特開 2023-61521 内視鏡装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023061521

(43)【公開日】2023-05-02

(54)【発明の名称】内視鏡装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20230425BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20230425BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20230425BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20230425BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20230425BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 732

A61B1/00 731

G02B23/24 A

G02B23/26 A

G02B6/02 411

G02B6/32

G02B6/02 421

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021171452

(22)【出願日】2021-10-20

(71)【出願人】

【識別番号】591236172

【氏名又は名称】株式会社ハタ研削

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】畠山 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 俊樹

【テーマコード（参考）】

2H040

2H137

2H250

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H040AA02

2H040BA01

2H040CA01

2H040CA22

2H040CA23

2H040CA26

2H040DA03

2H040GA10

2H040GA11

2H137AA08

2H137AB15

2H137BA03

2H137BA04

2H137BA12

2H137BA13

2H137BC04

2H137CC03

2H137CC11

2H137EA02

2H250AC20

2H250AC32

2H250AC37

2H250AD43

2H250AE71

4C161CC04

4C161CC06

4C161FF02

4C161FF46

4C161LL01

(57)【要約】

【課題】挿入管の細径化に適した構成の光伝送路を備えた内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】内視鏡装置１の挿入管２には光ファイバからなる光伝送路６が配置されている。光伝送路６は、集光レンズとして機能する単芯の集光用マルチモード光ファイバ２０と、単芯の伝送用マルチモード光ファイバ１０と、単芯の光拡散用マルチモード光ファイバ３０とから構成されている。対物レンズ５を介して取り込まれる光学像は集光用マルチモード光ファイバ２０を介して伝送用マルチモード光ファイバ１０のコア径に収束して当該伝送用マルチモード光ファイバ１０を介して伝送される。集光用マルチモード光ファイバ２０は、一般的な樹脂成形品の集光レンズに比べて、格段に小さな外径寸法、厚さ寸法の円筒体である。１本のマルチモード光ファイバと同程度の外径寸法を備えた極細の光伝送路を実現でき、内視鏡装置の挿入管を細くできる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対物レンズで取得した撮影対象の光学像が、光ファイバからなる光伝送路を介して取出される内視鏡装置において、
前記光伝送路は、
１本の単芯のマルチモード光ファイバと、
前記マルチモード光ファイバの入射側端面に接続された単芯の集光用マルチモード光ファイバと、
前記マルチモード光ファイバの出射側端面に接続された単芯の光拡散用マルチモード光ファイバと、
を備えており、
前記集光用マルチモード光ファイバは、前記対物レンズからの入射光の有効光路径が、前記マルチモード光ファイバの前記入射側端面において当該マルチモード光ファイバのコア径以下に収束するように、その光路長が設定されており、
前記光拡散用マルチモード光ファイバは、前記マルチモード光ファイバの前記出射側端面からの出射光の有効光路径が前記入射光の有効光路径まで広がるように、その光路長が設定されている内視鏡装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記対物レンズは、前記集光用マルチモード光ファイバの入射端面に接合した複眼レンズ、屈折率分布型レンズまたはグレーテッドインデックス型光ファイバである内視鏡装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記マルチモード光ファイバの代わりに、１本の単芯のシングルモード光ファイバを用いる内視鏡装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療用あるいは工業用の内視鏡装置に関し、光ファイバを用いて構成した光伝送路を介して被写体画像を取得する内視鏡装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内視鏡装置としては、多数本の光ファイバの束から構成される画像伝送用光ファイバ（バンドルファイバ）から出力される画像を、接眼レンズを介して目視するタイプのファイバスコープと呼ばれるもの、接眼レンズの代わりにＣＣＤカメラ等のカメラを用いて取得画像を撮影するものなどが知られている。画像伝送用光ファイバを用いた内視鏡装置では、画像伝送用光ファイバの先端（画像入射側の端）に対物レンズを取り付け、対物レンズを介して入射する画像を伝送して、反対側の後端から接眼レンズあるいはＣＣＤカメラなどに出力している。内視鏡装置には、一般的に、多数本の光ファイバを束ねた構成のライトガイド用光ファイバも備わっており、ここを介して照明光源からの照明光が被写体に照射される。

【0003】

特許文献１には、画像伝送用光ファイバおよびライトガイド用光ファイバを備えたファイバスコープを携帯電話に接続して用いるための発明が開示されている。画像伝送用光ファイバは、多数本の光ファイバが束ねられた構成となっており、その先端に、対物レンズが取り付けられている。特許文献２には、撮影光をガイドするための導光部として、マルチコア型の光ファイバが使用されている歯科用プローブ等に用いられるファイバスコープが記載されている。このファイバスコープにおいては、画像伝送用ファイバの先端部に、シリコン系樹脂等から成形されたレンズ部が一体に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１８９８８４号公報

【特許文献2】特開２０１５－２２８８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

内視鏡装置、例えば、医療用の内視鏡装置においては、被験者の体内に挿入される挿入管は、被験者の負担を軽減するために可能な限り細くすることが望ましい。従来においては、対物レンズを介して得られる撮影画像を光ファイバのコアに集光させるための集光レンズとして、外径が１ｍｍ以下のレンズを製作することが物理的に困難であるので、極細の光ファイバを束ねた構成の光伝送路を使用していた。

【0006】

本発明の目的は、この点に鑑みて、単芯のマルチモード光ファイバを集光レンズとして用いて対物レンズからの入射光を光ファイバのコアに集め、光ファイバを介して撮影画像を伝送することで光伝送路を小径にできる内視鏡装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の内視鏡装置において、対物レンズで取得した撮影対象の光学像を伝送する光ファイバからなる光伝送路は、１本の単芯の伝送用マルチモード光ファイバと、この伝送用マルチモード光ファイバの入射側端面に接続された単芯の集光用マルチモード光ファイバと、伝送用マルチモード光ファイバの出射側端面に接続された単芯の光拡散用マルチモード光ファイバとを備えている。
また、集光用マルチモード光ファイバは、対物レンズからの入射光の有効光路径が、伝送用マルチモード光ファイバの入射側端面において当該伝送用マルチモード光ファイバのコア径以下に収束するように、その光路長が設定されている。他方の光拡散用マルチモード光ファイバは、伝送用マルチモード光ファイバの出射側端面からの出射光の有効光路径が入射光の有効光路径まで広がるように、その光路長が設定されている。

【0008】

ここで、伝送用マルチモード光ファイバに代えて、１本の単芯の伝送用シングルモード光ファイバを用いてもよい。また、対物レンズとしては、集光用マルチモード光ファイバの入射端面に接合した複眼レンズ、屈折率分布型レンズまたはグレーテッドインデックス型光ファイバを用いることができる。

【0009】

本発明の内視鏡装置では、対物レンズで取得した撮影対象の光学像が、集光用マルチモード光ファイバを介して、伝送用マルチモード光ファイバの入射側端面に露出している単芯のコアに収束し、伝送用マルチモード光ファイバを介して伝送されて光拡散用マルチモード光ファイバに入射し、当該光拡散用マルチモード光ファイバを介して再び拡散して、結像レンズなどを経由してＣＣＤカメラなどの受光面に結像する。

【発明の効果】

【0010】

本発明の内視鏡装置では、光伝送路として、１本の単芯の伝送用マルチモード光ファイバの入射側端面に、集光レンズとして機能する単芯の集光用マルチモード光ファイバを接続してある。集光用マルチモード光ファイバは、一般的な樹脂成形品の集光レンズに比べて、格段に小さな外径寸法、厚さ寸法の円筒体である。１本のマルチモード光ファイバと同程度の外径寸法を備えた極細の光伝送路を実現でき、内視鏡装置の挿入管部を従来に比べて細くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明を適用した内視鏡装置を示す概略構成図である。

【図2】対物レンズが取り付けられた光伝送路を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照して本発明を適用した内視鏡装置の実施の形態を説明する。図１を参照して説明すると、実施の形態に係る内視鏡装置１は、可撓性の極細の挿入管２と、この後端に取り付けたＣＣＤカメラ３と、ＣＣＤカメラ３の撮影画像を表示する表示装置４とを備えている。挿入管２には、先端に対物レンズ５が取り付けられた光伝送路６が内蔵されている。対物レンズ５を介して取得される被写体画像は、光ファイバから構成された光伝送路６を介して、その後ろ側に配置した結像光学系を介してＣＣＤカメラ３の受光面に結像する。

【0013】

挿入管２には、照明光を被写体に導くためのライトガイド用光ファイバ７も内蔵されている。ライトガイド用光ファイバ７の後端は、挿入管２の途中の部位から外部に引き出されて、照明光源８に接続されている。一般的に、可撓性の挿入管２の先端側部分を所定方向に折り曲げ操作するための操作機構部９も、挿入管２に付設されている。

【0014】

光ファイバから構成される光伝送路６は樹脂製のカバー（図示せず）で覆われている。この状態で、光伝送路６は、挿入管２の外筒であるステンレススチール製の蛇腹状をした可撓性の管２Ａに挿入されている。管２Ａの先端開口部に対物レンズ５が位置している。

【0015】

図２は、対物レンズ５が取り付けられている光伝送路６を示す模式図である。対物レンズ５で取得した撮影対象の光学像を伝送する光ファイバからなる光伝送路６は、１本の単芯の伝送用マルチモード光ファイバ１０と、この伝送用マルチモード光ファイバ１０の入射側端面１１に接続された単芯の集光用マルチモード光ファイバ２０と、伝送用マルチモード光ファイバ１０の出射側端面１２に接続された単芯の光拡散用マルチモード光ファイバ３０とを備えている。

【0016】

伝送用マルチモード光ファイバ１０は、例えば、外径寸法が０．２５ｍｍであり、内部にはクラッド層１３によって取り囲まれた単芯のコア層１４を備えている。伝送用マルチモード光ファイバ１０の入射側端面１１には、融着接合により、単芯の集光用マルチモード光ファイバ２０の出射側端面２２が同軸に接続されている。伝送用マルチモード光ファイバ１０の出射側端面１２にも、融着接合により、単芯の光拡散用マルチモード光ファイバ３０の入射側端面３１が同軸に接続されている。融着接合の代わりに、紫外線硬化樹脂を用いて接合することもできる。

【0017】

集光用マルチモード光ファイバ２０はグレーテッドインデックス型光ファイバである。集光用マルチモード光ファイバ２０のコア径は、その入射側端面２１において最大径となっており、ここから出射側端面２２に向かって漸減し、出射側端面２２において伝送用マルチモード光ファイバ１０のコア径と同一の最小径となっている。また、集光用マルチモード光ファイバ２０の光路長は、対物レンズ５からの入射光の有効光路径が、伝送用マルチモード光ファイバ１０の入射側端面１１においてコア径以下に収束するように設定されている。

【0018】

他方の光拡散用マルチモード光ファイバ３０も、グレーテッドインデックス型光ファイバである。光拡散用マルチモード光ファイバ３０のコア径は、その入射側端面３１において伝送用マルチモード光ファイバ１０のコア径と同一の最小径であり、入射側端面３１から出射側端面３２に向かって漸増し、出射側端面３２において最大径となっている。また、光拡散用マルチモード光ファイバ３０の光路長は、伝送用マルチモード光ファイバ１０からの収束光の有効光路径が出射側端面３２において入射光の有効光路径まで広がるように設定されている。

【0019】

なお、対物レンズ５は、例えば、集光用マルチモード光ファイバ２０の入射側端面２１に融着接合されたグレーテッドインデックス型光ファイバから形成されている。対物レンズ５の先端面５１は光軸６ａに直交する平坦な研磨面である。対物レンズ５のコアを通って一定の波長で波打ちながら伝播する光の節が後端面５２に位置し、その腹が先端面５１の手前に位置するように、設定されている。これにより、対物レンズ５は、先端面５１から前方に所定の距離の所に焦点を結ぶ凸レンズとして機能する。対物レンズ５の外径寸法は０．２５ｍｍであり、光伝送路６を構成している光ファイバと同様である。対物レンズ５の厚さ（光軸方向の長さ）は、例えば０．７５ｍｍと薄い。なお、対物レンズ５として、屈折率分布型レンズ、複眼レンズを用いることもできる。

【0020】

このように、内視鏡装置１は、挿入管２に組み込まれる撮影画像伝送用の光伝送路が、集光用マルチモード光ファイバ２０と、伝送用マルチモード光ファイバ１０と、光拡散用マルチモード光ファイバ３０とから構成されている。集光用マルチモード光ファイバ２０は、一般的な樹脂成形品の集光レンズに比べて、格段に小さな外径寸法、厚さ寸法の円筒体である。よって、１本のマルチモード光ファイバと同程度の外径寸法を備えた極細の光伝送路を実現でき、内視鏡装置の挿入管部を微小径にするのに適している。

【0021】

（その他の実施の形態）
上記の例では、光伝送路６に、伝送用マルチモード光ファイバ１０を使用している。この代わりに、１本の単芯のシングルモード光ファイバを用いることもできる。この場合の光伝送路６は、シングルモード光ファイバの入射側端面に単芯の集光用マルチモード光ファイバ２０の出射側端面２２が同軸に接続され、その出射側端面に単芯の光拡散用マルチモード光ファイバ３０の入射側端面３１が同軸に接続された構成になる。

【符号の説明】

【0022】

１ 内視鏡装置
２ 挿入管
２Ａ 管
３ ＣＣＤカメラ
４ 表示装置
５ 対物レンズ
６ 光伝送路
６ａ 光軸
７ ライトガイド用光ファイバ
８ 照明光源
９ 操作機構部
１０ 伝送用マルチモード光ファイバ
１１ 入射側端面
１２ 出射側端面
１３ クラッド層
１４ コア層
２０ 集光用マルチモード光ファイバ
２１ 入射側端面
２２ 出射側端面
３０ 光拡散用マルチモード光ファイバ
３１ 入射側端面
３２ 出射側端面
５１ 先端面
５２ 後端面

【図1】

【図2】