(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】P2024180108
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】内視鏡
(51)【国際特許分類】
A61B 1/00 20060101AFI20241219BHJP
G02B 23/24 20060101ALI20241219BHJP
G02B 23/26 20060101ALI20241219BHJP
【FI】
A61B1/00 732
A61B1/00 731
G02B23/24 B
G02B23/26 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023099562
(22)【出願日】2023-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000135036
【氏名又は名称】ニプロ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100117101
【弁理士】
【氏名又は名称】西木 信夫
(74)【代理人】
【識別番号】100120318
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 朋浩
(72)【発明者】
【氏名】原田 大輔
【テーマコード(参考)】
2H040
4C161
【Fターム(参考)】
2H040AA00
2H040BA01
2H040CA23
2H040CA27
2H040DA02
2H040DA11
2H040GA03
2H040GA11
4C161AA26
4C161CC04
4C161CC07
4C161FF40
4C161LL03
4C161NN01
4C161PP11
4C161UU06
(57)【要約】
【課題】イメージファイバとイメージセンサとの位置関係を改良することで小型化した内視鏡を提供する。
【解決手段】内視鏡100は、対物レンズ11と、第1面が対物レンズ11と対向するイメージファイバ12と、筐体13と、筐体13内に位置しており、受光面14Aを有するイメージセンサ14と、光透過性を有しており、受光面14Aに接触する保護部材15と、を備えており、イメージファイバ12の第2面は保護部材15に接触しており、第2面から出射する光は保護部材15を透過してイメージセンサ14の受光面14Aに到達する。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対物レンズと、
第1面が上記対物レンズと対向するイメージファイバと、
筐体と、
上記筐体内に位置しており、受光面を有するイメージセンサと、
光透過性を有しており、上記受光面に接触する保護部材と、を備えており、
上記イメージファイバの第2面は上記保護部材に接触しており、当該第2面から出射する光は上記保護部材を透過して上記イメージセンサの上記受光面に到達する内視鏡。
【請求項2】
上記保護部材は、上記受光面を覆う板材である請求項1に記載の内視鏡。
【請求項3】
上記保護部材と上記第2面との間の隙間に充填されており、光透過性を有する充填剤をさらに備える請求項1または2に記載の内視鏡。
【請求項4】
上記イメージファイバは、上記筐体に対して着脱可能である請求項1に記載の内視鏡。
【請求項5】
上記イメージファイバの上記第2面の面積は、上記受光面の面積よりも小さい請求項1に記載の内視鏡。
【請求項6】
上記イメージファイバにおけるコアの上記第2面の面積は、上記受光面の1ピクセルの面積よりも大きい請求項1に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対物レンズが装着されたイメージファイバを有する内視鏡に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、医療分野および工業分野等において用いられる内視鏡が知られている。内視鏡では、イメージファイバの先端に対物レンズを装着した挿入部が、生体内部または工業製品内部に挿入される。イメージファイバの基端側には、撮像素子が位置している。対物レンズを通して得られた光は、イメージファイバを通り、撮像素子の受光面において受光される(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
イメージファイバと撮像素子との間には、イメージファイバから出射した光を受光面に照射するための光学系(例えば、接眼レンズ)が位置している。接眼レンズは、出射した光を受光面に投影するために、イメージファイバおよび撮像素子から所定の間隔を開けて位置している。光学系において間隔を開ける必要があるため、装置が大型化していた。取り回し向上を目的として内視鏡の小型化が要望されており、イメージファイバと撮像素子との位置関係を改良して小型化が実現できれば好ましい。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、イメージファイバとイメージセンサとの位置関係を改良することで小型化した内視鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1) 本発明に係る内視鏡は、対物レンズと、第1面が上記対物レンズと対向するイメージファイバと、筐体と、上記筐体内に位置しており、受光面を有するイメージセンサと、光透過性を有しており、上記受光面に接触する保護部材と、を備える。上記イメージファイバの第2面は上記保護部材に接触している。当該第2面から出射する光は上記保護部材を透過して上記イメージセンサの上記受光面に到達する。
【0007】
イメージファイバの第2面とイメージセンサとの間にレンズなどの光学系の部材を介することがないので、内視鏡が小型化される。
【0008】
(2) 上記保護部材は、上記受光面を覆う板材であってもよい。
【0009】
(3) 上記内視鏡は、上記保護部材と上記第2面との間の隙間に充填されており、光透過性を有する充填剤をさらに備えてもよい。
【0010】
充填剤が板材と第2面との間の隙間に充填されるので、イメージセンサの出力信号により生成される画像の画質がよい。
【0011】
(4) 上記イメージファイバは、上記筐体に対して着脱可能であってもよい。
【0012】
イメージファイバが筐体に対して交換できるので、イメージファイバがディスポ化される。
【0013】
(5) 上記イメージファイバの上記第2面の面積は、上記受光面の面積よりも小さくてもよい。
【0014】
受光面に対してイメージファイバの位置合わせが容易である。
【0015】
(6) 上記イメージファイバにおけるコアの上記第2面の面積は、上記受光面の1ピクセルの面積よりも大きくてもよい。
【0016】
1つのイメージファイバの第2面から出射する光が、受光面の複数ピクセルにより受光されるので、イメージセンサの出力信号により生成される画像の画質がよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る内視鏡によれば、小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】
図1は、対象者の眼球Eを示す断面図である。
【
図2】
図2は、内視鏡100の構成を示す概略図である。
【
図3】
図3は、内視鏡100の筐体13の縦断面を示す断面図である。
【
図4】
図4は、イメージファイバ12の出射面12Bの構成を示す平面図である。
【
図5】
図5は、イメージファイバ12の出射面12Bと保護部材15との位置関係を示す側面図である。
【
図6】
図6は、イメージファイバ12を取り外した筐体13を示す断面図である。
【
図7】
図7は、イメージファイバ12の出射面12Bから出射する光を示す概略図である。
【
図8】
図8は、イメージセンサ14の受光面14Aで受光される光を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具現化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【0020】
また、以下の説明では、矢印の起点から終点に向かう進みが向きと表現され、矢印の起点と終点とを結ぶ線上の往来が方向と表現される。眼球Eに対して内視鏡100が挿入される方向を前方、眼球Eから内視鏡100が取り外される方向を後方という。
【0021】
図1に示されるように、内視鏡100は、例えば、対象者の眼球Eの内部を撮像する眼内内視鏡である。内視鏡100は、例えば、眼球表面から眼内に挿入されるイメージファイバ12(
図2参照)を通して眼内を撮像する。撮像された眼内の画像は、ディスプレイ103等(
図2参照)の表示装置に表示される。眼球Eには、内視鏡100の他に、例えば、照明プローブ200などが挿入されてもよい。
図2に示されるように、内視鏡100は、内視鏡本体10と、表示制御装置102と、ディスプレイ103と、を備えている。
【0022】
内視鏡本体10は、シース20と、筐体13と、を有する。シース20は、遠位端部が眼球Eに挿入される。筐体13は、例えば、施術者や検査実施者(以下、単に施術者ともいう)によって把持される。
図2から
図4に示されるように、シース20は、対物レンズ11と、イメージファイバ12と、被覆部124と、を有する。筐体13の内部空間には、イメージセンサ14と、保護部材15と、充填剤16と、画像処理回路17と、通信インタフェース18と、が内蔵されている。シース20は、筐体13に対して着脱可能である。シース20が筐体13から取り外されることにより、シース20が有する対物レンズ11、イメージファイバ12、および被覆部124が内視鏡本体10から取り外される。
【0023】
被覆部124は、例えば、ステンレス等の金属管や、シリコーン(商標)またはポリイミドなどの樹脂製の鞘管である。対物レンズ11は、被覆部124の内部空間の前端に位置している。対物レンズ11は、外部の撮像対象の反射光をイメージファイバ12の先端に結像するレンズである。対物レンズ11の光軸は、被覆部124の軸線方向に合致している。
【0024】
図4に示されるように、イメージファイバ12は、例えば、多数本の光ファイバ(コア)が束ねられたマルチコアファイバである。イメージファイバ12の前端である入射面12A(第1面の一例)は、対物レンズ11と対向する。イメージファイバ12の入射面12Aには、対物レンズ11によって結像された光が入射する。イメージファイバ12の後端は出射面12B(第2面の一例)である。入射面12Aから入射した光は出射面12Bから出射する。イメージファイバ12は、被覆部124の内部空間に位置している。
【0025】
イメージファイバ12は、複数のコア121と、クラッド122と、を有する。コア121は、例えば、樹脂製又はガラス製の細長な円柱体である。複数のコア121の前端面は、イメージファイバ12の入射面12Aを構成する。複数のコア121の後端面は、イメージファイバ12の出射面12Bを構成する。
【0026】
クラッド122は、例えば、コア121よりも屈折率の低い樹脂製や石英ガラス製である。クラッド122は、複数のコア121の周囲の隙間に位置している。クラッド122により、複数のコア121が束ねられた状態に保持されている(
図4参照)。
【0027】
図3および
図6に示されるように、筐体13は、例えば、合成樹脂の成型品である。筐体13は、円筒形状であり、後端13Aが閉塞されている。筐体13の前端部の外周面は、前方に向けて縮径するテーパ形状である。筐体13の前端には、シース20が挿入される貫通孔131(
図6参照)が位置する。貫通孔131は、前後方向8に沿って筐体13を貫通する。貫通孔131は、シース20を保持する。なお、各図には現されていないが、シース20は、筐体13の内部においても保持されてよい。
【0028】
イメージセンサ14は、例えば、CMOSセンサである。イメージセンサ14は、矩形の受光面14Aを有している。受光面14Aは、前方を向く。すなわち、受光面14Aは、イメージファイバ12の出射面12Bを向く。イメージセンサ14は、例えば、筐体13の内周面から突出する図示しない爪などに支持されて筐体13内に固定されている。イメージセンサ14の受光面14Aには、複数の受光素子151が配置されている(
図8参照)。1つの受光素子151の出力信号により画像の1画素が形成される
【0029】
保護部材15は、例えば、アクリルなどの透明な樹脂製の板材である。保護部材15は、例えば、コア121よりも屈折率が高く、コア121と同等または近似する光学密度を有する。保護部材15の後面15Bは、受光面14Aに接触している。保護部材15の前面15Aは、イメージファイバ12の出射面12Bに接触している。換言すると、保護部材15は、受光面14Aと出射面12Bとの間に挟まれている。保護部材15は、筐体13の内周面から突出する図示しない爪などに支持されて筐体13内に固定されている。
【0030】
充填剤16は、半流動体であり、例えば、グリセリンなどである。
図5に示されるように、充填剤16は、保護部材15の前面15Aとの間に位置する隙間gに充填されている。面の平滑度(前面15Aおよび出射面12Bの平滑度)によって、イメージファイバ12の出射面12Bと、保護部材15の前面15Aとの間には、微少な隙間gが生じ得るが、充填剤16は、微少な隙間gを埋める。また、イメージファイバ12の出射面12Bや保護部材15の前面15Aが傷つかないように、出射面12Bと前面15Aとが微少に離されて隙間gが生じている場合にも、充填剤16は、隙間gを埋める。このとき、充填剤16の層の厚みL1は、保護部材15の前面15Aからイメージファイバ12の出射面12Bまでの距離d1以上である(L1>=d1)。
【0031】
画像処理回路17は、イメージセンサ14と電気的に接続されている。画像処理回路17は、イメージセンサ14の各受光素子151からの出力信号に基づいて画像を形成する。通信インタフェース18は、表示制御装置102との間でデータを無線通信するインタフェースである。画像処理回路17は、通信インタフェース18を介して表示制御装置102に画像のデータを送信する。
【0032】
表示制御装置102は、CPU(中央演算ユニット)やROM、RAMなどのメモリ、通信インタフェースを備えており、これらが内部バスによって接続されている。メモリは、CPUの各種動作を制御するためのプログラムやデータなどが記憶されている。通信インタフェースは、ディスプレイ103と無線または有線でデータを送受信する。表示制御装置102は、通信インタフェースを介して、メモリ等に記憶されている画像データをディスプレイ103へ送信する。
【0033】
[イメージファイバ12のコア121の面積とイメージセンサ14の画素の面積]
以下、イメージファイバ12のコア121とイメージセンサ14の受光素子151の面積について説明する。
図7には、1つのコア121の端面が六角形で示されている。イメージサークル123(
図4参照)の断面積をコア121の個数で除した数が1つのコア121の断面積となる。
【0034】
イメージセンサ14の画素数は、受光面14Aを構成する受光素子151の個数である。
図8に示されるように、イメージセンサ14の受光面14Aの面積を受光素子151の個数で除した数が1画素の面積となる。
【0035】
1つのコア121の断面積よりも1画素の面積が小さいことにより、
図8に示されるように、1つのコア121から出射される光は、複数の受光素子151によって受光される。これにより、複数のコア121から出射される光によって表現される像Aは、イメージセンサ14のより多くの画素によって表現される。これにより、イメージファイバ12によって伝送される光の像Aが、イメージセンサ14によって高解像度の画像として形成される。
【0036】
[内視鏡100の使用方法]
以下、内視鏡100の使用方法が説明される。
内視鏡100の使用に際して、新しいシース20が筐体13の貫通孔131に挿入される。新しいシース20のイメージファイバ12の出射面12Bには、充填剤16が塗布される。シース20が筐体13の貫通孔131に挿入されると、充填剤16が塗布されたイメージファイバ12の出射面12Bが、保護部材15の前面15Aと接触する。これにより、隙間gが充填剤16に充填された状態で、イメージファイバ12の出射面12Bと保護部材15の前面15Aとが接続される。
【0037】
施術者によって内視鏡本体10が把持される。公知の手法により、シース20が対象者の眼球Eに挿入される。なお、シース20のほかに、例えば、照明プローブ200などが対象者の眼球Eに挿入されてもよい。
【0038】
シース20が眼球Eに挿入された状態で、内視鏡100により眼球Eの内部が撮像される。具体的には、対物レンズ11によりイメージファイバ12の入射面12Aに結像された光がイメージファイバ12により伝送されて、出射面12Bから保護部材15へ出射される。
【0039】
保護部材15を通過した光は、イメージセンサ14の受光面14Aにおいて受光素子151に受光される。受光素子151は、受光した光の強度に応じた出力信号を画像処理回路17に出力する。画像処理回路17によって形成された画像データは、通信インタフェース18を介して表示制御装置102に送られ、ディスプレイ103に画像が表示される。
【0040】
[実施形態の作用効果]
前述された実施形態によれば、内視鏡100において、イメージファイバ12の出射面12Bとイメージセンサ14との間にレンズなどの光学系の部材が不要なので、内視鏡100が小型化される。
【0041】
イメージファイバ12の出射面12Bと保護部材15との間には、平滑度、接触状況、または断面形状に応じて、隙間gが発生する。発生する隙間gは、充填剤16によって埋められている。出射面12Bと保護部材15との間が充填剤16で埋められることで、出射面12Bと保護部材15との間における空気の層の介在が抑制される。出射面12Bと受光面14Aとの間に空気の層が介在しないので、光の拡散を抑制でき、画質を向上できる。
【0042】
イメージファイバ12が筐体13に対して交換できるので、イメージファイバ12がディスポ化される。内視鏡100のランニングコストの削減が実現される。
【0043】
受光面14Aに沿う方向にイメージセンサ14の出射面12Bの位置がずれたとしても、出射面12Bから出射する光を受光面14Aによって受光できる。受光面14Aに対するイメージセンサ14の出射面12Bの位置合わせが容易である。
【0044】
1つのコア121からの出射光は、受光面14Aにおいて、複数ピクセルにより受光されるので、イメージセンサ14の出力信号により生成される画像の画質がよい。
【0045】
[変形例]
上記実施形態において、内視鏡100として眼内内視鏡を一例として説明したが、これに限定されない。内視鏡100は、生体内部または工業製品内部を撮影する内視鏡に広く適用することができる。内視鏡100は、例えば、気管支内視鏡、経鼻内視鏡、または配管内を撮像する内視鏡等として用いることもできる。
【0046】
上記実施形態において、内視鏡本体10は、無線通信により表示制御装置102とデータを送受信するが、これに限定されない。内視鏡本体10は、有線で表示制御装置102とデータを送受信してもよい。例えば、内視鏡本体10の後端13Aには、表示制御装置102にデータを伝送するケーブルが接続されていてもよい。また、内視鏡本体10の後端13Aには、光源と接続されるファイバが接続されてもよい。
【0047】
上記実施形態において、内視鏡100は、眼内を照射可能であってもよい。内視鏡100は、図示しないライトガイドをさらに備えていてもよい。ライトガイドは、筐体13内に位置する図示しない光源や、内視鏡本体10とは別の光源装置に接続されてもよい。ライトガイドは、光源や光源装置から出射される光を伝送してもよい。ライトガイドの先端は、例えば、照明プローブ200(
図1参照)として、眼内の目的部位を照明してもよい。
【0048】
上記実施形態において、保護部材15を板材としたが、これに制限されない。イメージファイバ12の出射面12Bに対して、受光面14Aを保護することできれば、種々の構成が採用され得る。保護部材15は、例えば、光透過性を有するジェル状の物質であってよい。保護部材15は、例えば、複数のフィルムを積層したシート状のものであってよい。保護部材15は、イメージセンサ14を内部に固定する光透過性を有する直方体形状の箱体であってもよい。保護部材15は、光学レンズであってもよい。
【0049】
上記実施形態において、内視鏡本体10が充填剤16を備えるとしたが、これに限定されない。イメージファイバ12の出射面12Bは、例えば、保護部材15に溶着されていてもよい。充填剤16は、グリセリンであるとしたが、これに制限されない。充填剤16は、光透過性を有するゲル状の物質であってもよい。
【0050】
上記実施形態において、シース20が筐体13に対して着脱可能であるとしたが、これに制限されない。シース20は、筐体13に固着していてもよい。
【0051】
上記実施形態において、受光面14Aの面積がイメージファイバ12の出射面12Bの面積よりも大きいとしたが、これに限定されない。受光面14Aでコア121から出射した光を受光可能可能である限り、イメージファイバ12の出射面12Bの面積が受光面14Aの面積よりも大きくてもよい。
【0052】
上記実施形態において、コア121の出射面12Bの面積が受光面14Aの1ピクセルの面積よりも大きいとしたが、これに制限されない。画質についての要求が満たされていれば、コア121の出射面12Bの面積が1ピクセルの面積よりも小さくてよい。
【0053】
上記実施形態において、イメージセンサ14をCMOSセンサとしたが、これに制限されない。イメージセンサ14は、CCDであってもよい。
【符号の説明】
【0054】
10 内視鏡本体
11 対物レンズ
12 イメージファイバ
12A 入射面
12B 出射面
13 筐体
14 イメージセンサ
14A 受光面
15 保護部材
16 充填剤
17 画像処理回路
18 通信インタフェース
100 内視鏡
121 コア
122 クラッド
E 眼球