JP5456710B2

JP5456710B2 - イメージガイドとライトガイド一体型ファイバ及びそれを用いた内視鏡装置

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Publication number: JP5456710B2
Application number: JP2011040856A
Authority: JP
Inventors: 克之井本; 太石井
Original assignee: Kohoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kohoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP2012176123A

Description

本発明は、照明光伝送用と画像伝送用を集合させたファイバ集合体を構成し、そのファイバ集合体内における照明光伝送用の複数のファイバ群を通して狭い領域内に照明用の光を送出してその領域内を広く照射すると共に、その領域内の視野を広範囲にわたって取り込んだその画像を上記ファイバ集合体内の画像伝送用のファイバを通して伝送させることができる、照明光伝送用機能と画像伝送用機能を備えたイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ及びそれを用いた内視鏡装置に関する。

光ファイバ通信の発展、普及に伴い、多くの開発された光部品、光デバイス、光伝送方式、光技術などが光ファイバ通信以外の分野に色々と応用されるようになって来た。例えば医療分野においては、光ファイバを用いて生体内の所望の部位に照明用の光を送り込んで生体内の組織の観察と、その組織の画像を取り込んで光ファイバで伝送させるための内視鏡が実用化されている。このような内視鏡は生体内以外に工業用配管内、炉内、パイプ内などの観察用にも広く実用化されている。

これらの内視鏡に要求される特性として、光ファイバの入射端側から結合させた照明光をその出射端側にできる限り広い範囲に明るく出射させること、光ファイバの出射端側の全体画像を光ファイバの入射端側に効率良く伝送させることなどが望まれている。このような要求に対して、まず光ファイバの出射端側に照明光をできる限り広い範囲に明るく出射させる光ファイバとして、図１５に示すような光ファイバが製品化されている。すなわち、同図（ａ）に光ファイバの正面断面図、同図（ｂ）に側面図で示すように、この光ファイバはコア層５０にＳｉＯ_２、クラッド層５１にＦを添加したＳｉＯ_２を用いた構造である。

また、光ファイバの出射端側を明るく照らしてその全体画像を光ファイバの入射端側に効率良く伝送させるための部品として、図１６に示すような側方視野型内視鏡製品が市販されている（非特許文献１参照）。これは、内視鏡の先端部に側視鏡となるアダプターを取り付けて、該アダプターが備えるミラーの角度によって光ファイバの出射端側方９０°あるいは１２０°の方向の画像を該光ファイバに取り込めるようにしたものである。

さらに、側方視野型内視鏡の報告例として、図１７に示すようなものが開示されている。これは山形県工業技術センターの報告例で、内視鏡の先端部にレンズとプリズムを組み合わせた部品を回転できるように取り付けて、その周囲の画像を光ファイバ内に取り込めるようにしたものである。
上記した以外にも側方視野型内視鏡に関する特許出願として、特開平5-107484号公報、特開平6-67098号公報、特開2004-8638号公報（特許文献１〜３）が、また全方向視野型内視鏡の特許出願として、特開平10-318727号公報、特開平7-204158号公報、特表2007-516761号公報（特許文献４〜６）がある。

特開平05-107484号公報特開平06-67098号公報特開2004-8638号公報特開平10-318727号公報特開平07-204158号公報特表2007-516761号公報

AHA ONLINESHOP,"ハンディスコープ",[online],[平成23年2月17日検索],インターネット<URL:http://www.hobbes.co.jp/shop/handyscope.html>

前述したような、光ファイバを用いて生体内の所望の部位に照明用の光を送り込んで生体内の組織を観察すると共にその組織の画像を取り込んで光ファイバで伝送させるための光ファイバやそれを用いた内視鏡、あるいは生体内以外の工業用配管内、炉内、パイプ内などの観察用の光ファイバやそれを用いた内視鏡の特許出願には次のような課題が存在する。

（１）まず光ファイバの出射端側に照明光をできる限り広い範囲に明るく出射させる光ファイバであるが、従来の光ファイバではコアとクラッドとの比屈折率差が小さいため、照明光を効率良くコア内に閉じ込めて伝送させることが難しい。
（２）次に光ファイバの出射端側の全体画像を光ファイバの入射端側に効率良く伝送させる内視鏡として、側方視野型内視鏡が用いられているが、この側方視野型内視鏡では出射端側の一部の像しか観察して入射端側に伝送させることができない。光ファイバを円周方向に回転させれば全体画像を観察することができるが、長い光ファイバを精度良く回転させて全体画像を観察することは容易ではない。また、全方向視野型内視鏡も提案されているが、構造が複雑であり、光ファイバの出射端側の全体画像を効率良く観察することは難しい。さらに、光ファイバの出射端側に照明光をできる限り広い範囲に明るく出射させる機能が付加されていない。

本発明が解決しようとする課題は、出射端側の広い範囲に照明光を明るく出射させることができ、且つ、取り込んだ画像を効率よく伝送させることができるイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ及び内視鏡装置を提供することである。

本発明のイメージガイドとライトガイド一体型ファイバは、長尺のファイバからなり、その内部に該ファイバ出射端面方向の画像を伝送するための少なくとも１つのイメージガイドと、該出射端面方向を照射するための照明用ライトガイドを少なくとも３つ有し、該ライトガイドは、ＳｉＯ_２ガラス製の中心部のコアとＦ又はＢを添加したＳｉＯ_２ガラス製の外周部で構成され、該外周部が一部のみで前記ファイバの長手方向に設けられた空孔の内面に接し、他の部分が該空孔との間の空隙で覆われた構造であることを特徴とする。

上記一体型ファイバにおいて、少なくとも３つのライトガイドはファイバ出射端から少なくとも３方向に照明用の光を出射するように配置されていると良い。

また、前記ライトガイドは前記イメージガイドの隣に配置されていることが好ましい。ここで、「イメージガイドの隣に配置されている」とは、ライトガイドの近傍に少なくとも１個のイメージガイドが存在する状態をいい、ライトガイドの近傍にライトガイドだけが存在する状態は除外する。

さらに、本発明のイメージガイドとライトガイド一体型ファイバは、前記イメージガイドがＳｉＯＮ又はＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２ガラス製の高屈折率部と、その外周のＦを添加した又は添加しないＳｉＯ_２ガラス製の低屈折率部からなるファイバを高密度に集合させたファイバ群であることを特徴とする。

本発明の一体型ファイバは、少なくとも３つのイメージガイドがファイバ出射端面方向の少なくとも３つの領域の画像を検出するように配置されていることが好ましい。

また、本発明の一体型ファイバは、前記ライドガイドのコア及び空孔のうちの一方が断面円形状で、他方が断面矩形状であることを特徴とする。

さらに、本発明の一体型ファイバは、個別に作成された前記イメージガイドと前記ライトガイドを被覆材の中に集合させたことを特徴とする。

また、本発明の一体型ファイバは、ファイバの一方端側における先端面に円錐角が８５〜９５°の円錐形のくぼみが設けられていること、あるいは、前記ファイバの一方の先端面に１／４ピッチの集束型ロッドレンズの一方端を取り付け、該ロッドレンズの他方端面に円錐角が８５〜９５°の円錐形のくぼみが設けられていることを特徴とする。

前記円錐形のくぼみの表面には、Ａｌ、Ａｇ、及びＡｕのいずれかの膜が形成されていると良い。

また、本発明は、上記した一体型ファイバから成る内視鏡を備えた内視鏡装置であって、前記ファイバの一方端側に照明用の光を透過させ、その光を該ファイバ内のライトガイド内に入射させる手段であって、該ファイバの他方側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を反射させる光透過・反射手段を設けたことを特徴とする。

前記光透過・反射手段としては、前記ファイバの一方端側に傾けた光反射及び透過させる機能を有する板を設け、前記照明用の光を該板に設けた透過孔を通して該ファイバ内のライトガイド内に入射させ、該ファイバの他方端側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を該板の光反射膜で反射させるように構成することができる。

また、上記した内視鏡装置においては、前記ファイバの該一方端側に伝送され、前記光透過・反射手段で反射された画像を撮像手段に取り込むようにすると良い。前記撮像手段はＣＣＤイメージセンサから構成することができる。

本発明は下記に示すような効果を有している。
本発明の最大の特徴は、ファイバ出射端面方向を照射するための照明用ライトガイドを少なくとも３つ有し、該ライトガイドは中心部がＳｉＯ_２ガラス製のコアでその外周がＦ又はＢを添加したＳｉＯ_２ガラス製の外周部であり、該外周部が一部のみで前記ファイバの長手方向に設けられた空孔の内面に接し、他の部分が該空孔との間の空隙で覆われた構造であることである。このような特徴により、前記ファイバ内に照明光を効率良く閉じ込めて伝送させ、そのファイバの出射端側に照明光を広い範囲（ほぼ１８０°方向）に極めて明るく出射させることができる。
しかも、上記ファイバを曲げてもファイバ内に閉じ込められた照明光の変化が少なく、そのために出射端側の照明光の変化もほとんど無く、したがって従来に比して大幅に曲げることができ、ファイバ出射断面方向の画像を精細に取り込むことができる。

次に本発明の特徴は、ライトガイドがイメージガイドの隣に配置されているので、イメージガイドで取り込みたい領域を極めて明るく照射することができ、その領域の画像を精度良く、高画質で取り込んで伝送させることができる。
また、イメージガイドはコア（直径０．８μｍから２μｍ程度）にＳｉＯ_２に比して比屈折率差［比屈折率差Δ＝<（コアの屈折率―クラッドの屈折率）/コアの屈折率>１００％］を最大で６％程度高く取れるＳｉＯＮの高屈折率部か、ＳｉＯ_２ガラスにＧｅＯ_２を添加することによってＳｉＯ_２に比して比屈折率差を最大で４％程度高く取れるＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２ガラスを用い、クラッド（層の厚み０．１μｍから０．５μｍ程度）にＦを添加した又は添加しないＳｉＯ_２ガラスを用いた、いわゆる超高比屈折率差のファイバ（直径１μｍから３μｍ程度）を高密度（１千から３万程度）に集合させたファイバ群であるので、ファイバ出射端面方向の画像を高精細に広く取り込むことができる。すなわち、イメージファイバ出射端側の開口角は上記比屈折率差が大きいほど広くなり、ファイバ出射端面方向の画像を広く取り込むことができる。

また、イメージガイドをファイバ出射端面方向の少なくとも３つの領域の画像を検出するように配置したので、ファイバ出射端面方向の画像をさらに広く取り込んで伝送させることができる。

さらに、前記ライドガイドのコア及び空孔のうちの一方を断面円形状に、他方を断面矩形状にし、前記コアの外周にＦ又はＢを添加したＳｉＯ_２ガラス製の外周部を設けることにより、該外周部の周りのクラッドに相当する部分の大部分が空隙となるので、ライトガイドの等価的な比屈折率差を大きくすることができる。これにより大きな開口角を実現することができるので、超高比屈折率差のマルチモードファイバ構造となる。また、中心部のコア形状を大きくとることができるので、照明用の光を極めて効率良くコアに閉じ込めてファイバ出射端に伝送させ、該出射端側に大きく広げて照射することができる。

また、個別に作成されたイメージガイドとライトガイドを集合させてプラスチック、金属などの被覆材で被覆した構造を実現すれば、ファイバ内における複数のイメージガイドの中の一部の構造（サイズ、画素数、画素のサイズ、など）を他と異ならせて構成することができるので、それぞれのイメージガイドで取り込む画像を変えることができる。

さらに、ファイバの一方の先端面に円錐角が略９０°（８５〜９５°）の円錐形のくぼみを設けると、ファイバ出射端面方向以外のファイバ出射端付近のファイバ円周方向の画像も取り込んで伝送させることができる。
また、ファイバの一方の先端面に１／４ピッチの集束型ロッドレンズの一方端を取り付け、該ロッドレンズの反対端面に円錐角が略９０°（８５〜９５°）の円錐形のくぼみを設けると、該ロッドレンズによるさらにより広い領域の画像をファイバ内のイメージガイド内に集光、結合させて伝送させることができる。
この場合、前記円錐形のくぼみの表面にＡｌ、Ａｇ、及びＡｕのいずれかの膜を形成すると、その面での反射率を高め、上記画像をより効率良くイメージガイド内に取り込んで伝送させることができる。

本発明の内視鏡装置は、上記した一体型ファイバから成る内視鏡を備えた内視鏡装置であって、前記ファイバの一方端側に照明用の光を透過させ、その光を該ファイバ内のライトガイド内に入射させる手段であって、該ファイバの他方側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を反射させる光透過・反射手段を設けたことを特徴とするので、生体内、工業用配管内、炉内、パイプ内などの広い領域の観察像を高精度、高画質で取り込むことができる。

前記光透過・反射手段として、前記ファイバの一方端側に傾けた光反射及び透過させる機能を有する板を設け、前記照明用の光を該板に設けた透過孔を通して該ファイバ内のライトガイド内に入射させ、該ファイバの他方端側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を該板の光反射膜で反射させるように構成することができる。
前記光透過・反射手段として、前記ファイバの一方端側に傾けた光反射及び透過させる機能を有する板を設け、前記照明用の光を該板に設けた透過孔を通して該ファイバ内のライトガイド内に入射させ、該ファイバの他方端側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を該板の光反射膜で反射させるように構成すると良い。

また、前記ファイバの該一方端側に伝送され、前記光透過・反射手段で反射された画像を撮像手段に取り込むようにすると、その場で画像を表示させることができる。前記撮像手段はＣＣＤイメージセンサから構成することができる。

本発明の実施例１に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例２に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例３に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例４に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例５に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例６に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例７に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例８に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例９に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例１０に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例１１に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。本発明の実施例１２に係る内視鏡装置の概略構成図。光透過・反射板を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。本発明の実施例１３に係る内視鏡装置の概略構成図。従来の光ファイバを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は外観図。従来の側方視野型内視鏡製品である側視鏡の例を示す図。従来の側方視野型内視鏡の例を示す図。

以下、本発明のいくつかの実施例について図面を参照しながら説明する。

図１に本発明の実施例１に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。
このファイバ１は断面が略円形状で長尺のＳｉＯ_２ガラスファイバ２の内部に該ファイバ出射端面方向の画像を伝送するための３つのイメージガイド３１，３２，３３をファイバ１断面内の外周部に中心９から１２０°間隔で設け、該ファイバ１の出射端面方向を照射するための３つの照明用ライトガイド４１，４２，４３もファイバ１内の外周部に中心９から１２０°間隔で設けた構造である。３つのイメージガイド３１〜３３と３つのライトガイド４１〜４３は交互に、且つ等間隔に配置されている。

このファイバ１の直径は、広い視野の画像の取り込みとその広い視野への照明光の伝送を実現するためには、大きい方が好ましく、200μmから500μmの範囲が好ましい。また、それぞれのイメージガイド３１〜３３、ライトガイド４１〜４３の直径は50μmから100μm程度が好ましい。

それぞれのライトガイド４１〜４３はＳｉＯ_２ガラスファイバ２の内部に長手方向延びる中空の空孔８を設け、その空孔８の中に中心部がＳｉＯ_２ガラスからなる矩形コア５で、その外周にＦかＢを添加したＳｉＯ_２ガラス層６を形成して成るライトガイド本体４を挿入して構成したマルチモード伝送用のファイバ構造である。ライトガイド本体４はＳｉＯ_２ガラス膜６が上記空孔８の内面に少なくとも３点で接するように設けられ、その他の部分で上記空孔８とＦかＢを添加したＳｉＯ_２ガラス層６との間に空隙７が形成されている。

このように、Ｆ又はＢを添加したＳｉＯ_２ガラス層６の外周の大部分が空隙７で覆われた構造とすることにより、ライトガイドの等価的な比屈折率差を大きくすることができ、これにより大きな開口角を実現することができるので、ファイバ１（ライドガイド３１〜３３）内に照明光を効率良く閉じ込めて伝送させ、そのファイバ１の出射端側に照明光を広い範囲（ほぼ１８０°方向）に極めて明るく出射させることができる。しかも上記ファイバ１を曲げてもファイバ１内に閉じ込められた照明光の変化は少なく、そのために出射端側の照明光の変化もほとんど無く、したがって従来に比して小さい曲率半径で曲げることができ、ファイバ１の出射端面方向の画像を精細に取り込むことができる。

次に上記それぞれのイメージガイド３１〜３３は多数の画素部を高密度（１千から３万程度）に集合させた画素群から構成されている。その中の一つの画素部を拡大して示すように、一つ一つの画素部（直径1μmから3μm程度）は高屈折率のコア１０とその外周の薄層のクラッド１１（層の厚み0.1μmから0.5μm程度）から成る。コア１０には、ＳｉＯ_２に比して比屈折率差を最大で６％程度高く取れるＳｉＯＮか、ＳｉＯ_２ガラスにＧｅＯ_２を添加することによってＳｉＯ_２に比して比屈折率差を最大で４％程度高く取れるＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２ガラスを用い、その外周の薄層のクラッド１１にはＦを添加した又は添加しないＳｉＯ_２ガラスを用いた。これによりファイバ１の出射端面方向の画像を高精細に広く取り込むことができる。すなわち、イメージガイド３１〜３３の出射端側の開口角は上記比屈折率差が大きいほど広くなり、ファイバ１の出射端面方向の画像を広く取り込むことができる。そしてライトガイド４１〜４３はイメージガイド３１〜３３の隣に配置されていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ構造であり、イメージガイド３１〜３３で取り込みたい領域を極めて明るく照射する構成になっているので、その領域の画像を精度良く、高画質で取り込んで伝送させることができる。

上記イメージガイドとライトガイド一体型ファイバは次のようにして製造した。まずイメージガイドとライトガイドのプリフォームを挿入できる空孔を６個有したＳｉＯ_２ガラスからなる多孔質ガラス母材をゾルゲル法で製造し、高温で燒結して透明なＳｉＯ_２ガラスからなるガラスプリフォームを得た。一方、別の方法でイメージガイドプリフォームとライトガイドプリフォームをそれぞれ製造した。そのイメージガイドプリフォームの製造は、MCVD法（Modified Chemical Vapor Deposition法）、VAD法（Vapor Phase Axial Deposition 法）などを用いてイメージガイド用の第１のファイバプリフォームを製造し、その第１のファイバプリフォームをファイバ線引き装置でファイバに線引きして第１のファイバを得る。ついでＳｉＯ_２ガラス管内に上記第１のファイバを短く切って束ねて挿入し、第２のファイバプリフォームを得る。その後に上記第２のファイバプリフォームをファイバ線引き装置でファイバに線引きして第２のファイバを得る。またその後にＳｉＯ_２ガラス管内に上記第２のファイバを短く切って束ねて挿入し、第３のファイバプリフォームを得る。その後に上記第３のファイバプリフォームをファイバ線引き装置でファイバに線引きして第３のファイバを得る。またその後にＳｉＯ_２ガラス管内に上記第３のファイバを短く切って束ねて挿入し、第４のファイバプリフォームを得る。上記第４のファイバプリフォームを３本製造してイメージガイドプリフォームを得た。

次にライトガイドプリフォームは次のようにして製造した。まずＳｉＯ_２ガラスからなる矩形状のガラスをVAD法と切削加工により実現した。そのガラス外周にFを添加したＳｉＯ_２ガラスをCVD法で形成してライトガイドプリフォームを３本製造した。そして先に製造しておいた透明なＳｉＯ_２ガラスからなるガラスプリフォーム内の空孔内に上記イメージガイドプリフォーム、ライトガイドプリフォームを挿入してイメージガイドとライトガイド一体型ファイバプリフォームを得た。そしてこのイメージガイドとライトガイド一体型ファイバプリフォームをファイバ線引き装置でファイバに線引きしてイメージガイドとライトガイド一体型ファイバを得た。

図２に本発明の実施例２に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。この光ファイバ１２も断面が略円形状で長尺のＳｉＯ_２ガラスファイバ２の内部に該ファイバ出射端面方向の画像を伝送するための３つのイメージガイド３１，３２，３３をファイバ１０内の中心９から１２０°間隔で設け、該ファイバ１０の出射端面方向を照射するための３つの照明用ライトガイド１３１，１３２，１３３をファイバ１２の内の中心９から１２０°間隔で設けた構造である。実施例１と同様、イメージガイド３１〜３３とライトガイド１３１〜１３３は交互に配置されている。

実施例２が実施例１と異なる箇所は、それぞれのライトガイド１３１〜１３３がＳｉＯ_２ガラスファイバ２の内部に断面が四角形状の中空の空孔１７を設け、その空孔１７の中に中心部がＳｉＯ_２ガラスからなる円形コア１４でその外周にＦかＢを添加したＳｉＯ_２ガラス層１５を形成して成るライトガイド本体１３を、ＳｉＯ_２ガラス層１５が上記空孔１７の内面に接するように形成し、上記空孔１７とＦかＢを添加したＳｉＯ_２ガラス１５との隙間を空隙１６で構成したマルチモード伝送用のファイバ構造としたことである。

図３に本発明の実施例３に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。このファイバ１８は断面が略円形状で長尺のＳｉＯ_２ガラスファイバ２内の外周部に該ファイバ出射断面方向の画像を伝送するための４つのイメージガイド３１，３２，３３，３４をファイバ１６断面内の中心から９０°間隔で設け、該ファイバ１６の出射断面方向を照射するための５つの照明用ライトガイド４１，４２，４３，４４，４５をファイバ１６内の中心と外周部に中心から９０°間隔で設けた構造である。すなわち、イメージガイドを１個増やし、かつライトガイドを２個増やすことによってファイバ１８の出射端側の広い視野の画像を明るく高精細に取り込むことができる。この実施例のライトガイドの構造は実施例１のライトガイドと同様の構造のものである。

図４に本発明の実施例４に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。このファイバ１９も実施例３と同様な構成である。実施例３と異なるところは、ライトガイド１３１，１３２，１３３，１３４，１３５に実施例２に用いた構造のライトガイドを用いていることである。

図５に本発明の実施例５に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。このファイバ２０はイメージガイド３１〜３５を中心部に１個、円周に４個等間隔で設け、ライトガイド１３１〜１３４を円周に４個等間隔で設けた構造である。ライトガイド１３１〜１３４は実施例３に用いたライトガイドと同じ構造である。

図６に本発明の実施例６に係るライトガイド一体型イメージファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。このファイバ２１は断面が略円形状で長尺のＳｉＯ_２ガラスファイバ２の中心に断面積が大きく多数の画素部を有するイメージガイド２２を配置させ、その外周にライトガイド４１〜４８を設けた構成である。このような構成にすると、ファイバ２１の出射端側のより広い視野の画像をより一層に明るく照らしてその照らされた画像をより高精細に取り込むことができる。

図７に本発明の実施例７に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。実施例７はイメージガイドとライトガイドをそれぞれ個別に作成されたものを用いて集合させ、その外周をプラスチック被覆材で固めて一体化した構造である。すなわち、個別に作成したイメージガイド２４１、２４２、２４３と、個別に作成したライトガイド２５１、２５２、２５３を図７に示すように配置させた状態で外周をプラスチック被覆材２７（たとえば、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂など）で覆って一体化するように固めた構造である。

ここで、個別に作成したライトガイド２５１〜２５３は、図２で示したように、ＳｉＯ_２ガラス２６からなる円形母材の内部に断面が四角形状の中空の空孔１７を設け、その空孔１７の中に、中心部がＳｉＯ_２ガラスからなる円形コア１４でその外周にＦかＢを添加したＳｉＯ_２ガラス層１５を形成して成るライトガイド本体を、前記ＳｉＯ_２ガラス層１５が上記空孔１７の内面に接するように挿入し、上記空孔１７とＦかＢを添加したＳｉＯ_２ガラス１５との隙間を空隙１６で構成したマルチモード伝送用のファイバ構造とした。このような構成にすると、一体化ファイバ２３内におけるイメージガイドの中の一個、あるいは複数個のイメージガイドの構造（サイズ、画素数、画素のサイズ、など）を他のイメージガイドと異ならせて構成することができるので、それぞれのイメージガイドで取り込む画像を変えることができる。また、ライトガイド２５１〜２５３をそれぞれ少しずつ構造の異なったものにすることもできる。なお上記プラスチック材２７で被覆したファイバ２３を変形自在な金属管内に入れて覆ってもよい。またファイバ２３のプラスチック被覆材２７内をプラスチックの樹脂（たとえば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂など）で充たしても良い。

図８に本発明の実施例８に係るイメージがガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。このファイバ２８はイメージガイド２９を囲むように４個のライトガイド２５１、２５２、２５３、２５４を配置させ、実施例７と同様に、それらの全体をプラスチック被覆材２７で覆った構造である。この実施例例８でもプラスチック被覆材２７内をプラスチックの樹脂（たとえば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂など）で充たしても良い。また上記プラスチック被覆材２７で被覆したファイバ２８を変形自在な金属管内に入れて覆ってもよい。

図９に本発明の実施例９に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。このファイバ３０は図４に示したファイバ１９の出射側端面に円錐角が略９０°の円錐形のくぼみ５２を設けたことを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバである。このファイバ３０は、ファイバの一方端側における先端面に円錐角が略９０°の円錐形のくぼみ５２が設けられているので、ファイバ出射端面方向以外のファイバ出射端付近のファイバ円周方向の画像も取り込んで伝送させることができる。上記構成において、画像をより効率良くイメージガイド内に取り込んで伝送させるために、円錐形のくぼみ５２の表面にＡｌかＡｇ、あるいはＡｕの膜を形成してその面での反射率を高めるようにしてもよい。

図１０に本発明の実施例１０に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの概略構成を示す。同図（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。このファイバ５３は、図５に示したファイバ２０の出射側端面に１／４ピッチの集束型ロッドレンズ５４の一方端を取り付け、そのロッドレンズ５４の他方端面に円錐角が略９０°の円錐形のくぼみ３５を形成した構造である。このロッドレンズ５４でさらにより広い領域の画像をファイバ内のイメージガイド内に集光、結合させて伝送させることができる。

図１１に本発明の実施例１１に係るイメージガイドとライトガイド一体型ファイバの構成を示す。この図も光ファイバの概略図を示したものである。同図（a）は正面断面図、（b）は側面断面図である。このファイバ５６は図１０に示したファイバ５３の１／４ピッチの集束型ロッドレンズ５４の円錐形くぼみ３５の表面にＡｌかＡｇ、あるいはＡｕの膜５７を形成することによって、その面での反射率を高め、さらに高精度にイメージガイドに画像を集光、結合させて伝送させることができるようにしたものである。

図１２に本発明の実施例１２に係る内視鏡装置の構成を示す。この内視鏡装置は、実施例９に示したファイバ３０を用いて実現したものである。すなわち、５個の照明用光源３７１（図１２では３個のみ示す。）からの照明光を光透過・反射板６２を通してファイバ３０の入射端３１１側から入射させてファイバ３０内のライトガイド１３１〜１３５内を伝搬させ、ファイバ３０の出射端３１２側の円錐角が略９０°の円錐形のくぼみ５２で矢印３９１のごとく出射させて出射端側を明るく照射させる。上記明るく照らされた領域の画像は矢印４０１のごとくファイバ３０内のイメージガイド３１〜３４内に閉じ込められてファイバ３０の入射端３１１側に送られる。そして光透過・反射板６２で反射されて矢印４１１のごとく撮像装置６３内に入射して画像として表示される。撮像装置６３はＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサから構成されている。

図１３に上記光透過・反射板６２の構成を示す。同図において、４３１〜４３５は照明光を透過させる孔であり、４４１〜４４４は画像を反射させる反射面である。この光透過・反射板６２は光軸に対して角度φ＝４５°となるように配置される。

図１４に本発明の実施例１３に係る内視鏡装置の構成を示す。この内視鏡装置は、実施例１０のファイバ３３を用いて実現したものである。それ以外は実施例１２と同様な構成である。

本発明は上記実施例に限定されない。例えば、図１〜図６、図９〜図１４のファイバの外周は、プラスチック樹脂、金属材などで覆われていても良い。図１２及び図１４において、ファイバの入射端面が斜め（２°から８°程度）に研磨されていても良い。このようにすることにより、端面からの不要な反射が照明用光源３７１側、撮像装置６３側に戻ってくるのを抑えることができる。図１〜図６のファイバを束ねて使用しても良い。光透過・反射板に代えてハーフミラーを用いても良い。
円錐形のくぼみの円錐角は９０°に限らず、８５〜９５°であれば良い。

１，１２，１８，１９，２０，２１，２３，２８，３０，５３，５６…イメージガイド・ライトガイド一体型ファイバ
２…ファイバ本体
７，１６…空隙
４１〜４５，１３１〜１３５，２５１〜２５４…ライトガイド
１４…円形コア
２７…プラスチック被覆材
２２，２９，３１〜３５，２４１〜２４３…イメージガイド
５２，５５…くぼみ
５４…ロッドレンズ
３７１…照明用光源
６２…光透過・反射板
６３…撮像装置（撮像手段）

Claims

長尺のファイバからなり、その内部に該ファイバ出射端面方向の画像を伝送するための少なくとも１つのイメージガイドと、
該出射端面方向を照射するための照明用ライトガイドを少なくとも３つ有し、
該ライトガイドは、ＳｉＯ_２ガラス製の中心部のコアとＦ又はＢを添加したＳｉＯ_２ガラス製の外周部で構成され、該外周部が一部のみで前記ファイバの長手方向に設けられた空孔の内面に接し、他の部分が該空孔との間の空隙で覆われた構造であることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１において、少なくとも３つのライトガイドはファイバ出射端から少なくとも３方向に照明用の光を出射するように配置されていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１又は２において、前記ライトガイドは前記イメージガイドの隣に配置されていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記イメージガイドはＳｉＯＮ又はＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２ガラス製の高屈折率部と、その外周のＦを添加した又は添加しないＳｉＯ_２ガラス製の低屈折率部からなるファイバを高密度に集合させたファイバ群であることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜４のいずれかにおいて、少なくとも３つのイメージガイドはファイバ出射端面方向の少なくとも３つの領域の画像を検出するように配置されていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記ライドガイドのコア及び空孔のうちの一方が断面円形状で、他方が断面矩形状であることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜６のいずれかにおいて、個別に作成された前記イメージガイドと前記ライトガイドを被覆材の中に集合させたことを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜７のいずれかにおいて、ファイバの一方端側における先端面に円錐角が８５〜９５°の円錐形のくぼみが設けられていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記ファイバの一方の先端面に１／４ピッチの集束型ロッドレンズの一方端を取り付け、該ロッドレンズの他方端面に円錐角が８５〜９５°の円錐形のくぼみが設けられていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項８又は９において、前記円錐形のくぼみの表面にＡｌ、Ａｇ、及びＡｕのいずれかの膜が形成されていることを特徴とするイメージガイドとライトガイド一体型ファイバ。
請求項１〜１０のいずれかに記載の一体型ファイバから成る内視鏡を備えた内視鏡装置において、前記ファイバの一方端側に照明用の光を透過させ、その光を該ファイバ内のライトガイド内に入射させる手段であって、該ファイバの他方側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を反射させる光透過・反射手段を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
請求項１１において、前記光透過・反射手段として、前記ファイバの一方端側に傾けた光反射及び透過させる機能を有する板を設け、前記照明用の光を該板に設けた透過孔を通して該ファイバ内のライトガイド内に入射させ、該ファイバの他方端側からイメージガイド内に取り込まれ該ファイバの該一方端側に伝送された画像を該板の光反射膜で反射させるように構成したことを特徴とする内視鏡装置。
請求項１１又は１２において、前記ファイバの該一方端側に伝送され、前記光透過・反射手段で反射された画像を撮像手段に取り込むようにしたことを特徴とする内視鏡装置。
請求項１３において、前記撮像手段がＣＣＤイメージセンサから構成されていることを特徴とする内視鏡装置。