CN113613544B - 内窥镜 - Google Patents

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Abstract

提供一种抑制了杂光的产生或重影的产生的内窥镜。内窥镜具备：顶端架，其配置于插入部的顶端；摄像部，其配置于插入部的内部；照明部，其配置于插入部的内部；以及照明透镜，其隔着顶端架配置于与照明部相反的一侧，其中，照明透镜为平凸透镜，以使平面朝向照明部的方式进行配置，照明部具有射出照明光的射出面，内窥镜满足下面的条件式(1)。arcsin(nL×sinθL/nw)≤arccos((φ/2)/R) (1)。

Description

内窥镜
技术领域
本发明涉及一种内窥镜，特别是涉及一种内窥镜的插入部。
背景技术
内窥镜具有细长的插入部。插入部的顶端的构造在专利文献1和专利文献2中已被公开。
在专利文献1中，在插入部的顶端配置有物镜光学系统和照明单元。在照明单元配置有棒形透镜或平凸透镜。
在专利文献2中，在插入部的顶端配置有物镜光学系统、设置于照明窗的凹透镜、以及透明罩。透明罩的表面被形成为凸面。凸面位于覆盖照明窗的部分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-296111号公报
专利文献2：日本特开2004-16455号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，从照明单元射出照明光。在照明光的射出范围广的情况下，照明光直接向物镜光学系统入射的可能性变高。入射至物镜光学系统的照明光可能成为杂光的产生原因或重影的产生原因。
在照明单元配置有LED。因此，从LED射出照明光。LED中的射出照明光的射出位置离物镜光学系统越远，则从照明单元射出的照明光越容易去向物镜光学系统。专利文献2也是同样的。
在专利文献1和专利文献2中，没有考虑照明光的射出位置位于离物镜光学系统远的位置的情况。因此，不能说充分抑制了杂光的产生或重影的产生。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种抑制了杂光的产生或重影的产生的内窥镜。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题并达到目的，本发明的至少几个实施方式所涉及的内窥镜具备：
顶端架，其配置于插入部的顶端；
摄像部，其配置于插入部的内部；
照明部，其配置于插入部的内部；以及
照明透镜，其隔着顶端架配置于与照明部相反的一侧，
其中，照明透镜为平凸透镜，以使平面朝向照明部的方式进行配置，
照明部具有射出照明光的射出面，
内窥镜满足下面的条件式(1)，
arcsin(nL×sinθL/nW)≤arccos((φ/2)/R) (1)
在此，
nL为照明透镜的折射率，
nW为与照明透镜接触的空间的介质的折射率，
R为照明透镜的凸面的曲率半径，
TS为顶端架的厚度，
φ为照明透镜的直径，
θL＝arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/LI)，
在TL＞0时，LI＝φ/2+LX，在TL＝0时，LI＝φ+LLLmax，
TL为射出面与顶端架的距离，
LLLmax为射出面的位于与摄像部相反的方向的边缘同照明透镜的位于与摄像部相反的方向的边缘的最大距离，
关于最大距离的正负，在射出面从照明透镜突出的情况下为正，在射出面被照明透镜完全覆盖的情况下为负，
根据下面的式(A)、(B)、(C)计算LX，
sinθX’/sinθX＝nL/nA (A)
tan(90°-θX)＝TL/((φ/2)-LX+LLLmax) (B)
tan(9O°-θX’)＝TS/((φ/2)+LX) (C)
nA为射出面与顶端架之间的介质的折射率，
θX为向顶端架入射的光线的入射角，
θX’为从顶端架射出的光线的出射角。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种抑制了杂光的产生或重影的产生的内窥镜。
附图说明
图1是示出本实施方式的内窥镜的插入部的图。
图2是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。
图3是示出从射出面的边缘射出的照明光的图。
图4是本实施方式的内窥镜的顶端部的截面图。
图5是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。
图6是本实施方式的内窥镜的顶端部的截面图。
图7是本实施方式的内窥镜的顶端部的截面图。
图8是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。
图9是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。
具体实施方式
在说明实施例之前，说明本发明的某个方式所涉及的实施方式的作用效果。此外，在具体地说明本实施方式的作用效果时，示出具体的例子来进行说明。但是，与后述的实施例的情况同样地，这些例示的方式始终只是包含于本发明的方式中的一部分方式，在该方式中存在很多的变化。因而，本发明并不限定于例示的方式。
本实施方式的内窥镜的特征在于，具备：顶端架，其配置于插入部的顶端；摄像部，其配置于插入部的内部；照明部，其配置于插入部的内部；以及照明透镜，其隔着顶端架配置于与照明部相反的一侧，其中，照明透镜为平凸透镜，以使平面朝向照明部的方式进行配置，照明部具有射出照明光的射出面，内窥镜满足下面的条件式(1)。
arcsin(nL×sinθL/nW)≤arccos((φ/2)/R) (1)
在此，
nL为照明透镜的折射率，
nW为与照明透镜接触的空间的介质的折射率，
R为照明透镜的凸面的曲率半径，
TS为顶端架的厚度，
φ为照明透镜的直径，
θL＝arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/LI)
在TL＞0时，LI＝φ/2+LX，在TL＝0时，LI＝φ+LLLmax，
TL为射出面与顶端架的距离，
LLLmax为射出面的位于与摄像部相反的方向的边缘同照明透镜的位于与摄像部相反的方向的边缘的最大距离，
关于最大距离的正负，在射出面从照明透镜突出的情况下为正，在射出面被照明透镜完全覆盖的情况下为负，
根据下面的式(A)、(B)、(C)计算LX，
sinθX’/sinθX＝nL/nA (A)
tan(90°-θX)＝TL/((φ/2)-LX+LLLmax) (B)
tan(90°-θX’)＝TS/((φ/2)+LX) (C)
nA为射出面与顶端架之间的介质的折射率，
θX为向顶端架入射的光线的入射角，
θX’为从顶端架射出的光线的出射角。
图1是示出本实施方式的内窥镜的插入部的图。图1的(a)是插入部的立体图，图1的(b)是插入部的截面图。
本实施方式的内窥镜例如被使用于体腔内的观察或金属管的内部的观察。在观察时，将内窥镜的插入部1插入到体腔内或管的内部。插入部1的顶端与物体相向。物体例如是生物体组织、或管的内表面。
在插入部1配置有顶端架2、摄像部3、照明部4以及照明透镜5。能够在插入部1设置钳子用通道6。但是，并不一定需要设置钳子用通道6。
顶端架2配置于插入部1的顶端。摄像部3和照明部4配置于插入部1的内部。照明透镜5隔着顶端架2配置于与照明部4相反的一侧。因此，顶端架2位于照明透镜5与照明部4之间。
照明透镜5是平凸透镜，以使平面朝向照明部4的方式进行配置。因此，照明透镜5的凸面与物体相向。照明透镜5的平面与顶端架2相向。
照明部4具有射出照明光的射出面。射出面是发光元件的发光面或导光构件的射出面。作为发光元件，例如能够使用LED或半导体激光器。作为导光构件，例如能够使用一根光纤或光纤维束。
顶端架2由板状的构件和筒状的构件形成。板状的构件位于筒状的构件的一端。在由板状的构件和筒状的构件包围而成的空间内配置有摄像部3和照明部4。在插入部1设置有钳子用通道6的情况下，在板状的构件形成有贯通孔。
从照明部4射出照明光。照明光向板状的构件入射。板状的构件具有使光透过的区域(下面称为“透射区域”)。照明部4配置于与透射区域相向的位置。因此，照明光透过板状的构件。
如上所述，照明透镜5隔着顶端架2配置于与照明部4相反的一侧。并且，照明透镜5配置于与透射区域相向的位置。因此，透过了平面部的照明光向照明透镜5入射。入射至照明透镜5的照明光从照明透镜5射出。
如上所述，插入部1的顶端与物体相向。顶端架2配置于插入部1的顶端，因此顶端架2与物体相向。在该情况下，照明透镜5也与物体相向，因此向物体照射照明光。
被物体反射后的光向板状的构件入射。摄像部3配置于与透射区域相向的位置。因此，入射至板状的构件的光向摄像部3入射。
摄像部3具有成像光学系统(未图示)和摄像元件。通过成像光学系统来在摄像元件的摄像面形成物体的光学像。通过摄像元件来拍摄光学像。通过这样，能够获取物体的图像。作为摄像元件，例如能够使用CCD或CMOS。
插入部1的直径依赖于板状的构件的面积。通过减小板状的构件的面积，能够使插入部1的直径变小。
摄像部3与照明部4被并列配置。因此，当减小板状的构件的面积时，摄像部3与照明部4的间隔变窄。照明透镜5隔着板状的构件与照明部4相向。因此，当减小板状的构件的面积时，摄像部3与照明透镜5的间隔也变窄。
如上所述，在照明部4中能够使用LED。由于LED是辐射角大的发光元件，因此LED的发光面适合于照明部4。照明透镜5的平面与照明部4相向。因此，能够通过照明透镜5高效地使从照明部4射出的照明光会聚。
但是，如果辐射角大，则从照明透镜5射出的照明光容易直接入射至摄像部3。另外，如果摄像部3与照明部4的距离变短，则从照明透镜5射出的照明光容易直接入射至摄像部3。
直接入射至摄像部3的照明光成为重影的产生原因或杂光的产生原因。如果产生重影或杂光，则图像的图像质量变差。
对从照明透镜5射出的照明光进行说明。图2是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。图2的(a)是第1例的顶端部的主视图，图2的(b)是第1例的顶端部的截面图。
在图2的(a)和图2的(b)中，用实线表示照明光LB1和照明光LB1’。图2的(b)所示的截面图是图2的(a)所示的直线X-X处的截面图。直线X-X表示截面的位置。在图2的(b)中图示了条件式(1)中使用的参数。
如上所述，顶端架2具有板状的构件。在第1例的顶端部处，板状的构件使用了厚度为TS的板。顶端架2具有底面2’。照明部4具有射出面4’。在第1例的顶端部处，顶端架2与照明部4紧密接合。因此，在底面2’与射出面4’之间不产生间隙。
照明透镜5是直径为φ的平凸透镜。照明透镜5使用了折射率为nL的材料。照明透镜5的凸面是曲率半径为R的球面。凸面的曲率中心C位于照明部4的内部。照明透镜5的凸面能够使用非球面。在凸面为非球面的情况下，R表示近轴曲率半径。
照明透镜5的凸面与被折射率为nW的介质充满的空间接触。在介质为空气的情况下，折射率nW的值为1。在介质为水的情况下，折射率nW的值为1.33。
在第1例的顶端部处，射出面4’从照明透镜5突出了距离LLL。距离LLL是射出面4’的边缘P1与照明透镜5的边缘PL的在与照明透镜5的光轴正交的方向上的距离。
从射出面4’向各种方向射出照明光。向各种方向射出的照明光(下面称为“照明光群”)中的一部分照明光到达照明透镜5的边缘。
在图2的(b)中示出了照明光LB1和照明光LB1’。照明光LB1是从射出面4’的边缘P1射出且到达照明透镜5的边缘P2的照明光。照明光LB1’是从照明透镜5的边缘P2射出的照明光。
将凸面的曲率中心C与照明透镜5的边缘P2连结的直线表示照明透镜5的边缘P2的面的法线。法线以角度θC与射出面4’相交。照明光LB1以入射角θL向照明透镜5的凸面入射。照明光LB1’以出射角θ’L从照明透镜5的凸面射出。
必须阻止从照明透镜5的凸面射出的照明光直接入射至摄像部。为此，本实施方式的内窥镜满足下面的条件式(1)。
arcsin(nL×sinθL/nW)≤arccos((φ/2)/R) (1)
在条件式(1)中，使用了入射角θL。θL通过下面的式子来表示。
θL＝arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/LI)
距离LI是规定的交点与照明透镜5的边缘P2的在与照明透镜5的光轴正交的方向上的距离。规定的交点是从射出面4’射出的光与底面2’交叉的点。
在第1例的顶端部处，顶端架2与照明部4紧密接合。因此，规定的交点与照明透镜5的边缘P2一致。距离LI成为射出面4’的边缘P1与照明透镜5的边缘P2的距离。射出面4’的边缘P1与照明透镜5的边缘P2的距离为φ+LLL。因此，成为LI＝φ+LLL。
照明光LB1是从射出面4’的边缘P1射出的照明光中的、入射角最大的照明光。因此，如果照明光LB1’不直接入射至摄像部3，则照明光LB1’以外的照明光也不会直接入射至摄像部3。为此，在LI＝φ+LLL时，优选满足条件式(1)。当满足条件式(1)时，从射出面4’的边缘P1射出的全部的照明光不会直接入射至摄像部3。
图3是示出从射出面的边缘射出的照明光的图。从射出面的边缘P1还射出除照明光LB1以外的照明光。照明光LB1是从射出面的边缘P1射出的照明光中的、入射角最大的照明光。关于照明光LB1以外的照明光，入射角小于入射角θL。
在该情况下，照明光LB1以外的照明光以比出射角θ’L小的角度从照明透镜5的凸面射出。当照明光LB1’满足条件式(1)时，如图3所示，照明光LB1’以外的照明光也不会直接入射至摄像部3。
但是，在射出面4’，还从射出面的除边缘P1以外的部分射出照明光。因此，照明光LB1不一定是照明光群中的入射角最大的照明光。为了避免使全部的照明光直接入射至摄像部3，只要使照明光群中的入射角最大的照明光满足条件式(1)即可。
照明光群中的入射角最大的照明光的距离LLL的值最大。因此，将入射角最大的照明光的距离设为距离LLLmax。在该情况下，在第1例的顶端部处，LI＝φ+LLLmax。因此，在LI＝φ+LLLmax时，优选满足条件式(1)。
图4是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。在图4中示出了第2例的顶端部的截面。对与第1例的顶端部相同的结构标注相同的编号并省略说明。
在第2例的顶端部处，顶端架2与照明部4没有紧密接合。因此，在底面2’与射出面4’之间产生了间隙。在第2例的顶端部处，顶端架2与照明部4分离了距离TL。距离TL是射出面4’与顶端架2的距离，更详细地说，是射出面4’与底面2’的距离。
在顶端架2与照明部4分离的情况下，射出面4’与底面2’之间被折射率为nA的介质充满。在介质为空气的情况下，折射率nA的值为1。
在图4中示出了照明光LB1和照明光LB1’。照明光LB1是从射出面4’的边缘P1射出且到达规定的交点PX的照明光。规定的交点PX是从射出面4’射出的光与底面2’交叉的点。照明光LB1以入射角θX向底面2’入射。
以入射角θX入射的照明光LB1以出射角θX’从底面2’射出并到达照明透镜5的边缘P2。照明光LB1’是从照明透镜5的边缘P2射出的照明光。
在第2例的顶端部处，照明光LB1是照明光群中的入射角最大的照明光。因此，在图4中，代替图2的(b)中的距离LLL而使用了距离LLLmax。
如上所述，在条件式(1)中，使用了入射角θL。θL通过下面的式子来表示。
θL＝arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/LI)
距离LI是规定的交点PX与照明透镜5的边缘P2的在与照明透镜5的光轴正交的方向上的距离。
在第2例的顶端部处，顶端架2与照明部4没有紧密接合。因此，规定的交点PX与照明透镜5的边缘P2不一致。距离LI成为规定的交点PX与照明透镜5的边缘P2的距离。规定的交点PX与照明透镜5的边缘P2的距离为φ/2+LX。因此，LI＝φ/2+LX。
根据下面的式(A)、(B)、(C)计算LX，
sinθX’/sinθX＝nL/nA (A)
tan(90°-θX)＝TL/((φ/2)-LX+LLLmax) (B)
tan(90°-θX’)＝TS/((φ/2)+LX) (C)
nA为射出面与顶端架之间的介质的折射率，
θX为向顶端架入射的光线的入射角，
θX’为从顶端架射出的光线的出射角。
照明光LB1是从射出面4’的边缘射出的照明光中的、入射角最大的照明光。因此，如果照明光LB1’不直接入射至摄像部3，则照明光LB1’以外的照明光也不会直接入射至摄像部3。为此，在LI＝φ/2+LX时，优选满足条件式(1)。当满足条件式(1)时，从射出面4’的边缘射出的全部的照明光不会直接入射至摄像部3。
在第1例的顶端部和第2例的顶端部处均是，在满足条件式(1)的情况下，从照明透镜射出的照明光不会直接入射至摄像部。因此，能够防止产生重影或杂光，并且能够实现照明效率和配光特性高的照明。
本实施方式的内窥镜优选满足下面的条件式(2)。
arcsin(nL×sinθM/nW)≤arccos((φ/2)/R)(2)
在此，
nL为照明透镜的折射率，
nW为与照明透镜接触的空间的介质的折射率，
R为照明透镜的凸面的曲率半径，
TS为顶端架的厚度，
φ为照明透镜的直径，
通过arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/(LY+φ/2))来计算θM，
LY为照明透镜的曲率中心与规定的射出点的在与照明透镜的光轴正交的方向上的距离，
规定的射出点是去向摄像部且入射角最大的照明光被射出的点。
图5是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。图5的(a)是顶端部的主视图，图5的(b)是顶端部的截面图。对与图2相同的结构标注相同的编号并省略说明。图6是本实施方式的内窥镜的顶端部的截面图。在图6中图示了条件式(2)中使用的参数。
如图5的(a)所示，照明光LB1’穿过了摄像部3的角部。在该情况下，照明光LB1’直接入射至摄像部3的可能性非常低。因此，如果虽然是照明光群中的入射角最大的照明光但不是去向摄像部3的照明光，则可以不满足条件式(1)。
换言之，照明光群中的去向摄像部3且入射角最大的照明光满足条件式(1)即可。通过这样，从照明透镜射出的照明光不会直接入射至摄像部。
图5的(b)所示的截面图是将图5的(a)所示的直线X-X处的截面图与直线Y-Y处的截面图叠加而成的图。在图5的(a)和图5的(b)中，照明光LB1和照明光LB1’用实线表示，照明光LB2和照明光LB2’用虚线表示。关于照明光LB1和照明光LB1’，省略说明。
照明光LB2是从射出面的边缘P3射出且到达照明透镜5的边缘P4的照明光。照明光LB2’是从照明透镜的边缘P4射出的照明光。
如图5的(a)所示，照明光LB2是照明光群中的去向摄像部3的照明光。另外，照明光LB2是从射出面的边缘P3射出的照明光中的、入射角最大的照明光。因此，照明光LB2’不直接入射至摄像部3即可。
还从射出面的边缘P3以外的部分射出去向摄像部3的照明光。因此，照明光LB2未必属于照明光群中的去向摄像部3且入射角最大的照明光。因此，照明光群中的去向摄像部3且入射角最大的照明光满足条件式(2)而代替满足条件式(1)即可。
在满足条件式(2)的情况下，从照明透镜射出的照明光不会直接入射至摄像部。因此，能够防止产生重影或杂光，并且能够实现照明效率和配光特性高的照明。
本实施方式的内窥镜优选满足下面的条件式(3)。
θ’MAX+θ”≤90°
在此，
θ’MAX为规定的照明光的出射角，
θ”为第一直线与第二直线所成的角度，
规定的照明光是从射出面射出的照明光中的、照明透镜的边缘处的入射角最大的照明光，
第一直线是穿过照明透镜的曲率中心与照明透镜的边缘的直线，
第二直线是穿过照明透镜的边缘且与照明透镜的光轴平行的直线。
规定的照明光的出射角是规定的照明光从照明透镜的边缘射出时的出射角。在满足条件式(3)的情况下，从照明透镜射出的照明光不会直接入射至摄像部。因此，能够防止产生重影或杂光，并且能够实现照明效率和配光特性高的照明。
在本实施方式的内窥镜中，优选的是顶端架与照明透镜形成为一体。
如图2的(b)所示，顶端架2与照明透镜5能够形成为一体。在该情况下，由于在顶端架2与照明透镜5之间不存在边界，因此能够提高顶端架的强度。另外，顶端部的装配变得容易。
在本实施方式的内窥镜中，优选的是，顶端架与照明透镜分开地形成。
图7是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。如图7所示，顶端架2与照明透镜5能够分开地形成。在该情况下，照明透镜5能够使用的材料的种类增加。因此，能够提高照明光的配光特性。
在本实施方式的内窥镜中，优选的是，照明部具有长方形的射出面，射出面具有第1区域和第2区域，仅第1区域被照明透镜覆盖，第1区域包括光强度最大的照明光的射出区域。
通过在照明部中使用LED，能够实现内窥镜的小型化、功耗的降低、成本的降低。LED具有圆形的发光面或长方形的发光面。通过使用具有长方形的发光面的LED，能够高效地灵活利用插入部的顶端内的空间。其结果是，能够使插入部的顶端细径化。
当通过照明透镜覆盖整个发光面时，能够提高照明光的效率、配光。然而，在发光面的形状为长方形的情况下，照明透镜的直径变大。因此，插入部的顶端变粗。另外，如果不使用照明透镜，则无法自由地对照明光进行配光。在该情况下，导致照射效率变差，因此导致照明光的光量不足。
图8是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。在图8中示出了光强度最大的照明光的射出区域。
如图8所示，在本实施方式的内窥镜中，照明部4具有长方形的射出面。射出面具有第1区域4a和第2区域4b。仅第1区域4a被照明透镜5覆盖。而且，第1区域4a包括射出区域7。
射出区域7是光强度最大的照明光的射出区域。因此，能够减小照明透镜5的直径，并自由地对照明光进行配光，并且能够确保照明光的光量充足。其结果是，能够使插入部的顶端细径化，并能够实现高照射效率和高配光性。
优选的是，射出区域7整个区域的光强度都为最大。但是，也存在难以使整个区域的光强度都为最大的情况。因此，可以产生一些光强度的差。优选的是，光强度的差尽可能地小。
当使照明部4变大时，根据情况而射出面向摄像部3侧突出。即，产生第3区域4c。在图8中，第3区域4c比第1区域4a突出得更多。
从第3区域4c射出的照明光的一部分在入射至照明透镜5之后，从照明透镜5射出。其中，第3区域4c位于比照明透镜5更接近摄像部3的位置。在该情况下，从照明透镜5射出的照明光不向摄像部3入射。因此，关于第3区域4c，也可以不考虑杂光的产生或重影的产生。另一方面，关于第1区域4a，必须考虑杂光的产生或重影的产生。
条件式(1)是与杂光的产生或重影的产生有关的条件式。在条件式(1)中，使用最大距离LLLmax。最大距离LLLmax是与射出面的边缘及照明透镜的边缘有关的距离。
如上所述，关于第1区域4a，必须考虑杂光的产生或重影的产生。因此，优选基于第1区域4a来决定最大距离LLLmax。第1区域4a隔着照明透镜5位于与摄像部3相反的一侧。因此，基于射出面的位于与摄像部相反的方向的边缘来决定最大距离LLLmax。
在图8中，第1区域4a是从照明透镜5突出的区域。但是，第1区域4a也可以被照明透镜5覆盖。在该情况下，第1区域4a也隔着照明透镜5位于与摄像部3相反的一侧。因此，能够基于第1区域4a来决定最大距离LLLmax。
优选的是，本实施方式的内窥镜具有钳子用通道，照明部具有长方形的射出面，通过插入部的顶端的外径与钳子用通道的圆形形成月牙形状的区域，射出面的长边方向与月牙形状的区域的周向大致一致。
通过这样，能够高效地灵活利用插入部的顶端内的空间。其结果是，能够使插入部的顶端细径化。
图9是示出本实施方式的内窥镜的顶端部的图。在图9中示出了月牙形状的区域。
在本实施方式的内窥镜中，能够设置钳子用通道6。在顶端架2配置有照明透镜5。并且，顶端架2具有用于使来自物体的光到达摄像部3的透射区域。钳子用通道6设置于与照明透镜5及透射区域这两方都不重叠的位置。因此，在多数情况下，钳子用通道6设置于偏离顶端架2的中心的位置。
本实施方式的内窥镜具有钳子用通道6。在该情况下，在顶端架2形成被钳子用通道6的外周与顶端架2的外周所夹的区域。在此，钳子用通道6的外周的形状与顶端架2的外周的形状均为圆。在该情况下，区域8和区域9位于穿过钳子用通道6的中心C1与顶端架2的中心C2的直线10上。区域8和区域9是被钳子用通道6的外周与顶端架2的外周所夹的区域。
在直线10上，区域8的幅度比区域9的幅度大。即，区域8比区域9大。因此，照明透镜5、透射区域(摄像部3)以及照明部4位于区域8。
区域8是月牙形状的区域。如图9所示，射出面的长边方向与区域8的周向大致一致。因此，能够高效地灵活利用插入部的顶端内的空间。
下面示出参数的值的例子。长度的单位为mm，角度的单位为°。
另外，在本发明中包括下面的发明。
(附记项1)
一种内窥镜，具备：
顶端架，其配置于插入部的顶端；
摄像部，其配置于插入部的内部；
照明部，其配置于插入部的内部；以及
照明透镜，其隔着顶端架配置于与照明部相反的一侧，
其中，照明透镜为平凸透镜，以使平面朝向照明部的方式进行配置，
照明部具有射出照明光的射出面，
内窥镜满足下面的条件式(1)，
arcsin(nL×sinθL/nW)≤arccos((φ/2)/R) (1)
在此，
nL为照明透镜的折射率，
nW为与照明透镜接触的空间的介质的折射率，
R为照明透镜的凸面的曲率半径，
TS为顶端架的厚度，
φ为照明透镜的直径，
θL＝arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/LI)，
在TL＞0时，LI＝φ/2+LX，在TL＝0时，LI＝φ+LLLmax，
TL为射出面与顶端架的距离，
LLLmax为射出面的位于与摄像部相反的方向的边缘同照明透镜的位于与摄像部相反的方向的边缘的最大距离，
关于最大距离的正负，在射出面从照明透镜突出的情况下为正，在射出面被照明透镜完全覆盖的情况下为负，
根据下面的式(A)、(B)、(C)计算LX，
sinθX’/sinθX＝nL/nA (A)
tan(90°-θX)＝TL/((φ/2)-LX+LLLmax) (B)
tan(90°-θX’)＝TS/((φ/2)+LX) (C)
nA为射出面与顶端架之间的介质的折射率，
θX为向顶端架入射的光线的入射角，
θX’为从顶端架射出的光线的出射角。
(附记项2)
根据附记项1所记载的内窥镜，其特征在于，满足下面的条件式(2)。
arcsin(nL×sinθM/nW)≤arccos((φ/2)/R)(2)
在此，
nL为照明透镜的折射率，
nW为与照明透镜接触的空间的介质的折射率，
R为照明透镜的凸面的曲率半径，
TS为顶端架的厚度，
φ为照明透镜的直径，
通过arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/(Lγ+φ/2))来计算θM，
LY为照明透镜的曲率中心与规定的射出点的在与照明透镜的光轴正交的方向上的距离，
规定的射出点是去向摄像部且入射角最大的照明光被射出的点。
(附记项3)
根据附记项1所记载的内窥镜，其特征在于，满足下面的条件式(3)。
θ’MAX+θ”≤90°
在此，
θ’MAX为规定的照明光的出射角，
θ”为第一直线与第二直线所成的角度，
规定的照明光是从射出面射出的照明光中的、照明透镜的边缘处的入射角最大的照明光，
第一直线是穿过照明透镜的曲率中心与照明透镜的边缘的直线，
第二直线是穿过照明透镜的边缘且与照明透镜的光轴平行的直线。
(附记项4)
根据附记项1所记载的内窥镜，其特征在于，顶端架与照明透镜形成为一体。
(附记项5)
根据附记项1所记载的内窥镜，其特征在于，顶端架与照明透镜分开地形成。
(附记项6)
根据附记项1所记载的内窥镜，其特征在于，
照明部具有长方形的射出面，
射出面具有第1区域和第2区域，
仅第1区域被照明透镜覆盖，
第1区域包括光强度最大的照明光的射出区域。
(附记项7)
根据附记项1所记载的内窥镜，其特征在于，
具有钳子用通道，
照明部具有长方形的射出面，
通过插入部的顶端的外径与钳子用通道的圆形形成月牙形状的区域，
射出面的长边方向与月牙形状的区域的周向大致一致。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明适合于抑制了杂光的产生或重影的产生的内窥镜。
附图标记说明
1：插入部；2：顶端架；2’：底面；3：摄像部；4：照明部；4’：射出面；4a：第1区域；4b：第2区域；4c：第3区域；5：照明透镜；6：钳子用通道；7：射出区域；8、9：区域；10：直线；X-X、Y-Y：直线；P1、P3：射出面的边缘；P2、P4、PL：照明透镜的边缘；C：曲率中心；LB1、LB1’、LB2、LB2’：照明光；PX：规定的交点；C1：钳子用通道的中心；C2：顶端架的中心。

Claims (7)

1.一种内窥镜，其特征在于，具备：
顶端架，其配置于插入部的顶端；
摄像部，其配置于所述插入部的内部；
照明部，其配置于所述插入部的内部；以及
照明透镜，其隔着所述顶端架配置于与所述照明部相反的一侧，
其中，所述照明透镜为平凸透镜，以使平面朝向所述照明部的方式进行配置，
所述照明部具有射出照明光的射出面，
所述内窥镜满足下面的条件式(1)，
arcsin(nL×sinθL/nW)≤arccos((φ/2)/R) (1)
在此，
nL为所述照明透镜的折射率，
nW为与所述照明透镜接触的空间的介质的折射率，
R为所述照明透镜的凸面的曲率半径，
TS为所述顶端架的厚度，
φ为所述照明透镜的直径，
θL＝arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/LI)，
在TL＞0时，LI＝φ/2+LX，在TL＝0时，LI＝φ+LLLmax，
TL为所述射出面与所述顶端架的距离，
LLLmax为所述射出面的位于与所述摄像部相反的方向的边缘同所述照明透镜的位于与所述摄像部相反的方向的边缘的在与所述照明透镜的光轴正交的方向上的最大距离，
关于所述最大距离的正负，在与所述照明透镜的光轴正交的方向上，在所述射出面从所述照明透镜突出的情况下为正，在所述射出面被所述照明透镜完全覆盖的情况下为负，
根据下面的式(A)、(B)、(C)计算LX，
sinθX’/sinθX＝nL/nA (A)
tan(90°-θX)＝TL/((φ/2)-LX+LLLmax) (B)
tan(90°-θX’)＝TS/((φ/2)+LX) (C)
nA为所述射出面与所述顶端架之间的介质的折射率，
θX为向所述顶端架入射的光线的入射角，
θX’为从所述顶端架射出的光线的出射角。
2.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
满足下面的条件式(2)，
arcsin(nL×sinθM/nW)≤arccos((φ/2)/R) (2)
在此，
通过arccos((φ/2)/R)-arctan(TS/(Lγ+φ/2))来计算θM，
LY为所述照明透镜的曲率中心与规定的射出点的在与所述照明透镜的光轴正交的方向上的距离，
所述规定的射出点是所述射出面内的去向所述摄像部且入射角最大的照明光被射出的点。
3.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
满足下面的条件式(3)，
θ’MAX+θ”≤90°
在此，
θ’MAX为规定的照明光的出射角，
θ”为第一直线与第二直线所成的角度，
所述规定的照明光是从所述射出面射出的照明光中的、所述照明透镜的边缘处的入射角最大的照明光，
所述第一直线是穿过所述照明透镜的曲率中心与所述照明透镜的边缘的直线，
所述第二直线是穿过所述照明透镜的边缘且与所述照明透镜的光轴平行的直线。
4.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述顶端架与所述照明透镜形成为一体。
5.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述顶端架与所述照明透镜分开地形成。
6.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述照明部具有长方形的射出面，
所述射出面具有第1区域和第2区域，
仅所述第1区域被所述照明透镜覆盖，
所述第1区域包括光强度最大的照明光的射出区域。
7.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
具有钳子用通道，
所述照明部具有长方形的射出面，
通过所述插入部的顶端的外径与所述钳子用通道的圆形形成月牙形状的区域，
所述射出面的长边方向与所述月牙形状的区域的周向大致一致。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023202465A1 (zh) * 2022-04-21 2023-10-26 微创优通医疗科技（上海）有限公司 一种医用导管、装置及系统

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07204158A (ja) * 1994-01-24 1995-08-08 Toshiba Corp 内視鏡
JPH08110486A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Toshiba Corp 内視鏡装置
JPH08146307A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Olympus Optical Co Ltd 保護カバー付き内視鏡
JPH105171A (ja) * 1996-06-26 1998-01-13 Fuji Photo Optical Co Ltd 内視鏡用保護カバー
JP2004020972A (ja) * 2002-06-18 2004-01-22 Olympus Corp 撮影光学系およびそれを用いた内視鏡
JP2004016455A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Pentax Corp 内視鏡の先端部
KR20100037948A (ko) * 2008-10-02 2010-04-12 주식회사 인트로메딕 캡슐 내시경 광학계
CN103038691A (zh) * 2009-12-22 2013-04-10 张渺 一个提高成像系统图像分辨率的方法和系统
CN103261940A (zh) * 2011-08-10 2013-08-21 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜装置
CN103562770A (zh) * 2012-01-13 2014-02-05 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜顶端部件及内窥镜
CN103637764A (zh) * 2010-06-11 2014-03-19 富士胶片株式会社 内窥镜
CN103890631A (zh) * 2012-07-03 2014-06-25 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜用物镜光学系统
CN203763033U (zh) * 2013-02-04 2014-08-13 富士胶片株式会社 内窥镜物镜和内窥镜
CN104434001A (zh) * 2014-11-18 2015-03-25 中国科学院半导体研究所 全方位三维立体视觉的单目内窥镜系统
DE102016008851A1 (de) * 2016-07-25 2017-08-24 Schölly Fiberoptic GmbH Endoskop mit einer in einer Endoskopspitze angeordneten Beleuchtungsquelle
CN107111110A (zh) * 2015-05-28 2017-08-29 奥林巴斯株式会社 内窥镜物镜光学系统
CN107272150A (zh) * 2016-04-04 2017-10-20 富士胶片株式会社 内窥镜用物镜光学系统及内窥镜
CN108802867A (zh) * 2017-04-28 2018-11-13 富士胶片株式会社 照明用透镜及内窥镜用照明光学系统
CN108957600A (zh) * 2017-05-19 2018-12-07 富士胶片株式会社 照明用透镜及内窥镜用照明光学系统
CN109195503A (zh) * 2016-06-17 2019-01-11 奥林巴斯株式会社 内窥镜照明光学系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016189644A1 (ja) * 2015-05-26 2018-03-15 オリンパス株式会社 光学系、撮像装置、内視鏡システム、及び測距離システム

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07204158A (ja) * 1994-01-24 1995-08-08 Toshiba Corp 内視鏡
JPH08110486A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Toshiba Corp 内視鏡装置
JPH08146307A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Olympus Optical Co Ltd 保護カバー付き内視鏡
JPH105171A (ja) * 1996-06-26 1998-01-13 Fuji Photo Optical Co Ltd 内視鏡用保護カバー
JP2004016455A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Pentax Corp 内視鏡の先端部
JP2004020972A (ja) * 2002-06-18 2004-01-22 Olympus Corp 撮影光学系およびそれを用いた内視鏡
KR20100037948A (ko) * 2008-10-02 2010-04-12 주식회사 인트로메딕 캡슐 내시경 광학계
CN103038691A (zh) * 2009-12-22 2013-04-10 张渺 一个提高成像系统图像分辨率的方法和系统
CN103637764A (zh) * 2010-06-11 2014-03-19 富士胶片株式会社 内窥镜
CN103261940A (zh) * 2011-08-10 2013-08-21 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜装置
CN103562770A (zh) * 2012-01-13 2014-02-05 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜顶端部件及内窥镜
CN103890631A (zh) * 2012-07-03 2014-06-25 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜用物镜光学系统
CN203763033U (zh) * 2013-02-04 2014-08-13 富士胶片株式会社 内窥镜物镜和内窥镜
CN104434001A (zh) * 2014-11-18 2015-03-25 中国科学院半导体研究所 全方位三维立体视觉的单目内窥镜系统
CN107111110A (zh) * 2015-05-28 2017-08-29 奥林巴斯株式会社 内窥镜物镜光学系统
CN107272150A (zh) * 2016-04-04 2017-10-20 富士胶片株式会社 内窥镜用物镜光学系统及内窥镜
CN109195503A (zh) * 2016-06-17 2019-01-11 奥林巴斯株式会社 内窥镜照明光学系统
DE102016008851A1 (de) * 2016-07-25 2017-08-24 Schölly Fiberoptic GmbH Endoskop mit einer in einer Endoskopspitze angeordneten Beleuchtungsquelle
CN108802867A (zh) * 2017-04-28 2018-11-13 富士胶片株式会社 照明用透镜及内窥镜用照明光学系统
CN108957600A (zh) * 2017-05-19 2018-12-07 富士胶片株式会社 照明用透镜及内窥镜用照明光学系统

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