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JP7339912B2 - Illumination optical system for endoscope and endoscope - Google Patents

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JP7339912B2
JP7339912B2 JP2020053024A JP2020053024A JP7339912B2 JP 7339912 B2 JP7339912 B2 JP 7339912B2 JP 2020053024 A JP2020053024 A JP 2020053024A JP 2020053024 A JP2020053024 A JP 2020053024A JP 7339912 B2 JP7339912 B2 JP 7339912B2
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Description

本発明は、複数の光ファイバが口金によって束ねられている内視鏡用照明光学システム、および、複数の光ファイバが口金によって束ねられている内視鏡用照明光学システムを含む内視鏡に関する。 The present invention relates to an endoscope illumination optical system in which a plurality of optical fibers are bundled by a base, and an endoscope including an endoscope illumination optical system in which a plurality of optical fibers are bundled by a base.

被検体の体腔内に挿入部を挿入して、先端部に配設された撮像装置によって画像を取得したり、先端部から突出させた処置具を用いて処置したりする内視鏡が広く用いられている。外光の届かない体腔内を観察するには、照明光学システムが不可欠である。 BACKGROUND ART Endoscopes are widely used in which an insertion section is inserted into a body cavity of a subject, an image is acquired by an imaging device arranged at the distal end, or a treatment is performed using a treatment instrument protruding from the distal end. It is An illumination optical system is indispensable for observing inside body cavities where external light cannot reach.

光源が発生した照明光は、複数の光ファイバを束ねたファイバ束(ファイババンドル)によって導光され、先端部に配設された照明光学系から出射される。照明光学システムは、照明光によってファイバ束および照明光学系が加熱されるために、内視鏡先端の温度が上昇しやすい。近年、イメージセンサーの高密度、高画素化に伴って内視鏡先端の温度上昇(発熱)につながるため、発熱しにくい照明光学システムが求められている。 Illumination light generated by the light source is guided by a fiber bundle formed by bundling a plurality of optical fibers, and emitted from an illumination optical system provided at the tip. In the illumination optical system, the illumination light heats the fiber bundle and the illumination optical system, so the temperature at the tip of the endoscope tends to rise. In recent years, as the density and number of pixels of image sensors have increased, the temperature of the tip of the endoscope has increased (heat generation).

特開2006-323077号公報には、複数の光ファイバを束ねたファイバ束を口金で束ねてから、口金を絞り加工により縮径する方法が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-323077 discloses a method of bundling a fiber bundle of a plurality of optical fibers with a spinneret and then reducing the diameter of the spinneret by drawing.

特開2006-323077号公報JP 2006-323077 A

本発明の実施形態は、信頼性が高く発熱しにくい内視鏡用照明光学システム、および、信頼性が高く発熱しにくい内視鏡用照明光学システムを含む内視鏡を提供することを目的とする。 An object of the embodiments of the present invention is to provide an endoscope illumination optical system that is highly reliable and hardly generates heat, and an endoscope that includes the endoscope illumination optical system that is highly reliable and hardly generates heat. do.

実施形態の内視鏡用照明光学システムは、複数の光ファイバからなり、光を導光するファイバ束と、前記ファイバ束の先端部が挿入され、前記複数の光ファイバを束ねている口金と、前記先端部の前記複数の光ファイバの間を充填している樹脂と、前記ファイバ束の先端面から出射される前記光が入射し、出射面から前記光を出射する照明光学系と、を具備し、前記口金は、先端の内径が基端の内径よりも小さい。 An illumination optical system for an endoscope according to an embodiment includes a plurality of optical fibers, a fiber bundle that guides light, a base into which the distal end of the fiber bundle is inserted and that bundles the plurality of optical fibers, a resin that fills spaces between the plurality of optical fibers at the tip portion; and an illumination optical system that receives the light emitted from the tip surface of the fiber bundle and emits the light from an emission surface. and the inner diameter of the tip of the mouthpiece is smaller than the inner diameter of the proximal end.

また、別の実施形態の内視鏡は、内視鏡用照明光学システムを含み、前記内視鏡用照明光学システムは、複数の光ファイバからなり、光を導光するファイバ束と、前記ファイバ束の先端部が挿入され、前記複数の光ファイバを束ねている口金と、前記先端部の前記複数の光ファイバの間を充填している樹脂と、前記ファイバ束の先端面から出射される前記光が入射し、出射面から前記光を出射する照明光学系と、を具備し、前記口金は、先端の内径が基端の内径よりも小さい。 Further, an endoscope of another embodiment includes an endoscope illumination optical system, wherein the endoscope illumination optical system is composed of a plurality of optical fibers, and includes a fiber bundle for guiding light and the fiber A base into which the tip portion of the bundle is inserted, bundling the plurality of optical fibers, a resin filling spaces between the plurality of optical fibers at the tip portion, and the fiber bundle emitted from the tip surface of the fiber bundle. an illumination optical system that receives light and emits the light from an exit surface, wherein the inner diameter of the tip of the base is smaller than the inner diameter of the base.

本発明の実施形態によれば、信頼性が高く発熱しにくい内視鏡用照明光学システム、および、信頼性が高く発熱しにくい内視鏡用照明光学システムを含む内視鏡を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an endoscope illumination optical system that is highly reliable and less likely to generate heat, and an endoscope including the endoscope illumination optical system that is highly reliable and less likely to generate heat.

実施形態の内視鏡を含む内視鏡システムの構成図である。1 is a configuration diagram of an endoscope system including an endoscope according to an embodiment; FIG. 第1実施形態の照明光学システムの断面図である。1 is a cross-sectional view of an illumination optical system according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態の照明光学システムの図2のIII-III線にそった断面図である。3 is a cross-sectional view along line III-III of FIG. 2 of the illumination optical system of the first embodiment; FIG. 第1実施形態の照明光学システムの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the illumination optical system of the first embodiment; 第1実施形態の変形例1の照明光学システムの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an illumination optical system of Modification 1 of the first embodiment; 第1実施形態の変形例2の照明光学システムの断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of an illumination optical system of Modification 2 of the first embodiment; 第2実施形態の照明光学システムの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an illumination optical system of a second embodiment; 反射防止膜の分光反射率を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing spectral reflectance of an antireflection film;

<内視鏡>
図1に示すように、実施形態の内視鏡9は、例えば、撮像信号を処理するプロセッサ92と、モニタ93と、使用条件等を設定するための入力装置94と、光源装置95と、共に内視鏡システム8を構成する。
<Endoscope>
As shown in FIG. 1, the endoscope 9 of the embodiment includes, for example, a processor 92 for processing imaging signals, a monitor 93, an input device 94 for setting usage conditions and the like, and a light source device 95. An endoscope system 8 is configured.

なお、以下の説明において、実施の形態等に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率および相対角度などは現実のものとは異なる。図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。一部の構成要素の図示は省略する。 In the following description, the drawings based on the embodiments etc. are schematic, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the thickness of each part, the relative angle, etc. different. Even between the drawings, there are portions with different dimensional relationships and ratios. Illustration of some components is omitted.

内視鏡9は、体内に挿入される細長い挿入部60と、挿入部60から操作部(不図示)を間にはさんで配設されているユニバーサルコード61と、を具備する。ユニバーサルコード61は、プロセッサ92および光源装置95と接続されている。挿入部60は、先端部60Aにステンレス鋼等からなる硬性部材60A1を有する。硬性部材60A1には貫通孔H10、H63、H65がある。 The endoscope 9 includes an elongated insertion section 60 to be inserted into the body, and a universal cord 61 that is arranged from the insertion section 60 with an operation section (not shown) interposed therebetween. Universal cord 61 is connected to processor 92 and light source device 95 . The insertion portion 60 has a hard member 60A1 made of stainless steel or the like at the distal end portion 60A. Hard member 60A1 has through holes H10, H63, and H65.

貫通孔H10には、内視鏡用照明光学システム(以下、「光学システム」ともいう。)10が挿入されている。光学システム10は、複数の光ファイバ21および樹脂40を含むファイバ束20と、口金30と、照明光学系(以下、「光学系」ともいう。)50と、を具備する。 An endoscope illumination optical system (hereinafter also referred to as "optical system") 10 is inserted into the through hole H10. The optical system 10 includes a fiber bundle 20 including a plurality of optical fibers 21 and a resin 40, a base 30, and an illumination optical system (hereinafter also referred to as "optical system") 50.

貫通孔H63は、操作部から処置具等が挿入されるチャンネルチューブ63と挿通している。貫通孔H65には撮像装置65が挿入されている。 The through hole H63 is inserted with a channel tube 63 into which a treatment instrument or the like is inserted from the operating portion. An imaging device 65 is inserted into the through hole H65.

光学システム10のファイバ束20、撮像装置65と接続されているケーブル66、および、チャンネルチューブ63は、挿入部60を挿通している。挿入部60の外周面は、樹脂64によって覆われている。 The fiber bundle 20 of the optical system 10 , the cable 66 connected to the imaging device 65 , and the channel tube 63 pass through the insertion section 60 . The outer peripheral surface of the insertion portion 60 is covered with resin 64 .

光源装置95が発生した光は、ファイバ束20を経由して先端部60Aまで導光され、被写体に向けて出射される。照明光が被写体表面で反射し、反射光が撮像装置65によって撮像信号に変換される。撮像信号はケーブル66を経由してプロセッサ92に伝送される。撮像信号はプロセッサ92で信号処理され、内視鏡画像がモニタ93に表示される。なお、撮像信号が光信号に変換され光ファイバを経由して導光されてもよい。 The light generated by the light source device 95 is guided to the tip portion 60A via the fiber bundle 20 and emitted toward the subject. Illumination light is reflected on the surface of the subject, and the reflected light is converted into an imaging signal by the imaging device 65 . The imaging signal is transmitted to processor 92 via cable 66 . The imaging signal is processed by the processor 92 and an endoscopic image is displayed on the monitor 93 . Note that the imaging signal may be converted into an optical signal and guided through an optical fiber.

後述するように、光学システム10は、信頼性が高く、発熱が抑制されているため、内視鏡9は信頼性が高く、発熱が抑制されている。 As will be described later, the optical system 10 has high reliability and heat generation is suppressed, so the endoscope 9 has high reliability and heat generation is suppressed.

<第1実施形態>
図2に示すように、本実施形態の内視鏡用照明光学システム10の光学系50は、3つの凸レンズ51、52、53と、レンズ51等を保持するレンズ枠54と、を含む。凸レンズ51、52、53の光学面のうち、出射面50SAを除く全ての面には反射防止膜がコーティングされている。さらに、凸レンズ53は、高屈折率ガラス(コア)53aが低屈折率ガラス(クラッド)53bで覆われている単ファイバ構成である。光ファイバ21から出射される光は、凸レンズ53のコアとクラッドとの境界における全反射も利用して、効率良く凸レンズ51から照野へ出射される。複数の光ファイバ21を含むファイバ束20の先端部は、口金30によって束ねられている。光学系50の基端面と、ファイバ束20の先端面とは対向配置された状態に固定されている。
<First embodiment>
As shown in FIG. 2, the optical system 50 of the endoscope illumination optical system 10 of this embodiment includes three convex lenses 51, 52, 53 and a lens frame 54 that holds the lens 51 and the like. All of the optical surfaces of the convex lenses 51, 52 and 53, except for the exit surface 50SA, are coated with an antireflection film. Furthermore, the convex lens 53 has a single-fiber configuration in which a high refractive index glass (core) 53a is covered with a low refractive index glass (cladding) 53b. The light emitted from the optical fiber 21 is efficiently emitted from the convex lens 51 to the illumination field by also utilizing total reflection at the boundary between the core and the clad of the convex lens 53 . A fiber bundle 20 including a plurality of optical fibers 21 is bundled with a base 30 at its distal end. The proximal end surface of the optical system 50 and the distal end surface of the fiber bundle 20 are fixed so as to face each other.

図3に示すように、光ファイバ21の断面は円形であり、口金30の中の複数の光ファイバ21の間には、樹脂40が充填されている。複数の光ファイバ21のそれぞれの先端部は、樹脂40によって互いに強固に接着されている。このため、ファイバ束20に応力が印加されても口金30から光ファイバ21が抜けにくい。光学システム10は照明光の強度が低下することがなく、信頼性が高い。 As shown in FIG. 3, the cross section of the optical fiber 21 is circular, and resin 40 is filled between the plurality of optical fibers 21 in the base 30 . The tip portions of the plurality of optical fibers 21 are firmly bonded to each other with resin 40 . Therefore, even if stress is applied to the fiber bundle 20 , the optical fibers 21 are less likely to come off from the base 30 . The optical system 10 is highly reliable with no reduction in the intensity of the illumination light.

なお、図3では説明のため、光ファイバ21の数を少なく図示しているが、ファイバ束20は、例えば1000本から4000本の光ファイバ21を含んでいる。 3 shows a small number of optical fibers 21 for explanation, the fiber bundle 20 includes 1000 to 4000 optical fibers 21, for example.

例えば、エポキシ樹脂である樹脂40の熱伝導率は高くはない。このため、光ファイバ21の先端面または光学系50の基端面等で反射された光が、樹脂40に吸収されると、樹脂40は発熱する。樹脂40の発熱を抑制するためには、口金30の中における複数の光ファイバ21の充填率を改善し、口金30の中の樹脂40の割合することが有効である。 For example, the thermal conductivity of the resin 40, which is an epoxy resin, is not high. Therefore, when the light reflected by the distal end surface of the optical fiber 21 or the proximal end surface of the optical system 50 is absorbed by the resin 40, the resin 40 generates heat. In order to suppress the heat generation of the resin 40 , it is effective to improve the filling rate of the plurality of optical fibers 21 in the base 30 and reduce the ratio of the resin 40 in the base 30 .

口金30の内径(直径)をD30、光ファイバ21の外径(直径)をD21、光ファイバ21の本数をNとすると、口金30の中における樹脂40の断面積V30は、以下の(式1)で示される。 Assuming that the inner diameter (diameter) of the base 30 is D30, the outer diameter (diameter) of the optical fiber 21 is D21, and the number of optical fibers 21 is N, the cross-sectional area V30 of the resin 40 in the base 30 is given by the following (Equation 1 ).

V30=(D30/2)-N(D21/2) (式1) V30=(D30/2) 2 -N(D21/2) 2 (Formula 1)

本実施形態の光学システム10では、口金30は先端の内径D32が基端の内径D31よりも小さい。すなわち、内径D31が略一定の基端領域31と、内径D32が基端領域31の内径D31よりも小さく、かつ、略一定の先端領域32と、を有する。口金30の内径D30は、基端領域31と先端領域32との間の境界領域においてゆるやかに変化している。 In the optical system 10 of this embodiment, the inner diameter D32 of the base 30 is smaller than the inner diameter D31 of the proximal end. That is, it has a proximal region 31 having a substantially constant inner diameter D31 and a distal region 32 having a substantially constant inner diameter D32 smaller than the inner diameter D31 of the proximal region 31 . The inner diameter D30 of the mouthpiece 30 gradually changes in the boundary region between the proximal end region 31 and the distal end region 32 .

なお、内径D30が略一定とは、例えば、最小内径および最大内径が、平均内径D30の98%以上102%以下である。口金30の肉厚T30は、基端領域31と先端領域32とで略同じである。 Note that the substantially constant inner diameter D30 means, for example, that the minimum inner diameter and the maximum inner diameter are 98% or more and 102% or less of the average inner diameter D30. A thickness T30 of the mouthpiece 30 is substantially the same between the proximal region 31 and the distal region 32 .

光学システム10は、最も発熱しやすい、先端領域32に含まれる樹脂40が少ない。このため、光学システム10は、発熱が抑制されている。また、基端領域31の内径D31は大きいため、束ねられた光ファイバ21の接着強度が高い。 The optical system 10 contains less resin 40 in the tip region 32, which is most likely to generate heat. Therefore, the optical system 10 is suppressed in heat generation. Moreover, since the inner diameter D31 of the base end region 31 is large, the adhesive strength of the bundled optical fibers 21 is high.

なお、先端領域32の内径D32は、効果が顕著であるため、基端領域31の内径D31の95%以下であること、好ましい。 The inner diameter D32 of the distal end region 32 is preferably 95% or less of the inner diameter D31 of the proximal end region 31 because the effect is remarkable.

光学システム10の製造方法では、最初に、束ねられた複数の光ファイバ21の先端部が、塑性変形しやすい金属(例えば、アルミニウム)からなる中空円筒である口金30に挿入される。そして、界面張力を利用して、複数の光ファイバ21の隙間に樹脂40が注入される。樹脂40がコーティングされた複数の光ファイバ21が、口金30に挿入されてもよい。また、断面がU字形の口金部材に複数の光ファイバ21が配設されてから、口金部材の開口を閉じるように加工してもよい。 In the method of manufacturing the optical system 10, first, the ends of the bundled optical fibers 21 are inserted into the base 30, which is a hollow cylinder made of metal (for example, aluminum) that is easily plastically deformed. Then, the interfacial tension is used to inject the resin 40 into the gaps between the plurality of optical fibers 21 . A plurality of optical fibers 21 coated with resin 40 may be inserted into base 30 . Alternatively, after the plurality of optical fibers 21 are arranged in the base member having a U-shaped cross section, the opening of the base member may be closed.

図4に示すように、口金30の先端領域32だけが、例えば、スウェージング装置39を用いて絞り加工される。樹脂40が熱硬化された後に、口金30を含むファイバ束20の最先端部が切断され、切断面が研磨されることによって、口金30によって固定されたファイバ束20が作製される。 As shown in FIG. 4, only the tip region 32 of the mouthpiece 30 is drawn using, for example, a swaging device 39 . After the resin 40 is thermally cured, the tip of the fiber bundle 20 including the spinneret 30 is cut, and the cut surface is polished to produce the fiber bundle 20 fixed by the spinneret 30 .

光学システム10は、口金30の基端部は絞り加工されないため光ファイバ21は、加工時および使用時に破損しにくい。光ファイバ21の破損を防止するためには、内径D32は内径D31の90%以上であることが好ましい。また、口金30の内径D30は境界領域においてゆるやかに変化している。このため、光ファイバ21が、さらに破損しにくい。なお、先端領域32の外周面と境界領域の外周面とがなす角度θ(図4参照)は、75度以下が好ましく、45度以下が特に好ましい。 Since the base end of the base 30 of the optical system 10 is not drawn, the optical fiber 21 is less likely to break during processing and use. In order to prevent damage to the optical fiber 21, the inner diameter D32 is preferably 90% or more of the inner diameter D31. In addition, the inner diameter D30 of the mouthpiece 30 gradually changes in the boundary region. Therefore, the optical fiber 21 is more resistant to breakage. The angle θ (see FIG. 4) formed by the outer peripheral surface of the tip region 32 and the outer peripheral surface of the boundary region is preferably 75 degrees or less, particularly preferably 45 degrees or less.

光学システム10は、発熱が抑制されており、さらに、照明光の強度が低下することがなく、信頼性が高い。 The optical system 10 is highly reliable because heat generation is suppressed and the intensity of illumination light does not decrease.

<第1実施形態の変形例>
次に、第1実施形態の変形例の内視鏡用照明光学システム10A、10Bについて説明する。光学システム10A、10Bは第1実施形態の光学システム10と類似しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
<Modified Example of First Embodiment>
Next, endoscope illumination optical systems 10A and 10B of modified examples of the first embodiment will be described. Since the optical systems 10A and 10B are similar to the optical system 10 of the first embodiment, the components having the same functions are given the same reference numerals and their explanations are omitted.

<第1実施形態の変形例1>
図5に示すように本変形の内視鏡用照明光学システム10Aでは、口金30Aは、内径D33が、基端領域31の内径D31よりも小さく、先端領域32の内径D32よりも大きく、かつ、略一定の中間領域33を有する。
<Modification 1 of the first embodiment>
As shown in FIG. 5, in the modified endoscope illumination optical system 10A, the base 30A has an inner diameter D33 smaller than the inner diameter D31 of the base end region 31 and larger than the inner diameter D32 of the distal end region 32, and It has a substantially constant intermediate region 33 .

光学システム10Aは、光学システム10と同じ効果を有し、さらに、最も発熱しやすい先端領域32の長さが短いために、光学システム10よりも、発熱が抑制されている、さらに、ゆるやかに口金30Bの内径D30が変化するため、照明光の強度が低下することがなく、信頼性が高い。 The optical system 10A has the same effect as the optical system 10, and furthermore, since the length of the tip region 32 that is most likely to generate heat is short, heat generation is suppressed more than the optical system 10. Since the inner diameter D30 of 30B is changed, the intensity of the illumination light is not lowered and the reliability is high.

なお、先端領域32と中間領域33とがなす角度、および、中間領域33と基端領域31とがなす角度は、75度以下が好ましく、45度以下が特に好ましい。 The angle formed by the distal region 32 and the intermediate region 33 and the angle formed by the intermediate region 33 and the proximal region 31 are preferably 75 degrees or less, particularly preferably 45 degrees or less.

光学システム10Aの光学系50Aは、1つの凸レンズ55とレンズ枠54と有する。すなわち、光学系は図2等に示した、3つの凸レンズ51、52、53を含む構成に限定されない。なお、光学システム10Aは、2つ以上の中間領域を有していてもよい。 An optical system 50A of the optical system 10A has one convex lens 55 and a lens frame . That is, the optical system is not limited to the configuration including the three convex lenses 51, 52, 53 shown in FIG. 2 and the like. Note that the optical system 10A may have two or more intermediate regions.

<第1実施形態の変形例2>
図6に示すように本変形の内視鏡用照明光学システム10Bでは、口金30Bは、先端32Aから基端31Aにむかって内径D30が連続的に変化している。先端32Aの内径D32Aは、基端31Aの内径D31Aの95%以下であることが好ましい。
<Modification 2 of the first embodiment>
As shown in FIG. 6, in the modified endoscope illumination optical system 10B, the base 30B has an inner diameter D30 that changes continuously from the distal end 32A toward the proximal end 31A. The inner diameter D32A of the distal end 32A is preferably 95% or less of the inner diameter D31A of the proximal end 31A.

光学システム10Bは、光学システム10と同じ効果を有し、さらに、光学システム10よりも発熱が抑制されており、さらに、口金30Bの内径D30がゆるやかに変化するため、光ファイバ21の破損によって照明光の強度が低下することがなく、信頼性が高い。 The optical system 10B has the same effects as the optical system 10, furthermore, heat generation is suppressed more than the optical system 10, and furthermore, since the inner diameter D30 of the base 30B changes gently, even if the optical fiber 21 is broken, the illumination will be reduced. High reliability with no reduction in light intensity.

なお、光学システム10Bの光学系50Bは、1つの凹レンズ56とレンズ枠54と有する。 The optical system 50B of the optical system 10B has one concave lens 56 and a lens frame 54. As shown in FIG.

<第2実施形態>
第2実施形態の内視鏡用照明光学システム10Cは内視鏡用照明光学システム10と類似し、同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
<Second embodiment>
The endoscope illumination optical system 10C of the second embodiment is similar to the endoscope illumination optical system 10, and has the same effects. .

図7に示すように、光学システム10Cでは、光学系50の先端の凸レンズ51の出射面50SAに反射防止膜59が配設されている。反射防止膜59は、複数の低屈折率層および複数の高屈折率層からなる複数の層が交互に積層された多層膜である。 As shown in FIG. 7, in the optical system 10C, an antireflection film 59 is provided on the output surface 50SA of the convex lens 51 at the tip of the optical system 50. As shown in FIG. The antireflection film 59 is a multilayer film in which a plurality of layers each including a plurality of low refractive index layers and a plurality of high refractive index layers are alternately laminated.

反射防止膜59の例として以下に反射防止膜59A~59Gの構成を示す。なお、第1層がレンズに最初にコーティングされる層である。屈折率の測定波長は546nmである。 As an example of the antireflection film 59, the structures of the antireflection films 59A to 59G are shown below. Note that the first layer is the first layer to be coated on the lens. The refractive index measurement wavelength is 546 nm.

Figure 0007339912000001
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Figure 0007339912000002
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Figure 0007339912000003
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Figure 0007339912000004
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図8に、反射防止膜59A~59Gの分光反射率を示す。 FIG. 8 shows the spectral reflectance of the antireflection films 59A to 59G.

低屈折率層の材料は、SiO、Al、Y、LaAlO、または、これらの混合物であることが好ましい。高屈折率層の材料は、Al、Y、ZrO、Ta、TiO、HfO、Nb、LaTiO、LaAlO、または、これらの混合物であることが好ましい。なお、反射防止膜59は、2種類以上の低屈折率層を有していてもよいし、2種類以上の高屈折率層を有していてもよい。 The material of the low refractive index layer is preferably SiO2 , Al2O3 , Y2O3 , LaAlO4 , or a mixture thereof. The material of the high refractive index layer is Al2O3 , Y2O3 , ZrO2 , Ta2O5 , TiO2 , HfO2 , Nb2O5 , LaTiO3 , LaAlO4 , or mixtures thereof is preferred. The antireflection film 59 may have two or more types of low refractive index layers, or may have two or more types of high refractive index layers.

レンズ51等は、例えば、光学ガラス、石英、サファイア、安定化ジルコニア(YSZ)、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)からなる。例えば、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法によって配設される、各層の厚さは、5nm以上150nm以下である。 The lens 51 and the like are made of, for example, optical glass, quartz, sapphire, stabilized zirconia (YSZ), or yttrium aluminum garnet (YAG). For example, the thickness of each layer deposited by ion-assisted vapor deposition, ion plating, or sputtering is 5 nm or more and 150 nm or less.

照明光が出射面50SAにおいてフレネル反射されると、光学系50を硬性部材60A1の貫通孔H10に固定している接着剤(不図示)が反射光を吸収して発熱する。光学システム10Cは、光学系50の出射面50SAに反射防止膜59が配設されているため、照明光の出射面50SAにおけるフレネル反射を軽減できる。このため、光学システム10Cは、光学システム10よりも発熱が抑制されている。 When the illumination light is Fresnel-reflected by the emission surface 50SA, the adhesive (not shown) that fixes the optical system 50 to the through hole H10 of the hard member 60A1 absorbs the reflected light and generates heat. Since the optical system 10C is provided with the antireflection film 59 on the exit surface 50SA of the optical system 50, Fresnel reflection on the exit surface 50SA of the illumination light can be reduced. Therefore, the optical system 10</b>C generates less heat than the optical system 10 .

なお、反射防止膜59は、レンズ51から最も離れている外面に配設されている表面層は、高屈折率層であることが好ましい。高屈折率層は、低屈折率層よりも、密度が高く、内視鏡9の洗浄等に用いられる薬液に対して高い耐性を示すためである。耐薬品性の観点から、表面層は厚さが3nm以上であることが好ましい。 It should be noted that the surface layer of the antireflection film 59 disposed on the outer surface farthest from the lens 51 is preferably a high refractive index layer. This is because the high-refractive-index layer has a higher density than the low-refractive-index layer, and exhibits high resistance to chemical solutions used for cleaning the endoscope 9 or the like. From the viewpoint of chemical resistance, the surface layer preferably has a thickness of 3 nm or more.

なお、光学システム10、10A~10Cにおいては、図7に示すように、基端領域31の先端から出射面50SAまでの距離Lは、先端の内径D32(D32A)の7倍以上13倍以下であることが好ましい。 In the optical systems 10, 10A to 10C, as shown in FIG. 7, the distance L from the tip of the proximal region 31 to the exit surface 50SA is between 7 and 13 times the inner diameter D32 (D32A) of the tip. Preferably.

距離Lが前記下限以上であれば、出射面50SAにおいて反射された照明光によって発熱した光学系50の熱が、ファイバ束20に伝わりにくく、また、ファイバ束20の熱が光学系50に伝わりにくい。前記上限以下であれば、先端部60Aが短小であるため低侵襲の内視鏡を提供できる。 If the distance L is equal to or greater than the lower limit, the heat generated by the illumination light reflected at the exit surface 50SA in the optical system 50 is less likely to be transmitted to the fiber bundle 20, and the heat of the fiber bundle 20 is less likely to be transmitted to the optical system 50. . If the thickness is equal to or less than the upper limit, a minimally invasive endoscope can be provided because the distal end portion 60A is short and small.

なお、光学システム10A~10Cを含む内視鏡9A~9Cが、光学システム10A~10Cの効果を有することは言うまでも無い。なお、内視鏡9等は医療用であるが、その用途は工業用でもよいし、挿入部60は軟性でも硬性でもよい。内視鏡9等は、挿入部90が、プロセッサ92およびモニタ93等と、一体化されている内視鏡でもよい。また、撮像信号が光信号に変換されて、挿入部60を伝送されてもよい。 Needless to say, the endoscopes 9A-9C including the optical systems 10A-10C have the effects of the optical systems 10A-10C. Although the endoscope 9 and the like are for medical use, they may be used for industrial purposes, and the insertion portion 60 may be flexible or rigid. The endoscope 9 or the like may be an endoscope in which the insertion section 90 is integrated with the processor 92, the monitor 93 or the like. Alternatively, the imaging signal may be converted into an optical signal and transmitted through the insertion section 60 .

本発明は、上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications, alterations, and the like are possible without departing from the gist of the present invention.

8…内視鏡システム
9、9A~9C…内視鏡
10、10A~10C…内視鏡用照明光学システム(光学システム)
20…ファイバ束
21…光ファイバ
30…口金
31…基端領域
32…先端領域
33…中間領域
39…スウェージング装置
40…樹脂
50…照明光学系(光学系)
51、52、53、55、56…レンズ
54…レンズ枠
59…反射防止膜
8 Endoscope system 9, 9A to 9C Endoscope 10, 10A to 10C Illumination optical system for endoscope (optical system)
Reference Signs List 20 Fiber bundle 21 Optical fiber 30 Base 31 Base end region 32 Tip region 33 Intermediate region 39 Swaging device 40 Resin 50 Illumination optical system (optical system)
51, 52, 53, 55, 56... Lens 54... Lens frame 59... Antireflection film

Claims (9)

複数の光ファイバからなり、光を導光するファイバ束と、
前記ファイバ束の先端部が挿入され、前記複数の光ファイバを束ねている口金と、
前記先端部の前記複数の光ファイバの間を充填している樹脂と、
前記ファイバ束の先端面から出射される前記光が入射し、出射面から前記光を出射する照明光学系と、を具備し、
前記口金は、先端の内径が基端の内径よりも小さいことを特徴とする内視鏡用照明光学システム。
a fiber bundle composed of a plurality of optical fibers and guiding light;
a base into which the tip portion of the fiber bundle is inserted and which bundles the plurality of optical fibers;
a resin filling spaces between the plurality of optical fibers at the tip;
an illumination optical system for receiving the light emitted from the tip surface of the fiber bundle and emitting the light from an emission surface;
An illumination optical system for an endoscope, wherein the base has an inner diameter smaller at its distal end than at its proximal end.
前記口金は、内径が略一定の基端領域と、内径が前記基端領域の前記内径よりも小さく、かつ、略一定の先端領域と、を有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明光学システム。 2. The inner diameter according to claim 1, wherein the mouthpiece has a proximal region having a substantially constant inner diameter and a distal region having a substantially constant inner diameter smaller than the inner diameter of the proximal region. Illumination optical system for scopes. 前記口金は、内径が、前記基端領域の前記内径よりも小さく、前記先端領域の前記内径よりも大きく、かつ、略一定の中間領域を、少なくとも1つ有することを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明光学システム。 3. The cap according to claim 2, wherein the mouthpiece has at least one intermediate region having an inner diameter smaller than the inner diameter of the proximal end region and larger than the inner diameter of the distal end region, and having a substantially constant inner diameter. An illumination optical system for an endoscope as described. 前記口金は、前記先端から前記基端にむかって内径が連続的に変化していることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明光学システム。 2. The illumination optical system for an endoscope according to claim 1, wherein said base has an inner diameter that continuously changes from said distal end toward said proximal end. 前記先端の前記内径が前記基端の前記内径の95%以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の内視鏡用照明光学システム。 5. The endoscope illumination optical system according to claim 1, wherein the inner diameter of the distal end is 95% or less of the inner diameter of the proximal end. 前記出射面に、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された反射防止膜が配設されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡用照明光学システム。 6. The light-emitting surface according to any one of claims 1 to 5, wherein an antireflection film in which a low refractive index layer and a high refractive index layer are alternately laminated is provided on the exit surface. Illumination optical system for endoscopes. 前記反射防止膜は、外面に、前記高屈折率層が配設されていることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡用照明光学システム。 7. The illumination optical system for an endoscope according to claim 6, wherein the antireflection film has the high refractive index layer provided on the outer surface thereof. 前記基端領域の先端から前記出射面までの距離は、前記先端の前記内径の7倍以上13倍以下であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の内視鏡用照明光学システム。 4. The illumination optical system for an endoscope according to claim 2, wherein the distance from the tip of the base end region to the exit surface is 7 times or more and 13 times or less of the inner diameter of the tip. system. 前記請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の内視鏡用照明光学システムを含むことを特徴とする内視鏡。 An endoscope comprising the endoscope illumination optical system according to any one of claims 1 to 8.
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