專利名稱：用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)、裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡和用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種插入體腔并將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，并涉及一種裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡。本發(fā)明還涉及用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法。
背景技術(shù)：
用于觀察體腔中的組織的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)是廣泛熟知的。例如，通過采用白色光照明體腔內(nèi)的將被觀察的部分進(jìn)行成像而獲得可見圖像并將可見圖像顯示在監(jiān)視器的屏幕上的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在實(shí)際中廣泛地應(yīng)用。用于將照明光引入體腔的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)用在前述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中。能夠?qū)⒓す夤庠从米鳟a(chǎn)生照明光的光源。用于內(nèi)窺鏡的裝配有用于將照明光引導(dǎo)到體腔中的光纖的光導(dǎo)用在前述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中。激光光源可以用作產(chǎn)生照明光的光源。從激光光源輸出的激光束具有高方向性。 為此原因，傳統(tǒng)上，靠近光纖的輸出端的預(yù)定部分形成為向著該輸出端變細(xì)的錐形形狀，以增加用于照明光的擴(kuò)散角，如在日本未審查專利公開No. 2009-297188中所述。然而，從激光束的安全標(biāo)準(zhǔn)的觀點(diǎn)來看，將光纖的輸出端形成為如日本未審查專利公開No. 2009497188中披露的那樣薄會(huì)引起多個(gè)問題。存在即使發(fā)射量低由激光光源發(fā)射的激光束由于該激光束的每視角的高功率密度而將會(huì)對(duì)人體有害的情況。因此，在激光光源用作照明光源的情況中，從操作部位的安全的觀看來看，優(yōu)選的是盡可能采用具有最低水平的安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的激光。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮到前述情況開發(fā)了本發(fā)明。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，所述光導(dǎo)在不需要使光纖形成錐形而使得光纖在其端部處變細(xì)的情況下實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散角的增加，并且還通過形成具有較大發(fā)光區(qū)域的光源而使得能夠降低光纖的輸出端處得每視角的激光束強(qiáng)度。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供裝配有上述光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡。本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法和用于制造裝配有這種光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡的方法，用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法使得能夠制造展現(xiàn)前述操作效果的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)裝配有用于將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的光纖，該光纖包括光輸入側(cè)錐形部；和光輸出側(cè)錐形部，其中光輸入側(cè)錐形部為光纖的包括輸入端的預(yù)定部分，照明光在所述輸入端中進(jìn)入光纖，并且光纖的纖芯具有向著光輸入側(cè)錐形部中的輸入端變粗的形狀；光輸出側(cè)錐形部為光纖的包括輸出端的預(yù)定部分，照明光通過所述輸出端被輸出，并且光纖的纖芯具有向著光輸出側(cè)錐形部中的輸出端變粗的形狀；以及輸入端處的纖芯直徑大于輸出端處的纖芯直徑。在本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)中，優(yōu)選的是輸入端處的纖芯直徑相對(duì)于輸出端處的纖芯直徑的比率在從2至3的范圍內(nèi)。還優(yōu)選的是，輸入端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，而輸出端處的纖芯直徑在從150 μ m至4000 μ m的范圍內(nèi)。纖芯直徑的下限由光源的尺寸限定，從激光安全的觀點(diǎn)看，該光源被認(rèn)為是點(diǎn)光源。纖芯直徑的上限由使得能夠獲得用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)通常所要求的柔性程度的纖芯直徑限定。此外，優(yōu)選的是光纖為多模光纖。本發(fā)明的內(nèi)窺鏡包括如上所述的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)；用于產(chǎn)生照明光的光源，所述光源連接至用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的輸入側(cè)；和成像部，所述成像部用于接收由于照射通過用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)引導(dǎo)的照明光而在將被觀察的部分處產(chǎn)生的光，并用于對(duì)將被觀察的部分進(jìn)行成像。在本說明書中，表述“由于照明光的照射而在將被觀察的部分處產(chǎn)生的光”表示例如在采用白色光作為照明光獲得可見圖像的情況中的反射光，和表示在采用激發(fā)光作為照明光獲得熒光圖像的情況中對(duì)應(yīng)于激發(fā)光的熒光。本發(fā)明的用于制造將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第一方法包括下述步驟制備第一光纖和第二光纖，第一光纖的第一端處具有第一錐形部，第二光纖的第一端處具有第二錐形部；熔化第一光纖的第二端和第二光纖的第二端，以形成具有第一錐形部和第二錐形部的第三光纖；以及將第三光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得第二錐形部為照明光的輸入側(cè)，而第一錐形部為照明光的輸出側(cè)，其中第一錐形部為第一光纖的預(yù)定部分，所述預(yù)定部分包括所述第一光纖的第一端， 并且光纖的纖芯具有在所述預(yù)定部分中向著第一光纖的第一端變粗的形狀；第二錐形部為第二光纖的預(yù)定部分，所述預(yù)定部分包括所述第二光纖的第一端， 并且光纖的纖芯具有在所述預(yù)定部分中向著第二光纖的第一端變粗的形狀；以及第二光纖的第一端處的纖芯直徑大于第一光纖的第一端處的纖芯直徑。在本發(fā)明的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第一方法中，優(yōu)選的是第一光纖的第一端處的纖芯直徑相對(duì)于第二光纖的第一端處的纖芯直徑的比率在從2到3的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選的是第二光纖的第一端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，而第一光纖的第一端處的纖芯直徑在從150 μ m至4000 μ m的范圍內(nèi)。本發(fā)明的用于制造將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第二方法包括下述步驟處理光纖的包括該光纖的第一端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的光纖的纖芯向著第一端變粗；處理該光纖的包括該光纖第二端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中
5的光纖的纖芯向著第二端變粗，并且使得第二端處的纖芯直徑大于第一端處的纖芯直徑； 以及將該光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得具有較大纖芯直徑的端部為照明光的輸入側(cè)，而具有較小纖芯直徑的端部為照明光的輸出側(cè)。在本說明書中，進(jìn)行拉錐處理“使得第二端處的纖芯直徑大于第一端處的纖芯直徑”涉及多種情況。這些情況包括其中首先對(duì)第一端執(zhí)行拉錐處理，隨后對(duì)第二端執(zhí)行拉錐處理，使得第二端處的纖芯直徑大于第一端處的纖芯直徑的情況；以及其中首先對(duì)第二端執(zhí)行拉錐處理，隨后對(duì)第一端執(zhí)行拉錐處理，使得第一端的纖芯直徑小于第二端的纖芯直徑，從而使得第二端處的纖芯直徑更大的情況。也就是說，本發(fā)明的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第二種方法不依賴于對(duì)光纖的端部執(zhí)行拉錐處理的順序。在本發(fā)明的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第二種方法中，優(yōu)選的是該光纖的第二端處的纖芯直徑相對(duì)于該光纖的第一端處的纖芯直徑的比率在從2到3的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選的是光纖的第二端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，而光纖的第一端處的纖芯直徑在從150 μ m至4000 μ m的范圍內(nèi)。本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡裝配有光纖。光纖具有光輸入側(cè)錐形部和光輸出側(cè)錐形部。光輸入側(cè)錐形部為光纖的包括輸入端的預(yù)定部分，照明光在所述輸入端中進(jìn)入光纖，并且光纖的纖芯具有向著光輸入側(cè)錐形部中的輸入端變粗的形狀。光輸出側(cè)錐形部為光纖的包括輸出端的預(yù)定部分，照明光通過所述輸出端被輸出，并且光纖的纖芯具有向著光輸出側(cè)錐形部中的輸出端變粗的形狀。該光纖的特征在于，輸入端處的纖芯直徑大于輸出端處的纖芯直徑。因此，通過增加光纖的輸出端處的發(fā)光區(qū)域，可以降低每視角的激光束強(qiáng)度。同時(shí)，光纖的輸入端形成為向著輸入端變粗的錐形形狀，其中所述輸入端具有比輸出端的纖芯直徑大的纖芯直徑。因此，根據(jù)光學(xué)擴(kuò)展量守恒，可以增加輸出端處的擴(kuò)散角。因此，在不需要使光纖形成錐形而使得光纖向其端部變細(xì)的情況可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散角的增加。同時(shí)，通過形成具有大的發(fā)光區(qū)域的光源，可以實(shí)現(xiàn)光纖的輸出端處的每視角的激光束強(qiáng)度的降低。此外，基于上述效果，本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡展現(xiàn)出照明區(qū)域被擴(kuò)大且激光的安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)降低的有益效果。本發(fā)明的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光的第一種方法是一種用于制造將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，該方法包括下述步驟制備第一光纖和第二光纖，第一光纖的第一端處具有第一錐形部，第二光纖的第一端處具有第二錐形部；熔化第一光纖的第二端和第二光纖的第二端，以形成具有第一錐形部和第二錐形部的第三光纖；以及將第三光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得第二錐形部為照明光的輸入側(cè)，而第一錐形部為照明光的輸出側(cè)，其中第一錐形部為第一光纖的包括該第一光纖的第一端的預(yù)定部分，并且光纖的纖芯具有向著第一光纖在所述預(yù)定部分中的第一端變粗的形狀；第二錐形部為第二光纖的包括該第二光纖的第一端的預(yù)定部分，并且光纖的纖芯具有向著第二光纖在所述預(yù)定部分中的第一端變粗的形狀；并且第二光纖的第一端處的纖芯直徑大于第一光纖的第一端處的纖芯直徑。因此，能夠制造展現(xiàn)前述操作效果的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡。本發(fā)明的用于制造將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第二種方法包括下述步驟處理光纖的包括該光纖的第一端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的光纖的纖芯向著第一端變粗；處理該光纖的包括該光纖的第二端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的光纖的纖芯向著第二端變粗，并且使得第二端處的纖芯直徑大于第一端處的纖芯直徑；以及將該光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得具有較大纖芯直徑的端部為照明光的輸入側(cè)，而具有較小纖芯直徑的端部為照明光的輸出側(cè)。因此，能夠制造展現(xiàn)前述操作效果的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡。


圖1為圖示采用本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外觀的示意圖；圖2為示意性地圖示采用本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為示意性地圖示用在本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)中的其兩端都被形成錐形的光纖的截面示意圖；圖4為圖示在具有預(yù)定錐形形狀的光纖中輸出光的入射角φ和擴(kuò)散角θ之間的關(guān)系的概念圖的集合；以及圖5為圖示作為本發(fā)明的實(shí)施方式而被制造的在其兩端都具有錐形部的光纖的概念圖的集合。
具體實(shí)施例方式以下，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明不限于下文將描述的實(shí)施方式。注意到，為了便于視覺理解，附圖中的構(gòu)成元件的尺寸、比例等可能與實(shí)際尺寸、比例等不同。[用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)、裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡、以及用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法的實(shí)施方式]用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡用在如圖1所示的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2中。 如圖1所示，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2由下述部件構(gòu)成用于獲取對(duì)象體(體腔)內(nèi)的將被觀察的部分的圖像的電子內(nèi)窺鏡10 ；用于生成內(nèi)窺鏡圖像的處理設(shè)備11 ；和供應(yīng)用于照明體腔的內(nèi)部的照明光的光源設(shè)備12。用于顯示內(nèi)窺鏡圖像的監(jiān)視器20連接至處理設(shè)備11。電子內(nèi)窺鏡10裝配有將插入體腔的探頭部13 ；設(shè)置在探頭13的基端處的操作部14 ；和從操作部14延伸的通用塞繩15。探頭部13由下述部件構(gòu)成細(xì)長(zhǎng)柔性管部13a ； 由多個(gè)連接的彎曲件形成的彎曲部；和定位在探頭部13的遠(yuǎn)端處的末端部13c。末端部13c 由剛性金屬材料等形成，并在其中容納用于獲取體腔內(nèi)的圖像的CCD 30(參見圖2)等。操作部14裝配有鑷子開口 17、角度旋鈕18等。鑷子開口 17連接至形成在末端部 13c中的鑷子出口 27(參見圖2)。治療器械插入穿過鑷子開口 17，并通過鑷子出口 27突進(jìn)到體腔中。角度旋鈕18經(jīng)由設(shè)置在探頭部13內(nèi)的線連接至彎曲部13b。通過操作角度旋鈕18推拉電而使彎曲部1 彎曲以沿垂直方向和水平方向移動(dòng)。因此，末端部13c可以向著體腔內(nèi)的期望方向被定向。連接器19設(shè)置在通用塞繩15的延伸端處。連接器19為由通信連接器19a和光源連接器19b構(gòu)成的組合型的連接器，并能夠可移除地連接至處理設(shè)備11和光源設(shè)備12。
如圖2所示，用于接收對(duì)象的圖像光的觀察窗25、射通過照明光的照明窗沈和鑷子出口 27設(shè)置在電子內(nèi)窺鏡10的末端部13c的遠(yuǎn)端面上。導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)28和棱鏡四設(shè)置至觀察窗25的后面。CXD 30直接設(shè)置在棱鏡四下面，且CXD 30連接至電路板31。對(duì)象的已經(jīng)穿過導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)28和棱鏡四的圖像光進(jìn)入CXD 30的光接收表面。CXD 30基于進(jìn)入光接收表面的圖像光輸出圖像信號(hào)，并將該圖像信號(hào)輸入至電路板31。電路板31經(jīng)由信號(hào)電纜32連接至處理設(shè)備11的計(jì)時(shí)/驅(qū)動(dòng)電路42和數(shù)字信號(hào)處理電路43(DSP 43)。電路板31裝配有模擬信號(hào)處理電路(未示出)。模擬信號(hào)處理電路對(duì)從CCD 30輸入的圖像信號(hào)執(zhí)行相關(guān)雙采樣處理，以去除預(yù)設(shè)噪聲和放大器噪聲。隨后，已經(jīng)從中去除噪聲的圖像信號(hào)被以預(yù)定增益被放大，隨后轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定位數(shù)的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字圖像信號(hào)經(jīng)由信號(hào)電纜32輸入至處理設(shè)備11的DSP 43。將照明光照射向體腔的內(nèi)部的照射透鏡33設(shè)置在照明窗沈的后面。照射透鏡33 面向光導(dǎo)34的輸出端。光導(dǎo)34穿過探頭部13、操作部14、通用塞繩15的內(nèi)部，并且所述光導(dǎo)的輸入面突出到光源連接器1%的端部之外。當(dāng)光源連接器19b連接至光源裝置12 時(shí)，光導(dǎo)34的輸入面插入光源裝置12的內(nèi)部。來自光源裝置12的照明光由光導(dǎo)34引導(dǎo)至末端部13c，并經(jīng)由照射透鏡33和照明窗沈照射到體腔的內(nèi)部。用作光導(dǎo)34的導(dǎo)光構(gòu)件的光纖F由纖芯C和覆層K構(gòu)成。如圖3所示，光纖F具有光輸入側(cè)錐形部Ta和光輸出側(cè)錐形部Tb。光輸入側(cè)錐形部Ta為光纖F的包括輸入端 Sa的預(yù)定部分，照明光在輸入端M中進(jìn)入光纖F，光纖F的纖芯C具有向著光輸入側(cè)錐形部Ta的輸入端M變粗的形狀。光輸出側(cè)錐形部Tb為光纖F的包括輸出端Sb預(yù)定部分， 照明光通過輸出端Sb輸出，光纖F的纖芯C具有向著光輸出側(cè)錐形部Tb的輸出端Sb變粗的形狀。光纖F形成為使得光輸入端M處的纖芯直徑La大于光輸出端Sb處的纖芯直徑 Lb。優(yōu)選的是輸入端處的纖芯直徑相對(duì)于輸出端處的纖芯直徑的比率在從2至3的范圍內(nèi)。 此外，優(yōu)選的是輸入端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，輸出端處的纖芯直徑在從150 μ m至4000 μ m的范圍內(nèi)。在這里，在可見光和近紅外光區(qū)域中，滿足前述關(guān)于纖芯直徑的條件的光纖作為多模光纖而操作。在其兩端具有錐形部的光纖F例如可以通過下述方法形成。首先，制備在其第一端具有第一錐形部的第一光纖和在其第一端具有第二錐形部的第二光纖。在這里，第一錐形部為第一光纖的包括其第一端的預(yù)定部分，光纖的纖芯在所述預(yù)定部分中具有向著第一光纖的第一端變粗的形狀。第二錐形部為第二光纖的包括其第一端的預(yù)定部分，且光纖的纖芯在所述預(yù)定部分中具有向著第二光纖的第一端變粗的形狀。此外，第二光纖的第一端處的纖芯直徑大于第一光纖的第一端的纖芯直徑。接下來，熔化第一光纖的第二端和第二光纖的第二端，以形成具有第一錐形部和第二錐形部的第三光纖。因此，形成為如上所述的光纖的第三光纖。此外，根據(jù)需要通過重復(fù)上述步驟制備多根這種光纖。隨后，將第三光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得第二錐形部為照明光的輸入側(cè)，而第一錐形部為照明光的輸出側(cè)，從而獲得第一實(shí)施方式的光導(dǎo)。可替換地，可以通過下述方法形成在其兩端都具有錐形部的光纖F。首先，處理光纖的包括該光纖的第一端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的光纖的纖芯向著第一端變粗。接下來，處理光纖的包括該光纖的第二端的預(yù)定部分形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的光纖的纖芯向著第二端變粗，并且使得第二端處的纖芯直徑大于第一端處的纖芯直徑。此時(shí)，可以首先或其次形成具有較大纖芯直徑的錐形部。通過上述步驟形成如上所述的光纖。此外，根據(jù)需要通過重復(fù)上述步驟制備多根這種光纖。然后，將該光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得具有較大纖芯直徑的端部為照明光的輸入側(cè)，而具有較小纖芯直徑的端部為照明光的輸出側(cè)，從而獲得第一實(shí)施方式的光導(dǎo)。在上述方法，通過調(diào)節(jié)拉絲光纖的速度可以執(zhí)行拉錐處理。通常，光纖拉絲裝置能夠在從約1000!11/1^11至沈00111/1^11的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)拉絲速度。因此，可以進(jìn)行拉絲，使得錐形部的纖芯直徑和線性部的纖芯直徑可以呈現(xiàn)期望的值。在光纖F的兩端形成為向著端部變粗且輸入側(cè)的的纖芯直徑大于輸出側(cè)的纖芯直徑的錐形形狀的情況下，在不需要使光纖的端部形成錐形以向著該端部變細(xì)的情況下可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散角的增加。此外，可以形成具有較大發(fā)光區(qū)域的光源，從而降低光纖的輸出端處的每視角的激光束強(qiáng)度。此外，本發(fā)明的光導(dǎo)僅需要具有僅在該光導(dǎo)的兩端處向著端部變粗的錐形形狀。 也就是說，能夠采用除其兩端處之外具有細(xì)直徑的光纖。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于具有極好彈性和剛性的細(xì)直徑光纖可以用在光導(dǎo)的中心部分處，在該中心部分處經(jīng)常出現(xiàn)彎曲變形。采用上述結(jié)構(gòu)的理由如下。圖4A為圖示在具有向著端部變細(xì)的錐形部的傳統(tǒng)的光纖中照明光相對(duì)于輸出光的擴(kuò)散角θ的入射角φ的示意圖。在輸出端處的纖芯直徑根據(jù)激光束安全的觀點(diǎn)而增加的情況中，如圖4Β所示，輸出端處的發(fā)光區(qū)域增加。然而，擴(kuò)散角由于光學(xué)擴(kuò)展量守恒而降低。通過增加光輸入端處的纖芯直徑使得端部的面積之比(光輸出端光輸入端)等于圖4Α中圖示的情況，如圖4C所示，擴(kuò)散角在理論上將被保持不變， 因?yàn)樗雒娣e之間的比率保持。鑷子出口 27經(jīng)由鑷子通道35連接至鑷子開口 17。鑷子通道35例如為由樹脂形成的圓筒形構(gòu)件。在采用內(nèi)窺鏡進(jìn)行觀察的同時(shí)在染病部位將被切開的情況中，作為處理工具的電動(dòng)解剖刀36 (高頻解剖刀)通過鑷子開口 17插入鑷子通道35中。處理設(shè)備11裝配有接合通用塞繩15的通信連接器19a的插座40。插座40經(jīng)由絕緣體(未示出)組裝在殼體41中，該絕緣體用于使處理設(shè)備11的主體和連接器19電絕緣。殼體41接地。當(dāng)通信連接器19a與插座40接合時(shí)，CXD 30連接至計(jì)時(shí)/驅(qū)動(dòng)電路42 禾口 DSP 43。計(jì)時(shí)/驅(qū)動(dòng)電路42響應(yīng)于來自CPU 44的命令產(chǎn)生控制信號(hào)(時(shí)鐘脈沖)，并經(jīng)由信號(hào)電纜32將控制信號(hào)輸入至CCD 30?？刂菩盘?hào)控制從CCD30讀出積累電荷的時(shí)序 (timing)、(XD 30的電子快門的快門速度等。DSP43對(duì)經(jīng)由信號(hào)電纜32輸入的圖像信號(hào)進(jìn)行色分離、顏色插值、增益校正、白平衡調(diào)整、伽馬校正等，以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器45轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并作為內(nèi)窺鏡圖像顯示在監(jiān)視器20上。光源設(shè)備12裝配有光源50 ；光源驅(qū)動(dòng)器51 ；膜片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52 ；光圈驅(qū)動(dòng)器53 ； 和控制其它部件的CPU 54。光源50根據(jù)由光源驅(qū)動(dòng)器51施加的控制打開和關(guān)閉，以將照明光照向設(shè)置在光源50前方的聚焦透鏡55。光源50的示例包括氙氣燈；鹵素?zé)?；LED (發(fā)光二極管)；熒光發(fā)光元件；和LD(激光器二極管)。根據(jù)將獲取的內(nèi)窺鏡圖像(可見圖像、 熒光圖像等)的類型，即將利用的光的波長(zhǎng)，適當(dāng)?shù)剡x擇光源50。膜片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52設(shè)置在光源50和聚焦透鏡55之間，并調(diào)節(jié)照明光的量，使得由
9CCD 30獲得的內(nèi)窺鏡圖像具有大致均勻的亮度。膜片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52裝配有改變照明光通過的孔口的直徑(孔徑)的膜片翼板(wing)；和用于驅(qū)動(dòng)膜片翼板的電動(dòng)機(jī)。光圈驅(qū)動(dòng)器 53打開和關(guān)閉膜片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52的膜片翼板，以改變照明光通過的面積，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入光導(dǎo) ；34的照明光的量。探頭13的柔性管部13a由下述部件構(gòu)成柔性螺旋管；防止螺旋管拉伸的網(wǎng)；和為網(wǎng)上的樹脂涂層的外層。多根信號(hào)電纜32、鑷子通道35和構(gòu)成光導(dǎo)的多個(gè)光導(dǎo)34彼此平行且靠近地通過柔性管部13a的內(nèi)部被供給。接下來，將描述如上構(gòu)造的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2的操作。當(dāng)電子內(nèi)窺鏡10連接至處理設(shè)備11時(shí)，CXD 30連接至計(jì)時(shí)/驅(qū)動(dòng)電路42和DSP 43。當(dāng)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2的電源打開時(shí)，處理設(shè)備11和光源設(shè)備12開始操作。光源設(shè)備12的光源50打開，照明光朝向聚焦透鏡55 發(fā)射。照明光由聚焦透鏡陽(yáng)引導(dǎo)至光纖23的輸入端，隨后被引導(dǎo)至電子內(nèi)窺鏡10的末端部 13c。在電子內(nèi)窺鏡10的探頭部13插入體腔內(nèi)且由光導(dǎo)34引導(dǎo)的照明光傳播到光擴(kuò)散元件33內(nèi)之后，照明光照射到將被觀察的部分上。然后，由CXD 30獲得通過照明光照明的將被觀察的部分的圖像。從CCD 30輸出的圖像信號(hào)在電路板31的模擬處理電路中進(jìn)行多種處理，隨后經(jīng)由信號(hào)電纜32輸入至處理裝置11的DSP 43。DSP 43對(duì)輸入的圖像信號(hào)進(jìn)行多種信號(hào)處理，并產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)作為內(nèi)窺鏡圖像經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器45 顯示在監(jiān)視器20上。在內(nèi)窺鏡觀察情況下需要處理染病部位的情況中，電動(dòng)解剖刀36通過鑷子開口 17插入鑷子通道35。隨后，使其上施加高頻電流的電動(dòng)解剖刀36的末端接觸染病部位，以切除并燒灼染病部位。如上所述，本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡裝配由光纖。光纖具有光輸入側(cè)錐形部和光輸出側(cè)錐形部。光輸入側(cè)錐形部為光纖的包括輸入端的預(yù)定部分，其中照明光在所述輸入端中進(jìn)入光纖，光纖的纖芯具有向著光輸入側(cè)錐形部中的輸入端變粗的形狀。光輸出側(cè)錐形部為光纖的包括輸出端的預(yù)定部分，其中照明光通過輸出端被輸出，光纖的纖芯具有向著光輸出側(cè)錐形部中的輸出端變粗的形狀。該光纖的特征在于， 輸入端處的纖芯直徑大于輸出端處的纖芯直徑。因此，通過增加光纖的輸出端處的發(fā)光區(qū)域，可以降低每視角的激光束強(qiáng)度。同時(shí)，光纖的輸入端形成為向著輸入端變粗的錐形形狀，所述輸入端具有比輸出端的纖芯直徑大的纖芯直徑。因此，根據(jù)光學(xué)擴(kuò)展量守恒，可以增加輸出端處的擴(kuò)散角。因此，在不需要使光纖形成錐形而使得光纖向其端部變細(xì)的情況可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散角的增加。同時(shí)，通過形成具有大的發(fā)光區(qū)域的光源，可以實(shí)現(xiàn)光纖的輸出端處的每視角的激光束強(qiáng)度的降低。此外，基于上述效果，本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡展現(xiàn)出照明區(qū)域被擴(kuò)大且激光的安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)降低的有益效果。此外，通過用于制造本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的第一和第二方法能夠制造展現(xiàn)出前述操作效果的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)和裝配有該光導(dǎo)的內(nèi)窺鏡。(對(duì)用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的設(shè)計(jì)修改)上文描述了其中本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)應(yīng)用于柔性內(nèi)窺鏡的情況。然而，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)可以應(yīng)用于剛性內(nèi)窺鏡。
[實(shí)施方式]下文將描述本發(fā)明的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的實(shí)施方式。<實(shí)施方式1>制備兩根石英多模光纖，所述光纖的直線部分具有0.22的數(shù)值孔徑ΝΑ、200μπι 的纖芯直徑，240 μ m的覆層直徑，2. 5m的總長(zhǎng)度，對(duì)所述光纖執(zhí)行拉錐處理，使得所述光纖的第一端為向著末端變粗的錐形形狀。對(duì)兩根光纖中的一根進(jìn)行拉錐處理，以便在離第一端50cm的位置處開始拉錐，并且第一端處的纖芯直徑為700 μ m。對(duì)兩根光纖中的另一根進(jìn)行拉錐處理，以便在離第一端50cm的位置處開始拉錐，并且第一端處的纖芯直徑為 300 μ Hi0隨后，第一光纖和第二光纖的細(xì)直徑端(沒有執(zhí)行拉錐處理的端部)熔化。因此， 制成具有光輸入側(cè)錐形部和光輸出側(cè)錐形部的光纖束，其中光輸入側(cè)錐形部向著在端部處具有700 μ m的纖芯直徑的端部變粗，光輸出側(cè)錐形部向著具有300 μ m的纖芯直徑的端部變粗，如圖5A所示。然后，光纖束用來制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)。注意到在圖5A和5B中，為方便起見，僅圖示了光纖的纖芯部分。此時(shí)，當(dāng)從IOOmm遠(yuǎn)的位置觀看時(shí)，光纖的光輸出端的視角α為3mrad。因此，用于內(nèi)窺鏡的該光導(dǎo)的AEL(可接受的發(fā)射極限)可以約為為其中采用具有1. 5mrmd的視角的點(diǎn)光源的情況計(jì)算的AEL的兩倍。這意味著，例如，在激光等級(jí)為1的情況中，可以允許近似兩倍的亮度。基于光學(xué)擴(kuò)展量守恒，光輸入側(cè)處的NA為0. 22X 200 μ m/700 μ m = 0. 06, 光輸出側(cè)處的NA為0. 22Χ200μπι/300μπι = 0. 15。因此，可以理解，光輸出端處的光束的擴(kuò)散角大于光輸入端處的入射角。<實(shí)施方式2>制備兩根石英多模光纖，所述光纖的直線部分具有0. 5的數(shù)值孔徑ΝΑ，100 μ m的纖芯直徑，115 μ m的覆層直徑，2. 5m的總長(zhǎng)度，對(duì)所述光纖上進(jìn)行拉錐處理，使得所述光纖第一端為向著端部變粗的錐形形狀。對(duì)兩根光纖中的一根進(jìn)行拉錐處理，以便在離第一端 50cm的位置處開始拉錐，第一端處的纖芯直徑為700 μ m。對(duì)兩根光纖中的另一根進(jìn)行拉錐處理，以便在離第一端50cm的位置處開始拉錐，第一端處的纖芯直徑為300 μ m。隨后，第一光纖和第二光纖的細(xì)直徑端(沒有進(jìn)行拉錐處理的端部)熔化。因此，制成具有光輸入側(cè)錐形部和光輸出側(cè)錐形部的光纖束，其中光輸入側(cè)錐形部向著在端部處具有700μπι的纖芯直徑的端部變粗，光輸出側(cè)錐形部向著具有300 μ m的纖芯直徑的端部變粗，如圖5B所示。然后，光纖束用來制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)。此時(shí)，當(dāng)從IOOmm遠(yuǎn)的位置觀看時(shí)，光纖的光輸出端的視角α為3mrad。因此，用于內(nèi)窺鏡的該光導(dǎo)的AEL(可接受的發(fā)射極限)可以約為為其中采用具有1. 5mrad的視角的點(diǎn)光源的情況計(jì)算的AEL的兩倍。此外，可以采用具有兩倍或更多倍的總強(qiáng)度的激光束。 基于光學(xué)擴(kuò)展量守恒，光輸入側(cè)處的NA為0. 5 X 100 μ m/700 μ m = 0. 07,光輸出側(cè)處的NA 為0. 5 X 100 μ m/300 μ m = 0. 15。因此，可以理解，光輸出端出的光束的擴(kuò)散角大于光輸入端處的入射角。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，所述光導(dǎo)裝配有用于將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分的光纖，該光纖包括光輸入側(cè)錐形部；和光輸出側(cè)錐形部，其中光輸入側(cè)錐形部為所述光纖的包括輸入端的預(yù)定部分，所述照明光在所述輸入端中進(jìn)入所述光纖，并且所述光纖的纖芯具有向著所述光輸入側(cè)錐形部的輸入端變粗的形狀；光輸出側(cè)錐形部為所述光纖的包括輸出端的預(yù)定部分，所述照明光通過所述輸出端被輸出，并且所述光纖的纖芯具有向著所述光輸出側(cè)錐形部的輸出端變粗的形狀；以及所述輸入端處的纖芯直徑大于所述輸出端處的纖芯直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，其中所述輸入端處的纖芯直徑相對(duì)于所述輸出端處的纖芯直徑的比值在從2到3的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，其中所述輸入端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，而所述輸出端處的纖芯直徑在從150μπι至4000μπι的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，其中 所述光纖為多模光纖。
5.一種內(nèi)窺鏡，包括如在權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)中所述的用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)； 用于產(chǎn)生照明光的光源，所述光源連接至所述用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的輸入側(cè)；和成像部，所述成像部用于接收由于照射由所述用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)引導(dǎo)的照明光而在將被觀察的部分處產(chǎn)生的光，并用于對(duì)所述將被觀察的部分進(jìn)行成像。
6.一種用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，所述用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分，所述方法包括下述步驟制備第一光纖和第二光纖，第一光纖的第一端處具有第一錐形部，所述第二光纖的第一端處具有第二錐形部；熔化所述第一光纖的第二端和所述第二光纖的第二端，以形成具有所述第一錐形部和所述第二錐形部的第三光纖；以及將第三光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得所述第二錐形部為照明光的輸入側(cè)，而所述第一錐形部為照明光的輸出側(cè)，其中所述第一錐形部為所述第一光纖的預(yù)定部分，所述預(yù)定部分包括所述第一光纖的第一端，并且所述光纖的纖芯具有在所述預(yù)定部分中向著所述第一光纖的第一端變粗的形狀；所述第二錐形部為所述第二光纖的預(yù)定部分，所述預(yù)定部分包括所述第二光纖的第一端，并且所述光纖的纖芯具有在所述預(yù)定部分中向著所述第二光纖的第一端變粗的形狀； 以及所述第二光纖的第一端處的纖芯直徑大于所述第一光纖的第一端處的纖芯直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，其中所述第一光纖的第一端處的纖芯直徑相對(duì)于所述第二光纖的第一端處的纖芯直徑的比值在從2到3的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，其中所述第二光纖的第一端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，而所述第一光纖的第一端處的纖芯直徑在從150 μ m至4000 μ m的范圍內(nèi)。
9.一種用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，所述用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)將照明光引導(dǎo)至將被觀察的部分，所述方法包括下述步驟處理光纖的包括所述光纖的第一端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的所述光纖的纖芯向著第一端變粗；處理所述光纖的包括所述光纖的第二端的預(yù)定部分以形成錐形，使得在所述預(yù)定部分中的所述光纖的纖芯向著第二端變粗，并且使得所述第二端處的纖芯直徑大于所述第一端處的纖芯直徑；以及將所述光纖放入內(nèi)窺鏡的探頭部中，使得具有較大纖芯直徑的端部為照明光的輸入側(cè)，而具有較小纖芯直徑的端部為照明光的輸出側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，其中所述光纖的第二端處的纖芯直徑相對(duì)于所述光纖的第一端處的纖芯直徑的比值在從2 到3的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10中任一項(xiàng)所述的用于制造用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的方法，其中 所述光纖的第二端處的纖芯直徑在從300 μ m至6000 μ m的范圍內(nèi)，而所述光纖的第一端處的纖芯直徑在從150 μ m至4000 μ m的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)，該光導(dǎo)裝配有光纖。該光纖包括輸入側(cè)錐形部和輸出側(cè)錐形部。輸入側(cè)錐形部為光纖的包括輸入端的預(yù)定部分，照明光在所述輸入端中進(jìn)入光纖，并且光纖的纖芯具有向著光輸入側(cè)錐形部的輸入端變粗的形狀。光輸出側(cè)錐形部為光纖的包括輸出端的預(yù)定部分，照明光通過該輸出端被輸出，光纖的纖芯具有向著光輸出側(cè)錐形部的輸出端變粗的形狀。輸入端處的纖芯直徑大于輸出端處的纖芯直徑。
文檔編號(hào)A61B1/07GK102401928SQ20111025467
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者吉弘達(dá)矢, 吉田光治 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社