(57)【要約】【課題】内視鏡の照明光学系において正レンズ面の全面を有効径として用いる。【解決手段】先端部材２０の貫通孔２１に正レンズ面１１ａを有する側面１１ｃが略円柱状に形成された照明レンズ１１が固定されている。また、先端部材２０の貫通孔２１において照明レンズ１１の正レンズ面１１ａに対向するようにライトガイド３０が固定されている。貫通孔２１は、照明レンズ１１を収容する略円柱状のレンズ収容領域２１Ｌと、レンズ収容領域２１Ｌに連通した、ライトガイド３０を収容するライトガイド収容領域２１Ｆとを有している。そして、照明レンズ１１は、正レンズ面１１ａの外周縁１１ｘにライトガイド３０から射出された光が入射するように側面１１ｃにおいてレンズ収容領域２１Ｌ内に固定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された先端部材と、
該先端部材の前記貫通孔に固定された、正レンズ面を有する側面が略円柱状に形成された照明レンズと、
前記先端部材の前記貫通孔内において前記照明レンズの前記正レンズ面に対向するように固定されたライトガイドと
を備え、
前記貫通孔が、前記照明レンズを収容する略円柱状のレンズ収容領域と、該レンズ収容領域に連通した、ライトガイドを収容するライトガイド収容領域とを有するものであり、
前記照明レンズが、前記正レンズ面の外周縁に前記ライトガイドから射出された光が入射するように前記側面において前記レンズ収容領域内に固定されていることを特徴とする内視鏡の照明光学系。
【請求項２】
前記ライトガイド収容領域の径が前記レンズ収容領域の径以下の大きさであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡の照明光学系。
【請求項３】
正レンズ面を有する側面が略円柱状に形成された照明レンズを先端部材に形成された略円柱状の貫通孔に固定する内視鏡の照明光学系の組立方法であって、
前記貫通孔の一端側から前記位置決め治具を挿入し、
前記挿入孔の他端側から前記照明レンズを前記正レンズ面側から挿入し、
前記位置決め治具の先端面により前記正レンズ面を保持した状態で前記照明レンズを前記側面において前記貫通孔に取り付ける
ことを特徴とする内視鏡の照明光学系の組立方法。
【請求項４】
前記貫通孔が、前記照明レンズを収容するレンズ収容領域と、該レンズ収容領域に連通した、ライトガイドを収容するライトガイド収容領域とを有するものであり、前記ライトガイド収容領域の径が前記レンズ収容領域の径以下の大きさであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡の照明光学系の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の先端に設けられた被写体に照射光を照射する照明窓を構成する内視鏡の照明光学系およびその組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡において、体腔内の被写体に対し適切な照度分布で照射光を照射するために、広角な内視鏡用照明光学系が用いられる（たとえば特許文献１、２参照）。特許文献１、２においては、１面が非球面である正レンズを含み、非球面が正レンズ中心から外周側に向かうにつれて曲率が弱くなるように形成された照明レンズが開示されている。この照明レンズは、レンズにおける光量ロスが少なく、広角で良好な照度分布を３枚のレンズを用いた場合と同等の性能を１枚の照明レンズで得ることができる。
【特許文献１】特開平５−１１９２７２号公報
【特許文献２】特開平５−１５７９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に示すような照明レンズを採用したとしても、内視鏡先端に適切に実装しなければ、照明レンズの特性を十分に発揮させることができないという問題がある。つまり、上述した照明レンズは正レンズ面の全面を有効径として利用することが望ましく、正レンズ面に遮光領域が発生してしまい光量ロスが発生するという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、正レンズ面の全面を有効径として用いることができる内視鏡の照明光学系およびその組立方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内視鏡の照明光学系は、貫通孔が形成された先端部材と、先端部材の貫通孔に固定された、正レンズ面を有する側面が略円柱状に形成された照明レンズと、先端部材の貫通孔内において照明レンズの正レンズ面に対向するように固定されたライトガイドとを備え、貫通孔が、照明レンズを収容する略円柱状のレンズ収容領域と、レンズ収容領域に連通した、ライトガイドを収容するライトガイド収容領域とを有するものであり、照明レンズが、正レンズ面の外周縁にライトガイドから射出された光が入射するように側面においてレンズ収容領域内に固定されていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の内視鏡の照明光学系の組立方法は、正レンズ面を有する側面が略円柱状に形成された照明レンズを先端部材に形成された略円柱状の貫通孔に固定する内視鏡の照明光学系の組立方法であって、貫通孔の一端側から位置決め治具を挿入し、挿入孔の他端側から照明レンズを正レンズ面側から挿入し、位置決め治具の先端面により正レンズ面を保持した状態で照明レンズを側面において貫通孔に取り付けることを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、照明レンズは少なくとも１面に正レンズ面を有するものであればよいが、光軸から径方向に行くにしたがい近似曲率よりも曲率が弱くなるような非球面の正レンズ面を有している照明レンズであることが好ましい。
【０００８】
なお、貫通孔は、照明レンズを収容するレンズ収容領域と、レンズ収容領域に連通した光ファイバを収容するライトガイド収容領域とを有するものであり、ライトガイド収容領域の径がレンズ収容領域の径以下の大きさで形成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内視鏡の照明光学系によれば、貫通孔が形成された先端部材と、先端部材の貫通孔に固定された、正レンズ面を有する側面が略円柱状に形成された照明レンズと、先端部材の貫通孔内において照明レンズの正レンズ面に対向するように固定されたライトガイドとを備え、貫通孔が、照明レンズを収容する略円柱状のレンズ収容領域と、レンズ収容領域に連通した、ライトガイドを収容するライトガイド収容領域とを有するものであり、照明レンズが、正レンズ面の外周縁にライトガイドから射出された光が入射するように側面においてレンズ収容領域内に固定されていることにより、レンズ収容領域内に照明レンズが固定されたときに正レンズ面の前面は先端部材により遮られることがなく、光の光路となる空間が形成されることになり、正レンズ面の外周縁まで有効径として用いることができるため、照明レンズでの光量ロスが生じるのを防止することができる。
【００１０】
本発明の内視鏡の照明光学系の組立方法によれば、正レンズ面を有する側面が略円柱状に形成された照明レンズを先端部材に形成された略円柱状の貫通孔に固定する内視鏡の照明光学系の組立方法であって、貫通孔の一端側から位置決め治具を挿入し、挿入孔の他端側から照明レンズを正レンズ面側から挿入し、位置決め治具の先端面により正レンズ面を保持した状態で照明レンズを側面において貫通孔に取り付けることにより、照明レンズを実装する際に照明レンズの位置決めするための係止片を先端部材側に形成する必要がないため、係止片により照明レンズの正レンズ面が遮られることなく全面を有効径として利用することができ、照明レンズでの光量ロスが生じるのを防止することができる。
【００１１】
なお、貫通孔が、照明レンズを収容するレンズ収容領域と、レンズ収容領域に連通した、ライトガイドを収容するライトガイド収容領域とを有するものであり、ライトガイド収容領域の径がレンズ収容領域の径以下であるとき、ライトガイドを細くして内視鏡の細径化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の先端光学系が用いられた内視鏡挿入部の好ましい実施形態を示す模式図である。図１の内視鏡１は、本体部２Ａに体腔内に挿入される挿入部２Ｂを取り付けた構造を有している。本体部２Ａには、内視鏡本体に光学的および電気的に接続されたケーブル３と、送風・送水ボタン、吸引ボタン、シャッターボタン等からなるボタン群６と、歪曲部５を湾曲操作するためのアングルノブ７とが設けられている。一方、挿入部２Ｂは、本体部２Ａから延びる軟性部４と、軟性部４に接続されたアングルノブ７の操作により歪曲する歪曲部５と、歪曲部５の先端に設けられた先端部１０とを有している。そして、アングルノブ７の操作により先端部１０を観察部位がある所望の方向に向けることが可能になる。
【００１３】
図２は内視鏡装置における先端部１０の一例を示す模式図、図３は先端部１０における照明窓の一例を示す断面図である。図２において、先端部１０には照明レンズ１１、１１、対物レンズ１２、鉗子口１３が設けられている。照明レンズ１１、１１は、光源から射出されライトガイド３０を導波した照明光が射出されるものであって照明窓を構成している。対物レンズ１２は、被写体を撮像した光を結像するものであり、結像された被写体像は図示しないＣＣＤ等の撮像素子を用いて内視鏡画像が取得される。鉗子口１３の内部には処置具が挿通されており、先端部１０から処置具が突出する構成を有している。
【００１４】
図３において、先端部１０は略円柱状に形成された先端部材２０と、たとえば金属製の部材からなる先端部材２０に固定された先端キャップ１０ａとを有している。このうち、照明レンズ１１は、先端部材２０に形成された貫通孔２１内に収容されており、先端部材２０に対し接着剤およびカシメられることにより固定されている。また、貫通孔２１にはたとえば光ファイババンドルからなるライトガイド３０が口金３１を用いて固定されている。
【００１５】
照明レンズ１１は、光が入射される非球面の正レンズ面１１ａと、正レンズ面１１ａに入射された光を外部に射出する射出面１１ｂとを備えており、正レンズ面１１ａと射出面１１ｂとの間には略円柱状の側面１１ｃが形成されている。この正レンズ面１１ａは、光軸から照明レンズ１１の径方向に向かうにつれて近似曲率よりも曲率が弱くなるような非曲面形状を有している。具体的には、正レンズ面１１ａは、照明レンズ１１の中心（ライトガイド３０の中心）からの入射光線高をｈ、焦点距離をｆ、射出面１１ｂからの射出角をθとしたとき、ｈ＝ｆ・θ（ｈ＝ｆ・ｓｉｎθ）になるように形成されている。これにより、体腔内に存在する球面状もしくは管腔状の被写体に対して適正な照度分布の照明光を照射することができる。なお、照明レンズ１１の詳細は特開平５−１１９２７２号公報に記載されている。
【００１６】
一方、貫通孔２１内にはたとえば光ファイババンドルからなるライトガイド３０が挿入されており、ライトガイド３０は正レンズ面１１ａに対し当接した状態もしくは僅かに離した状態で貫通孔２１内に固定されている。特に、貫通孔２１において、ライトガイド３０を収容するライトガイド収容領域２１Ｆの径φ２が照明レンズ１１を収容するたとえば側面１１ｃと略同一の径を有する円柱状のレンズ収容領域２１Ｌの径φ１以下になるように形成されている。つまり、ライトガイド３０として照明レンズ１１の径φ１以下の径φ２光ファイババンドルが用いられる。これにより、内視鏡の細径化を実現することができる。
【００１７】
ここで、図４に示すように、ライトガイド３０から射出した光は照明レンズ１１の正レンズ面１１ａに入射され、正レンズ面１１ａにおいてその位置に応じて異なる角度で屈折して射出面１１ｂに入射され、射出面１１ｂから被写体へ射出される。ライトガイド３０から射出された光が照明レンズ１１に入射されるまでの空間には、光を遮光する遮光領域が存在しない。したがって正レンズ面１１ａの外周縁１１ｘを含むほぼ全面を有効径として用いることができる。
【００１８】
すなわち、図５に示すように、貫通孔２１内に照明レンズ１１を保持もしくは位置決めするための係止片２１ａを設けた場合、係止片２１ａによりライトガイド３０から射出された光が遮られてしまい、照明レンズ１１の係止片２１ａに覆われた領域においてレンズとしての機能を発揮することができない。一方、図３においては、レンズ収容領域２１Ｌが略円柱状に形成されており、照明レンズ１１の側面１１ｃもまた略円柱状に形成されているため、結果として正レンズ面１１ａの前面には光の光路を形成する空間が設けられることになる。つまり、照明レンズ１１とライトガイド３０との間に遮蔽する部材が存在しないため、ライトガイド３０から射出された光が係止片等により遮られることがなく、正レンズ面１１ａの外周縁１１ｘを含むほぼ全面を有効径として用いることができる。
【００１９】
ところで、照明レンズ１１は先端部材２０の貫通孔２１内に位置決めし接着剤等により固定する必要がある。図５のように係止片２１ａが設けられている場合には、貫通孔２１内に照明レンズ１１を挿入し、正レンズ面１１ａを係止片２１ａにより保持した状態で接着剤により固定すればよい。一方で、図３においては照明レンズ１１を係止するための係止片２１ａが設けられていないため、貫通孔２１の深さ方向に対する照明レンズ１１の位置決めが難しいという問題がある。そこで、照明レンズ１１は先端部材２０に対し下記図６から図８に示すように取り付けられる。
【００２０】
図６から図８は本発明の内視鏡装置における照明光学系の組立方法の好ましい実施形態を示す模式図であり、図１から図８を参照して照明光学系の組立方法について説明する。まず、図６に示すように、貫通孔２１の一端側から位置決め治具４０が挿入される。なお、位置決め治具４０の先端面４１はたとえば略平坦に形成されており、照明レンズ１１の正レンズ面１１ａが所定の位置になるように、先端面４１の位置が位置決めされる。
【００２１】
その後、図７に示すように貫通孔２１の他端側から照明レンズ１１が正レンズ面１１ａ側から挿入される。すると、位置決め治具４０の先端面４１が照明レンズ１１の正レンズ面１１ａを保持した状態になる。この状態で、照明レンズ１１の側面１１ｃと貫通孔２１との間に接着剤を塗布することにより、照明レンズ１１が貫通孔２１に固定される。そして、照明レンズ１１が先端部材２０に対し固定された後、位置決め治具４０が貫通孔２１から抜き出される。
【００２２】
その後、図８に示すように、ライトガイド３０を構成する光ファイババンドルが貫通孔２１の他端側から挿入され、ライトガイド３０と正レンズ面１１ａとが突き当てられた状態で固定される。最後に、照明レンズ１１およびライトガイド３０が先端部材２０にカシメられる。
【００２３】
図６から図８に示すように、位置決め治具４０を用いて照明レンズ１１を先端部材２０に対し取り付けることにより、正レンズ面１１ａとライトガイド３０との間に係止片２１ａを設けなくても正レンズ面１１ａを先端部材２０に対し所定の位置に位置決めすることができる。よって、正レンズ面１１ａとライトガイド３０との間に光を遮光する部位が存在することがないため、正レンズ面１１ａのほぼ全面を有効径として用いることができる。
【００２４】
すなわち、ライトガイド（光ファイババンドル）３０から出射した光は光ファイババンドルの開口数（ＮＡ）にしたがって広がるため、ライトガイド３０から射出した光は正レンズ面１１ａの端まで到達する（図４参照）。よって、正レンズ面１１ａの端であってもレンズとして機能させることが望ましい。しかし図５に示すように照明レンズ１１を実装するための係止片２１ａが形成されてしまうとその部分が覆われてしまい、結果として１０％もの光量ロスが生じる場合もある。一方、図３に示すように、照明レンズ１１とライトガイド３０との間に遮光部材を設けずに組み立てを行うことにより、光量ロスを最小限に抑えることができる。
【００２５】
上記実施の形態によれば、貫通孔２１が形成された先端部材２０と、先端部材２０の貫通孔２１に固定された、正レンズ面１１ａを有する側面１１ｃが略円柱状に形成された照明レンズ１１と、先端部材２０の貫通孔２１内において照明レンズ１１の正レンズ面１１ａに対向するように固定されたライトガイド３０とを備え、貫通孔２１が、照明レンズ１１を収容する略円柱状のレンズ収容領域２１Ｌと、レンズ収容領域２１Ｌに連通した、ライトガイド３０を収容するライトガイド収容領域２１Ｆとを有するものであり、照明レンズ１１は、正レンズ面１１ａの外周縁１１ｘにライトガイド３０から射出された光が入射するように側面１１ｃにおいてレンズ収容領域２１Ｌ内に固定されていることにより、レンズ収容領域２１Ｌ内に照明レンズ１１が固定されたときに正レンズ面１１ａの前面は先端部材２０により遮られることがなく、光の光路となる空間が形成されることになり、正レンズ面１１ａの外周縁１１ｘまで有効径として用いることができるため、照明レンズ１１での光量ロスが生じるのを防止することができる。
【００２６】
また、図６〜図８に示すように、正レンズ面１１ａを有する側面が略円柱状に形成された照明レンズ１１を先端部材２０に形成された略円柱状の貫通孔２１に固定する際に、貫通孔２１の一端側から位置決め治具を挿入し、挿入孔２１の他端側から照明レンズ１１を正レンズ面１１ａ側から挿入し、位置決め治具４０の先端面４１により正レンズ面１１ａを保持した状態で照明レンズ１１を側面１１ｃにおいて貫通孔２１に取り付けることにより、照明レンズ１１を組み立てる際に照明レンズ１１の位置決めするための係止片２１ａを先端部材２０側に形成する必要がなく、係止片２１ａによる遮光領域が発生するのを防止して正レンズ面１１ａのほぼ全面を有効径として利用することができ、照明レンズ１１での光量ロスが生じるのを防止し明るい内視鏡画像を取得することができる。
【００２７】
本発明の実施形態は上記実施の形態に限定されない。たとえば、図６〜図８において、位置決め治具４０の先端面４１は平坦に形成されている場合について例示しているが、正レンズ面と略同一の形状の凹部を有するようにしてもよい。これにより、照明レンズ１１を確実に保持することができる。
【００２８】
また、図６〜図８において、位置決め治具４０の先端面４１が所定の位置に位置決めされた状態で照明レンズ１１が挿入される場合について例示しているが、位置決め治具が照明レンズ１１を保持した状態で、位置決め治具４０を上下動させて照明レンズ１１の位置を調整するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、上記実施の形態において、正レンズ面１１ａと平坦な射出面１１ｂとを有する照明レンズ１１について例示しているが、少なくとも一方の面に正レンズ面１１ａを有するものであれば、いずれのレンズ形状の照明レンズ１１についても適用することができる。
【００３０】
また、照明レンズ１１とライトガイド３０とが対向している場合について例示しているが、正レンズ面１１ａの外周縁１１ｘに光が入射されるような構成であれば、照明レンズ１１とライトガイド３０との間に筒状反射鏡やレンズ等の光学部材を配置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の照明光学系が用いられる内視鏡の好ましい実施の形態を示す模式図
【図２】図１の内視鏡の先端部の一例を示す模式図
【図３】本発明の照明光学系の好ましい実施形態を示す断面図
【図４】図３のライトガイドから射出した光の光路の一例を示す模式図
【図５】貫通孔に係止片が設けられている照明苦学系の一例を示す断面図
【図６】本発明の内視鏡の照明光学系の組立方法の組み立て工程を示す模式図
【図７】本発明の内視鏡の照明光学系の組立方法の組み立て工程を示す模式図
【図８】本発明の内視鏡の照明光学系の組立方法の組み立て工程を示す模式図
【符号の説明】
【００３２】
１     内視鏡
４     軟性部
５     歪曲部
６     ボタン群
７     アングルノブ
１０   先端部
１１   照明レンズ
１１ａ 正レンズ面
１１ｂ 射出面
１１ｃ 側面
２０   先端部材
２１Ｆ ライトガイド収容領域
２１Ｌ レンズ収容領域
２１   貫通孔
３０   ライトガイド
４０   位置決め治具
４１   先端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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