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JP2021166647A - Endoscope apparatus - Google Patents

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JP2021166647A
JP2021166647A JP2020071303A JP2020071303A JP2021166647A JP 2021166647 A JP2021166647 A JP 2021166647A JP 2020071303 A JP2020071303 A JP 2020071303A JP 2020071303 A JP2020071303 A JP 2020071303A JP 2021166647 A JP2021166647 A JP 2021166647A
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JP
Japan
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guide fiber
image guide
objective lens
fiber
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP2020071303A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊樹 熊谷
Toshiki Kumagai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hataken Co Ltd
Original Assignee
Hataken Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hataken Co Ltd filed Critical Hataken Co Ltd
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Abstract

【課題】極細のイメージガイドファイバーの先端に取り付けるのに適した微小外径、微小厚さの対物レンズを備えた内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】内視鏡装置1は、対物レンズ5で取得した撮影対象の光学像が、複数本の光ファイバーを束ねた構成のイメージガイドファイバー6を介して取り出される。対物レンズ5として、イメージガイドファイバー6の入射側端面61に融着接合した所定長さのグレーテッドインデックス型光ファイバーを用いている。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscope device provided with an objective lens having a minute outer diameter and a minute thickness suitable for attachment to the tip of an ultrafine image guide fiber.
SOLUTION: In an endoscope device 1, an optical image to be photographed acquired by an objective lens 5 is taken out via an image guide fiber 6 having a configuration in which a plurality of optical fibers are bundled. As the objective lens 5, a graded index type optical fiber having a predetermined length fused and bonded to the incident side end surface 61 of the image guide fiber 6 is used.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、医療用あるいは工業用の内視鏡装置に関し、多数本の光ファイバーを束ねた構成の光伝送路を介して被写体画像を取得する内視鏡装置に関する。 The present invention relates to a medical or industrial endoscope device, and relates to an endoscope device that acquires a subject image via an optical transmission line having a configuration in which a large number of optical fibers are bundled.

内視鏡装置としては、多数本の光ファイバーの束から構成されるイメージガイドファイバーから出力される画像を接眼レンズを介して目視するタイプのファイバースコープと呼ばれるもの、接眼レンズの代わりにCCDカメラ等のカメラにより取得画像を撮影するものなどが知れられている。イメージガイドファイバーを用いた内視鏡装置では、イメージガイドファイバーの先端(画像入射側の端)に対物レンズを取り付け、対物レンズを介して入射する画像を伝送して、反対側の後端から接眼レンズあるいはCCDカメラなどに出力している。内視鏡装置には、一般的に、多数本の光ファイバーを束ねた構成のライトガイドファイバーも備わっており、ここを介して照明光源からの照明光が被写体に照射される。 As an endoscope device, a type called a fiberscope in which an image output from an image guide fiber composed of a bundle of a large number of optical fibers is visually observed through an eyepiece, a CCD camera or the like instead of an eyepiece, etc. It is known that a camera captures an acquired image. In an endoscope device using an image guide fiber, an objective lens is attached to the tip of the image guide fiber (the end on the image incident side), an image incident is transmitted through the objective lens, and an eyepiece is attached from the rear end on the opposite side. It is output to a lens or a CCD camera. In general, an endoscope device also includes a light guide fiber having a structure in which a large number of optical fibers are bundled, and the illumination light from an illumination light source is applied to a subject through the light guide fiber.

特許文献1には、イメージガイドファイバーおよびライトガイドファイバーを備えたファイバースコープを携帯電話に接続して用いるための発明が開示されている。イメージガイドファイバーは、多数本の光ファイバーが束ねられた構成となっており、その先端に、対物レンズが取り付けられている。特許文献2には、撮影光をガイドするための導光部として、マルチコア型の光ファイバーが使用されている歯科用プローブ等に用いられるファイバースコープが記載されている。このファイバースコープにおいては、イメージガイドファイバーの先端部に、シリコン系樹脂等から成形されたレンズ部が一体に設けられている。 Patent Document 1 discloses an invention for connecting and using a fiberscope including an image guide fiber and a light guide fiber to a mobile phone. The image guide fiber has a structure in which a large number of optical fibers are bundled, and an objective lens is attached to the tip thereof. Patent Document 2 describes a fiberscope used for a dental probe or the like in which a multi-core type optical fiber is used as a light guide portion for guiding a photographing light. In this fiberscope, a lens portion molded from a silicon-based resin or the like is integrally provided at the tip portion of the image guide fiber.

特開2018−189884号公報JP-A-2018-189884 特開2015−228887号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-228887

内視鏡装置、特に医療用の内視鏡装置においては、被験者への負担を軽減するために体内に挿入される挿入管を可能な限り細くすることが望ましい。極細の挿入管の内部には、1000〜3000本の光ファイバーの束からなる外径寸法が0.25mm程度の極細のイメージガイドファイバーが挿入される。イメージガイドファイバーの先端面に取付けられる対物レンズも、極小外径寸法で、厚みも例えば0.01mm以下という微小レンズにすることが望ましい。しかしながら、現状においては、このような微小レンズを製作することは極めて困難である。 In endoscopic devices, especially medical endoscopic devices, it is desirable to make the insertion tube inserted into the body as thin as possible in order to reduce the burden on the subject. Inside the ultra-fine insertion tube, an ultra-fine image guide fiber consisting of a bundle of 1000 to 3000 optical fibers and having an outer diameter of about 0.25 mm is inserted. It is desirable that the objective lens attached to the tip surface of the image guide fiber is also a minute lens having a very small outer diameter and a thickness of, for example, 0.01 mm or less. However, at present, it is extremely difficult to manufacture such a microlens.

本発明の目的は、この点に鑑みて、極細のイメージガイドファイバーの先端に取り付けるのに適した微小外径、微小厚さの対物レンズを備えた内視鏡装置を提供することにある。 In view of this point, an object of the present invention is to provide an endoscope device provided with an objective lens having a minute outer diameter and a minute thickness suitable for attachment to the tip of an ultrafine image guide fiber.

上記の課題を解決するために、本発明は、対物レンズで取得した撮影対象の光学像が、複数本の光ファイバーを束ねた構成のイメージガイドファイバーを介して取り出される内視鏡装置において、対物レンズとして、イメージガイドファイバーの入射側端面に接合した所定長さのグレーテッドインデックス型光ファイバーを用いたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention presents an objective lens in an endoscope device in which an optical image to be imaged acquired by an objective lens is taken out via an image guide fiber having a configuration in which a plurality of optical fibers are bundled. As a result, a graded index type optical fiber having a predetermined length bonded to the incident side end face of the image guide fiber is used.

グレーテッドインデックス型光ファイバーは、コア内の屈折率分布が緩やかに変化しており、この内部を、光が一定波長で波状に伝播する。伝播する光の波の節から腹までの長さよりも僅かに長い部分を切り出して、対物レンズとして用いる。このグレーテッドインデックス型光ファイバーは、イメージガイドファイバーの先端面に融着あるいは紫外線硬化樹脂によって接合できる。グレーテッドインデックス型光ファイバーの対物側先端面は平坦な研磨面とされる。これにより、従来では困難であった微小径のイメージガイドファイバーの先端に微小外径、微小厚さの対物レンズを備えた内視鏡装置を実現できる。 In the graded index type optical fiber, the refractive index distribution in the core changes slowly, and light propagates in a wavy shape at a constant wavelength inside the core. A portion slightly longer than the length from the node of the propagating light wave to the antinode is cut out and used as an objective lens. This graded index type optical fiber can be fused or bonded to the tip surface of the image guide fiber by an ultraviolet curable resin. The tip surface of the graded index type optical fiber on the objective side is a flat polished surface. As a result, it is possible to realize an endoscope device provided with an objective lens having a minute outer diameter and a minute thickness at the tip of an image guide fiber having a minute diameter, which has been difficult in the past.

本発明を適用した内視鏡装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the endoscope apparatus to which this invention is applied. 図1の内視鏡装置のイメージガイドファイバーの先端側の部分を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the part on the tip end side of the image guide fiber of the endoscope apparatus of FIG.

以下に、図面を参照して本発明を適用した内視鏡装置の実施の形態を説明する。図1は実施の形態に係る内視鏡装置を示す概略構成図である。内視鏡装置1は、可撓性の極細の挿入管部2と、この後端に取り付けたCCDカメラ3と、CCDカメラ3の撮影画像を表示する表示装置4とを備えている。挿入管部2には、先端に対物レンズ5が取り付けられたイメージガイドファイバー6が内蔵されており、対物レンズ5を介して取得される被写体画像は、イメージガイドファイバー6を介して、その後ろ側に配置した結像光学系を介してCCDカメラ3の受光面に結像する。 Hereinafter, embodiments of an endoscope device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an endoscope device according to an embodiment. The endoscope device 1 includes a flexible ultra-fine insertion tube portion 2, a CCD camera 3 attached to the rear end thereof, and a display device 4 for displaying a captured image of the CCD camera 3. An image guide fiber 6 having an objective lens 5 attached to the tip thereof is built in the insertion tube portion 2, and a subject image acquired via the objective lens 5 is located behind the image guide fiber 6 via the image guide fiber 6. An image is formed on the light receiving surface of the CCD camera 3 via the imaging optical system arranged in.

また、挿入管部2には、照明光を被写体に導くためのライトガイドファイバー7も内蔵されている。ライトガイドファイバー7の後端は、挿入管部2の途中の部位から外部に引き出されて、照明光源8に接続されている。一般的に、可撓性の挿入管部2の先端側部分を所定方向に折り曲げ操作するための操作機構部9も、挿入管部2に付設されている。 Further, the insertion tube portion 2 also has a built-in light guide fiber 7 for guiding the illumination light to the subject. The rear end of the light guide fiber 7 is pulled out from a portion in the middle of the intubation tube portion 2 and connected to the illumination light source 8. Generally, an operation mechanism portion 9 for bending the tip end side portion of the flexible insertion tube portion 2 in a predetermined direction is also attached to the insertion tube portion 2.

なお、イメージガイドファイバー6は樹脂製のカバー(図示せず)で覆われている。この状態で、イメージガイドファイバー6は、挿入管部2の外筒であるステンレススチール製の蛇腹状をした可撓性の管20に挿入されている。管20の前端開口部に、対物レンズ5が位置している。 The image guide fiber 6 is covered with a resin cover (not shown). In this state, the image guide fiber 6 is inserted into the bellows-shaped flexible tube 20 made of stainless steel, which is the outer tube of the insertion tube portion 2. The objective lens 5 is located at the front end opening of the tube 20.

図2は、対物レンズ5が取り付けられているイメージガイドファイバー6の先端部分を示す模式図である。イメージガイドファイバー6は、例えば、1000本以上の多数本のシングルモードの光ファイバー60を束ねた構成のものであり、外径寸法が例えば0.25mmである。イメージガイドファイバー6の入射側端面61は光軸6aに直交する平坦面である。この入射側端面61には、微小厚さのグレーテッドインデックス型光ファイバーからなる対物レンズ5(以下、「GIレンズ5」と呼ぶ)が融着接合されている。紫外線硬化樹脂を用いて、GIレンズ5をイメージガイドファイバー6の入射側端面61に接合することもできる。 FIG. 2 is a schematic view showing a tip portion of an image guide fiber 6 to which the objective lens 5 is attached. The image guide fiber 6 has, for example, a configuration in which a large number of 1000 or more single-mode optical fibers 60 are bundled, and has an outer diameter dimension of, for example, 0.25 mm. The incident side end surface 61 of the image guide fiber 6 is a flat surface orthogonal to the optical axis 6a. An objective lens 5 (hereinafter, referred to as “GI lens 5”) made of a finely thick graded index type optical fiber is fused and bonded to the incident side end surface 61. The UV curable resin can also be used to bond the GI lens 5 to the incident side end face 61 of the image guide fiber 6.

GIレンズ5の後端面51はイメージガイドファイバー6の入射側端面61に融着された融着面であり、その先端面52は光軸6aに直交する平坦な研磨面である。GIレンズ5のコアを通って一定の波長で波打ちながら伝播する光の節p1が後端面51に位置し、その腹p2が先端面52の手前に位置するように、設定されている。これにより、GIレンズ5は、先端面52から前方に所定の距離の所に焦点を結ぶ凸レンズとして機能する。GIレンズ5の外径寸法は0.25mmであり、イメージガイドファイバー6と同様である。GIレンズ5の厚さ(光軸方向の長さ)は、例えば0.75mmと薄い。 The rear end surface 51 of the GI lens 5 is a fusion surface fused to the incident side end surface 61 of the image guide fiber 6, and the front end surface 52 thereof is a flat polished surface orthogonal to the optical axis 6a. The node p1 of light that propagates while waving at a constant wavelength through the core of the GI lens 5 is located on the rear end surface 51, and its antinode p2 is located in front of the front end surface 52. As a result, the GI lens 5 functions as a convex lens that focuses on a predetermined distance forward from the front end surface 52. The outer diameter of the GI lens 5 is 0.25 mm, which is the same as that of the image guide fiber 6. The thickness (length in the optical axis direction) of the GI lens 5 is as thin as 0.75 mm, for example.

このように、内視鏡装置1は、挿入管部2に組み込まれる撮影画像伝送用の光伝送路が、イメージガイドファイバー6と、この入射側端面に接合したGIレンズ5から構成されている。GIレンズ5は、一般的な樹脂成形品の対物レンズに比べて、格段に小さな外径寸法、厚さ寸法の円筒体である。よって、微小径のイメージガイドファイバー6の先端に、当該イメージガイドファイバー6と同程度の外径寸法の対物レンズが取り付けられた構成の光伝送路を実現でき、内視鏡装置の挿入管部を微小径にするのに適している。 As described above, in the endoscope device 1, the optical transmission path for transmitting the photographed image incorporated in the insertion tube portion 2 is composed of the image guide fiber 6 and the GI lens 5 bonded to the incident side end surface. The GI lens 5 is a cylindrical body having a significantly smaller outer diameter and thickness than an objective lens made of a general resin molded product. Therefore, it is possible to realize an optical transmission path having a structure in which an objective lens having an outer diameter similar to that of the image guide fiber 6 is attached to the tip of the image guide fiber 6 having a small diameter, and the insertion tube portion of the endoscope device can be formed. Suitable for making a small diameter.

1 内視鏡装置
2 挿入管部
3 CCDカメラ
4 表示装置
5 対物レンズ(GIレンズ)
6 イメージガイドファイバー
6a 光軸
7 ライトガイドファイバー
8 照明光源
9 操作機構部
20 管
51 後端面(融着面)
52 先端面
60 光ファイバー
61 入射側端面
1 Endoscope device 2 Intubation tube 3 CCD camera 4 Display device 5 Objective lens (GI lens)
6 Image guide fiber 6a Optical axis 7 Light guide fiber 8 Illumination light source 9 Operation mechanism 20 Tube 51 Rear end surface (fused surface)
52 Tip surface 60 Optical fiber 61 Incident side end face

Claims (4)

対物レンズで取得した撮影対象の光学像が、複数本の光ファイバーを束ねた構成のイメージガイドファイバーを介して取り出される内視鏡装置において、
前記対物レンズは、前記イメージガイドファイバーの入射側端面に接合した所定長さのグレーテッドインデックス型光ファイバーであることを特徴とする内視鏡装置。
In an endoscope device in which an optical image to be photographed acquired by an objective lens is taken out via an image guide fiber having a configuration in which a plurality of optical fibers are bundled.
The objective lens is an endoscopic apparatus characterized by being a graded index type optical fiber having a predetermined length joined to an incident side end surface of the image guide fiber.
請求項1に記載の内視鏡装置において、
前記グレーテッドインデックス型光ファイバーは、前記イメージガイドファイバーの前記入射側端面に、融着または紫外線硬化樹脂により接合されている内視鏡装置。
In the endoscopic apparatus according to claim 1,
The graded index type optical fiber is an endoscopic device in which the image guide fiber is joined to the incident side end surface by fusion or ultraviolet curable resin.
請求項1または2に記載の内視鏡装置において、
前記グレーテッドインデックス型光ファイバーの対物側の先端面は、光軸に直交する平坦な研磨面である内視鏡装置。
In the endoscopic apparatus according to claim 1 or 2.
An endoscope device in which the tip surface of the graded index type optical fiber on the objective side is a flat polished surface orthogonal to the optical axis.
請求項1ないし3のうちのいずれかの項に記載の内視鏡装置において、
前記グレーテッドインデックス型光ファイバーは、前記イメージガイドファイバーに接合された後端接合面において伝播される光の波の節が位置し、その先端面の手前の位置に腹が位置するように設定されている内視鏡装置。
In the endoscopic apparatus according to any one of claims 1 to 3.
The graded index type optical fiber is set so that the node of the wave of light propagating at the rear end joint surface joined to the image guide fiber is located and the antinode is located in front of the front end surface thereof. Endoscope device.
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