JP4505222B2 - 固体光源付き内視鏡システム - Google Patents

Description

この発明は、照明源付きの内視鏡システムに関する。

光源が（例えば、医療的、工業的）内視鏡検査に用いられている。
医療用内視鏡は、（腹腔鏡／胸部鏡手術のような）手術中に、小さい孔を介して体内（例えば、腔、関節）の領域を視診するために用いられる。一般的に内視鏡は、基端ハンドルから挿入チューブを介して内視鏡の先端観察チップまで延びる１組の光ファイバーを装備した剛性又は可撓性の細長い挿入チューブを備える。外部の光源が、内視鏡のハンドルに取り付けられたケーブル（例えば、ハンドルの側面の柱状部材）を介して光ファイバーに光を与える。

この発明は、対象物の内部視察用内視鏡システムに関する。

この発明によれば、対象物の中へ挿入される先端と基端との間に縦軸に沿って延設された内視鏡と、内視鏡に設置された固体光源を有する照明アセンブリイとを備える、対象物の内部視察用内視鏡システムが提供される。

また、対象物の中へ挿入される先端と基端との間に縦軸に沿って延設された内視鏡と、固体光源を備えて内視鏡の基端に取り付けられる照明アセンブリイと、固体光源から離れて設置された光学システムとを備え、光学システムが光を受けて先端へ搬送する、対象物の内部視察用内視鏡システムが提供される。

この発明の一般的な観点では、内視鏡システムは、内視鏡と、内視鏡の基端に取り付けられ固体光源を有する照明アセンブリイと、固体光源から離れて設置され光を受入れて先端へ搬送する光学システムとを備える。内視鏡は対象物の中へ挿入される先端と基端との間を縦軸に沿って延びる。

この発明の実施態様は、次の特徴の１つ以上を備えることができる。

固体光源は、半導体光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））を備える。

固体光源は、縦軸を有する中空シャフトと、シャフトの周囲に沿って設置された一組のリブとを備え、各リブは第１側面と第２側面を有する。リブはシャフトの縦軸に沿って延び、シャフトの周囲に沿って対象に間隔を置いて配置される。各リブの第１側面は少なくとも１つのＬＥＤを有し、各リブの第２側面は少なくとも１つのＬＥＤを有する。

また、各リブはシャフトの縦軸に沿って軸方向に間隔を置いて配置される。各リブは、各リブの第１側面に対称的に間隔を置いて配置される少なくとも２つのＬＥＤを有する。

ＬＥＤは３個ずつ組分けされ、各組は、青色光を発光するように形成された第１ＬＥＤと、赤色光を発光するように形成された第２ＬＥＤと、緑色光を発光するように形成された第３ＬＥＤを有する。

光学システムは１組の光ファイバー素子を備え、各半導体光源は対応する少なくとも１つの光ファイバー素子に光を出射するように形成される。

内視鏡システムは、光学システムの基端側に設置されるカメラシステムと、焦点合せシステムとを、さらに備えることができる。

内視鏡は、照明アセンブリイから離脱可能で交換可能であり、光学システムの基端側に設置される接眼レンズをさらに備えることができる。
内視鏡は採光柱状部材を備え、一組の光ファイバー素子は固体光源を採光柱状部材に接続する。採光柱状部材は縦軸に対して或る角度で光を受入れる。

内視鏡システムは、内視鏡の先端から基端へ設置された無線送信機と、内視鏡の基端から先端へ設置されたバッテリをさらに備える。
内視鏡は、例えば内視鏡の基端に設置されたイメージセンサを備える。

内視鏡は、静止したイメージセンサに対して細長い部材の縦軸を中心に回転するように形成される。

この発明の他の観点では、内視鏡システムは、対象物の中へ挿入される先端と基端との間に縦軸に沿って延設された内視鏡と、内視鏡に設置された固体光源を備える。

この発明のこの観点の実施態様は、次の特徴の１つ以上を備えることができる。固体光源は内視鏡の先端に設置される。また、固体光源は内視鏡の基端に設置される。例えば、固体光源は内視鏡のハンドル部に内蔵されるか、又は単一のユニットとして内視鏡の基端でハウジングに取付けられることができる。

他の利点としては、固体光源は光を小さい面積に集中し、高輝度発光を提供する。また、半導体光源は、光学素子（例えば、光ファイバー）に光エネルギーを効率よく結合させる。
一般的に、固体光源はコンパクトで電力消費が少ない。さらに、固体光源は、印加電圧の変化に、白色電球やアーク灯よりも早く応答する。

分離した光源箱や内視鏡に接続される光ガイドは不要となる。これによって、内視鏡に取付けられる重い光ガイドがなくなるので、使用者の使い勝手が改良され、操作が容易になる。無線カメラと内蔵形固体光源とを組合せることによって、完全独立形の無線内視鏡が提供される。

図１を参照すると、内視鏡システム１０は、剛体の挿入部１６を有する内視鏡４２と、基端本体６４とを備える。内視鏡システム１０はまた、内視鏡４２の基端本体６４に接続される照明アセンブリイ２６を備える。
以下に詳述するように、照明アセンブリイ２６は、挿入部１６を介して作業領域２４へ搬送される白色光を生成するための固体光源アセンブリイ４４（図２）を備える。照明アセンブリイ２６はまた、焦点の合った画像を作業領域２４からビデオカメラアセンブリイ４８へ供給するために用いられる焦点合せアセンブリイ４６（図２）を内蔵する。
照明アセンブリイ２６は、作業領域２４において内視鏡４２を保持して操作するために外科医によって使用される、内視鏡システム１０の一部として働く。ビデオカメラアセンブリイ４８は、照明アセンブリイ２６に接続され、作業領域２４の画像を表わすビデオ信号をケーブル１４を介してビデオモニタ１８上に表示するために搬送する。

図２を参照すると、固体光源アセンブリイ４４は、照明光を複数のＬＥＤ１００から作業領域２４へ一連の光ファイバー回路（例えば、光ファイバー束７２、光ファイバーライン８４）を介して供給する。作業領域２４からの照明された画像は、カメラアセンブリイ４８へ光路を介して搬送される。その光路は、先端２２から内視鏡４２内の一連の光学素子６６と焦点合せアセンブリイ４６内の一組の焦点合わせ光学素子３２とを介してビデオカメラアセンブリイ４８へ延びる。
焦点合せ光学部品を調整することによって、照明された画像は焦点が合う。

内視鏡４２は、他の形態の内視鏡と交換されうる内視鏡システム１０の交換可能部品である。この実施態様では、挿入部１６は剛性を有し、挿入部の縦軸３４からずれた視界方向を有する。上述したように、内視鏡４２は、固定された光学素子６８を備え、その光学素子６８はフィールドストップ（field stop）の後に位置する単一のレンズ又は一群のレンズからなる。内視鏡４２はまた、経路６７にハーメチックシールされて環境からの汚染物質等の導入を防止する基端窓７０を備え、内視鏡システム１０の残り部分（例えば、固体光源アセンブリイ４４）を有する。

光ファイバー束７２は、内視鏡４２を通って延び、光を固体光源アセンブリイ４４から内視鏡の先端２２へ搬送する。固体光源４４の界面において、光ファイバー束７２はブッシング７８の中にエポキシ樹脂で接着され、それによってハーメッチックシールを形成する。また、ブッシング７８は、ハーメッチックシールされた基端本体６４に固定される。

一連の光学素子６６は、固定された光学素子６８と、固体光源アセンブリイ４４の近くに設置された基端窓７０とを備える。同様に、固体光源アセンブリイ４４は、両方がハウジング５０にハーメチックシールされた前方窓４７と光結合素子８１とを備える。
従って、内視鏡４２と固体光源アセンブリイ４４とは独立してハーメッチックシールされ、他の内視鏡（例えば、フレキシブル内視鏡）を固体光源アセンブリイ４４に離脱可能に取り付けることができる。

固体光源アセンブリイ４４は、縦軸３４に整合する中空シャフト６２を有するハウジング５０内に設置された光源／光ファイバーアセンブリイ５２を備える。

図３Ａと３Ｂを参照すると、光源／光ファイバーアセンブリイ５２は、金属フレーム８０と、光源アセンブリイ８２と、光ファイバーライン８４と、ファイバー出力取付部８６を備える。フレーム８０は、軸方向のリブ９０とフランジ９２とを有する中空シャフト８８を備える。この実施態様では、中空シャフト８８の周囲に沿って対称に配列された４つの軸方向のリブ９０がある。リブ９０の各々は、中空シャフト８８の長さ方向に延びている。リブ９０の各側面は、１リブ当り２つの光源アセンブリイが搭載されるように光源アセンブリイ８２を設置するための搭載面を有する。

各光源アセンブリイ８２内に、発光ダイオード（ＬＥＤ）１００がある。各ＬＥＤ１００により出射される光は、対応するファイバーライン８４に結合される。各ＬＥＤ１００から、対応する光ファイバーライン８４が光源／ファイバー補助アセンブリイ５２の先端１２０にすべて集められて共通の束９４になり、共通の束はファイバー出力取付部８６に受入れられて接着される。
共通の束９４の先端９５は、内視鏡４２内に設置される光ファイバーの束７２へ光を搬送する界面を形成するために、鏡面研磨される。
後述するように、回転継手１６０を介しての電気回路により、電力がＬＥＤＳに供給される。電気回路は、ビデオカメラアセンブリイ４８内の電源（図示しない）に接続される絶縁ワイヤ２０を備える。その電気回路はまた、光源／ファイバー補助アセンブリイ５２に接続されるワイヤリード線１１３を備える。

リブ９０とフランジ９２間の軸方向の空間によって、異なるリブから来る光ファイバーライン８４がシャフト８８の先端の周りに巻きついて端部取付部８６に接続することができる。光結合素子８１が束９４の研磨された先端に設置される。従って、光源／ファイバー補助アセンブリイ５２が内視鏡４２内に設置されると、光結合素子８１は、光ファイバーの束７２の研磨された基端に連結することができる。従って、固体光源アセンブリイ４４から出射された光は、挿入部１６を通って作業領域２４へ達することができる。

光源／ファイバー補助アセンブリイ５２がハウジング５０に挿入される時、補助アセンブリイの中空シャフト８０の内径は中空シャフト６２の外径上を摺動する。光結合素子８１の端部は、光ファイバーの束７２の基端面に接触する。光源／ファイバー補助アセンブリイ５２は、ハウジング５０の開放基端へ後方フランジ５６をねじで取付けることによって、ハウジング５０に固定される。絶縁リング５８は、電気絶縁材料（例えば、セラミック、プラスチック）で作られ、後方フランジ５６に（例えば、加圧嵌合、接着又は他の固定方法により）固着される。
接触リング６０は、高導電体（例えば、銅）で作られ、絶縁リング５８の中へ埋め込まれる。
絶縁ワイヤーリード線１１３は、接触リング６０にはんだ付けされた一端と、光源アセンブリイ８２の１つの正極バス１１４に接続された他端とを有する。光源アセンブリイ８２の各々は、ワイヤ９８によって全て相互接続された正極バス１１４を備える。光源アセンブリイの各々は、負極バス１１５を備え、負極バスの各々は共通アースとして働く金属フレーム８０に接続される。

この実施態様では、ＬＥＤ１００は１辺が約１ｍｍの正方形である。ＬＥＤ１００は青色光を発光する。
蛍光体層（図示しない）が、ＬＥＤの発光面と、ファイバーライン８４の入射面との間に設けられる。青色光が蛍光体層を通過すると、青色光は蛍光体を励起して緑色および赤色の蛍光を発光させる。緑色光、赤色光および青色光は合わさって白色光を形成する。
他の実施態様では、ＬＥＤ１００は紫外光を発光する。
さらに、他の実施態様では、蛍光体層は光路に沿った所（例えば、光結合素子８１とファイバー束７２との界面や内視鏡４２の先端２２）であればどこにでも設置できる。固体光源アセンブリイ４４のこの実施態様に用いるのに適したＬＥＤ１００は、カルフォルニア州サンジェゴのLumileds Lightingから得られる。この実施態様に適した束ねてないファイバーは、ニューヨーク州オーバーンのSchott-Fostec,LLCから得られる。

図２を再び参照すると、焦点合せアセンブリイ４６は、前方部３６、焦点合せリング３８、接触ピンアセンブリイ４０、固定ナット１２５、ワッシャ１２４、焦点合せレンズ３２付きレンズセル１２３、焦点合せスリーブ１３０、およびレンズ本体１３２を備える。固定ナット１２５は、ハウジング５０の中空シャフト６２にねじで固定される。低摩擦ワッシャ１２４は、ナット１２５と前方部３６との間に配置される。
前方部３６はシール１５９、例えば低抵抗ゴム状シールを備える。シール１５９はＯ−リング又はＸ形クワドリングの形態であってもよい。ナット１２５がシャフト６２に螺合するとき、ナットは固体光源アセンブリイ４４と焦点合せアセンブリイ４６の前方部３６とを共に支持する。前方部３６の先端は後方フリンジ５６の基端に当接し、それによって、回転継手１６０を形成する。
潤滑油（例えば、Dow Corning Corporationから入手可能な高真空グリス）がシール１５９に塗布され、その適当な機能を保証する。

固体光源のハウジング５０は、回転に便利な隆起部１０８を有する。使用時に、使用者が隆起部１０８に接線方向の力を加えると、固体光源アセンブリイ４４の全体が、焦点合せアセンブリイ４６の前方部３６に対して回転する。固定ナット１２５とワッシャ１２４はまた、固体光源アセンブリイ４６と共に回転する。固体光源アセンブリイ４４と焦点合せアセンブリイ４６間の軸方向の整合は、前方部３６の内部支持面１６１と中空シャフト６２の外部支持面１６２に公差を厳密に与えることによって維持される。

好ましくは、前方部３６とシャフト６２は、その組合せが低摩擦を生成するような異なる材料から作られる。回転に必要なトルクは、シール１５９と後方フランジ５６との間、内部支持面１６１と外部支持面１６２との間、ワッシャ１２４とナット１２５および前方部３６のワッシャ接触面との間の摩擦力により決定される。その適当なトルク値は、ナット１２５がシャフト６２に螺着されるときに適当な圧力を加えることによって設定される。
特定のトルク値に達すると、ナット１２５は、周知の方法（例えば、ねじに塗布されるLoktite Corpから入手できる固定コンパウンドによる方法）を用いて適所にロックされる。追加のＯ−リング（又は複数のＯ−リング）がトルク調整や追加シールのために備えられてもよい。

内視鏡４２が固体光源アセンブリイ４４にロックされると、回転継手１６０により内視鏡４２が軸３４を中心に回転できる。焦点合せスリーブ１３０が焦点合せリング３８によって取り囲まれ、例えばねじによってそれに固定される。レンズ本体１３２は、好ましくはねじによって前方部３６に取り付けられる。
レンズ本体１３２の基端部分はビデオカメラアセンブリイ４８の前方フランジとして働くことができる。焦点合せリング３８の先端は、前方部３６の基端に当接して密封される。
同様に、焦点合せリング３８の基端はレンズ本体１３２の先端に当接して密封される。
動的シール１２６と１２７は、シール１５９と同様に構成される。レンズセル１２３は、焦点合せレンズ３２を移動させて画像を撮像装置１３３の表面に投影させる。

カムねじ１３１は、レンズ本体１３２と、焦点合せスリーブ１３０と、レンズセル１２３を共に固定する。焦点合せスリーブ１３０は、らせん状の貫通スロット１６４を備え、そのスロットの軸方向の長さは、適当な焦点合せのためにレンズセルが軸方向に移動するのに必要な範囲に対応する。らせん状スロット１６４はカムねじ１３１の頭の上部を受け入れる。
レンズ本体１３２は、カムねじ１３１の頭の底部を受入れる軸方向のスロット１３７を備える。スロット１３７の長さもまた、レンズセル１２３の焦点合せ範囲に対応する。
焦点合せリング３８が回転すると、リングに固定された焦点合せスリーブ１３０も回転する。
カムねじ１３１の頭はらせん状スロット１６４の内側と軸方向のスロット１３７の内側に乗っている。らせんの軸方向成分により、焦点合せリング３８の回転方向に従ってカムねじ１３１が前後に移動する。
軸方向のスロット１３７は、カムねじ１３１の回転を防止して軸方向にのみ移動させる。
カムねじ１３１がレンズセル１３８に固定されているので、レンズセル１３８もらせん状スロット６４の軸方向の長さとスロット１３７の長さの限界内で軸方向に移動する。

前方部３６は、電気絶縁材料で作られたスリーブ１６５を有する接触ピンアセンブリイ４０を備える。
接触ピンアセンブリイ４０は前方部３６に固定され、接触ピンアセンブリイは、固体光源アセンブリイ４４の接触リング６０に対向するように配置される。小形圧縮スプリング１６７がスリーブ１６５の内側に（例えば、内へ広がるように）固定され、その圧縮スプリングは導通ピン１６６を加圧して接触リング６０にピンをしっかりと接触させる。絶縁ワイヤリード線２０は、ピン１６６の基端にはんだ付けされ、レンズセル１２３の中に作られたスロット１３８を通ってビデオカメラアセンブリイ１４８へ入り、光源１００へ適当なレベルの電圧を供給するための適当な回路に接続される。

ビデオカメラアセンブリイ４８は、撮像素子１３３（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ）、ハウジング１６８および電気ケーブル１３６を備える。動作時には、カメラヘッドは、通常は回転せず、撮像素子１３３が右側上の位置に維持されるように、保持される。
内視鏡の回転に関係なく右側上の位置を維持することによって、画像の適正な方向付けが常に行われる。
通常、カメラヘッドは突出部１３４（例えば、ボタンや隆起など）をその上側に有し、使用者に右側上の位置を触知させる。電気ケーブル１３６はカメラヘッドを、電源、カメラマザーボードおよび撮像用の種々の補助回路を含むカメラ制御ユニット（図示しない）へ接続する。他の実施様態では、ビデオカメラアセンブリイ４８は、バッテリと、ビデオ画像をビデオモニタ１８に搬送するために必要なすべての回路とを含む。

他の実施態様では、光結合素子８１がすべて省略されるか、又は光結合素子が取付部７８内に組込まれて内視鏡４２の一部となっていてもよい。他の実施態様では、光結合素子８１は取付部８６に固定されてもよい。
光結合素子８１は、束９４および光ファイバーの束７２の開口数（ＮＡ）に適合する固体又は光ファイバーコーンであってもよい。他の実施態様では、光源として複数色のＬＥＤを用いるときに、四方形又は六角形の断面を有する混合棒が、均一化をはかるために用いられる。

図４Ａと４Ｂを参照すると、他の実施態様では、光源／ファイバー補助アセンブリイの多くの可能な形態がある。
１つの実施形態では、リブ２０２が半径方向に配置され、光源２００がリング状に各半径方向のリブに設けられている。開口２０３が、基端に設置された光源からのファイバーライン２０１を通すために先端のリブに設けられる。

好ましい実施態様（図２）には、正極電極を伝達するための唯一の接触リングと唯一のピンアセンブリイが存在する。
光源の負極バスが金属フレームに接地されている場合には、これで十分である。それは、固体光源アセンブリイとレンズセルのハウジングを介してカメラハウジングの共通アースに、フレームが接続されているからである。しかし、多くの実施態様では、電気的なデザイン上の都合により、分離したアース又は負極電位が負極バスに必要とされる。これらの実施態様では、接触リングが互いに絶縁された２つの同心リングに分割され、２つのピンが電圧の伝達のために用いられる。

また、その好ましい実施態様では、接触リングとピンアセンブリイを有する構成が、ばね加圧による電気的接触における信頼性に限界を有し、シール１５９が作用しなくなると電気的な短絡の可能性があるという潜在的な欠点を備える。さらに、ばね加圧による電気的接触には信頼性に限界がある。

図５Ａと５Ｂを参照すると、他の実施態様は、絶縁リングと接触リングを除去し、後方フランジ２１６が１片になっている。この形態では、後方フランジ２１６は、十分広いギャップ２７０がレンズ本体と２２８と光源フレーム２０９との間に形成されるように構成される。可撓性ケーブル２７１がレンズ本体２２８の開口２８４の端部に固定され、十分なたるみ２８５が形成される。ケーブル２７１の先端は光源フレーム２０９に固定されたコネクタ２８７に接続される。コネクタ２８７から、適当なリード線がフレーム２０９に搭載された光源間に分配される。ケーブル２７１は必要数のリード線を搬送でき、光源およびカメラの両端ではんだ付けか、又はピンによる接続が可能であり、従って、摺動電気接触は不要である。固体光源アセンブリイ２４４が回転すると、たるみ２８５が除去される。
後方フランジ２１６は、レンズ本体２２８に形成された円周溝２６９によって受入れられる固定ピン２８６に取付けられる。
溝２６９は十分大きい角度範囲、例えば３２０〜３３０°を有し、溝２６９の両端は、ケーブル２７１の所定長さによって回転継手２６０の回転を制限するための２つの当り止めを形成する。この実施態様では、継手２６０は連続的に回転できないが、内視鏡の方向特性を利用して、同時に画像の正しい方位を維持するだけの十分な回転をすることはできる。この実施態様では、必要な数だけのリード線をケーブル２７１で搬送できる。
これは、白色光を生成するために複数の単色のＬＥＤが用いられる場合に特に重要である。
種々のレベルの電流（従って、種々の電圧）が、得られる白色光の最適な色温度のために、異なる色のＬＥＤに供給される。従って、複数のリード線が、異なる光源に電力を供給するために必要とされる。

他の実施態様では、内視鏡は固体光源アセンブリイと一体になっている。この構成では、光源に接続される光ファイバーラインは、直接内視鏡内へ延びる。この形態では、光結合におけるインターフェイスが除去されるので、光の効率が増大する。

さらに他の実施態様では、焦点合せレンズと固定レンズが、カメラのハウジング又はカメラヘッドの他の部分に固定された追加の固定レンズ群を有する種々の形態として設計される。

他の実施態様では、ビデオカメラアセンブリイは、カメラヘッドのみならず、バッテリと、テレビ受信機へビデオ信号を送信する無線送信機とを備えた自給式のカメラを備える。
この構成では、内視鏡システムは、完全な自給式の無線システムである。

図６を参照すると、前述の全ての実施態様は、内視鏡画像のカメラへの投影と、モニタ上における、又は、他の電子手段、例えばヘッド搭載ディスプレイによる観察を含んでいた。
しかしながら、多くの場合、内視鏡を介しての直接の可視化は、作業（例えば、迅速な診断、アナエスセティック（anaesthetic）チューブの挿入、工業的な適用等）にとって、十分である。
システム全体が画像方位を変更することなしに回転するので、回転継手は、も早や不要となる。内視鏡３４３は、前記実施態様と類似のデザインの固体光源アセンブリイ３４４に離脱可能に取り付けられる。固体光源アセンブリイ３４４は、光源（図示しない）に電力を供給するバッテリを有するバッテリ室３７２を備える。固体光源アセンブリイ３４４は、接眼レンズ３７３に接続される。使用者は接眼レンズ３７３をのぞいて画像を眼で観察する。光学システム３７４は、眼で観察するのに適するように、接眼レンズ３７３から約２５０ｍｍ離れたところに虚像を形成する。

図７を参照すると、さらに他の実施態様では、剛性を有する内視鏡が、内視鏡の縦軸４００に対して約９０°の方向を向いた採光柱状取付部４７７を有するハウジング４７５を備える。内視鏡は本体４７５の基端に設けられた標準化接眼レンズ４７６を備える。
この実施態様は、内視鏡を存在する数だけ改装するように、容易に形成できる。
固体光源アセンブリイ４４４は、標準の接眼レンズ４７６を受入れて固定機構（図示しない）でそれを固定する先端部４８３を有するように構成される。ファイバー取付部４５２は固体光源４４４の本体の外側に作られる。短い一片のケーブル４７８が、内視鏡の採光柱状取付部４７７と照明具端部取付部４５２とを接続する。光ケーブル４７８は、ファイバー束４７９と保護ジャケット４８２を有し、照明具端部取付部４５２と内視鏡採光柱状取付部４７７にそれぞれ接続される雌形取付部４８０、４８１を備える。
他の実施態様では、固体光源は内視鏡に直接取付けられるほど十分小さい（例えば、採光柱状部材に接続されるか、内視鏡の基端本体に組込まれる）。

図８を参照すると、固体光源５１１（例えば、白色ＬＥＤ）が内視鏡の挿入部５０５の先端に直接リング状に設置されている。電子内視鏡の形態においては、撮像センサ５３３が挿入部の先端に設置される。しかしながら、同様のデザインはまた、画像を基端位置に有する内視鏡（例えば、ロッドレンズ内視鏡、ファイバースコープ）に適用される。この実施態様は、比較的大きい直径の内視鏡、例えば、腹腔鏡において標準である１０ｍｍ径内視鏡に最適である。これらの実施態様は、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子のような、１／７インチ型パッケージ（３．６ｍｍ）程度の小サイズで利用可能な高解像度カラーイメージセンサを有する。小形の撮像素子および小形のＬＥＤパッケージを用いることによって、１０ｍｍ内視鏡の先端において対物レンズの周りにリング状にＬＥＤを設置することが可能になる。
内視鏡は、外側チューブ５８３、先端ハウジング５８８、およびイメージセンサハウジング５８９を備える。
先端ハウジング５８８は対物レンズ５８４を収容する。
対物レンズは前方レンズ５８５、中央レンズ５８６、および後方レンズ５８７を備える。
前方レンズ５８５は通常、視野を拡大するための凹レンズの形であり、外部との封止を維持する前方窓としても働く。また、分離した平坦な窓が、その封止を維持するために対物レンズの前に設置されてもよい。ハウジング５８８はまた、その周囲にリング状のＬＥＤ５１１を備える。光学ガラス又は光学グレードのサファイアで作られた透明リング９０が、苛酷な外科的又は工業的環境からＬＥＤを保護するためにＬＥＤリングの前に封止材として設置される。リング５９０と対物レンズ５８４の前方レンズ５８５との間の区画壁５９１によって、リング５９０の前面から対物レンズ５８４への有害な逆反射が防止される。
ファイバーガラスのプリント配線板５９２がハウジング５８８の基端に取付けられる。 配線板５９２は、正極と負極のＬＥＤリード線を受入れる開口５９７を有し、それらのリード線はその開口を通過して配線板５９２の基端側の正極および負極バス（図示しない）にそれぞれはんだ付けされる。ケーブル５９３は少なくとも正極リード線５９４と負極リード線５９５を含み、内視鏡の基端部から延びてＬＥＤ５１１へ電力を供給する。スロット５９６がケーブル５９３を通すためにイメージセンサーハウジング５８９に作られている。

図９を参照すると、他の実施態様では、電子内視鏡は、先端の方に設置されたイメージセンサを有し、ハンドル６９８内に光源／ファイバー補助アセンブリイ６０９を有するように組込まれる。
さらに、ハンドル６９８は焦点合せ機構と画像方位を修正する回転機構とを収容することができる。この形態では、保持具６９９が光源／ファイバー補助アセンブリイ６０９を基端側に固定する。ケーブル成形物６００は保持具６９９に取付けられる。ケーブル成形物６００は電気ケーブル６０１を受入れ、ケーブル６０９は光源／ファイバー補助アセンブリイ６０９の開口を先端側へ通過する。端部取付部６５２から来る光ファイバーの束６０５は、内視鏡の先端へ延びる。また、ファイバー・ツー・ファイバー又はファイバー・ツー・光結合継手が、取付部６５２の先端面に形成されてもよい。他の実施態様では、バッテリと無線送信機がハンドル６９８内に組込まれ、ケーブル６０１を除去して、ハンドルから突出する外部光又は電気ケーブルを含まない無線電子内視鏡を形成する。

半導体光源（例えば、ＬＥＤ又はレーザ）およびそれらを光ファイバー素子に結合する方法についての詳細は、２００１年８月３１日付けで、ユリ カザケビッチの名で出願された米国特許出願第０９／９４４４９５号、固体光源に記述され、引用によりここに組込まれる。

米国特許第４，９６９，４５０号、第５，７９７，８３６号、および第５，５７５，７５７号もまた、引用によってここに組込まれる。

さらに他の実施態様は特許請求の範囲の中に記載されている。

図１は、内視鏡に取り付けられた固体光源を有する内視鏡システムのブロック図である。 図２は、内視鏡、照明アセンブリイ、およびビデオカメラアセンブリイの断面側面図である。 図３Ａは、光源／ファイバー補助アセンブリイの斜視図である。 図３Ｂは、線３Ｂ−３Ｂに沿って切り取った固体光源／ファイバー補助アセンブリイの端面図である。 図４Ａは、縦方向に間隔を置いて配置されたリブを有する光源／ファイバー補助アセンブリイの他の実施態様の断面図である。 図４Ｂは、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿って切り取った端面図である。 図５Ａは、光ファイバーライン用の追加空間を有する固体光源アセンブリイの他の実施態様の断面図である。 図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って切取った端面図である。 図６は、接眼レンズ付き内視鏡の断面図である。 図７は、外部採光柱状取付部を有する内視鏡と固体光源とのアセンブリイの他の実施態様の断面図である。 図８は、内視鏡の先端に配置された固体光源の実施態様の断面図である。 図９は、先端撮像器を有する電子内視鏡における固体光源の実施態様を示す断面図である。

Claims (19)

1. 対象物へ挿入される先端と、基端との間に縦軸に沿って延設された内視鏡と、内視鏡に設置された固体光源を有する照明アセンブリイと、カメラアセンブリイとを備え、照明アセンブリィが内視鏡の基端に取りはずしおよび交換可能に取り付けられ、固体光源が縦軸を有する中空シャフトと、中空シャフトの周囲に沿って配置された複数の半導体光源と、前記中空シャフトの周囲に沿って設置された１組のリブとを備え、各リブが第１側面と第２側面を有し、対象物の照明された画像は光路を通じてカメラアセンブリイへ搬送され、前記光路の少なくとも一部が中空シャフト内に配置される、対象物の内部視察用内視鏡システム。
2. 固体光源から先端方向へ設置された光学システムを備え、その光学システムは光を受けて先端へ搬送する請求項１記載の内視鏡システム。
3. 複数の半導体光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える請求項２記載の内視鏡システム。
4. リブがシャフトの縦軸に沿って延び、かつ、シャフトの周囲に対称的に間隔を置いて配置される請求項１記載の内視鏡システム。
5. 各リブの第１側面が少なくとも１つの発光ダイオードを有し、各リブの第２側面が少なくとも１つの発光ダイオードを有する請求項４記載の内視鏡システム。
6. 各リブはシャフトの縦軸に沿って軸方向に間隔を置いて配置される請求項１記載の内視鏡システム。
7. 各リブは、各リブの第１側面に対称に間隔を置いて配置される少なくとも２つの発光ダイオードを有する請求項６記載の内視鏡システム。
8. 光学システムは１組の光ファイバー素子を備え、各半導体光源は少なくとも１つの対応する光ファイバー素子へ光を出射するように形成される請求項２記載の内視鏡システム。
9. 発光ダイオードは３個ずつに組分けされ、各３個ずつの組は、青色光を発光するように形成された第１発光ダイオードと、赤色光を発光するように形成された第２発光ダイオードと、緑色光を発光するように形成された第３発光ダイオードを有する請求項３記載の内視鏡システム。
10. カメラアセンブリイは光学システムに対して基端側に設置される請求項２記載の内視鏡システム。
11. 光学システムは焦点合せシステムをさらに備える請求項１０記載記載の内視鏡システム。
12. 光学システムに対して基端側に設置された接眼レンズをさらに備える請求項２記載の内視鏡システム。
13. 内視鏡は採光柱状部材を備え、一組の光ファイバー素子が固体光源をその採光柱状部材を介して内視鏡に接続する請求項８記載の内視鏡システム。
14. 内視鏡は接眼レンズを備える請求項１３記載の内視鏡システム。
15. 採光柱状部材は縦軸に対して或る角度で光を受け入れるように設置された請求項１４記載の内視鏡システム。
16. 内視鏡の基端に設置された無線送信機と、内視鏡の基端に設置されたバッテリとをさらに備える請求項２記載の内視鏡システム。
17. 内視鏡はイメージセンサを備える請求項２記載の内視鏡システム。
18. 内視鏡の基端に設置されたイメージセンサをさらに備える請求項２記載の内視鏡システム。
19. 内視鏡は、固定イメージセンサに対して、細長い部材の縦軸を中心に回転するように形成される請求項１８記載の内視鏡システム。

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