特許 7021974 内視鏡およびその製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-02-08

(45)【発行日】2022-02-17

(54)【発明の名称】内視鏡およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/07 20060101AFI20220209BHJP

   A61B 1/06 20060101ALI20220209BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20220209BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20220209BHJP

【ＦＩ】

A61B1/07 733

A61B1/06 531

G02B23/26 B

A61B1/00 735

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018030667

(22)【出願日】2018-02-23

(65)【公開番号】P2019141484

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-01-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】越智 国孝

【審査官】高松 大

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２９６１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２９９６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４７３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９６１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２６１１７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／０７

Ａ６１Ｂ １／０６

Ｇ０２Ｂ ２３／２６

Ａ６１Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、
ケースと、
撮像素子を有し、前記ケースに当接する第１当接面を有する撮像ユニットと、
照明装置の光源となるチップ状の発光素子であって、その発光面を基準とした位置で前記撮像ユニットに固定される発光素子と、
前記ケースに収容され、前記発光素子よりも前記発光素子の光の照射方向側に、前記発光素子の発光面に対向するように設けられ、前記発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する照明レンズと、を有し、
前記ケースは、前記発光面と前記照明レンズの前記発光面に対向する対向面との距離が所定の値になるように、前記撮像ユニットの前記第１当接面に当接する第２当接面、を有する内視鏡。

【請求項2】

前記発光素子を有し、前記撮像ユニットの挿入を許す貫通孔を有する発光素子ユニット、をさらに有し、
治具に対して、前記撮像ユニットの前記第１当接面及び前記発光面の両方を当接させることによって、前記発光素子ユニットを前記撮像ユニットに固定する、請求項１に記載の内視鏡。

【請求項3】

被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、
ケースと、
撮像素子を有し、前記ケースに当接する第１当接面を有する撮像ユニットと、
照明装置の光源となるチップ状の複数の発光素子であって、それらの発光面を基準とした位置で前記撮像ユニットに固定される複数の発光素子と、
前記ケースに収容され、前記複数の発光素子よりも前記複数の発光素子の光の照射方向側に、前記複数の発光素子の発光面に対向するように設けられ、前記複数の発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する複数の照明レンズと、を有し、
前記ケースは、前記複数の発光素子の前記発光面と前記複数の照明レンズの前記発光面に対向する対向面との距離が所定の値になるように、前記撮像ユニットの前記第１当接面に当接する第２当接面、を有する内視鏡。

【請求項4】

前記複数の発光素子を有し、前記撮像ユニットの挿入を許す貫通孔を有する発光素子ユニット、をさらに有し、
治具に対して、前記撮像ユニットの前記第１当接面及び前記発光素子ユニットの前記複数の発光素子の発光面が当接することによって、前記発光素子ユニットが前記撮像ユニットに固定される、請求項３に記載の内視鏡。

【請求項5】

前記複数の発光素子の仕様（配光角や光量など）が複数ある場合において、前記発光素子ごとに、前記照明レンズ間の距離が異なっている、請求項３又は４に記載の内視鏡。

【請求項6】

前記照明レンズの代わりに、平板ガラスを用いた、請求項５に記載の内視鏡。

【請求項7】

被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡の製造方法であって、
ケースと、前記ケースに当接する第１当接面を有する撮像ユニットと、を準備する工程と、
照明装置の光源となるチップ状の発光素子を、その発光面を基準とした位置で前記撮像ユニットに固定する工程と、
前記ケース内に、前記発光素子よりも前記発光素子の光の照射方向側に、前記発光素子の発光面に対向するように、前記発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する照明レンズを取り付ける工程と、
前記発光面と前記照明レンズの前記発光面に対向する対向面との距離が所定の値になるように、前記撮像ユニットの前記第１当接面を前記ケースの第２当接面に当接させる工程と、を有する内視鏡の製造方法。

【請求項8】

前記発光素子を前記撮像ユニットに固定する工程は、
治具に対して、前記撮像ユニットの前記第１当接面及び前記発光面の両方を当接させることによって、前記発光素子を前記撮像ユニットに固定する工程を含む、請求項７に記載の内視鏡の製造方法。

【請求項9】

被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡の製造方法であって、
ケースと、前記ケースに当接する第１当接面を有する撮像ユニットと、を準備する工程と、
照明装置の光源となるチップ状の複数の発光素子を、それらの発光面を基準とした位置で前記撮像ユニットに固定する工程と、
前記ケース内に、前記複数の発光素子よりも前記複数の発光素子の光の照射方向側に、前記複数の発光素子の発光面に対向するように、前記複数の発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する複数の照明レンズを取り付ける第１の工程と、
前記発光面と前記照明レンズの前記発光面に対向する対向面との距離が所定の値になるように、前記撮像ユニットの前記第１当接面を前記ケースの第２当接面に当接させる第２の工程と、を有する内視鏡の製造方法。

【請求項10】

前記第２の工程は、前記複数の発光素子毎に独立して、前記発光面と前記対向面との距離を調整する工程を有する、請求項９に記載の内視鏡の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に内視鏡は、手許操作部と、この手許操作部から延びて被険部位に挿入される挿入部を備え、挿入部は、手許操作部側から順に、可撓性のある可撓管、遠隔操作により屈曲する湾曲管、及び先端硬性部を備えている。
内視鏡には、先端に対物光学系やＣＣＤ等の撮像素子を有する撮像ユニットと、被検部位を照明するための照明用レンズを有する照明ユニットとが配設された細長の挿入部が設けられている。挿入部の先端にＬＥＤが配設することで内視鏡挿入部の小型化が可能である（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２９６１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ＬＥＤなどの発光素子を光源として用いた場合に、ＬＥＤの端面（発光面）と照明用レンズとの間の距離（相対位置）が発光素子により又は発光素子間でばらつくと、配光特性に影響が出ることで視野が一定にならないという問題があった。
例えば、発光素子の厚さが適正値（理想値）と異なることによる発光素子の端面（発光面）と照明用レンズとの間の距離のばらつきが生じる。
また、１つの内視鏡の照明装置において例えば発光色の異なる複数の発光素子を用いる場合に、発光素子間の厚さにばらつきがあると、所望の照明が得られないという問題がある。

【0005】

本発明は、発光素子の端面（発光面）と照明用レンズとの間の距離のばらつきを抑制することを目的とする。
また、本発明は、複数の発光素子を用いる場合に、発光素子間の厚さのばらつきを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点によれば、被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、前記挿入部の先端のケースに取り付けられ照明装置の光源となるチップ状の発光素子と、前記ケース内において前記発光素子よりも前記発光素子の照射方向の先端側に、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた、前記発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する照明レンズと、前記発光素子の前記発光面と前記照明レンズの前記発光素子の発光面に対向する対向面との距離が所定の値になるように調整する位置調整機構とを有する内視鏡が提供される。

【0007】

前記位置調整機構は、前記ケースに設けられ、撮像素子を有する筒状の撮像ユニットと、前記発光素子を固定し前記撮像ユニットの挿入を許す貫通孔を有する発光素子ユニットと、により前記発光素子を固定する発光素子固定部の前記対向面側の一面と当接する第１の当接面と、前記撮像ユニットの前記対向面側に前記対向面と当接する第２の当接面とにより構成されていることが好ましい。

【0008】

また、本発明は、被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、前記挿入部の先端のケースに取り付けられ照明装置の光源となるチップ状の複数の発光素子と、前記ケース内において前記複数の発光素子よりも前記複数の発光素子の照射方向の先端側に、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた、前記発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する複数の照明レンズと、前記複数の発光素子の前記発光面と前記照明レンズの前記発光素子の発光面に対向する対向面との距離が所定の一定の値になるように調整する位置調整機構とを有する内視鏡である。
複数の発光素子の仕様が複数ある場合において、前記発光素子ごとに、前記照明レンズ間の距離が異なっていても良い。
前記照明レンズの代わりに、平板ガラス（平板透明樹脂）を用いても良い。

【0009】

前記位置調整機構は、前記ケースに設けられ、撮像素子を有する筒状の撮像ユニットと、前記複数の発光素子を固定し前記撮像ユニットの挿入を許す貫通孔を有する発光素子ユニットと、により前記複数の発光素子を固定する発光素子固定部の前記対向面側の一面と当接する第１の当接面と、前記撮像ユニットの前記対向面側に前記対向面と当接する第２の当接面とにより構成されていることが好ましい。

【0010】

本発明の他の観点によれば、被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡の製造方法であって、前記挿入部の先端のケースに取り付けられ照明装置の光源となるチップ状の発光素子を準備する工程と、前記ケース内において前記発光素子よりも前記発光素子の照射方向の先端側に、前記発光素子の発光面に対向するように、前記発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する照明レンズを取り付ける工程と、前記発光面と前記照明レンズの前記発光素子の発光面に対向する対向面との距離が所定の値になるように調整して前記発光素子を前記ケース内に取り付ける工程と、を有する内視鏡の製造方法が提供される。

【0011】

前記発光素子を前記ケース内に取り付ける工程は、前記ケースに設けられ、前記発光素子を固定する撮像ユニットと前記発光素子を固定し前記撮像ユニットの挿入を許す貫通孔を有する発光素子ユニットとを有する発光素子固定部の前記対向面側の一面と前記対向面とを当接させて固定する工程を有するようにすると良い。
また、前記発光素子を前記ケース内に取り付ける工程の前に、前記撮像ユニットと前記発光素子ユニットとを、前記発光素子の発光面の高さが一定になるように固定する工程を有するようにしても良い。

【0012】

また、本発明は、被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡の製造方法であって、前記挿入部の先端のケースに取り付けられ照明装置の光源となるチップ状の複数の発光素子を準備する工程と、前記ケース内において前記発光素子よりも前記複数の発光素子の照射方向の先端側に、前記複数の発光素子の発光面に対向するように、前記複数の発光素子から照射された光を集光して前記被検部位に照射する照明レンズを取り付ける第１の工程と、前記発光面と前記照明レンズの前記発光素子の発光面に対向する対向面との距離が所定の一定の値になるように調整して前記複数の発光素子を前記ケース内に取り付ける第２の工程と、を有する内視鏡の製造方法である。
前記第２の工程は、前記複数の発光素子毎に独立して、前記発光面と前記対向面との距離を調整する工程を有するようにすると良い。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、発光素子の端面（発光面）と照明用レンズとの間の距離のばらつきを抑制することができる。
また、本発明によれば、複数の発光素子を用いる場合に、発光素子間の厚さのばらつきを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の実施の形態による内視鏡の概略構成例を示す図である。

【図2】本実施の形態による内視鏡の挿入部に設けられる照明装置の一構成例を示す断面図である。

【図3】図３は、図２に示す照明装置の各構成部品の一例を示す図であり、図３（ａ）は、ケースユニット、図３（ｂ）は発光素子ユニット（以下、発光素子をＬＥＤで代表させて呼称する。）、図３（ｃ）は撮像ユニットの図である。

【図4】図２に示す各ユニットを組み立てて図１に示す照明装置を製造するための工程を示す図である。

【図5】図４に続く図である。

【図6】本発明の第２の実施の形態による内視鏡の製造工程を示す図であり、図４（ｂ）に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の一実施の形態による内視鏡について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0016】

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による内視鏡の概略構成例を示す図である。
図１に示すように、内視鏡１０は、操作者が把持する把持操作部１１と、この把持操作部１１から延出する挿入部１２とを有している。挿入部１２は、先端側から順に、先端硬性部１３と、湾曲管１４と、可撓管１５とを接続してなる。先端硬性部１３は、実質的に弾性変形不能な硬質樹脂材料（例えば、ＡＢＳ、変性ＰＰＯ、ＰＳＵなど）によって構成されている。湾曲管１４は、内周側から順に、複数の湾曲駒をリベットで回転自在に連結した湾曲管と、この湾曲管の外周を被覆する網状管と、この網状管の外周をさらに被覆する湾曲管外皮とによって構成され、把持操作部１１に設けた湾曲操作レバー１６の回転操作に応じて湾曲可能となっている。可撓管１５は、内周側から順に、螺旋管と、この螺旋管の外周を被覆する網状管と、この網状管の外周をさらに被覆する可撓管外皮とによって構成されている。挿入部１２を構成する先端硬性部１３、湾曲管１４及び可撓管１５は略同一の外径を有している。

【0017】

把持操作部１１からはユニバーサルチューブ１７が延出されており、このユニバーサルチューブ１７の先端にはコネクタ部１８が設けられている。内視鏡１０には、挿入部１２（先端硬性部１３、湾曲管１４、可撓管１５）、把持操作部１１、ユニバーサルチューブ１７、コネクタ部１８が設けられ、コネクタ部１８のコネクタ端子１８ａがビデオプロセッサのコネクタ端子（図示せず）に接続される。また、先端硬性部１３には対物レンズと撮像素子及びＬＥＤ（図２以降で後述する）が設けられており、この対物レンズを介して撮像素子で得られた被写体の画像信号が信号ケーブル（図示せず）を通じてビデオプロセッサに伝送される。

【0018】

図２は、本実施の形態による内視鏡の挿入部に設けられる内視鏡光源として用いる内視鏡の照明装置の一構成例を示す断面図である。図３は、図２に示す内視鏡の照明装置の各構成部品の一例を示す図であり、図３（ａ）は、ケースユニット、図３（ｂ）は発光素子ユニット（以下、「発光素子」を「ＬＥＤ（素子）」で代表させて呼称する。）、図３（ｃ）は撮像ユニットの断面図である。

【0019】

図２、図３に示すように、本実施の形態による内視鏡の照明装置は、ケースユニット１と、ＬＥＤユニット５１と、撮像ユニット８１と、を有している。
ケースユニット１は、例えば円筒状の先端ケース３を有している。円筒状の先端ケース３に設けられた貫通孔５の内面は、ＬＥＤユニット５１と撮像ユニット８１とを組み立てた、後述する対物アセンブリの挿入を許すような内径で形成されている。
ケースユニット１の先端側には、先端側からガラス製などの照明レンズ３１ａ，３１ｂ、…を嵌め込んで収容する照明レンズ収容部２０（側面７，底面１９）が形成されている。
さらに、照明レンズ収容部２０の底面１９よりも先端部と反対側には、後述する対物アセンブリの当接面と当接する第１の当接面（平面Ｂ）２１が形成されている。

【0020】

図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤユニット５１は、ヒートシンク５３などの基台上に搭載されたＬＥＤ基板５５と、ＬＥＤ基板５５上に形成されたＬＥＤ素子（右，Ｒ）５７，ＬＥＤ素子（左、Ｌ）６１が搭載されている。ここでは、２つのＬＥＤ素子が配置されている例を示すが、ＬＥＤ素子の数は限定されるものではない。符号５８は後述するように、撮像ユニット８１を収容するための貫通孔を示す。
ＬＥＤ素子５７，６１には、それぞれの発光面５７ａ，６１ａが形成されている。また、基台（５３）には、ＬＥＤ素子５７，６１に対して電力を供給するためのケーブル７１が設けられている。

【0021】

図３（ｃ）に示すように、撮像ユニット８１は、撮像素子として例えば固体撮像素子８３と、先端側に形成される対物レンズ８７とを有している。撮像ユニット８１は、先端側の小径部とそれに続く大径部とを有し、小径部と大径部との間には、先端側から見てリング形状の領域９１（平面Ａ）が形成されている。先端レンズ８７とレンズ枠８８とを接着するために接着剤８９が使用される。

【0022】

図４、図５は、図３に示す各ユニットを組み立てて図２に示す照明装置を製造するための要部の工程を示す図である。図４（ａ）に示すように、まず、撮像ユニット８１をＬＥＤユニット５１の貫通孔５８内に挿入する。図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤの発光面５７ａ，６１ａと当接する平面１０３を有する治具１０１などを用いて、ＬＥＤの端面（発光面）５７ａ，６１ａを基準として、撮像ユニット８１とＬＥＤユニット５１の貫通孔５８の内周部とを接着剤、溶接などにより所定の位置で固定することで、対物アセンブリ９５を形成することができる。このようにして組み立てた対物アセンブリ９５において、ＬＥＤ端面と平面Ａ９１との距離が所定の値となる。所定の位置（値）は、例えば、適正値である。治具１０１を精密に作製することで、寸法精度を高めることができる。従って、この治具１０１により、対物アセンブリ９５を形成することで、ＬＥＤ端面と平面Ａ９１との距離ｈ２の精度を極めて高いものとすることができる。

【0023】

ＬＥＤ端面５７ａ，６１ａを基準として所定の位置で撮像ユニット８１とＬＥＤユニット５１との固定を行うため、撮像ユニット８１とＬＥＤユニット５１のＬＥＤの端面との間における部品寸法や組み立て寸法などの誤差の影響を抑制することができる。
次に、図５（ａ）に示すように、ケースユニット１の貫通孔５内に対物アセンブリ９５を挿入していくと、平面Ａ９１と平面Ｂ２１とが当接した位置で、対物アセンブリ９５の挿入動作を停止させることができる。
このように、本実施の形態においては、ＬＥＤの発光面５７ａ，６１ａと照明レンズ３１ａ，３１ｂのＬＥＤ素子の発光面５７ａ，６１ａに対向する対向面２０との距離が所定の値になるように構成された位置調整機構が設けられている。

【0024】

従って、図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤの端面と平面Ａ９１との距離ｈ２を所定の値（適正値）と合わせることができる。従って、照明レンズとＬＥＤの発光面との距離Ｈも、部品寸法や組付寸法の誤差の影響を受けずに所定の値（適正値）に合わせることができる。
従って、照明装置の配光特性のＬＥＤ素子の厚み等に依存する誤差の発生を抑制することができるため、内視鏡における適正値に沿った良好な視野が得られる。

【0025】

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態と第１の実施の形態との相違点は、複数のＬＥＤにおいて、例えば、左右の異なる位置のＬＥＤの厚さなどの違いを考慮することができるようにした点である。

【0026】

図６は、図４（ｂ）に対応する図である。図６においては、左右のＬＥＤ５５，５７の厚さが異なっている。このような場合でも、左右のＬＥＤ５５，５７を配置するＬＥＤユニット５１において、左右のＬＥＤユニットの位置を調整できるように構成する。このようにすることで、例えば、図６に示すように、右側のＬＥＤユニットと左側のＬＥＤユニットとの軸方向に沿った位置を、２つのＬＥＤ５５，５７の端面（発光面）５７ａ，６１ａが同じ位置になるように調整できる。従って、図４（ｂ）と実質的に同じ状態とすることができる。

【0027】

このように、第１の実施の形態の位置調整機構に加えて、複数のＬＥＤ素子の位置を調整する機構を設けたことで、複数のＬＥＤを備えている場合において、ＬＥＤの厚さにバラツキがあっても、照明装置の配光特性のばらつきが抑制されるため、良好な視野が得られる。
従って、照明装置の配光特性の複数のＬＥＤ素子間（面内）のばらつきが抑制されるため、内視鏡における良好な視野が得られる。
尚、複数のＬＥＤ５５，５７を使用する場合で、さらにＬＥＤ５５，５７の仕様（配光角や光量など）が複数ある場合には、ＬＥＤ５５，５７ごとに、照明レンズ（図５では、３１ａ，３１ｂ）間の距離は異なってもいても良い。
すなわち、ＬＥＤ５５，５７ごとに適正値（最適値）が異なるため、最適距離は異なる。この場合には、治具１０１の各距離を変えることで対応可能である。
また、照明レンズ（図５では、３１ａ，３１ｂ）の代わりに、平板ガラス（平板透明樹脂）を使用しても良い。

【0028】

上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明は、内視鏡に利用可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ ケースユニット
３ 円筒状の先端ケース
５ 貫通孔
１０ 内視鏡
１１ 把持操作部
１２ 挿入部
１３ 先端硬性部
１４ 湾曲管
１５ 可撓管
２０ 照明レンズ収容部
５１ ＬＥＤユニット（発光素子ユニット）
５３ ヒートシンク
５５ ＬＥＤ基板
５７ ＬＥＤ素子（右，Ｒ）
５７ａ 発光面
５８ 貫通孔
６１ ＬＥＤ素子（左、Ｌ）
６１ａ 発光面
７１ ケーブル
８１ 撮像ユニット
１０１ 治具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】