JP5274719B2 - 内視鏡及び内視鏡用照明装置 - Google Patents
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Description
観察窓による観察視野の患部等の被写体を鮮明に観察できるように観察窓の周囲に観察視野側に照明光を出射して照明するための照明窓が設けられている。
例えば、日本国特開2008−155016号公報中の図5には、観察窓の下方側の2箇所に照明窓を配置した内視鏡が開示されている。
このようなハレーションの発生を防止するため、照明窓として例えば観察窓の周囲に円環形状の導光板を設けることにより、観察視野側を照明むらが少なく照明できるようにすることが考えられる。しかし、その場合には、導光板から前方側に照明光として光を出射する場合の照明光の利用効率が低下することが予想される。照明光の利用効率の低下を補うためには導光板、又は導光板に導光するライトガイド等のサイズなどを大きくして照明光量を増大することが必要になるため、先端部のサイズが大きくなってしまう。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、観察視野側を照明むらが少なく照明でき、先端部のサイズを小型にできる内視鏡及び内視鏡用照明装置を提供することを目的とする。
(第1の実施形態)
図1に示すように、本発明の第1の実施形態を備えた内視鏡装置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の先端面の中央上方付近に偏心した位置から円筒形状に突出する円筒先端部10が形成されている。
円筒先端部10の基端付近には側視照明を行う側視照明窓14が形成されている。また、直視観察窓12の外周側には、この直視観察窓12(又は直視観察視野)の下部側となる外周部分を除くCリング形状の直視照明窓15が形成されている。
側視観察窓13は、下部側を除く広範囲の側面方向を観察するための、該側面の周方向に沿って(下端側を除く)全周近くを観察視野とするようにCリング形状(ほぼ円環形状)に形成されている。なお、側視照明窓14も、Cリング形状の側視照明部材21により形成される。
一方、直視観察窓12には、直視観察窓12の前方側、つまり挿入部4の軸方向の前方の被写体像を取得するための直視用対物レンズとしての先端レンズ41が取り付けられる。
また、円筒先端部10の周囲における先端部6の先端面には、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(図3参照)が設けられている。
また、本実施形態においては、円筒先端部10の下部側に隣接して円筒先端部10を支持する円筒先端部支持部材(以下、支持部材)18を先端部6の先端面から突出するように設けている。この支持部材18は、円筒先端部10の強度を補強する。また、この支持部材18は、光学的に遮蔽する機能を持つ遮光部材で形成される。
上記支持部材18には、上述した対物レンズ系11の直視観察窓12と側視観察窓13とをそれぞれ洗浄するための直視観察窓用ノズル部19と、側視観察窓用ノズル部20とが設けられている。
具体的には、支持部材18の先端面に、直視観察窓12に向かって開口する直視観察窓用ノズル部19が設けられている。
図1に示す操作部3には、直視観察窓用ノズル部19と側視観察窓用ノズル部20とからそれぞれ洗浄用の気体と液体とを選択的に射出させることができるように、送気送液操作ボタン24が設けてあり、この送気送液操作ボタン24の操作により送気と送液とを切り替えることができる。
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。
術者は、処置具による処置を行おうとする場合には、この処置具挿入口27から処置具を挿入し、その先端側をチャンネル先端開口部17から突出させることにより、処置具による治療のための処置を行うことができる。
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。
ビデオプロセッサ32は、内視鏡2の先端部6に搭載した撮像素子34を駆動する駆動信号を供給し、この駆動信号の供給により撮像素子34から出力される撮像信号(画像信号)に対して信号処理を行い、映像信号を生成する。
光源装置31で発生した照明光は、ユニバーサルコード5及び操作部3内を挿通された1本のライトガイドにより導光(伝送)され、さらに挿入部4内で分岐して複数本に分岐したライトガイド44、45(図4参照)によりその先端面側に導光(伝送)される。
また、この側視照明部材21に設けた反射面21aは、下部側の支持部材18を除いてCリング形状に形成され、下部側を除く全周に近い側視方向に照明光を出射する。
また、挿入部4内を通したライトガイド45の先端部は、(図3において点線で示すように)支持部材18内に設けたライトガイド挿入孔内に配置される。
本実施形態においては、光出射部材45aとしてのライトガイド45の先端部と、導光部材46とは、導光板47の入射面47a,47bに入射するように光を出射する光出射部48を形成する。
図5は、図4におけるG−H線断面により直視照明を行うための導光部材46と、Cリング形状の導光板47とを備えた直視照明用の照明部材49部分を示す。また、図6Aは、照明部材49の概略の形状を示す。
図4の縦断面図に示すように導光部材46は、先端部6の軸方向に関してはL字形状であるが、図5の横断面図に示すように、その先端側は、V字(基端側も含めるとほぼY字)に分岐する形状に成型されている。なお、図6に示すように導光部材46は、例えばリジッドなファイババンドルにより形成することができる。
入射面47a,47bに入射した光は、後述するようにCリング形状の導光板47により導光され、その前面から前方側に出射され、直視視野側の(観察対象部位等の)被写体を照明する直視照明光となる。
また、本実施形態においては、Cリング形状の導光板47における上部付近の位置に、導光した光を前方側(前面側)に出射するよう、背面から前面側に向かって楔形状に切り欠いて形成した楔形状の反射面50(図6,図8A、図8B参照)を設けている。
前レンズ部53は、前レンズ枠60に取り付けられた、それぞれ回転対称形状の先端レンズ41とミラーレンズ16とにより構成され、ミラーレンズ16の後面にはレンズ枠55が取り付けられている。
前レンズ枠60の外径(後端の段差部を除く)は、Cリング形状の導光板47の内径と殆ど等しく、導光板47の内周面に嵌合した状態で固定されている。
撮像素子34は、その背面において信号ケーブル58と接続されている。
なお、先端部6の本体部51は、その外周面及び支持部材18の前面がカバー部材59により覆われている。また、直視観察窓用ノズル部19は、支持部材18内に設けられた中空部19aの先端開口に取り付けられている。
なお、Cリング形状の導光板47は、図6に示すように、内周面及び外周面には光を反射する反射面57a,57b、背面には光を散乱させて反射する反射面としての散乱反射面57d、前面には光を透過して直視観察視野側に照明光として出射する透過面57cがそれぞれ設けてある。
撮像面34aを形成する矩形領域における中央の円形領域38aには直視観察窓12の先端レンズ41を経た直視の被写体像が結像され、この円形領域38aの外側の円環領域38bには側視観察窓13のミラーレンズ16を経た側視の被写体像が同心となるように結像される。なお、符号38cは、直視の被写体像と、側視の被写体像との境界となる円形部分を示す。
但し、本実施形態においては、側視観察窓13側に入射される被写体側からの光が、支持部材18によりメカニカルに遮蔽されるため、円環領域38b内における下部側の領域38dは、撮像素子34により撮像しない非撮像領域となる。
これらの図に示すように導光板47は、所定の内径d1を有する内周面と所定の外径d2を有する外周面とを有し、下部側が切り欠かれた円環としてのCリング形状を有する。
また、図6及び図8Aに示すように、導光部材46から下端側の入射面47a,47bから入射された光を前面から効率良く出射することができるよう、導光板47の内周面と外周面にはそれぞれ反射面57a、57bが設けてある。導光板47の内周面と外周面に反射機能が高いアルミニュウム、銀等の反射用の金属膜を設けることにより反射面57a、57bが形成される。
また、本実施形態においては導光板47の上部位置付近に楔形状に切り欠き、その楔形状に切り欠いた端面に反射用の金属膜を設けて反射面50を形成し、反射面50によって導光した光を効率良く前方又は前面側に出射する構造にしている。この楔形状の切り欠きは、例えば導光板47の前面及び後面間の厚さの1/2以上、例えば2/3−5/6程度となっている。
ライトガイド44は、その先端面から導光した光を出射する。この先端面に対向するように反射面21aが設けてある。反射面21aは、ライトガイド44の先端面から出射された光を反射して側視照明窓14から側方に照明光を出射し、側視視野の被写体側を照明する。なお、ライトガイド44は、実際には周方向の複数箇所に配置されている。
出射面46a,46bは、Cリング形状の導光板47における入射面47a,47bに密着又は当接しており、出射面46a,46bからそれぞれ出射される光が入射面47a,47bに効率良く入射する。
図8Aに示すように導光板47の内周面と外周面とには、それぞれ反射面57a、57bが形成してあるので、図8Aに示すように導光板47内に入射された光は、反射面57a、57bで反射されながら導光される。
また、図8Cに示すように導光板47の背面には散乱反射面57dが設けてあるので、背面に入射された光は散乱され、導光板47の前面から、或いは反射面57a、57bでの反射を経て前面の透過面57cを透過して前方側に出射される。
また、本実施形態においては、導光板47の上部位置には、楔形状の反射面50が設けているので、例えば導光板47内に導光された光が、図8Cにおける紙面の上方向に向かって入射された場合には、図8Bに示すように反射面50で反射して前面から出射させる。
これに対して、本実施形態によれば、楔形状の反射面50により、一方の入射面から入射され、他方の入射面に導光されてしまうような光を、途中で反射して前面から出射させるようにして、照明光として利用できる効率を向上する。
図9Aは本実施形態の内視鏡2を用いて、体腔内の患部等の観察対象部位92を近接して観察する様子を示し、また、図9Bはその場合のモニタ35の表示面35aで表示例を示す。図9Bにおける円形領域39aと円環領域39bは、図7に示す直視の被写体像と、側視の被写体像がそれぞれ結像される円形領域38aと円環領域38bに対応した画像表示領域を示す。
本実施形態においては、直視観察窓12の外周に下部側部分を除くようにCリング形状に直視照明窓15を形成しているので、先端部6の先端面を観察対象部位92に近接して観察する場合においても、下部側にハレーションが発生することなく、照明及び観察ができる。
つまり、本実施形態によれば、図18の従来例のように下部側に対向する部分での照明光の強度が上部側に比較して大きく増大し、ハレーションが発生してしまうことを有効に防止できる。
また、本実施形態によれば、直視観察窓12の後方に隣接してCリング形状の側視観察窓13を形成して、直視と側視とが可能な撮像ユニット52を形成した場合においても、先端部6をコンパクトなサイズにすることができる。
より具体的には、Cリング形状の導光板47の背面側から光を入射させる構造でなく、Cリング形状に切り欠いた(直視観察窓12の)下部側の入射面47a、47bからCリング形状の導光板47内に光を入射させる構造にしているので、図4に示すように導光板47の背面に隣接して側視観察窓13を形成でき、先端部6の長さを短いサイズにすることができる。
また、本実施形態によれば、楔形状の反射面50により、導光板47内に導光された光に対して実際に観察視野側に照明光として出射する場合の光の利用効率を向上できるので、導光部材46及び導光板47からなる照明部材49を小型化できると共に、先端部6のサイズも小型化できる。
また、本実施形態によれば、直視と側視との両方の観察画像を同時に得て表示することができるため、一方の観察画像の場合よりも内視鏡検査をより円滑に行うことができる。
また、第1の実施形態においては、導光部材46と導光板47を別部材で組み立てる構造にしているが、この場合に限定されるものでなく、導光部材46と導光板47を一体的に成型したものでも良い。
LED61a、61bは、駆動線63a、63bを介して光源装置31内に設けたLED電源回路に接続され、LED61a、61bは、LED電源回路から駆動線63a、63bを介して供給されるLED電源により点灯する。
本変形例の構成においては、LED61a、61bが導光板47の入射面47a,47bに入射するように光を出射する光出射部を構成する。
また、他の変形例として図8Cにおける2点鎖線で示すように、光出射部材としてのライトガイド45を用いることなく、LED64で発光した光を導光部材46に入射させるようにしても良い。
次に本発明の第2の実施形態を説明する。図11と図12は、本発明の第2の実施形態の内視鏡における先端部の構造を示す正面図と、縦断面図とを示す。また、図13は図12における横断面図を示す。
本実施形態は、第1の実施形態において、先端部6内の一部の構造が異なるのみであるので、第1の実施形態と異なる部分のみを説明する。
第1の実施形態においては、側視観察窓13の後方に隣接して、ライトガイド44により導光した光を用いて側視照明を行う側視照明窓14を形成していたが、本実施形態においては、この側視照明窓14を設けないで、直視照明及び側視照明を兼ねる直視・側視照明窓71を設けている。
第1の実施形態におけるライトガイド45は、導光部材46の基端面に、先端面が密着又は当接するように支持部材18の内部に配置していたが、本実施形態においては、ライトガイド45の先端側が第1の実施形態の導光部材46の機能を兼ねるように、ライトガイド45の先端側をL字に屈曲し、屈曲した先端側をさらにV字に分岐させ、分岐した先端面をCリング形状の導光板47の入射面47a,47bに密着又は当接するように配置している。
本実施形態におけるライトガイド45による導光部材46の機能を持つ導光部を符号72で示す。
この導光部72におけるV字に分岐した先端面は、導光板47の入射面47a,47bに入射するように光を出射する出射面72a,72bとなる。図11においては、点線によりこの導光部72を示している。また、図13は図5における導光部材46を導光部72に置換した構造となっている。
一方、本実施形態においては、第1の実施形態における導光板47の構成を若干変更して、直視・側視照明窓71から直視照明と側視照明を行う構造にしている。なお、直視・側視照明窓71は、導光板47の(前面が)露出する前面が直視照明窓として直視照明光を出射し、また導光板47の外周面が露出する側面が側視照明窓として側視照明光を出射する。
第1の実施形態においては、導光板47における内周面と外周面にそれぞれ反射面57a、57bを設けるようにしていたが、本実施形態の導光板47においては、内周面に反射面57a、外周面に透過面57eを設けるようにしている。
なお、本実施形態においても、導光板47における上部位置付近を楔形状に切り欠き、切り欠いた端面に反射用の金属膜等を設けて反射面50を形成している。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
このような構成による本実施形態の作用は、第1の実施形態における導光板47における外周面が反射面57bを、透過面57eにしたことが主要な相違点となる。従って、この相違点による作用を説明する。
また、図14Cに示すように背面に入射された光は、背面に設けた散乱反射面57dにより前面または側面(内周面又は外周面)側に散乱され、前面から直視観察視野側または外周面から側視観察側に出射される。
従って、本実施形態によれば、導光板47により形成された直視・側視照明窓71から直視照明及び側視照明を行うことができるようにしているので、第1の実施形態の効果(直視の観察視野側を照明むらが少ない状態で照明を行うことができ、先端部を小型にできる等の効果)を有すると共に、さらに先端部6の長手方向のサイズをより短くすることができる。
上述した実施形態の他に、第1の実施形態又は第2の実施形態をさらに変形した構成にしても良い。
図15は、例えば第2の実施形態を変形した先端部6の縦断面図を示す。第1の実施形態においては、側視照明を反射部材で反射させることにより行うようにしていた。これに対して、図15に示す構成においては、第2の実施形態におけるCリング形状の導光板47により直視・側視の照明を行う構成における側視の照明を直視と分離して行う構成を適用している。
従って、このライトガイド44の先端部は、光源装置31から導光した光を出射する光出射部材44aを形成する。
この光出射部材44aの先端面(ライトガイド44の先端面)から先端部6の軸方向の前方側に向けて出射された光は、L字形状に成型された導光部材46′を介して、Cリング形状の側視照明窓14に配置されたCリング形状の導光板47′に入射する。なお、導光板47′も導光板47の場合と同様に、直視観察視野の下部側(位置の後方側)となる外周部分が切り欠かれて入射面47a′,47b′が形成される。また、この導光板47′は、例えばレンズ枠55の外周面に嵌合する所定の内径を有し、かつその外径は、例えばミラーレンズ16の外径と同じ所定の外径を有する。
第2の導光部材46′及び第2の導光板47′は、側視照明を行う第2の照明部材49′を形成する。なお、図15においては、直視照明を第1の実施形態の場合と同様に、ライトガイド45、導光部材46、導光板47により行う構造で示している。
図16は、第2の照明部材49′を示す。
また、この第2の導光板47′の上部付近の位置には、内周面から外周面側に楔形状に切り欠いた端面により、外周側、つまり側方に反射する反射面50′が設けてある。そして、この第2の導光板47′に導光された光を側視照明窓14から側方、つまり側視の観察視野側に照明光を出射する。
また、第1の実施形態における側視照明のための反射部材を用いた場合には、ライトガイド44の先端面を周方向に複数箇所配置することが、周方向に広く側視照明を行う場合に必要になるが、本変形例の場合には、1箇所設けるのみで周方向に広く側視照明を行うことができる。このため、製造コストを低減できる。
なお、本実施形態(変形例も含む)の場合においても、導光部材46、46′を設けないで、例えば導光板47の入射面47a、47bに入射するように、光出射部材としてのLED等の発光素子により発光した光を直接、出射する構成にしても良い。
次に本発明の第3の実施形態を説明する。上述した実施形態、変形例等においては、直視と側視とを行うことができる対物レンズ系11を用いた場合の構成を説明したが、本発明は直視の対物レンズ系を有する場合に該当する。
図17は、本発明の第3の実施形態の直視の対物レンズ系11′を有する先端部6の構造例を示す。本実施形態の内視鏡は、上述した実施形態、変形例に類似するため、異なる構成のみを説明する。
本実施形態の内視鏡における先端部6においては、例えば図15における側視観察窓13に配置されるミラーレンズ16を有しない構造の対物レンズ系11′を採用し、また側視観察窓13を有しない構造にしている。
このため、図17に示す先端部6においては、図15における側視照明に用いるライトガイド44,第2の導光部材46′第2の導光板47′を有しない構造である。一方、図15の図示の場合と同様にライトガイド45により導光し、先端面から出射される光を導光部材46により導光し、さらに直視照明窓15に配置されたCリング形状の導光板47により直視視野側に照明光を出射する。なお、導光部材46,導光板47は、第1の実施形態において説明した構造と同じである。
本実施形態は、直視照明に関する作用は、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
また、本実施形態によれば、直視観察窓12の外周に下部側部分を除くようにCリング形状に直視照明窓15を形成しているので、直視の観察視野側を照明むらが少ない状態で照明を行うことができる。つまり、質の良い照明を行うことができる。
また、本実施形態によれば、楔形状の反射面50により、供給された光に対して実際に観察視野側に照明光として出射する場合の光の利用効率を向上できるので、照明部材49を小型化できると共に、先端部6のサイズも小型化できる。
本実施形態によれば、第1の実施形態と比較して、側視観察窓13,側視照明窓14を設けていないので、先端部6の長さをさらに短くすることができる。
次に、ライトガイドにより導光した照明光を用いて均一な照明ができるようにすると共に、小型で製造し易く、変形に対する耐性が大きい内視鏡用照明装置を説明する。
図18に示すように本発明の第1の実施形態の内視鏡用照明装置を搭載した内視鏡101は、体腔内等に挿入される細長の挿入部102と、この挿入部102の後端に設けられた操作部103と、この操作部103から延出されたユニバーサルコード104とを有する。このユニバーサルコード104の図示しない末端側の光源用コネクタ及び信号用コネクタは、それぞれ内視鏡101の外部の光源装置と信号処理を行うプロセッサとに接続される。
可撓性を有する挿入部102は、その先端に設けた先端部106と、この先端部106の後端に隣接して設けた湾曲自在の湾曲部107とを有する。この湾曲部107は、操作部103に設けられた湾曲操作ノブ105を、使用者が操作部103を把持した手の指で回動する操作を行うことにより、上下、左右の任意の湾曲方向に湾曲することができるようにしている。
光源用コネクタに入射された照明光は、ユニバーサルコード104、操作部103、及び挿入部102内を挿通されたライトガイド108によりその先端面に導光される。このライトガイド108によりその先端面に導光された照明光は、第4の実施形態の内視鏡用照明装置111を形成する円環形状の導光体112に入射される。そして、導光体112の前面側の照明光射出面(射出面と略記)131から、照明光を射出し、挿入部102が挿入された体腔内における患部等の観察対象部位側を照明範囲として照明する。
また、図19の先端部106の断面図にも示すように導光体112における円環形状の内側には対物光学系113が配置されており、その結像位置には電荷結合素子等により構成される撮像素子114が配置されている。
また、図18に示すように操作部103の前端付近には、処置具を挿入するための処置具挿入口115が設けてあり、この処置具挿入口115はその内部において挿入部102の長手方向に沿って形成されたチャンネルと連通している。このチャンネルは、先端部106の先端面において、チャンネル先端開口部116として開口している。
対物光学系113を構成する先端レンズの後方側に配置される後レンス群は、レンズ枠124に取り付けられている。
また、挿入部102の長手方向に沿って先端構成部材121に設けた照明用透孔には、ライトガイド108の先端側が通され、さらにその先端側においてライトガイド108は略90°屈曲している。なお、ライトガイド108は、照明光を伝送する多数のライトガイドファイバを束ねたファイババンドルにより構成されている。
また、先端構成部材121の外周面を、先端カバー125で覆うと共に、ライトガイド108の屈曲した先端側をこの先端カバー125により覆い、ライトガイド108を保護している。
また、導光体112の射出面131の下端付近の一部を段差状に切り欠いた切欠部126を設け、先端カバー125には、この切欠部126に当接するように突出する突出部125aを形成している。そして、この突出部125aにより、導光体112が先端部106から脱落しないように保護している。また、ライトガイド108は、挿入部102内においては保護チューブで覆われ、先端部106内においては、充填部材や接着剤等により照明用透孔に固定されている。
図20Aは、本実施形態の内視鏡用照明装置111を、導光体112の射出面側から見た正面図を示し、図20Bは図20AのI−I′線断面図を示す。
図20Aに示すように内視鏡用照明装置111は、円環形状で透明な導光体112を用いて形成される。内視鏡用照明装置111は、導光体112を正面側から見た場合に対応する断面形状として、円環外周の直径を通る2点(の場合の180°)よりも小さい角度を形成する2点P1,P2から延長した1点鎖線で示すような2つの線がそれぞれ接する略水滴形状となる外形を有する。
また、この内視鏡用照明装置111は、上記導光体112に対して、前記切欠部133における切り欠いた2つの切断面に設けられ、前記ライトガイド108からの照明光が各切断面に垂直方向に入射するよう、該ライトガイド108の端面と接触する入射部(又は受光部)を形成する各入射端面134が各切断面に設けられている。
また、ライトガイド108は、先端付近において、図20Aに示すようにY字形状をなすように分岐し、分岐した2つの端面がそれぞれ2つの入射端面134に接触する。この場合、ライトガイド108の端面付近でのファイバ走行方向は、各入射端面134にそれぞれ垂直となる状態で、入射端面134に接触する。そして、ライトガイド108からの照明光が、2つの入射端面134に垂直な方向から(2つの入射端面134に)入射するように設定している。このように本実施形態においては、ライトガイド108により導光した照明光を2つの入射端面134に垂直な方向から同時に入射させる機能を持つ。
また、この内視鏡用照明装置111は、導光体112の円環形状の円環部132の内周面(内周表面)に形成され、前記導光体112内部に入射した照明光が内周面に入射した場合、前記円環部132内部に反射する反射部としての機能を持つ、アルミニュウム等の照明光に対する反射率が高い部材で形成した反射材135が薄膜状に設けてある。
なお、反射部を構成する反射材135としては、円環部132の内周面全体に設ける場合に限定されるものでなく、少なくとも切欠部133を設けた入射部側(図20Aにおける下端のライトガイド108寄りの内周面部分)に配置し、前記導光体112に入射した照明光が直接内周面に向けて入射した場合に、円環部132内部に反射するものであっても良い。このように切欠部133を設けた入射端面134寄りの一部に設けた場合には、この一部以外の内周面部分には対物光学系113に照明光が入射しないように遮光部を設けるようにしても良い。
なお、本実施形態においては、円環部132の内側に円環形状の遮光する機能を持つ材質で形成した先端レンズ枠122を配置しているので、円環部132の内周面の内側に照明光が射出されても先端レンズ枠122によって遮光され、先端レンズ枠122内側の対物光学系113(の先端レンズ)に照明光が入射することを防止できる。このため、円環部132の内周面に遮光部を設けることを必要としない。
なお、円環部132における切欠部133を設ける前の略水滴形状としては、図20Aの1点鎖線の形状の場合に限らず2点鎖線で示すように下端側が丸みを有する形状であっても良い。いずれの形状の場合においても、切欠部133を設けた円環部132においては、同じ形状となる。
また、図20Bに示すように導光体112の円環部132における上記射出面131と反対側となる背面側の円環表面には、円環部132の内部から射出するように入射する照明光を円環部132の円環表面に垂直な方向に対して角度を有する方向に拡散して円環部132内部に反射する光拡散部136を設けている。なお、この光拡散部136として、入射する照明光を主に円環部132内部側に散乱する光散乱部により形成しても良い。
また、本実施形態においては、円環部132の射出面131は、図20Bに示すようにその外周側を丸みを有する曲面137となるように加工している。
このように円環部132の射出面131の一部となる外周側に形成した曲面137は、曲面137に入射する照明光を円環表面と垂直な方向と適宜の角度を有する方向に光を拡開して射出する光拡開部の機能(従って、より広義には円環表面と垂直な方向と角度を有する方向に光を拡散する光拡散部の機能)を有する。
なお、図20A及び図20Bにおいては、切欠部126を図示しているが、図21A以降では、図22B、図32を除いて簡略化して省略した図面にしている。
ライトガイド108の先端の端面は、導光体112の入射端面134に接触していると共に、ライトガイド108からの照明光が入射端面134に垂直方向から入射するようにしているので、ライトガイド108からの照明光が導光体112の円環部132内部に(垂直方向でない場合における反射の発生を抑制して)効率良く入射する。
導光体112の円環部132内部に入射した照明光は、図19、図21A、図21Bのように反射や光拡散して、射出面131から効率良く射出する。
また、本実施形態においては、導光体112を円環形状に連結した(途切れない)形状を維持(保持)するようにその外周側の一部を切り欠いて入射端面134を形成しているので、円環形状が途切れた形状の場合に比較して、変形に対する耐性が大きくできると共に、製造する場合にも破損しにくく、製造し易い内視鏡用照明装置を提供することができる。
また、図21Bに示すように導光体112の円環部132内部に入射し、円環部132内部からその背面に入射する照明光を、円環部132の背面の光拡散部136により、円環部132の円環表面に垂直な方向に対して角度を有する方向に拡散して円環部132内部側に反射する。従って、導光体112の円環部132に入射した照明光を効率良く射出面131から射出するように導光することができる。
この場合には、円環部132の内部から射出面131への入射角が大きくなると、射出面131で反射されて射出面131と反対側の背面方向に照明光を射出してしまう場合がある。つまり対物光学系113の観察範囲から大きく外れて、不要な方向への照明を行うことになってしまう場合が発生する。
これに対して、図21Cの右側に示すように曲面137を形成することにより、背面方向に照明光を射出することを防止(抑制)して、観察範囲を照明範囲として照明する照明光量を増大することができると共に、射出する光を拡開してより均一な配光特性で照明範囲を照明することが可能になる。
本変形例は、光拡散部136が設けられていないため、図21Bの場合に比較すると、円環部132の背面に入射した照明光を光拡散する機能が低下するが、広範囲の角度を照明するような場合には、このような構成を採用しても良い。
図22Aは本実施形態の第2変形例の内視鏡用照明装置111Bにおける光拡散部136Bの構造を示す。第4の実施形態においては、光拡散部136として、例えば背面側の円環表面を梨地形状の凹凸処理面としたり、さらに凹凸処理面を反射する機能が高い反射塗料等でコーティングしていた。
本変形例は、第4の実施形態の場合と殆ど同様の作用効果を有する。
また、図22Bは、第3変形例の内視鏡用照明装置111Cにおける円環部132の内周面に設ける反射部の構造を示す。
この反射面122aが円環部132の内周面に嵌合し、導光体112の円環部132から反射面122a側に入射する照明光を該反射面122aにより円環部132内側に反射するようにしている。その他は、第4の実施形態と同様の構成である。本変形例は、第4の実施形態の場合と殆ど同様の作用効果を有する。なお、本変形例においても、反射面122aが円環部132の内周面全体に形成する場合に限定されるものでなく、ライトガイド108からの照明光が入射される入射部を形成する入射端面134寄りの一部に設けるようにしても良い。
また、本変形例においては、この反射体151は、図23(A)における一部を拡大する拡大図に示すようにその球面の曲率半径をr、背面の表面から突出する高さをhとした場合、高さhを以下の(1)式
h≦100μm (1)
を満たし、かつ以下の(2)式
0.3≦h/r≦0.6 (2)
の条件を満たすように設定している。
なお、h/rが(2)式の下限未満に小さくなると、拡散する機能が低下する。一方、h/rが(2)式の上限を超えて大きくなると、反射体151の内部に光が閉じこめられる割合が増加し、拡散して射出面131から射出する光量が低下する。
本変形例によれば、導光体112の円環部132における背面に入射した光を拡散して効率良く射出面131から射出させることができる。その他、第4の実施形態と同様の作用効果を有する。なお、反射体151が設けられた円環部132の背面表面を、図22Aで説明したミラーコーティング部142でミラーコーティングしても良い。
図24で示す例においては、第4の実施形態の内視鏡用照明装置111において、円環部132における外周面の全体でなく、曲面137が形成された射出面131寄りの一部の外周面を除いた外周面に光散乱/光拡散部155を設けている。なお、光散乱/光拡散部155を、射出面131付近を除く外周面に設けたり、背面寄りの外周面に設けるようにしても良い。
このように光散乱/光拡散部155を設けることにより、設けない場合における円環部132の外周面に直角に近い角度で入射された照明光が、外周面で円環部132の内部側に反射されることなく、外周面の外部に出射されてしまう照明光(この場合には照明範囲から外れた照明光)を、円環部132の内部に光拡散又は光拡散することができる。
これにより、照明範囲に照明光を射出する照明光量を増大できる。その他、第4の実施形態と同様の作用効果を有する。
次に図25を参照して本発明の第5の実施形態の内視鏡用照明装置111Fを説明する。本実施形態の内視鏡用照明装置111Fは、例えば第4の実施形態の内視鏡用照明装置111において、円環部132の内周面の形状を変更している。
本実施形態においては、円環部132の内周面は、射出面131側から、円環部132の中心軸Oに沿ってこの射出方向と反対側となる背面側にテーパ状に拡径となる円錐面161を有する。この円錐面161の表面には、第4の実施形態の場合と同様に反射材135が形成してある。
上記のように内周面を円錐面161の形状にすることにより、円環部132内部から内周面に入射した照明光を、円錐面161を形成しない場合より、射出面131方向に導光するように反射させる機能を大きくすることができる。
次に本実施形態の作用を図26Aを参照して説明する。図26Aの矢印で示すようにライトガイド108から円環部132の中心軸Oに垂直に入射された照明光は、内周面に入射する場合と、円環部132の円環に沿って導光され、上面位置の外周面により反射されて、内周面に入射する場合とがある。
内周面は背面側に拡径となるように傾斜しているため、反射材135で反射された照明光は、矢印で示すように射出面方向に導光され、射出面131から射出される。
図26Bは、図26Aの場合において中心軸Oと垂直な方向以外の照明光を同様する様子を示す。
本実施形態によれば、導光体112の円環部132内部に入射された照明光を効率良く、射出面131側に導光して射出することができる。その他、第4の実施形態と同様の作用効果を有する。
図27に示すように本変形例においては、導光体112の円環部132は、ライトガイド108から照明光が入射される入射端面134から遠方側に遠ざかる(離れる)につれて、円環部132の肉厚が減少するように背面を、射出面131と平行となる方向から傾斜させている。
換言すると、円環部132における射出面131とその背面との肉厚が、円環部132の下端の入射端面134においてはtoであるとすると、その肉厚toが入射端面134から遠ざかる上部側になるにつれて小さくなり、上端の位置では肉厚が最も小さいtu(to>tu)となるように背面を傾斜させた傾斜背面165にしている。
図28Aはライトガイド108から射出面131に平行に入射された照明光が傾斜背面165の表面に設けた光拡散部136で拡散される様子を示す。また、図28Bは、図28Aの場合の他に、射出面131と平行以外の方向に入射された照明光が傾斜背面165の光拡散部136で拡散される様子を示す。
このように本変形例においては、背面を傾斜させた傾斜背面165を形成することにより、この傾斜背面165を形成しない場合よりも、確率的(統計的)に入射端面134から離れた背面部分に入射する照明光を増大でき、その背面部分の光拡散部136での拡散により、射出面131から射出する照明光を増大できる。
これに対して、以下に説明する変形例のようにライトガイド108から入射される照明光の入射方向を円環部132の中心軸Oとなす角を90°よりも小さい角αとなり、円環部132の射出面131と反対側の背面側を向いて入射するような構成にしても良い。
図29は第5の実施形態の第2変形例の内視鏡用照明装置111Hの側面断面図を示す。なお、本変形例を正面から見た図は図20Aと殆ど同様になる。
図29に示すようにライトガイド108の先端付近は、90°以上に屈曲されてその先端面は、中心軸Oと角90°−αをなす。
本変形例によれば、第1変形例のようにライトガイド108の端面から導光体112の円環部132内部に入射された照明光を円環部132の背面の光拡散部136に導光する割合を増加できる。従って、射出面131から観察範囲をカバーする照明範囲に照明光を射出する効率が向上する。換言すると、ライトガイド108を太径にすることなく、射出面131から射出する照明光量を増大できる。その他、第4の実施形態と同様の効果を有する。
図30は第3変形例の内視鏡用照明装置111Iにおける円環部132の入射端面付近の構造を示す。
また、円環部132を有する導光体112の屈折率ndをライトガイド108の屈折率nlよりも大きくしている。
そして、図30に示すようにライトガイド108の先端面から円環部132の入射端面134を形成する傾斜端面134aに入射される照明光をライトガイド108の屈折率nlよりも大きい屈折率ndにより、背面側の方向に屈折して入射させるようにしている。
つまり、ライトガイド108から傾斜端面134aへの入射角をβi、導光体112の円環部132内部に出射する出射角をβoとすると、βi>βoとなり、円環部132の内部に入射する照明光を背面の光拡散部136側に導光する。本実施形態の第2変形例と同様の効果を有する。
本変形例においても導光体112の入射端面134は中心軸Oと垂直な面と90°なす角よりも小さい角となる傾斜端面134bを持つように設定している。
また、導光部材171の屈折率d1は、導光体112の屈折率ndよりも大きくしている(n1>nd)。従って、導光部材171から傾斜端面134bへの入射角をγi、導光体112の円環部132内部に出射する出射角をγoとすると、γi<γoとなり、円環部132の内部に入射する照明光を背面の光拡散部136側に導光する。
なお、上述した実施形態(変形例の場合を含む)を部分的に組み合わせて形成される実施形態等も本発明に属する。また、上述した実施形態等において、例えば図24における光散乱/光拡散部155の代わりに、光を反射する反射部にしても良い。また、例えば図20Bの円環部132の内周面に設けた反射材135の代わりに、光を散乱する光散乱部を設けるようにしても良い。
また、上述した実施形態においては、ライトガイド108からの照明光が入射する入射部として2つの入射端面134を設けた場合で説明したが、図32に示す内視鏡用照明装置111Kのように1つの入射端面134のみに照明光を入射させる構成にしても良い。
また、導光体112の円環部132における入射端面134として使用されない端面134′の表面には、光を反射する反射部181が設けてあり、円環部132内部からこの端面134′に入射した光を円環部132内部に(戻すように)反射する。なお、反射部181の代わりに、光散乱部又は光拡散部を設けるようにしても良い。その他の構成は、例えば、第4の実施形態と同様である。
本内視鏡用照明装置111Kは、第4の実施形態とほぼ同様の効果を有する。1つの入射端面134にした場合の構成を、第4の実施形態に適用した場合で説明したが、他の変形例や第5の実施形態等に適用しても良い。例えば、図32における2点鎖線で示すように円環部132の外周面に反射部182を設けるようにしても良い。この場合、外周面全体に設けても良いが、図24に示すように曲面137が設けられた出射面131付近を除く外周面全体、或いは背面寄りの一部の外周面に設けるようにしても良い。反射部182によって円環部132内部から外周面に入射した照明光を、入射角が小さい場合においても、外周面の外部に射出することを抑制し、射出面131から射出する照明光量を増大できる。なお、反射部182の代わりに光散乱部又は光拡散部を設けるようにしても良い。
Claims (20)
- 外部から導光部材を介して入射した光を、内周面と外周面とを持つ円環形状の円環部を含む透明の導光体に導光し、該円環部から照明光として射出する内視鏡用照明装置であって、
前記導光体は、
前記円環部の外周を切り欠いて設けた切欠部であって、先端側がV字に分岐した前記導光部材の先端面である2つの出射面とそれぞれ対向して前記出射面からの光を垂直方向に入射する形状の2つの面である入射部を含んで構成された切欠部を備える
ことを特徴とする内視鏡用照明装置。 - 前記導光体の切欠部は、
前記円環部の断面の円における外周の2つの点からそれぞれ延長した線から、前記円環部の外周面から内周の側に向けてそれぞれ垂直に延長した2つの線を形成するように切り欠いた面である2つの前記入射部を備えることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記導光体の切欠部は、前記円環部の断面において、前記円環部の断面の円における外周の2つの点からそれぞれ延長した2つの線が各々接する形状となる外形の一部を、前記2つの線のそれぞれの略垂線を結ぶ方向で、かつ前記円環形状が途切れないように該円環部を切り欠いた切断面の形状であることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記円環部の内周面における少なくとも前記切欠部を設けた側に配置され、前記導光体に入射した前記照明光を前記円環部内部に反射する反射部をさらに設けた請求項3に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記反射部は、前記円環部内部から前記内周面に入射する前記照明光を前記円環部内部に向けて反射する面を持つ反射材を含むことを特徴とする請求項4に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記円環部は、入射した前記照明光を、前記円環部の円環表面に垂直な方向に対して角度を有する方向に拡散して射出する光拡散部を備えることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記光拡散部は、前記円環部の射出面の少なくとも一部に設けられることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記円環部は、前記円環形状の前記照明光を射出する面から該射出面と反対側の背面側にテーパ状に拡開する円錐面形状の内周面を含むことを特徴とする請求項3に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記円環部は、前記照明光の入射部から遠ざかるに従い厚さが減少することを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記導光体は、前記内周面に形成した光の反射面と、前記外周面に形成した光の透過面とを有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記導光体における上部側の位置に、前記導光体内で導光した光を前記円環部の前面側に出射するために、前記円環部の前面と反対側である背面側から該前面側に向かって楔形状に切り欠いて形成した楔形状の反射面を有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記円環部において、前記円環形状の前記照明光を射出する面と反対側の射出面に、光を散乱して反射する光拡散部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記光拡散部は、前記円環部において、前記円環形状の前記照明光を射出する射出面と反対側の面に設けられた凹凸処理面を含むことを特徴とする請求項12に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記導光体は、前記内周面と前記外周面とにそれぞれ光の反射面を形成したことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明装置。
- 体腔内に挿入される挿入部の先端部に、
前記挿入部の軸方向の前方側を直視観察視野とする直視用対物レンズが設けられた直視観察窓と、
前記直視観察窓の外周側に形成した照明窓に配置され、前記直視観察視野の下部側に入射された光を導光して前記照明光を射出する請求項1に記載の内視鏡用照明装置と、
前記内視鏡用照明装置に外部から導光した光を入射させる、内視鏡の挿入部に設けられたライトガイドと、
前記ライトガイドの先端面を前記内視鏡用照明装置に対向させて前記光を導光できるように前記ライトガイドを支持する支持部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡。 - さらに、前記直視用対物レンズが設けられた前記直視観察窓の背面側に、前記挿入部の軸方向と直交する側方を側視観察視野とする側視用対物レンズが設けられた側視観察窓と、
前記側視観察視野側に側視照明光を出射する側視照明窓と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の内視鏡。 - 前記導光体は、前記直視観察視野側に照明光を出射するように前記直視観察窓の外周側に形成した照明窓にその前面が露出するように配置されると共に、前記側視照明窓にその外周面が露出するように配置されて、前記導光体は直視照明と側視照明とを兼用して行うことを特徴とする請求項16に記載の内視鏡。
- 前記直視用対物レンズを経て前記先端部に配置された撮像素子の撮像面の中央の円形領域に直視の被写体像を結像する対物レンズ系は、前記側視用対物レンズを経て前記撮像素子の撮像面における前記円形の外側の略円環領域に側視の被写体像を同心となるように結像することを特徴とする請求項17に記載の内視鏡。
- 前記側視照明窓に、前記直視観察窓の外周側に形成した照明窓に配置される前記導光体とは異なる円環形状を含む第2の導光体を配置し、前記第2の導光体における前記直視観察視野の下部側となる外周部分を切り欠いて形成した第2の入射部に入射するように光を出射する第2の光出射部を設けたことを特徴とする請求項16に記載の内視鏡。
- 前記第2の導光体は、所定の内径及び所定の外径を有する円環形状の一部を切り欠いて前記第2の入射部を形成し、かつ前記内周面に形成した光の反射面と、前記外周面に形成した光の透過面と、前面及び背面にそれぞれ散乱して反射する反射面と、前記第2の導光体における前記第2の入射部の位置とは反対側となる上部側の位置に前記内周面から前記外周面に向かって楔形状に切り欠いて、前記外周面側に光を反射する反射面とを有することを特徴とする請求項19に記載の内視鏡。
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