专利名称：用于内窥镜的光导、装配有该光导的内窥镜和用于制造用于内窥镜的光导的方法
技术领域：
本发明涉及一种插入体腔并将照明光引导至将被观察的部分的用于内窥镜的光导，并涉及一种装配有该光导的内窥镜。本发明还涉及用于制造用于内窥镜的光导的方法。
背景技术：
用于观察体腔中的组织的内窥镜系统是广泛熟知的。例如，通过采用白色光照明体腔内的将被观察的部分进行成像而获得可见图像并将可见图像显示在监视器的屏幕上的内窥镜系统在实际中广泛地应用。用于将照明光引入体腔的用于内窥镜的光导用在前述内窥镜系统中。能够将激光光源用作产生照明光的光源。用于内窥镜的装配有用于将照明光引导到体腔中的光纤的光导用在前述内窥镜系统中。激光光源可以用作产生照明光的光源。从激光光源输出的激光束具有高方向性。 为此原因，传统上，靠近光纤的输出端的预定部分形成为向着该输出端变细的锥形形状，以增加用于照明光的扩散角，如在日本未审查专利公开No. 2009-297188中所述。然而，从激光束的安全标准的观点来看，将光纤的输出端形成为如日本未审查专利公开No. 2009497188中披露的那样薄会引起多个问题。存在即使发射量低由激光光源发射的激光束由于该激光束的每视角的高功率密度而将会对人体有害的情况。因此，在激光光源用作照明光源的情况中，从操作部位的安全的观看来看，优选的是尽可能采用具有最低水平的安全标准等级的激光。
发明内容
已经考虑到前述情况开发了本发明。本发明的目标是提供一种用于内窥镜的光导，所述光导在不需要使光纤形成锥形而使得光纤在其端部处变细的情况下实现扩散角的增加，并且还通过形成具有较大发光区域的光源而使得能够降低光纤的输出端处得每视角的激光束强度。本发明的另一个目标是提供装配有上述光导的内窥镜。本发明的又一个目标是提供制造用于内窥镜的光导的方法和用于制造装配有这种光导的内窥镜的方法，用于内窥镜的光导的方法使得能够制造展现前述操作效果的用于内窥镜的光导。本发明的实现上述目标的用于内窥镜的光导装配有用于将照明光引导至将被观察的部分的光纤，该光纤包括光输入侧锥形部；和光输出侧锥形部，其中光输入侧锥形部为光纤的包括输入端的预定部分，照明光在所述输入端中进入光纤，并且光纤的纤芯具有向着光输入侧锥形部中的输入端变粗的形状；光输出侧锥形部为光纤的包括输出端的预定部分，照明光通过所述输出端被输出，并且光纤的纤芯具有向着光输出侧锥形部中的输出端变粗的形状；以及输入端处的纤芯直径大于输出端处的纤芯直径。在本发明的用于内窥镜的光导中，优选的是输入端处的纤芯直径相对于输出端处的纤芯直径的比率在从2至3的范围内。还优选的是，输入端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，而输出端处的纤芯直径在从150 μ m至4000 μ m的范围内。纤芯直径的下限由光源的尺寸限定，从激光安全的观点看，该光源被认为是点光源。纤芯直径的上限由使得能够获得用于内窥镜的光导通常所要求的柔性程度的纤芯直径限定。此外，优选的是光纤为多模光纤。本发明的内窥镜包括如上所述的用于内窥镜的光导；用于产生照明光的光源，所述光源连接至用于内窥镜的光导的输入侧；和成像部，所述成像部用于接收由于照射通过用于内窥镜的光导引导的照明光而在将被观察的部分处产生的光，并用于对将被观察的部分进行成像。在本说明书中，表述“由于照明光的照射而在将被观察的部分处产生的光”表示例如在采用白色光作为照明光获得可见图像的情况中的反射光，和表示在采用激发光作为照明光获得荧光图像的情况中对应于激发光的荧光。本发明的用于制造将照明光引导至将被观察的部分的用于内窥镜的光导的第一方法包括下述步骤制备第一光纤和第二光纤，第一光纤的第一端处具有第一锥形部，第二光纤的第一端处具有第二锥形部；熔化第一光纤的第二端和第二光纤的第二端，以形成具有第一锥形部和第二锥形部的第三光纤；以及将第三光纤放入内窥镜的探头部中，使得第二锥形部为照明光的输入侧，而第一锥形部为照明光的输出侧，其中第一锥形部为第一光纤的预定部分，所述预定部分包括所述第一光纤的第一端， 并且光纤的纤芯具有在所述预定部分中向着第一光纤的第一端变粗的形状；第二锥形部为第二光纤的预定部分，所述预定部分包括所述第二光纤的第一端， 并且光纤的纤芯具有在所述预定部分中向着第二光纤的第一端变粗的形状；以及第二光纤的第一端处的纤芯直径大于第一光纤的第一端处的纤芯直径。在本发明的用于制造用于内窥镜的光导的第一方法中，优选的是第一光纤的第一端处的纤芯直径相对于第二光纤的第一端处的纤芯直径的比率在从2到3的范围内。此外，优选的是第二光纤的第一端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，而第一光纤的第一端处的纤芯直径在从150 μ m至4000 μ m的范围内。本发明的用于制造将照明光引导至将被观察的部分的用于内窥镜的光导的第二方法包括下述步骤处理光纤的包括该光纤的第一端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中的光纤的纤芯向着第一端变粗；处理该光纤的包括该光纤第二端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中
5的光纤的纤芯向着第二端变粗，并且使得第二端处的纤芯直径大于第一端处的纤芯直径； 以及将该光纤放入内窥镜的探头部中，使得具有较大纤芯直径的端部为照明光的输入侧，而具有较小纤芯直径的端部为照明光的输出侧。在本说明书中，进行拉锥处理“使得第二端处的纤芯直径大于第一端处的纤芯直径”涉及多种情况。这些情况包括其中首先对第一端执行拉锥处理，随后对第二端执行拉锥处理，使得第二端处的纤芯直径大于第一端处的纤芯直径的情况；以及其中首先对第二端执行拉锥处理，随后对第一端执行拉锥处理，使得第一端的纤芯直径小于第二端的纤芯直径，从而使得第二端处的纤芯直径更大的情况。也就是说，本发明的用于制造用于内窥镜的光导的第二种方法不依赖于对光纤的端部执行拉锥处理的顺序。在本发明的用于制造用于内窥镜的光导的第二种方法中，优选的是该光纤的第二端处的纤芯直径相对于该光纤的第一端处的纤芯直径的比率在从2到3的范围内。此外，优选的是光纤的第二端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，而光纤的第一端处的纤芯直径在从150 μ m至4000 μ m的范围内。本发明的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜装配有光纤。光纤具有光输入侧锥形部和光输出侧锥形部。光输入侧锥形部为光纤的包括输入端的预定部分，照明光在所述输入端中进入光纤，并且光纤的纤芯具有向着光输入侧锥形部中的输入端变粗的形状。光输出侧锥形部为光纤的包括输出端的预定部分，照明光通过所述输出端被输出，并且光纤的纤芯具有向着光输出侧锥形部中的输出端变粗的形状。该光纤的特征在于，输入端处的纤芯直径大于输出端处的纤芯直径。因此，通过增加光纤的输出端处的发光区域，可以降低每视角的激光束强度。同时，光纤的输入端形成为向着输入端变粗的锥形形状，其中所述输入端具有比输出端的纤芯直径大的纤芯直径。因此，根据光学扩展量守恒，可以增加输出端处的扩散角。因此，在不需要使光纤形成锥形而使得光纤向其端部变细的情况可以实现扩散角的增加。同时，通过形成具有大的发光区域的光源，可以实现光纤的输出端处的每视角的激光束强度的降低。此外，基于上述效果，本发明的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜展现出照明区域被扩大且激光的安全标准等级降低的有益效果。本发明的用于制造用于内窥镜的光的第一种方法是一种用于制造将照明光引导至将被观察的部分的用于内窥镜的光导的方法，该方法包括下述步骤制备第一光纤和第二光纤，第一光纤的第一端处具有第一锥形部，第二光纤的第一端处具有第二锥形部；熔化第一光纤的第二端和第二光纤的第二端，以形成具有第一锥形部和第二锥形部的第三光纤；以及将第三光纤放入内窥镜的探头部中，使得第二锥形部为照明光的输入侧，而第一锥形部为照明光的输出侧，其中第一锥形部为第一光纤的包括该第一光纤的第一端的预定部分，并且光纤的纤芯具有向着第一光纤在所述预定部分中的第一端变粗的形状；第二锥形部为第二光纤的包括该第二光纤的第一端的预定部分，并且光纤的纤芯具有向着第二光纤在所述预定部分中的第一端变粗的形状；并且第二光纤的第一端处的纤芯直径大于第一光纤的第一端处的纤芯直径。因此，能够制造展现前述操作效果的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜。本发明的用于制造将照明光引导至将被观察的部分的用于内窥镜的光导的第二种方法包括下述步骤处理光纤的包括该光纤的第一端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中的光纤的纤芯向着第一端变粗；处理该光纤的包括该光纤的第二端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中的光纤的纤芯向着第二端变粗，并且使得第二端处的纤芯直径大于第一端处的纤芯直径；以及将该光纤放入内窥镜的探头部中，使得具有较大纤芯直径的端部为照明光的输入侧，而具有较小纤芯直径的端部为照明光的输出侧。因此，能够制造展现前述操作效果的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜。
图1为图示采用本发明的用于内窥镜的光导的内窥镜系统的外观的示意图；图2为示意性地图示采用本发明的用于内窥镜的光导的内窥镜系统的内部结构的示意图；图3为示意性地图示用在本发明的用于内窥镜的光导中的其两端都被形成锥形的光纤的截面示意图；图4为图示在具有预定锥形形状的光纤中输出光的入射角φ和扩散角θ之间的关系的概念图的集合；以及图5为图示作为本发明的实施方式而被制造的在其两端都具有锥形部的光纤的概念图的集合。
具体实施例方式以下，将参照附图描述本发明的实施方式。然而，本发明不限于下文将描述的实施方式。注意到，为了便于视觉理解，附图中的构成元件的尺寸、比例等可能与实际尺寸、比例等不同。[用于内窥镜的光导、装配有该光导的内窥镜、以及用于制造用于内窥镜的光导的方法的实施方式]用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜用在如图1所示的内窥镜系统2中。 如图1所示，内窥镜系统2由下述部件构成用于获取对象体(体腔)内的将被观察的部分的图像的电子内窥镜10 ；用于生成内窥镜图像的处理设备11 ；和供应用于照明体腔的内部的照明光的光源设备12。用于显示内窥镜图像的监视器20连接至处理设备11。电子内窥镜10装配有将插入体腔的探头部13 ；设置在探头13的基端处的操作部14 ；和从操作部14延伸的通用塞绳15。探头部13由下述部件构成细长柔性管部13a ； 由多个连接的弯曲件形成的弯曲部；和定位在探头部13的远端处的末端部13c。末端部13c 由刚性金属材料等形成，并在其中容纳用于获取体腔内的图像的CCD 30(参见图2)等。操作部14装配有镊子开口 17、角度旋钮18等。镊子开口 17连接至形成在末端部 13c中的镊子出口 27(参见图2)。治疗器械插入穿过镊子开口 17，并通过镊子出口 27突进到体腔中。角度旋钮18经由设置在探头部13内的线连接至弯曲部13b。通过操作角度旋钮18推拉电而使弯曲部1 弯曲以沿垂直方向和水平方向移动。因此，末端部13c可以向着体腔内的期望方向被定向。连接器19设置在通用塞绳15的延伸端处。连接器19为由通信连接器19a和光源连接器19b构成的组合型的连接器，并能够可移除地连接至处理设备11和光源设备12。
如图2所示，用于接收对象的图像光的观察窗25、射通过照明光的照明窗沈和镊子出口 27设置在电子内窥镜10的末端部13c的远端面上。导光光学系统28和棱镜四设置至观察窗25的后面。CXD 30直接设置在棱镜四下面，且CXD 30连接至电路板31。对象的已经穿过导光光学系统28和棱镜四的图像光进入CXD 30的光接收表面。CXD 30基于进入光接收表面的图像光输出图像信号，并将该图像信号输入至电路板31。电路板31经由信号电缆32连接至处理设备11的计时/驱动电路42和数字信号处理电路43(DSP 43)。电路板31装配有模拟信号处理电路(未示出)。模拟信号处理电路对从CCD 30输入的图像信号执行相关双采样处理，以去除预设噪声和放大器噪声。随后，已经从中去除噪声的图像信号被以预定增益被放大，随后转换成具有预定位数的数字信号。数字图像信号经由信号电缆32输入至处理设备11的DSP 43。将照明光照射向体腔的内部的照射透镜33设置在照明窗沈的后面。照射透镜33 面向光导34的输出端。光导34穿过探头部13、操作部14、通用塞绳15的内部，并且所述光导的输入面突出到光源连接器1%的端部之外。当光源连接器19b连接至光源装置12 时，光导34的输入面插入光源装置12的内部。来自光源装置12的照明光由光导34引导至末端部13c，并经由照射透镜33和照明窗沈照射到体腔的内部。用作光导34的导光构件的光纤F由纤芯C和覆层K构成。如图3所示，光纤F具有光输入侧锥形部Ta和光输出侧锥形部Tb。光输入侧锥形部Ta为光纤F的包括输入端 Sa的预定部分，照明光在输入端M中进入光纤F，光纤F的纤芯C具有向着光输入侧锥形部Ta的输入端M变粗的形状。光输出侧锥形部Tb为光纤F的包括输出端Sb预定部分， 照明光通过输出端Sb输出，光纤F的纤芯C具有向着光输出侧锥形部Tb的输出端Sb变粗的形状。光纤F形成为使得光输入端M处的纤芯直径La大于光输出端Sb处的纤芯直径 Lb。优选的是输入端处的纤芯直径相对于输出端处的纤芯直径的比率在从2至3的范围内。 此外，优选的是输入端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，输出端处的纤芯直径在从150 μ m至4000 μ m的范围内。在这里，在可见光和近红外光区域中，满足前述关于纤芯直径的条件的光纤作为多模光纤而操作。在其两端具有锥形部的光纤F例如可以通过下述方法形成。首先，制备在其第一端具有第一锥形部的第一光纤和在其第一端具有第二锥形部的第二光纤。在这里，第一锥形部为第一光纤的包括其第一端的预定部分，光纤的纤芯在所述预定部分中具有向着第一光纤的第一端变粗的形状。第二锥形部为第二光纤的包括其第一端的预定部分，且光纤的纤芯在所述预定部分中具有向着第二光纤的第一端变粗的形状。此外，第二光纤的第一端处的纤芯直径大于第一光纤的第一端的纤芯直径。接下来，熔化第一光纤的第二端和第二光纤的第二端，以形成具有第一锥形部和第二锥形部的第三光纤。因此，形成为如上所述的光纤的第三光纤。此外，根据需要通过重复上述步骤制备多根这种光纤。随后，将第三光纤放入内窥镜的探头部中，使得第二锥形部为照明光的输入侧，而第一锥形部为照明光的输出侧，从而获得第一实施方式的光导。可替换地，可以通过下述方法形成在其两端都具有锥形部的光纤F。首先，处理光纤的包括该光纤的第一端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中的光纤的纤芯向着第一端变粗。接下来，处理光纤的包括该光纤的第二端的预定部分形成锥形，使得在所述预定部分中的光纤的纤芯向着第二端变粗，并且使得第二端处的纤芯直径大于第一端处的纤芯直径。此时，可以首先或其次形成具有较大纤芯直径的锥形部。通过上述步骤形成如上所述的光纤。此外，根据需要通过重复上述步骤制备多根这种光纤。然后，将该光纤放入内窥镜的探头部中，使得具有较大纤芯直径的端部为照明光的输入侧，而具有较小纤芯直径的端部为照明光的输出侧，从而获得第一实施方式的光导。在上述方法，通过调节拉丝光纤的速度可以执行拉锥处理。通常，光纤拉丝装置能够在从约1000!11/1^11至沈00111/1^11的范围内调节拉丝速度。因此，可以进行拉丝，使得锥形部的纤芯直径和线性部的纤芯直径可以呈现期望的值。在光纤F的两端形成为向着端部变粗且输入侧的的纤芯直径大于输出侧的纤芯直径的锥形形状的情况下，在不需要使光纤的端部形成锥形以向着该端部变细的情况下可以实现扩散角的增加。此外，可以形成具有较大发光区域的光源，从而降低光纤的输出端处的每视角的激光束强度。此外，本发明的光导仅需要具有仅在该光导的两端处向着端部变粗的锥形形状。 也就是说，能够采用除其两端处之外具有细直径的光纤。这样做的优点在于具有极好弹性和刚性的细直径光纤可以用在光导的中心部分处，在该中心部分处经常出现弯曲变形。采用上述结构的理由如下。图4A为图示在具有向着端部变细的锥形部的传统的光纤中照明光相对于输出光的扩散角θ的入射角φ的示意图。在输出端处的纤芯直径根据激光束安全的观点而增加的情况中，如图4Β所示，输出端处的发光区域增加。然而，扩散角由于光学扩展量守恒而降低。通过增加光输入端处的纤芯直径使得端部的面积之比(光输出端光输入端)等于图4Α中图示的情况，如图4C所示，扩散角在理论上将被保持不变， 因为所述面积之间的比率保持。镊子出口 27经由镊子通道35连接至镊子开口 17。镊子通道35例如为由树脂形成的圆筒形构件。在采用内窥镜进行观察的同时在染病部位将被切开的情况中，作为处理工具的电动解剖刀36 (高频解剖刀)通过镊子开口 17插入镊子通道35中。处理设备11装配有接合通用塞绳15的通信连接器19a的插座40。插座40经由绝缘体(未示出)组装在壳体41中，该绝缘体用于使处理设备11的主体和连接器19电绝缘。壳体41接地。当通信连接器19a与插座40接合时，CXD 30连接至计时/驱动电路42 禾口 DSP 43。计时/驱动电路42响应于来自CPU 44的命令产生控制信号(时钟脉冲)，并经由信号电缆32将控制信号输入至CCD 30。控制信号控制从CCD30读出积累电荷的时序 (timing)、(XD 30的电子快门的快门速度等。DSP43对经由信号电缆32输入的图像信号进行色分离、颜色插值、增益校正、白平衡调整、伽马校正等，以产生图像数据。图像数据由数模转换器45转换成模拟信号，并作为内窥镜图像显示在监视器20上。光源设备12装配有光源50 ；光源驱动器51 ；膜片调节机构52 ；光圈驱动器53 ； 和控制其它部件的CPU 54。光源50根据由光源驱动器51施加的控制打开和关闭，以将照明光照向设置在光源50前方的聚焦透镜55。光源50的示例包括氙气灯；卤素灯；LED (发光二极管)；荧光发光元件；和LD(激光器二极管)。根据将获取的内窥镜图像(可见图像、 荧光图像等)的类型，即将利用的光的波长，适当地选择光源50。膜片调节机构52设置在光源50和聚焦透镜55之间，并调节照明光的量，使得由
9CCD 30获得的内窥镜图像具有大致均勻的亮度。膜片调节机构52装配有改变照明光通过的孔口的直径(孔径)的膜片翼板(wing)；和用于驱动膜片翼板的电动机。光圈驱动器 53打开和关闭膜片调节机构52的膜片翼板，以改变照明光通过的面积，从而调节进入光导 ；34的照明光的量。探头13的柔性管部13a由下述部件构成柔性螺旋管；防止螺旋管拉伸的网；和为网上的树脂涂层的外层。多根信号电缆32、镊子通道35和构成光导的多个光导34彼此平行且靠近地通过柔性管部13a的内部被供给。接下来，将描述如上构造的内窥镜系统2的操作。当电子内窥镜10连接至处理设备11时，CXD 30连接至计时/驱动电路42和DSP 43。当内窥镜系统2的电源打开时，处理设备11和光源设备12开始操作。光源设备12的光源50打开，照明光朝向聚焦透镜55 发射。照明光由聚焦透镜阳引导至光纤23的输入端，随后被引导至电子内窥镜10的末端部 13c。在电子内窥镜10的探头部13插入体腔内且由光导34引导的照明光传播到光扩散元件33内之后，照明光照射到将被观察的部分上。然后，由CXD 30获得通过照明光照明的将被观察的部分的图像。从CCD 30输出的图像信号在电路板31的模拟处理电路中进行多种处理，随后经由信号电缆32输入至处理装置11的DSP 43。DSP 43对输入的图像信号进行多种信号处理，并产生图像数据。产生的图像数据作为内窥镜图像经由D/A转换器45 显示在监视器20上。在内窥镜观察情况下需要处理染病部位的情况中，电动解剖刀36通过镊子开口 17插入镊子通道35。随后，使其上施加高频电流的电动解剖刀36的末端接触染病部位，以切除并烧灼染病部位。如上所述，本发明的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜装配由光纤。光纤具有光输入侧锥形部和光输出侧锥形部。光输入侧锥形部为光纤的包括输入端的预定部分，其中照明光在所述输入端中进入光纤，光纤的纤芯具有向着光输入侧锥形部中的输入端变粗的形状。光输出侧锥形部为光纤的包括输出端的预定部分，其中照明光通过输出端被输出，光纤的纤芯具有向着光输出侧锥形部中的输出端变粗的形状。该光纤的特征在于， 输入端处的纤芯直径大于输出端处的纤芯直径。因此，通过增加光纤的输出端处的发光区域，可以降低每视角的激光束强度。同时，光纤的输入端形成为向着输入端变粗的锥形形状，所述输入端具有比输出端的纤芯直径大的纤芯直径。因此，根据光学扩展量守恒，可以增加输出端处的扩散角。因此，在不需要使光纤形成锥形而使得光纤向其端部变细的情况可以实现扩散角的增加。同时，通过形成具有大的发光区域的光源，可以实现光纤的输出端处的每视角的激光束强度的降低。此外，基于上述效果，本发明的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜展现出照明区域被扩大且激光的安全标准等级降低的有益效果。此外，通过用于制造本发明的用于内窥镜的光导的第一和第二方法能够制造展现出前述操作效果的用于内窥镜的光导和装配有该光导的内窥镜。(对用于内窥镜的光导的设计修改)上文描述了其中本发明的用于内窥镜的光导应用于柔性内窥镜的情况。然而，本发明不限于这种结构，本发明的用于内窥镜的光导可以应用于刚性内窥镜。
[实施方式]下文将描述本发明的用于内窥镜的光导的实施方式。<实施方式1>制备两根石英多模光纤，所述光纤的直线部分具有0.22的数值孔径ΝΑ、200μπι 的纤芯直径，240 μ m的覆层直径，2. 5m的总长度，对所述光纤执行拉锥处理，使得所述光纤的第一端为向着末端变粗的锥形形状。对两根光纤中的一根进行拉锥处理，以便在离第一端50cm的位置处开始拉锥，并且第一端处的纤芯直径为700 μ m。对两根光纤中的另一根进行拉锥处理，以便在离第一端50cm的位置处开始拉锥，并且第一端处的纤芯直径为 300 μ Hi0随后，第一光纤和第二光纤的细直径端(没有执行拉锥处理的端部)熔化。因此， 制成具有光输入侧锥形部和光输出侧锥形部的光纤束，其中光输入侧锥形部向着在端部处具有700 μ m的纤芯直径的端部变粗，光输出侧锥形部向着具有300 μ m的纤芯直径的端部变粗，如图5A所示。然后，光纤束用来制造用于内窥镜的光导。注意到在图5A和5B中，为方便起见，仅图示了光纤的纤芯部分。此时，当从IOOmm远的位置观看时，光纤的光输出端的视角α为3mrad。因此，用于内窥镜的该光导的AEL(可接受的发射极限)可以约为为其中采用具有1. 5mrmd的视角的点光源的情况计算的AEL的两倍。这意味着，例如，在激光等级为1的情况中，可以允许近似两倍的亮度。基于光学扩展量守恒，光输入侧处的NA为0. 22X 200 μ m/700 μ m = 0. 06, 光输出侧处的NA为0. 22Χ200μπι/300μπι = 0. 15。因此，可以理解，光输出端处的光束的扩散角大于光输入端处的入射角。<实施方式2>制备两根石英多模光纤，所述光纤的直线部分具有0. 5的数值孔径ΝΑ，100 μ m的纤芯直径，115 μ m的覆层直径，2. 5m的总长度，对所述光纤上进行拉锥处理，使得所述光纤第一端为向着端部变粗的锥形形状。对两根光纤中的一根进行拉锥处理，以便在离第一端 50cm的位置处开始拉锥，第一端处的纤芯直径为700 μ m。对两根光纤中的另一根进行拉锥处理，以便在离第一端50cm的位置处开始拉锥，第一端处的纤芯直径为300 μ m。随后，第一光纤和第二光纤的细直径端(没有进行拉锥处理的端部)熔化。因此，制成具有光输入侧锥形部和光输出侧锥形部的光纤束，其中光输入侧锥形部向着在端部处具有700μπι的纤芯直径的端部变粗，光输出侧锥形部向着具有300 μ m的纤芯直径的端部变粗，如图5B所示。然后，光纤束用来制造用于内窥镜的光导。此时，当从IOOmm远的位置观看时，光纤的光输出端的视角α为3mrad。因此，用于内窥镜的该光导的AEL(可接受的发射极限)可以约为为其中采用具有1. 5mrad的视角的点光源的情况计算的AEL的两倍。此外，可以采用具有两倍或更多倍的总强度的激光束。 基于光学扩展量守恒，光输入侧处的NA为0. 5 X 100 μ m/700 μ m = 0. 07,光输出侧处的NA 为0. 5 X 100 μ m/300 μ m = 0. 15。因此，可以理解，光输出端出的光束的扩散角大于光输入端处的入射角。
权利要求
1.一种用于内窥镜的光导，所述光导装配有用于将照明光引导至将被观察的部分的光纤，该光纤包括光输入侧锥形部；和光输出侧锥形部，其中光输入侧锥形部为所述光纤的包括输入端的预定部分，所述照明光在所述输入端中进入所述光纤，并且所述光纤的纤芯具有向着所述光输入侧锥形部的输入端变粗的形状；光输出侧锥形部为所述光纤的包括输出端的预定部分，所述照明光通过所述输出端被输出，并且所述光纤的纤芯具有向着所述光输出侧锥形部的输出端变粗的形状；以及所述输入端处的纤芯直径大于所述输出端处的纤芯直径。
2.根据权利要求1所述的用于内窥镜的光导，其中所述输入端处的纤芯直径相对于所述输出端处的纤芯直径的比值在从2到3的范围内。
3.根据权利要求1所述的用于内窥镜的光导，其中所述输入端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，而所述输出端处的纤芯直径在从150μπι至4000μπι的范围内。
4.根据权利要求1所述的用于内窥镜的光导，其中 所述光纤为多模光纤。
5.一种内窥镜，包括如在权利要求1-4中任一项中所述的用于内窥镜的光导； 用于产生照明光的光源，所述光源连接至所述用于内窥镜的光导的输入侧；和成像部，所述成像部用于接收由于照射由所述用于内窥镜的光导引导的照明光而在将被观察的部分处产生的光，并用于对所述将被观察的部分进行成像。
6.一种用于制造用于内窥镜的光导的方法，所述用于内窥镜的光导将照明光引导至将被观察的部分，所述方法包括下述步骤制备第一光纤和第二光纤，第一光纤的第一端处具有第一锥形部，所述第二光纤的第一端处具有第二锥形部；熔化所述第一光纤的第二端和所述第二光纤的第二端，以形成具有所述第一锥形部和所述第二锥形部的第三光纤；以及将第三光纤放入内窥镜的探头部中，使得所述第二锥形部为照明光的输入侧，而所述第一锥形部为照明光的输出侧，其中所述第一锥形部为所述第一光纤的预定部分，所述预定部分包括所述第一光纤的第一端，并且所述光纤的纤芯具有在所述预定部分中向着所述第一光纤的第一端变粗的形状；所述第二锥形部为所述第二光纤的预定部分，所述预定部分包括所述第二光纤的第一端，并且所述光纤的纤芯具有在所述预定部分中向着所述第二光纤的第一端变粗的形状； 以及所述第二光纤的第一端处的纤芯直径大于所述第一光纤的第一端处的纤芯直径。
7.根据权利要求6所述的用于制造用于内窥镜的光导的方法，其中所述第一光纤的第一端处的纤芯直径相对于所述第二光纤的第一端处的纤芯直径的比值在从2到3的范围内。
8.根据权利要求6或7所述的用于制造用于内窥镜的光导的方法，其中所述第二光纤的第一端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，而所述第一光纤的第一端处的纤芯直径在从150 μ m至4000 μ m的范围内。
9.一种用于制造用于内窥镜的光导的方法，所述用于内窥镜的光导将照明光引导至将被观察的部分，所述方法包括下述步骤处理光纤的包括所述光纤的第一端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中的所述光纤的纤芯向着第一端变粗；处理所述光纤的包括所述光纤的第二端的预定部分以形成锥形，使得在所述预定部分中的所述光纤的纤芯向着第二端变粗，并且使得所述第二端处的纤芯直径大于所述第一端处的纤芯直径；以及将所述光纤放入内窥镜的探头部中，使得具有较大纤芯直径的端部为照明光的输入侧，而具有较小纤芯直径的端部为照明光的输出侧。
10.根据权利要求9所述的用于制造用于内窥镜的光导的方法，其中所述光纤的第二端处的纤芯直径相对于所述光纤的第一端处的纤芯直径的比值在从2 到3的范围内。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的用于制造用于内窥镜的光导的方法，其中 所述光纤的第二端处的纤芯直径在从300 μ m至6000 μ m的范围内，而所述光纤的第一端处的纤芯直径在从150 μ m至4000 μ m的范围内。
全文摘要
本发明公开一种用于内窥镜的光导，该光导装配有光纤。该光纤包括输入侧锥形部和输出侧锥形部。输入侧锥形部为光纤的包括输入端的预定部分，照明光在所述输入端中进入光纤，并且光纤的纤芯具有向着光输入侧锥形部的输入端变粗的形状。光输出侧锥形部为光纤的包括输出端的预定部分，照明光通过该输出端被输出，光纤的纤芯具有向着光输出侧锥形部的输出端变粗的形状。输入端处的纤芯直径大于输出端处的纤芯直径。
文档编号A61B1/07GK102401928SQ20111025467
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者吉弘达矢, 吉田光治 申请人:富士胶片株式会社