特許 7392113 光学装置

(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】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】光学装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/12 20060101AFI20231128BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20231128BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

A61B1/12 531

A61B1/00 715

G02B23/24 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022511580

(86)(22)【出願日】2021-01-29

(86)【国際出願番号】 JP2021003279

(87)【国際公開番号】W WO2021199639

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】P 2020064617

(32)【優先日】2020-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高崎 康介

(72)【発明者】

【氏名】関沢 康裕

【審査官】伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２５３６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６２９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３１１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２７８４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３４３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８７５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２２００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００ － １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４ － ２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学窓と、
気体および液体が噴射される開口を有し、前記気体および前記液体を選択的に噴射することにより前記光学窓の有効領域を洗浄する送気送液用のノズルと、
前記光学窓と前記ノズルとが配置された配置面と、
前記有効領域と前記ノズルとの間に存在する前記配置面の一部の領域であって、前記ノズルの噴射方向と交差しかつ前記配置面に沿った幅方向における前記開口の両端の各々から前記有効領域に対して引いた２本の接線の間の領域に形成された、疎水性の表面特性を有する第１疎水部とを備え、
前記幅方向において、前記２本の接線の外側で、かつ前記第１疎水部に隣接する領域に、親水性の表面特性を有する親水部が形成されている
光学装置。

【請求項2】

前記有効領域を挟んで前記ノズルの噴射方向の下流側で前記有効領域に隣接する領域に第２疎水部が形成されている
請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記親水部は前記接線に沿って前記有効領域の下流側まで延びている
請求項１または２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記光学窓のうち少なくとも前記有効領域は疎水性を有する
請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項5】

前記第１疎水部は、複数の凸部が周期的に配列されている第１微細凹凸構造である
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項6】

前記第１微細凹凸構造は、凸部の先端面同士の間隔が０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下である
請求項５に記載の光学装置。

【請求項7】

前記第１微細凹凸構造は、凸部の高さが２μｍ以上かつ５０μｍ以下である
請求項５または６に記載の光学装置。

【請求項8】

前記親水部は、複数の凸部がランダムに配列されている第２微細凹凸構造である
請求項１から７のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項9】

前記第２微細凹凸構造は、表面粗さが０．５μｍ以上かつ１μｍ以下である
請求項８に記載の光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、光学装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光が入射または出射する光学窓を有する光学装置の一例として内視鏡が知られている。内視鏡の挿入部の先端には、光学窓の一例として、撮像する被写体の光が入射する観察窓が設けられている。観察窓が配置される配置面には、観察窓に付着した付着物を洗浄するためのノズルが設けられている。ノズルは、水などの液体と水滴を吹き飛ばすための空気などの気体とを噴射する開口を備えている。ノズルから水等の液体と空気等の気体とを選択的に観察窓に噴射することにより、観察窓から付着物を除去することができる。

【0003】

例えば、特開２０１６－０２２００６号公報には、挿入部の先端に配設された先端カバーの平坦部から観察窓を所定高さで突出させると共に、観察窓の円周縁部の周囲に、円周縁部から外方に向かってテーパー状に形成された傾斜部が設けられた内視鏡が開示されている。傾斜部の表面の少なくとも一部は、親水性を有する。

【0004】

特開２０１６－０２２００６号公報の内視鏡では、先ずノズルから観察窓に対して水を噴射し、その後にノズルから観察窓に対して空気を噴射することにより、観察窓表面の水を除去する。特開２０１６－０２２００６号公報の内視鏡では、観察窓の周囲に親水性の領域が設けられており、ノズルから空気を噴射した際に、観察窓表面の水が周囲の親水性の領域に移動しやすいため、観察窓に残留する残液を除去しやすい。

【発明の概要】

【0005】

しかしながら、特開２０１６－０２２００６号公報の内視鏡では、水を噴射した際に、ノズルと観察窓との間の領域において、観察窓の周囲の親水性の領域に水が残ってしまうおそれがある。この場合、水の噴射後に空気を噴射すると、観察窓の周囲の親水性の領域に残存する水が、空気の流れに引き込まれて観察窓の表面に移動してしまい、観察窓の表面から水を除去しにくいという問題があった。

【0006】

本開示の技術は上記事情に鑑みてなされたもので、ノズルからの送気によって観察窓に残留する残液を除去する場合において、従来よりも残液を除去しやすい光学装置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】

【0007】

本開示の光学装置は、光学窓と、気体および液体が噴射される開口を有し、気体および液体を選択的に噴射することにより光学窓の有効領域を洗浄する送気送液用のノズルと、光学窓とノズルとが配置された配置面と、有効領域とノズルとの間に存在する配置面の一部の領域であって、ノズルの噴射方向と交差しかつ配置面に沿った幅方向における開口の両端の各々から有効領域に対して引いた２本の接線の間の領域に形成された、疎水性の表面特性を有する第１疎水部とを備える。

【0008】

有効領域を挟んでノズルの噴射方向の下流側で有効領域に隣接する領域に第２疎水部が形成されていることが好ましい。

【0009】

幅方向において、２本の接線の外側で、かつ第１疎水部に隣接する領域に、親水性の表面特性を有する親水部が形成されていることが好ましい。

【0010】

親水部は接線に沿って有効領域の下流側まで延びていることが好ましい。

【0011】

光学窓のうち少なくとも有効領域は疎水性を有することが好ましい。

【0012】

第１疎水部は、複数の凸部が周期的に配列されている第１微細凹凸構造としてもよい。

【0013】

第１微細凹凸構造は、凸部の先端面同士の間隔が０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましい。

【0014】

第１微細凹凸構造は、凸部の高さが２μｍ以上かつ５０μｍ以下であることが好ましい。

【0015】

親水部は、複数の凸部がランダムに配列されている第２微細凹凸構造としてもよい。

【0016】

第２微細凹凸構造は、表面粗さが０．５μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本開示の技術によれば、ノズルからの送気によって観察窓に残留する残液を除去する場合において、従来よりも残液を除去しやすい光学装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】内視鏡装置の全体構成図を示す図である。

【図2】内視鏡を先端側から見た平面図である。

【図3】内視鏡の挿入部先端の断面図であり、図２中のＡ－Ａ線断面図である。をそれぞれ示す。

【図4】内視鏡の先端部の斜視図である。

【図5】第１微細凹凸構造の斜視図である。

【図6】第１微細凹凸構造の内視鏡先端側から見た平面図である。

【図7】第２微細凹凸構造の斜視図である。

【図8】内視鏡における送気・送水時の作用を説明するための図であり、図８Ａはノズルから観察窓に向けて水を噴射した様子、図８Ｂは水の噴射を停止した様子、図８Ｃはノズルから観察窓に向けて空気を噴射した様子をそれぞれ示す。

【図9】従来の内視鏡における送気・送水時の作用を説明するための図であり、図９Ａはノズルから観察窓に向けて水を噴射した様子、図９Ｂは水の噴射を停止した様子、図９Ｃはノズルから観察窓に向けて空気を噴射した様子をそれぞれ示す。

【図10】内視鏡を先端側から見た平面図である。

【図11】内視鏡を先端側から見た平面図である。

【図12】内視鏡の挿入部先端の断面図である。

【図13】内視鏡の先端部の斜視図である。

【図14】内視鏡を先端側から見た平面図である。

【図15】第１微細凹凸構造の斜視図である。

【図16】第１微細凹凸構造の内視鏡先端側から見た平面図である。

【図17】第１微細凹凸構造の斜視図である。

【図18】第１微細凹凸構造の内視鏡先端側から見た平面図である。

【図19】第１微細凹凸構造の斜視図である。

【図20】第１微細凹凸構造の内視鏡先端側から見た平面図である。

【図21】監視カメラの外観図である。

【図22】車の上面図である。

【図23】ヘッドライトの外観図である。

【図24】バックカメラの車後方から見た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

「第１実施形態」
［内視鏡装置の構成］
図１は本開示の第１実施形態に係る内視鏡を備えた内視鏡装置１１の全体構成図を示す図である。図１に示すように、内視鏡装置１１は、内視鏡１２と、制御装置１３と、光源装置１４と、送気送水装置１５とを備えている。

【0020】

内視鏡１２は、被検者の体内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に連接され、内視鏡１２の把持および挿入部１６の操作に用いられる操作部１７と、操作部１７を制御装置１３および光源装置１４に接続するユニバーサルコード１９と、を備えている。

【0021】

挿入部１６は、撮像ユニット３０（図３参照）が内蔵された先端部１６ａと、先端部１６ａの基端に連設された湾曲自在な湾曲部１６ｂと、湾曲部１６ｂの基端に連設された可撓性を有する可撓管部１６ｃと、を備えている。ここで、基端とは、各部材の両端のうちの操作部１７側の一端を意味する。

【0022】

操作部１７には、湾曲部１６ｂを上下左右に湾曲させるためのアングルノブ２１と、先端部１６ａからエアーおよび水を噴出させるための送気送水ボタン２２とを含む、操作部材が設けられている。また、操作部１７には、挿入部１６内に挿通された鉗子チャンネルに電気メス等の処置具を挿入するための不図示の入口側鉗子口が設けられている。

【0023】

制御装置１３は、光源装置１４と電気的に接続され、内視鏡装置１１の動作を統括的に制御する。制御装置１３は、ユニバーサルコード１９および挿入部１６内に挿通された伝送ケーブルを介して内視鏡１２に給電を行い、撮像素子８２（図３参照）の駆動を制御する。また、制御装置１３は、伝送ケーブルを介して撮像素子８２から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。制御装置１３で生成された画像データは、制御装置１３にケーブル接続されたモニタ２０に観察画像として表示される。

【0024】

光源装置１４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体光源などを有しており、ユニバーサルコード１９および挿入部１６内に挿通されたライトガイドを介して内視鏡１２の先端部１６ａに光を供給する。

【0025】

送気送水装置１５は、光源装置１４に内蔵され、エアーの送気を行う周知の送気装置（例えば、ポンプなど）１５ａと、光源装置１４の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク１５ｂから構成されている。

【0026】

＜内視鏡先端部の構成＞
図２は内視鏡を先端側から見た平面図である。図３は内視鏡の挿入部先端の断面図であり、図２中のＡ－Ａ線断面図である。

【0027】

図２に示すように、先端部１６ａの先端面、すなわち先端保護キャップ２５の先端面２５ａには、観察窓５２と、２つの照明窓２６と、送気送水用のノズル２７と、出口側鉗子口２８と、が設けられている。先端保護キャップ２５は、例えば、ポリスルフォン(polysulfone)などの樹脂材料により形成されている。

【0028】

照明窓２６は、光源装置１４から供給され、ライトガイドにより導光された光を光出射面２６ａから体腔内の観察対象に向けて出射する。観察窓５２は、観察対象で反射した光を先端部１６ａ内に取り込む窓である。観察窓５２は、本例においては、撮像ユニット３０の対物光学系５１における最先端側のレンズとして機能する（図３参照）。観察窓５２は本開示の技術に係る光学窓の一例である。

【0029】

本例において、観察窓５２の光入射面５２ａの全域が有効領域である。観察窓５２における有効領域とは、光入射面５２ａのうちの少なくとも一部の領域であって、撮像に寄与する有効な光束が通過する領域をいう。より詳細には、観察窓５２を通過する光のうち、途中でケラれることなく、撮像面８４（図３参照）に到達する光が撮像に寄与する有効な光束であり、光入射面５２ａにおいては、有効な光束の最大周辺光線の通過位置によって画定される領域を有効領域という。本例では、光入射面５２ａを通過する光はすべて撮像に寄与する有効な光である。この場合は、光入射面５２ａの全域が、観察窓５２の有効領域である。

【0030】

２つの照明窓２６は、観察窓５２を挟んで両側の対称位置に配置されている。送気送水用のノズル２７は、観察窓５２に隣接する位置において、ノズル２７の開口２７ａが観察窓５２向けて配置されている。ノズル２７は、送気送水ボタン２２の操作に応じて、開口２７ａから観察窓５２に対して空気および水を選択的に噴射する。送気送水用のノズル２７は、本開示の技術に係る送気送液用のノズルの一例である。

【0031】

図３に示すように、先端部１６ａは、先端硬性部２４と、この先端硬性部２４の先端側に装着される先端保護キャップ２５とを備えている。先端硬性部２４は、ステンレス鋼等の金属製であり、長手方向に沿って複数の貫通孔が形成されている。この先端硬性部２４の各貫通孔に撮像ユニット３０、送気送水チャンネル３２、不図示の鉗子チャンネル、不図示のライトガイド等の各種部品が挿入されて固定されている。先端硬性部２４の後端は、湾曲部１６ｂを構成する湾曲駒３３の先端に連結されている。また、先端硬性部２４の外周には、外皮チューブ３４が被覆されている。

【0032】

撮像ユニット３０は、観察窓５２から入射した光を撮像素子８２の撮像面８４に結像させる対物光学系５１と、対物光学系５１を保持する鏡胴５０と、鏡胴５０の基端５０ａに接続されたプリズム６０と、プリズム６０に接着されたカバーガラス４０と、プリズム６０の光出射面６０ｂに対向して配置された撮像素子基板８０と、を備えている。

【0033】

対物光学系５１は、レンズとして機能する観察窓５２と、レンズ５３と、レンズ５４と、を備えている。鏡胴５０は、観察窓５２，レンズ５３，およびレンズ５４を内部に保持する。

【0034】

撮像素子基板８０の一部には、撮像面８４を有する撮像素子８２が設けられており、カバーガラス４０は、撮像素子８２の撮像面８４上に配設されている。撮像素子基板８０の後端には、回路部８３が設けられている。回路部８３は、撮像素子８２が出力する撮像信号を処理し、制御装置１３に転送するなどの機能を有する。

【0035】

送気送水用のノズル２７は、送気送水チャンネル３２を介して、送気送水装置１５に接続されている。

【0036】

図２および図４に示すように、先端保護キャップ２５の先端面２５ａには、観察窓５２とノズル２７とが配置されている。先端面２５ａは本開示の技術に係る配置面の一例である。

【0037】

先端面２５ａは、疎水性の表面特性を有する第１疎水部ＲＡ１を備える。第１疎水部ＲＡ１は、観察窓５２とノズル２７との間に存在する先端面２５ａの一部の領域に形成されている。第１疎水部ＲＡ１が形成される領域は、より具体的には、ノズル２７の噴射方向ＩＤと交差しかつ先端面２５ａに沿った幅方向ＷＤにおけるノズル２７の開口２７ａの両端の各々から観察窓５２の光入射面５２ａに対して引いた２本の接線ＴＬの間の領域の全域である。本例において、光入射面５２ａの全域は、上述したとおり、本開示の技術に係る有効領域である。本例においては、２本の接線ＴＬは、光入射面５２ａの外縁と外接する。

【0038】

ここで、ノズル２７の開口２７ａからは、幅方向ＷＤにおいて広範囲に水および空気が噴射されるが、噴射方向ＩＤとは、開口２７ａから水および空気が噴射される範囲の中心軸方向をいう。また、本開示の技術において「疎水性」とは、純水に対する静的接触角が１１０°以上の特性を意味する。

【0039】

また、図４に示すように、２本の接線ＴＬの一方の端点は、幅方向ＷＤにおける開口２７ａの端部２７ｂと先端面２５ａとの交点２７ｃである。そして、２本の接線ＴＬは、交点２７ｃの各々から、観察窓５２の光入射面５２ａに向かって延びる。２本の接線ＴＬの他方の端点は、光入射面５２ａの外縁と外接する接点となる。第１疎水部ＲＡ１が形成される領域は、図２及び図４において薄いハッチングで示すとおり、２本の接線ＴＬと、光入射面５２ａの外縁の一部と、開口２７ａの幅方向ＷＤに延びる辺とによって区画された領域である。

【0040】

第１疎水部ＲＡ１は、複数の凸部が周期的に配列されている第１微細凹凸構造により構成されている。第１微細凹凸構造は、一例として図５および図６に示すように、四角柱形状で高さがほぼ同一の複数の凸部７０が、格子状に等間隔で配置された構造である。第１微細凹凸構造は、凸部７０の先端面同士の間隔ＣＩが０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下である。また、第１微細凹凸構造は、凸部７０の高さＣＨが２μｍ以上かつ５０μｍ以下である。第１微細凹凸構造は、先端面２５ａの第１疎水部ＲＡ１に対して、フェムト秒から数ピコ秒のパルス幅をもつ超短パルスレーザーにより凸部７０間の溝を切削する加工を行うことにより形成される。

【0041】

また、図２及び図４において濃いハッチングで示すように、幅方向ＷＤにおいて、２本の接線ＴＬの外側で、かつ第１疎水部ＲＡ１に隣接する領域に、親水性の表面特性を有する親水部ＲＢが形成されている。本開示の技術において「親水性」とは、純水に対する静的接触角が１５°以下の特性を意味する。

【0042】

親水部ＲＢが形成される領域は、図２に示すように、噴射方向ＩＤにおいては接線ＴＬの一端から他端までの範囲であり、幅方向ＷＤにおいては接線ＴＬと平行な線によって区画された領域である。親水部ＲＢの幅方向ＷＤの幅は、第１疎水部ＲＡ１から親水部ＲＢに流入した水が第１疎水部ＲＡ１に逆流しない程度に保持できる幅であることが好ましい。また、本例において、親水部ＲＢのノズル２７側の境界は、ノズル２７の観察窓５２側の端縁において幅方向ＷＤに延びる線ＯＬ（図２参照）に設定されている。

【0043】

親水部ＲＢは、図７に示すように、複数の高さの異なる凸部７５がランダムに配列されている第２微細凹凸構造により構成されている。第２微細凹凸構造は、表面粗さが０．５μｍ以上かつ１μｍ以下である。第２微細凹凸構造は、先端面２５ａの親水部ＲＢの全域に対して、超短パルスレーザーにより切削加工および溶融加工をランダムに行うことにより形成される。

【0044】

また、光学窓の一例である観察窓５２の有効領域は、疎水性を有している。本例においては、光入射面５２ａの全域が有効領域であるため、光入射面５２ａの全域が、疎水性を有する。観察窓５２の光入射面５２ａは、第１疎水部ＲＡ１と同様に、超短パルスレーザーにより疎水性となるように加工される。

【0045】

［送気・送水時の作用］
以上の構成の先端部１６ａを有する内視鏡１２において、観察窓５２の光入射面５２ａを洗浄するために、送気・送水を行う際の作用について説明する。

【0046】

先ず、図８Ａに示すように、ノズル２７の開口２７ａから観察窓５２の光入射面５２ａに向けて水ＷＦを噴射する。水ＷＦが噴射されると、水ＷＦはノズル２７から第１疎水部ＲＡ１を通過して光入射面５２ａに向かう。噴射された水ＷＦによって光入射面５２ａに付着した付着物が洗い流される。この際に、ノズル２７から噴射された水ＷＦはすべて光入射面５２ａに到達するわけではなく、光入射面５２ａに到達しない水滴ＷＧが生じる。光入射面５２ａに到達しない水滴ＷＧは、ノズル２７と光入射面５２ａの間の領域の第１疎水部ＲＡ１に留まろうとする。しかし、第１疎水部ＲＡ１は、疎水性の表面特性を有しているため、水滴ＷＧが濡れにくく、水滴ＷＧをはじく。そのため、水滴ＷＧは噴射の勢いによって第１疎水部ＲＡ１に留まらずに外側に流れる。

【0047】

このため、図８Ｂに示すように、第１疎水部ＲＡ１上には水滴ＷＧが残留しにくにい。さらに、第１疎水部ＲＡ１に隣接して親水部ＲＢが設けられている。親水部ＲＢは水滴ＷＧが濡れやすいため、第１疎水部ＲＡ１から外側に流れ出した水滴ＷＧが親水部ＲＢに誘導されやすい。また、親水部ＲＢに誘導された水滴ＷＧは、第１疎水部ＲＡ１に逆流しにくく、図８Ｂに示すように親水部ＲＢ上に水滴ＷＧが残る。

【0048】

図８Ｂに示すように、光入射面５２ａに水ＷＦを噴射すると、水ＷＦの一部は光入射面５２ａ上に水滴ＷＧとして残る。こうした水滴ＷＧを除去するため、水ＷＦを噴射した後、ノズル２７の開口２７ａから観察窓５２に向けて空気ＡＦの噴射が行われる。

【0049】

図８Ｃに示すように、空気ＡＦが噴射されると、空気ＡＦにより、観察窓５２の光入射面５２ａ上の水滴ＷＧは除去される。ノズル２７から噴射された空気ＡＦは、水ＷＦと同様にノズル２７から第１疎水部ＲＡ１を通過して光入射面５２ａに向かう。

【0050】

ノズル２７と観察窓５２との間の領域は、疎水性の表面特性を有する第１疎水部ＲＡ１となっている。そのため、図８Ｂに示したとおり、水ＷＦを噴射した後において、第１疎水部ＲＡ１には水滴ＷＧが残留しにくいため、空気ＡＦを噴射した場合でも、空気ＡＦに巻き込まれて第１疎水部ＲＡ１から光入射面５２ａに向かう水滴ＷＧが低減される。そのため、空気ＡＦの噴射によって光入射面５２ａに残留した水滴ＷＧを除去した際に、噴射した空気ＡＦによって、空気ＡＦの流路上に残留する別の水滴ＷＧが、光入射面５２ａに付着することが抑制される。また、親水部ＲＢ上に残っている水滴ＷＧの一部は、空気ＡＦにより親水部ＲＢの外側に吹き飛ばされる。

【0051】

［作用効果］
比較例を示す図９において、第１疎水部ＲＡ１を設けていない従来の内視鏡の例を示す。この場合において、図９Ａに示すように、ノズル２７の開口２７ａから観察窓５２に向けて水ＷＦを噴射すると、噴射された水ＷＦは、観察窓５２とノズル２７との間の領域ＲＮを通過する。図９Ｂに示すように、領域ＲＮの表面特性が疎水性ではない場合には、噴射した水ＷＦの一部が領域ＲＮ上に水滴ＷＧとして残留する量が多い。

【0052】

この状態で、図９Ｃに示すように、ノズル２７の開口２７ａから観察窓５２に向けて空気ＡＦを噴射すると、空気ＡＦによって光入射面５２ａ上に残留する水滴ＷＧを除去しても、空気ＡＦの流路上の領域ＲＮに残っている別の水滴ＷＧが、観察窓５２の光入射面５２ａ上に移動することになる。そして、光入射面５２ａ上に移動した別の水滴ＷＧは光入射面５２ａに残留する。そのため、観察窓５２の光入射面５２ａに残留する水を除去しにくいという問題が生じる。

【0053】

これに対して、本実施形態の内視鏡１２は、上記の通り、観察窓５２（光学窓の一例）とノズル２７との間に存在する先端面２５ａ（配置面の一例）の一部の領域であって、ノズル２７の噴射方向ＩＤと交差しかつ先端面２５ａに沿った幅方向ＷＤにおけるノズル２７の開口２７ａの両端の各々から有効領域に対して引いた２本の接線ＴＬの間の領域に形成された、疎水性の表面特性を有する第１疎水部ＲＡ１を備える。

【0054】

そのため、観察窓５２の光入射面５２ａを洗浄するために、観察窓５２に対して、水ＷＦを噴射しても、観察窓５２とノズル２７との間の第１疎水部ＲＡ１上に水滴ＷＧが残留しにくい。水ＷＦを噴射する送水後には、観察窓５２に残留する水滴ＷＧを除去するために空気ＡＦを噴射する送気が行われる。送気が行われた場合でも、観察窓５２とノズル２７との間の第１疎水部ＲＡ１から、空気ＡＦに巻き込まれて別の水滴ＷＧが観察窓５２の光入射面５２ａ上に移動することが抑制される。このように、送水後に送気をした場合でも、空気ＡＦの流路上にある別の水滴ＷＧが観察窓５２に移動することが抑制されるため、観察窓５２の光入射面５２ａから残液の一例である水滴ＷＧを除去しやすい。

【0055】

また、幅方向ＷＤにおいて、２本の接線ＴＬの外側で、かつ第１疎水部ＲＡ１に隣接する領域に、親水性の表面特性を有する親水部ＲＢを備える。このような構成とすることにより、送水時に、第１疎水部ＲＡ１から親水部ＲＢ側へ水滴ＷＧを誘導しやすく、かつ、親水部ＲＢに誘導された水滴ＷＧは第１疎水部ＲＡ１に逆流しにくい。このため、空気ＡＦの流路上の第１疎水部ＲＡ１に水滴ＷＧがより残留しにくい。その結果、送気時において、空気ＡＦの流路上に残留する水滴ＷＧの観察窓５２への付着がより防止されるため、観察窓５２の光入射面５２ａからの水滴ＷＧの除去をより行いやすい。

【0056】

また、親水部ＲＢは、図２に示したとおり、ノズル２７の開口２７ａの幅方向ＷＤに沿って引いた線ＯＬよりも観察窓５２側の領域に形成している。このように、ノズル２７の開口２７ａの幅方向ＷＤに沿って引いた線ＯＬよりも観察窓５２側の領域のみを親水部ＲＢとし、線ＯＬよりもノズル２７側の領域に親水部ＲＢを形成としないことにより、ノズル２７の周囲への水滴ＷＧの残留が抑制される。そのため、送水後に送気した際に、ノズル２７の周囲の水滴ＷＧが、噴射された空気ＡＦに巻き込まれる量が減るため、観察窓５２の光入射面５２ａ上に水滴ＷＧが移動することがより抑制される。そのため、送気後における観察窓５２の光入射面５２ａへの水滴ＷＧの付着量がより抑制される。これにより、観察窓５２の光入射面５２ａからの水滴ＷＧの除去をより行いやすい。

【0057】

また、観察窓５２の光入射面５２ａは、疎水性を有する。このような構成とすることにより、送気時に、光入射面５２ａが水滴ＷＧをはじくため、光入射面５２ａから水滴ＷＧを除去しやすい。

【0058】

また、第１疎水部ＲＡ１は、本例においては、複数の凸部が周期的に配列されている第１微細凹凸構造により構成されている。このような第１微細凹凸構造は、例えば超短パルスレーザー加工を先端面２５ａに施すことにより、形成することが可能である。そのため、例えばフッ素系コート剤などを使用したコーティングを行う場合と比べて、材料コスト及び加工コストを含む製造コストを抑えやすい。

【0059】

また、第１微細凹凸構造は、本例においては、凸部７０の間隔ＣＩ（図５参照）が０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下である。このような構成とすることにより、第１微細凹凸構造に対して、適切な疎水性を持たせることができる。具体的には、間隔ＣＩが０．１μｍを下回る加工は、電子ビームのような高価な装置が必要となり、コストが高くなりすぎるという問題を生じる。また、間隔ＣＩが１０μｍを上回ると、ラプラス力によって、水が凸部７０の間の凹部に入り込む。凹部は加工領域内で繋がっているため、水が広がってしまい、疎水性にならないという問題を生じる。そのため、第１微細凹凸構造は、凸部７０の間隔ＣＩが０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましい。

【0060】

また、第１微細凹凸構造は、本例においては、凸部７０の高さＣＨ（図５参照）が２μｍ以上かつ５０μｍ以下である。このような構成とすることにより、第１微細凹凸構造に対して、適切な疎水性を持たせることができる。具体的には、高さＣＨが２μｍを下回ると、ラプラス力によって、水が凸部７０の間（本例では、凹部）に入り込む。凹部は加工領域内で繋がっているため、水が広がってしまい、疎水性にならないという問題を生じる。また、高さＣＨが５０μｍ以上になると、物理的な強度が不足し、使用時に構造が壊れてしまうという問題を生じる。そのため、第１微細凹凸構造は、凸部７０の高さＣＨ（図５参照）が２μｍ以上かつ５０μｍ以下であることが好ましい。

【0061】

また、親水部ＲＢは、本例においては、複数の凸部がランダムに配列されている第２微細凹凸構造により構成されている。このような第２微細凹凸構造は、第１微細凹凸構造と同様に、例えば超短パルスレーザー加工を先端面２５ａに施すことにより、形成することが可能である。そのため、例えばシリカ系コート剤などを使用したコーティングを行う場合と比べて、材料コスト及び加工コストを含む製造コストを抑えやすい。

【0062】

また、第２微細凹凸構造は、本例において、表面粗さが０．５μｍ以上かつ１μｍ以下である。このような構成とすることにより、第２微細凹凸構造に対して、適切な親水性を持たせることができる。具体的には、表面粗さが０．５μｍを下回ると、親水部ＲＢの表面積を大きく増加させることができず、所望のレベルの親水化を実現できないという問題を生じる。また、表面粗さが１μｍを上回ると、水が濡れて広がる際に、粗された表面の凸部が壁になって、水が広がらなくなるため、所望のレベルの親水化を実現できないという問題を生じる。そのため、第２微細凹凸構造は、表面粗さが０．５μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましい。

【0063】

「第２実施形態」
第２実施形態の内視鏡１２は、第１実施形態の内視鏡１２に対して、第１疎水部ＲＡ１に加えて第２疎水部ＲＡ２を追加し、かつ、親水部ＲＢの範囲を変更したものである。

【0064】

図１０に示すように、第２実施形態の内視鏡１２は、第１実施形態と同様の第１疎水部ＲＡ１を備える。

【0065】

また、第２実施形態の内視鏡１２は、光入射面５２ａを挟んでノズル２７の噴射方向ＩＤの下流側で光入射面５２ａに隣接する領域に第２疎水部ＲＡ２が形成されている。

【0066】

また、第１疎水部ＲＡ１の周囲であって接線ＴＬに隣接し、親水性の表面特性を有する親水部ＲＢを備える。親水部ＲＢは接線ＴＬに沿って光入射面５２ａの下流側まで延びている。親水部ＲＢのノズル２７側の境界は、第１実施形態と同様に、ノズル２７の開口２７ａの幅方向ＷＤに沿って引いた線ＯＬに設定されている。

【0067】

このように、光入射面５２ａを挟んでノズル２７の噴射方向ＩＤの下流側で光入射面５２ａに隣接する領域に第２疎水部ＲＡ２を形成することにより、送水時に光入射面５２ａの下流側に到達した水ＷＦが第２疎水部ＲＡ２によってはじかれるため、光入射面５２ａの下流側で水滴ＷＧが残りにくい。そのため、第２疎水部ＲＡ２は水滴ＷＧが残留しにくいため、光入射面５２ａの下流側から光入射面５２ａに水滴ＷＧが逆流することが抑制される。これにより、光入射面５２ａから水滴ＷＧをより除去しやすい。

【0068】

また、親水部ＲＢについて、接線ＴＬに沿って光入射面５２ａ（有効領域の一例）の下流側まで延びた構成とすることにより、送水時に、第１疎水部ＲＡ１および第２疎水部ＲＡ２からはじかれた水滴ＷＧを親水部ＲＢに誘導しやすい。また、親水部ＲＢに誘導した水滴ＷＧは第１疎水部ＲＡ１および第２疎水部ＲＡ２に逆流しにくい。このため、第１疎水部ＲＡ１および第２疎水部ＲＡ２に水滴ＷＧがより残りにくくなり、光入射面５２ａに付着する水滴ＷＧが抑制されるため、光入射面５２ａから水滴ＷＧをより除去しやすい。

【0069】

「変形例」
本開示の技術は、上述の種々の実施形態と種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、上記各実施形態に限らず、要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることは勿論である。

【0070】

例えば、上記例においては観察窓５２の光入射面５２ａの全域を有効領域としたが、図１１に示すように、観察窓５５の光入射面５５ａにおいて有効領域ＥＲは、光入射面５５ａの一部としてもよい。観察窓５５における有効領域ＥＲは、上述したとおり、撮像に寄与する有効な光束が通過する領域をいう。

【0071】

図１２において、点線ＬＸは、撮像に寄与する有効な光束の最大周辺光線であり、光入射面５５ａにおいては、最大周辺光線ＬＸの通過位置によって有効領域ＥＲが画定される。有効領域ＥＲは光入射面５２ａの一部でもよい。このように光入射面５２ａの一部が有効領域ＥＲの場合は、図１１に示すように、第１疎水部ＲＡ１を画定する接線ＴＬの一端は、光入射面５２ａの外縁よりも内側に位置することになる。

【0072】

なお、図１２において、観察窓５５は、レンズ機能を持たないカバーガラスであり、対物光学系５６は、観察窓５５の内側に配置されている。図３で示した観察窓５２は、レンズ機能を有していたが、図１２に示すように、観察窓５５としては、レンズ機能を持たなくてもよい。

【0073】

また、図１３および図１４に示すように、１つのノズル９０に、複数の開口９０ａを設けてもよい。図１３および図１４では、一例として、２つの開口９０ａを備えた例を示している。１つのノズル９０に複数の開口９０ａを設けた場合は、１つの開口９０ａ毎に、開口９０ａの両端の各々から有効領域ＥＲに対して引いた２本の接線ＴＬの間の領域を、第１疎水部ＲＡ１とすればよい。

【0074】

また、第１疎水部の第１微細凹凸構造は、上記のように四角柱形状で高さが同一の複数の凸部７０が、格子状に等間隔で配置された態様に限らず、図１５および図１６に示すように、円柱形状で高さが同一の複数の凸部７１が、千鳥状に等間隔に配置された態様としてもよい。

【0075】

また、図１７および図１８に示すように、第１微細凹凸構造の凸部７２は、柱形状の基端部７２ｂよりも先端部７２ａの直径を太くしてもよい。このような形に形成するためには、一例として柱形状の凸部７２を超短パルスレーザー加工により形成し、その後に先端部分を溶融して潰すことにより先端部７２ａを形成することができる。なお、図１７および図１８の例では、凸部７２を円柱形状の例で示したが角柱形状でもよい。

【0076】

また、図１９および図２０に示すように、第１微細凹凸構造の凸部７３は、基端７３ｂ側よりも先端７３ａ側が太い円錐形状としてもよい。このような形に形成するためには、一例として凸部７３の形成面に対して超短パルスレーザーを斜めに入射させて加工を行えばよい。なお、図１９および図２０の例では、凸部７３を円錐形状の例で示したが、基端側よりも先端側が太い四角錐形状でもよい。

【0077】

また、第１微細凹凸構造の凸部形状は、上記以外にも、基端側よりも先端側が細い四角錐形状または基端側よりも先端側が細い円錐形状とするなど、種々の形状とすることができる。

【0078】

また、第１微細凹凸構造の複数の凸部の配置態様は、格子状に等間隔で配置された態様および千鳥状に等間隔に配置された態様に限らず、種々の配置態様とすることができる。

【0079】

また、第１疎水部ＲＡ１および第２疎水部ＲＡ２は、先端保護キャップ２５の先端面２５ａに第１微細凹凸構造を形成することにより実現する態様に限らず、疎水部とする領域に、フッ素系コート剤またはシリコン系コート剤等の疎水性コート剤をコーティングすることにより実現してもよい。このように、先端保護キャップ２５とは別のコート剤をコーティングすることにより、第１疎水部ＲＡ１および第２疎水部ＲＡ２に要求される性能に応じた適切な材料選択が可能となる。

【0080】

また、親水部ＲＢは、先端保護キャップ２５の先端面２５ａに第２微細凹凸構造を形成することにより実現する態様に限らず、親水部とする領域に、シリカ系コート剤等の親水性コート剤をコーティングすることにより実現してもよい。このように、先端保護キャップ２５とは別のコート剤をコーティングすることにより、親水部ＲＢに要求される性能に応じた適切な材料選択が可能となる。

【0081】

また、本開示の技術を適用した光学装置は、上記の内視鏡に限らず、図２１に示すように、監視カメラ１００に適用してもよい。監視カメラ１００は、筐体１０１の前面１０１ａ（配置面に相当）に、観察窓１０２と、送気送液用のノズル１０３とを備える。観察窓１０２の背面には、撮像を行う不図示のカメラが配されている。観察窓１０２において、撮像に寄与する有効な光束が通過する一部の領域が有効領域ＥＲとなる。筐体１０１の前面１０１ａ（配置面に相当）において、有効領域ＥＲとノズル１０３との間の領域であって、幅方向ＷＤにおける開口１０３ａの両端の各々から有効領域ＥＲに対して引いた２本の接線ＴＬの間の領域に、疎水性の表面特性を有する第１疎水部ＲＡ１が形成されている。

【0082】

また、図２２および図２３に示すように、車１１０の前方のヘッドライト１２０ａおよび１２０ｂに適用してもよい。図２３は車１１０の右側前方のヘッドライト１２０ａを示す。ヘッドライト１２０ａは、筐体１２１の前面に透明カバー１２２を備える。透明カバー１２２の前面１２２ａ（配置面に相当）に、送気送液用のノズル１２３を備える。透明カバー１２２の背面には、不図示の照明用ライトが配されている。このように、照明用の光学装置に適用する場合には、光学窓は、光源から光が出射する照明窓となる。図２３に示す例では、透明カバー１２２が照明窓となる。透明カバー１２２の前面１２２ａ（配置面に相当）において、照明に寄与する有効な光束が通過する一部の領域が有効領域ＥＲとなる。透明カバー１２２の前面１２２ａ（配置面に相当）において、有効領域ＥＲとノズル１２３との間の領域であって、幅方向ＷＤにおける開口１２３ａの両端の各々から有効領域ＥＲに対して引いた２本の接線ＴＬの間の領域に、疎水性の表面特性を有する第１疎水部ＲＡ１が形成されている。なお、右側前方のヘッドライト１２０ａと左側前方のヘッドライト１２０ｂとは、左右対称形状であり、構成要素は同じである。

【0083】

また、図２２および図２４に示すように、車１１０の後方のバックカメラ１３０に適用してもよい。バックカメラ１３０は、筐体１３１の撮像側面１３１ａ（配置面に相当）に、観察窓１３２と、送気送液用のノズル１３３とを備える。観察窓１３２の背面には、撮像を行う不図示のカメラが配されている。本例では、観察窓１３２の全領域が有効領域となる。筐体１３１の撮像側面１３１ａ（配置面に相当）において、観察窓１３２とノズル１３３との間の領域であって、幅方向ＷＤにおける開口１３３ａの両端の各々から観察窓１３２に対して引いた２本の接線ＴＬの間の領域に、疎水性の表面特性を有する第１疎水部ＲＡ１が形成されている。

【0084】

また、本開示の技術を適用した光学装置は、上記以外にも、光学窓と送気送液用のノズルとを備えた光学装置であれば、どのような光学装置に適用してもよい。

【0085】

また、第１疎水部は、光学窓の有効領域とノズルとの間に存在する配置面の一部の領域であって、ノズルの噴射方向と交差しかつ配置面に沿った幅方向における開口の両端の各々から有効領域に対して引いた２本の接線の間の疎水化推奨領域の全域とすることが好ましいが、このような態様に限らない。加工上の制約等により、疎水化推奨領域の全域を第１疎水部とすることが難しい場合でも、疎水化推奨領域の８０％以上の領域を第１疎水部とすれば、光学窓上の残液を除去しやすくする効果を得ることができる。また、疎水化推奨領域の９０％以上の領域を第１疎水部とすれば、８０％以上の領域を第１疎水部とした場合と比較して、光学窓上の残液をさらに除去しやすくする効果を得ることができる。

【0086】

また、第１疎水部と親水部とが完全に隣接する態様に限らず、第１疎水部と親水部との間に１ｍｍ以下の間隔が空いていてもよい。加工上の制約等により、第１疎水部と親水部とを完全に隣接させることが難しい場合でも、第１疎水部と親水部との間の間隔が１ｍｍ以下であれば、送水時に、第１疎水部から親水部側へ水滴を誘導しやすく、かつ、親水部に誘導された水滴が第１疎水部に逆流しにくくすることができる。

【0087】

以上に示した記載内容および図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、および効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、および効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容および図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容および図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。

【0088】

本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【0089】

２０２０年３月３１日に出願された日本出願特願２０２０－０６４６１７の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】