特許 6599996 内視鏡、内視鏡システムおよび光伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6599996

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】内視鏡、内視鏡システムおよび光伝送システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/12 20060101AFI20191021BHJP

   A61B 1/07 20060101ALI20191021BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20191021BHJP

   A61B 1/05 20060101ALI20191021BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20191021BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/12 541

   A61B1/07 732

   A61B1/00 681

   A61B1/05

   G02B23/24 A

   G02B23/26

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-538486(P2017-538486)

(86)(22)【出願日】2015年9月7日

(86)【国際出願番号】JP2015075329

(87)【国際公開番号】WO2017042861

(87)【国際公開日】20170316

【審査請求日】2018年8月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076233

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 進

(74)【代理人】

【識別番号】100101661

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100135932

【弁理士】

【氏名又は名称】篠浦 治

(72)【発明者】

【氏名】中川 悠輔

【審査官】 佐藤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２３７６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５２６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００４２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像素子が配設された先端部と軟性部とを有する挿入部と、
前記挿入部から延設された操作部と、
前記軟性部を挿通している、前記先端部を冷却するための液体の循環流路を構成している少なくとも２本のチューブと、
前記液体を循環するポンプと、
前記液体を冷却する熱交換部と、を具備する内視鏡であって、
少なくとも１本の前記チューブが、前記液体がコアに充填されている液体コア型の光ファイバであることを特徴とする内視鏡。

【請求項2】

前記操作部に、前記ポンプと、前記熱交換部と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。

【請求項3】

少なくとも２本の前記光ファイバが、前記軟性部を挿通しており、
前記２本の光ファイバを介して前記液体が循環することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。

【請求項4】

１本の前記光ファイバと、１本のチューブとが、前記軟性部を挿通しており、
前記１本の光ファイバと前記１本のチューブとを介して前記液体が循環することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。

【請求項5】

前記先端部に、照明光を出射する照明光学系が配設されており、
前記光ファイバの少なくともいずれかが前記照明光学系に前記照明光を伝送するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。

【請求項6】

前記先端部に、前記撮像素子の出力する電気撮像信号を光撮像信号に変換する発光素子が配設されており、
前記光ファイバの少なくともいずれかが、前記光撮像信号を伝送するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡。

【請求項7】

前記光ファイバの少なくともいずれかが、光制御信号を伝送するように構成されており、
前記光制御信号を、前記撮像素子を制御する電気制御信号に変換する受光素子が前記先端部に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡。

【請求項8】

撮像素子と照明光を出射する照明光学系とが配設された先端部と、前記先端部から延設された軟性部と、を有する挿入部と、前記挿入部から延設された操作部と、前記軟性部を挿通している、前記先端部を冷却するための液体の循環流路を構成している少なくとも２本のチューブと、前記液体を循環するポンプと、前記液体を冷却する熱交換部と、を具備する内視鏡と、前記内視鏡と接続される前記照明光を発生する光源と、を含む内視鏡システムであって、
少なくとも１本の前記チューブが、前記液体がコアに充填されている液体コア型の光ファイバであることを特徴とする内視鏡システム。

【請求項9】

光を出射する照明光学系、光を受光する受光光学系、及び、光を発生する発光素子、の少なくともいずれかが配設された先端部と、
前記先端部を加熱または冷却する熱媒体である液体を加熱または冷却する熱交換部と、前記液体を循環するポンプと、が配設された基端部と、
前記基端部から前記先端部に前記液体を送液する第１の流路と、前記先端部から前記基端部に前記液体を送液する第２の流路と、が挿通している中間部と、を具備する光伝送システムであって、
前記第１の流路または前記第２の流路の少なくともいずれかが、前記先端部と前記基端部との間で光を伝送する、液体コア型の光ファイバであることを特徴とする光伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバが挿入部を挿通している内視鏡、光ファイバが内視鏡の挿入部を挿通している内視鏡システム、および光ファイバを介して光を伝送する光伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体技術の進展によって、内視鏡の撮像素子のフレームレートおよび画素数が向上し、高品質の画像による患部観察が実現している。一方、撮像素子は、高性能化により発熱の増大を引き起こし、サーマルノイズの増大によって画像品質の向上が妨げられる問題が生じている。このため、内視鏡の撮像素子が配設されている先端部を冷却する機構が検討されている。

【0003】

また、高品質の画像を伝送するために、撮像素子が出力する電気撮像信号を光撮像信号に変換して光ファイバを介して伝送する内視鏡の開発が進んでいる。

【0004】

一方、光源が発生した照明光を、光ファイバを介して伝送し、照明光学系から出射する光伝送システムは、照明光学系が照明光により加熱され温度が上昇することがある。逆に、ズーム機能等の可動部を有する照明光学系は低温では可動部の動きが悪くなるおそれがあった。このため、光伝送システムは照明光学系が配設されている先端部を冷却したり加熱したりすることが検討されている。

【0005】

日本国特開２０１４−４２２８号公報には、挿入部の先端部に撮像素子を冷却するための冷却ブロックを配設した内視鏡が開示されている。冷却ブロックの流路は、挿入部を挿通する２本のチューブ（往路チューブおよび復路チューブ）と接続されている。２本のチューブの内部を循環する流体は、撮像素子の熱が伝熱する冷却ブロックで温度が上昇するが、循環する間に環境温度まで温度が低下する。

【0006】

しかし、上記内視鏡では先端部の冷却のために挿入部に２本のチューブを挿通するため、挿入部の外径が大きくなるおそれがあった。

【0007】

一方、日本国特開２０１０−１９４０３７号公報には、撮像素子が出力する電気信号を光信号に変換し、挿入部を挿通する光ファイバを介して光信号を伝送する内視鏡が開示されている。

【0008】

また、日本国特開平７−２７９２７号公報には、コアが液体からなる液体コア型光ファイバが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１４−４２２８号公報

【特許文献2】特開２０１０−１９４０３７号公報

【特許文献3】特開平７−２７９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の実施形態は、光を伝送する光ファイバが挿入部を挿通しており、先端部を冷却するための熱媒体が循環する前記挿入部が、細径の内視鏡、前記内視鏡を有する内視鏡システム、および、光を伝送する光ファイバが中間部を挿通しており、先端部を冷却または加熱するための熱媒体が循環する前記中間部を用いて、細径の光伝送システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の実施形態の内視鏡は、撮像素子が配設された先端部と軟性部とを有する挿入部と、前記挿入部から延設された操作部と、前記軟性部を挿通している、前記先端部を冷却するための液体の循環流路を構成している少なくとも２本のチューブと、前記液体を循環するポンプと、前記液体を冷却する熱交換部と、を具備する内視鏡であって、少なくとも１本の前記チューブが、前記液体がコアに充填されている液体コア型の光ファイバである。

【0012】

実施形態の内視鏡システムは、撮像素子と照明光を出射する照明光学系とが配設された先端部と、前記先端部から延設された軟性部と、を有する挿入部と、前記挿入部から延設された操作部と、前記軟性部を挿通している、前記先端部を冷却するための液体の循環流路を構成している少なくとも２本のチューブと、前記液体を循環するポンプと、前記液体を冷却する熱交換部と、を具備する内視鏡と、前記内視鏡と接続される前記照明光を発生する光源と、を含む内視鏡システムであって、少なくとも１本の前記チューブが、前記液体がコアに充填されている液体コア型の光ファイバである。

【0013】

また、別の実施形態の光伝送システムは、光を出射する照明光学系、光を受光する受光光学系、及び、光を発生する発光素子、の少なくともいずれかが配設された先端部と、前記先端部を加熱または冷却する熱媒体である液体を加熱または冷却する熱交換部と、前記液体を循環するポンプと、が配設された基端部と、前記基端部から前記先端部に前記液体を送液する第１の流路と、前記先端部から前記基端部に前記液体を送液する第２の流路と、が挿通している中間部と、を具備する光伝送システムであって、前記第１の流路または前記第２の流路の少なくともいずれかが、前記先端部と前記基端部との間で光を伝送する、液体コア型の光ファイバである。

【発明の効果】

【0014】

本発明の実施形態によれば、光を伝送する光ファイバが挿入部を挿通しており、先端部を冷却するための熱媒体が循環する前記挿入部が、細径の内視鏡、前記内視鏡を有する内視鏡システム、および、光を伝送する光ファイバが中間部を挿通しており、先端部を冷却または加熱するための熱媒体が循環する前記中間部を用いて、細径の光伝送システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態の光伝送システムの構成模式図である。

【図2】第１実施形態の変形例１の光伝送システムの構成模式図である。

【図3】第１実施形態の変形例２の光伝送システムの構成模式図である。

【図4】第２実施形態の内視鏡システムの外観図である。

【図5】第２実施形態の内視鏡の構成模式図である。

【図6】第２実施形態の内視鏡の前方循環部の斜視断面図である。

【図7】第２実施形態の内視鏡の前方循環部の斜視断面図である。

【図8】第２実施形態の変形例１の内視鏡の構成模式図である。

【図9】第２実施形態の変形例２の内視鏡の構成模式図である。

【図10】第２実施形態の変形例２の内視鏡の前方循環部の上面図である。

【図11】第２実施形態の変形例２の内視鏡の前方循環部の側面図である。

【図12】第２実施形態の変形例３の内視鏡の光ファイバの断面図である。

【図13】第２実施形態の変形例４の内視鏡の光ファイバの断面図である。

【図14】第２実施形態の変形例５の内視鏡の挿入部の部分断面図である。

【図15】第２実施形態の変形例６の内視鏡の挿入部の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１実施形態＞
図１に本実施形態の光伝送システム１を示す。なお、以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、および夫々の部分の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係および比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、一部の構成要素の図示を省略する場合がある。

【0017】

光伝送システム１は、液体コア型の光ファイバ１０と、チューブ２０と、光源９０から発生し光ファイバ１０によって伝送した光を出射する照明光学系３０と、ポンプ５０と、熱交換部４０と、を、具備する。すなわち、光伝送システム１は、先端部１Ｘに前方循環部１５が配設されており、基端部１Ｚに後方循環部１６およびポンプ５０が配設されており、中間部１Ｙを光ファイバ１０およびチューブ５１が挿通している。

【0018】

なお、キセノンランプ、発光ダイオード、レーザーダイオード（ＬＤ）または垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有する光源９０は、光伝送システム１の外部の構成要素であってもよい。

【0019】

液体コア型の光ファイバ１０は、クラッド１３を構成する透明チューブの内部（コア１１）に透明な液体１２が充填されている。例えば、屈折率１．３４のフッ素樹脂からなるクラッド１３は、可撓性を有する。液体１２は、クラッド１３よりも屈折率が高い、例えば、屈折率１．４９のシリコーンオイルである。チューブ２０は光ファイバ１０のクラッド１３と略同じ長さであるが、透明でなくともよい。なお、クラッド１３の内径とチューブ２０の内径とは、同じである必要はなく、仕様に応じて、それぞれ適宜、選択される。

【0020】

光源９０が発生した光は、光ファイバ２９で導光されて、透明な後方循環部１６の光路を介して光ファイバ１０の後方端面のコア１１に入射する。光ファイバ１０は、後方端面から入射した光を前方端面までコア１１を介して効率良く伝送する。光ファイバ１０の前方端面から出射された光は、前方循環部１５の透明な光路１５Ｇおよび照明光学系３０を介して被写体（不図示）に照射される。液体コア型の光ファイバ１０は、コアが固体の光ファイバよりも可撓性を有し、大光量の光を伝送しやすい。

【0021】

そして、光ファイバ１０は、チューブ２０と、前方循環部１５と、後方循環部１６と、チューブ５１と、ポンプ５０と、ともに閉ループの循環流路を構成している。

【0022】

すなわち、ポンプ５０から吐出された液体１２は、チューブ５１および後方循環部１６を介してチューブ２０に流入する。そして、前方循環部１５を介して、光ファイバ１０のコア１１に流入する。そして、後方循環部１６に戻ってきた液体１２は、チューブ５１を介してポンプ５０に流入する。

【0023】

なお、液体１２の流れる方向は逆方向、すなわち、光ファイバ１０からチューブ５１に向かって流れてもよい。流路の途中に配設されている脱泡部（defoamer）５２は、必須の構成要素ではないが、液体１２に発生した泡を、例えば、浮力により液体１２から分離する。

【0024】

照明光学系３０で発生した熱は、照明光学系３０が配設されている前方循環部１５を介して液体１２に伝熱される。そして、前方循環部１５で加熱された液体１２が流入する後方循環部１６には、液体１２を冷却する熱交換部である冷却部、例えばペルチェ素子が配設されている。

【0025】

熱交換部４０は、例えば温度センサ（不図示）によって検出される液体１２の温度が所定温度になるように制御される。後方循環部１６で冷却された液体１２は、チューブ２０を介して再び前方循環部１５に送液される。

【0026】

光伝送システム１は、光を伝送する光ファイバ１０が冷媒である液体１２の循環流路の一部を構成している。言い替えれば、光伝送システム１は、冷媒である液体１２が循環する２本のチューブの一方が、光ファイバ１０である。このため、導光のための光ファイバに加えて、さらに循環流路のためにチューブを２本配設する必要がない。このため、光伝送システム１の中間部１Ｙは細径である。

【0027】

液体１２は、光ファイバ１０のコア１１としての特性と、冷媒としての特性とを、共に満たす必要がある。コア１１としての特性は、既に説明したように、光透過率が高く、かつ、クラッド１３よりも屈折率が高いことである。なお、冷媒として用いられるために、液体１２は温度が変化する。このため、温度により屈折率が大きく変化しないことも液体１２の重要な特性である。少なくとも、温度により屈折率が変化し小さくなっても、その屈折率が、その温度におけるクラッド１３の屈折率よりも高い液体が選択される。例えば、４０℃から９０℃に温度が上昇しても、屈折率の低下が２％以下であることが好ましい。

【0028】

また、冷媒としては、熱伝導率および比熱が高く、粘度が低いことが好ましい。

【0029】

このため、液体１２としては、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液、エチレングリコール等の有機溶媒、シリコーンオイル等から、流路長等を考慮して選択される。特に、シリコーンオイルは、無色透明で、耐熱性、耐寒性、消泡性に優れる。また、シリコーンオイルは、広い温度範囲にわたって粘度変化および屈折率変化が少ない。シリコーンオイルは、例えば、４０℃から９０℃に温度が上昇しても、屈折率の低下は、１．３％程度である。

【0030】

クラッド１３は、低屈折率透明プラスチック、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、含フッ素シリコーン樹脂、含フッ素アクリル樹脂または、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、などを用いる。なお、クラッド１３は、少なくとも内壁が所定の厚さだけ透明であれば、それよりも外周部は不透明でもよい。

【0031】

光伝送システム１では、後方循環部１６は、全体が透明材料、例えば、ガラスで構成されている。これに対して前方循環部１５は光路部分１５Ｇがガラス等の透明材料で構成されているが、それ以外の部分は金属等の不透明材料で構成されている。しかし、後方循環部１６が前方循環部１５と同じ構成でもよいし、逆に前方循環部１５が後方循環部１６と同じ構成でもよい。なお、特に光路部分の屈折率が液体１２の屈折率と略同じであることが、反射損失が少ないため好ましい。

【0032】

前方循環部１５および後方循環部１６（以下、「前方循環部１５等」という）は、光ファイバ１０のチューブ５１よりも熱伝導率の高い材料で構成されていることが好ましい。例えば、クラッド１３が、熱伝導率が、０．２５Ｗ／ｍＫのフッ素樹脂からなる場合、前方循環部１５等は、熱伝導率が、１Ｗ／ｍＫのガラスからなることが効率的な伝熱のために好ましい。

【0033】

また、既に説明したように、前方循環部１５は、光路部分１５Ｇがガラスからなり、それ以外の部分がガラスよりも更に熱伝導率の高い不透明材料、例えば、熱伝導率が、１５Ｗ／ｍＫのステンレス、２２０Ｗ／ｍＫのアルミニウム、２８５Ｗ／ｍＫの窒化アルミニウム等で構成されている。

【0034】

前方循環部１５等の内部の流路は、熱交換を効率的に行うために、光路となる部分を確保したうえで、内壁面積を増加するために、分岐していたり、凹凸が形成されていたりしてもよい。

【0035】

ポンプ５０は、液体１２を送液できれば、公知の各種のポンプを用いることができる。特に、圧電振動子を駆動源とする圧電ポンプは小型で送液圧力が高いため、好ましく用いることができる。

【0036】

また、液体１２として、デカンニ酸ジブチル(dibutyl decanedioate)等の電解共役流体（Electro-conjugate Fluid）を用いた場合には、液体に電圧を印加する一対の電極がポンプ５０となる。

【0037】

なお、熱交換部４０は、空冷による冷却部でもよい。また効率的に空冷するために、後方循環部１６には、例えば表面積を増加するための金属からなるフィンが配設されていてもよい。

【0038】

また、光ファイバ１０およびチューブ５１（以下、「光ファイバ１０等」という。）を収納している外装部材（不図示）が、高熱伝導率材料からなる場合には、光ファイバ１０等の外面を外装部材の内面と接触させておくことで、外装部材を介して外部に放熱するようにしてもよい。

【0039】

また、光ファイバ１０とチューブ５１とを束ねる結束部材により、循環路の間、すなわち、光ファイバ１０とチューブ５１との間で伝熱されるようにしてもよい。また、結束部材を高熱伝導率材料により構成し、結束部材を介して放熱するようにしてもよい。さらに、光ファイバ１０等の外面を高熱伝導率材料によりコーティングすることで、光ファイバ１０等の外面からの放熱を促進することもできる。

【0040】

＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例の光伝送システム１Ａ、１Ｂについて説明する。光伝送システム１Ａ、１Ｂは、光伝送システム１と類似し同じ効果を有しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

【0041】

＜第１実施形態の変形例１＞
図２に示すように、変形例１の光伝送システム１Ａは、光伝送システム１が有するチューブ２０に替えて、光ファイバ１０と同じ構成の液体コア型の光ファイバ２０Ａを有する。そして、光ファイバ１０、２０Ａが、閉ループの循環流路を構成している。

【0042】

光伝送システム１Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる２つの光源９０Ａ１、９０Ａ２を有する。光源９０Ａ１が発生した照明光は光ファイバ２９を介して、後方循環部１６に入射する。光源９０Ａ２が発生した照明光は光ファイバ２９Ａを介して、後方循環部１６に入射する。

【0043】

光ファイバ１０は光源９０Ａ１が発生した照明光を伝送し、照明光は、前方循環部１５Ａ、照明光学系３０Ａ１およびミラー３１Ａを介して被写体（不図示）に照射される。一方、光ファイバ２０Ａは光源９０Ａ２が発生した照明光を伝送し、照明光は、前方循環部１５Ａ、照明光学系３０Ａ２およびミラー３１Ｂを介して被写体（不図示）に照射される。

【0044】

照明光学系３０Ａ１および照明光学系３０Ａ２は、前方循環部１５Ａに配設されている。このため、照明光学系３０Ａ１および照明光学系３０Ａ２が発生した熱は、前方循環部１５Ａに伝熱される。先端部１Ｘの前方循環部１５Ａは冷媒である液体１２で冷却される。

【0045】

このため、照明光学系３０Ａ１および照明光学系３０Ａ２の温度が過度に上昇することはない。また、冷媒の循環流路専用のチューブを配設する必要がないため、光伝送システム１Ａは冷媒が循環する中間部１Ｙが細径である。

【0046】

すなわち、光伝送システム１Ａは、光伝送システム１の効果を有し、さらに、２つの光源９０Ａ１、９０Ａ２の発生した照明光を、それぞれの光ファイバ１０、２０Ａが伝送するため、より強い照明光を被写体に照射できる。

【0047】

また、例えば、２つの光源９０Ａ１、９０Ａ２が異なる波長の照明光を発生し、ミラー３１Ａ、３１Ｂの操作等により、被写体に照射する照明光の波長を切り替えるように構成されていてもよい。

【0048】

なお、光源９０Ａ１だけを点灯し、光源９０Ａ２を消灯した場合には、光ファイバ２０Ａは照明光を導光することなく、液体１２の循環流路としてだけ機能する。同様に光源９０Ａ１だけを有する光伝送システムでは、光ファイバ２０Ａは、光伝送システム１のチューブ２０（図１参照）の替りに使用される。また、１つの光源だけを有する光伝送システムにおいて、光源が発生した照明光を２分岐して、一方の照明光を、光ファイバ１０を介して伝送し、他方の照明光を、光ファイバ２０Ａを介して伝送してもよい。

【0049】

＜第１実施形態の変形例２＞
図３に示すように、変形例２の光伝送システム１Ｂは、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有する光源９０Ａ３と、照明光学系３０Ａ３と、ミラー３３と、受光光学系７０と、ＰＤ等の受光素子７１と、を有する。光源９０Ａ３が発生した照明光は、光ファイバ２９、後方循環部１６、光ファイバ１０、前方循環部１５Ａおよび照明光学系３０Ａ３を介してミラー３３に到達する。ミラー３３は、照明光学系３０Ａ３から出射されるスポット照明光をスキャン走査する。スポット照明光によりスキャン照射された被写体からの反射光は、受光光学系７０、前方循環部１５Ａ、光ファイバ２０Ａ、後方循環部１６および光ファイバ２９Ａを介して受光素子７１に伝送される。受光素子７１が出力する信号は、プロセッサ（不図示）において照射光の走査パターンに応じて処理され、被写体の画像が作成される。

【0050】

熱交換部４０Ｂは、熱媒体（heating medium）である液体１２を加熱するヒータ等を有する加熱部である。すなわち、光伝送システム１Ｂでは、光ファイバ１０、２０Ａを循環する液体１２は、部材の温度を下げるための冷媒ではなく、部材の温度を上げるための熱媒に用いられる。

【0051】

受光光学系７０は可動レンズを有するズーム光学系である。そして、受光光学系７０は前方循環部１５を介して加熱される。

【0052】

光伝送システム１Ｂは、光伝送システム１、１Ａの効果を有し、さらに、先端部１Ｘの受光光学系７０を、循環流路を循環する液体１２により加熱できるため、例えば、低温環境であっても効率良く可動レンズを駆動できる。

【0053】

なお、光伝送システム１Ｂと類似した構成で、受光だけを行う光伝送システムであっても、光伝送システム１Ｂと同じように、先端部１Ｘを加熱できることは明らかである。

【0054】

また、先端部１Ｘに受光素子を配設し、反射光を電気信号に変換し、基端部１Ｚまで信号ケーブルを介して伝送を行ってもよい。

【0055】

実施形態の光伝送システムは、その仕様に応じて、３本以上の液体コア型の光ファイバを有していてもよい。さらに、例えば、２本の液体コア型の光ファイバで循環流路の往路を構成し、１本のチューブで循環流路の復路を構成してもよい。

【0056】

以上の説明のように、実施形態または変形例の光伝送システムは、光を出射する照明光学系、光を受光する受光光学系、及び、光を発生する発光素子、の少なくともいずれかが配設された先端部と、前記先端部を加熱または冷却する熱媒体である液体を加熱または冷却する熱交換部と、前記液体を循環するポンプと、が配設された基端部と、前記基端部から前記先端部に前記液体を送液する第１の流路と、前記先端部から前記基端部に前記液体を送液する第２の流路と、が挿通している中間部と、を具備する光伝送システムであって、前記第１の流路または前記第２の流路の少なくともいずれかが、前記先端部と前記基端部との間で光を伝送する、液体コア型の光ファイバである。

【0057】

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の内視鏡２および内視鏡システム９について説明する。内視鏡２および内視鏡システム９は、光伝送システム１と類似した光伝送システムを有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

【0058】

図４に示すように、内視鏡システム９は、内視鏡２と、光源９２と、プロセッサ９３と、を有する。光源９２は、キセノンランプ等から照明光を出射する。プロセッサ９３は、内視鏡システム全体の制御を行うと同時に、内視鏡２からの撮像信号を処理し内視鏡画像を生成する。

【0059】

内視鏡２は、挿入部６０と、挿入部６０の基端部側に配設された操作部６４と、操作部６４から延設されたユニバーサルコード６６と、ユニバーサルコード６６の基端部側に配設されたコネクタ６７と、を具備する。

【0060】

挿入部６０は、先端部６１と、先端部６１の方向を変えるための湾曲部６２と、湾曲部６２から連設された可撓性の細長い軟性部６３と、からなる。操作部６４には湾曲部６２を操作するアングルノブ６５が配設されている。コネクタ６７は光源９２およびプロセッサ９３と接続される。なお、内視鏡２としては、湾曲部６２および軟性部６３に替えて非可撓性の細長い直管を有する硬性鏡であってもよい

【0061】

光源９２が発生した照明光はユニバーサルコード６６を挿通している。光ファイバ２９を介して操作部６４まで伝送される。光ファイバ２９は複数の細い光ファイバが束ねられた光ファイババンドルであってもよい。

【0062】

操作部６４にはポンプ５０が配設され、先端部６１には照明光学系が配設され、光ファイバ１０およびチューブ２０が挿入部６０を挿通している。なお、ポンプおよび後方循環部は、コネクタ６７または光源９２に配設されていてもよい。

【0063】

図５に示すように、内視鏡２の先端部６１には、受光光学系７０と撮像素子であるイメージセンサ７２と、が配設されている。イメージセンサ７２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであるが、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いてもよい。イメージセンサ７２が出力する撮像信号は、メタル配線である信号ケーブル７３を介してプロセッサ９３に伝送される。

【0064】

光伝送システム１と同じように、光ファイバ１０は、チューブ２０と、前方循環部１５Ｄと、後方循環部１６と、チューブ５１と、ポンプ５０と、ともに閉ループの循環流路を構成している。熱交換部４０は、ペルチェ素子等を有する冷却部である。

【0065】

ポンプ５０から吐出された液体１２は、チューブ５１および後方循環部１６を介してチューブ２０に流入する。そして、前方循環部１５Ｄを介して、光ファイバ１０のコア１１に流入する。そして、後方循環部１６に戻ってきた液体１２は、チューブ５１を介してポンプ５０に流入する。

【0066】

光源９２が発生した照明光は、光ファイバ２９、後方循環部１６、光ファイバ１０、前方循環部１５Ｄ、レンズ３９、照明光学系３０を介して被写体に照射される。被写体からの反射光は、受光光学系７０を介してあるイメージセンサ７２に入射する。

【0067】

イメージセンサ７２は、それ自体が発熱素子であるが、イメージセンサ７２は温度が上昇するとサーマルノイズの増大によって画像品質の向上が妨げられる。また、先端部６１に配設された照明光学系も、光散乱により発熱する。イメージセンサ７２および照明光学系の発熱による先端部６１の温度上昇は、内視鏡の適用範囲を限定する。例えば、医療用の内視鏡では、生体を損傷しないように先端部の最高温度が規定されている。

【0068】

内視鏡２では、先端部６１および先端部６１に配設されたイメージセンサ７２は前方循環部１５Ｄを介して熱が効率的に伝熱される。

【0069】

そして、冷媒である液体１２が循環する循環流路のチューブとして、光ファイバ１０を用いている。

【0070】

すなわち、実施形態の内視鏡２は、撮像素子が配設された先端部と軟性部とを有する挿入部と、前記挿入部から延設された操作部と、前記軟性部を挿通している、前記先端部を冷却するための液体の循環流路を構成している少なくとも２本のチューブと、前記液体を循環するポンプと、前記液体を冷却する熱交換部と、を具備し、少なくとも１本の前記チューブが、前記液体がコアに充填されている液体コア型の光ファイバであることを特徴とする内視鏡。

【0071】

このため、内視鏡２は、循環流路のためだけに２本のチューブを配設する必要がない。このため、内視鏡２および内視鏡２を有する内視鏡システム９は、効率的に内視鏡２の先端部６１を冷却できるが、挿入部６０は細径である。

【0072】

なお、図６に示すように、イメージセンサ７２は受光面と対向している裏面が、例えば、シリコン粒子を含む高熱伝導率接着層７２Ａにより前方循環部１５Ｄに接着されている。前方循環部１５Ｄは、光路となる透明部材（ガラス）１５Ｇの部分を除いてアルミニウム等の導電性材料で構成されている。

【0073】

なお、図７に示すように、先端部６１に駆動ＩＣのような発熱部品７５を有する場合には、前方循環部１５Ｅに発熱部品７５が実装される配線層７５Ａを形成し、発熱部品７５が発生する熱を、前方循環部１５Ｅを介して冷媒である液体に１２に伝熱するようにしてもよい。なお、配線層７５Ａが形成される部分が導電体からなる前方循環部１５Ｅの場合には、絶縁層を介して配線層７５Ａが形成される。

【0074】

また、実施形態の内視鏡では、光伝送システム１Ａ等のように、２本の液体コア型の光ファイバを用いて光源９２からの照明光を導光してもよいし、２つの光源からの照明光を導光してもよいし、さらに、波長の異なる２種類の照明光を導光してもよい。

【0075】

＜第２実施形態の変形例＞
次に第２実施形態の変形例の内視鏡について説明する。変形例の内視鏡は、第２実施形態の内視鏡２と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。なお、図８等では、照明光関係の構成要素は図示していない。
＜第２実施形態の変形例１＞
図８に示すように、内視鏡システム９Ａの内視鏡２Ａの先端部６１には、イメージセンサ７２が出力する電気撮像信号を光撮像信号に変換する発光素子であるレーザーダイオード（ＬＤ）７４が配設されている。イメージセンサ７２が出力する電気撮像信号がアナログ信号の場合には、電気撮像信号はＡＤ変換部（不図示）によりデジタル信号に変換され、更にＬＤドライバ（不図示）によりＬＤ７４を点滅するＬＤ駆動信号に変換される。

【0076】

内視鏡２Ａでは、電気撮像信号はＬＤ７４により光撮像信号に変換されて、レンズ７６、前方循環部１５、光ファイバ１０、および後方循環部１６を介して操作部６４まで伝送される。そして、操作部６４に配設された受光素子であるＰＤ７１により光撮像信号は再び電気撮像信号に変換され信号ケーブル７９を介してプロセッサ９３に伝送される。

【0077】

なお、レンズ７６はＬＤ７４が発生する光撮像信号を効率良く、伝送するために配設されている。レンズは、ＰＤ７１への入射経路にも配設されていてもよい。

【0078】

内視鏡２Ａは、光ファイバ１０を介して撮像信号を伝送するため大容量のデータを効率良く送信できる。また、内視鏡２と同じように、光ファイバ１０が、イメージセンサ７２を冷却するための循環流路の一部を構成しているため、挿入部６０が細径である。

【0079】

＜第２実施形態の変形例２＞
図９に示すように、変形例２の内視鏡２Ｂは、光ファイバ１０、２０Ａを有し、先端部６１には、発光素子であるＬＤ７４および受光素子であるＰＤ７７が配設され、操作部６４には受光素子であるＰＤ７１および発光素子であるＬＤ７８が配設されている。イメージセンサ７２の裏面は前方循環部１５Ｂに接着されている。

【0080】

プロセッサ９３から信号ケーブル１９Ｂを介して伝送された電気制御信号がＬＤ７８に入力する。ＬＤ７８は、電気制御信号、例えば、クロック信号を、光制御信号（光クロック信号）に変換する。光クロック信号は、光ファイバ２０Ａ等を介して先端部６１に伝送される。ＰＤ７７は光クロック信号を、電気制御信号に光電変換し、ＴＩＡ(Transimpedance Amplifier)およびＬＡ(Limiting Amplifier) （ともに不図示）を経てイメージセンサ７２に供給する。

【0081】

ＬＤ７４は、イメージセンサ７２から入力された電気撮像信号を光撮像信号に変換する。光撮像信号は、光ファイバ１０等を介して操作部６４に伝送される。ＰＤ７１は、光撮像信号を電気撮像信号に光電変換し、電気撮像信号は信号ケーブル７９を介してプロセッサ９３に伝送される。

【0082】

内視鏡２Ｂは、光ファイバ１０、２０Ａを介して光信号を送受信し、かつ、光ファイバ１０、２０Ａを循環流路として、撮像素子であるイメージセンサ７２を冷却する。挿入部６０は、２つの機能を有する、光ファイバ１０、２０Ａが挿通しているので細径である。

【0083】

なお、図１０および図１１に示す変形例２の前方循環部１５Ｃのように、撮像素子ではなく、ＰＤ７７、ＶＣＳＥＬ７４Ａおよび発熱部品７５を冷却するように構成されていてもよい。前方循環部１５Ｃの構想およびＰＤ７７等の配置は、光伝送および伝熱を考慮して適宜、設定される。

【0084】

＜第２実施形態の変形例３＞
循環流路であるチューブ（光ファイバ）を熱交換部または補助熱交換部として用いてもよい。すなわち、環境温度よりも高い液体１２は、循環中に冷却することも可能である。

【0085】

例えば、図１２に示す変形例３の光ファイバ１０は、外面が熱伝導率の高い材料からなる放熱膜１８で覆われている。放熱膜１８は、例えば、アルミニウム、スズ等の延性に優れた金属からなるため、光ファイバ１０の可撓性を損なうことがない。前方循環部１５で環境温度以上に加熱された液体１２は、復路の光ファイバ１０においても放熱膜１８を介して放熱される。

【0086】

＜第２実施形態の変形例４＞
図１３に示す変形例４の２本の光ファイバ１０、２０Ａは、結束部材１８Ａにより束ねられている。このため、光ファイバ１０と光ファイバ２０Ａとの間、すなわち、前方循環部１５で加熱された液体１２と後方循環部１６で冷却された液体１２とは、循環流路において熱交換が行われる。

【0087】

＜第２実施形態の変形例５＞
図１４に示す変形例５の光ファイバ１０は、挿入部６０において、外皮６２Ａの内側の金属からなる網状管と当接するように配設されている。

【0088】

＜第２実施形態の変形例６＞
図１５に示す変形例６の光ファイバ１０は、挿入部６０において、外皮６２Ａの内側の金属からなる網状管と当接している固定部材６８により固定されている。

【0089】

＜第２実施形態の変形例７＞
図１２〜図１５に示す構成の変形例の内視鏡は、循環流路である光ファイバ１０、２０Ａの外面を介しての伝熱を促進することで、より効率的に冷却を行うことができる。

【0090】

本発明は、上述した実施形態及び変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせ及び応用が可能である。

【符号の説明】

【0091】

１、１Ａ、１Ｂ・・・光伝送システム
２、２Ａ、２Ｂ・・・内視鏡
９、９A、９B・・・内視鏡システム
１０・・・光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・液体
１３・・・クラッド
１５・・・前方循環部
１６・・・後方循環部
２０・・・チューブ
２０Ａ・・・光ファイバ
３０・・・照明光学系
４０・・・熱交換部
５０・・・ポンプ
６０・・・挿入部
６１・・・先端部
６３・・・軟性部
６４・・・操作部
７０・・・受光光学系
７１・・・受光素子
７２・・・イメージセンサ
７３・・・信号ケーブル
７５・・・発熱部品
７９・・・信号ケーブル
９０・・・光源
９３・・・プロセッサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】