are axially connected to a metal cylindrical lens frame 54 (see FIG. 4). Built in close proximity.
  • the front side of the lens unit 31 protrudes forward from the imaging unit holder 21, and the tip cover 22 is fitted on the outer periphery of the protruding portion.
  • the rear side of the lens unit 31 is fitted in the imaging unit holder 21.
  • the front end cover 22 has a front surface 22a on the front end side that forms an R chamfered portion of the insertion portion 3, and a rear surface 22b located on the rear side (the rigid outer cylinder 14 side).
  • the front surface 22a forms an annular chamfered surface.
  • a plurality of (here, four) front recesses 35 are formed on the front surface 22a at regular intervals in the circumferential direction.
  • the rear surface 22b is orthogonal to the axis of the insertion portion 3 and forms an annular plane that continues to the outer peripheral edge of the front surface 22a.
  • a plurality (four in this case) of rear recesses 36 are formed on the rear surface 22b at equal intervals in the circumferential direction.
  • the front concave portion 35 has an elliptic concave surface (a concave surface having a shape that forms part of a spheroid), and the rear concave portion 36 has a spherical concave surface (a concave surface that has a shape that forms a part of a spherical surface).
  • Each front recess 35 and each rear recess 36 are arranged correspondingly so that at least a part thereof overlaps in the front-rear direction.
  • a flexible cable 33 has a power / signal cable 41 (here, a four-core coaxial cable) used for transmission of power and various signals between the imaging unit 25 and the main body 2 (see FIG. 1).
  • the tip side is connected.
  • the power / signal cable 41 is disposed substantially at the center of the first space Sa in the flexible portion 11, and the rear end side extends to the main body portion 2 along the axis of the flexible portion 11.
  • the endoscope 1 includes a light source (here, a white LED) in the main body 2 and a plurality of (here, four) optical transmissions that guide light from the light source to the distal end of the insertion portion 3.
  • An illuminating device having an optical cable (light transmission path) 42 is provided.
  • Each of the optical transmission cables 42 has a configuration in which a plurality of small-diameter optical fibers are bundled, and is arranged around the power / signal cable 41 in the first space Sa in the flexible portion 11. The end side extends along the axis of the soft part 11 to the light source in the main body part 2.
  • each optical transmission cable 42 from the front of the first space Sa to the second space Sb is covered with a metal tube 43.
  • the distal end side of the metal tube 43 reaches the distal end of the optical transmission cable 42, and the rear end side of the metal tube 43 is inserted into the flexible outer cylinder 13.
  • the metal tube 43 is, for example, a nickel electroformed product, and is bent into a predetermined curved shape as will be described later.
  • the tip of each optical transmission cable 42 is curved outward so as to bypass the imaging unit 25 in the expanded second space Sb, and the holding groove 44 (provided on the outer periphery of the imaging unit holder 21). (See FIG. 3).
  • the holding groove 44 has a substantially semicircular cross section, and extends from the front end to the rear end along the axial direction of the imaging unit holder 21.
  • each optical transmission cable 42 extends along the axis of the rigid portion 12. Further, the output end 42a of each optical transmission cable 42 is disposed toward the rear recess 36 on the rear surface 22b of the front end cover 22 and the front recess 35 on the front surface 22a, and the output light from the output end 42a is a predetermined amount. After being emitted at an emission angle (120 ° in this case), it is emitted forward of the insertion portion 3 from the front concave portion 35 of the front surface (chamfered surface) 22a chamfered through the tip cover 22 and its peripheral region. .
  • the output end 42a of each optical transmission cable 42 is bonded to the holding groove 44 with an optical adhesive.
  • the optical transmission cable 42 is held by the holding groove 44.
  • a holding hole that penetrates the imaging unit holder 21 in the front-rear direction may be provided.
  • a plano-concave lens L4 with the concave surface facing the exit side are arranged in order from the front side.
  • the plano-concave lens L ⁇ b> 1 is disposed at the front end of the lens frame 54, and its concave surface is exposed from the front opening of the lens frame 54.
  • the inner peripheral surface 54a of the lens frame 54 is not provided with a structure (protrusions, steps, etc.) for positioning the lenses L1 to L4, but the outer peripheral edges (here, the entire outer peripheral surface) of the lenses L1 to L4. ) Is adhered in close contact with the inner peripheral surface 54a.
  • a diaphragm 55 made of an anti-reflective circular thin metal plate (here, 50 ⁇ m thick) having a diaphragm hole 55a in the center is interposed.
  • the light from the observation object enters the plano-concave lens L1, passes through the plano-convex lens L2, the plano-convex lens L3, and the plano-concave lens L4 in order, and then is solid-state imaged arranged to face the concave surface of the plano-concave lens L4. An image is formed on the light receiving surface of the element 32.
  • the lens frame 54 is formed with high precision by electrocasting (here, nickel electroformed product), and its inner peripheral surface 54a has an antireflection treatment (for example, chemical or physical) for preventing stray light. (Surface treatment for forming irregularities).
  • an antireflection treatment for example, chemical or physical
  • the optical axis can be accurately set by incorporating the lenses L1 to L4 into the lens frame 54 using the inner peripheral surface 54a of the lens frame 54 as a reference for alignment.
  • FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a rear view showing a modification of the holding groove of the imaging unit holder.
  • the holding groove 44 is provided with the same diameter in the entire extending direction.
  • the holding groove 44 is directed from the front end side toward the rear end side.
  • a configuration in which the diameter is gradually expanded (that is, tapered toward the tip side) is also possible. Accordingly, when the distal end of the insertion portion 3 is bent, displacement of the rear end side of the optical transmission cable 42 is appropriately allowed, so that the optical transmission cable 42 and the imaging unit 25 are prevented from being damaged. Is possible.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an illumination mode in the endoscope
  • FIG. 7 shows a positional relationship between the front concave portion and the rear concave portion that form a pair in the front end cover and the emission end 42a of the optical transmission cable corresponding thereto.
  • It is a front view.
  • 6A and 6B are a schematic diagram of the vicinity of the emission end 42a of the optical transmission cable 42 and an illumination image of the illumination light in the imaging range of the solid-state imaging device 32, respectively.
  • (D) is a comparative example corresponding to (A), (B) when the front cover 22 is not provided with the front recess 35 and the rear recess 36. Note that the illumination light irradiation path images (arrow lines) in FIGS.
  • 6A and 6C are conceptual diagrams for facilitating comparison of illumination paths, and the paths in actual illumination are strictly reflected. It is not a thing. 6B and 6D are also the same, and the illumination light irradiation image is a conceptual diagram for facilitating comparison of the illumination areas, and the light and darkness in the actual illumination is strictly reflected. Not (the same applies below).
  • the light emitted forward from the optical transmission cable 42 is incident on the rear surface 22b of the tip cover 22, and the center of the insertion portion 3 is refracted by the front surface 22a which is the R surface. It tends to be focused on the shaft side. That is, the tip cover 22 functions as a convex lens, and as a result, the illumination area R0 (observation visual field shown in white in the figure) is a rectangular imaging range Rp of the solid-state imaging device 32 as shown in FIG. A relatively narrow region at the center of the region, and an unobservable region (a region indicated by black in the drawing) is generated around the illumination region R0.
  • the illumination by the endoscope 1 As shown in FIG. 6A, the light from the optical transmission cable 42 incident on the rear surface 22b of the tip cover 22 is transmitted through the rear recess 36 of the rear surface 22b. The light is also diffused outward, and part of the light is further diffused outward by refraction at the front recess 35 of the front surface 22a. That is, the tip cover 22 functions as a concave lens, and as a result, as shown in FIG. 6B, the illumination area R1 (area shown in white in the figure) is more than the illumination area R0 in FIG. The area that spreads greatly outside and cannot be observed decreases.
  • the illumination light can be effectively diffused in the direction intersecting the radial direction (that is, outward) even in the small-diameter insertion portion 3 where the space for forming the concave surface is limited.
  • the illumination light can be effectively diffused in the direction intersecting the radial direction (that is, outward) even in the small-diameter insertion portion 3 where the space for forming the concave surface is limited.
  • the center position C1 of the front recess 35, the center position C2 of the rear recess 36, and the center position of the emission end 42a of the optical transmission cable 42 coincides with the front view (that is, when viewed from the axial direction of the insertion portion 3).
  • the present invention is not limited to this, and the center position (center axis) C3 of the emission end 42a of the optical transmission cable 42 can be changed in a range overlapping the front recess 35 and the rear recess 36 in a front view.
  • the configuration in which only one of the front concave portion 35 and the rear concave portion 36 is provided on the front end cover 22 can also obtain the effect of spreading the light from the optical transmission cable 42 outward as described above.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the assembly procedure of the optical transmission cable.
  • a bundle of a plurality of (here, 16) small-diameter (here, 30 ⁇ m) optical fibers F is inserted into a metal tube 43 having a predetermined size. Is done.
  • the distal end portion of the optical fiber F is bonded to the distal end portion (inner peripheral surface) of the metal tube 43 with an adhesive, and the bundle of the metal tube 43 and the optical fiber F is bonded as shown in FIG.
  • the optical transmission cable 42 is formed by integration.
  • the metal tube 43 is bent into a predetermined curved shape, whereby the optical transmission cable 42 having a curved tip as shown in FIG. 8C is completed.
  • the metal tube 43 is a nickel electroformed product, it can be accurately formed in a size suitable for bending (inner and outer diameter, length, etc.), and the accuracy of the curved shape of the optical transmission cable 42 is improved. There is an advantage that can be made.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing an outline of bending of a metal tube in an optical transmission cable
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
  • the bending process of the metal tube 43 is performed by a processing tool 63 having a male mold 61 and a female mold 62 that make a pair.
  • a pair of convex portions 65, 66 extending in parallel with each other in the left-right direction are projected.
  • the convex portion 66 is provided with a plurality of through grooves 67 extending in a direction (front-rear direction) orthogonal to both the convex portions 65, 66 at a predetermined interval.
  • a plurality of machining grooves 69 extending in the front-rear direction are provided at positions corresponding to the respective through grooves 67 on the machining surface 68 located between the both convex portions 65, 66.
  • the central portion 69 a of the processing groove 69 is set to have a depth smaller than the front and rear portions thereof, and has a shape curved in the vertical direction so as to correspond to the curved shape of the metal tube 43. is doing.
  • the male mold 61 has a main body portion 71 and a pressing convex portion 72 that protrudes downward from the main body portion 71.
  • the pressing protrusion 72 has a width in the front-rear direction substantially the same as the width of the processing surface 68 so that the pressing protrusion 72 can be inserted into the gap between the protrusions 65 and 66 during bending.
  • the bottom surface 72a of the pressing convex portion 72 is curved in the same manner as the curved shape in the vertical direction of the central portion 69a of the processing groove 69 (processing surface 68).
  • the optical transmission cable 42 (see FIG. 8B) before bending is inserted into the processing groove 69 through the through groove 67. Is done. At this time, as shown in FIG. 10, the tip of the optical transmission cable 42 is abutted against the rear wall 65 a of the convex portion 65. Thereafter, the pressing convex portion 72 of the male mold 61 is inserted between the convex portions 65 and 66 of the female mold 62, and the metal tube 43 is pressed toward the machining groove 69 by the bottom surface 72a.
  • the metal tube 43 is plastically deformed along the shape of the bottom surface 72a and the processed groove 69 in a state where the optical fiber F is held, and the optical transmission cable 42 (see FIG. 8C) having a curved tip portion is obtained. It is done.
  • the optical transmission cable 42 can be sequentially bent by setting the optical transmission cable 42 in each of the plurality of processing grooves 69.
  • the distal end portion of the optical transmission cable 42 is appropriately curved by bending the metal tube 43, as illustrated in FIG. 4, the light extending in the axial direction in the insertion portion 3.
  • the transmission cable 42 can be disposed so as to bypass the imaging unit 25, and interference between the optical transmission cable 42 and the imaging unit 25 can be reliably prevented.
  • the tip end portion of the optical transmission cable 42 is stably supported by the holding groove 44 of the imaging unit holder 21, interference between the optical transmission cable 42 and the imaging unit can be prevented more reliably.
  • the inner space (second space Sb) at the distal end of the insertion portion can be kept compact by appropriately curving the distal end portion of the optical transmission cable 42, and as a result, blood vessels and the like It is possible to avoid an increase in the axial length W1 (about 5 mm in this case) of the rigid portion 12 that deteriorates the insertion property into the narrowly curved space.
  • the insertion portion 3 As a result, it is necessary to secure a longer curved region (second space Sb) in the axial direction, and as a result, the axial length W2 of the rigid portion 12 increases and the insertion property into a narrow curved space such as a blood vessel decreases. To do. In addition, it is difficult to avoid interference with the imaging unit 25, which may cause troubles such as breakage of the optical fiber F.
  • FIG. 11 is a front view showing the positional relationship between the front and rear recesses of the tip cover and the exit end of the optical transmission cable in the endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing an illumination image of the illumination light in the imaging range of the solid-state imaging device. 11 and 13 correspond to FIGS. 7 and 6B of the first embodiment, respectively.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the same matters as those in the first embodiment are described in detail. Omitted.
  • the center position C1 of the front recess 35 and the center position C2 of the rear recess 36 that form a pair are viewed from the front.
  • the center position C3 of the emission end 42a of each optical transmission cable 42 is displaced from the corresponding center positions C1 and C2 at least in the direction crossing the radial direction of the insertion portion 3.
  • the center position C3 is displaced by a distance G1 in the major axis direction of the elliptical shape of the front concave portion 35 (that is, a direction orthogonal to the radial direction of the insertion portion 3), and at a distance G2 inside the insertion portion 3 in the radial direction. Is only displaced.
  • the center portion is displaced inward in the radial direction of the insertion portion 3 in order to compensate for the amount of light.
  • the front recess 35 is displaced only in the major axis direction of the elliptical shape.
  • the displacement amount (the size of the distance G1) can be variously changed within a range in which at least the center position C3 does not deviate from the front recess 35 and the rear recess 36.
  • FIG. 14A is a front view and FIG. 15B is a side view showing the distal end shape of an optical transmission cable in an endoscope according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is an illumination in an imaging range of a solid-state imaging device. It is a figure which shows the irradiation image of light.
  • FIG. 14 shows a state where the flexible outer cylinder 13, the rigid outer cylinder 14 and the tip cover 22 of the endoscope 1 are removed.
  • (A) and (B) are a schematic diagram of the vicinity of the emission end 42a of the optical transmission cable 42 and an illumination image of illumination light in the imaging range of the solid-state imaging device 32, respectively. This corresponds to (A) and (B).
  • the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • the same matters as those in the first and second embodiments are described. Detailed description is omitted.
  • each optical transmission cable 42 is an abbreviation of the flexible outer cylinder 13 or the rigid outer cylinder 14 except for a portion curved by the metal tube 43 described above.
  • a main body 81 extending along the axial direction and a front end 82 connected to the front end of the main body 81 are provided, and the front end 82 is formed on the insertion portion 3 as shown in FIG.
  • the axial direction As a reference, it is inclined at an angle of ⁇ 1 (here, 20 °) in a direction orthogonal to the radial direction of the insertion portion 3.
  • the distal end portion 82 is bent in a direction perpendicular to the radial direction of the insertion portion 3 at the boundary portion with the main body portion 81. Also in this case, the emission end 82a of the inclined front end portion 82 is directed to the rear concave portion 36 of the rear surface 22b of the front end cover 22 and the front concave portion 35 of the front surface 22a.
  • the light emitted from the optical transmission cable 42 is inserted into the insertion portion 3 by inclining the distal end portion 82 of the optical transmission cable 42 in a direction intersecting the radial direction of the insertion portion 3 (here, the orthogonal direction). It becomes possible to guide outside. As a result, as shown in FIG. 15B, the illumination region R3 extends to the outside larger than the illumination region R1 in FIG. 6B, and the unobservable region further decreases. In addition, since the illumination area R3 has a substantially rectangular shape, the imaging range Rp can be used effectively. Such a bent structure of the distal end portion 82 is realized by bending the metal tube 43 as in the case described above.
  • the main body portion 81 and the distal end portion 82 are substantially straight except for their boundary portions, but at least the direction of the emission end 82a can be changed. Insofar as possible, a configuration in which the body portion 81 is gently curved from the tip portion 82 (the emission end 82a) is also possible.
  • FIG. 16A is a front view and FIG. 17B is a side view showing the distal end shape of the optical transmission cable in the endoscope according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 17 shows the illumination mode in the endoscope. It is explanatory drawing shown.
  • FIG. 16 shows a state where the flexible outer cylinder 13 and the rigid outer cylinder 14 of the endoscope 1 are removed.
  • 17, (A) and (B) are a schematic diagram around the exit end 42a of the optical transmission cable 42 and a diagram showing an illumination image of illumination light in the imaging range of the solid-state imaging device 32, respectively. This corresponds to (A) and (B).
  • FIGS. 16 and 17 the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • the fourth embodiment the same matters as those in the first to third embodiments are described. The detailed description is omitted.
  • the distal end portion 82 of each optical transmission cable 42 according to the third embodiment is further inclined to the radially outer side of the insertion portion 3.
  • the distal end portion 82 is ⁇ 1 (here, 20 °) in the direction orthogonal to the radial direction of the insertion portion 3 with respect to the axial direction of the insertion portion 3, and the insertion portion 3 is inclined at an angle of ⁇ 2 (here, 20 °) outward in the radial direction. That is, the distal end portion 82 is bent in a direction intersecting the radial direction of the insertion portion 3 at the boundary portion with the main body portion 81. Also in this case, the emission end 82a of the inclined front end portion 82 is directed to the rear concave portion 36 of the rear surface 22b of the front end cover 22 and the front concave portion 35 of the front surface 22a.
  • the illumination region R4 extends further outward than the illumination region R3 in FIG. 15B, and the unobservable regions are further reduced. To do.
  • the illumination area R4 has a substantially rectangular shape, the imaging range Rp can be used effectively.
  • the center position C3 of the emission end 82a at the inclined tip end portion 82 is changed to the center position C1, C2 of the corresponding recesses 35, 36. It is also possible to adopt a configuration in which it is displaced at least in the direction intersecting the radial direction of the insertion portion 3. By controlling the illuminance area in this way, when an endoscope dedicated to a part to be imaged is configured, an optimum illuminance area can be provided for each.
  • the number and arrangement of the optical transmission lines can be variously changed, and the number of optical fibers constituting the optical transmission lines can also be changed.
  • part) of an optical transmission path is not restricted to a nickel electroformed product, The metal tube formed by the other well-known method can also be used.
  • the tip cover can have a shape other than the annular shape as long as at least a part of the peripheral edge of the insertion portion (illumination light emission region) is formed. It should be noted that not all the constituent elements of the endoscope according to the present invention shown in the above embodiment are necessarily essential, and can be appropriately selected as long as they do not depart from the scope of the present invention.
  • the endoscope for medical use has been described.
  • the application is not limited to this, and the endoscope can be used for other purposes.
  • it may be an endoscope for searching and investigating narrow spaces such as various machines, ducts, and water pipes.
  • the medical endoscope is not limited to a person and may be used for observation and diagnosis of the inside of a small animal (such as a pet or a laboratory animal).
  • the endoscope according to the present invention can reliably prevent the interference between the optical fiber and the imaging unit in the internal space at the distal end of the insertion portion in the configuration in which illumination is performed via the optical transmission path, and can be directly observed from the outside. It is useful as an endoscope for imaging the inside of an observation target that cannot be performed.

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Abstract

【課題】光伝送路を介して照明を行う内視鏡において、挿入部を小径化し且つその先端周縁の角を面取りした場合でも、照明光の出射領域を適切に確保すると共に照明領域の縮小を抑制する。 【解決手段】先端周縁の角が面取りされた挿入部３を有する内視鏡１において、挿入部の外周を形成する外筒１３，１４と、挿入部における少なくとも先端周縁を形成する透光性の先端カバー２２と、外筒内に配設され、光源からの光を挿入部の先端に導く光伝送用ケーブル４２とを備え、先端カバーは、面取りによって形成された前面２２ａと外筒側に位置する後面２２ｂとを有し、それら前面および後面の少なくとも一方には凹面をなす凹部３５，３６が形成され、光伝送用ケーブルの出射端４２ａが凹部に向けて配置された構成とし、先端カバーから出射される照明光を外側に拡散させる構成とする。

Description

内視鏡および内視鏡用挿入部
　本発明は、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡に関し、特に、光ファイバ等からなる光伝送路を介して照明を行う内視鏡および内視鏡用挿入部に関する。
　従来、内視鏡は、外部の光源からの光を観察対象の内部に挿入される挿入部の先端に導く照明装置を備えており、これにより、観察対象の内部（体腔内等）を照らしながらその観察や撮影等を行うことが可能となっている。この種の照明装置として、例えば、挿入部先端の端面において、像光が入射する観察窓等と共に開口した照明窓と、この照明窓に光源からの照明光を導くべく挿入部の軸方向に沿って延設された光ファイバケーブルとを有する構成が知られている（特許文献１、図４参照）。
特開２０１２－１２０７４６号公報
　ところで、上記内視鏡では、用途に応じて種々の外径（例えば、5mm～15mm）の挿入部が採用されているが、近年、患者の負担を軽減するために挿入部の一層の小径化（例えば、外径2mm程度）が試みられている。また、このような小径の内視鏡では、血管等の狭い空間への挿入の際に周囲を傷つけることがないように、挿入部における先端周縁の角の面取り（例えば、Ｒ面取り）が必要となる。
　しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術による内視鏡では、挿入部を小径化し先端周縁のR面取り箇所を設けた場合に、挿入部先端の平面に照明光の出射領域（照明窓を設けるスペース）を確保することが難しくなるという問題があった。
　そこで、本願発明者らは、光伝送路（光ファイバ）の出射端面を挿入部先端のＲ面の背後（後面側）に配置することにより、Ｒ面から照明光を出射させるという考えに至ったが、その場合、挿入部先端のＲ面から出射された照明光が内視鏡の中心側に偏ることにより照射領域（観察領域）が縮小されるという問題が生じることがわかった。
　本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、光伝送路を介して照明を行う構成において、挿入部を小径化し且つその先端周縁の角を面取りした場合でも、照明光の出射領域を適切に確保できると共に照明領域の縮小を抑制することができる内視鏡および内視鏡用挿入部を提供することを主目的とする。
　本発明の内視鏡は、基端側からの光源の光を先端側から出射する挿入部を有する内視鏡であって、前記挿入部は、少なくとも前記先端側の外周部を有する透光性の先端カバーと、前記光源の光を前記先端カバーの外周部を介して出射する出射端を有する光伝送路とを備え、前記先端カバーは、前記先端側の前面と前記基端側の後面とを有し、前記前面の外周部は面取り形成され、前記前面および前記後面の少なくとも一方には凹面をなす凹部が形成され、前記光伝送路の出射端が前記先端カバーの凹部に向けて配置されたことを特徴とする。
　このように本発明によれば、光伝送路を介して照明を行う構成において、挿入部を小径化し且つその先端周縁の角を面取りした場合でも、照明光の出射領域を適切に確保できると共に照明領域の縮小を抑制することができるという優れた効果を奏する。
第１実施形態に係る内視鏡の全体構成図 図１に示した内視鏡における挿入部先端の内部構造を示す側面図 図１に示した内視鏡における挿入部先端の内部構造を示す斜視図 図１に示した内視鏡における挿入部先端の断面図 図２，図３に示した撮像ユニットホルダの保持溝の変形例を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）後面図 第１実施形態に係る内視鏡における照明の態様を示す説明図 図４に示した先端カバーの前凹部および後凹部と光伝送用ケーブルの出射端との位置関係を示す正面図 第１実施形態に係る光伝送用ケーブルの組立手順を示す模式図 第１実施形態に係る光伝送用ケーブルにおける金属管の曲げ加工の概要を示す説明図 図９の要部拡大断面図 第２実施形態に係る内視鏡における先端カバーの前凹部および後凹部と光伝送用ケーブルの出射端との位置関係を示す正面図 第２実施形態に係る内視鏡における挿入部先端からの照明光の出射方向を示す模式図 第２実施形態に係る内視鏡における固体撮像素子の撮像範囲における照明光の照射イメージを示す図 第３実施形態に係る内視鏡における光伝送用ケーブルの先端形状を示す（Ａ）正面図および（Ｂ）側面図 第３実施形態に係る内視鏡における照明の態様を示す説明図 第４実施形態に係る内視鏡における光伝送用ケーブルの先端形状を示す（Ａ）正面図および（Ｂ）側面図 第４実施形態に係る内視鏡における照明の態様を示す説明図 内視鏡における光伝送用ケーブルの配設構造の比較例を示す図
　上記課題を解決するためになされた第１の発明は、基端側からの光源の光を先端側から出射する挿入部を有する内視鏡、または基端側からの光源の光を先端側から出射する内視鏡用挿入部であって、前記挿入部は、少なくとも前記先端側の外周部を有する透光性の先端カバーと、前記光源の光を前記先端カバーの外周部を介して出射する出射端を有する光伝送路とを備え、前記先端カバーは、前記先端側の前面と前記基端側の後面とを有し、前記前面の外周部は面取り形成され、前記前面および前記後面の少なくとも一方には凹面をなす凹部が形成され、前記光伝送路の出射端が前記先端カバーの凹部に向けて配置されたことを特徴とする。
　この第１の発明に係る内視鏡によれば、光伝送路を介して照明を行う構成において、挿入部を小径化し且つその先端周縁の角を面取りした場合でも、先端カバーの面取り面から光を出射させることにより、照明光の出射領域を適切に確保できると共に、凹面により照明光を拡散させることにより、照明領域の縮小（出射光の中心側への偏り）を抑制することができる。
　また、第２の発明は、上記第１発明において、前記光伝送路の前記出射端における中心位置は、当該出射端からの出射光の一部を前記挿入部の径方向外側に導くべく、前記凹面の中心位置と重なる位置から前記挿入部の径方向に交差する方向に変位している構成とする。
　この第２の発明に係る内視鏡によれば、光伝送路を配設するスペースに制約がある小径の挿入部においても、光伝送路の出射端における中心位置を凹面の中心位置から挿入部の径方向に交差する方向にオフセットして、照明光の一部を外方に拡散させることにより、照明領域の縮小をより効果的に抑制することができる。
　また、第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記凹面は、前記挿入部の径方向に交差する方向に延在する長軸を有する楕円凹面である構成とする。
　この第３の発明に係る内視鏡によれば、凹面を形成するスペースに制約がある小径の挿入部においても、楕円凹面を利用することにより、照明光の一部を外方に効果的に拡散させることができる。
　また、第４の発明は、上記第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記光伝送路は、前記外筒の軸方向に沿って延在する本体部と、当該本体部の先端側に連なると共に前記出射端を有する先端部とを有し、前記先端部は、前記出射端からの出射光の一部を前記挿入部の径方向外側に導くべく、前記本体部との境界部位において前記挿入部の径方向に交差する方向に湾曲している構成とする。
　この第４の発明に係る内視鏡によれば、光伝送路の先端部を径方向に交差する方向に傾かせて出射端の向きを変更することにより、照明光を挿入部の径方向外側に拡散させることが可能となる。
　また、第５の発明は、上記第４の発明において、前記先端部は、前記本体部との境界部位において前記挿入部の径方向に直交する方向に湾曲している構成とする。
　この第５の発明に係る内視鏡によれば、光ファイバの先端部を径方向に直交する方向に傾かせて出射端の向きを変更することにより、簡易な構成により、照明光を挿入部の径方向外側に拡散させることが可能となる。
　また、第６の発明は、上記第４または第５の発明において、前記先端部は、前記本体部との境界部位において前記挿入部の径方向外側に更に湾曲している構成とする。
　この第６の発明に係る内視鏡によれば、光伝送路の先端部を径方向に直交する方向かつ径方向外側に傾かせて出射端の向きを変更することにより、照明光を径方向外側により効果的に拡散させることが可能となる。
　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。なお、説明における方向については、原則として内視鏡の挿入部側を「前（先）」とし、内視鏡の本体部側を「後」とする。
＜第１実施形態＞
　図１は本発明の第１実施形態に係る内視鏡の全体構成図であり、図２及び図３はそれぞれ内視鏡における挿入部先端の内部構造を示す側面図及び斜視図であり、図４は内視鏡における挿入部先端の断面図である。なお、図２では内視鏡の外筒を切断することにより、図３では内視鏡の外筒の一部を取り外すことにより内部構造を示している。
　図１に示すように、内視鏡１は、医療用として用いられる極細の軟性鏡であり、特に血管等の狭い空間の観察に用いられるものである。内視鏡１は、照明用の光源等（図示せず）が内蔵された本体部２と、この本体部２から前方に延設された挿入部３とから主として構成される。挿入部３は、本体部側（基端側）からの光源の光を先端側から出射する。ユーザは、本体部２の後部２ａをビデオプロセッサ４の接続口５に挿入することにより、図示しない本体部２側の端子とビデオプロセッサ４側の端子とを電気的に接続することができる。これにより、内視鏡１は、ビデオプロセッサ４との間で電力受給や各種信号（映像信号、制御信号など）の送受信が可能となる。なお、ビデオプロセッサ４は周知の機能を有しており、ユーザは、ビデオプロセッサ４を図示しない映像表示用のモニタやプリンタに接続することにより、内視鏡１からの映像信号に基づく映像を表示したり、画像を印刷したりすることができる。
　挿入部３は、観察対象（ここでは、人体）の内部に挿入される部位であり、小径（ここでは、約１．８ｍｍ）の円形断面を有すると共に、観察対象に応じて必要な長さ（ここでは、３ｍ）に設定されている。挿入部３は、本体部２に後端が接続された可撓性の軟性部１１と、この軟性部１１の前端に連なり先端部を形成する高剛性の硬性部１２とを有している。
　図２及び図３に示すように、軟性部１１の外周部は、可撓性の材料（ここでは、少なくとも１種類の合成樹脂材料）からなる円筒状の軟性外筒１３により形成されており、また、硬性部１２の外周部は、剛性の高い部材（ここでは、金属）からなる円筒状の硬性外筒１４により形成されている。軟性外筒１３の外径は硬性外筒１４の内径と略同一に設定されており、軟性外筒１３の先端は硬性外筒１４の後部開口に嵌め込まれている。また、硬性外筒１４の前部開口には撮像ユニットホルダ２１が取り付けられており、撮像ユニットホルダ２１の前側には、後述するレンズユニット３１を介して透光性の材料（光学材料）からなる円環状の先端カバー２２が取り付けられている。先端カバー２２は、挿入部３において先端側の外周部を構成する。このような構成により、挿入部３には、密閉された内部空間として、軟性外筒１３の内周面によって画成される比較的小径の第１スペースＳａと、硬性外筒１４の内周面によって画成される比較的大径の第２スペースＳｂとが形成されている。
　撮像ユニットホルダ２１は、硬性外筒１４の内径よりも僅かに小さい外径を有し、撮像ユニット２５を保持した状態で前部開口から硬性外筒１４内に挿入されている。撮像ユニットホルダ２１の前側は、硬性外筒１４から前方に突出しており、この突出部位の外周には固定リング部２６を有している。固定リング部２６は、硬性外筒１４と略同一の外径を有している。
　撮像ユニット２５は、観察部位の撮像に供されるものであり、対物光学系をなすレンズユニット３１と、このレンズユニット３１の後側に配置され、レンズからの光が受光面に結像される固体撮像素子（ここでは、ＣＭＯＳ）３２と、この固体撮像素子３２の後面側に折り畳まれた状態で接続された平型のフレキシブルケーブル３３とを有している。レンズユニット３１では、ガラス素材または樹脂素材からなる同一径の複数（ここでは、４枚）の光学レンズＬ１～Ｌ４が金属製の円筒状のレンズ枠体５４（図４参照）に互いに軸方向に密接した状態で組み込まれている。レンズユニット３１（レンズ枠体５４）の前側は、撮像ユニットホルダ２１から前方に突出しており、この突出部位の外周には先端カバー２２が嵌め込まれている。また、レンズユニット３１の後側は撮像ユニットホルダ２１に嵌め込まれている。
　図４に示すように、先端カバー２２は、挿入部３のＲ面取り部を形成する先端側の前面２２ａと、その後側（硬性外筒１４側）に位置する後面２２ｂとを有している。前面２２ａは、環状の面取り面をなす。また、前面２２ａには、周方向に等間隔に配置された複数（ここでは、４個）の前凹部３５が形成されている。後面２２ｂは、挿入部３の軸に直交すると共に、前面２２ａの外周縁に連なる環状平面をなす。また、後面２２ｂには、周方向に等間隔に配置された複数（ここでは、４個）の後凹部３６が形成されている。ここで、前凹部３５は楕円凹面（回転楕円面の一部をなす形状を有する凹面）をなし、後凹部３６は球凹面（球面の一部をなす形状を有する凹面）をなす。また、各前凹部３５と各後凹部３６とは、少なくとも一部が前後方向に重なるように対応して配置されている。
　フレキシブルケーブル３３の後部には、撮像ユニット２５と本体部２（図１参照）との間の電力および各種信号の伝送に供される電力・信号用ケーブル４１（ここでは、４芯同軸ケーブル）の先端側が接続されている。電力・信号用ケーブル４１は、軟性部１１内の第１スペースＳａのほぼ中心に配置されており、その後端側は、軟性部１１の軸に沿って本体部２まで延在する。
　また、内視鏡１には、上述の本体部２内の光源（ここでは、白色ＬＥＤ）と、この光源からの光を挿入部３の先端に導く複数（ここでは、４本）の光伝送用ケーブル（光伝送路）４２とを有する照明装置が設けられている。各光伝送用ケーブル４２は、複数の小径の光ファイバが束ねられた構成を有しており、軟性部１１内の第１スペースＳａにおいて電力・信号用ケーブル４１の周囲に配置されており、その後端側は、軟性部１１の軸に沿って本体部２内の光源まで延在している。
　第１スペースＳａの前部から第２スペースＳｂに至る各光伝送用ケーブル４２の先端部は金属管４３によって被覆されている。金属管４３の先端側は光伝送用ケーブル４２の先端まで至り、金属管４３の後端側は軟性外筒１３内に挿入されている。金属管４３は、例えばニッケルの電鋳品であり、後述するように所定の湾曲形状に曲げ加工されている。これにより、各光伝送用ケーブル４２の先端部は、拡径された第２スペースＳｂにおいて撮像ユニット２５を迂回するように外側に湾曲し、撮像ユニットホルダ２１の外周に設けられた保持溝４４（図３参照）によって保持される。保持溝４４は、略半円状の断面を有しており、撮像ユニットホルダ２１の軸方向に沿ってその前端から後端まで延設されている。
　各光伝送用ケーブル４２の先端側は、硬性部１２の軸に沿って延在している。また、各光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａは、先端カバー２２の後面２２ｂにおける後凹部３６および前面２２ａにおける前凹部３５に向けて配置されており、出射端４２ａからの出射光は、所定の出射角（ここでは、１２０°）で出射された後、先端カバー２２内を通ってＲ面取りされた前面（面取り面）２２ａの前凹部３５及びその周辺領域から挿入部３の前方に出射される。なお、各光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａは、光学用接着剤により保持溝４４に接着されている。ここでは、光伝送用ケーブル４２を保持溝４４によって保持する構成としたが、保持溝４４の代わりに、撮像ユニットホルダ２１を前後方向に貫く保持孔を設けてもよい。
　レンズユニット３１において、レンズ枠体５４内には、凹面を入射側（前側）に向けた平凹レンズＬ１と、凸面を出射側に向けた平凸レンズＬ２と、凸面を入射側に向けた平凸レンズＬ３と、凹面を出射側に向けた平凹レンズＬ４とが前側から順に配置されている。平凹レンズＬ１はレンズ枠体５４の前端に配置されており、その凹面はレンズ枠体５４の前部開口から露出している。レンズ枠体５４の内周面５４ａには各レンズＬ１～Ｌ４を位置決めするための構造（突起、段差等）は設けられておらず、各レンズＬ１～Ｌ４の外周縁（ここでは、外周面全体）が内周面５４ａに対して密接した状態で接着されている。平凹レンズＬ１と平凸レンズＬ２との間には、中央に絞り孔５５ａを有する反射防止処理された円形の薄い（ここでは、５０μｍの厚さ）金属板からなる絞り５５が介装されている。
　レンズユニット３１では、観察対象からの光は、平凹レンズＬ１に入射し、平凸レンズＬ２、平凸レンズＬ３、平凹レンズＬ４を順次通過した後、平凹レンズＬ４の凹面に対向して配置された固体撮像素子３２の受光面に結像される。
　レンズ枠体５４は、電気鋳造によって精度良く形成されたもの（ここでは、ニッケル電鋳品）であり、その内周面５４ａは、迷光を防止するための反射防止処理（例えば、化学的または物理的に凹凸を形成する表面処理）がなされている。このような構成により、レンズユニット３１では、レンズ枠体５４の内周面５４ａをアライメントの基準として、レンズ枠体５４にレンズＬ１～Ｌ４を組み込むことで光軸を精度良く設定することができる。
　図５は撮像ユニットホルダの保持溝の変形例を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）後面図である。図２に示した上述の例では、保持溝４４はその延設方向全体において同一の径で設けられていたが、図５に示すように、保持溝４４を前端側から後端側に向けて徐々に拡径した（すなわち、先端側に向けて先細り状をなす）構成も可能である。これにより、挿入部３の先端の曲げ動作の際に、光伝送用ケーブル４２の後端側の変位が適切に許容されるため、光伝送用ケーブル４２や撮像ユニット２５の破損等を防止することが可能となる。
　図６は内視鏡における照明の態様を示す説明図であり、図７は先端カバーにおいて対をなす前凹部および後凹部とそれらに対応する光伝送用ケーブルの出射端４２ａとの位置関係を示す正面図である。図６において、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａ周辺の模式図および固体撮像素子３２の撮像範囲における照明光の照射イメージを示す図であり、（Ｃ）,（Ｄ）は、先端カバー２２に前凹部３５および後凹部３６を設けない場合の（Ａ）,（Ｂ）に対応する比較例である。なお、図６（Ａ）、（Ｃ）の照明光の照射経路イメージ（矢印線）は、照明経路の比較を容易とするための概念図であり、実際の照明における経路が厳密に反映さているものではない。また図６（Ｂ）、（Ｄ）も同様で、照明光の照射イメージは、照明領域の比較を容易とするための概念図であり、実際の照明における明暗等が厳密に反映されているものではない（以下同様。）。
　図６（Ｃ）に示す比較例では、光伝送用ケーブル４２から前方に出射された光は、先端カバー２２の後面２２ｂに入射し、Ｒ面である前面２２ａでの屈折により挿入部３の中心軸側に集光される傾向にある。つまり、先端カバー２２は凸レンズとして機能し、これにより、図６（Ｄ）に示すように、照明領域Ｒ０（図中の白色で示される観察視野）は、固体撮像素子３２の矩形の撮像範囲Ｒｐにおける中央の比較的狭い領域となり、照明領域Ｒ０の周辺には観察不能な領域（図中の黒色で示される領域）が生じる。
　一方、本実施形態による内視鏡１による照明では、図６（Ａ）に示すように、先端カバー２２の後面２２ｂに入射する光伝送用ケーブル４２からの光は、後面２２ｂの後凹部３６での屈折により外方にも拡散し、更に、それらの光の一部は前面２２ａの前凹部３５での屈折によって更に外方に拡散する。つまり、先端カバー２２は凹レンズとして機能し、これにより、図６（Ｂ）に示すように、照明領域Ｒ１（図中の白色で示される領域）は、図６（Ｄ）の照明領域Ｒ０よりも大きく外側に広がり、観察不能な領域が減少する。特に、前凹部３５を楕円凹面としたため、凹面を形成するスペースに制約がある小径の挿入部３においても、照明光を径方向に交差する方向（すなわち、外向き）に効果的に拡散させることができるという利点がある。
　なお、本実施形態による内視鏡１では、図７に示すように、前凹部３５の中心位置Ｃ１、後凹部３６の中心位置Ｃ２及び光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａの中心位置（ここでは、中心軸）Ｃ３は、正面視（すなわち、挿入部３の軸方向から見た場合）において一致している。ただし、これに限らず、光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａの中心位置（中心軸）Ｃ３は、正面視において前凹部３５および後凹部３６に重なる範囲において変更することができる。
　また、先端カバー２２に前凹部３５または後凹部３６の一方のみを設けた構成によっても上述のような光伝送用ケーブル４２からの光を外向きに広げる効果は得られる。特に、一方の凹部のみを設ける場合には、凹部への異物等の侵入を防止する観点から後凹部３６のみを設けることがより好ましい。
　図８は光伝送用ケーブルの組立手順を示す模式図である。図８（Ａ）に示すように、まず、所定のサイズで形成された金属管４３に対して、複数（ここでは、１６本）の小径（ここでは、３０μｍ）の光ファイバＦの束が挿入される。このとき、光ファイバＦの先端部は、接着剤により金属管４３の先端部（内周面）に接着され、図８（Ｂ）に示すように、金属管４３と光ファイバＦの束とが一体化されて光伝送用ケーブル４２が形成される。その後、金属管４３が所定の湾曲形状で曲げ加工されることにより、図８（Ｃ）に示すような先端部が湾曲した光伝送用ケーブル４２が完成する。この場合、金属管４３はニッケル電鋳品であるため、曲げ加工に好適なサイズ（内外径、長さ等）に精度良く形成することができ、光伝送用ケーブル４２の湾曲形状の精度を向上させることができるという利点がある。
　図９は光伝送用ケーブルにおける金属管の曲げ加工の概要を示す説明図であり、図１０は図９の要部拡大断面図である。
　図９に示すように、金属管４３の曲げ加工は、対をなす雄型６１と雌型６２とを有する加工器具６３によって実施される。雌型６２の上面には、左右方向に互いに平行延設された一対の凸部６５，６６が突設されている。凸部６６には、両凸部６５，６６に直交する方向（前後方向）に延在する複数の通し溝６７が所定の間隔で設けられている。また、両凸部６５，６６の間に位置する加工面６８には、前後方向に延在する複数の加工溝６９が各通し溝６７に対応する位置にそれぞれ設けられている。図１０に示すように、加工溝６９の中央部６９ａは、その前後の部位よりも深さが小さく設定されており、金属管４３の湾曲形状に対応するように上下方向に湾曲した形状を有している。
　雄型６１は、本体部７１と、この本体部７１から下方に突出する押圧凸部７２とを有している。押圧凸部７２は、曲げ加工の際に両凸部６５，６６の間隙に挿入可能なように、その前後方向の幅が加工面６８の幅と略同一に設定されている。押圧凸部７２の底面７２ａは、加工溝６９（加工面６８）の中央部６９ａの上下方向の湾曲形状と同様に湾曲している。
　このような加工器具６３を用いた金属管４３の曲げ加工では、まず、曲げ加工前の光伝送用ケーブル４２（図８（Ｂ）参照）が、通し溝６７を介して加工溝６９内に挿入される。このとき、図１０に示すように、光伝送用ケーブル４２の先端は、凸部６５の後壁６５ａに突き当てられる。その後、雄型６１の押圧凸部７２が雌型６２の凸部６５，６６の間に挿入され、その底面７２ａによって金属管４３を加工溝６９側に押圧する。これにより、金属管４３は光ファイバＦを保持した状態で底面７２ａおよび加工溝６９の形状に沿って塑性変形し、先端部が湾曲した光伝送用ケーブル４２（図８（Ｃ）参照）が得られる。
　なお、加工器具６３では、複数の加工溝６９の各々に光伝送用ケーブル４２をセットすることにより、複数の光伝送用ケーブル４２を順次曲げ加工することができる。
　このように、内視鏡１では、金属管４３の曲げ加工によって光伝送用ケーブル４２の先端部を適切に湾曲させたため、図４に示したように、挿入部３内において軸方向に延びる光伝送用ケーブル４２を、撮像ユニット２５を迂回するように配設することが可能となり、光伝送用ケーブル４２と撮像ユニット２５との干渉を確実に防止することが可能となる。特に、撮像ユニットホルダ２１の保持溝４４によって光伝送用ケーブル４２の先端部を安定的に支持する構成としたため、光伝送用ケーブル４２と撮像ユニットとの干渉をより確実に防止できる。また、内視鏡１では、光伝送用ケーブル４２の先端部を適切に湾曲させることにより、挿入部先端の内部空間（第２スペースＳｂ）をコンパクトに維持することができ、その結果、血管等の狭く湾曲した空間への挿入性を低下させる硬性部１２の軸方向長さＷ１（ここでは、約５ｍｍ）の増大を回避することができる。
　一方、図１８の比較例に示すように、金属管４３を用いることなく光伝送用ケーブル４２を配設した（すなわち、光ファイバＦの束を自由に湾曲させた）場合には、挿入部３の軸方向における湾曲領域（第２スペースＳｂ）をより長く確保する必要が生じ、その結果、硬性部１２の軸方向長さＷ２が増大して血管等の狭く湾曲した空間への挿入性が低下する。また、撮像ユニット２５との干渉を回避することが難しくなり、光ファイバＦの破損等のトラブルを招くおそれがある。
＜第２実施形態＞
　図１１は本発明の第２実施形態に係る内視鏡における先端カバーの前凹部および後凹部と光伝送用ケーブルの出射端との位置関係を示す正面図であり、図１２は挿入部先端からの照明光の出射方向を示す模式図であり、図１３は固体撮像素子の撮像範囲における照明光の照射イメージを示す図である。図１１及び図１３は、それぞれ上記第１実施形態の図７および図６（Ｂ）に対応する。また、図１１～図１３では、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号が付されており、第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の事項については詳細な説明を省略する。
　図１１に示すように、第２実施形態に係る内視鏡１では、第１実施形態の場合と同様に、対をなす前凹部３５の中心位置Ｃ１および後凹部３６の中心位置Ｃ２が正面視において一致している。一方で、各光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａの中心位置Ｃ３は、対応する中心位置Ｃ１，Ｃ２から少なくとも挿入部３の径方向に交差する方向に変位して配置されている。ここでは、中心位置Ｃ３は、前凹部３５の楕円形状の長軸方向（すなわち、挿入部３の径方向に直交する方向）に距離Ｇ１だけ変位すると共に、挿入部３の径方向内側に距離Ｇ２だけ変位している。
　このように、光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａの中心位置Ｃ３を前凹部３５の中心位置Ｃ１および後凹部３６の中心位置Ｃ２からオフセットすることにより、光伝送用ケーブル４２からの出射光を前凹部３５および後凹部３６におけるより外方への屈折力の大きい部位に入射させることが可能となる。その結果、図１２中の矢印で示すように、挿入部先端からの照明光の出射方向がそれぞれ挿入部３の外方に向けられ、図１３に示すように、照明領域Ｒ２は、図６（Ｂ）の照明領域Ｒ１よりも大きく外側に広がり、観察不能な領域が更に減少する。
　なお、ここでは、中心側の光量を補うために挿入部３の径方向内側にも変位させた例を示したが、場合によっては、前凹部３５の楕円形状の長軸方向にのみ変位させた構成（すなわち、距離Ｇ２＝０）も可能である。また、変位量（距離Ｇ１の大きさ）については、少なくとも中心位置Ｃ３が前凹部３５および後凹部３６から外れない範囲で種々の変更が可能である。このように照度領域を制御することで、撮影対象の部位専用の内視鏡を構成した場合、それぞれに最適な照度領域を提供することができる。
＜第３実施形態＞
　図１４は本発明の第３実施形態に係る内視鏡における光伝送用ケーブルの先端形状を示す（Ａ）正面図および（Ｂ）側面図であり、図１５は固体撮像素子の撮像範囲における照明光の照射イメージを示す図である。図１４は内視鏡１の軟性外筒１３、硬性外筒１４及び先端カバー２２を取り外した状態を示している。図１５において、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａ周辺の模式図および固体撮像素子３２の撮像範囲における照明光の照射イメージを示す図であり、それぞれ図６（Ａ）および（Ｂ）に対応する。図１４および図１５では、第１および第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号が付されており、第３実施形態において、上記第１および第２実施形態と同様の事項については詳細な説明を省略する。
　図１４に示すように、第３実施形態に係る内視鏡１では、各光伝送用ケーブル４２は、上述の金属管４３により湾曲した部分を除いて軟性外筒１３または硬性外筒１４の略軸方向に沿って延在する本体部８１と、この本体部８１の先端側に連なる先端部８２とを有し、先端部８２は、図１５（Ａ）にも示すように、挿入部３の軸方向を基準として、挿入部３の径方向に直交する方向にθ１（ここでは、２０°）の角度をもって傾いている。つまり、先端部８２は、本体部８１との境界部位において挿入部３の径方向に直交する方向に屈曲している。この場合にも、傾けられた先端部８２における出射端８２ａは、先端カバー２２の後面２２ｂの後凹部３６および前面２２ａの前凹部３５に向けられている。
　このように、光伝送用ケーブル４２の先端部８２を挿入部３の径方向に交差する方向（ここでは、直交方向）に傾斜させることにより、光伝送用ケーブル４２からの出射光を挿入部３の外側に導くことが可能となる。その結果、図１５（Ｂ）に示すように、照明領域Ｒ３は、図６（Ｂ）の照明領域Ｒ１よりも大きく外側に広がり、観察不能な領域が更に減少する。また、照明領域Ｒ３は略矩形状をなすため、撮像範囲Ｒｐを有効に利用することが可能となる。このような先端部８２の屈曲構造は、上述した場合と同様に金属管４３の曲げ加工によって実現される。なお、図１４に示した光伝送用ケーブル４２の先端側では、本体部８１および先端部８２とは、それらの境界部位を除いて略直線状をなすが、少なくとも出射端８２ａの方向を変更可能な限りにおいて、本体部８１から先端部８２（出射端８２ａ）にかけてなだらかに湾曲した構成も可能である。
＜第４実施形態＞
　図１６は本発明の第４実施形態に係る内視鏡における光伝送用ケーブルの先端形状を示す（Ａ）正面図および（Ｂ）側面図であり、図１７は内視鏡における照明の態様を示す説明図である。図１６は内視鏡１の軟性外筒１３および硬性外筒１４を取り外した状態を示している。図１７において、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ光伝送用ケーブル４２の出射端４２ａ周辺の模式図および固体撮像素子３２の撮像範囲における照明光の照射イメージを示す図であり、それぞれ図６（Ａ）および（Ｂ）に対応する。また、図１６および図１７では、第１～第３実施形態と同様の構成要素については同一の符号が付されており、第４実施形態において、上記第１～第３実施形態と同様の事項については詳細な説明を省略する。
　図１６に示すように、第４実施形態に係る内視鏡１では、上記第３実施形態に係る各光伝送用ケーブル４２の先端部８２が、更に挿入部３の径方向外側に傾斜した構成を有している。つまり、先端部８２は、図１７（Ａ）にも示すように、挿入部３の軸方向を基準として、挿入部３の径方向に直交する方向にθ１（ここでは、２０°）かつ挿入部３の径方向外側にθ２（ここでは、２０°）の角度をもって傾いている。つまり、先端部８２は、本体部８１との境界部位において挿入部３の径方向に交差する方向に屈曲している。この場合にも、傾けられた先端部８２における出射端８２ａは、先端カバー２２の後面２２ｂの後凹部３６および前面２２ａの前凹部３５に向けられている。
　このように、光伝送用ケーブル４２の先端部８２を挿入部３の径方向に交差する方向かつ径方向外側に傾斜させることにより、光伝送用ケーブル４２からの出射光を挿入部３の外側に効果的に導くことが可能となり、その結果、図１７（Ｂ）に示すように、照明領域Ｒ４は、図１５（Ｂ）の照明領域Ｒ３よりも更に外側に広がり、観察不能な領域が更に減少する。また、照明領域Ｒ４は略矩形状をなすため、撮像範囲Ｒｐを有効に利用することが可能となる。
　なお、第３および第４実施形態においても、第２実施形態の場合と同様に、傾斜させた先端部８２における出射端８２ａの中心位置Ｃ３を、対応する凹部３５，３６の中心位置Ｃ１，Ｃ２から少なくとも挿入部３の径方向に交差する方向に変位させた構成も可能である。このように照度領域を制御することで、撮影対象の部位専用の内視鏡を構成した場合、それぞれに最適な照度領域を提供することができる。
　以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、光伝送路の数および配置は種々の変更が可能であり、それら光伝送路を構成する光ファイバの数も変更可能である。また、光伝送路の先端部（湾曲部位）を被覆する金属管は、ニッケル電鋳品に限らず、他の周知の方法によって形成された金属管を用いることもできる。また、先端カバーは、少なくとも挿入部の先端周縁の一部（照明光の出射領域）を形成する限りにおいて、環状以外の他の形状とすることが可能である。なお、上記実施形態に示した本発明に係る内視鏡の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
　なお、上述した実施の形態では、医療用としての内視鏡について説明したが、用途はこれに限らず、他の用途に使用することも可能である。例えば、各種機械やダクト・水道管の内部など狭い空間を探索・調査のための内視鏡であってもよい。また、医療用の内視鏡としては、人に限らず小動物（愛玩動物や実験動物など）の体内の観察・診断のために用いてもよい。
　本発明に係る内視鏡は、光伝送路を介して照明を行う構成において、挿入部先端の内部空間における光ファイバと撮像ユニットとの干渉を確実に防止することを可能とし、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡などとして有用である。
１　内視鏡
３　挿入部
１１　軟性部
１２　硬性部
１３　軟性外筒
１４　硬性外筒
２１　撮像ユニットホルダ
２６　固定リング部
２２　先端カバー
２２ａ　前面（面取り面）
２２ｂ　後面
２５　撮像ユニット
３１　レンズユニット
３２　固体撮像素子
３４　レンズ枠体
３５　前凹部（楕円凹面）
３６　後凹部（凹面）
４１　電力・信号用ケーブル
４２　光伝送用ケーブル（光伝送路）
４２ａ　出射端
４３　金属管
４４　保持溝
７１　本体部
７２　先端部
Ｌ１～Ｌ４　レンズ

Claims (7)

  1. 　基端側からの光源の光を先端側から出射する挿入部を有する内視鏡であって、
    　前記挿入部は、
    　少なくとも前記先端側の外周部を有する透光性の先端カバーと、
    　前記光源の光を前記先端カバーの外周部を介して出射する出射端を有する光伝送路と
    を備え、
    　前記先端カバーは、前記先端側の前面と前記基端側の後面とを有し、前記前面の外周部は面取り形成され、前記前面および前記後面の少なくとも一方には凹面をなす凹部が形成され、
    　前記光伝送路の出射端が前記先端カバーの凹部に向けて配置されたことを特徴とする内視鏡。
  2. 　前記光伝送路の前記出射端における中心位置は、当該出射端からの出射光の一部を前記挿入部の径方向外側に導くべく、前記凹面の中心位置と重なる位置から前記挿入部の径方向に交差する方向に変位していることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
  3. 　前記凹面は、前記挿入部の径方向に交差する方向に延在する長軸を有する楕円凹面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
  4. 　前記光伝送路は、前記外筒の軸方向に沿って延在する本体部と、当該本体部の先端側に連なると共に前記出射端を有する先端部とを有し、
    　前記先端部は、前記出射端からの出射光の一部を前記挿入部の径方向外側に導くべく、前記本体部との境界部位において前記挿入部の径方向に交差する方向に湾曲していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡。
  5. 　前記先端部は、前記本体部との境界部位において前記挿入部の径方向に直交する方向に湾曲していることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
  6. 　前記先端部は、前記本体部との境界部位において前記挿入部の径方向外側に更に湾曲していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内視鏡。
  7. 　基端側からの光源の光を先端側から出射する内視鏡用挿入部であって、
    前記内視鏡用挿入部は、
    　少なくとも前記先端側の外周部を有する透光性の先端カバーと、
    　前記光源の光を前記先端カバーの外周部を介して出射する出射端を有する光伝送路と
    を備え、
    　前記先端カバーは、前記先端側の前面と前記基端側の後面とを有し、前記前面の外周部は面取り形成され、前記前面および前記後面の少なくとも一方には凹面をなす凹部が形成され、
    　前記光伝送路の出射端が前記先端カバーの凹部に向けて配置されたことを特徴とする内視鏡用挿入部。
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