JPH1176148A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ４から出射される光による照明を
周辺部にまで広げることにより、画像全体の明るさを均
一にし画質を向上させることができるようにする。 【解決手段】 挿入管２の中央部に、この挿入管の先端
から入射する光像を撮像する撮像部５が設けられると共
に、挿入管２の周縁部に、この挿入管の終端から照明用
の光を放出する多数本の光ファイバ４が配置されてい
る。一方、内視鏡の先端部にはガイドリング６が嵌合
し、光ファイバ４の断面から放出された光をガイドリン
グ６に入射させ、その先端面及び外側面を通過して前方
方向に広角に照射させることにより、中央部のみならず
周辺部にも十分な照明が施され、撮像部５が撮像した画
像の周囲が暗くなるようなことがなく、全体に均一な明
るさの画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡検査や腹腔
鏡下外科手術等及び設備診断用の工業用監視装置に用い
る内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】腹腔鏡下外科手術では、患者の腹部に数
カ所の小さい穴を開けて内視鏡の一種である腹腔鏡を挿
入し、この腹腔鏡で撮像した内部の様子をモニタ画面で
見ながら他の穴から鉗子等を挿入して外科手術を行う。

【０００３】前記腹腔鏡は、図４に示すように、装置本
体１から筒状の挿入管２を突出させたものであり、この
挿入管２を腹部に挿入して先端から腹腔内を撮像するよ
うになっている。挿入管２は、図５に示すように、直径
１ｃｍ程度のステンレス製のパイプ３内の周縁部に、多
数本の光ファイバ４を束にしてリング状に配置すると共
に、これらの光ファイバ４に囲まれた中央部に撮像部５
を設けたものである。なお、図５では、パイプ３内の周
縁部に光ファイバ４を３重に重ねて配置した場合を示す
が、実際の光ファイバ４は極めて細いため、さらに多重
に重ねて数千本程度が配置される。各光ファイバ４は、
それぞれ挿入管２の軸方向に沿ってまっすぐ平行に配置
され、隙間を樹脂等で封止されると共に、この挿入管２
の先端で垂直にカットされて終端されている。そして、
装置本体１内のハロゲンランプ等の光源からの光を伝送
してこの終端から放出することにより、挿入管２の前方
の被写体を照明するようになっている。

【０００４】撮像部５は、挿入管２内のこれらの光ファ
イバ４に囲まれた中央部の空間に配置されたカバーガラ
ス５ａとレンズ５ｂとＣＣＤ撮像素子５ｃとから成る。
カバーガラス５ａは、これらの光ファイバ４に囲まれた
挿入管２の先端開口部を塞ぎ内部を密閉するための透明
な平板ガラスであり、前記光ファイバ４によって照明を
受けた前方の被写体からの光を通過させ、挿入管２の内
部に取り込むことができる。レンズ５ｂは、このカバー
ガラス５ａを通って挿入管２内に入射した光を後方のＣ
ＣＤ撮像素子５ｃの受光面に結像させるための光学系で
ある。ＣＣＤ撮像素子５ｃは、レンズ５ｂによって結像
された被写体の画像を電気信号に変換しビデオ信号とし
て出力する撮像素子である。そして、このＣＣＤ撮像素
子５ｃから出力されたビデオ信号は、ケーブル５ｄを通
して装置本体１を介して図示しない外部のモニタに送ら
れ表示されるようになっている。

【０００５】なお、ここでは、挿入管２内にＣＣＤ撮像
素子５ｃを配置した撮像部について説明したが、この挿
入管２内には複数のレンズ等からなる光学系のみを配置
し、装置本体１側にＣＣＤ撮像素子５ｃを配置する場合
もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の腹腔鏡は以上の
ように構成されており、光ファイバ４は、光を終端で散
乱させることなく出射するが、開口角以上には広がらな
いので、この光による照度は、出射方向の真正面が最も
強くなり周辺になるほど大幅に弱まる。そして、従来の
腹腔鏡は、これらの光ファイバ４を通して挿入管２の先
端からまっすぐに光を出射するので、多数の光ファイバ
４からの光を全て統合しても、図６に示すように、前方
中央部の照度が最も強くなり周辺ほど弱くなる。従っ
て、撮像部５のＣＣＤ撮像素子５ｃが、このような光フ
ァイバ４による照明を受けた被写体を撮像すると、画像
の中央部は極めて明るくなるが、周辺部は急速に暗くな
る。

【０００７】このため、従来の腹腔鏡は、モニタに表示
された画像が中央部は明るすぎるためにハレーションに
よって色が飛び白っぽくなるにもかかわらず、周辺部は
暗くなって被写体の識別が困難になり、モニタ画面が見
ずらくなるという問題があった。

【０００８】上記問題を解消するために、ＣＣＤ撮像素
子５ｃで撮像したビデオ信号をコンピュータで処理する
ことにより、中央部のハレーションを押さえると共に周
辺部の信号輝度を上げ、画像全体の明るさを均一にして
からモニタに表示させる技術が以前から提案されてい
る。しかし、このようなコンピュータ処理を行うと、中
央部では、被写体のエッジが強調され過ぎて黒い縁取り
状の虚像が現れるという問題が生じる。また、周辺で
は、輝度を上げても露光不足による画像のざらつき感は
消えないので、被写体の質感を正確に表示出来ないとい
う問題が生じる。

【０００９】そのため、挿入管の先端部にディフューザ
を入れて光を拡散させる方法があるが、光そのものは広
角に分散するが、照射光の強度が下がり、露光不足を解
消することができない。

【００１０】なお、上記問題は、腹腔鏡のみならず内視
鏡一般に共通するものである。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、光ファイバによる照明を周辺部にまで十分に
広げることにより、画像全体の明るさを均一にし、画質
を向上させることができる内視鏡を提供することを目的
としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の内視鏡は、挿入管の中央部に、この挿入管
の先端から入射する光像を撮像する撮像部が設けられる
と共に、挿入管の周縁部に、この挿入管の終端から照明
用の光を放出する多数本の光ファイバが配置された内視
鏡において、内視鏡の先端部にガラス製のガイドリング
を嵌合し、光ファイバの終端面から放出された光をガイ
ドリングに入射させ、その先端面及び外側面を通過して
前方方向に広角に出射させることにより、中央部のみな
らず周辺部にも十分な照明が施され、撮像部が撮像した
画像の周囲が暗くなるようなことがなく、全体に均一な
明るさの画像を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の腹腔鏡の一実施例を図１
及び図２に示す。図１は本発明の腹腔鏡の挿入管の縦断
断面図と正面図を示したものである。なお、図４〜図６
に示した従来例と同様の機能を有する構成物には同じ番
号を付記している。

【００１４】本実施例では、腹腔鏡について説明する
が、他の内視鏡や設備診断用の工業用監視装置の場合に
も同様に実施することができる。本発明による腹腔鏡の
装置本体１及び撮像部５は、図４及び図５に示した従来
例と同様の構成であるが、挿入管２及び光ファイバ４
は、その先端の一部をガイドリング６に置き換えてい
る。光ファイバ４の終端面とガイドリング６の後端面
は、挿入管２の軸方向に垂直な平面を形成している。光
ファイバ４は、パイプ３内の周辺部に多数本を束にして
リング状に配置し、隙間を樹脂等で封止している。ガイ
ドリング６は光ファイバ４内のコア材質に比較して屈折
率の小さいものを使用する。

【００１５】このように配置した光ファイバ４は、装置
本体１内のハロゲンランプ等の光源からの光を受光す
る。光ファイバ４の最大開口角度θｍａｘ以上の角度で
受光した光は、光ファイバ４内で減衰するが、最大開口
角度を越えない角度で受光された光は、光ファイバ４内
を伝送し、光ファイバ４の終端面よりガイドリング６の
後端面に入射される。ガイドリング６は、その屈折率が
光ファイバ４のコアに比べて小さく、また、その内側面
は撮像部を囲む反射物体に接しているので、ガイドリン
グ６の後端面に入射した光は、挿入管２の軸方向に対し
外向きの角度方向に進む。そして、ガイドリング６の外
側面に到達した光は、その入射角度により透過するもの
と、反射してガイドリング６内を透過するものとに分か
れる。ガイドリング６の外側面を透過した光は、屈折し
て挿入管２の斜め前方を照射する。図２は本発明の腹腔
鏡の照明範囲と照度の関係を示したものである。図２に
示すように、本構成の腹腔鏡においても、ガイドリング
６の先端からの光は実線で示した照明範囲とその照度の
関係は、図２のＣ１、Ｃ２特性曲線に示すように、出射
方向の中心部が最も強く、周辺になるほど弱まるが、ガ
イドリング６の外側面部から出る光は、一点斜線の範囲
を照明し、この照度特性はＣ３，Ｃ４の特性曲線とな
り、これらの照度特性を集合すると、図２の太線Ｃで示
すような照度特性が得られることになる。この照度特性
において照度がそのピーク値に対し半減する範囲は、図
６に示した従来の腹腔鏡での角度θより広げられること
になる。

【００１６】図３は本発明による他の実施例を示したも
のである。図３は挿入管２の中心軸を水平にして、上部
にその断面を、下部に外側面を示したものである。ガイ
ドリング６の先端部は、中心に向かい逆テーパ状（円錐
状）に凹ませている。図に示すように、光ファイバ４は
３重（４ａ、４ｂ、４ｃ）に構成されていて、たとえ
ば、その中の光ファイバ４ｂ内を光線ａが進行する場
合、光は円錐面に対してほぼ直角に入射しているので、
そのままａ２の光線として直進する。この光線ａ２は、
光線ａ１（図２のガイドリングを使用した場合）と比較
すると外寄りに進行する。

【００１７】また、光ファイバ４Ｃ内を光線ｂが進行す
る場合、ガイドリング６の後端面で屈折した後ガイドリ
ング６の内側面で反射し、先端面で屈折して出射する。
この時、図２の方式に比べて入射角が大きいので、ガイ
ドリング６より出射する光線の方向はｂ２の方が、ｂ１
より外向きになり、ガイドリング６の先端部から出射さ
れ光線が、前方に対して広がることになり、図２に示し
たＣ１，Ｃ２の照度特性はなだらかとなり、外側面部か
らの出射光線を合成すると、照度曲線は平坦化する。

【００１８】このような腹腔鏡を用いて、被写体を撮像
部５のＣＣＤ撮像素子５ｃで撮像すると、光を減衰させ
ることなく、画像全体が均一な明るさになり、中央部が
明るすぎたり周辺部が暗くなるようなことがなくなり、
広角で画質が向上した画像を得ることができる。

【００１９】なお、パイプ３は、光ファイバ４や撮像部
５を保護するためのものであり、必要に応じて他の材質
のものを用いることも可能である。また、ガイドリング
はプラスチックなど他の光学材料を使用することもでき
る。

【００２０】さらに、ガイドリング６の先端面のテーパ
角度により、照度特性は変えられるので、使用目的に応
じてテーパ角度を選ぶことが出来る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の内視鏡によれば、挿入管の先端
部にガイドリングを設け、光ファイバからの光を、ガイ
ドリングの先端面および外側面から出射させることによ
り、挿入管前方の中央部のみならず周辺部にも十分に照
明を行うので、広域にわたり撮像でき、明るさが均一化
した画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の腹腔鏡の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の腹腔鏡の挿入管からの照射範囲と照度
特性を示す図である。

【図３】本発明の腹腔鏡の他の実施例の動作原理を示す
図である。

【図４】従来の腹腔鏡の全体斜視図である。

【図５】従来の腹腔鏡の挿入管の先端部の側面図と正面
図である。

【図６】従来の腹腔鏡の挿入管の先端部からパイプ部分
を除去して光ファイバの配置状態を示した側面図と照度
特性を示す図である。

【符号の説明】

１…装置本体 ２…挿入管 ３…パイプ ４…光ファイバ ５…撮像部 ５ａ…カバーガラス ５ｂ…レンズ ５ｃ…ＣＣＤ撮像素子 ５ｄ…ケーブル ６…・ガイドリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿入管の中央部に、この挿入管の先端か
   ら入射する光像を撮像する撮像部が設けられると共に、
   挿入管の周縁部に、この挿入管の先端側の終端から照明
   用の光を放出する多数本の光ファイバを備えた内視鏡に
   おいて、内視鏡の先端部にガイドリングを嵌合し、光フ
   ァイバから放出された光を、該ガイドリングの先端面及
   び外側面を通過して、前方方向に広角に照射させること
   を特徴とする内視鏡。