JP3953593B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察対象物に挿入部の先端部から照明光を照射し、観察する内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡は、主に、生体の体腔内や狭い管路内等に挿入し、体腔内の観察や治療、管路内等の観察や補修を行うのに用いられる。
【０００３】
通常、体腔内や管路内等は光が無い状態であるため、内視鏡の先端部は観察視野を照明するための照明手段を有している。
照明手段としては、光ファイバを束ねたライトガイドファイバーを介して照明光を内視鏡の先端へ導光するものや、内視鏡の先端に小型ランプを備えたものがある。
【０００４】
なかでも、小型のランプを照明手段として使用する先端ランプ式の内視鏡は、ライトガイドファイバーを使用した内視鏡に比べて価格が安く、また、挿入部の長さに（ライトガイドファイバーの長さ）に明るさが影響されないので、挿入部を自由に長くできる利点がある。
【０００５】
照明に用いるランプの種類は多数あるが、配光特性、即ち、照射する光の角度で分類すると、ランプの前面に設けたレンズにより光が拡散するのを抑えて狭い範囲に配光するスポット照明タイプと、広い範囲に配光する拡散照明タイプと、に分類される。
【０００６】
そのため、ランプは、組み込む内視鏡の観察領域に合致するよう、その配光特性を考慮して選択されるのであるが、通常、1個のランプのみでは、内視鏡の観察領域全域に均一な照度を得られない。
【０００７】
例えば、スポット照明タイプのランプを組み込んだ内視鏡を管路等に挿入した場合、その観察領域は奥行きを有するため、手元側程暗い映像となってしまう。逆に、拡散照明タイプのランプを組み込んだ内視鏡を管路に挿入した場合、手元側しか観察できない。
【０００８】
これらを解決すべく、様々な工夫がなされている。
例えば、特開平７−２７５２００号公報には、小型ランプとして発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、ＬＥＤの前面側にレンズ等の照明光学系を配置することで、ＬＥＤが発する照明光の配光角を整えることが記載されている。
【０００９】
また、特開昭６１−２７６５３２には、ランプの裏面側に反射板を設け、この反射板にランプからの光を当てて反射させ、間接的に観察領域を照明することで、観察しやすい適切な配光を得ることが記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、適切な配光特性を得るため、レンズや反射板を備えると、内視鏡が高価となってしまう。
【００１１】
上記課題に鑑み、本発明は、適切な配光特性の得られる内視鏡を安価に提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明の内視鏡は、内視鏡の先端部に設けられ、観察対象物に照明光を照射する第1の照明手段と、この第1の照明手段の配光角度より広い配光角度を有する第２の照明手段とを備え、第1の照明手段と第２の照明手段は同時に照射可能であるとともに、同一のパッケージ内に配置する。また、パッケージを複数設け、先端部に設けた対物光学系を挟んで対向するように配置する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における内視鏡システムの概略構成を示す図、図２は図１における内視鏡システムの電気系統を模式的に示す図、図３は内視鏡先端部におけるＬＥＤの配置を示す側面図、図４は内視鏡先端部におけるＬＥＤの配置を示す正面図である。
【００１４】
図１に示す通り、内視鏡システム１は、観察対象物の映像を捕らえるための内視鏡装置２と、内視鏡装置２より出力される電気信号を映像信号に変換するビデオプロセッサ３と、ビデオプロセッサ３からの映像信号を表示するモニタ４と、より構成される。
【００１５】
上記内視鏡装置２は、観察対象物内に挿入する挿入部５と、内視鏡装置２の操作を行う操作部６と、操作部６から延長されたコードと７、コード７とビデオプロセッサ３とを着脱するためのコネクタ８より構成されている。
【００１６】
上記挿入部５は、上記操作部６より延出した屈曲自在な軟性部９と、軟性部９より先端側に位置するとともに挿入部５の軸芯線に対して互いに直行する４方向に湾曲自在なフレキシブル性を有する湾曲部１０と、湾曲部１０よりさらに先端に位置する先端部１１と、から構成されている。
【００１７】
挿入部５内には、その一端が先端部１１に連結されているとともに、その他端が操作部６に備えられた２つのアングルノブ１２に連結された操作ワイヤ（図示省略）が挿通されている。
【００１８】
アングルノブ１２は操作部５に対して回動自在に備えられており、操作ワイヤは、アングルノブ１２の回動により引き操作される。
即ち、操作ワイヤが先端部１１を引くことで、湾曲部１０が湾曲し、先端部１１の方向を定めることができる。
【００１９】
先端部１１には、図２に示す通り、観察対象物を照明するための照明手段としてＬＥＤ１３が備えられているとともに、観察対象物を結像する対物光学系１４が備えられており、この対物光学系１４の後端には、対物光学系１４にて結像された像を電気信号に変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）等からなる撮像手段１５が備えられている。
【００２０】
撮像手段１５の信号線１６及びＬＥＤ１３のリード線１７は、挿入部５、操作部６、コード７を介してビデオプロセッサ３に接続されている。
ビデオプロセッサ３は、リード線を介してＬＥＤ１３への電力供給を行うとともにＬＥＤ１３の発光を制御し、かつ、信号線１６を介して撮像手段１５への駆動信号を発信するとともに撮像手段１５からの電気信号（出力信号）を受信し、映像信号に処理してビデモニタ４に送出するものであり、操作部６に備えられたスイッチ１８により遠隔操作可能である。
【００２１】
次に、先端部１１における撮像手段１５およびＬＥＤ１３の具体的な配置について図３、４を用いて説明する。
ＬＥＤ１３は、第1のＬＥＤ１３ａ及び第2のＬＥＤ１３ｂからなり、図３に示す通り、それら発光方向が先端部１１の軸芯線と平行となるよう先端部１１内に備えられている。また、図４に示す通り、第1のＬＥＤ１３ａ及び第2のＬＥＤ１３ｂは、交互かつ放射状に２個づつ計４個を等角配置している。
【００２２】
本実施の形態における第1のＬＥＤ１３ａは、中心部は明るいが、周辺部の照度が足りない、つまり、チップ前面にレンズのついているスポット照明タイプのＬＥＤである。
【００２３】
具体的には、ＬＥＤチップの前面にエポキシ樹脂からなる凸レンズを一体的に配置したメタルヘッダ形ＬＥＤ、もしくは、ＬＥＤチップをエポキシ樹脂等で固めるとともに、該エポキシ樹脂にて凸レンズを形成したエポキシ樹脂埋め込み形ＬＥＤ等を用いる。
また、本実施の形態における第2のＬＥＤ１３ｂは、周辺部は明るいが、中心部の照度が足りない、つまり、チップ前面にレンズのついていない拡散照明タイプのＬＥＤである。
具体的には、ＬＥＤチップをエポキシ樹脂等で固めたチップＬＥＤ等を用いる。
【００２４】
（作用）
上記内視鏡システム１を、管路等の内部の観察に使用する場合、まず、ビデオプロセッサ３によりリード線１７を介してＬＥＤ１３ａ、１３ｂに電力を供給し、ＬＥＤ１３ａ、１３ｂを発光して観察領域を照明しつつ、対物レンズ系１４に入射する反射光を撮像手段１５で電気信号に変換する。
【００２５】
電気信号は、信号線１６を介してビデオプロセッサ３に出力されるとともに、ビデオプロセッサ３で画像信号に変換され、モニタ４に出力される。
観察者は、モニタ４の画像を観察しつつアングルノブ１２を操作し、先端部１１の方向を決めつつ先端部１１を管路等の内部に押し込み、先端部１１を目的の観察対象物（位置）まで送る。
【００２６】
先端部１１を押し込むとき、および、観察対象物（位置）を観察する際、光の照射角度が広い拡散照明タイプのＬＥＤ１３ｂが主に手元側を照明し、光の照射角度が狭いスポット照明タイプのＬＥＤ１３ａが主に手元側より遠方を照明するので、観察領域全域が均一に照明されることになる。
【００２７】
（効果）
本実施の形態によると、観察しやすい適切な配光特性、即ち、観察領域全域において均一な照度を得ることができるため、従来の様に、ランプとは別体のレンズや反射板を備える必要がない。
従って、適切な配光特性の得られる内視鏡を安価、かつ、小型に製造することができる。
尚、本実施の形態では、ＬＥＤの種類を２種類としたが、３種類以上のＬＥＤを配置しても良い。
【００２８】
（実施の形態２）
図５に示す通り、本実施の形態は、凸レンズが付いているスポット照明タイプのＬＥＤ１９と、凸レンズが付いていない拡散照明タイプのＬＥＤ２０とを同一の基板上に配置するとともに、エポキシ等の樹脂で一体的に固め、両者を１つのパッケージ２１内に納めたものである。
本実施の形態では、このパッケージ２１が対物光学系１４を挟んで対向するよう、先端部１１の先端に1対備えた。
その他の構成および作用は実施の形態１と同様である。
【００２９】
（効果）
スポット照明タイプのＬＥＤと、拡散照明タイプのＬＥＤとを同一のパッケージに収めたので、内視鏡の先端部の組み立て性が向上する。従って、製造コストをさらに低減することができる。
その他の効果は実施の形態１と同様である。
【００３０】
（実施の形態３）
図６に示す通り、本実施の形態は、スポット照明タイプであって、正面からみると略長方形かつ板面状のＬＥＤ２２と、拡散照明タイプであって略長方形かつ板面状のＬＥＤ２３とを基板（図示省略）上に交互に配置し、この基板を先端部１１に固定したものである。
その他の構成および作用は実施の形態１と同様である。
【００３１】
（効果）
板面状のＬＥＤは基板への実装が容易であることと、ＬＥＤを実装した基板を先端部に組み付けることは容易であることから、製造コストをさらに低減することができる。
その他の効果は実施の形態１と同様である。
【００３２】
（実施の形態４）
本実施の形態は、図７に示す通り、スポット照明タイプである板面状のＬＥＤ２４、および、拡散照明タイプである板面状のＬＥＤ２５の形状を扇形状とし、ＬＥＤ２４とＬＥＤ２５とを２個づつ計４個配置したものである。
その他の構成及び作用は実施の形態１、３と同様である。
【００３３】
（効果）
本実施の形態によると、ＬＥＤの配置場所が、観察光学系と先端部との間のリング状部分に限られる場合において、ＬＥＤの形状を、リング状部分の形状に沿った扇形状とすることにより、先端部にＬＥＤを高密度に配置できるので、先端部の小型化に寄与できる。
その他の効果は実施の形態１、３と同様である。
尚、図7に示した例では、ＬＥＤ２４、２５を合計４個としたが、図８に示すように、さらに複数（図８では８個）のＬＥＤ２４、２５を配置しても良い。
その効果は実施の形態４と同様である。
【００３４】
（実施の形態５）
本実施の形態におけるＬＥＤは、図９に示す通り、その中心部が対物光学系の中心と一致したドーナツ状の基板上に、スポット照明タイプのＬＥＤチップ（図示省略）を複数個と、拡散照明タイプのＬＥＤチップ（図示省略）を複数個、交互に配置し、全体をエポキシ等の樹脂で固め、１つのドーナツ状のパッケージ２６としたものである。
その他の構成および作用は実施の形態１と同様である。
【００３５】
（効果）
本実施の形態によると、ＬＥＤチップの高密度実装が可能となるとともに、先端部へのＬＥＤの組み付け性が容易となる。
その他の効果は実施の形態１と同様。
【００３６】
（実施の形態６）
本実施の形態は、図１０に示す通り、面取部Ｃを形成した板面状のＬＥＤ２７、２８（破線は、ＬＥＤ２７、２８に組み込まれたＬＥＤチップを示す。）を、観察光学系の周囲に円周上に並べたものである。
【００３７】
ＬＥＤ２７はスポット照明タイプ、ＬＥＤ２８は拡散照明タイプであり、ＬＥＤ２７、２８には、対物光学系１４を中心としたときの周囲の円周上にＬＥＤ２７、２８を等角配置したとき、ＬＥＤ２７、２８の対物光学系１４側となる２箇所の角（稜）に面取部Ｃを形成してある。
【００３８】
面取部Ｃの角度及び量は、ＬＥＤ２７、２８に組み込まれたＬＥＤチップや電極に影響のない範囲で、かつ、隣接するＬＥＤ２７、２８同士を近接あるいは接触したときに、整然と円周上に並べられる程度、かつ、ＬＥＤ２７、２８を円周上に並べたときの外径（即ち先端部の内径）が可能な限り最小のものになる程度、とする。
その他の構成および作用は実施の形態１、３と同様である。
【００３９】
（効果）
ＬＥＤに面取りを施したことにより、ＬＥＤの間隔をつめて配置できる。
従って、実施の形態３の場合と比較し、同じ先端部外径の中により多くのＬＥＤを実装できるので、照明光量を増すことができる。
また、同数のＬＥＤを細い内径内に実装できるので、先端部外径をさらに小径化できる。
その他は実施の形態１、３と同様の効果である。
【００４０】
（実施の形態７）
本実施の形態では、図１１に示す通り、スポット照明タイプのＬＥＤ２９、拡散照明タイプのＬＥＤ３０に対して上記実施の形態６と同様の面取部Ｃを形成するとともに、ＬＥＤ２９、３０における先端部１１の内径側の角（稜）にも面取部Ｃを形成した。
【００４１】
面取部Ｃの角度及び量は、ＬＥＤ２９、３０内に組み込まれたチップや電極に影響のない範囲で、かつ先端部１１の内径を最小のもととすることのできる程度、とする。
その他の構成および作用は実施の形態６と同様である。
【００４２】
（効果）
実施の形態６の場合よりも、同じ先端部外径の中により多くのＬＥＤを実装できるので、照明光量を増すことができる。
また、同数のＬＥＤを細い内径内に実装できるので、先端部外径をさらに小径化できる。
その他の効果は、実施の形態１、３、６と同様である。
【００４３】
（実施の形態８）
本実施の形態の詳細を図１２に基づいて説明する。
図１２は、本実施の形態における内視鏡の操作部の内部構成を示す図である。図１２に示す通り、操作部３１は、アングルノブ（図１参照）の回動中心となる軸３２を有するとともに、金属等の導電性素材からなるコード３３の基端を固定し、かつ、図示省略した他の部品にアースされた金属等の導電性素材からなるジイタ３４と、このジイタ３４を覆うとともに、ジイタ３４およびスイッチ３５を位置決め、固定した、プラスチック等の非導電素材からなるカバー３６と、より構成されている。
【００４４】
また、操作部３１の内部には、撮像ユニット１５（図２参照）を駆動するための駆動信号を伝達するとともに、撮像ユニット１５からの出力信号を伝達するためのＣＣＤケーブル３７と、上記スイッチ３５からビデオプロセッサー３（図２参照）までのスイッチケーブル３８が通っている。
【００４５】
通常、撮像ユニット１５は、高クロック周波数で駆動されるので、ＣＣＤケーブル３７から発生する電磁界ノイズは、周辺にある金属部材を誘導し、その誘導された金属部材はさらに強い電磁界ノイズを発生する。
【００４６】
本実施の形態における操作部３１では、スイッチ３５とＣＣＤケーブル３７とが近接しているので、スイッチ３５が何らアースされていなければ、スイッチ３５から強い電磁界ノイズが発生してしまう。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、スイッチ３５の導電性部分と上記ジイタ３４とをアース線３９で結び、両者を同電位とした。
その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００４８】
（作用）
本実施の形態によると、スイッチ３５は、ジイタ３４にアースされているので、高周波の誘導を受けにくい。
【００４９】
（効果）
スイッチ３５が電磁界ノイズを受けても、さらに強い電磁界ノイズを発生させることはない。
尚、上記各実施の形態における内視鏡装置は、観察対象物を観察する機能のみしか有していないが、本発明に係る内視鏡先端部は、鉗子等を挿通するためのチャンネルを有する医療用の内視鏡装置に、補修のためのプローブ等を挿通するためのチャンネルを有する工業用の内視鏡装置に応用しても良い。
【００５０】
（付記）
尚、本発明は、以下の構成を含む。
（１）照明用として複数のランプを設けた内視鏡先端部において、配光特性の異なる少なくとも2種類以上のランプを配置したことを特徴とする内視鏡先端部。
（２）上記構成（１）の内視鏡先端部において、配光特性の異なる少なくとも２種類以上のランプを一組のパッケージとして配置したことを特徴とする内視鏡先端部。
（３）上記構成（２）のランプは発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする内視鏡先端部。
（４）細長い挿入部の先端に対物光学系を有するとともに、ＬＥＤを照明用光源として使用する内視鏡において、上記ＬＥＤは正面から見ると略長方形であり、少なくとも対物光学系側の２つの陵に対して、面取りを施したことを特徴とする内視鏡先端部。
（５）上記構成（４）の上記ＬＥＤにおいて、対物光学系とは反対側の陵に対しても面取りを施したことを特徴とする内視鏡先端部。
（６）ＬＥＤの形状が内視鏡中心軸または、対物光学系の中心軸を中心にドーナツ形状で設けられた内視鏡。
（７）外観が非導電性である成形樹脂からなる操作部と、上記成形樹脂だけから固定された導電性部材と、上記操作部の内部には高クロック周波数のケーブルが通っている電子内視鏡操作部において、上記導電性部材を操作部内のアースされている部材と接続して同電位にしたことを特徴とする電子内視鏡操作部。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、照明レンズや反射板等、高価な光学系を使用することなく、簡単な構成で、観察しやすい適切な配光の照明手段を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における内視鏡システムの概略構成を示す図。
【図２】図１における内視鏡システムの電気系統を模式的に示す図。
【図３】実施の形態１におけるＬＥＤの配置を示す側面図。
【図４】実施の形態１におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図５】実施の形態２におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図６】実施の形態３におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図７】実施の形態４におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図８】実施の形態４におけるＬＥＤの他の配置例を示す正面図。
【図９】実施の形態５におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図１０】実施の形態６におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図１１】実施の形態７におけるＬＥＤの配置を示す正面図。
【図１２】実施の形態８における内視鏡の操作部の内部構成を示す図。
【符号の説明】
１ 内視鏡システム
２ 内視鏡装置
１１ 先端部
１３ａ スポット照明タイプＬＥＤ
１３ｂ 拡散照明タイプＬＥＤ

Claims (2)

1. 内視鏡の先端部に設けられ、観察対象物に照明光を照射する第1の照明手段と、この第1の照明手段の配光角度より広い配光角度を有する第２の照明手段とを備え、前記第1の照明手段と前記第２の照明手段は同時に照射可能であるとともに、同一のパッケージ内に配置することを特徴とする内視鏡。
2. 前記パッケージを複数設け、前記先端部に設けた対物光学系を挟んで対向するように配置することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。

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