内視鏡装置
【課題】観察窓に付着する汚れを落とすための表面弾性波への変換（偏向）効率が低下することなく、観察窓へ表面弾性波を安定供給することができる内視鏡装置の提供。
【解決手段】内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明な観察窓３２と、観察窓３２の内表面に配設された振動子３７と、振動子３７に対向した観察窓３２の内部に設けられ、振動子３７からの超音波振動ｆの伝播方向を観察窓３２の外表面を進行する表面弾性波Φに偏向する偏向部４０と、を具備する内視鏡装置。
【解決手段】内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明な観察窓３２と、観察窓３２の内表面に配設された振動子３７と、振動子３７に対向した観察窓３２の内部に設けられ、振動子３７からの超音波振動ｆの伝播方向を観察窓３２の外表面を進行する表面弾性波Φに偏向する偏向部４０と、を具備する内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察窓表面に付着する汚れを容易に除去することで、観察性を向上させる内視鏡装置、特に外科用の内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年低侵襲医療を目的として内視鏡を用いた外科手術が普及している。このような内視鏡下の手術においては、血液、脂などの汚れ飛散が起こりやすく、それらが、内視鏡の観察窓に付着することによって、視野が妨げられることが課題となっている。
【０００３】
この課題に対する対策としては、例えば、特許文献１に開示された内視鏡装置の技術が知られている。この特許文献１には、内視鏡装置の観察窓に付着した汚れを、超音波振動またはそれを回折格子によって変換した表面弾性波によって、取り除く方法が提案されている。
【０００４】
従来の内視鏡装置では、観察窓となるガラス板の外表面に偏向部として断面形状が矩形状の回折格子形状の溝が形成されており、この回折格子形状の溝の形成面(外表面)からガラス板の圧電振動子の貼着面(内表面)に向けて溝を投影した時に、圧電振動子の少なくとも一部の表面が溝の投影領域内に位置している。
【０００５】
このガラス板では、圧電振動子により発生した超音波振動が、回折格子形状の溝により回折（偏向）されて、少なくとも一部がガラス板の前述の中心方向、つまり、撮像モジュール３４の観察視野領域と対向する部分の中心方向に効率的に伝播するようになり、効率よく、ガラス板上の汚れを除去することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５４５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の内視鏡装置のように、観察窓上に形成された回折格子を用いて、表面波を発生させ、観察窓に付着した汚れを除去する構成では、回折格子は体内（外部）にむき出しに形成されているため、術中に脂、血液などの汚れが堆積して、超音波振動から表面弾性波への変換率が低下し、観察窓に付着した汚れを落とすための表面弾性波を安定供給することができない可能性がある。
【０００８】
そこで、本願は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、観察窓に付着する汚れを落とすための表面弾性波への変換（偏向）効率が低下することなく、観察窓へ表面弾性波を安定供給することができる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明な観察窓と、前記観察窓の内表面に配設された振動子と、前記振動子に対向した前記観察窓の内部に設けられ、前記振動子からの超音波振動の伝播方向を前記観察窓の外表面を進行する表面弾性波に偏向する偏向部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、観察窓の汚れ落としのための表面弾性波への変換（偏向）効率が低下することなく、観察窓へ表面弾性波を安定供給することができる内視鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡システムの全体構成
【図２】同、内視鏡システムの電気的構成を主に示すブロック図
【図３】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図
【図４】同、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】同、送水シースの先端部分の構成を示す断面図
【図６】同、図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図
【図７】同、硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図
【図８】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図９】同、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１１】同、回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図
【図１２】同、変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１３】同、図１２の回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１５】同、回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図
【図１６】同、第１の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１７】同、第２の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明である内視鏡装置について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、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などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、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場合がある。
【００１３】
（第１の実施の形態）
先ず、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、例えば、腹腔鏡下外科手術を行う硬性内視鏡を例示する。
また、図１から図９は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は内視鏡システムの全体構成図、図２は、内視鏡システムの電気的構成を主に示すブロック図、図３は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図６は図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図、図７は硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図、図８は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、本実施の形態の内視鏡装置である内視鏡システム１は、硬性内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２の挿入部１１が内部に挿通配置される洗浄液供給手段を構成する送水シース３と、ビデオプロセッサ５と、光源装置４と、モニタ６と、によって、主に構成されている。
【００１５】
内視鏡２は、硬質な挿入部１１に連設された操作部１２と、この操作部１２に設けられたスイッチ類１３と、操作部１２から延出する複合ケーブルであるユニバーサルケーブル１４と、このユニバーサルケーブル１４の延出端に配設された光源コネクタ１５と、この光源コネクタ１５の側部から延出する電気ケーブル１６と、この電気ケーブル１６の延出端に配設された電気コネクタ１７と、を有して構成されている。なお、光源コネクタ１５は、光源装置４に着脱自在に接続される。また、電気コネクタ１７は、ビデオプロセッサ５に着脱自在に接続されている。
【００１６】
ビデオプロセッサ５は、光源装置４、およびモニタ６に電気的に接続されている。ビデオプロセッサ５は、内視鏡２が撮像した画像データを映像信号化して、モニタ６に表示させる。さらに、ビデオプロセッサ５は、内視鏡２の操作部１２に配設されたスイッチ類１３の操作信号が入力され、これら信号に基づいて、光源装置４を制御したり、生理的食塩水などの洗浄水が貯留された送水タンク２４にビデオプロセッサ５からエアーを送り、この送水タンク２４内の洗浄水を送水シース３に送液制御したりするための制御手段である制御装置を構成している。なお、送水タンク２４は、ビデオプロセッサ５に着脱自在な送気コネクタ２６が端部に設けられた送気チューブ２５が接続されている。
【００１７】
次に、内視鏡システム１の主に電気的な構成について、図２に基づいて、以下に説明する。
図２に示すように、ビデオプロセッサ５は、ＣＰＵである制御部５１と、電源／映像信号処理回路５２と、圧電振動子加振回路５３と、ポンプ制御回路５４と、コンプレッサであるポンプ５５と、を有して構成されている。
【００１８】
制御部５１は、電源／映像信号処理回路５２、圧電振動子加振回路５３およびポンプ制御回路５４と電気的に接続されており、各回路を制御する。また、電源／映像信号処理回路５２は、モニタ６とも電気的に接続され、モニタ６へ内視鏡画像信号を出力する。
【００１９】
圧電振動子加振回路５３は、内視鏡２の圧電振動子３７を振動させる機能を有し、制御部５１の制御により、圧電振動子３７の振動強度を出力する電力量により可変制御する。
【００２０】
ポンプ制御回路５４は、ポンプ５５と電気的に接続され、制御部５１の制御により、ポンプ５５を駆動制御する電気信号を出力する。
【００２１】
光源装置４は、ハロゲンランプ等の光源５６と、この光源５６を駆動する光源制御回路５７と、を有して構成されている。光源制御回路５７は、ビデオプロセッサ５の制御部５１と電気的に接続されて、この制御部５１により制御される。
【００２２】
次に、内視鏡２の挿入部１１の先端部分の構成について、図３および図４に基づいて、以下に説明する。
内視鏡２の挿入部１１は、図３および図４に示すように、挿入部外装を構成する金属製の管状部材３１の先端に、観察窓である透明部材の略円盤状のガラス板３２が接着剤を介して接合されている。
【００２３】
管状部材３１の内部には、撮像用光学系を含む撮像モジュール３４と、ここでは２本の照明用のライトガイド３３が配置されている。撮像用光学系を構成する撮像モジュール３４の内部には、詳細には図示しないが、結像用光学系、固体撮像素子、およびそのドライバチップが組み込まれており、通信ケーブル３５が根元方向へ引き出されている。
【００２４】
また、ガラス板３２の内表面（裏面）には、観察視野を妨げない位置、つまり対向配置された撮像モジュール３４の外方（ここでは外周一部から所定距離だけ離間した方向）の一領域側に、矩形状の圧電振動子３７が貼着されている。圧電振動子３７には、配線３６が接続され、電気的に駆動されるようになっている。つまり、圧電振動子３７には、加振のための電圧を供給する配線３６が内視鏡２の根元方向に引き出されている。また、圧電振動子３７のガラス板３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田等を用いてもよい。この圧電振動子３７は、その共振周波数または共振周波数近傍で駆動され、超音波振動をガラス板３２内に発生させる。
【００２５】
ガラス板３２は、図３に示すように、内表面(裏面)に貼着された圧電振動子３７に対向した外表面の位置に、超音波振動を回折して表面弾性波に変換（偏向）する偏向部の回折格子４０が設けられている。
【００２６】
上述の圧電振動子３７から発生された超音波振動は、主として圧電振動子３７の貼着面（ガラス板３２の内表面）に垂直な方向に伝播し、圧電振動子３７に対向したガラス板３２の上記回折格子４０に入射する。この回折格子４０に入射した超音波振動は、回折格子４０によりガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波に変換（偏向）される。なお、この回折格子４０の詳細構成については、後述する。
【００２７】
また、内視鏡２の構成部品は、管状部材３１と、接合されたガラス板３２によって封止されており、高圧蒸気による滅菌処理に耐え得る構造となっている。
さらに、本実施形態においては、ガラス板３２の撮像モジュール３４の撮像光学系と対向する内表面は平面状としているが、撮像光学系に対向する面の一部が凸状もしくは凹形状となって、撮像光学系の一部を構成しても良い。
【００２８】
また、本実施の形態のライトガイド３３は、ユニバーサルケーブル１４へ延設され、ライトガイド３３が光源コネクタで終端されている。そして、通信ケーブル３５、および配線３６が電気ケーブル１６を介して、電気コネクタ１７に接続されている。
【００２９】
つまり、内視鏡２は、ユニバーサルケーブル１４および電気ケーブル１６を介して、ライトガイド３３が光源制御回路５７を含む光源装置４の光源５６に、撮像モジュール３４から引き出された通信ケーブル３５がビデオプロセッサ５の電源／映像信号処理回路５２に、圧電振動子３７から引き出された配線３６がビデオプロセッサ５の加振手段を構成する圧電振動子加振回路５３に、夫々接続される構成となっている。
【００３０】
次に、送水シース３について図５および図６に基づいて、以下に説明する。
送水シース３は、先端部材を備えた被覆チューブ２１と、この被覆チューブ２１の基端に連設された接続部２２と、この接続部２２の側部から延出する送水チューブ２３と、を有して構成されている。なお、送水チューブ２３の延出端は、送水タンク２４に接続されている。この送水タンク２４には、ビデオプロセッサ５の送気コネクタ２６に一端が接続された送気チューブ２５の他端が接続されている。
【００３１】
送水シース３の被覆チューブ２１は、チューブ本体４１と、このチューブ本体４１の先端に嵌着された略円筒形状の先端部材４２と、を有して構成されている。チューブ本体４１の肉厚部分の一部には、送水用の断面円形状の送水路４３が１つ形成されている。この送水路４３は、接続部２２まで配設され、この接続部２２を介して送水チューブ２３と連通している。
【００３２】
先端部材４２は、チューブ本体４１の送水路４３に対向する位置の開口端面に沿った板体である、ひさし部４４を有している。
【００３３】
このように構成された送水シース３は、送水路４３が送水タンク２４と送水チューブ２３を介して連通するように接続される。そして、送水タンク２４内の洗浄水である生理食塩水等は、ポンプ制御回路５４によって制御されるポンプ５５からのエアーにより送水タンク２４内の圧力が上昇されることで、送水路４３中に送液されて内視鏡先端部へ流れるようになっている。
【００３４】
以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１は、図７に示すように、内視鏡２の挿入部１１が送水シース３の被覆チューブ２１に挿通配置され、例えば、腹腔鏡下外科手術に用いられる。
【００３５】
ここで、本実施の形態の観察窓であるガラス板３２に配設される回折格子４０の構成について、図８および図９に基づいて、以下に説明する。
回折格子４０は、図８および図９に示すように、ガラス板３２の板厚内に形成された断面矩形状の複数、ここでは５つの空隙４０ａである。これら空隙４０ａは、ガラス板３２の内部に等間隔で並列形成され、それぞれがガラス板３２の板面に平行な直線状の長孔である。
【００３６】
各空隙４０ａは、ガラス板３２の側周面からレーザー加工によって貫通孔を形成後、エッチング加工などにより、断面矩形状の所定の寸法に加工された空間である。
【００３７】
このとき、各空隙４０ａは、ガラス板３２の外表面から所定の距離（深さ）内に形成される。この所定の距離（深さ）は、ガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波Φの波長λの一周期と同じ長さである。つまり、回折格子４０を構成する複数の空隙４０ａは、ガラス板３２の外表面から、この外表面に伝播する表面弾性波Φの波長の一周期の距離（深さ）内に形成される。これにより、回折格子４０によるガラス板３２内から伝播される超音波振動ｆからガラス板３２の外表面に伝播する表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下が抑制される。さらに、隣接する空隙４０ａの間隔（離間距離）は、表面弾性波Φの波長の一周期分（１波長）と等しく（同一距離）、その幅（横）方向の寸法が表面弾性波Φの波長の一周期の半分（半波長）程度であることが好ましい。
【００３８】
また、ガラス板３２の側周面に形成される各空隙４０ａの開口部は、ガラス板３２が管状部材３１の先端に接着固定されるときに気密に封止されるものである。なお、各空隙４０ａを加工後に、ガラス板３２の側周面に形成される各空隙４０ａの開口部を予め接着材などで気密に封止するようにしても良い。
【００３９】
なお、各空隙４０ａは、レーザー加工およびエッチング加工により形成されるものに限定することなく、例えば、フェムト秒レーザー加工を用いて形成しても良い。このフェムト秒レーザー加工は、ガラス板３２内部に直接空間を形成するため、各空隙４０ａが貫通孔とならず、ガラス板３２の側周面に各空隙４０ａの開口部が形成されないため、各開口部を封止する精度が要求されない。そのため、フェムト秒レーザー加工により空隙４０ａを形成した場合、レーザー加工およびエッチング加工を行うよりも、製造コストを低減することができる。
【００４０】
以上のように構成された内視鏡システム１は、術中にガラス板３２の外表面に粘膜、血液、脂肪などの汚れが付着して視界が悪化した場合に、医師であるユーザが内視鏡２の操作部に設けられたスイッチ類のリモートスイッチを操作する。すると、このスイッチ操作による制御信号に応じて、圧電振動子３７には、ビデオプロセッサ５の圧電振動子加振回路５３から励振信号が供給され、超音波振動ｆがガラス板３２中に発生する（図８参照）。
【００４１】
これに先立ち、上記スイッチ類の操作により、送水シース３からガラス板３２の外表面に洗浄水が供給される。つまり、コンプレッサであるポンプ５５から送水タンク２４内にエアーが供給され、送水タンク２４内の洗浄水が送水シース３に供給される。この洗浄水は、送水シース３のチューブ本体４１に形成された送水路４３を介して、チューブ本体４１の先端から噴出し、ひさし部４４に当たって、ガラス板３２の略外表面全面に沿って流れ出すことになる。
【００４２】
そして、ガラス板３２の圧電振動子３７が貼着された内表面（裏面）である振動面で発生した超音波振動ｆは、ガラス板３２内部を略垂直方向に伝播する。この超音波振動ｆは、回折格子４０に到達して、この回折格子４０によりガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波に変換（偏向）され、ガラス板３２の中心側およびこの中心側に対して回折格子４０を挟んだ反対側の外周部に向かってガラス板３２外表面を横方向に直線的に表面弾性波Фとして伝播する（図８参照）。
【００４３】
こうして、表面弾性波Фは、ガラス板３２の外表面上に付着している粘膜、血液、脂肪などの汚れを、洗浄水の供給と共に伝播方向に押し出して除去する。なお、表面弾性波Фは、その振動をガラス板３２の外表面に集中させて伝播するので、ガラス板３２の外表面に付着した汚れに効率的に振動を伝えて、汚れを除去することができる。
【００４４】
このように、内視鏡２は、指向性の高い高周波の超音波振動ｆが回折格子４０により変換（偏向）されて、ガラス板３２の外表面に効率的に表面弾性波Фとして伝播させることが可能となり、付着した汚れを洗浄水と混合させ、一部は霧状となり、また一部は洗浄水とともに押し流すことにより、付着する汚れを効率良く確実に除去することが可能となる。
【００４５】
さらに、内視鏡２は、圧電振動子３７から発生した超音波振動ｆを表面弾性波Φに変換（偏向）する回折格子４０が内視鏡２の観察窓となるガラス板３２の内部に形成された複数の空隙４０ａから構成されており、ガラス板３２の外表面を凹凸のない平滑な面とすることができる。これにより、ガラス板３２の外表面上に付着した粘膜、血液、脂肪などの汚れが表面弾性波Фによる振動により容易に除去される。また、回折格子４０をガラス板３２の内部に形成することで、ガラス板３２を伝播する超音波振動ｆが回折格子４０に到達すると、この回折格子４０からガラス板３２の外表面側に抜け難くなる。
【００４６】
加えて、ガラス板３２は、外表面に回折格子４０による凹凸の溝が形成されていない平滑面であるため、回折格子４０の溝に粘膜、血液、脂肪などの汚れが堆積して、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下が防止される。さらに、ガラス板３２の外表面が平滑面となるため、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒時に、回折格子４０の凹凸溝に堆積する汚れを除去する作業も必要なくなる。これにより、内視鏡２の滅菌消毒の作業時間も短縮され、その作業効率も向上する。
【００４７】
以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡２のガラス板３２の内部に回折格子４０を形成することにより、内視鏡２による手術中に、回折格子４０に汚れが堆積することがなく、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下を防ぐことができると共に、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒の作業性も向上させることができる構成となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の内視鏡システム１の第２の実施の形態について、図１０から図１３に基づいて、以下に詳しく説明する。図１０から図１３は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１０は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１１は回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図、図１２は変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１３は図１２の回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図である。
【００４９】
なお、本実施の形態の説明において、第１の実施の形態にて説明した構成要素については、同一の符号を付して構成要素、及び作用の説明を省略する。また、本実施の形態では、観察窓であるガラス板３２内に形成される回折格子４０の空隙形状が第１の実施の形態と異なる態様について説明する。
【００５０】
図１０および図１１に示すように、本実施の形態の観察窓であるガラス板３２の内部に形成される回折格子４０は、高さ方向（ガラス板３２の深さ方向の隙幅ｄ１）の寸法が同一であって、連続的に断面クランク形状に形成された空隙４０ｂから構成されている。なお、この空隙４０ｂは、圧電振動子３７の振動面が対向する領域に形成される。
【００５１】
また、ここでの空隙４０ｂは、フェムト秒レーザー加工を用いて形成され、第１の実施の形態に記載したように、レーザー加工およびエッチング加工を行なうよりも、製造コストを低減することができる。勿論、レーザー加工およびエッチング加工などにより、空隙４０ｂを形成しても良い。
【００５２】
本実施の形態の回折格子４０を構成する空隙４０ｂも、第１の実施の形態と同様に、ガラス板３２の外表面から、伝播する表面弾性波Φの波長の一周期の距離（深さ）内に形成される。そして、空隙４０ｂは、図１１に示す紙面の上下方向の隙幅ｄ１が回折格子４０に入射する超音波振動ｆの振幅より大きく設定されている。
【００５３】
また、隙幅ｄ１は、超音波振動ｆの入射側の振動面（ここでは図１１の紙面に向かって見た下面）が、対向する面（ここでは図１１の紙面に向かって見た上面）に当接しない距離となっている。換言すると、回折格子４０は、ガラス板３２の深さ方向に空隙４０ｂを形成している対向する２つの面のうち、超音波振動ｆを受けて振動する振動面が、他方の面に当接しない距離の隙幅ｄ１が設定されている。また、回折格子４０は、ガラス板３２の深さ方向の全体幅ｄ２が入射する超音波振動ｆの波長λに対して０．１λ〜０．２λの寸法（距離）が設定されている。
【００５４】
なお、超音波振動ｆの表面弾性波Φへの変換（偏向）効率は、回折格子４０の上記振動面の形状に依存する。そのため、振動面の凹凸の各幅Ｗ１は、入射する超音波振動ｆの波長λに対して０．５λの寸法（距離）が設定されている。つまり、振動面の１対の凹凸の幅Ｗ２は、超音波振動ｆの波長λと同じ寸法（距離）が設定されている。
【００５５】
このような空隙４０ｂの形状を有する回折格子４０とすることで、本実施の形態の内視鏡システム１は、第１の実施の形態と同様に、内視鏡２による手術中に、回折格子４０に汚れが堆積することがなく、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下を防ぐことができると共に、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒の作業性も向上させることができる構成となる。
【００５６】
なお、回折格子４０は、連続的な空隙４０ｂに限定されることなく、図１２および図１３に示すように、断続的に断面コの字状の複数、ここでは４つの空隙４０ｃを並設した構成としても良い。この複数の空隙４０ｃにより構成された回折格子４０も、ガラス板３２に形成される位置および各空隙４０ｃの各寸法ｄ１，ｄ２，Ｗ１，Ｗ２が上述の各空隙４０ｂと同様となっている。
【００５７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の内視鏡システム１の第３の実施の形態について、図１４から図１７に基づいて、以下に詳しく説明する。図１４から図１７は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１４は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１５は回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図、図１６は第１の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１７は第２の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図である。
【００５８】
なお、本実施の形態の説明においても、第１の実施の形態にて説明した構成要素については、同一の符号を付して構成要素、及び作用の説明を省略する。また、本実施の形態では、観察窓であるガラス板３２に形成される回折格子４０が第１および第２の実施の形態と異なる態様について説明する。
【００５９】
図１４および図１５に示すように、本実施の形態の透明板体のガラス板３２に形成される回折格子４０は、等間隔に並設するように半導体製造プロセスまたは機械加工によって形成された、複数、ここでは５つの溝部４０ｄから構成されている。なお、各溝部４０ｂにより構成された、ここでの回折格子４０も、圧電振動子３７の振動面が対向する領域に形成される。
【００６０】
ガラス板３２は、回折格子４０が形成された表面に、観察視野を遮らないように同材質である透明なガラスの薄板４５が光学溶着または融着により、回折格子４０の上部を含む、ガラス板３２の外表面全体に貼着される。なお、本実施の形態では、薄板４５を含むガラス板３２により、観察窓が構成される。
【００６１】
このように、回折格子４０は、複数の溝部４０ｄが薄板４５に覆われ、ガラス板３２の内部に設けられて密閉された複数の空隙となる。なお、回折格子４０は、第１の実施の形態と同様に、ガラス板３２に貼られた薄板４５の外表面から、伝播する表面弾性波Φの波長の一周期の距離（深さ）内に形成される。そして、回折格子４０を形成する隣接する溝部４０ｄの間隔は、超音波振動ｆの１波長と等しく、その幅（横）方向の寸法が超音波振動ｆの半波長程度であることが好ましい。
【００６２】
このように薄板４５に覆われた複数の溝部４０ｄから構成された回折格子４０とすることで、本実施の形態の内視鏡システム１は、回折格子４０が表面に露出しない構成となるため、第１の実施の形態と同様に、内視鏡２による手術中に、回折格子４０に汚れが堆積することがなく、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下を防ぐことができると共に、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒の作業性も向上させることができる構成となる。さらに、レーザー加工が困難な回折格子４０の形状の場合でも、回折格子４０を、ここでの観察窓となる薄板４５を含むガラス板３２の内部の密閉空間として形成することができる。
【００６３】
なお、図１６に示すように、回折格子４０の上部を含む観察視野外の範囲にのみ、薄板４６をガラス板３２の外表面一部に貼着しても良い。この薄板４６は、ガラス板３２の外表面と段差が生じないように、全ての縁辺の角部にテーパ面４６ａが形成されている。このように複数の溝部４０ｄをガラス板３２の外表面に形成して、各溝部４０ｂを一体的に覆う薄板４６によって、回折格子４０をガラス板３２の内部の密閉空間として形成することができる。このような構成では、回折格子４０をガラス板３２の外表面に形成でき、表面弾性波Φがガラス板３２の外表面に伝播し易くなる。
【００６４】
また、ガラス板３２の材質が、Ｎａが添加されているガラスなどの陽極接合に適したものである場合、薄板４６はたとえば、シリコン・金属などのガラス板３２と異材質を用いて、陽極接合による貼りつけも可能となる。
【００６５】
さらに、図１７に示すように、ガラス板３２と薄板４７との段差が生じないように、ガラス板３２に薄板４７が嵌合する凹部３２ａを形成して、ガラス板３２および薄板４７の外表面が同一面内に位置するようにしても良い。
【００６６】
以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
【００６７】
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…内視鏡システム
２…硬性内視鏡
３…送水シース
４…光源装置
５…ビデオプロセッサ
６…モニタ
１１…挿入部
３２…ガラス板
３４…撮像モジュール
３７…圧電振動子
４０…回折格子
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…空隙
４１…チューブ本体
４２…先端部材
４３…送水路
４４…ひさし部
５１…制御部
５２…映像信号処理回路
５３…圧電振動子加振回路
５４…ポンプ制御回路
５５…ポンプ
５６…光源
５７…光源制御回路
ｄ１…隙幅
ｄ２…全体幅
ｆ…超音波振動
Ｗ１，Ｗ２…幅
λ…波長
Φ…表面弾性波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察窓表面に付着する汚れを容易に除去することで、観察性を向上させる内視鏡装置、特に外科用の内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年低侵襲医療を目的として内視鏡を用いた外科手術が普及している。このような内視鏡下の手術においては、血液、脂などの汚れ飛散が起こりやすく、それらが、内視鏡の観察窓に付着することによって、視野が妨げられることが課題となっている。
【０００３】
この課題に対する対策としては、例えば、特許文献１に開示された内視鏡装置の技術が知られている。この特許文献１には、内視鏡装置の観察窓に付着した汚れを、超音波振動またはそれを回折格子によって変換した表面弾性波によって、取り除く方法が提案されている。
【０００４】
従来の内視鏡装置では、観察窓となるガラス板の外表面に偏向部として断面形状が矩形状の回折格子形状の溝が形成されており、この回折格子形状の溝の形成面(外表面)からガラス板の圧電振動子の貼着面(内表面)に向けて溝を投影した時に、圧電振動子の少なくとも一部の表面が溝の投影領域内に位置している。
【０００５】
このガラス板では、圧電振動子により発生した超音波振動が、回折格子形状の溝により回折（偏向）されて、少なくとも一部がガラス板の前述の中心方向、つまり、撮像モジュール３４の観察視野領域と対向する部分の中心方向に効率的に伝播するようになり、効率よく、ガラス板上の汚れを除去することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５４５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の内視鏡装置のように、観察窓上に形成された回折格子を用いて、表面波を発生させ、観察窓に付着した汚れを除去する構成では、回折格子は体内（外部）にむき出しに形成されているため、術中に脂、血液などの汚れが堆積して、超音波振動から表面弾性波への変換率が低下し、観察窓に付着した汚れを落とすための表面弾性波を安定供給することができない可能性がある。
【０００８】
そこで、本願は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、観察窓に付着する汚れを落とすための表面弾性波への変換（偏向）効率が低下することなく、観察窓へ表面弾性波を安定供給することができる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明な観察窓と、前記観察窓の内表面に配設された振動子と、前記振動子に対向した前記観察窓の内部に設けられ、前記振動子からの超音波振動の伝播方向を前記観察窓の外表面を進行する表面弾性波に偏向する偏向部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、観察窓の汚れ落としのための表面弾性波への変換（偏向）効率が低下することなく、観察窓へ表面弾性波を安定供給することができる内視鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡システムの全体構成
【図２】同、内視鏡システムの電気的構成を主に示すブロック図
【図３】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図
【図４】同、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】同、送水シースの先端部分の構成を示す断面図
【図６】同、図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図
【図７】同、硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図
【図８】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図９】同、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１１】同、回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図
【図１２】同、変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１３】同、図１２の回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１５】同、回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図
【図１６】同、第１の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図１７】同、第２の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明である内視鏡装置について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、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などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、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場合がある。
【００１３】
（第１の実施の形態）
先ず、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、例えば、腹腔鏡下外科手術を行う硬性内視鏡を例示する。
また、図１から図９は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は内視鏡システムの全体構成図、図２は、内視鏡システムの電気的構成を主に示すブロック図、図３は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図６は図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図、図７は硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図、図８は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、本実施の形態の内視鏡装置である内視鏡システム１は、硬性内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２の挿入部１１が内部に挿通配置される洗浄液供給手段を構成する送水シース３と、ビデオプロセッサ５と、光源装置４と、モニタ６と、によって、主に構成されている。
【００１５】
内視鏡２は、硬質な挿入部１１に連設された操作部１２と、この操作部１２に設けられたスイッチ類１３と、操作部１２から延出する複合ケーブルであるユニバーサルケーブル１４と、このユニバーサルケーブル１４の延出端に配設された光源コネクタ１５と、この光源コネクタ１５の側部から延出する電気ケーブル１６と、この電気ケーブル１６の延出端に配設された電気コネクタ１７と、を有して構成されている。なお、光源コネクタ１５は、光源装置４に着脱自在に接続される。また、電気コネクタ１７は、ビデオプロセッサ５に着脱自在に接続されている。
【００１６】
ビデオプロセッサ５は、光源装置４、およびモニタ６に電気的に接続されている。ビデオプロセッサ５は、内視鏡２が撮像した画像データを映像信号化して、モニタ６に表示させる。さらに、ビデオプロセッサ５は、内視鏡２の操作部１２に配設されたスイッチ類１３の操作信号が入力され、これら信号に基づいて、光源装置４を制御したり、生理的食塩水などの洗浄水が貯留された送水タンク２４にビデオプロセッサ５からエアーを送り、この送水タンク２４内の洗浄水を送水シース３に送液制御したりするための制御手段である制御装置を構成している。なお、送水タンク２４は、ビデオプロセッサ５に着脱自在な送気コネクタ２６が端部に設けられた送気チューブ２５が接続されている。
【００１７】
次に、内視鏡システム１の主に電気的な構成について、図２に基づいて、以下に説明する。
図２に示すように、ビデオプロセッサ５は、ＣＰＵである制御部５１と、電源／映像信号処理回路５２と、圧電振動子加振回路５３と、ポンプ制御回路５４と、コンプレッサであるポンプ５５と、を有して構成されている。
【００１８】
制御部５１は、電源／映像信号処理回路５２、圧電振動子加振回路５３およびポンプ制御回路５４と電気的に接続されており、各回路を制御する。また、電源／映像信号処理回路５２は、モニタ６とも電気的に接続され、モニタ６へ内視鏡画像信号を出力する。
【００１９】
圧電振動子加振回路５３は、内視鏡２の圧電振動子３７を振動させる機能を有し、制御部５１の制御により、圧電振動子３７の振動強度を出力する電力量により可変制御する。
【００２０】
ポンプ制御回路５４は、ポンプ５５と電気的に接続され、制御部５１の制御により、ポンプ５５を駆動制御する電気信号を出力する。
【００２１】
光源装置４は、ハロゲンランプ等の光源５６と、この光源５６を駆動する光源制御回路５７と、を有して構成されている。光源制御回路５７は、ビデオプロセッサ５の制御部５１と電気的に接続されて、この制御部５１により制御される。
【００２２】
次に、内視鏡２の挿入部１１の先端部分の構成について、図３および図４に基づいて、以下に説明する。
内視鏡２の挿入部１１は、図３および図４に示すように、挿入部外装を構成する金属製の管状部材３１の先端に、観察窓である透明部材の略円盤状のガラス板３２が接着剤を介して接合されている。
【００２３】
管状部材３１の内部には、撮像用光学系を含む撮像モジュール３４と、ここでは２本の照明用のライトガイド３３が配置されている。撮像用光学系を構成する撮像モジュール３４の内部には、詳細には図示しないが、結像用光学系、固体撮像素子、およびそのドライバチップが組み込まれており、通信ケーブル３５が根元方向へ引き出されている。
【００２４】
また、ガラス板３２の内表面（裏面）には、観察視野を妨げない位置、つまり対向配置された撮像モジュール３４の外方（ここでは外周一部から所定距離だけ離間した方向）の一領域側に、矩形状の圧電振動子３７が貼着されている。圧電振動子３７には、配線３６が接続され、電気的に駆動されるようになっている。つまり、圧電振動子３７には、加振のための電圧を供給する配線３６が内視鏡２の根元方向に引き出されている。また、圧電振動子３７のガラス板３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田等を用いてもよい。この圧電振動子３７は、その共振周波数または共振周波数近傍で駆動され、超音波振動をガラス板３２内に発生させる。
【００２５】
ガラス板３２は、図３に示すように、内表面(裏面)に貼着された圧電振動子３７に対向した外表面の位置に、超音波振動を回折して表面弾性波に変換（偏向）する偏向部の回折格子４０が設けられている。
【００２６】
上述の圧電振動子３７から発生された超音波振動は、主として圧電振動子３７の貼着面（ガラス板３２の内表面）に垂直な方向に伝播し、圧電振動子３７に対向したガラス板３２の上記回折格子４０に入射する。この回折格子４０に入射した超音波振動は、回折格子４０によりガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波に変換（偏向）される。なお、この回折格子４０の詳細構成については、後述する。
【００２７】
また、内視鏡２の構成部品は、管状部材３１と、接合されたガラス板３２によって封止されており、高圧蒸気による滅菌処理に耐え得る構造となっている。
さらに、本実施形態においては、ガラス板３２の撮像モジュール３４の撮像光学系と対向する内表面は平面状としているが、撮像光学系に対向する面の一部が凸状もしくは凹形状となって、撮像光学系の一部を構成しても良い。
【００２８】
また、本実施の形態のライトガイド３３は、ユニバーサルケーブル１４へ延設され、ライトガイド３３が光源コネクタで終端されている。そして、通信ケーブル３５、および配線３６が電気ケーブル１６を介して、電気コネクタ１７に接続されている。
【００２９】
つまり、内視鏡２は、ユニバーサルケーブル１４および電気ケーブル１６を介して、ライトガイド３３が光源制御回路５７を含む光源装置４の光源５６に、撮像モジュール３４から引き出された通信ケーブル３５がビデオプロセッサ５の電源／映像信号処理回路５２に、圧電振動子３７から引き出された配線３６がビデオプロセッサ５の加振手段を構成する圧電振動子加振回路５３に、夫々接続される構成となっている。
【００３０】
次に、送水シース３について図５および図６に基づいて、以下に説明する。
送水シース３は、先端部材を備えた被覆チューブ２１と、この被覆チューブ２１の基端に連設された接続部２２と、この接続部２２の側部から延出する送水チューブ２３と、を有して構成されている。なお、送水チューブ２３の延出端は、送水タンク２４に接続されている。この送水タンク２４には、ビデオプロセッサ５の送気コネクタ２６に一端が接続された送気チューブ２５の他端が接続されている。
【００３１】
送水シース３の被覆チューブ２１は、チューブ本体４１と、このチューブ本体４１の先端に嵌着された略円筒形状の先端部材４２と、を有して構成されている。チューブ本体４１の肉厚部分の一部には、送水用の断面円形状の送水路４３が１つ形成されている。この送水路４３は、接続部２２まで配設され、この接続部２２を介して送水チューブ２３と連通している。
【００３２】
先端部材４２は、チューブ本体４１の送水路４３に対向する位置の開口端面に沿った板体である、ひさし部４４を有している。
【００３３】
このように構成された送水シース３は、送水路４３が送水タンク２４と送水チューブ２３を介して連通するように接続される。そして、送水タンク２４内の洗浄水である生理食塩水等は、ポンプ制御回路５４によって制御されるポンプ５５からのエアーにより送水タンク２４内の圧力が上昇されることで、送水路４３中に送液されて内視鏡先端部へ流れるようになっている。
【００３４】
以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１は、図７に示すように、内視鏡２の挿入部１１が送水シース３の被覆チューブ２１に挿通配置され、例えば、腹腔鏡下外科手術に用いられる。
【００３５】
ここで、本実施の形態の観察窓であるガラス板３２に配設される回折格子４０の構成について、図８および図９に基づいて、以下に説明する。
回折格子４０は、図８および図９に示すように、ガラス板３２の板厚内に形成された断面矩形状の複数、ここでは５つの空隙４０ａである。これら空隙４０ａは、ガラス板３２の内部に等間隔で並列形成され、それぞれがガラス板３２の板面に平行な直線状の長孔である。
【００３６】
各空隙４０ａは、ガラス板３２の側周面からレーザー加工によって貫通孔を形成後、エッチング加工などにより、断面矩形状の所定の寸法に加工された空間である。
【００３７】
このとき、各空隙４０ａは、ガラス板３２の外表面から所定の距離（深さ）内に形成される。この所定の距離（深さ）は、ガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波Φの波長λの一周期と同じ長さである。つまり、回折格子４０を構成する複数の空隙４０ａは、ガラス板３２の外表面から、この外表面に伝播する表面弾性波Φの波長の一周期の距離（深さ）内に形成される。これにより、回折格子４０によるガラス板３２内から伝播される超音波振動ｆからガラス板３２の外表面に伝播する表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下が抑制される。さらに、隣接する空隙４０ａの間隔（離間距離）は、表面弾性波Φの波長の一周期分（１波長）と等しく（同一距離）、その幅（横）方向の寸法が表面弾性波Φの波長の一周期の半分（半波長）程度であることが好ましい。
【００３８】
また、ガラス板３２の側周面に形成される各空隙４０ａの開口部は、ガラス板３２が管状部材３１の先端に接着固定されるときに気密に封止されるものである。なお、各空隙４０ａを加工後に、ガラス板３２の側周面に形成される各空隙４０ａの開口部を予め接着材などで気密に封止するようにしても良い。
【００３９】
なお、各空隙４０ａは、レーザー加工およびエッチング加工により形成されるものに限定することなく、例えば、フェムト秒レーザー加工を用いて形成しても良い。このフェムト秒レーザー加工は、ガラス板３２内部に直接空間を形成するため、各空隙４０ａが貫通孔とならず、ガラス板３２の側周面に各空隙４０ａの開口部が形成されないため、各開口部を封止する精度が要求されない。そのため、フェムト秒レーザー加工により空隙４０ａを形成した場合、レーザー加工およびエッチング加工を行うよりも、製造コストを低減することができる。
【００４０】
以上のように構成された内視鏡システム１は、術中にガラス板３２の外表面に粘膜、血液、脂肪などの汚れが付着して視界が悪化した場合に、医師であるユーザが内視鏡２の操作部に設けられたスイッチ類のリモートスイッチを操作する。すると、このスイッチ操作による制御信号に応じて、圧電振動子３７には、ビデオプロセッサ５の圧電振動子加振回路５３から励振信号が供給され、超音波振動ｆがガラス板３２中に発生する（図８参照）。
【００４１】
これに先立ち、上記スイッチ類の操作により、送水シース３からガラス板３２の外表面に洗浄水が供給される。つまり、コンプレッサであるポンプ５５から送水タンク２４内にエアーが供給され、送水タンク２４内の洗浄水が送水シース３に供給される。この洗浄水は、送水シース３のチューブ本体４１に形成された送水路４３を介して、チューブ本体４１の先端から噴出し、ひさし部４４に当たって、ガラス板３２の略外表面全面に沿って流れ出すことになる。
【００４２】
そして、ガラス板３２の圧電振動子３７が貼着された内表面（裏面）である振動面で発生した超音波振動ｆは、ガラス板３２内部を略垂直方向に伝播する。この超音波振動ｆは、回折格子４０に到達して、この回折格子４０によりガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波に変換（偏向）され、ガラス板３２の中心側およびこの中心側に対して回折格子４０を挟んだ反対側の外周部に向かってガラス板３２外表面を横方向に直線的に表面弾性波Фとして伝播する（図８参照）。
【００４３】
こうして、表面弾性波Фは、ガラス板３２の外表面上に付着している粘膜、血液、脂肪などの汚れを、洗浄水の供給と共に伝播方向に押し出して除去する。なお、表面弾性波Фは、その振動をガラス板３２の外表面に集中させて伝播するので、ガラス板３２の外表面に付着した汚れに効率的に振動を伝えて、汚れを除去することができる。
【００４４】
このように、内視鏡２は、指向性の高い高周波の超音波振動ｆが回折格子４０により変換（偏向）されて、ガラス板３２の外表面に効率的に表面弾性波Фとして伝播させることが可能となり、付着した汚れを洗浄水と混合させ、一部は霧状となり、また一部は洗浄水とともに押し流すことにより、付着する汚れを効率良く確実に除去することが可能となる。
【００４５】
さらに、内視鏡２は、圧電振動子３７から発生した超音波振動ｆを表面弾性波Φに変換（偏向）する回折格子４０が内視鏡２の観察窓となるガラス板３２の内部に形成された複数の空隙４０ａから構成されており、ガラス板３２の外表面を凹凸のない平滑な面とすることができる。これにより、ガラス板３２の外表面上に付着した粘膜、血液、脂肪などの汚れが表面弾性波Фによる振動により容易に除去される。また、回折格子４０をガラス板３２の内部に形成することで、ガラス板３２を伝播する超音波振動ｆが回折格子４０に到達すると、この回折格子４０からガラス板３２の外表面側に抜け難くなる。
【００４６】
加えて、ガラス板３２は、外表面に回折格子４０による凹凸の溝が形成されていない平滑面であるため、回折格子４０の溝に粘膜、血液、脂肪などの汚れが堆積して、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下が防止される。さらに、ガラス板３２の外表面が平滑面となるため、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒時に、回折格子４０の凹凸溝に堆積する汚れを除去する作業も必要なくなる。これにより、内視鏡２の滅菌消毒の作業時間も短縮され、その作業効率も向上する。
【００４７】
以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡２のガラス板３２の内部に回折格子４０を形成することにより、内視鏡２による手術中に、回折格子４０に汚れが堆積することがなく、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下を防ぐことができると共に、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒の作業性も向上させることができる構成となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の内視鏡システム１の第２の実施の形態について、図１０から図１３に基づいて、以下に詳しく説明する。図１０から図１３は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１０は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１１は回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図、図１２は変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１３は図１２の回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図である。
【００４９】
なお、本実施の形態の説明において、第１の実施の形態にて説明した構成要素については、同一の符号を付して構成要素、及び作用の説明を省略する。また、本実施の形態では、観察窓であるガラス板３２内に形成される回折格子４０の空隙形状が第１の実施の形態と異なる態様について説明する。
【００５０】
図１０および図１１に示すように、本実施の形態の観察窓であるガラス板３２の内部に形成される回折格子４０は、高さ方向（ガラス板３２の深さ方向の隙幅ｄ１）の寸法が同一であって、連続的に断面クランク形状に形成された空隙４０ｂから構成されている。なお、この空隙４０ｂは、圧電振動子３７の振動面が対向する領域に形成される。
【００５１】
また、ここでの空隙４０ｂは、フェムト秒レーザー加工を用いて形成され、第１の実施の形態に記載したように、レーザー加工およびエッチング加工を行なうよりも、製造コストを低減することができる。勿論、レーザー加工およびエッチング加工などにより、空隙４０ｂを形成しても良い。
【００５２】
本実施の形態の回折格子４０を構成する空隙４０ｂも、第１の実施の形態と同様に、ガラス板３２の外表面から、伝播する表面弾性波Φの波長の一周期の距離（深さ）内に形成される。そして、空隙４０ｂは、図１１に示す紙面の上下方向の隙幅ｄ１が回折格子４０に入射する超音波振動ｆの振幅より大きく設定されている。
【００５３】
また、隙幅ｄ１は、超音波振動ｆの入射側の振動面（ここでは図１１の紙面に向かって見た下面）が、対向する面（ここでは図１１の紙面に向かって見た上面）に当接しない距離となっている。換言すると、回折格子４０は、ガラス板３２の深さ方向に空隙４０ｂを形成している対向する２つの面のうち、超音波振動ｆを受けて振動する振動面が、他方の面に当接しない距離の隙幅ｄ１が設定されている。また、回折格子４０は、ガラス板３２の深さ方向の全体幅ｄ２が入射する超音波振動ｆの波長λに対して０．１λ〜０．２λの寸法（距離）が設定されている。
【００５４】
なお、超音波振動ｆの表面弾性波Φへの変換（偏向）効率は、回折格子４０の上記振動面の形状に依存する。そのため、振動面の凹凸の各幅Ｗ１は、入射する超音波振動ｆの波長λに対して０．５λの寸法（距離）が設定されている。つまり、振動面の１対の凹凸の幅Ｗ２は、超音波振動ｆの波長λと同じ寸法（距離）が設定されている。
【００５５】
このような空隙４０ｂの形状を有する回折格子４０とすることで、本実施の形態の内視鏡システム１は、第１の実施の形態と同様に、内視鏡２による手術中に、回折格子４０に汚れが堆積することがなく、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下を防ぐことができると共に、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒の作業性も向上させることができる構成となる。
【００５６】
なお、回折格子４０は、連続的な空隙４０ｂに限定されることなく、図１２および図１３に示すように、断続的に断面コの字状の複数、ここでは４つの空隙４０ｃを並設した構成としても良い。この複数の空隙４０ｃにより構成された回折格子４０も、ガラス板３２に形成される位置および各空隙４０ｃの各寸法ｄ１，ｄ２，Ｗ１，Ｗ２が上述の各空隙４０ｂと同様となっている。
【００５７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の内視鏡システム１の第３の実施の形態について、図１４から図１７に基づいて、以下に詳しく説明する。図１４から図１７は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１４は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１５は回折格子の形状を拡大して示すガラス板の部分断面図、図１６は第１の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図１７は第２の変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図である。
【００５８】
なお、本実施の形態の説明においても、第１の実施の形態にて説明した構成要素については、同一の符号を付して構成要素、及び作用の説明を省略する。また、本実施の形態では、観察窓であるガラス板３２に形成される回折格子４０が第１および第２の実施の形態と異なる態様について説明する。
【００５９】
図１４および図１５に示すように、本実施の形態の透明板体のガラス板３２に形成される回折格子４０は、等間隔に並設するように半導体製造プロセスまたは機械加工によって形成された、複数、ここでは５つの溝部４０ｄから構成されている。なお、各溝部４０ｂにより構成された、ここでの回折格子４０も、圧電振動子３７の振動面が対向する領域に形成される。
【００６０】
ガラス板３２は、回折格子４０が形成された表面に、観察視野を遮らないように同材質である透明なガラスの薄板４５が光学溶着または融着により、回折格子４０の上部を含む、ガラス板３２の外表面全体に貼着される。なお、本実施の形態では、薄板４５を含むガラス板３２により、観察窓が構成される。
【００６１】
このように、回折格子４０は、複数の溝部４０ｄが薄板４５に覆われ、ガラス板３２の内部に設けられて密閉された複数の空隙となる。なお、回折格子４０は、第１の実施の形態と同様に、ガラス板３２に貼られた薄板４５の外表面から、伝播する表面弾性波Φの波長の一周期の距離（深さ）内に形成される。そして、回折格子４０を形成する隣接する溝部４０ｄの間隔は、超音波振動ｆの１波長と等しく、その幅（横）方向の寸法が超音波振動ｆの半波長程度であることが好ましい。
【００６２】
このように薄板４５に覆われた複数の溝部４０ｄから構成された回折格子４０とすることで、本実施の形態の内視鏡システム１は、回折格子４０が表面に露出しない構成となるため、第１の実施の形態と同様に、内視鏡２による手術中に、回折格子４０に汚れが堆積することがなく、超音波振動ｆから表面弾性波Φへの変換（偏向）効率の低下を防ぐことができると共に、内視鏡２の使用前後に行なう滅菌消毒の作業性も向上させることができる構成となる。さらに、レーザー加工が困難な回折格子４０の形状の場合でも、回折格子４０を、ここでの観察窓となる薄板４５を含むガラス板３２の内部の密閉空間として形成することができる。
【００６３】
なお、図１６に示すように、回折格子４０の上部を含む観察視野外の範囲にのみ、薄板４６をガラス板３２の外表面一部に貼着しても良い。この薄板４６は、ガラス板３２の外表面と段差が生じないように、全ての縁辺の角部にテーパ面４６ａが形成されている。このように複数の溝部４０ｄをガラス板３２の外表面に形成して、各溝部４０ｂを一体的に覆う薄板４６によって、回折格子４０をガラス板３２の内部の密閉空間として形成することができる。このような構成では、回折格子４０をガラス板３２の外表面に形成でき、表面弾性波Φがガラス板３２の外表面に伝播し易くなる。
【００６４】
また、ガラス板３２の材質が、Ｎａが添加されているガラスなどの陽極接合に適したものである場合、薄板４６はたとえば、シリコン・金属などのガラス板３２と異材質を用いて、陽極接合による貼りつけも可能となる。
【００６５】
さらに、図１７に示すように、ガラス板３２と薄板４７との段差が生じないように、ガラス板３２に薄板４７が嵌合する凹部３２ａを形成して、ガラス板３２および薄板４７の外表面が同一面内に位置するようにしても良い。
【００６６】
以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
【００６７】
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…内視鏡システム
２…硬性内視鏡
３…送水シース
４…光源装置
５…ビデオプロセッサ
６…モニタ
１１…挿入部
３２…ガラス板
３４…撮像モジュール
３７…圧電振動子
４０…回折格子
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…空隙
４１…チューブ本体
４２…先端部材
４３…送水路
４４…ひさし部
５１…制御部
５２…映像信号処理回路
５３…圧電振動子加振回路
５４…ポンプ制御回路
５５…ポンプ
５６…光源
５７…光源制御回路
ｄ１…隙幅
ｄ２…全体幅
ｆ…超音波振動
Ｗ１，Ｗ２…幅
λ…波長
Φ…表面弾性波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明な観察窓と、
前記観察窓の内表面に配設された振動子と、
前記振動子に対向した前記観察窓の内部に設けられ、前記振動子からの超音波振動の伝播方向を前記観察窓の外表面を進行する表面弾性波に偏向する偏向部と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記偏向部は、前記観察窓内で密閉された空隙であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記空隙は、前記観察窓の外表面から、この外表面に伝播する表面弾性波の１波長の距離内に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記空隙が連続して形成された断面クランク状の空間であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記空隙が等間隔で断続的に複数形成され、隣接する前記空隙の離間距離が前記超音波振動の１波長と同じ距離であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記空隙は、前記観察窓の外表面に形成された複数の溝部および前記複数の溝部を少なくとも覆う薄板により密閉空間として形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明な観察窓と、
前記観察窓の内表面に配設された振動子と、
前記振動子に対向した前記観察窓の内部に設けられ、前記振動子からの超音波振動の伝播方向を前記観察窓の外表面を進行する表面弾性波に偏向する偏向部と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記偏向部は、前記観察窓内で密閉された空隙であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記空隙は、前記観察窓の外表面から、この外表面に伝播する表面弾性波の１波長の距離内に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記空隙が連続して形成された断面クランク状の空間であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記空隙が等間隔で断続的に複数形成され、隣接する前記空隙の離間距離が前記超音波振動の１波長と同じ距離であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記空隙は、前記観察窓の外表面に形成された複数の溝部および前記複数の溝部を少なくとも覆う薄板により密閉空間として形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１５２３３９（Ｐ２０１２−１５２３３９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２１８（Ｐ２０１１−１３２１８）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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