内窥镜和内窥镜系统的制作方法

1.本发明涉及一种内窥镜和内窥镜系统。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了具有前端罩的内窥镜。前端罩装配于插入部的前端。前端罩使用了透明的材料。
3.在插入部的前端配置有物镜光学系统、光导件、摄像元件以及前端罩。光导件位于物镜光学系统的侧方的两处位置。摄像元件具有可取图像范围(可取图像区)。
4.前端罩具有第一面、第二面以及侧面。第一面位于物体侧。第二面位于手边侧。侧面位于外周部。
5.第一面由平面和曲面形成。曲面位于平面与侧面之间。通过设置曲面，能够容易地将插入部插入体内。
6.第二面具有与光导件的出射面相向的部分。该部分是照明光扩散部。从光导件出射面射出的照明光在通过照明光扩散部后从前端罩的第一面射出，从而进行视场的照明。
7.视场是能够利用光学设备看到的物体空间的范围。内窥镜的视场由物镜光学系统的焦距、失真以及摄像元件的可取图像范围决定。
8.从照明光扩散部射出的照明光向第一面的平面和曲面入射。第一面的曲面具有正折射力。因此，入射到曲面的照明光向视场的中心方向折射。向视场的中心方向折射的照明光与在物体上从平面射出的照明光叠加。其结果，视场内的特定位置处的照明光变强，发生照明不均。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.专利文献1：日本特开2008-237790号公报


技术实现要素：

12.发明要解决的问题
13.在专利文献1的内窥镜中，曲面处的折射角度大，从平面部射出的照明光的角度分布与从曲面射出的照明光的角度分布不同。因此，特定角度下的照明光变强，发生照明不均。
14.通过使照明光扩散部为散射面，能够减少照明不均。然而，散射会导致光量损失。因此，照明光的光量下降。
15.本发明是鉴于这样的问题点而完成的，目的在于提供一种能够进行照明光的配光宽且光量损失和照明不均少的照明的内窥镜和内窥镜系统。
16.用于解决问题的方案
17.为了解决上述问题并实现目的，本发明的至少若干个实施方式所涉及的内窥镜是如下内窥镜，
18.内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件，在插入部前端配置有前端罩，
19.从光导件出射面射出照明光，
20.前端罩具有用于插入并固定摄像单元的贯通部，
21.在将前端罩的物体侧设为第一面、将前端罩的手边侧设为第二面、将前端罩的外周部设为侧面时，
22.第一面具有第一平面和曲面，
23.曲面位于第一平面与侧面之间，
24.第二面具有入射照明光的照明区，
25.照明区的至少一部分由局部环面形成，
26.第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面，
27.在至少一个第一规定截面中，满足以下的条件式(1)。
28.0≤ha/r≤0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
29.在此，
30.局部环面是切取环面的一部分所得到的面，
31.环面是在平面上存在圆以及不与该圆相交的直线的情况下以直线为轴使圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆，
32.ha是第一交点与第二交点的距离，
33.第一交点是穿过小圆的中心且平行于中心轴的直线与光导件出射面的交点，
34.第二交点是穿过第一平面与曲面的边界的光线中的、在光导件出射面与照明区之间平行于中心轴的光线同光导件出射面的交点，
35.在第二交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正，
36.r是小圆的半径。
37.一种内窥镜，内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件，在插入部前端配置有前端罩，
38.从光导件出射面射出照明光，
39.前端罩具有用于插入并固定摄像单元的贯通部，
40.在将前端罩的物体侧设为第一面、将前端罩的手边侧设为第二面、将前端罩的外周部设为侧面时，
41.第一面具有第一平面和曲面，
42.曲面位于第一平面与侧面之间，
43.第二面具有入射照明光的照明区，
44.照明区的至少一部分由局部环面形成，
45.第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面，
46.在至少一个第一规定截面中，满足以下的条件式(2)。
47.0≤(ha
×
n2)/r≤1.36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
48.在此，
49.局部环面是切取环面的一部分所得到的面，
50.环面是在平面上存在圆以及不与该圆相交的直线的情况下以直线为轴使圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆，
51.ha是第一交点与第二交点的距离，
52.第一交点是穿过小圆的中心且平行于中心轴的直线与光导件出射面的交点，
53.第二交点是穿过第一平面与曲面的边界的光线中的、在光导件出射面与照明区之间平行于中心轴的光线同光导件出射面的交点，
54.在第二交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正，
55.n是前端罩的材料的e线时的折射率，
56.r是小圆的半径。
57.另外，本发明的至少若干个实施方式所涉及的内窥镜系统具有：
58.上述的内窥镜；以及
59.图像处理装置。
60.发明的效果
61.根据本发明，能够提供一种能够进行照明光的配光宽且光量损失和照明不均少的照明的内窥镜和内窥镜系统。
附图说明
62.图1是示出本实施方式的内窥镜和内窥镜系统的图。
63.图2是示出基本结构的内窥镜的第一例的图。
64.图3是示出环面的图。
65.图4是示出基本结构的内窥镜的第二例的图。
66.图5是从物体侧观察内窥镜前端的图。
67.图6是前端罩的截面图。
68.图7是从物体侧观察内窥镜前端的图。
69.图8是前端罩的截面图。
70.图9是前端罩的截面图。
71.图10是前端罩的截面图。
72.图11是从物体侧观察内窥镜前端的图。
73.图12是插入部前端和前端罩的图。
74.图13是前端罩的截面图。
75.图14是从物体侧观察内窥镜前端的图。
76.图15是示出实施例1的内窥镜和配光的图。
77.图16是示出实施例2的内窥镜和配光的图。
78.图17是示出实施例3的内窥镜和配光的图。
79.图18是示出实施例4的内窥镜和配光的图。
80.图19是示出实施例5的内窥镜和配光的图。
81.图20是示出实施例6的内窥镜和配光的图。
82.图21是示出实施例7的内窥镜和配光的图。
83.图22是示出实施例8的内窥镜和配光的图。
具体实施方式
84.下面，关于本实施方式所涉及的内窥镜和本实施方式所涉及的内窥镜系统，说明采用这样的结构的理由和作用。此外，本发明不被这些实施方式所限定。
85.在下面的说明中，使用截面图和从物体侧观察内窥镜前端的图。截面图是包含前端罩的中心轴的截面处的图。
86.图1是示出本实施方式的内窥镜和内窥镜系统的图。内窥镜例如是电子内窥镜。
87.内窥镜系统1是使用电子内窥镜2的观察系统。内窥镜系统1具有电子内窥镜2、以及具有摄像机控制单元(ccu)和光源功能的壳体3。另外，显示单元4与壳体3连接。
88.电子内窥镜2具有插入部6、操作部5、通用线缆7以及连接器部8。插入部6细长且能够插入到患者的体腔内。另外，插入部6由具有挠性的构件形成。观察者能够利用设置于操作部5的弯角钮等来进行各种操作。通用线缆7经由连接器8来与壳体3连接。
89.在通用线缆7内置有用于发送接收各种信号等的信号线缆和光导件线缆。作为各种信号，存在电源电压信号和ccd驱动信号等。这些信号从壳体3被发送到电子内窥镜2。另外，作为各种信号，存在影像信号。该信号从电子内窥镜2被发送到壳体3。
90.此外，未图示的vtr磁带机、视频打印机等周边设备能够与壳体3内的视频处理器连接。视频处理器对来自电子内窥镜2的影像信号实施信号处理。基于影像信号，在显示单元4的显示画面上显示内窥镜图像。
91.在电子内窥镜2的插入部前端配置有前端罩9。
92.使用第一实施方式的内窥镜和第二实施方式的内窥镜来说明本实施方式的内窥镜。第一实施方式的内窥镜和第二实施方式的内窥镜具备基本结构。
93.基本结构是插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。从光导件出射面射出照明光。前端罩具有用于插入并固定摄像单元的贯通部。将前端罩的物体侧设为第一面，将前端罩的手边侧设为第二面，将前端罩的外周部设为侧面。第一面具有第一平面和曲面，曲面位于第一平面与侧面之间。第二面具有入射照明光的照明区，照明区的至少一部分由局部环面形成。第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面。
94.内窥镜例如具有操作部和插入部。插入部的一端位于物体侧，插入部的另一端位于操作部侧。在操作部处，由手术操作者进行各种操作。由此，操作部配置于手术操作者的手边。手边侧是设置有操作部的一侧。
95.图2是示出本实施方式的内窥镜的第一例的图。图2的(a)是插入部前端的截面图。图2的(b)是前端罩的截面图。
96.如图2的(a)所示，在内窥镜20的插入部前端30配置有前端罩40。另外，在插入部前端30例如配置有外装管31和金属管32。外装管31及金属管32与前端罩40接触。
97.摄像单元50和光导件60位于插入部前端30。摄像单元50具有物镜光学系统51和摄像元件52。光导件60具有光导件出射面61。从光导件出射面61射出照明光。
98.从光导件出射面61射出的照明光向前端罩40入射。前端罩40由透明的材料形成。作为透明的材料，例如能够使用树脂。入射到前端罩40的照明光在前端罩40发生折射和透射而从前端罩40射出。
99.在内窥镜20中，光导件60并排地位于摄像单元50的侧方。由此，照明光被从一个方
向照射到物体。
100.如图2的(b)所示，前端罩40具有第一面41、第二面42以及侧面43。第一面41是前端罩40的物体侧的面。第二面42是手边侧的面。侧面43是前端罩40的外周面。
101.在前端罩40形成有贯通孔44。摄像单元50被插入到贯通孔44中之后，摄像单元50被固定于贯通孔44。
102.第一面41具有第一平面41a和曲面41b。曲面41b位于第一平面41a与侧面43之间。
103.第一平面41a、曲面41b以及侧面43形成为各区域的边界部平滑地连接。箭头45示出第一平面41a与曲面41b的边界的位置。箭头46示出曲面41b与侧面43的边界的位置。
104.中心轴47是前端罩40的中心轴。贯通孔44的中心不位于中心轴47上。
105.前端罩40的第二面42具有非照明区42a和照明区42b。非照明区42a是平面。
106.在前端罩40中，在与光导件60相向的位置形成有凹部48。照明区42b是凹部48的底面，从光导件出射面61射出的照明光向照明区42b入射。
107.前端罩40由透明的材料形成，因此入射到照明区42b的照明光发生折射和透射而从第一面41射出。
108.在基本结构的第一例中，照明区的至少一部分是局部环面(下面称为“pt面”)。在内窥镜20中，照明区42b的整个面由pt面形成。
109.pt面是切取环面的一部分所得到的面。环面是在平面上存在圆以及不与该圆相交的直线的情况下以直线为轴使圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆。
110.图3是示出环面的图。图3的(a)是示出环面的图。图3的(b)是示出小圆和中心轴的位置的图。图3的(c)是示出用于形成pt面的圆弧的图。
111.如图3的(a)所示，环面70是环型的立体71的表面。
112.如图3的(b)所示，环面70是在平面上存在圆72以及不与圆72相交的直线73的情况下以直线73为轴使圆72旋转时形成的旋转体的表面。将进行了旋转的该圆72称为小圆。通过使圆72旋转来使圆周74移动，通过圆周74的移动来形成环面70。环面70是圆周74的轨迹。
113.pt面是切取环面70的一部分所得到的面。环面70是通过圆周74的移动而形成的。由此，通过使圆周74的一部分移动来形成pt面。
114.图3的(c)中图示了圆弧75。圆弧75是圆周74的一部分。通过使圆弧75绕直线73旋转来形成pt面。
115.图4是示出基本结构的第二例的图。图4的(a)是插入部前端的截面图。图4的(b)是前端罩的截面图。
116.如图4的(a)所示，在内窥镜80的插入部前端90配置有前端罩100。另外，在插入部前端90配置有外装管91和金属管92。外装管91及金属管92与前端罩100接触。
117.摄像单元110和光导件120位于插入部前端90。摄像单元110具有物镜光学系统111和摄像元件112。光导件120具有光导件出射面121。照明光被从光导件出射面121射出。
118.从光导件出射面121射出的照明光向前端罩100入射。前端罩100由透明的材料形成。作为透明的材料，例如能够使用树脂。入射到前端罩100的照明光在前端罩100发生折射和透射而从前端罩100射出。
119.在内窥镜80中，光导件120位于相对于摄像单元110对称的两处位置。由此，照明光
被从两个方向照射到物体。
120.如图4的(b)所示，前端罩100具有第一面101、第二面102以及侧面103。第一面101是前端罩100的物体侧的面。第二面102是手边侧的面。侧面103是前端罩100的外周面。
121.在前端罩100形成有贯通孔104。摄像单元110被插入到贯通孔104中之后，摄像单元110被固定于贯通孔104。
122.第一面101具有第一平面101a和曲面101b。曲面101b位于第一平面101a与侧面103之间。
123.第一平面101a、曲面101b以及侧面103形成为各区域的边界部平滑地连接。箭头105示出第一平面101a与曲面101b的边界的位置。箭头106示出曲面101b与侧面103的边界的位置。
124.中心轴107是前端罩100的中心轴。贯通孔104的中心位于中心轴107上。
125.前端罩100的第二面102具有非照明区102a和照明区102b。非照明区102a是平面。
126.在前端罩100中，在与光导件120相向的位置形成有凹部108。照明区102b是凹部108的底面，从光导件出射面121射出的照明光向照明区102b入射。
127.前端罩100由透明的材料形成，因此入射到照明区102b的照明光发生折射和透射后从第一面101射出。
128.在基本结构的第二例中，照明区的至少一部分由pt面形成。在内窥镜80中，照明区102b的整个面由pt面形成。
129.由于环面的截面是小圆，因此环面具有折射力。由此，pt面也具有折射力。通过在照明区的至少一部分使用pt面，能够使从光导件出射面射出的照明光折射。因此，能够使照明光的配光宽。
130.如上所述，本实施方式的内窥镜具有摄像单元。摄像单元具有摄像元件和物镜光学系统。摄像元件具有长方形的可取图像范围。
131.由于像面在摄像元件的可取图像范围内为长方形，因此视场也成为大致长方形。下面，将视场在可取图像范围内的对角线的方向称为“视场的对角方向”，将可取图像范围的长边方向称为“视场的长边方向”，将可取图像范围的短边方向称为“视场的短边方向”。
132.使用图5来说明第一规定截面。图5是从物体侧观察内窥镜前端的图。
133.图5的(a)是示出第一规定截面的位置的第一例的图。图5的(b)是示出第一规定截面的位置的第二例的图。图5的(c)是示出第一规定截面的位置的第三例的图。图5的(d)是示出第一规定截面的位置的第四例的图。
134.第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面。光导件出射面具有有限的广度。由此，存在多个第一规定截面。
135.可取图像范围的形状是长方形。x轴是与可取图像范围的长边平行的轴。y轴是与可取图像范围的短边平行的轴。
136.如图5的(a)所示，在从物体侧观察内窥镜130的插入部前端131时，在插入部前端131配置有摄像单元132和光导件出射面133。在内窥镜130中，使用1根光导件。
137.摄像单元132具有物镜光学系统和摄像元件。摄像元件具有可取图像范围134。摄像单元132的中心相对于前端罩的中心轴135在x方向和y方向上偏心。
138.光导件出射面133位于摄像单元132的x方向上的位置。光导件出射面133的形状是
椭圆。
139.直线136穿过中心轴135，且与光导件出射面133交叉。包含直线136且与纸面垂直的截面是包含中心轴135且与光导件出射面133交叉的截面。
140.第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面。由此，包含直线136且与纸面垂直的截面是第一规定截面，直线136表示从物体侧观察内窥镜前端的情况下的第一规定截面的位置。
141.如图5的(b)所示，在从物体侧观察内窥镜140的插入部前端141时，配置有摄像单元142和光导件出射面143。在内窥镜140中，使用1根光导件。
142.摄像单元142具有物镜光学系统和摄像元件。摄像元件具有可取图像范围144。摄像单元142的中心相对于前端罩的中心轴145而言，在x方向上偏心，但在y方向上不偏心。
143.光导件出射面143位于摄像单元142的x方向上的位置。光导件出射面143的形状是圆。
144.直线146穿过中心轴145，且与光导件出射面143的外周接触。设为该状态也包含在直线146与光导件出射面143交叉的状态中。包含直线146且与纸面垂直的截面是包含中心轴145且与光导件出射面143交叉的截面。
145.第一规定截面的定义如上所述。由此，包含直线146且与纸面垂直的截面是第一规定截面，直线146表示从物体侧观察内窥镜前端的情况下的第一规定截面的位置。
146.如图5的(c)所示，在从物体侧观察内窥镜150的插入部前端151时，配置有摄像单元152和光导件出射面153。在内窥镜150中，使用2根光导件。
147.摄像单元152具有物镜光学系统和摄像元件。摄像元件具有可取图像范围154。摄像单元152的中心相对于前端罩的中心轴155而言，在x方向上不偏心，但在y方向上偏心。
148.光导件出射面153位于摄像单元152的x方向上的位置。光导件出射面153的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
149.直线156穿过中心轴155，且与光导件出射面153交叉。包含直线156且与纸面垂直的截面是包含中心轴155且与光导件出射面153交叉的截面。
150.第一规定截面的定义如上所述。由此，包含直线156且与纸面垂直的截面是第一规定截面，直线156表示从物体侧观察内窥镜前端的情况下的第一规定截面的位置。
151.如图5的(d)所示，在从物体侧观察内窥镜160的插入部前端161时，配置有摄像单元162和光导件出射面163。在内窥镜160中，使用2根光导件。
152.摄像单元162具有物镜光学系统和摄像元件。摄像元件具有可取图像范围164。摄像单元162的中心相对于前端罩的中心轴165而言，在x方向上不偏心并且在y方向上也不偏心。
153.光导件出射面163位于摄像单元162的y方向上的位置。光导件出射面163的形状是环状扇形。
154.直线166穿过中心轴165，且与光导件出射面163交叉。包含直线166且与纸面垂直的截面是包含中心轴165且与光导件出射面163交叉的截面。
155.第一规定截面的定义如上所述。由此，包含直线166且与纸面垂直的截面是第一规定截面，直线166表示从物体侧观察内窥镜前端的情况下的第一规定截面的位置。
156.光导件出射面的数量和形状不限于图5所示的形状和数量。摄像单元的相对于中
心轴的偏心方向和偏心量也不限于图5所示的偏心方向和偏心量。光导件出射面与摄像单元的相对位置也不限于图5所示的相对位置。
157.第一实施方式的内窥镜具备上述的基本结构，并且在至少一个第一规定截面中，满足以下的条件式(1)。
158.0≤ha/r≤0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
159.在此，
160.局部环面是切取环面的一部分所得到的面，
161.环面是在平面上存在圆以及不与该圆相交的直线的情况下以直线为轴使圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆，
162.ha是第一交点与第二交点的距离，
163.第一交点是穿过小圆的中心且平行于中心轴的直线与光导件出射面的交点，
164.第二交点是穿过第一平面与曲面的边界的光线中的、在光导件出射面与照明区之间平行于中心轴的光线同光导件出射面的交点，
165.在第二交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正，
166.r是小圆的半径。
167.使用图6来说明条件式(1)中使用的参数。图6是前端罩的截面图。
168.前端罩170具有第一面171、第二面172以及侧面173。第一面171具有第一平面171a和曲面171b。曲面171b位于第一平面171a与侧面173之间。第二面172具有非照明区172a和照明区172b。照明区172b与光导件出射面174相向。
169.在前端罩170中，照明区172b的整个面由pt面形成。如图6所示，照明区172b由圆175的一部分构成，其半径为r。圆175是环面的小圆。
170.接着，说明ha。
171.第一交点在图6中示为点o。第一交点是光导件出射面174与穿过圆175的中心且平行于前端罩的中心轴176的直线的交点。
172.第二交点在图6中示为点a。从点a以平行于前端罩的中心轴176的方式射出的光线在照明区172b发生折射而穿过第一平面与曲面的边界点。
173.ha是第一交点与第二交点的距离。在第二交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正。在第二交点位于第一交点与中心轴之间的情况下，将距离的值的符号设为负。在图6中，点a位于点o与侧面173之间。由此，ha的值的符号为正。
174.光线从光导件以各种角度射出。从光导件出射面174射出的光线在照明区172b发生折射，从而配光角度变宽。
175.在照明区172b射出的光线向第一面171的第一平面171a和曲面171b入射。由于第一平面171a是平面，因此光线向配光角度进一步变宽的方向折射。由于曲面171b是凸面且具有正折射力，因此光线向配光角度变窄的方向折射。
176.为了简化说明，使用图6来说明向与光导件出射面垂直的方向射出的光线。光线从光导件出射面向各个方向射出。从光导件射出的照明光中的、向与光导件出射面垂直的方向射出的光线是光的强度最高的光线。
177.点o是光导件出射面174与穿过圆175的中心且平行于前端罩的中心轴176的直线的交点。点p和点q是在光导件出射面174上且比点o靠内窥镜的外周侧的点。从点o起向外周
侧按照点p、点q的顺序排列。
178.从点o以平行于中心轴176的方式射出的光线在照明区172b和第一平面171a不发生折射而是直线前进。
179.从点p以平行于中心轴176的方式射出的光线在照明区172b发生折射。此时，将中心轴176与出射光线所成的角度设为α1。接着，光线在第一平面171a发生折射。此时，将中心轴与出射光线所成的角度设为α2。
180.从点q以平行于中心轴176的方式射出的光线在照明区172b发生折射。此时，将中心轴与出射光线所成的角度设为β1。接着，光线在曲面171b发生折射。此时，将中心轴176与出射光线所成的角度设为β2。
181.当如图6所示那样β2《α2时，照明光的配光角度分布中的特定角度下的强度变高。因此造成照明不均。若从第一平面171a射出的照明光与从曲面171b射出的照明光的角度之差大，则照明不均容易变得明显。
182.关于实际从光导件射出的光的角度，在用数值孔径表示的角度以下的范围内存在各种角度。在将从光导件出射面174以平行于前端罩的中心轴176的方式射出后穿过第一平面171a与曲面171b的边界的光线在光导件出射面174的位置设为点a、并将点o与点a的距离设为ha时，只要是条件式(1)所示的范围，则照明不均就没那么明显而不会妨碍观察。
183.当ha进一步变大时，从光导件射出的照明光全部穿过第一平面171a。在该情况下，来自曲面的照明光消失，因此照明不均消失。但是，由于内窥镜前端的外径变粗，因此作为内窥镜的有效性变低。
184.说明条件式(1)的技术意义。在该说明中，设想直到照明不均变为最大为止的范围。另外，将插入部向体内插入的容易度称为“插入性”。
185.在高于条件式(1)的上限值的情况下，第二交点过于远离中心轴，或者小圆的半径变得过小。
186.当第二交点远离中心轴时，从第一平面171a射出的照明光与从曲面171b射出的照明光的角度之差变大，照明不均容易变得明显。因此，难以进行良好的观察，在进行准确的诊断上造成妨碍。
187.另外，当第二交点过于远离中心轴时，曲面过于远离中心轴。在该情况下，插入部的外径变大。因此，插入性变差。
188.当小圆的半径变得过小时，pt面的曲率半径变小，因此，照明区的折射力变大。因此，从照明区射出的照明光的配光变宽。
189.然而，在照明区整体由pt面形成的情况下，照明区的范围变窄。当照明区的范围变窄时，出射面的范围也必然变窄。因此，照明光的光量不足。
190.在不使出射面的范围窄的情况下，照明区例如由pt面以及位于pt面的外侧的平面形成。
191.在该情况下，从光导件出射面射出的照明光向pt面和平面入射。平面不具有折射力。因此，与使用pt面的情况相比，从平面射出的照明光的发散程度小。
192.穿过了平面的照明光的一部分向曲面入射。入射到曲面的照明光向中心轴方向折射。其结果，照明不均变大。
193.在低于条件式(1)的下限值的情况下，第二交点过于靠近中心轴，或者小圆的半径
变得过大。
194.当第二交点过于靠近中心轴时，即使在照明区内使配光角度宽，大部分的光线也会向曲面部入射，并向配光角度变窄的方向折射。因此，照明光的配光变窄。
195.当小圆的半径变得过大时，pt面的曲率半径变得过大。在该情况下，照明区的折射力变小，照明光的配光变窄。
196.当照明光的配光变窄时，视场的周边的光量不足。因此，难以在视场的周边进行良好的观察，在进行准确的诊断上造成妨碍。
197.第二实施方式的内窥镜具备上述的基本结构，并且在至少一个第一规定截面中，满足以下的条件式(2)。
198.0≤(ha
×
n2)/r≤1.36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
199.在此，
200.局部环面是切取环面的一部分所得到的面，
201.环面是在平面上存在圆以及不与该圆相交的直线的情况下以直线为轴使圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆，
202.ha是第一交点与第二交点的距离，
203.第一交点是穿过小圆的中心且平行于中心轴的直线与光导件出射面的交点，
204.第二交点是穿过第一平面与曲面的边界的光线中的、在光导件出射面与照明区之间平行于中心轴的光线同光导件出射面的交点，
205.在第二交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正，
206.n是前端罩的材料的e线时的折射率，
207.r是小圆的半径。
208.条件式(2)的技术意义与条件式(1)的技术意义相同。
209.在第一实施方式的内窥镜和第二实施方式的内窥镜中，能够使照明光的配光宽。因此，不仅在视场的长边方向上还在视场的对角方向上充分地照射照明光。
210.在本实施方式的内窥镜中，摄像单元具有摄像元件，摄像元件具有长方形的可取图像范围。第一截面是由以下的式(3)表示的截面，第二截面是满足以下的条件式(4)的截面。第一截面和第二截面是第一规定截面，在第一截面和第二截面中，满足条件式(1)。
211.ψ1＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
212.0.2≤ψ2/ε≤0.7
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
213.在此，
214.ψ1是第二规定截面与第一截面所成的角度，
215.ψ2是第二规定截面与第二截面所成的角度，
216.第二规定截面是与可取图像范围的长边平行且包含中心轴的截面，
217.ε是包含可取图像范围的长边的截面与包含可取图像范围的对角线的截面所成的角度。
218.在本实施方式的内窥镜中，摄像单元具有摄像元件。摄像元件具有长方形的可取图像范围。
219.第一截面是由式(3)表示的截面。第二截面是满足条件式(4)的截面。
220.式(3)是关于第二规定截面与第一截面所成的角度的式子。条件式(4)是关于第二
规定截面与第二截面所成的角度的条件式。第二规定截面是与可取图像范围的长边平行且包含中心轴的截面。
221.使用图7来说明式(3)和条件式(4)中使用的参数。图7是从物体侧观察内窥镜前端的图。
222.图7的(a)是示出第一规定截面的位置和第二规定截面的位置的第一例的图。对与图5的(a)相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。图7的(b)是示出第一规定截面的位置和第二规定截面的位置的第二例的图。对与图5的(b)相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
223.如图7的(a)所示，在内窥镜130的插入部前端131配置有摄像单元132和光导件出射面133。摄像单元132具有摄像元件。摄像元件具有可取图像范围134。可取图像范围134的形状是长方形。
224.直线180是与可取图像范围134的长边平行且穿过中心轴135的直线。第二规定截面是与可取图像范围的长边平行且包含前端罩的中心轴的截面。由此，包含直线180且与纸面垂直的截面是第二规定截面。
225.同样地，当考虑直线181时，包含直线181且垂直于纸面的截面包含中心轴135且与光导件出射面133交叉。因此，可以说包含直线181且垂直于纸面的截面是第一规定截面。若将该截面设为第一截面，则直线180与直线181所成的角度ψ1是第二规定截面与第一截面所成的角度。
226.由于第一截面与第二规定截面交叉，因此它们所成的角度ψ1不为0
°
。
227.如上所述，第二规定截面是包含直线180且与纸面垂直的截面。当考虑直线182时，包含直线182且垂直于纸面的截面包含中心轴135且与光导件出射面133交叉。因此，可以说包含直线182且垂直于纸面的截面是第一规定截面。若将该截面设为第二截面，则直线180与直线182所成的角度ψ2是第二规定截面与第二截面所成的角度。
228.包含直线183且垂直于纸面的截面与可取图像范围134的长边平行。包含直线184且垂直于纸面的截面与可取图像范围的对角线重叠。由此，直线183与直线184所成的角度ε是包含可取图像范围的长边的截面与包含可取图像范围的对角线的截面所成的角度。
229.如图7的(a)所示，由ψ2表示的角度比由ε表示的角度的一半稍大。
230.如图7的(b)所示，在内窥镜150的插入部前端151配置有摄像单元152和光导件出射面153。摄像单元152具有摄像元件。摄像元件具有可取图像范围154。可取图像范围154的形状是长方形。
231.直线190是与可取图像范围154的长边平行且穿过中心轴155的直线。第二规定截面是与可取图像范围的长边平行且包含前端罩的中心轴的截面。由此，包含直线190且与纸面垂直的截面是第二规定截面。
232.同样地，当考虑直线191时，包含直线191且垂直于纸面的截面包含中心轴155且与光导件出射面153交叉。因此，可以说包含直线191且垂直于纸面的截面是第一规定截面。若将该截面设为第一截面，则直线190与直线191所成的角度ψ1是第二规定截面与第一截面所成的角度。
233.由于第一截面与第二规定截面是相同的面，因此它们所成的角度ψ1为0
°
。
234.如上所述，第二规定截面是包含直线190且与纸面垂直的截面。当考虑直线192时，
包含直线192且垂直于纸面的截面包含中心轴155且与光导件出射面153交叉。因此，可以说包含直线192且垂直于纸面的截面是第一规定截面。若将该截面设为第二截面，则直线190与直线192所成的角度ψ2是第二规定截面与第二截面所成的角度。
235.包含直线193且垂直于纸面的截面与可取图像范围154的长边平行。包含直线194且垂直于纸面的截面与可取图像范围154的对角线重叠。由此，直线193与直线194所成的角度ε是包含可取图像范围154的长边的截面与包含可取图像范围154的对角线的截面所成的角度。
236.如图7的(b)所示，由ψ2表示的角度比由ε表示的角度的一半稍大。
237.第一截面是由式(3)表示的截面。由式(3)表示的截面是与可取图像范围的长边平行且包含中心轴的截面，成为视场的长边方向。
238.第一截面是第一规定截面，而且，在第一截面中，满足条件式(1)。由此，能够在视场的长边方向上减少照明不均并且使照明光的配光宽。
239.第二截面是满足条件式(4)的截面。满足条件式(4)的截面是与可取图像范围的长边交叉且包含中心轴的截面，成为与视场的长边方向交叉的方向。与视场的长边方向交叉的方向是靠近视场的对角方向的方向。
240.第二截面是第一规定截面，而且，在第二截面中，满足条件式(1)。由此，能够在靠近视场的对角方向的方向上减少照明不均并且使照明光的配光宽。
241.根据以上的结果，通过满足式(3)和条件式(4)，能够在几乎全部方向上减少照明不均。
242.在高于条件式(4)的上限值的情况下，第二截面与第二规定截面所成的角度变大，第二截面靠近对角方向、或者进一步超过对角方向。或者，在高于条件式(4)的上限值的情况下，可取图像范围的短边的长度变得过短。
243.第二截面是第一规定截面。第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面。由此，以第二截面与光导件出射面交叉为前提。
244.第二截面与第二规定截面所成的角度变大这样的情况是指在可取图像范围的短边方向上存在很多光导件出射面，照射到视场外的照明光变多。当从光导件出射面射出的照明光中的照射到视场外的光增加时，照明系统的利用效率(下面称为照明效率)下降，即使光导件中使用的光纤的根数相同，照明光也会变暗。
245.另外，对照明没有贡献的光纤的根数变多。光纤的根数影响插入部前端的外径和插入部前端的挠性。当对照明没有贡献的光纤的根数多时，插入部前端的外径会不必要地变大。另外，插入部前端的挠性会下降，因此光纤折断的风险变高。
246.当可取图像范围的短边的长度变得过短时，在视场的短边方向上，图像的获取范围变得过窄。
247.在低于条件式(4)的下限值的情况下，第二截面过于靠近第二规定截面，或者可取图像范围的短边的长度变得过长。
248.第一截面与第二规定截面重叠。当第二截面过于靠近第二规定截面时，与第一截面的差异变得过少。在该情况下，能够在视场的长边方向上减少照明不均并且使照明光的配光宽。然而，在与视场的长边方向交叉的方向上，照明不均的减少和照明光的配光的扩大变得困难。
249.当可取图像范围的短边的长度变得过长时，摄像元件变得过大。在该情况下，插入部的外径变大。因此，插入性变差。
250.本实施方式的内窥镜满足以下的条件式(5)。
251.0＜(dy
×
n)/r＜0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
252.在此，
253.dy是第一交点与第三交点的距离，
254.第三交点是穿过第一面的曲面的曲率中心且平行于中心轴的直线与光导件出射面的交点，
255.在第三交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正，
256.n是前端罩的材料的e线时的折射率，
257.r是第一面的曲面的曲率半径。
258.使用图8来说明条件式(5)中使用的参数。图8是前端罩的截面图。对与图6相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
259.n是前端罩170的材料的e线时的折射率。r是曲面171b的曲率半径。
260.第三交点在图8中示为点b。第三交点是穿过曲面171b的曲率中心c2且平行于中心轴176的直线与光导件出射面174的交点。
261.dy是第一交点与第三交点的距离。在第三交点位于第一交点与侧面之间的情况下，将距离的值的符号设为正。在第三交点位于第一交点与中心轴之间的情况下，将距离的值的符号设为负。在图8中，交点b位于交点o与侧面173之间。由此，dy的值的符号为正。
262.在高于条件式(5)的上限值的情况下，第三交点过于远离中心轴，或者曲面的曲率半径变得过小。
263.当第三交点过于远离中心轴时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明不均变大。另外，插入性变差。
264.当曲面的曲率半径变得过小时，从第一平面171a射出的照明光与从曲面171b射出的照明光的角度之差变大，照明不均容易变得明显。因此，难以进行良好的观察，在进行准确的诊断上造成妨碍。
265.另外，当曲面的曲率半径变得过小时，插入部前端的形状变为有棱角的形状。因此，插入性变差。
266.在低于条件式(5)的下限值的情况下，第三交点过于靠近中心轴，或者曲面的曲率半径变为无限大。
267.当第三交点过于靠近中心轴时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的配光变窄。
268.当曲面的曲率半径变为无限大时。作为内窥镜是不成立的。
269.本实施方式的内窥镜满足以下的条件式(6)。
[0270]-0.15＜n
×
(r-r-t)＜0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0271]
在此，
[0272]
n是前端罩的材料的e线时的折射率，
[0273]
r是第一面的曲面的曲率半径，
[0274]
r是小圆的半径，
[0275]
t是第一平面与照明区的距离中的最小的距离。
[0276]
使用图9来说明条件式(6)中使用的参数。图9是前端罩的截面图。对与图8相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
[0277]
t在图9中示为点p1与点p2的距离。点p1与点p2的距离是第一平面171a与照明区172b的距离中的最小的距离。t的值的符号始终为正。
[0278]
在高于条件式(6)的上限值的情况下，曲面的曲率半径变得过大，或者小圆的半径变得过小。
[0279]
当曲面的曲率半径变得过大时，曲面过于远离中心轴。因此，插入部的外径变得过大。其结果，插入性变差。
[0280]
当小圆的半径变得过小时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的光量不足。
[0281]
在低于条件式(6)的下限值的情况下，曲面的曲率半径变得过小，或者小圆的半径变得过大。
[0282]
当曲面的曲率半径变得过小时，如条件式(5)的技术意义所说明的那样，无法减少照明不均，或者插入性变差。
[0283]
当小圆的半径变得过大时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的配光变窄。
[0284]
在本实施方式的内窥镜中，照明区具有第二平面和局部环面，第二平面位于比局部环面靠中心轴侧的位置。
[0285]
图10是前端罩的截面图。对与图6相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
[0286]
在前端罩200中，第二面201具有非照明区201a和照明区201b。照明区201b具有第二平面202和pt面203。第二平面202位于比pt面203靠中心轴176侧的位置。
[0287]
从光导件出射面174射出的照明光向照明区201b入射。从光导件出射面174射出的照明光是发散光，因此发散光向第二平面202和pt面203入射。
[0288]
入射到第二平面202的发散光朝向第一面171行进。第二平面202不具有折射力。因此，与使用pt面的情况相比，从第二平面202射出的照明光的发散程度小。
[0289]
在前端罩200形成有贯通孔204。在朝向第一面171行进的照明光的扩散程度大的情况下，朝向贯通孔204行进的照明光增加。
[0290]
摄像单元位于贯通孔204。当从第二面201射出的照明光到达贯通孔204时，在贯通孔204的侧面和摄像单元的侧面发生光的吸收和光的反射。
[0291]
在光的吸收中会产生热。因此，插入部前端的温度上升。
[0292]
在光的反射中，反射光在第一平面171a发生全反射，或者透射第一平面171a。无论是反射和透射中的哪一方，照明光都朝向视场外行进或者朝向视场内行进。
[0293]
在照明光朝向视场外行进的情况下，到达视场外的照明光变多。因此，照明效率下降。在照明光朝向视场内行进的情况下，发生照明不均。
[0294]
如上所述，第二平面202不具有折射力。因此，在前端罩200中，朝向贯通孔204行进的照明光少。其结果，能够抑制热的产生、照明效率的下降以及照明不均的发生。
[0295]
入射到pt面203的发散光朝向第一面171行进。pt面203作为具有负的折射力的面来发挥作用。在该情况下，入射到pt面203的发散光进一步发散。从pt面203射出的发散光向
第一平面171a和曲面171b入射。
[0296]
第一平面171a不具有折射力。由此，发散光从第一平面171a射出。从第一平面171a射出的照明光是发散光。因此，能够使照明光的配光宽。
[0297]
在本实施方式的内窥镜中，摄像单元具有摄像元件，摄像元件具有长方形的可取图像范围。光导件出射面的外周由内缘、中间缘以及外缘形成。内缘位于比外缘靠中心轴侧的位置，中间缘位于内缘与外缘之间。外缘是以中心轴为中心的圆的圆弧，满足以下的条件式(7)。
[0298]
0.7＜θ/ε＜1.2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0299]
在此，
[0300]
θ是第二规定截面与第三截面所成的角度，
[0301]
第二规定截面是与可取图像范围的长边平行且包含中心轴的截面，
[0302]
第三截面是包含外缘与中间缘的交点、以及中心轴的截面，
[0303]
ε是包含可取图像范围的长边的截面与包含可取图像范围的对角线的截面所成的角度。
[0304]
图11是从物体侧观察内窥镜前端的图。对与图7的(b)相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
[0305]
光导件出射面153的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。光导件出射面153的外周210由内缘211、中间缘212以及外缘213形成。
[0306]
内缘211位于比外缘213靠中心轴155侧的位置。中间缘212位于内缘211与外缘213之间。内缘211和中间缘212是直线。外缘213是以中心轴155为中心的圆的圆弧。
[0307]
通过将光导件出射面153的形状设为长方形的一边成为圆弧的形状，与长方形的情况相比，能够使光导件出射面153大，并且能够使从光导件出射面153射出的照明光到达照明区的周边部。因此，能够使从光导件出射面153射出的照明光发散，从而使照明光的配光宽。其结果，能够在视场周边进行良好的观察
[0308]
另外，通过使外缘213的形状为圆弧，能够使光导件出射面153的加工性变好。通过使加工性变好，能够高精度地加工光导件出射面153。其结果，能够使光导件出射面153的尺寸误差小。
[0309]
即使是前端罩也能够容易地高精度地加工凹部的形状。由于能够使前端罩的尺寸误差小，因此能够容易地组装前端罩和光导件出射面153。
[0310]
在图11中，光导件出射面153位于摄像单元152的两侧。然而，光导件出射面153也可以位于摄像单元152的单侧。
[0311]
使用图11来说明条件式(7)中使用的参数。
[0312]
如上所述，ε是包含可取图像范围的长边的截面与包含可取图像范围的对角线的截面所成的角度。另外，包含直线190且与纸面垂直的截面是第二规定截面。
[0313]
当考虑直线214时，包含直线214且垂直于纸面的截面包含外缘213与中间缘212的交点p3、以及中心轴155。第三截面是包含外缘与中间缘的交点以及中心轴的截面。因此，可以说包含直线214且垂直于纸面的截面是第三截面。由此，直线190与直线214所成的角度θ是第二规定截面与第三截面所成的角度。
[0314]
交点p3表示光导件出射面153在可取图像范围154的短边方向上的一端。在图11
中，当交点p3沿向上方向远离x轴时，光导件出射面153沿可取图像范围154的短边方向扩展。
[0315]
通过满足条件式(7)，能够使照明光的配光宽。因此，不仅在视场的长边方向上还在视场的对角方向上充分地照射照明光。另一方面，由于向短边方向的视场外的照明光变少，因此能够提高照明效率。
[0316]
在高于条件式(7)的上限值的情况下，光导件出射面在可取图像范围的短边方向上变得过大，或者可取图像范围的短边的长度变得过短。当光导件出射面在可取图像范围的短边方向上变得过大时，如条件式(4)的技术意义所说明的那样，照明效率下降。另外，当光导件出射面的面积变大时光纤的根数增加，因此内窥镜的外形变大。当在保持内窥镜的外形细的状态下增加光纤的根数时，在内窥镜插入部的弯曲部分等处光纤折断的风险变高。
[0317]
当可取图像范围的短边的长度变得过短时，在视场的短边方向上，图像的获取范围变得过窄。
[0318]
在低于条件式(7)的下限值的情况下，光导件出射面在可取图像范围的短边方向上变得过小，或者可取图像范围的短边的长度变得过长。因此，在视场的对角方向上，照明光的配光变窄。另外，照明光的光量不足。
[0319]
其结果，特别是在对角方向的视场的周边难以进行良好的观察。另外，由于难以进行良好的观察，因此难以进行准确的诊断。
[0320]
当可取图像范围的短边的长度变得过长时，如条件式(3)的技术意义所说明的那样，插入性变差。
[0321]
在本实施方式的内窥镜中，光导件出射面的外周由内缘、中间缘以及外缘形成。内缘位于比外缘靠中心轴侧的位置，中间缘位于内缘与外缘之间。外缘是以中心轴为中心的圆的圆弧，在至少一个第一规定截面中，满足以下的条件式(8)。
[0322]
0.6＜l/r≤1.0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0323]
在此，
[0324]
l是第一交点与外缘的距离，
[0325]
r是小圆的半径。
[0326]
图12是插入部前端和前端罩的图。图12的(a)是从物体侧观察内窥镜前端的图。对与图11相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。图12的(b)是前端罩的截面图。对与图6相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
[0327]
圆周220是在使圆175绕中心轴155旋转时由圆175的中心形成的圆周。
[0328]
直线221穿过中心轴155且与光导件出射面153交叉。包含直线221且垂直于纸面的截面是包含中心轴155且与光导件出射面153交叉的截面。
[0329]
第一规定截面是包含前端罩的中心轴且与光导件出射面交叉的截面。由此，包含直线221且垂直于纸面的截面是第一规定截面，直线221表示从物体侧观察内窥镜前端的情况下的第一规定截面的位置。
[0330]
说明条件式(8)中使用的参数。
[0331]
如上所述，交点o是第一交点。l是第一交点与外缘213的距离。
[0332]
在高于条件式(8)的上限值的情况下，第一交点与外缘的距离变得过长，或者小圆
的半径变得过小。
[0333]
当从第一交点到外缘的距离变得过长时，无法仅由pt面形成照明区。照明区例如由pt面以及位于pt面的外侧的平面形成。因此，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明不均变大。
[0334]
其结果，难以在视场的周边进行良好的观察。另外，由于难以进行良好的观察，因此难以进行准确的诊断。
[0335]
另外，当光导件出射面位于可取图像范围的长边方向上的位置时，光导件出射面在可取图像范围的长边方向上变得过宽。因此，插入部的外径变得过大。其结果，插入性变差。
[0336]
当小圆的半径变得过小时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的光量不足。
[0337]
在低于条件式(8)的下限值的情况下，第一交点与外缘的距离变得过短，或者小圆的半径变得过大。
[0338]
当第一交点与外缘的距离变得过短时，在第一规定截面中，光导件出射面的范围变得过窄。因此，照明光的光量不足，或者照明光的配光变窄。
[0339]
其结果，难以在视场的周边进行良好的观察。另外，由于难以进行良好的观察，因此难以进行准确的诊断。
[0340]
当小圆的半径变得过大时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的配光变窄。
[0341]
本实施方式的内窥镜满足以下的条件式(9)。
[0342]
10＜a/r＜16
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0343]
在此，
[0344]
a是前端罩的外径，
[0345]
r是小圆的半径。
[0346]
即使对象物相同，内窥镜的插入部的外径也根据使用目的而不同。例如，对于在耳鼻科领域中使用的内窥镜，准备了仅以观察为目的的内窥镜以及以观察及处置为目的的内窥镜。
[0347]
在仅以观察为目的的内窥镜中，没有设置处置器具用的通道。因此，能够使用具有大的可取图像范围的摄像元件。
[0348]
可取图像范围越大则像素数越多。因此，能够获取高画质的图像。但是，由于可取图像范围大，插入部的外径容易变大。
[0349]
另外，关于以观察胃为目的的内窥镜，准备了经口内窥镜和经鼻内窥镜。在经口内窥镜中，插入部从口插入。在经鼻内窥镜中，插入部从鼻插入。
[0350]
在从鼻到口之间，插入部通过的空间窄。因此，经鼻内窥镜的插入部的外径比经口内窥镜的插入部的外径小。当插入部的外径小时，无法使用具有大的可取图像范围的摄像元件。
[0351]
因此，经鼻内窥镜的摄像元件中的像素数比经口内窥镜的摄像元件中的像素数少。其结果，经鼻内窥镜中的图像的画质容易比经口内窥镜中的图像的画质低。
[0352]
在用经口内窥镜和经鼻内窥镜观察同一对象物的情况下，优选能够同样地观察对
象物。景深是用于能够同样地观察对象物的条件之一。由此，优选的是，经口内窥镜中的景深与经鼻内窥镜中的景深相同。
[0353]
景深由物镜光学系统的焦距及光圈值以及摄像元件的容许弥散圆决定。如上所述，经鼻内窥镜的摄像元件中的像素数比经口内窥镜的摄像元件中的像素数少。因此，经口内窥镜的焦距会更大。另外，如果像素的尺寸相同，则容许弥散圆相同。由此，需要在经口内窥镜中使物镜光学系统的光圈值大，以使景深相等。
[0354]
另外，明亮度是用于能够同样地观察对象物的条件之一。如上所述，经口内窥镜中的物镜光学系统的光圈值比经鼻内窥镜中的物镜光学系统的光圈值大。由此，需要使经口内窥镜中的光导件出射面的面积比经鼻内窥镜中的光导件出射面的面积大。
[0355]
内窥镜的插入部的外径、可取图像范围的大小以及光导件出射面的大小相互关联。关于以下的比率，收敛于固定的范围内。
[0356]
(a)内窥镜的插入部的外径与可取图像范围的大小的比率。
[0357]
(b)内窥镜的插入部的外径与光导件出射面的大小的比率。
[0358]
(c)可取图像范围的大小与光导件出射面的大小的比率。
[0359]
使用图13来说明条件式(9)中使用的参数。
[0360]
图13是前端罩的截面图。图13的(a)是示出前端罩的第一例的图。对与图2的(b)相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。图13的(b)是示出前端罩的第二例的图。对与图4的(b)相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
[0361]
在前端罩40中，照明区42b位于贯通孔44的单侧。在前端罩100中，照明区102b位于贯通孔104的两侧。
[0362]
在图13的(a)中，a是前端罩40的外径。在图13的(b)中，a是前端罩100的外径。圆175是环面的小圆。r是小圆的半径。
[0363]
能够使前端罩40的侧面和前端罩100的侧面为圆柱的侧面。在该情况下，用圆柱的底面的直径表示前端罩40的外径和前端罩100的外径。
[0364]
在高于条件式(9)的上限值的情况下，前端罩的外径变得过大，或者小圆的半径变得过小。
[0365]
当前端罩的外径变得过大时，插入性变差。
[0366]
当小圆的半径变得过小时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的光量不足。
[0367]
在低于条件式(9)的下限值的情况下，前端罩的外径变得过小，或者小圆的半径变得过大。
[0368]
当前端罩的外径变得过小时，光导件出射面的范围变得过窄。因此，照明光的光量不足，或者照明光的配光变窄。
[0369]
另外，摄像单元的直径变得过小。在该情况下，摄像元件的可取图像范围变小，像素数变少。其结果，难以获取高画质的图像。
[0370]
当小圆的半径变得过大时，如条件式(1)的技术意义所说明的那样，照明光的配光变窄。
[0371]
本实施方式的内窥镜系统具有本实施方式的内窥镜和图像处理装置。
[0372]
在本实施方式的内窥镜系统中，能够进行照明光的配光宽且光量损失和照明不均
少的照明。
[0373]
如上所述，在本实施方式的内窥镜中，能够进行照明光的配光宽且光量损失和照明不均少的照明。因此，能够获取噪声和明亮度不均少的图像。由此，在本实施方式的内窥镜系统中，即使进行图像处理也能够维持高画质。
[0374]
下面，基于附图来详细说明内窥镜的实施例。此外，本发明不被该实施例所限定。
[0375]
图14是从物体侧观察内窥镜前端的图。对与图7的(b)相同的结构标注相同的编号，并且省略说明。
[0376]
在实施例1～8中，光导件出射面153位于摄像单元152的两侧。可取图像范围154的形状是长方形。光导件出射面153的外缘是以中心轴155为中心的圆的圆弧。
[0377]
iud是摄像单元152的外径。lgd是形成光导件出射面153的外缘的圆的直径。lgx是光导件出射面153在第二规定截面中的长度。lgy是光导件出射面153在与第二规定截面正交的截面中的长度。iml是可取图像范围154的长边的长度。ims是可取图像范围154的短边的长度。
[0378]
说明各实施例的图。在图15～图22中，(a)是从物体侧观察内窥镜前端的图。(b)是插入部前端在剖切线a-a处的截面图。(c)是插入部前端在剖切线b-b处的截面图。(d)是示出照明光的配光的曲线图。
[0379]
剖切线a-a表示第一截面的位置。剖切线b-b表示第二截面的位置。
[0380]
实施例1的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0381]
照明区整体由pt面形成。在第一截面中，pt面是大致半圆形。光导件出射面的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
[0382]
实施例2的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0383]
照明区由pt面和平面形成。平面位于比pt面靠中心轴侧的位置。在第一截面中，pt面是大致扇形。光导件出射面的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
[0384]
实施例3的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0385]
照明区整体由pt面形成。在第一截面，pt面是大致扇形。光导件出射面的形状是大致环状扇形。
[0386]
实施例4的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0387]
照明区由pt面和平面形成。平面位于比pt面靠中心轴侧的位置。在第一截面中，pt面是大致扇形。光导件出射面的形状是大致环状扇形。
[0388]
实施例5的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0389]
照明区整体由pt面形成。在第一截面中，pt面是大致扇形。光导件出射面的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
[0390]
实施例6的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0391]
照明区整体由pt面形成。在第一截面中，pt面是大致半圆形。光导件出射面的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
[0392]
实施例7的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0393]
照明区由pt面和平面形成。平面位于比pt面靠中心轴侧的位置。在第一截面中，pt面是大致扇形。光导件出射面的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
[0394]
实施例8的内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件。在插入部前端配置有前端罩。
[0395]
照明区由pt面和平面形成。平面位于比pt面靠中心轴侧的位置。在第一截面中，pt面是大致扇形。光导件出射面的形状是长方形的一边成为圆弧的形状。
[0396]
下面示出上述各实施例的数值数据。
[0397]
[0398][0399]
各实施例中的条件式的值如下所示。
[0400][0401]
在本实施方式的内窥镜中，利用光导件进行照明。然而，能够利用发光二极管进行照明。在该情况下，不使用光导件，因此将发光二极管的封装面视为光导件出射面即可。另外，能够利用激光二极管和荧光体进行照明。在该情况下，不使用光导件，因此将荧光体的表面视为光导件出射面即可。
[0402]
产业上的可利用性
[0403]
本发明适用于能够进行照明光的配光宽且光量损失和照明不均少的照明的内窥镜和内窥镜系统。
[0404]
附图标记说明
[0405]
1：内窥镜系统；2：电子内窥镜；3：壳体；4：显示单元；5：操作部；6：插入部；7：通用线缆；8：连接器；9：前端罩；20：内窥镜；30：插入部前端；31：外装管；32：金属管；40：前端罩；41：第一面；41a：第一平面；41b：曲面；42：第二面；42a：非照明区；42b：照明区；43：侧面；44：贯通孔；45、46：箭头；47：中心轴；48：凹部；50：摄像单元；51：物镜光学系统；52：摄像元件；60：光导件；61：光导件出射面；70：环面；71：立体；72：小圆(圆)；73：直线；74：圆周；75：圆弧；80：内窥镜；90：插入部前端；91：外装管；92：金属管；100：前端罩；101：第一面；101a：第一平面；101b：曲面；102：第二面；102a：非照明区；102b：照明区；103：侧面；104：贯通孔；105、106：箭头；107：中心轴；108：凹部；110：摄像单元；111：物镜光学系统；112：摄像元件；120：光导件；121：光导件出射面；130、140、150、160：内窥镜；131、141、151、161：插入部前端；132、142、152、162：摄像单元；133、143、153、163：光导件出射面；134、144、154、164：可取图像范围；135、145、155、165：中心轴；136、146、156、166：直线；170：前端罩；171：第一面；171a：第一平面；171b：曲面；172：第二面；172a：非照明区；172b：照明区；173：侧面；174：光导件出射面；175：圆；176：中心轴；180、181、182、183、184：直线；190、191、192、193、194：直线；200：前端罩；201：第二面；201a：非照明区；201b：照明区；202：第二平面；203：pt面；204：贯通孔；210：外周；211：内缘；212：中间缘；213：外缘；214：直线；220：圆周；221：直线；o、a、b、p、p1、p2、p3、q：点。

技术特征：
1.一种内窥镜，其特征在于，所述内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件，在插入部前端配置有前端罩，从光导件出射面射出照明光，所述前端罩具有用于插入并固定所述摄像单元的贯通部，在将所述前端罩的物体侧设为第一面、将所述前端罩的手边侧设为第二面、将所述前端罩的外周部设为侧面时，所述第一面具有第一平面和曲面，所述曲面位于所述第一平面与所述侧面之间，所述第二面具有入射所述照明光的照明区，照明区的至少一部分由局部环面形成，第一规定截面是包含所述前端罩的中心轴且与所述光导件出射面交叉的截面，在至少一个所述第一规定截面中，满足以下的条件式(1)，0≤ha/r≤0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)在此，所述局部环面是切取环面的一部分所得到的面，所述环面是在平面上存在圆以及不与所述圆相交的直线的情况下以所述直线为轴使所述圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆，ha是第一交点与第二交点的距离，所述第一交点是穿过所述小圆的中心且平行于所述中心轴的直线与所述光导件出射面的交点，所述第二交点是穿过所述第一平面与所述曲面的边界的光线中的、在所述光导件出射面与所述照明区之间平行于所述中心轴的光线同所述光导件出射面的交点，在所述第二交点位于所述第一交点与所述侧面之间的情况下，将所述距离的值的符号设为正，r是所述小圆的半径。2.一种内窥镜，其特征在于，所述内窥镜的插入部具有摄像单元和光导件，在插入部前端配置有前端罩，从光导件出射面射出照明光，所述前端罩具有用于插入并固定所述摄像单元的贯通部，在将所述前端罩的物体侧设为第一面、将所述前端罩的手边侧设为第二面、将所述前端罩的外周部设为侧面时，所述第一面具有第一平面和曲面，所述曲面位于所述第一平面与所述侧面之间，所述第二面具有入射所述照明光的照明区，照明区的至少一部分由局部环面形成，第一规定截面是包含所述前端罩的中心轴且与所述光导件出射面交叉的截面，在至少一个所述第一规定截面中，满足以下的条件式(2)，0≤(ha
×
n2)/r≤1.36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)在此，
所述局部环面是切取环面的一部分所得到的面，所述环面是在平面上存在圆以及不与所述圆相交的直线的情况下以所述直线为轴使所述圆旋转时形成的旋转体的表面，将进行了旋转的该圆称为小圆，ha是第一交点与第二交点的距离，所述第一交点是穿过所述小圆的中心且平行于所述中心轴的直线与所述光导件出射面的交点，所述第二交点是穿过所述第一平面与所述曲面的边界的光线中的、在所述光导件出射面与所述照明区之间平行于所述中心轴的光线同所述光导件出射面的交点，在所述第二交点位于所述第一交点与所述侧面之间的情况下，将所述距离的值的符号设为正，n是所述前端罩的材料的e线时的折射率，r是所述小圆的半径。3.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，所述摄像单元具有摄像元件，所述摄像元件具有长方形的可取图像范围，第一截面是由以下的式(3)表示的截面，第二截面是满足以下的条件式(4)的截面，所述第一截面和所述第二截面是所述第一规定截面，在所述第一截面和所述第二截面中，满足所述条件式(1)，ψ1＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)0.2≤ψ2/ε≤0.7
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)在此，ψ1是第二规定截面与所述第一截面所成的角度，ψ2是所述第二规定截面与所述第二截面所成的角度，所述第二规定截面是与所述可取图像范围的长边平行且包含所述中心轴的截面，ε是包含所述可取图像范围的长边的截面与包含所述可取图像范围的对角线的截面所成的角度。4.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，满足以下的条件式(5)，0＜(dy
×
n)/r＜0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)在此，dy是所述第一交点与第三交点的距离，所述第三交点是穿过所述第一面的所述曲面的曲率中心且平行于所述中心轴的直线与所述出射面的交点，在所述第三交点位于所述第一交点与所述侧面之间的情况下，所述距离的值的符号为正，n是所述前端罩的材料的e线时的折射率，r是所述第一面的所述曲面的曲率半径。5.根据权利要求4所述的内窥镜，其特征在于，
满足以下的条件式(6)，-0.15＜n
×
(r-r-t)＜0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)在此，n是所述前端罩的材料的e线时的折射率，r是所述第一面的所述曲面的曲率半径，r是所述小圆的半径，t是所述第一平面与所述照明区的距离中的最小的距离。6.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，所述照明区具有第二平面和所述局部环面，所述第二平面位于比所述局部环面靠所述中心轴侧的位置。7.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，所述摄像单元具有摄像元件，所述摄像元件具有长方形的可取图像范围，所述光导件出射面的外周由内缘、中间缘以及外缘形成，所述内缘位于比所述外缘靠所述中心轴侧的位置，所述中间缘位于所述内缘与所述外缘之间，所述外缘是以所述中心轴为中心的圆的圆弧，所述内窥镜满足以下的条件式(7)，0.7＜θ/ε＜1.2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)在此，θ是第二规定截面与第三截面所成的角度，所述第二规定截面是与所述可取图像范围的长边平行且包含所述中心轴的截面，所述第三截面是包含所述外缘与所述中间缘的交点、以及所述中心轴的截面，ε是包含所述可取图像范围的长边的截面与包含所述可取图像范围的对角线的截面所成的角度。8.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，所述光导件出射面的外周由内缘、中间缘以及外缘形成，所述内缘位于比所述外缘靠所述中心轴侧的位置，所述中间缘位于所述内缘与所述外缘之间，所述外缘是以所述中心轴为中心的圆的圆弧，在至少一个所述第一规定截面中，满足以下的条件式(8)，0.6＜l/r≤1.0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)在此，l是所述第一交点与所述外缘的距离，r是所述小圆的半径。9.根据权利要求1或8所述的内窥镜，其特征在于，满足以下的条件式(9)，10＜a/r＜16
ꢀꢀꢀꢀ
(9)在此，
a是所述前端罩的外径，r是所述小圆的半径。10.一种内窥镜系统，其特征在于，具有：根据权利要求1或2所述的内窥镜；以及图像处理装置。

技术总结
提供一种能够进行照明光的配光宽且光量损失和照明不均少的照明的内窥镜。内窥镜(20)的插入部(30)具有摄像单元(50)和光导件(60)。在插入部(30)前端配置有前端罩(40)。从光导件出射面射出照明光。前端罩(40)具有用于插入并固定摄像单元(50)的贯通部。将前端罩(40)的物体侧设为第一面(41)，将手边侧设为第二面(42)，将外周部设为侧面(43)。第一面(41)具有第一平面和曲面，曲面位于第一平面与侧面之间。第二面(42)具有入射照明光的照明区(42b)，照明区(42b)的至少一部分由局部环面形成。第一规定截面是包含前端罩(40)的中心轴且与出射面交叉的截面，在至少一个第一规定截面中，满足以下的条件式(1)。0≤hA/r≤0.5(1)。0≤hA/r≤0.5(1)。0≤hA/r≤0.5(1)。


技术研发人员：野口梓
受保护的技术使用者：奥林巴斯株式会社
技术研发日：2021.02.22
技术公布日：2023/7/7