WO2020194379A1

WO2020194379A1 - 内視鏡

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Publication number: WO2020194379A1
Application number: PCT/JP2019/012107
Authority: WO
Inventors: 村上亮輔
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN113613544A; CN113613544B; US20210321860A1

Abstract

フレアの発生、又はゴーストの発生が抑制された内視鏡を提供する。　内視鏡は、挿入部の先端に配置される先端枠と、挿入部の内部に配置される撮像部と、挿入部の内部に配置される照明部と、先端枠を挟んで、照明部の反対側に配置される照明レンズと、を備え、照明レンズは平凸レンズであって、平面を照明部に向けて配置され、照明部は、照明光を射出する射出面を有し、以下の条件式（１）を満足する。　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_L／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）　（１）

Description

内視鏡

　本発明は内視鏡、特に内視鏡の挿入部に関する。

　内視鏡は、細長い挿入部を有する。挿入部の先端の構造が、特許文献１と特許文献２に開示されている。

　特許文献１では、挿入部の先端に、対物光学系と、照明ユニットと、が配置されている。照明ユニットには、ロッドレンズ、又は平凸レンズが配置されている。

　特許文献２では、挿入部の先端に、対物光学系と、照明窓に設けられた凹レンズと、透明カバーと、が配置されている。透明カバーの表面には、凸面が形成されている。凸面は、照明窓を被覆する部分に位置している。

特開２００７－２９６１１１号公報特開２００４－　１６４５５号公報

　特許文献１では、照明ユニットから照明光が射出される。照明光の射出範囲が広い場合、照明光が対物光学系に直接入射する可能性が高くなる。対物光学系に入射した照明光は、フレアの発生原因、又はゴーストの発生原因になり得る。

　照明ユニットには、ＬＥＤが配置されている。よって、照明光はＬＥＤから射出される。ＬＥＤにおける照明光の射出位置が対物光学系から遠ざかるほど、照明ユニットから射出される照明光は、対物光学系に向かい易くなる。特許文献２についても、同様である。

　特許文献１と特許文献２では、照明光の射出位置が対物光学系から遠くに位置する場合について考慮されていない。そのため、フレアの発生、又はゴーストの発生が十分に抑制されているとはいえない。

　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、フレアの発生、又はゴーストの発生が抑制された内視鏡を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡は、
　挿入部の先端に配置される先端枠と、
　挿入部の内部に配置される撮像部と、
　挿入部の内部に配置される照明部と、
　先端枠を挟んで、照明部の反対側に配置される照明レンズと、を備え、
　照明レンズは平凸レンズであって、平面を照明部に向けて配置され、
　照明部は、照明光を射出する射出面を有し、
　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_L／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）　　　（１）
　ここで、
　ｎ_Lは、照明レンズの屈折率、
　ｎ_Wは、照明レンズと接する空間の媒体の屈折率、
　Ｒは、照明レンズの凸面の曲率半径、
　Ｔ_Sは、先端枠の厚さ、
　φは、照明レンズの直径、
　θ_L＝ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_Ｓ／Ｌ_Ｉ）、
　Ｔ_L＞０のときＬ_Ｉ＝φ/２＋Ｌ_X、Ｔ_L＝０のときＬ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLmax、
　Ｔ_Lは、射出面と先端枠との距離、
　Ｌ_LLmaxは、撮像部と反対方向に位置している射出面の縁と照明レンズの縁の最大距離、
　最大距離の正負は、射出面が照明レンズからはみ出している場合は正、射出面が照明レンズに完全に覆われている場合は負、
　Ｌ_Xは、以下の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）から算出され、
　ｓｉｎθ_X’／ｓｉｎθ_X＝ｎ_L／ｎ_A　　　（Ａ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X）＝Ｔ_L／（（φ／２）－Ｌ_X＋Ｌ_LLmax）　　　（Ｂ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X’）＝Ｔ_S／（（φ／２）＋Ｌ_X）　　　（Ｃ）
　ｎ_Aは、射出面と先端枠との間の媒質の屈折率、
　θ_Xは、先端枠に入射する光線の入射角、
　θ_X’は、先端枠から出射する光線の出射角、
である。

　本発明によれば、フレアの発生、又はゴーストの発生が抑制された内視鏡を提供することができる。

本実施形態の内視鏡の挿入部を示す図である。本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。射出面の縁から射出された照明光を示す図である。本実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。本実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。本実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。

　実施例の説明に先立ち、本発明のある態様にかかる実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、後述する実施例の場合と同様に、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。

　本実施形態の内視鏡は、挿入部の先端に配置される先端枠と、挿入部の内部に配置される撮像部と、挿入部の内部に配置される照明部と、先端枠を挟んで、照明部の反対側に配置される照明レンズと、を備え、照明レンズは平凸レンズであって、平面を照明部に向けて配置され、照明部は、照明光を射出する射出面を有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_L／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）　　　（１）
　ここで、
　ｎ_Lは、照明レンズの屈折率、
　ｎ_Wは、照明レンズと接する空間の媒体の屈折率、
　Ｒは、照明レンズの凸面の曲率半径、
　Ｔ_Sは、先端枠の厚さ、
　φは、照明レンズの直径、
　θ_L＝ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_Ｓ／Ｌ_Ｉ）、
　Ｔ_L＞０のときＬ_Ｉ＝φ/２＋Ｌ_X、Ｔ_L＝０のときＬ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLmax、
　Ｔ_Lは、射出面と先端枠との距離、
　Ｌ_LLmaxは、撮像部と反対方向に位置している射出面の縁と照明レンズの縁の最大距離、
　最大距離の正負は、射出面が照明レンズからはみ出している場合は正、射出面が照明レンズに完全に覆われている場合は負、
　Ｌ_Xは、以下の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）から算出され、
　ｓｉｎθ_X’／ｓｉｎθ_X＝ｎ_L／ｎ_A　　　（Ａ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X）＝Ｔ_L／（（φ／２）－Ｌ_X＋Ｌ_LLmax）　　　（Ｂ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X’）＝Ｔ_S／（（φ／２）＋Ｌ_X）　　　（Ｃ）
　ｎ_Aは、射出面と先端枠との間の媒質の屈折率、
　θ_Xは、先端枠に入射する光線の入射角、
　θ_X’は、先端枠から出射する光線の出射角、
である。

　図１は、本実施形態の内視鏡の挿入部を示す図である。図１（ａ）は、挿入部の斜視図、図１（ｂ）は、挿入部の断面図である。

　本実施形態の内視鏡は、例えば、体腔内の観察、又は金属管の内部の観察に用いられる。観察時、内視鏡の挿入部１は、体腔内、又は管の内部に挿入される。挿入部１の先端は、物体と対向する。物体は、例えば、生体組織、又は管の内面である。

　挿入部１には、先端枠２、撮像部３、照明部４、及び照明レンズ５が配置されている。挿入部１には、鉗子用チャンネル６を設けることができる。ただし、鉗子用チャンネル６は、必ずしも設ける必要はない。

　先端枠２は、挿入部１の先端に配置されている。撮像部３と照明部４は、挿入部１の内部に配置されている。照明レンズ５は、先端枠２を挟んで照明部４の反対側に配置されている。よって、先端枠２は、照明レンズ５と照明部４との間に位置している。

　照明レンズ５は平凸レンズであって、平面を照明部４に向けて配置されている。よって、照明レンズ５の凸面は、物体と対向している。照明レンズ５の平面は、先端枠２と対向している。

　照明部４は、照明光を射出する射出面を有する。射出面は、発光素子の発光面、又は導光部材の射出面である。発光素子として、例えば、ＬＥＤ、又は半導体レーザを用いることができる。導光部材として、例えば、一本の光ファイバ、又は光ファイババンドルを用いることができる。

　先端枠２は、板状の部材と筒状の部材とで形成されている。板状の部材は、筒状の部材の一端に位置している。板状の部材と筒状の部材で囲まれた空間に、撮像部３と照明部４が配置されている。挿入部１に鉗子用チャンネル６が設けられている場合は、板状の部材に貫通孔が形成されている。

　照明部４から、照明光が射出される。照明光は、板状の部材に入射する。板状の部材は、光を透過する領域（以下、「透過領域」という）を有する、照明部４は、透過領域と対向する位置に配置されている。よって、照明光は板状の部材を透過する。

　上述のように、照明レンズ５は、先端枠２を挟んで照明部４の反対側に配置されている。更に、照明レンズ５は、透過領域と対向する位置に配置されている。よって、平面部を透過した照明光は、照明レンズ５に入射する。照明レンズ５に入射した照明光は、照明レンズ５から射出される。

　上述のように、挿入部１の先端は、物体と対向している。先端枠２は、挿入部１の先端に配置されているので、先端枠２は物体と対向している。この場合、照明レンズ５も物体と対向しているので、物体に照明光が照射される。

　物体で反射された光は、板状の部材に入射する。撮像部３は、透過領域と対向する位置に配置されている。よって、板状の部材に入射した光は、撮像部３に入射する。

　撮像部３は、結像光学系（不図示）と撮像素子と、を有する。結像光学系よって、撮像素子の撮像面に物体の光学像が形成される。光学像は、撮像素子で撮像される。このようにして、物体の画像を取得することができる。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ、又はＣＭＯＳを用いることができる。

　挿入部１の直径は、板状の部材の面積に依存する。板状の部材の面積を小さくすることで、挿入部１の直径を小さくすることができる。

　撮像部３と照明部４は、並んで配置されている。そのため、板状の部材の面積を小さくすると、撮像部３と照明部４との間隔が狭くなる。照明レンズ５は、板状の部材を挟んで照明部４と対向している。そのため、板状の部材の面積を小さくすると、撮像部３と照明レンズ５との間隔も狭くなる。

　上述のように、照明部４には、ＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤは放射角が広い発光素子なので、ＬＥＤの発光面は照明部４に適している。照明レンズ５の平面は、照明部４に対向している。そのため、照明部４から射出された照明光を、効率良く照明レンズ５で集めることができる。

　ただし、放射角が広いと、照明レンズ５から射出された照明光が、直接、撮像部３に入射し易くなる。また、撮像部３と照明部４との距離が短くなると、照明レンズ５から射出された照明光が、直接、撮像部３に入射し易くなる。

　撮像部３に直接入射した照明光は、ゴーストの発生原因、又はフレアの発生原因になる。ゴースト、又はフレアが発生すると、画像の画質が劣化する。

　照明レンズ５から射出される照明光について説明する。図２は、本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。図２（ａ）は、第１例の先端部の正面図、図２（ｂ）は、第１例の先端部の断面図である。

　図２（ａ）と図２（ｂ）では、照明光ＬＢ１と照明光ＬＢ１’が実線で示されている。図２（ｂ）に示す断面図は、図２（ａ）に示す直線Ｘ－Ｘにおける断面図である。直線Ｘ－Ｘは、断面の位置を表している。図２（ｂ）には、条件式（１）で用いられているパラメータが図示されている。

　上述のように、先端枠２は板状の部材を有する。第１例の先端部では、板状の部材に、厚さがＴ_Sの板が用いられている。先端枠２は、底面２’を有する。照明部４は、射出面４’を有する。第１例の先端部では、先端枠２と照明部４は密着している。よって、底面２’と射出面４’との間に隙間は生じていない。

　照明レンズ５は、直径がφの平凸レンズである。照明レンズ５には、屈折率がｎ_Lの材料が用いられている。照明レンズ５の凸面は、曲率半径がＲの球面である。凸面の曲率中心Ｃは、照明部４の内部に位置している。照明レンズ５の凸面には、非球面を用いることができる。凸面が非球面の場合、Ｒは近軸曲率半径を表している。

　照明レンズ５の凸面は、屈折率がｎ_Wの媒体で満たされた空間と接している。媒体が空気の場合、屈折率ｎ_Wの値は１である。媒体が水の場合、屈折率ｎ_Wの値は１．３３である。

　第１例の先端部では、射出面４’は、照明レンズ５から距離Ｌ_LLだけはみ出ている。距離Ｌ_LLは、射出面４’の縁Ｐ１と照明レンズ５の縁ＰＬとの距離であって、照明レンズ５の光軸と直交する方向における距離である。

　射出面４’からは、様々な方向に照明光が射出される。様々な方向に射出された照明光（以下、「照明光群」という）のうち、一部の照明光は照明レンズ５の縁に到達する。

　図２（ｂ）には、照明光ＬＢ１と照明光ＬＢ１’が示されている。照明光ＬＢ１は、射出面４’の縁Ｐ１から射出され、照明レンズ５の縁Ｐ２に到達した照明光である。照明光ＬＢ１’は、照明レンズ５の縁Ｐ２から射出された照明光である。

　凸面の曲率中心Ｃと照明レンズ５の縁Ｐ２を結んだ直線は、照明レンズ５の縁Ｐ２における面の法線を表している。法線は、角度θ_Ｃで射出面４’と交わっている。照明光ＬＢ１は、照明レンズ５の凸面に入射角θ_Ｌで入射する。照明光ＬＢ１’は、出射角θ’_Ｌで照明レンズ５の凸面から射出される。

　照明レンズ５の凸面から射出された照明光が、直接、撮像部に入射することは、阻止しなくてはならない。そのために、本実施形態の内視鏡は、以下の条件式（１）を満足している。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_L／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）　　　（１）

　条件式（１）では、入射角θ_Ｌが用いられている。θ_Ｌは、以下の式で表される。
　θ_L＝ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_Ｓ／Ｌ_Ｉ）

　距離Ｌ_Ｉは、所定の交点と照明レンズ５の縁Ｐ２との距離であって、照明レンズ５の光軸と直交する方向における距離である。所定の交点は、射出面４’から射出された光が底面２’と交差する点である。

　第１例の先端部では、先端枠２と照明部４は密着している。そのため、所定の交点は、照明レンズ５の縁Ｐ２と一致している。距離Ｌ_Ｉは、射出面４’の縁Ｐ１と照明レンズ５の縁Ｐ２との距離になる。射出面４’の縁Ｐ１と照明レンズ５の縁Ｐ２との距離は、φ＋Ｌ_LLである。よって、Ｌ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLになる。

　照明光ＬＢ１は、射出面４’の縁Ｐ１から射出された照明光のなかで入射角が最も大きい照明光である。よって、照明光ＬＢ１’が撮像部３に直接入射しなければ、照明光ＬＢ１’以外の照明光も撮像部３に直接入射しない。そのためには、Ｌ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLのときに、条件式（１）を満足していると良い。条件式（１）を満足していると、射出面４’の縁Ｐ１から射出された全ての照明光は、撮像部３に直接入射しない。

　図３は、射出面の縁から射出された照明光を示す図である。射出面の縁Ｐ１からは、照明光ＬＢ１以外にも照明光が射出される。照明光ＬＢ１は、射出面の縁Ｐ１から射出された照明光のなかで入射角が最も大きい照明光である。照明光ＬＢ１以外の照明光では、入射角は入射角θ_Ｌよりも小さい。

　この場合、照明光ＬＢ１以外の照明光は、出射角θ’_Ｌよりも小さい角度で、照明レンズ５の凸面から射出される。照明光ＬＢ１’が条件式（１）を満足していると、図３に示すように、照明光ＬＢ１’以外の照明光も、撮像部３に直接入射しない。

　ただし、射出面４’では、射出面の縁Ｐ１以外からも照明光が射出される。そのため、照明光ＬＢ１が、照明光群のなかで入射角が最も大きい照明光であるとは限らない。全ての照明光が撮像部３に直接入射しないようにするには、照明光群のなかで入射角が最も大きい照明光が、条件式（１）を満足していれば良い。

　照明光群のなかで入射角が最も大きい照明光では、距離Ｌ_LLの値が最大になる。そこで、入射角が最も大きい照明光における距離を、距離Ｌ_LLmaxとする。この場合、第１例の先端部では、Ｌ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLmaxになる。よって、Ｌ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLmaxのとき、条件式（１）を満足していると良い。

　図４は、本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。図４には、第２例の先端部の断面が示されている。第１例の先端部と同じ構成には同じ番号を付し、説明は省略する。

　第２例の先端部では、先端枠２と照明部４は密着していない。よって、底面２’と射出面４’との間に隙間が生じている。第２例の先端部では、先端枠２と照明部４は、距離Ｔ_Lだけ離れている。距離Ｔ_Lは、射出面４’と先端枠２との距離、より詳しくは、射出面４’と底面２’との距離である。

　先端枠２と照明部４が離れている場合、射出面４’と底面２’との間は、屈折率がｎ_Aの媒体で満たされる。媒体が空気の場合、屈折率ｎ_Aの値は１である。

　図４には、照明光ＬＢ１と照明光ＬＢ１’が示されている。照明光ＬＢ１は、射出面４’の縁Ｐ１から射出され、所定の交点ＰＸに到達した照明光である。所定の交点ＰＸは、射出面４’から射出された光が底面２’と交差する点である。照明光ＬＢ１は、底面２’に入射角θ_Xで入射する。

　入射角θ_Xで入射した照明光ＬＢ１は、出射角θ_X’で底面２’から射出され、照明レンズ５の縁Ｐ２に到達する。照明光ＬＢ１’は、照明レンズ５の縁Ｐ２から射出された照明光である。

　第２例の先端部では、照明光ＬＢ１が、照明光群のなかで入射角が最も大きい照明光である。よって、図４では、図２（ｂ）における距離Ｌ_LLの代わりに、距離Ｌ_LLmaxが用いられている。

　上述のように、条件式（１）では、入射角θ_Ｌが用いられている。θ_Ｌは、以下の式で表される。
　θ_L＝ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_Ｓ／Ｌ_Ｉ）

　距離Ｌ_Ｉは、所定の交点ＰＸと照明レンズ５の縁Ｐ２との距離であって、照明レンズ５の光軸と直交する方向における距離である。

　第２例の先端部では、先端枠２と照明部４は密着していない。そのため、所定の交点ＰＸは、照明レンズ５の縁Ｐ２と一致していない。距離Ｌ_Ｉは、所定の交点ＰＸと照明レンズ５の縁Ｐ２との距離になる。所定の交点ＰＸと照明レンズ５の縁Ｐ２との距離は、φ/２＋Ｌ_Xである。よって、Ｌ_Ｉ＝φ/２＋Ｌ_Xになる。

　Ｌ_Xは、以下の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）から算出され、
　ｓｉｎθ_X’／ｓｉｎθ_X＝ｎ_L／ｎ_A　　　（Ａ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X）＝Ｔ_L／（（φ／２）－Ｌ_X＋Ｌ_LLmax）　　　（Ｂ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X’）＝Ｔ_S／（（φ／２）＋Ｌ_X）　　　（Ｃ）
　ｎ_Aは、射出面と先端枠との間の媒質の屈折率、
　θ_Xは、先端枠に入射する光線の入射角、
　θ_X’は、先端枠から出射する光線の出射角、
である。

　照明光ＬＢ１は、射出面４’の縁から射出された照明光のなかで入射角が最も大きい照明光である。よって、照明光ＬＢ１’が撮像部３に直接入射しなければ、照明光ＬＢ１’以外の照明光も撮像部３に直接入射しない。そのためには、Ｌ_Ｉ＝φ/２＋Ｌ_Xのときに、条件式（１）を満足していると良い。条件式（１）を満足していると、射出面４’の縁から射出された全ての照明光は、撮像部３に直接入射しない。

　第１例の先端部でも、第２例の先端部でも、条件式（１）を満足する場合、照明レンズから射出される照明光は、直接、撮像部に入射しない。そのため、ゴースト、又はフレアが発生を防止できると共に、照明効率と配光特性が高い照明を達成できる。

　本実施形態の内視鏡は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_M／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ／２）／Ｒ）　　　（２）
　ここで、
　ｎ_Lは、照明レンズの屈折率、
　ｎ_Wは、照明レンズと接する空間の媒体の屈折率、
　Ｒは、照明レンズの凸面の曲率半径、
　Ｔ_Sは、先端枠の厚さ、
　φは、照明レンズの直径、
　θ_Mは、ａｒｃｃｏｓ（（φ／２）／Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_S／（Ｌ_Y＋φ／２））により算出され、
　Ｌ_Yは、照明レンズの曲率中心と所定の射出点との距離であって、照明レンズの光軸と直交する方向における距離、
　所定の射出点は、撮像部に向い、且つ入射角が最も大きい照明光が射出される点、
である。

　図５は、本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。図５（ａ）は、先端部の正面図、図５（ｂ）は、先端部の断面図である。図２と同じ構成については同じ番号を付し、説明は省略する。図６は、本実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。図６には、条件式（２）で用いられているパラメータが図示されている。

　図５（ａ）に示すように、照明光ＬＢ１’は、撮像部３の隅を通過している。この場合、照明光ＬＢ１’が撮像部３に直接入射する可能性は、非常に低い。よって、照明光群のなかで入射角が最も大きい照明光であっても、撮像部３に向かう照明光でなければ、条件式（１）を満足しなくても良い。

　言い換えると、照明光群のなかで撮像部３に向い、且つ入射角が最も大きい照明光が、条件式（１）を満足すれば良い。このようにすることで、照明レンズから射出される照明光は、直接、撮像部に入射しない。

　図５（ｂ）に示す断面図は、図５（ａ）に示す直線Ｘ－Ｘにおける断面図と直線Ｙ－Ｙにおける断面図を重ねた図である。図５（ａ）と図５（ｂ）では、照明光ＬＢ１と照明光ＬＢ１’は実線で示され、照明光ＬＢ２と照明光ＬＢ２’は破線で示されている。照明光ＬＢ１と照明光ＬＢ１’については、説明を省略する。

　照明光ＬＢ２は、射出面の縁Ｐ３から射出され、照明レンズ５の縁Ｐ４に到達した照明光である。照明光ＬＢ２’は、照明レンズの縁Ｐ４から射出された照明光である。

　図５（ａ）に示すように、照明光ＬＢ２は、照明光群のなかで撮像部３に向かう照明光である。また、照明光ＬＢ２は、射出面の縁Ｐ３から射出された照明光のなかで入射角が最も大きい照明光である。よって、照明光ＬＢ２’が撮像部３に直接入射しなければ良い。

　撮像部３に向う照明光は、射出面の縁Ｐ３以外からも射出される。そのため、照明光群のなかで撮像部３に向い、且つ入射角が最も小さい照明光に、照明光ＬＢ２が該当しているとは限らない。よって、照明光群のなかで撮像部３に向い、且つ入射角が最も大きい照明光が、条件式（１）の代わりに条件式（２）を満足していれば良い。

　条件式（２）を満足する場合、照明レンズから射出される照明光は、直接、撮像部に入射しない。そのため、ゴースト、又はフレアが発生を防止できると共に、照明効率と配光特性が高い照明を達成できる。

　本実施形態の内視鏡は、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
　θ’_MAX＋θ”≦９０°　　　（３）
　ここで、
　θ’_MAXは、所定の照明光の出射角、
　θ”は、第１の直線と第２の直線とのなす角度、
　所定の照明光は、射出面から射出された照明光なかで照明レンズの縁における入射角が最も大きい照明光、
　第１の直線は、照明レンズの曲率中心と照明レンズの縁を通過する直線、
　第２の直線は、照明レンズの縁を通過し、照明レンズの光軸と平行な直線、
である。

　所定の照明光の出射角は、所定の照明光が照明レンズの縁から出射するときの出射角である。条件式（３）を満足する場合、照明レンズから射出される照明光は、直接、撮像部に入射しない。そのため、ゴースト、又はフレアが発生を防止できると共に、照明効率と配光特性が高い照明を達成できる。

　本実施形態の内視鏡では、先端枠と照明レンズは一体であることが好ましい。

　図２（ｂ）に示すように、先端枠２と照明レンズ５は一体にすることができる。この場合、先端枠２と照明レンズ５との間に境界が存在しないので、先端枠の強度を高めることができる。また、先端部の組立てが容易になる。

　本実施形態の内視鏡では、先端枠と照明レンズは別体であることが好ましい。

　図７は、本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。図７に示すように、先端枠２と照明レンズ５は別体にすることができる。この場合、照明レンズ５に使用できる材料の種類が増える。そのため、照明光の配光特性を高めることができる。

　本実施形態の内視鏡では、照明部は、長方形の射出面を有し、射出面は、第１領域と第２領域を有し、第１領域だけが照明レンズで覆われ、第１領域に、光強度が最大となる照明光の射出領域が含まれていることが好ましい。

　照明部にＬＥＤを用いることで、内視鏡の小型化、消費電力の低減、コストの低減を実現することができる。ＬＥＤは、円形の発光面、又は長方形の発光面を有する。長方形の発光面を有するＬＥＤを用いることで、挿入部の先端におけるスペースを効率よく活用できる。その結果、挿入部の先端を細径化することができる。

　発光面全体を照明レンズで覆うと、照明光の効率や配光を高めることができる。しかしながら、発光面の形状が長方形の場合、照明レンズの直径が大きくなる。そのため、挿入部の先端が太くなる。また、照明レンズを使用しないと、照明光を自由に配光できない。この場合、照射効率が悪くなってしまうので、照明光の光量が不足してしまう。

　図８は、本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。図８には、光強度が最大となる照明光の射出領域が示されている。

　図８に示すように、本実施形態の内視鏡では、照明部４は、長方形の射出面を有する。射出面は、第１領域４ａと、第２領域４ｂと、を有している。第１領域４ａだけが照明レンズ５で覆われている。そして、第１領域４ａに、射出領域７が含まれている。

　射出領域７は、光強度が最大となる照明光の射出領域である。そのため、照明レンズ５の直径を小さくしつつ、照明光を自由に配光すると共に、照明光の光量を十分に確保することができる。その結果、挿入部の先端を細径化しつつ、高い照射効率と高い配光性を実現することができる。

　射出領域７では、全域で光強度が最大になっていることが好ましい。ただし、全域で光強度を最大にすることが困難な場合もある。よって、光強度の差が多少生じていても良い。光強度の差はできるだけ小さい方が好ましい。

　照明部４を大きくすると、場合によっては、射出面が撮像部３側にはみ出す。すなわち、第３領域４ｃが生じる。図８では、第３領域４ｃの方が、第１領域４ａよりも多くはみ出ている。

　第３領域４ｃから射出された照明光の一部は照明レンズ５に入射した後、照明レンズ５から射出される。ただし、第３領域４ｃは、照明レンズ５よりも撮像部３の近くに位置している。この場合、照明レンズ５から射出される照明光は、撮像部３に入射しない。そのため、第３領域４ｃについては、フレアの発生、又はゴーストの発生を考慮しなくても良い。一方、第１領域４ａについては、フレアの発生、又はゴーストの発生を考慮しなくてはならない。

　条件式（１）は、フレアの発生、又はゴーストの発生に関する条件式である。条件式（１）では、最大距離Ｌ_LLmaxが用いられる。最大距離Ｌ_LLmaxは、射出面の縁と照明レンズの縁に関する距離である。

　上述のように、第１領域４ａについては、フレアの発生、又はゴーストの発生を考慮しなくてはならない。よって、最大距離Ｌ_LLmaxは、第１領域４ａに基づいて決めると良い。第１領域４ａは、照明レンズ５を挟んで撮像部３の反対側に位置している。よって、最大距離Ｌ_LLmaxは、撮像部と反対方向に位置している射出面の縁に基づいて決まる。

　図８では、第１領域４ａは、照明レンズ５からはみ出している領域である。ただし、第１領域４ａは、照明レンズ５によって覆われていても良い。この場合でも、第１領域４ａは、照明レンズ５を挟んで撮像部３の反対側に位置している。よって、最大距離Ｌ_LLmaxは、第１領域４ａに基づいて決めることができる。

　本実施形態の内視鏡は、鉗子用チャンネルを有し、照明部は長方形の射出面を有し、挿入部の先端における外径と鉗子用チャンネルの円形とで、三日月形状の領域が形成され、三日月形状の領域の円周方向に、射出面の長辺方向が略一致していることが好ましい。

　このようにすることで、挿入部の先端におけるスペースを効率よく活用できる。その結果、挿入部の先端を細径化することができる。

　図９は、本実施形態の内視鏡の先端部を示す図である。図９には、三日月形状の領域が示されている。

　本実施形態の内視鏡では、鉗子用チャンネル６を設けることができる。先端枠２には、照明レンズ５が配置されている。更に、先端枠２は、物体からの光を撮像部３に到達させるための透過領域を有する。鉗子用チャンネル６は、照明レンズ５と透過領域の両方と重ならない位置に設けられる。よって、多くの場合、鉗子用チャンネル６は、先端枠２の中心から偏心した位置に設けられている。

　本実施形態の内視鏡は、鉗子用チャンネル６を有する。この場合、先端枠２には、鉗子用チャンネル６の外周と先端枠２の外周で挟まれた領域が形成される。ここでは、鉗子用チャンネル６の外周の形状と先端枠２の外周の形状は、共に円である。この場合、鉗子用チャンネル６の中心Ｃ１と先端枠２の中心Ｃ２を通る直線１０上には、領域８と領域９とが位置する。領域８と領域９は、鉗子用チャンネル６の外周と先端枠２の外周で挟まれた領域である。

　直線１０上では、領域８の幅は領域９の幅よりも広い。すなわち、領域８は、領域９よりも広い。よって、領域８に、照明レンズ５、透過領域（撮像部３）、及び照明部４が位置する。

　領域８は三日月形状の領域である。図９に示すように、領域８の円周方向に、射出面の長辺方向が略一致している。そのため、挿入部の先端におけるスペースを効率よく活用できる。

　パラメータの値の例を以下に示す。長さの単位はｍｍ、角度の単位は°である。
ｎ_L           1.585
ｎ_W           1.33
Ｒ            0.7
Ｔ_S           0.2
φ            1
Ｌ_LLmax         0.12
L_I             1.12
θ_L           34.29
θ'_L          42.18
θ”          45.58
θ"+θ'_L      87.76

　また、本発明には以下の発明が含まれる。
（付記項１）
　挿入部の先端に配置される先端枠と、
　挿入部の内部に配置される撮像部と、
　挿入部の内部に配置される照明部と、
　先端枠を挟んで、照明部の反対側に配置される照明レンズと、を備え、
　照明レンズは平凸レンズであって、平面を照明部に向けて配置され、
　照明部は、照明光を射出する射出面を有し、
　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_L／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）　　　（１）
　ここで、
　ｎ_Lは、照明レンズの屈折率、
　ｎ_Wは、照明レンズと接する空間の媒体の屈折率、
　Ｒは、照明レンズの凸面の曲率半径、
　Ｔ_Sは、先端枠の厚さ、
　φは、照明レンズの直径、
　θ_L＝ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_Ｓ／Ｌ_Ｉ）、
　Ｔ_L＞０のときＬ_Ｉ＝φ/２＋Ｌ_X、Ｔ_L＝０のときＬ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLmax、
　Ｔ_Lは、射出面と先端枠との距離、
　Ｌ_LLmaxは、撮像部と反対方向に位置している射出面の縁と照明レンズの縁の最大距離、
　最大距離の正負は、射出面が照明レンズからはみ出している場合は正、射出面が照明レンズに完全に覆われている場合は負、
　Ｌ_Xは、以下の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）から算出され、
　ｓｉｎθ_X’／ｓｉｎθ_X＝ｎ_L／ｎ_A　　　（Ａ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X）＝Ｔ_L／（（φ／２）－Ｌ_X＋Ｌ_LLmax）　　　（Ｂ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X’）＝Ｔ_S／（（φ／２）＋Ｌ_X）　　　（Ｃ）
　ｎ_Aは、射出面と先端枠との間の媒質の屈折率、
　θ_Xは、先端枠に入射する光線の入射角、
　θ_X’は、先端枠から出射する光線の出射角、
である。
（付記項２）
　以下の条件式（２）を満足することを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_M／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ／２）／Ｒ）　　　（２）
　ここで、
　ｎ_Lは、照明レンズの屈折率、
　ｎ_Wは、照明レンズと接する空間の媒体の屈折率、
　Ｒは、照明レンズの凸面の曲率半径、
　Ｔ_Sは、先端枠の厚さ、
　φは、照明レンズの直径、
　θ_Mは、ａｒｃｃｏｓ（（φ／２）／Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_S／（Ｌ_Y＋φ／２））により算出され、
　Ｌ_Yは、照明レンズの曲率中心と所定の射出点との距離であって、照明レンズの光軸と直交する方向における距離、
　所定の射出点は、撮像部に向い、且つ入射角が最も大きい照明光が射出される点、
である。
（付記項３）
　以下の条件式（３）を満足することを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
　θ’_MAX＋θ”≦９０°　　　（３）
　ここで、
　θ’_MAXは、所定の照明光の出射角、
　θ”は、第１の直線と第２の直線とのなす角度、
　所定の照明光は、射出面から射出された照明光なかで照明レンズの縁における入射角が最も大きい照明光、
　第１の直線は、照明レンズの曲率中心と照明レンズの縁を通過する直線、
　第２の直線は、照明レンズの縁を通過し、照明レンズの光軸と平行な直線、
である。
（付記項４）
　先端枠と照明レンズは一体であることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
（付記項５）
　先端枠と照明レンズは別体であることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
（付記項６）
　照明部は、長方形の射出面を有し、
　射出面は、第１領域と第２領域を有し、
　第１領域だけが照明レンズで覆われ、
　第１領域に、光強度が最大となる照明光の射出領域が含まれていることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
（付記項７）
　鉗子用チャンネルを有し、
　照明部は長方形の射出面を有し、
　挿入部の先端における外径と鉗子用チャンネルの円形とで、三日月形状の領域が形成され、
　三日月形状の領域の円周方向に、射出面の長辺方向が略一致していることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。

　以上のように、本発明は、フレアの発生、又はゴーストの発生が抑制された内視鏡に適している。

　１　挿入部
　２　先端枠
　２’　底面
　３　撮像部
　４　照明部
　４’　射出面
　４ａ　第１領域
　４ｂ　第２領域
　４ｃ　第３領域
　５　照明レンズ
　６　鉗子用チャンネル
　７　射出領域
　８、９　領域
　１０　直線
　Ｘ－Ｘ、Ｙ－Ｙ　直線
　Ｐ１、Ｐ３　射出面の縁
　Ｐ２、Ｐ４、ＰＬ　照明レンズの縁
　Ｃ　曲率中心
　ＬＢ１、ＬＢ１’、ＬＢ２、ＬＢ２’　照明光
　ＰＸ　所定の交点
　Ｃ１　鉗子用チャンネルの中心
　Ｃ２　先端枠の中心

Claims

　挿入部の先端に配置される先端枠と、
　前記挿入部の内部に配置される撮像部と、
　前記挿入部の内部に配置される照明部と、
　前記先端枠を挟んで、前記照明部の反対側に配置される照明レンズと、を備え、
　前記照明レンズは平凸レンズであって、平面を前記照明部に向けて配置され、
　前記照明部は、照明光を射出する射出面を有し、
　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡。
　ａｒｃｓｉｎ（ｎ_L×ｓｉｎθ_L／ｎ_W）≦ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）　　　（１）
　ここで、
　ｎ_Lは、前記照明レンズの屈折率、
　ｎ_Wは、前記照明レンズと接する空間の媒体の屈折率、
　Ｒは、前記照明レンズの凸面の曲率半径、
　Ｔ_Sは、前記先端枠の厚さ、
　φは、前記照明レンズの直径、
　θ_L＝ａｒｃｃｏｓ（（φ/２）/Ｒ）－ａｒｃｔａｎ（Ｔ_Ｓ／Ｌ_Ｉ）、
　Ｔ_L＞０のときＬ_Ｉ＝φ/２＋Ｌ_X、Ｔ_L＝０のときＬ_Ｉ＝φ＋Ｌ_LLmax、
　Ｔ_Lは、前記射出面と前記先端枠との距離、
　Ｌ_LLmaxは、前記撮像部と反対方向に位置している前記射出面の縁と前記照明レンズの縁の最大距離、
　前記最大距離の正負は、前記射出面が前記照明レンズからはみ出している場合は正、前記射出面が前記照明レンズに完全に覆われている場合は負、
　Ｌ_Xは、以下の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）から算出され、
　ｓｉｎθ_X’／ｓｉｎθ_X＝ｎ_L／ｎ_A　　　（Ａ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X）＝Ｔ_L／（（φ／２）－Ｌ_X＋Ｌ_LLmax）　　　（Ｂ）
　ｔａｎ（９０°－θ_X’）＝Ｔ_S／（（φ／２）＋Ｌ_X）　　　（Ｃ）
　ｎ_Aは、前記射出面と前記先端枠との間の媒質の屈折率、
　θ_Xは、前記先端枠に入射する光線の入射角、
　θ_X’は、前記先端枠から出射する光線の出射角、
である。