內窺鏡的制作方法

專利名稱：內窺鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內窺鏡，具體涉及觀察光學系統具有廣視場角的廣角內窺鏡。
背景技術：
眾所周知，內窺鏡被廣泛應用于醫療領域等。內窺鏡通過插入在體腔內的細長的插入部來觀察體腔內的臟器，或者根據需要，利用插入在治療器具的插通管道內的治療器具進行各種治療。
插入部的前端設有彎曲部，通過操作內窺鏡的操作部使彎曲部彎曲來改變設置在插入部內的觀察光學系統(觀察光學部件)的前端部的物鏡的觀察方向。
以往，內窺鏡的觀察光學系統的視場角例如為140度時，手術醫生根據該視場角的觀察圖像觀察體腔內部，當想觀察視野范圍以外的部位時，如上所述，手術醫生通過彎曲彎曲部，對視野范圍以外的部位進行觀察。
但是，例如在觀察大腸內部時，大腸褶皺的內側等僅通過彎曲彎曲部，有時得不到所期望的觀察圖像。鑒于此類情況，提出一種擴展視場角的內窺鏡，以能對更廣范圍進行觀察(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1所提出的內窺鏡在插入部的彎曲部及前端部設有例如具有180度廣角視場角的觀察光學系統。并且，伴隨將觀察光學系統設為廣角，為使設置在插入部的彎曲部及前端部的照明體腔內部的照明光學系統(照明光學部件)對體腔內部無暗影地進行均勻照射，將其設置在相對于設有觀察光學系統的軸方向傾斜的軸上。
而且，對于觀察光學系統的廣角的觀察范圍，為了能夠達到充足的亮度和平均布光的照明效果，照明光學系統一般由多個照明用透鏡構成(例如參照專利文獻2)。
特開2001-258823號公報[專利文獻2]特開平10-99268號公報但是專利文獻1中所提出的內窺鏡，由于其照明光學系統被設置在相對于配置觀察光學系統的軸方向傾斜的軸上，其照明光學系統比把照明光學系統和觀察光學系統配置在平行的軸上的內窺鏡的照明光學系統傾斜，所以造成內窺鏡插入部的彎曲部及前端部的外徑增大。
另外，在這種情況下，如果像專利文獻2所提出的那樣，用多個照明用透鏡構成照明光學系統，則存在著內窺鏡插入部的彎曲部及前端部的外徑進一步加大的問題。而且，為了避免上述的問題，如用一個透鏡構成照明光學系統，則又產生觀察光學系統的視野周圍光量不足的問題。
實用新型內容本實用新型就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種可以抑制內窺鏡插入部的前端部的外徑增大，并能夠以充足亮度及平均的布光對觀察光學系統的廣角觀察范圍進行照明的內窺鏡。
為實現上述目的，本實用新型的內窺鏡具有插入部；觀察光學部件，其設置在所述插入部的插入軸方向前端面上，用于觀察體腔內部；多個照明光學部件，其設置在相對于所述插入部的所述插入軸方向傾斜的軸上，用于對體腔內部進行照明，其特征在于，在所述多個照明光學部件的內部，至少一個照明光學部件由進行了光擴散處理的透鏡構成。
因此，無需加大內窺鏡插入部的前端的外徑，即可提供使用充足的明亮度及布光對觀察光學系統的廣角觀察范圍進行照明的內窺鏡。


圖1是表示本實用新型一實施方式的內窺鏡的概略主視圖。
圖2是表示圖1中的內窺鏡的插入部的前端面的主視圖。
圖3是表示圖2中的內窺鏡的沿II-II線的剖面圖。
圖4是表示圖3中的照明用透鏡的放大主視圖。
圖5是表示圖4中的照明用透鏡的光擴散面的局部放大主視圖。
圖6是表示圖4中的照明用透鏡的經鏡面加工的側面的局部放大主視圖。
圖中1…內窺鏡；3…插入部；10…插入部的前端部；11…照明用透鏡(照明光學系統)；11a…光擴散面；11c…側面；12…照明用透鏡(照明光學系統)；13…照明用透鏡(照明光學系統)；21…插入部的前端面；32b…觀察光學系統。
具體實施方式
以下，參照附圖說明本實用新型的實施方式。
圖1是表示本實用新型的一種實施方式的內窺鏡的概略主視圖。
如圖1所示，內窺鏡1具有操作部2，其進行彎曲操作和管腔系統控制；插入部3，其基端側連接在操作部2上向體腔內部進行插入；萬向連接管3a，其從操作部2延伸出來，前端具有端子部40。端子部40通過規定的連接器與未圖示的光源裝置等連接。
插入部3中設置有具有柔性管8；形成在該管8前端側的彎曲部9；和形成在該彎曲部9前端側的前端部10。前端部10中內置有用來拍攝體腔內部位的攝像元件11。
操作部2中設置有遙控使彎曲部9彎曲的彎曲操作柄。通過操作該操作柄，使插通在插入部3中的操作拉線(未圖示)產生抻拉作用及松弛作用，結果使彎曲部9可在四個方向上彎曲。
圖2是表示圖1中的內窺鏡的插入部的前端面的主視圖。
如圖2所示，內窺鏡插入部3的前端部10的前端面21上設置有作為物鏡光學部件的物鏡32a；作為照明光學部件的例如3個照明用透鏡11、12、13；治療器具等開口部24；送氣送水用噴嘴25，在向體腔內部插入前端部10時，為了洗凈物鏡32a和3個照明用透鏡11、12、13上的污物而進行送氣及送水；和前方送水噴嘴26，用來清洗體腔內部病患部位處的血液、粘液等。因此，在插入部10的前端面21上形成有多個開口部，這些開口部用于設置物鏡32a；3個照明用透鏡11、12、13；治療器具等開口部24；送氣送水用噴嘴25；前方送水噴嘴26。
3個照明用透鏡11、12、13以規定角度為間隔設置在物鏡32a的周邊部附近。另外，在各照明用透鏡之間的物鏡32a的周邊部附近還設置有治療器具等開口部24；送氣送水用噴嘴25；前方送水噴嘴26。
具體地講，在照明用透鏡11和照明用透鏡12之間設置有治療器具等開口部24；在照明用透鏡12和照明用透鏡13之間設置有送氣送水用噴嘴25；在照明用透鏡13和照明用透鏡11之間設置有前方送水噴嘴26。
圖3是表示圖2中的內窺鏡的沿II-II線的縱剖面圖。圖4是表示圖3中的照明用透鏡的放大主視圖。
如圖3所示，前端部10的內部設置有；攝像單元32，其與插入該前端部10的軸平行配置；前端硬質部31，其具有用于配置向照明用透鏡11射出光線的光導單元33等的空間。并且，在前端硬質部31的插入軸方向的前端側，配置有罩住前端硬質部31的前面及外周面的罩31a。
攝像單元32被插入在前端硬質部31中而形成固定，攝像單元32具有觀察光學部件32b，由具有視場角為150度以上、例如150度～170度的廣視場角的物鏡32a的多個物鏡構成；玻璃片32c，其設置在該觀察光學部件32b的后端側；作為CCD等固體攝像元件的攝像元件32d，其設置在該玻璃片32c的后端側。
攝像單元32還具有基板32e，其包含與攝像元件32d連接的各種電路。在基板32e上還連接有信號電纜32f，該信號電纜32f插通在插入部3中，與連接在內窺鏡上的未圖示視頻圖像處理器相連接。并且，使用未圖示的填充材料等將攝像單元32固定在前端硬質部31中。
光導單元33的主要部份由1個以上的作為照明光學部件的照明用透鏡11和光纖束33b構成。該光纖束33b由多個被設置在該照明用透鏡11的后端側的作為光導的光纖構成。
通過把光纖束33b的硬部33h的前端部和照明用透鏡11插入在框33d內進行固定。并且，此時，如圖3所示，光纖束33b的射出端面與照明用透鏡11直接鄰接設置。由此，可縮短前端硬質部31自身的在插入軸方向上的長度。
光導單元33通過固定螺釘34被固定在前端硬質部31上。而且，光導單元33從前端硬質部31向后方延伸，與未圖示的照明裝置連接。
如圖4所示，光纖束33b的硬部33h的前端部也可以通過例如由導管構成的管頭部件33k固定在框33d內。具體說，也可以在光纖束33b的硬部33h的前端部的外周安裝管頭部件33k，并將管頭部件33固定嵌合在框33d的內周。
由此，將光纖束33b固定在框33d上時，通過使用管頭部件33k，可防止組裝時光纖束33b與攝像單元32的光軸32LA的位置偏移，提高光纖束33b與照明用透鏡11組裝時的從照明用透鏡11照射的光的擴散精度及平衡效率。
即，在不使用內管部33d及框33d，將照明用透鏡11和光纖束33b直接安裝于前端硬質部31的情況下，根據前端硬質部31及照明用透鏡11的不同的加工精度和光纖束33b的不同的外徑精度，會導致組裝光纖束33b和照明用透鏡11時，從照明用透鏡11照射的光的擴散精度發生偏差。而通過將內管部33k嵌合于框33d、將照明用透鏡11設置在前端硬質部31，可解決這些問題。
另外，使用內管部33k、框33d，在組裝時，先在前端硬質部31安裝框33d，之后將安裝在光纖束33b上的內管部33k插入前端硬質部31使之嵌合。
因此，在將沒有安裝在內管部33k上的光纖束插入·嵌合于前端硬質部31的情況下，由于光纖束很柔軟，因此存在著所述插入·嵌合作業難以進行這一問題，而根據上述的結構，可提高組裝作業效率。
返回到圖3，光纖束33b被外包管33e包覆。外包管33e通過繞線33g被固定在光纖束33b的外周上。
光纖束33b在中途規定的位置P1彎折。因此，射出照明光的照明用透鏡11的光軸33LA與攝像單元32的光軸32LA不平行。即，光軸33LA向光軸33LA的前端方向從攝像單元32的光軸32LA的觀察方向的前面一點離開的方向，相對于光軸32LA傾斜。
此外，與其他照明用透鏡12、13對應的光導單元33的光軸也是向其光軸的前端方向從攝像單元32的光軸32LA的觀察方向的前面一點離開的方向，相對于光軸32LA傾斜。由此，光導單元33的前端側設置為相對于觀察光學系統32b傾斜，照明用透鏡11的表面設置為相對于物鏡32a的表面傾斜。
這是由于，物鏡32a和觀察光學系統32b由具有廣角視場角的透鏡構成，對體腔內部進行照明的光導單元33需要對體腔內部進行無暗影的均勻照射。
另外，由于光導單元33相對于觀察光學系統32b傾斜設置，在組裝時，為提高光纖束33b向前端硬質部31插入時的插入性，例如通過粘接劑粘固來形成硬部33h。因此，光纖束33b由硬部33h和由多根光纖的光纖束構成的軟部33f構成。
硬部33h形成于光纖束33b的插入軸方向的前方，軟部33f形成于光纖束33b的插入軸方向的后方。并且，光纖束33b由前端硬質部31保持，以使硬部33h與軟部33f的邊界即硬部33h的后端部在插入軸方向上，相比前端硬質部31的后端面處于基端側。
這是因為存在以下情況作業者通過握持光纖束33b進行擠壓，把光纖束33b插入前端硬質部31的規定空間中。如果所形成的硬部33h使硬部33h與軟部33f的邊界位于前端硬質部31內的后端面的前端側，則作業者則只得握持軟部33f，因此擠壓力難以傳到光纖束33b的前端，組裝率低。
因此，如上所述，如果將所述邊界在插入軸方向上相比前端硬質部31的后端面設置在基端側，作業者就可以握持硬部33h將光纖束33b插入前端硬質部31的空間中，因此，擠壓力可以被可靠地傳到光纖束33b的前端，可以提高組裝性。
另外，照明用透鏡11由經過光擴散處理的一個透鏡構成。具體來說，如圖4所示，照明用透鏡11由一個凸透鏡形成，在除與體腔內部的觀察部位相對的面之外，至少在1面，例如與光纖束33b的射出端面相接觸的曲面上，形成光擴散面11a。
假設在照明用透鏡11上沒有形成光擴散面11a，則從光纖束33b的射出端面射出的光線如L1、L2、L3、L4那樣會聚而不成像。換言之，光纖束33b的射出端面的網狀花紋在成像面4上成像，形成網狀的布光不均。
另外，實際組裝光導單元33時，由于其和構成觀察光學系統32b等的其他元件發生干涉，在光纖束33b的射出端面和照明用透鏡11之間會產生間隔。如發生這樣的情況，則光纖束33b的射出端面向照明用透鏡11的后方焦點位置ff靠近，光纖束33b的射出端面的網狀花紋會在成像面4上成像，成像面4上照明光的布光不均變得明顯。
因此，需要在照明用透鏡11的曲率面上形成光擴散面11a。光擴散面11a在從光纖束33b的射出端面射出的光通過時發生擴散。即，在照明用透鏡11上沒有形成光擴散面11a時，如L1～L4那樣放射的光線通過光擴散面11a，如L1’、L2’、L3’、L4’那樣在成像面4上投影來消除布光不均。
作為照明用透鏡的形成方法，一般有研削研磨加工和沖壓加工。研削研磨加工是用細小顆粒的磨石代替大顆粒的磨石進行鏡面精加工。照明用透鏡11，其光擴散面11a以外的面通過在研削研磨加工后經鏡面精加工而形成，其光擴散面11a通過經研削研磨加工而形成為磨沙面。
另外，照明用透鏡還能采用沖壓加工來形成。在這種情況下，由于成型用的模具也經研削來制造，因此，對表面不進行鏡面精加工，而預先制成幾～幾十微米左右的粗細度。此時，使用該模具可利用一次工序制造形成光擴散面的透鏡，可以減少加工工序，降低透鏡成本。而且，所述模具的表面也可制成微型透鏡形狀或漫射鏡形狀、菲涅耳透鏡形狀。
圖5是表示圖4中的照明用透鏡11的光擴散面11a的局部放大主視圖。經過一般研削研磨實施了沙狀處理的光擴散面11a的表面很粗糙。特別是使用了800號左右的大顆粒磨石形成的光擴散面的表面則非常粗糙，該光透射率變為30％左右。
這樣，采用粗粒磨石形成的光擴散面，其光擴散面效果大，對于避免照明光的布光不均非常有效。但是，這種光擴散面會在透鏡內部和殼體內產生大量的光的漫反射，導致從光纖束33b射出的光不能被有效地導向觀察視野范圍內，光的利用率變差。
由此，光擴散面11a被施以沙狀處理、形成光擴散面后，例如實施采用了氫氟酸水溶液的化學性表面處理，如圖5所示，形成為平滑的光擴散面。由此，可減少光擴散率，將上述那樣的網狀的布光不均減少到在實際使用中不會造成問題的程度，可以將照明光有效地導向物體面的視野內，消除視野周圍的光量不足。
并且，光擴散面11a除朝向體腔內部的面之外至少設置為單面，由此，經滅菌、消毒后，在觀察及保管時附著的污物和垃圾等不會殘留在與體腔內部的照明用透鏡11相對的面上，不會發生衛生方面的問題。
并且，由于照明用透鏡11僅由一個凸透鏡構成，這樣既可以維持廣布光，還能實現光學系統的總長度及外形的小型化。因此，與用多個照明用透鏡構成的照明光學系統來構成內窺鏡插入部3的前端部10的外徑D時相比，能夠形成為更小。
并且，如圖6所示，照明用透鏡11的側面11c也可以進行鏡面加工。這樣，由光擴散面11a發生漫反射的光線也可以照射向成像面4的視野內，能夠有效地利用從光纖束33b的射出端面射出的照明光。
送氣送水用噴嘴25例如由金屬構成，在送氣送水用噴嘴25的前端側設有開口部25a。開口部25a被設置成，能夠將從送氣送水用噴嘴25噴出的水或氣體沿著與攝像單元32的光軸呈正交的平面方向，且沿著通過物鏡32a的表面和照明用透鏡11的表面的方向噴出。
另外，送氣送水用噴嘴25形成為，在不進入物鏡32a的視場角范圍內的位置上，從前端部10的前端面21突出。
由此，由罩31a和照明用透鏡11、物鏡32a、送氣送水用噴嘴25的各個前端面形成的前端部10的前端面21的形狀呈傾斜的拋物形。
送氣送水用噴嘴25的基端側呈管形，通過連接管25b與送水管25c相連接。因此，由連接管25b和送水管25c形成送水管道。送水管25c通過繞線25d被固定在連接管25b上。
前端硬質部31的基端部被固定在彎曲前端管口35的局部。前端硬質部31的基端側和彎曲前端管口35被外包管36包覆。外包管36通過繞線37被固定在前端硬質部31上。
這樣，在本實用新型一實施方式所示內窺鏡中，照明用透鏡11由在與光纖束33b的射出端面相接觸的曲率面形成光擴散面11a的經過光擴散處理的一個凸透鏡構成。
該經過光擴散處理的照明用透鏡11的光擴散面11a經研削研磨加工后，例如經過使用了氫氟酸水溶液的化學性表面處理，形成平滑的光擴散面，由此，照明用透鏡11可將布光不均減少到在實際使用中不會發生問題的程度，通過將照明光高效率且均勻、無暗影地導向成像面的視野內。
另外，照明用透鏡11由于僅由一個凸透鏡構成，因此不僅可維持廣布光，而且因為實現了光學系統的總長及外形的小型化，所以與用多個照明用透鏡構成照明光學系統時相比，能夠形成較小的內窺鏡插入部3的前端部10的外徑L。并且，由于僅使用一個照明用透鏡即可，因此能夠降低生產成本及提高組裝性。
因此，無需加大內窺鏡插入部的前端的外徑，即可提供使用充足的明亮度及布光對觀察光學系統的廣角觀察范圍進行照明的內窺鏡。
并且，光纖束33b的局部設置在前端硬質部31內，以使光纖束33的硬部33h和軟部33f的邊界，即硬部33h的后端部在插入軸方向上位于前端硬質部31的后端面的基端側。
由此，作業者因為可以握持硬部33h將光纖束33b插入前端硬質部31，擠壓力能夠可靠地傳到光纖束33b的前端，因此可提高組裝性。
而且，在本實施方式中，對照明用透鏡以照明用透鏡11為例進行了說明，但不限于此，即使在使用照明用透鏡12或照明用透鏡13時，也可獲得與本實用新型實施方式相同的效果。
權利要求1.一種內窺鏡，其具有插入部，其特征在于，具有設置在所述插入部的插入軸方向的前端面、用于觀察體腔內部的觀察光學部件；設置在與所述插入部的所述插入軸方向相對傾斜的軸上、用于對體腔內部進行照明的多個照明光學部件；在所述多個照明光學部件中，至少一個照明光學部件由經過光擴散處理的透鏡構成。
2.根據權利要求1所述的內窺鏡，其特征在于所述至少一個照明光學部件由一個凸透鏡構成。
3.根據權利要求2所述的內窺鏡，其特征在于所述凸透鏡在除了與體腔內部的觀察部位相對面的面以外的至少一面上形成光擴散面。
4.根據權利要求3所述的內窺鏡，其特征在于所述光擴散面形成為所述凸透鏡的曲率面。
5.根據權利要求1～3中任意一項所述的內窺鏡，其特征在于所述光擴散面為磨沙面。
6.根據權利要求1～3中任意一項所述的內窺鏡，其特征在于所述至少一個照明光學部件的側面被鏡面加工。
專利摘要本實用新型提供一種具有插入部的內窺鏡裝置，具有設置在插入部(3)的插入軸方向的前端面(21)上的、用于觀察體腔內部的、具有廣角視場角的觀察光學系統(32b)；設置在與插入部(3)的所述插入軸(32LA)方向相對傾斜的軸(33LA)上、用于對體腔內部進行照明的多個照明光學系統，所述多個照明光學系統內部的至少一個照明光學系統的照明用透鏡(11)為經過光擴散處理的透鏡。由此，無需加大內窺鏡插入部的前端部的外徑，即可使用充足的明亮度及布光對觀察光學系統的廣角觀察范圍進行照明。
文檔編號G02B23/24GK2774382SQ20042011202
公開日2006年4月26日 申請日期2004年11月1日 優先權日2003年12月17日
發明者高瀨精介, 宮城正明, 森山宏樹 申請人:奧林巴斯株式會社