JP4782900B2 - 内視鏡 - Google Patents
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Description
内視鏡の挿入部を管状臓器内に挿入してその内壁の検査に使用される場合がある。このような場合の検査を行い易くするために、挿入部の挿入方向又は軸方向に沿った挿入部の前方側を観察視野とする直視視野の他に、挿入部の側面方向(側方)を観察視野とする側視視野とを備えた内視鏡が開発されている。
例えば、第1の従来例としての特開2004−329700号公報には直視と側視との両方の観察視野を備えた内視鏡が開示されている。
このため、広範囲の回転を必要としないで、側面方向を広範囲で観察できる側視の観察視野を備えた内視鏡が望まれる。この場合には、側視の観察視野に対応して、周方向に広範囲に照明する側視照明手段が必要になる。
例えば、第2の従来例のように側方全周、或いは全周でなくても周方向に広角で観察可能な側視の観察視野に対して、第1の従来例で開示されているようなライトガイドの出射端面を側方に向けるように配置する構造を適用した場合には、挿入部の軸方向に沿って配置されたライトガイドの先端側出射端面を側面方向に向けて略L字状に屈曲させて先端部に配置することが必要になる。
なお、第2の従来例は、広角の側視視野を確保できるが、側視照明手段の構成が開示されていない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、直視視野の他に周方向に広角の側視視野を備えた場合にも広範囲に側視照明ができる内視鏡を提供することを目的とする。
前記先端部の挿入方向を観察するために、該挿入方向を向いて設けられた直視観察窓と、
前記先端部の周方向を観察するために、前記外周側面に沿って形成された側視の観察視野を有する側視観察窓と、
前記先端部の先端方向へ光を出射する出射端面を有する光出射部材と、
前記側視観察窓よりも基端側において、前記光出射部材の出射端面よりも前記先端部外周側面の円周方向に沿って長く、且つ前記光出射部材の出射端面に対面するように前記先端部外周側面に形成された溝部と、
前記溝部内に配置され、前記溝部の深さよりも十分に小さいサイズで、前記光出射部材の出射端面が出射した光を散乱することにより、前記側視観察窓の観察視野側を照明する複数の粒子と、
前記溝部内において、前記複数の粒子間に充填される透明な充填物と、
を具備することを特徴とする。
(第1の実施形態)
図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る内視鏡装置1は、内視鏡検査を行う内視鏡2を有する。この内視鏡2は、術者が把持して操作を行う操作部3と、この操作部3の前端に形成され、体腔内等に挿入される細長の挿入部4と、操作部3の側部からその基端が延出されたユニバーサルコード5とにより構成されている。
又、挿入部4は、その先端に設けた硬質の先端部6と、この先端部6の後端に設けた湾曲自在の湾曲部7と、この湾曲部7の後端に設けた長尺で可撓性を有する可撓管部8とからなり、湾曲部7は操作部3に設けた湾曲操作レバー9により湾曲操作が可能である。
又、図2に示すように挿入部4の先端部6には、該先端部6の先端面の中央から例えば上方寄りに偏心した位置から円筒形状に突出する円筒状部材としての円筒部10が形成されている。この円筒部10は、挿入部4の先端に設けられ、該挿入部4(の外径)よりも細径で挿入方向を臨む先端面及び該挿入部4の周方向を臨む外周側面を有し、以下の直視観察窓12、側視観察窓13等が設けられた先端部を形成する。
また、先端部6の先端面には、円筒部10に隣接して直視観察窓12の直視視野の観察対象側に照明光を出射する直視照明窓16と、チャンネル内に挿通された処置具を突出させる開口となるチャンネル先端開口部17とが設けられている。
また、本実施形態においては、円筒部10の下部側に隣接して支持部18を先端部6の先端面から突出するように設けている。
また、この支持部18は、該支持部18の側面にその先端が突出し、側視観察窓13に向かって開口して、側視観察窓13を洗浄する側視観察窓用ノズル部22を支持すると共に、側視視野画像に現れないように遮蔽する。なお、図3に示すように側視観察窓用ノズル部22は、2箇所に設けられている。
なお、図1の図示例では1つの送気送液操作ボタン24を設けた例で示しているが、2つに設けるようにしても良い。
また、操作部3には、チャンネル先端開口部17より体腔内の粘液等を、吸引して回収するための吸引操作ボタン26が配設されている。なお、チャンネルは、挿入部4内に配設された図示しないチューブ等によって形成され、操作部3の前端付近に設けた処置具挿入口27と連通している。
又、ユニバーサルコード5の末端にはコネクタ29が設けられ、このコネクタ29は内視鏡の光源装置31に接続される。コネクタ29の先端から突出する流体管路の接続端部となる口金(図示せず)と、照明光の供給端部となる、ライトガイド口金(図示せず)とは光源装置31に着脱自在で接続され、又、側面に設けた電気接点部には接続ケーブル33の一端が接続される。
又、接続ケーブル33の他端のコネクタは、内視鏡2に搭載された撮像素子34(図4参照)に対する信号処理を行う信号処理装置としてのビデオプロセッサ32に電気的に接続される。
このビデオプロセッサ32により生成された映像信号は、表示装置としてのモニタ35に出力され、モニタ35の表示面には撮像素子34で撮像した画像が内視鏡画像として表示される。光源装置31、ビデオプロセッサ32、モニタ35等の周辺装置は、患者情報の入力等を行うキーボード36と共に、架台37に配置されている。
光源装置31で発生した照明光は、ユニバーサルコード5から操作部3及び挿入部4内を通したライトガイドによりその先端面側に導光(伝送)される。挿入部4内を通したライトガイドの先端面は、先端部6から突出する円筒部10の側視照明窓14と、直視照明窓16及び(支持部18に設けた)直視照明窓21に配置され、導光した光を出射する。
そして、側視照明窓14と、直視照明窓16,21とから、側視視野側となる側面方向と、直視視野側となる挿入部6の挿入方向(長手方向とも言う)の先端側とにそれぞれ拡開して照明光を出射し、体腔内における観察対象側を照明する。
図4は図3のO−B断面により、直視及び側視を兼ねる対物光学系11及び側視照明窓14周辺部の構成を示す。
対物光学系11を構成し、円形の直視観察窓12に設けられた前レンズ41は、挿入部4の挿入方向に沿ったその先端側を観察視野とする広角の直視視野を形成する。
この前レンズ41の直後に配置された反射光学系としてのミラーレンズ15は、図4に示すように側面方向から入射される光を接合面と前面とで2回反射して、後レンズ群43側に導光する2つのレンズを接合したもので構成されている。なお、このミラーレンズ15における前レンズ41に対向するレンズ部分は、前レンズ41からの光を屈折して、後レンズ群43側に導光する機能も兼ねる。
なお、図4では、直視観察窓12を形成する前レンズ41に、その視野内の被写体側から入射される光線と、側視観察窓13を形成するミラーレンズ15に、その視野内の被写体側から入射される光線の概略の経路を示している。
そして、撮像素子34の撮像面には、その中央側に直視観察窓12の前レンズ41による挿入方向に向いて設けられた直視視野内の被写体の像が円形に結像され、直視視野画像として取得される。また、この撮像面には、直視視野画像の外周側に側視観察窓13に臨むミラーレンズ15により側視視野内の被写体の像が円環形状に結像され、側視視野画像として取得されることになる。
円筒部10における側視観察窓13に隣接する基端付近の外周面における複数箇所に側視照明窓14が設けられている。本実施形態においては、図3にて点線で示すように周方向における左右両側の2箇所に側視照明窓14が設けられており、支持部18が設けられた下部側を除く周方向の全域に側視照明光を出射する。
図4に示すように先端部6の長手方向に沿って配置された光出射部材としてのライトガイド44の先端側は、先端部6の先端面から突出している円筒部10を構成する円筒部材10aの基端付近まで延出される。
この出射端面が臨む位置には、その位置を中心として円筒部10の円筒形状の側面外周に沿って帯状に長く延び、光を導光する溝部としての導光溝45を形成する凹部45aが設けられている。凹部45a内に、出射端面に対面するように形成される照明反射部としての反射部材46を配置して、この反射部材46の内面に、光を反射する反射部46aを設けた導光溝45が形成される。つまり、導光溝45により形成される溝部と反射部材46により形成される照明反射部とは同じ意味(「溝部」=「照明反射部」)となる。
そして、この反射部46aは、出射端面から先端部6の先端側に向けて出射される光を、この反射部46aにより反射して側面方向に光の進行方向を変えると共に、円周方向に沿った広範囲の側面方向に導光して側視照明窓14から出射し、側視観察窓13の観察視野側(観察対象側)を照明する。従って、この導光溝45から側面方向に出射される光が側視照明光となる。
なお、反射部46aは、アルミニウム、クロム、ニッケルクロム、銀、金などの高い反射率を有する金属薄膜を反射部材46の内面に設けて形成することができる。
ライトガイド44の出射端面から出射された光を、該出射端面の周囲に反射面を形成するように配置された反射部46aで反射して、導光溝45が設けられた側視照明窓14から側方に照明光を広範囲に出射する。図5は、側視照明窓14から側視照明光を出射する様子を示す。なお、図5では、支持部18部分を設けない状態で示している。図7以降においても支持部18を設けない状態で円筒部10を示す。
図5に示すようにライトガイド44の出射端面から出射される光は、凹面状の反射部46aにより、1回の反射ないしは複数回の反射の繰返しにより側視照明窓14の内部からこの側視照明窓14に対向する外側に拡開して側視照明光として出射される。
また、同様に、凹面状の反射部46aによる1回の反射ないしは複数回の反射の繰返しにより、円筒部10の円柱の長手方向に対して側視方向の光軸を略中心とした所定の視野角度、つまり円筒部10の前方側からこの円筒部10の後方側までをカバーする側視照明光を出射することができる。そして、2箇所に設けたライトガイド44及び反射部46aを設けた導光溝45又は反射部材46により、例えば円筒部10の側面の下方側部分を除いて側面方向の全周に近い広範囲に側視照明光を出射することができるようにしている。
側面方向に沿って長く形成された側視照明窓14から出射される照明光により、側視観察窓13で観察可能となる広角の視野に対応した広範囲の側視照明をすることができるようにしている。
また、この内視鏡2は、さらに、円筒部10の先端方向へ光を出射する出射端面を有する光出射部材としてのライトガイド44と、側視観察窓12よりも基端側において、ライトガイド44の出射端面よりも円筒部10の外周側面の円周方向に沿って長く形成された反射部46aを有し、該反射部46aによりライトガイド44の出射端面が出射した光を円筒部10の側面方向へ反射させて、側視観察窓13の観察視野側を照明する照明反射部としての反射部材46とを具備することを特徴とする。
この内視鏡2を用いて、撮像素子34により撮像した被写体画像を、内視鏡画像としてモニタ35の表示面35aに表示した場合の表示例を図6に示す。
図6における矩形領域51は、撮像素子34の撮像面の表示領域に対応する。この矩形領域51における中央の円形領域が直視観察窓12による直視視野画像の表示領域52となり、この表示領域52の外側の環状領域が側視観察窓13による側視視野画像の表示領域53となる。
このように本実施形態においては、全周の3/4以上となる広角の側視視野画像を取得することができるような広範囲の側視照明を行うことができるようにしている。
また、ライトガイド44の出射端面側を側面方向に屈曲させることなく、反射部材46又は導光溝45内面に設けた反射部46aにより反射させることにより、側面方向に照明光を出射する構造にして、挿入部4の先端側の円筒部10を細径化できる構造にしている。
本実施形態の内視鏡2によれば、直視の他に周方向に広角の側視視野を備えた側視観察窓13の場合にも、その広角の側視視野に対応した広範囲の側視照明ができる効果を有する。また、この場合、直視照明部としての直視照明窓16,21は、直視観察窓12の観察視野側を照明することができる。
また、本実施形態によれば、円筒部10における円環形状に形成した側視観察窓13に隣接して側視照明部(又は照明反射部)を形成する側視照明窓14を、円環形状の側視観察窓13と平行に略帯形状に形成しているので、側視観察窓13の観察視野側を効率良く照明することができる。
また、本実施形態によれば、円筒部10を挿入部4の先端部6よりもさらに細径にした円柱形状にすることができる。このため、挿入部4を体腔内に挿入する場合、円滑に挿入し易くなる。
図7は、第1の実施形態の第1変形例における側視照明部の構成を円筒部10の断面図で示す。図7は、図3における円筒部10における正面図をライトガイド44の出射端面付近での横断面にて左右に配置された側視照明窓14の構成を示している。
なお、円筒部10の中央の円形部分は、対物光学系11を構成する後レンズ群43を示し、この後レンズ群43の後方位置に撮像素子34(図示せず)が配置されている。また、本変形例は、第1の実施形態において支持部18を設けない構成にしている。その他は、第1の実施形態とほぼ同様の構成である。
本変形例は、基本的には第1の実施形態と同様の作用効果を有する。さらに、光出射部材としてのライトガイド44の出射端面の位置を偏心して配置することにより、周方向を照明する場合の照明光の光量分布を調整することができる。
また、後述の図13に示すように円筒部材10aに(反射部材46を用いることなく)直接、導光溝45を形成する構成にしても良い。
図8は、第1の実施形態の第2変形例における側視照明部の構成を断面図で示す。本変形例は、第1の実施の形態において2箇所に設けていた側視照明窓14を、3箇所としたものである。
本変形例は、第1の実施形態と同様の効果を有すると共に、2箇所の場合よりも、側視観察窓13の側視の観察視野の観察対象側をより広範囲に、かつ照明光量を増大して照明することができる。
図9は、第1の実施形態の第3変形例における側視照明部の構成を断面図で示す。本変形例は、第1の実施の形態において2箇所に設けていた側視照明窓14を、4箇所としたものである。
本変形例によれば、ほぼ第1の実施形態の効果を有すると共に、さらに第2変形例と同様に2箇所の場合よりも、側面方向をより広範囲にかつ照明光量を増大して照明することができる。また、この場合には、側面方向の全周をより均一にカバーする照明を行うこともできる。
なお、図9に示した第3変形例をさらに変形して、例えば光出射部材としてのライトガイド44を配置する数を変更しても良い。例えば第2変形例のようにライトガイド44の数を3個にしても良いし、ライトガイド44の数を5個以上にしても良い。
次に本発明の第2の実施形態を説明する。図10は本発明の第2の実施形態における側視照明部の構成を断面図で示す。
本実施形態における側視照明部は、例えば第1の実施形態における側視照明部における一方の側視照明窓14において、反射部材46(導光溝45)の内面に設けられている反射部46aにおける周方向の両端部分をそれぞれ平面状の反射面61と段差を有する反射面62にした側視照明窓14aにしている。
また、本実施形態においては、第1の実施形態における他方の側視照明窓14における反射部材46の内面に設けた反射部46aにおける周方向の両端部分をそれぞれ球面の反射面63と非球面(曲面)の反射面64にした側視照明窓14bにしている。球面の反射面63は、(半球よりは狭い範囲で)球面形状に形成ており、また非球面(曲面)の反射面64は、非球面に形成されている。
本実施の形態によれば、第1の実施形態の場合と同様の効果を有する。
また、本実施の形態によれば、それぞれが異なる反射特性を有する反射面を組み合わせることにより、用途に応じた又は目標とする照明特性の側視照明手段を形成することが容易となる。
例えば、平面状の反射面61を設ける場合、その反射面を設ける角度(例えば、底面側から斜めに立ち上がる角度)を調整することにより、円筒部10の上方側を照明する照明光量の分布を調整できる。なお、この平面状の反射面61を鏡面でなく、乱反射し易い粗面等にしても良い。
また、球面の反射面63とすることにより、側面方向における異なる方向への照明光量の分布を連続的に調整することができる。また、非球面(曲面)の反射面64とすることにより、球面の反射面63よりもさらに所望の方向への広がりを調整した光量分布を実現することができる。
本実施形態は、このように反射特性が異なる複数の反射面を調整することにより、側方をより広範囲に、且つ均一に照明することができるようにすることができる。
また、本実施形態は、例えば第1の実施形態に適用した場合で説明したが、第1の実施形態における変形例に適用しても良い。
図11は本発明の第3の実施形態における側視照明部の構成を断面図で示す。本実施形態は、例えば図8に示した第2変形例と類似して、3箇所の側視照明窓14c,14d,14eを設けている。但し、図8の場合とは異なる配置例で示している。
そして、側視照明窓14c、14d、14eは、図8に示した側視照明窓14の構成において、導光溝45内側に光を散乱する光散乱部材としてのガラス粒子等からなる光散乱物質71と、透明な充填物72とを充填して、導光部材を形成している。
本実施形態においては、導光溝45を構成する反射部材46の内面部分に反射部46aを設ける構成にしても良いし、設けない構成にしても良い。図11に示すようにライトガイド44の出射端面の側面に近い導光溝45部分に関しては、反射部46aが設けてある方が良い。
このように本実施形態においては、ライトガイド44の出射端面からの光の方向を変えて側視照明窓14c,14d,14eから、該側視照明窓14c,14d,14eの外部に向けて均一に側視照明光を出射させることができる。
従って、本実施形態は、側視観察窓13の側方の観察視野側の観察対象を均一に照明でき、観察し易い良好な側視視野画像が得られる内視鏡画像を取得できる。このため、術者は、内視鏡画像を観察することにより、円滑に内視鏡検査を行うことができる。その他、本実施形態は、第1の実施形態と同様の効果も有する。
なお、光散乱物質71のみを設ける場合、導光溝45の内面に沿って形成しても良い。この場合にも上記導光部材の機能に近い機能を実現できる。この場合には、反射部46aを設けないようにしても良い。
図12は第3の実施形態の第1変形例における側視照明部の構成を断面図で示す。本変形例は、図11に示す第3の実施形態において、異なる特性の側視照明窓を設けた例を示す。
また、図11の側視照明窓14eにおいて、光散乱物質71及び充填物72を設けない側視照明窓14e′にしている。この側視照明窓14e′として、側視照明窓14c、又は14dと同じ構成にしても良い。
本変形例によれば、円筒部10の周方向に設ける複数の側視照明窓において、少なくとも1つは第3の実施形態の場合と同様に均一な面照明をすることができる。また、充填物73を充填した側視照明窓14d′を形成した場合には、その外周面を凹部のない円環形状にできる。その他、第1の実施形態と同様の効果を有する。
また本変形例では、1つの導光溝45内に複数のLED81を配置して、側視照明窓14f、14g、14hを形成している。
このような構成にすることにより本変形例は、第3の実施形態と同様に、均一な側視照明を行うことができると共に、さらに側面方向への照明光量を増大できる効果を有する。
また、図13にて説明した構成を上述した他の実施形態又は他の変形例に適用しても良い。例えば、第1の実施形態におけるライトガイド44の代わりにLED81や、LD、有機EL,無機EL等の光出射部材を用いても良い。
また、第1の実施形態等に対して、図13に示したように1つの側視照明窓に複数の光出射部材を配置しても良い。
なお、側視照明する場合、上述した第1の実施形態のように全周の3/4以上の広角の側視照明を実現できるが、本発明はこの場合に限定されるものでなく、所定の角度(例えば180°)以上を超える広角の側視照明する場合などに広く適用できる。
また、上述した各実施形態等を部分的に組み合わせる等して構成される実施形態も本発明に属する。
本出願は、2009年11月6日に日本国に出願された特願2009−255187号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。
Claims (14)
- 挿入部の先端に設けられ、該挿入部の挿入方向を臨む先端面および該挿入部の周方向を臨む外周側面を有する先端部と、
前記先端部の挿入方向を観察するために、該挿入方向を向いて設けられた直視観察窓と、
前記先端部の周方向を観察するために、前記外周側面に沿って形成された側視の観察視野を有する側視観察窓と、
前記先端部の先端方向へ光を出射する出射端面を有する光出射部材と、
前記側視観察窓よりも基端側において、前記光出射部材の出射端面よりも前記先端部外周側面の円周方向に沿って長く、且つ前記光出射部材の出射端面に対面するように前記先端部外周側面に形成された溝部と、
前記溝部内に配置され、前記溝部の深さよりも十分に小さいサイズで、前記光出射部材の出射端面が出射した光を散乱することにより、前記側視観察窓の観察視野側を照明する複数の粒子と、
前記溝部内において、前記複数の粒子間に充填される透明な充填物と、
を具備することを特徴とする内視鏡。 - 前記溝部における前記光出射部材の出射端面に対面する内面には光を反射する反射部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記溝部は、前記先端部の外周側面上に複数設けられることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記先端部は、前記挿入部よりも細径の円筒状部材からなることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記複数の溝部により、前記光出射部材の出射端面から出射された光は、前記先端部外周側面の全周方向を照らすように反射されることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡。
- 前記側視観察窓は、前記先端部の側面の周方向に沿って少なくとも全周の3/4を超える広角の側視視野を有し、前記溝部は、前記全周の3/4を超える広範囲の側視照明を行うことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- さらに、前記先端部を構成する前記円筒状部材の中心軸に沿って配置され、前記挿入方向の被写体の像を結ぶための回転対称形状の第1レンズと、
前記第1レンズの後方に配置され、前記第1レンズを経た光を屈折して前記挿入方向の被写体の像を結ぶため、及び前記周方向の被写体の像を結ぶためのミラー面を有するミラーレンズと接合された第2レンズと、
を備えた対物光学系を有し、前記対物光学系の結像位置に撮像素子の撮像面が配置されることを特徴とする請求項4に記載の内視鏡。 - 前記対物光学系は、前記挿入方向の被写体の像を前記撮像素子の撮像面の中央の円形領域に結び、かつ前記周方向の被写体の像を前記円形領域の外周の円環領域に結ぶことを特徴とする請求項7に記載の内視鏡。
- 前記対物光学系は、さらに前記第2レンズと前記撮像素子との間に複数のレンズからなる後レンズ群を有し、前記後レンズ群の外周側に前記側視観察窓、前記光出射部材及び溝部が形成されることを特徴とする請求項7に記載の内視鏡。
- 前記対物光学系は、さらに前記第2レンズと前記撮像素子との間に複数のレンズからなる後レンズ群を有し、前記後レンズ群の外周側に前記側視観察窓、前記光出射部材及び前記溝部が形成されることを特徴とする請求項8に記載の内視鏡。
- 前記光出射部材の出射端面は、前記溝部内における周方向の長さの略中央付近に配置されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記光出射部材の出射端面は、前記溝部内における周方向の長さの略中央付近に配置されることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡。
- 前記光出射部材は、ライトガイドファイバにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記光出射部材は、発光ダイオードにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
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