CN100339042C - 内窥镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内窥镜。其具有插入部，并在以大致矩形的形状显示由摄像元件获得的观察图像的内窥镜装置中使用，具有观察窗，设置在所述插入部的前端部，用于把来自被摄物体的光导入所述摄像元件；以及第1、第2和第3照明窗，被设置在所述前端部的前端面上的所述观察窗的周围，用于对所述被摄物体进行照明；所述第1照明窗被配置在靠近构成所述观察图像的所述大致矩形的矩形框的第1边位置；所述第2和所述第3照明窗被分别配置在靠近与所述第1边对置的所述矩形框的第2边的两端的2个角位置。从而，即使在内窥镜具有广视野的情况下，也能进行均衡的照明且保持良好的观察性。

Description

内窥镜

技术领域

本发明涉及内窥镜，具体涉及以插入部的前端部的结构为特征的内窥镜。

背景技术

以往，内窥镜在医疗领域等中得到广泛利用。内窥镜通过把细长的插入部插入到体腔内，可观察体腔内的脏器等，并可根据需要，使用插入在治疗器具插通通道内的治疗器具进行各种治疗。在插入部的前端设置弯曲部，通过操作内窥镜的操作部，可改变前端部的观察窗的观察方向。

以往的内窥镜的视野例如是140度，手术医生使用该视野的观察图像来观察体腔内，而在体腔内的观察中，当想要观察视野范围外的部位时，通过使弯曲部弯曲，可观察视野范围外的部位。在具有这种视野的内窥镜中，在插入部的前端部设置2个照明窗，对于这种视野来说，2个照明窗的照明是足够的。

另一方面，为了能观察更广的范围，还提出了一种视野更广的内窥镜(例如，参照专利文献1)。在该提案中，在插入部的前端部设置4个照明窗。

如果在插入部的前端部设置4个照明窗，则可进行覆盖广视野范围的照明，结果在监视器上显示的观察图像，其光量不会在图像的周边部减弱。然而，由于照明窗增多，使得在插入部内插通的导光路的数量增多，因而存在着插入部直径大，即插入部粗的问题。

并且，在使视野进一步放大的内窥镜的提案中，还有一种在插入部的前端部配置3个照明窗的内窥镜(例如，参照专利文献2)。

[专利文献1]特开2001-258823号(图3)

[专利文献2]特开平4-102432号(图3)

然而，该提案的具有3个照明窗的内窥镜，在如何将来自3个照明窗的光进行均衡分布，改善观察性的方面未作考虑。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种即使在内窥镜具有广视野的情况下，也能进行分布均衡的照明，且观察性良好的内窥镜。

本发明的内窥镜具有插入部，并在以大致矩形的形状显示由摄像元件获得的观察图像的内窥镜装置中使用，其特征在于，具有观察窗，设置在所述插入部的前端部，用于把来自被摄物体的光导入所述摄像元件；以及第1、第2和第3照明窗，被设置在所述前端部的前端面上的所述观察窗的周围，用于对所述被摄物体进行照明；所述第1照明窗被配置在靠近构成所述观察图像的所述大致矩形的矩形框的第1边位置；所述第2和所述第3照明窗被分别配置在靠近与所述第1边对置的所述矩形框的第2边的两端的2个角位置，所述第1照明窗的光量大于所述第2和所述第3照明窗的光量。

本发明的另一种内窥镜，具有插入部，并在以大致矩形的形状显示由摄像元件获得的观察图像的内窥镜装置中使用，其特征在于，具有：观察窗，设置在所述插入部的前端部，用于把来自被摄物体的光导入所述摄像元件；以及第1、第2和第3照明窗，被设置在所述前端部的前端面上的所述观察窗的周围，用于对所述被摄物体进行照明；所述第1和所述第2照明窗分别被配置在靠近构成所述观察图像的所述大致矩形的矩形框的相邻的第1和第2边的位置；所述第3照明窗被配置在靠近与成为所述第1和所述第2边的交点的第1角对置的所述矩形框的第2角的位置，所述第1和第2照明窗的光量大于所述第3照明窗的光量。

通过对大致矩形的观察图像进行均衡的照明，提高内窥镜的观察性。

附图说明

图1是概略表示本发明实施方式的内窥镜装置的说明图。

图2是从圆筒状的前端部的前端侧观察时的主视图。

图3是沿着图2中P-P线的前端部的剖视图。

图4是用于对观察窗和3个照明窗的位置关系进行说明的图。

图5是用于对观察图像和向该观察图像照射光的照明窗的位置关系进行说明的图。

图6是用于对观察图像和向该观察图像照射光的照明窗的位置关系进行说明的图。

图7是用于对观察图像和向该观察图像照射光的照明窗的位置关系的另一例进行说明的图。

图8是用于对包含设置在观察图像的对边方向的照明窗的前端面的结构进行说明的局部剖视图。

图9是用于对包含设置在观察图像的对角线方向的照明窗的前端面的结构进行说明的局部剖视图。

图中：1…内窥镜；2…操作部；3…插入部；7…监视器；10…前端部；11…摄像元件；22…观察窗；23…照明窗；41…观察图像。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先根据图1，对本实施方式的内窥镜装置的结构进行说明。图1是概略表示本发明实施方式的内窥镜装置的说明图。如图1所示，内窥镜1具有：操作部2，进行弯曲操作和管路系统控制；插入部3，其基端侧与操作部2连接，用于插入体腔内；以及通用软线3a，从操作部2延伸，并在前端具有连接器部4。连接器部4通过规定的连接器与光源装置5和视频处理器6连接。视频处理器6与监视器7连接。插入部3设有：具有柔性管8，设置在该管8的前端侧的弯曲部9，以及设置在该弯曲部9前端侧的前端部10。前端部10内装有用于对体腔内的部位进行摄像的摄像元件11。

由设置在前端部10内的摄像元件11摄像的体腔内的部位的图像信号通过通用软线3a被传送到视频处理器6。视频处理器6具有对所传送的图像信号进行处理的信号处理电路(未图示)，并根据所处理的信号把所摄像的部位的观察图像显示在与视频处理器6连接的作为显示装置的监视器7的显示画面7a上。

在操作部2配置用于遥控弯曲部9的操作旋钮。通过操作该操作旋钮，使在插入部3内插通的操作配线(未图示)产生拉伸作用和松弛作用，结果，弯曲部9可向4方向弯曲。

图2是从圆筒状的前端部10的前端侧观察时的主视图。即，在前端部10的前端面21配置有观察窗22、3个照明窗23a、23b、23c，治疗器具等开口部24、进行滴水的送水喷嘴25以及清洗被检者等的患部的血液、粘液等的前方送水喷嘴26。因此，在前端部10的前端面21设置观察窗22、3个照明窗23a、23b、23c(以下将3个统称为23)、治疗器具等开口部24、送水喷嘴25以及前方送水喷嘴26部用的多个开口部。

如图2所示，在前端部10的前端面21上，在观察窗22的光轴中心周围，在与光轴正交的平面内相对于光轴，以观察窗22为中心，按照规定的角度间隔配置3个照明窗23。而且，在各个照明窗之间，在观察窗22的光轴周围，配置治疗器具等开口部24、送水喷嘴25和前方送水喷嘴26。具体地说，在照明窗23a和23b之间配置治疗器具等开口部24，在照明窗23a和23c之间配置送水喷嘴25，在照明窗23b和23c之间配置前方送水喷嘴26。即，在3个照明窗23之间，3个窗分别交互配置。关于3个照明窗23和观察窗22的位置关系，将在下面进一步详述。

图3是沿着图2中P-P线的前端部10的剖视图。并且，在前端部10中设置前端硬质部31，该前端硬质部31具有可把与观察窗22对应的摄像单元32、与3个照明窗23对应的导光路等配置在前端部10的内部的空间。将帽31a罩上，以覆盖前端硬质部31的前端侧。为使设置在摄像单元32的前端的观察窗用透镜32a配置在前端部10的观察窗22上，把摄像单元32插入固定在前端硬质部31内。摄像单元32具有观察窗用透镜32a、设置在观察窗用透镜32a的基端侧的由多个透镜组成的观察光学系统32b、设置在该观察光学系统32b的基端侧的护罩玻璃32c以及设置在该护罩玻璃32c的基端侧的作为CCD等的固态摄像装置的摄像元件32d。摄像单元32还具有与摄像元件32d连接的具有各种电路的基板32e。而且，基板32e与信号电缆32f连接。该信号电缆32f在插入部3内插通并与视频处理器6连接。摄像单元32在前端硬质部31内的固定使用未图示的填充材料等进行。

导光路单元33由照明用透镜33a和作为导光路的光纤束33b组成。光纤束33b的前端部使用接合剂等固定在金属管33c内。光纤束33b的前端部和照明用透镜33a被插入固定在框33d内。导光路单元33使用固定螺钉34固定在前端硬质部31内。金属管33c的一部分和光纤束33b由外皮管33e覆盖。外皮管33e使用绕线33f固定在金属管33c上。金属管33c在途中的规定的位置P1弯曲，结果，光纤束33b也沿着金属管33c的弯曲形状而弯曲。因此，使照明光射出的照明用透镜33a的光轴33LA不与摄像单元32的光轴32LA平行。特别是，相对于光轴32LA，光轴33LA向光轴33LA的前端方向从摄像单元32的光轴32LA的观察方向的前点分离的方向倾斜。对应其他照明窗23b、23c的导光路单元的光轴也向其光轴的前端方向从摄像单元32的光轴32LA的观察方向的前点分离的方向，相对于光轴32LA倾斜。

在送水喷嘴25的前端部设置开口部25a。把开口部25a设置成，使从送水喷嘴25喷出的水向与摄像单元32的光轴大致正交的平面平行的方向，而且向通过观察窗22上的观察窗用透镜32a的表面和照明窗23上的照明用透镜33a的表面的方向喷出。送水喷嘴25的基端侧呈管状，并通过连结管25b与送水管25c连接。因此，连结管25b和送水管25c形成送水管路。送水管25c使用绕线25d固定在连结管25b上。

前端硬质部31的基端部被固定在弯曲前端垫片35的一部分上。前端硬质部31的基端侧和弯曲前端垫片35由外皮管36覆盖。外皮管36使用绕线37固定在前端硬质部31上。

下面，对前端部10中的观察窗22和3个照明窗23的位置关系进行说明。如图2所示，在与观察光学系统的光轴32LA正交的方向的前端部10的截面形状是圆形。在前端部10的前端面上配置观察窗22，并使观察窗22的中心位置偏离该圆的中心位置。在观察窗22的周围，隔开规定的距离，把3个照明窗23分别配置在前端部10的前端面上。图4是用于对观察窗22和3个照明窗23的位置关系进行说明的图。如图4所示，关于从观察窗22的中心22CX到各照明窗23的距离，到照明窗23a和23c的距离相同，分别为距离L1，到照明窗23b的距离为距离L2，距离L1比距离L2短。

将一个照明窗远离设置的理由是，对于具有不是广角视野的内窥镜，2个照明窗是足够的，而如上所述，在具有广角视野的内窥镜的情况下，由于必须给大的范围照明，因而需要设置3个以上的照明窗。然而，设置3个以上的照明窗，会产生在把各种内装物装入到细的前端部内的工序中，增加1个导光路，使工序复杂化的问题。

因此，如图4所示，照明窗23中的一个，例如23b比其他照明窗23相比，远离观察窗22设置。这样，在把其他照明窗23的导光路单元等的内装物装入到前端部10内时，在最后可容易地组装与该照明窗23对应的导光路单元33。具体地说，在摄像单元32、与2个照明窗(23a，23c)对应的导光路单元33、送水喷嘴25以及前方送水喷嘴26用的管路被密集插入后，在最后把与照明窗23b对应的导光路单元插入到窄空间内时，由于照明窗23b与其他照明窗23a、23c相比，位于远离观察窗22的位置(L2＞L1)，因而容易插入，便于前端部10的组装。

并且，在插入部3内，除了摄像单元32以外，还插通有与3个照明窗23对应的作为光纤束的导光路、与治疗器具等开口部24、送水喷嘴25和前方送水喷嘴26对应的作为内装物的治疗器具用通道等。由于除了摄像单元32以外，在前端部10内还设置6个内装物，因而插入部3的直径不能大。因此，如图2所示，在3个照明窗23之间，通过把作为3个内装物的前端的治疗器具等开口部24、送水喷嘴25和前方送水喷嘴26分别交互配置，能够使具有广视野的内窥镜实现均衡的照明光的照射，并不增加插入部3的直径。

而且，如图2所示，在插入部3的前端部10的前端面，在观察窗22的两侧，把位于送水管路的前端部的送水喷嘴25和照明窗23a配置在P-P所示的点化线上。这是因为，即使在插入部3的前端部10的前端面附着污物等，也可以使用从送水喷嘴25的开口部25a流出的水，连同观察窗22一起将至少1个照明窗23a的污物去除。这样，在使用内窥镜的观察中，由于不会发生因附着在前端部10的前端面的污物等而使照明光完全不能照到被摄物体，使得观察图像变暗，完全不能进行观察的情况，因而可提高观察性。特别是，如图2所示，送水喷嘴25的中心和照明窗23a的中心相对于观察窗22的中心，位于点对称的位置。

下面，对摄像元件32d获得的观察图像和照明窗23的位置关系进行说明。摄像元件11依靠通过观察窗22入射的光，把图像信号传送到视频处理器6，而视频处理器6针对所收到的图像信号进行图像处理，如图4所示，生成大致矩形形状的观察图像41。大致矩形的观察图像41，在图1和图4中，矩形的四角被削去，即形成所谓的电子蒙板，作为8角形的观察图像，显示在监视器7上。

而且，对该生成的观察图像41和照明窗23的位置关系进行说明。图5和图6是用于对观察图像41和向该观察图像41照射光的照明窗的位置关系进行说明的图。另外，在图4中，照明窗23中的仅一个与其他2个照明窗23相比，位于远离观察窗22的位置，而在图5和图6中，为使便于说明，3个照明窗23图示成与观察窗22等距离。

在图5中，矩形的观察图像41a具有4个边和4个角。具体地说，在图5中，4个边是指观察图像41a的矩形框的边42a、42b、42c、42d，4个角是指位于该矩形框的四角的角43a、43b、43c、43d。

在前端部10的前端面上配置照明窗23a，使照明窗23a位于靠近所生成的观察图像41a的一个边42a的位置。另外，在本说明书中，照明窗靠近矩形框的边是指，从照明窗到边的中点的距离比从照明窗到该边的两端的角的距离短。在图5至图7中，照明窗位于最靠近该边的中点42aC、44aC、46aC、46bC的位置。

因此，如图5所示，在所生成的观察图像41a中，从照明窗23a射出的光向位于观察图像41a的左侧的边42a的中点42aC的右侧的观察图像41a的中心照射。

并且，在前端部10的前端面配置照明窗23b、23c，使其余的2个照明窗23b、23c位于靠近所生成的观察图像41a的与边42a对置的边42c的两端的角43b、43c的位置。另外，在本说明书中，照明窗靠近矩形框的角是指，从照明窗到该角的距离比从照明窗到该角的两侧的边的中点的距离短。在图5至图7中，照明窗位于最靠近该角的43b、43c、45b、45c、47c的位置。

因此，如图5所示，在所生成的观察图像41a中，从照明窗23b、23c射出的光从观察图像41a的右侧的2个角43b、43c向观察图像41a的中心照射。

并且，在图5中，观察图像虽然是矩形形状，但如图6所示，即使是对置的其中一对边是直线、对置的另一对边是曲线的形状，也属于本说明书中所述的大致矩形的形状。在图6中，矩形的观察图像41b具有4个边和4个角。具体地说，在图6中，4个边是指观察图像41b的矩形框的边44a、44b、44c、44d，4个角是指该矩形框的角45a、45b、45c、45d。

在前端部10的前端面上配置照明窗23a，使一个照明窗23a位于靠近所生成的观察图像41b的一个边44a的位置。并且，在前端部10的前端面上配置照明窗23b、23c，使其余的2个照明窗23b、23c位于靠近所生成的观察图像41b的与边44a对置的边44c的两端的角45b、45c的位置。

并且，对所生成的观察图像41和照明窗23的位置关系的另一例进行说明。图7是用于对观察图像41和向该观察图像41照射光的照明窗的位置关系的另一例进行说明的图。另外，与图5和图6相同，为了简化说明，把3个照明窗23图示成与观察窗22等距离。

在图7中，矩形的观察图像41c具有4个边和4个角。具体地说，在图7中，4个边是指边46a、46b、46c、46d，4个角是指角47a、47b、47c、47d。

为使二个照明窗23d、23e针对所生成的观察图像41c的相邻的二个边46a、46b，位于靠近该边46a、46b的各方的位置，把二个照明窗23d、23e配置在前端部10的前端面。

因此，在所生成的观察图像41c中，从二个照明窗23d、23e射出的光向观察图像41c的与边46a、46b对置的2个边46c、46d照射。

并且，在前端部10的前端面上配置照明窗23f，使其余的照明窗23f位于靠近所生成的观察图像41c的与成为相邻的二个边46a、46b的交点的一个角47a对置的角47c的位置。

因此，在所生成的观察图像41c中，从照明窗23f射出的光从观察图像41c的与成为相邻的二个边46a、46b的交点的一个角47a对置的角47c向其对角47a照射。

另外，也可以使与图5和图6中靠近边配置的照明窗23a以及图7中靠近边配置的照明窗23d、23e连接的各导光路的粗细，即直径比与靠近角配置的其他照明窗23b、23c、23f连接的导光路的粗细粗，即直径大。这是因为，靠近边配置的各照明窗需要对附近的2个角部照明。2个角部在图5中是指角43d和43a，在图6中是指角45d和45a，在图7中是指角47d和47a以及47a和47b。增大导光路的直径是指增加光纤的根数。

通过增加与靠近边配置的照明窗连接的导光路的光纤的根数，向2个角部照射的光量增多，因而可对2个角部进行更明亮照明。

如上所述，通过使所生成的观察图像和照明窗的位置关系成为上述关系，在具有广视野的内窥镜中，可使来自3个照明窗的射出光的均衡良好，并可最有效地对被摄物体进行照明。

另外，在配置于插入部3的前端部10的照明窗23的表面，如图3所示，被配置成和与摄像单元32的光轴32LA正交的平面不平行。这是因为，如上所述，在前端部10的前端面，照明窗23的光轴33LA相对于观察窗22的光轴32LA倾斜，因而照明窗23的表面和观察窗22的表面不平行。

而且，在大致矩形的观察图像的对角线方向的视场角比对边方向的视场角大。因此，包含设置在所生成的观察图像的对角线方向的照明窗23的表面的表面和观察窗22的表面形成的角度(以下称为对角照明窗倾斜角)比包含设置在所生成的观察图像的对边方向的照明窗23的表面的表面和观察窗22的表面形成的角度(以下称为对边照明窗倾斜角)广。这样，由于来自具有更广视场角的方向，即对角线方向的照明窗23的光难以入射到观察窗22，因而观察图像不容易产生反射光斑。

结合附图进行具体说明。图8和图9是用于对插入部3的前端部10的前端面的局部配置进行说明的局部剖视图。另外，在图8和图9中，为了简化说明，仅表示说明所必要的结构要素。

图8是用于对包含设置在所生成的观察图像的对边方向的照明窗23的前端面的结构进行说明的局部剖视图。图9是用于对包含设置在所生成的观察图像的对角线方向的照明窗23的前端面的结构进行说明的局部剖视图。

在图8中，33aA是配置在设置于所生成的观察图像的对边方向的照明窗23上的照明用透镜。因此，在图8中，在插入部3的前端部10的前端面，包含观察窗用透镜32a的表面32aS的面51和包含照明用透镜33aA的表面33aS的面52形成的对边照明窗倾斜角由θ1表示。

在图9中，33aB是配置在设置于所生成的观察图像的对角方向的照明窗23上的照明用透镜。因此，在图9中，在插入部3的前端部10的前端面，包含观察窗用透镜32a的表面32aS的面51和包含照明用透镜33aB的表面33aS的面53形成的对角照明窗倾斜角由θ2表示。

而且，由于来自靠近具有更广视场角的方向的角的照明窗23的光难以入射到观察窗22，因而把前端部10的前端面构成为使对角照明窗倾斜角θ2比对边照明窗倾斜角θ1大的形状。

靠近具有更广视场角的方向的角的照明窗23在上述图4至图6中是照明窗23b、23c，在上述图7中是照明窗23f。靠近边的照明窗23在上述图4至图6中是照明窗23a，在上述图7中是照明窗23d，23e。特别是，如图2所示，在从送水喷嘴25的开口部25a喷出水的方向的照明窗23a的表面与其他照明窗23b、23c相比，相对于观察窗22的表面，倾斜角小，因而使用从送水喷嘴25喷出的水，相对于其他照明窗23b、23c，更容易对照明窗23a的表面进行清洗。

综上所述，根据本实施方式，即使是具有3个照明窗的内窥镜，也能实现将来自3个照明窗的光均衡良好地分布且观察性良好的内窥镜。

Claims (7)

1.一种内窥镜，具有插入部，并在以大致矩形的形状显示由摄像元件获得的观察图像的内窥镜装置中使用，其特征在于，具有：

观察窗，设置在所述插入部的前端部，用于把来自被摄物体的光导入所述摄像元件；以及

第1、第2和第3照明窗，被设置在所述前端部的前端面上的所述观察窗的周围，用于对所述被摄物体进行照明；

所述第1照明窗被配置在靠近构成所述观察图像的所述大致矩形的矩形框的第1边位置；

所述第2和所述第3照明窗被分别配置在靠近与所述第1边对置的所述矩形框的第2边的两端的2个角位置，

所述第1照明窗的光量大于所述第2和所述第3照明窗的光量。

2.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，

在所述插入部内插通有与所述第1、所述第2和所述第3的3个所述照明窗对应的3个导光路和3个内装物，

在所述前端部的所述前端面上，把所述3个内装物的前端部与所述3个所述照明窗分别交互配置。

3.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于，

所述3个内装物之1是送水管，

在所述前端部的所述前端面上，在所述观察窗的两侧，把所述送水管的前端部的喷嘴和靠近所述第1边配置的所述第1照明窗配置在大致一条直线上。

4.一种内窥镜，具有插入部，并在以大致矩形的形状显示由摄像元件获得的观察图像的内窥镜装置中使用，其特征在于，具有：

观察窗，设置在所述插入部的前端部，用于把来自被摄物体的光导入所述摄像元件；以及

第1、第2和第3照明窗，被设置在所述前端部的前端面上的所述观察窗的周围，用于对所述被摄物体进行照明；

所述第1和所述第2照明窗分别被配置在靠近构成所述观察图像的所述大致矩形的矩形框的相邻的第1和第2边的位置；

所述第3照明窗被配置在靠近与成为所述第1和所述第2边的交点的第1角对置的所述矩形框的第2角的位置，

所述第1和第2照明窗的光量大于所述第3照明窗的光量。

5.根据权利要求4所述的内窥镜，其特征在于，

在所述插入部内插通有与所述第1、所述第2和所述第3的3个所述照明窗对应的3个导光路和3个内装物，

在所述前端部的所述前端面上，把所述3个内装物的前端部与所述3个所述照明窗分别交互配置。

6.根据权利要求5所述的内窥镜，其特征在于，

所述3个内装物之1是送水管，

在所述前端部的所述前端面上，在所述观察窗的两侧，把所述送水管的前端部的喷嘴和靠近所述第1边配置的所述第1照明窗配置在大致一条直线上。

7.根据权利要求1或4所述的内窥镜，其特征在于，

从多个所述照明窗照射的照明光的各个中心轴的前端方向设置成，向从包含所述观察窗的观察光学系统的光轴的观察方向的尖端的点离开的方向倾斜，

设置在大致矩形的所述观察图像的对角线方向的所述照明窗的照明光的中心轴和所述观察窗的观察方向的尖端的点所成的角度设定成，大于设置在大致矩形的所述观察图像的对边方向的所述照明窗的照明光的中心轴和所述观察窗的观察方向的尖端的点所成的角度。

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