CN106211753B - 光源光学系统和光源装置 - Google Patents

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Abstract

一种光源光学系统，包括：收集光学系统，其收集从光源入射在收集光学系统上的光；以及光导杆，其具有入口、反射内表面和出口；所收集的光经由所述入口进入所述光导杆，所述反射内表面限定光导路径，通过在反射内表面上完全反射而在光导路径中被导引的光经由所述出口发出，其中，反射内表面包括形成在这样两个区域中的一个之中的锥形部分，所述两个区域为从所述入口至所述出口所限定的整个区域和从在所述入口和所述出口之间的中间点至所述出口所限定的部分，该锥形部分倾斜为在越接近出口的点处逐渐越接近光导路径的轴线。

Description

光源光学系统和光源装置
技术领域
本发明涉及一种光源光学系统和光源装置。
背景技术
用于观察患者体腔的内窥镜系统是已知的。一般而言，内窥镜系统设置有用于对患者的体腔进行照明的光源光学系统。在例如日本专利临时公开第2002-333533A号(下文中称作专利文件1)中描述了该类型的光源光学系统的具体结构。
专利文件1中描述的光源光学系统包括光源侧透镜(凸透镜或球面透镜)，该光源侧透镜用于使从光源发射出的光进入光导。光导为包括芯部分和覆盖部分的光学纤维，且光导配置为使得光导的芯直径在入口端面侧以圆锥形放大。在专利文件1中，由于光导的入口端面的面积较大，所以可以在光导中获得大量的光，从而可以明亮地对体腔的内部进行照明。
发明内容
关于光导的制造，专利文件1描述为，考虑到在由光学纤维基材形成纤维的过程中的情况(其中，光学纤维基材的下端部分的外直径逐渐变小，直到外直径变为预定纤维直径，且随后具有预定外直径的部分继续)，将向下延伸的纤维部分切割以包括在基材的下部处的圆锥形部分。但是，专利文件1并未描述如何制造光导从而精确控制光学纤维基材的下部(入口端面侧)的直径尺寸。一般而言，难以大量制造具有该类型的特定形状的光导。因此，一般认为专利文件1中描述的光导的成品率较低。
鉴于上述情况做出了本发明。也即，本发明的目标是在实现简易的制造的同时，提供一种光源光学系统和的光源装置，所述光源光学系统和的光源装置包括光导，所述光导配置为使得入口面积(设置于光源侧的入口端面)大于出口面积。
根据本发明的一个方面，提供了一种光源光学系统，其包括：收集光学系统，其收集从光源入射至收集光学系统的光，该收集光学系统具有至少一个透镜；光导杆，其具有入口、反射内表面和出口，由收集光学系统收集的光经由该入口而进入光导杆，所述反射内表面限定经由入口输入的光的光导路径，通过在反射内表面上完全反射而在光导路径中被导引的光经由所述出口而发出。在该配置中，反射内表面包括形成在这样两个区域中的一个之中的锥形部分，所述两个区域为从所述入口至所述出口所限定的整个区域和从在所述入口和所述出口之间的中间点至所述出口所限定的部分，该锥形部分倾斜为，在越接近出口的点处，逐渐越接近光导路径的轴线。
根据上述配置，可以在实现简易的制造的同时，提供一种包括光导的光源光学系统和光源装置，所述光导配置为使得入口面积(设置于光源侧的入口端面)大于出口面积。
在至少一个方面，出口面积可以小于入口面积。
在至少一个方面，光导杆可以配置为使得在从入口至出口的整个光导路径中，在与光导路径的轴线垂直相交的平面内限定的光导杆的面积在出口处变为最小。
在至少一个方面，入口和出口的每个可以为圆形的。此时，当入口的直径限定为DEN(单位：mm)并且出口的直径限定为DEX(单位：mm)时，光导杆可以满足以下条件：
1.5≤DEN/DEX≤3.0。
在至少一个方面，当沿轴线方向的锥形部分的长度限定为L(单位：mm)时，光导杆可以满足以下条件：
0.03≤DEN/L≤0.16。
在至少一个方面，光导杆可以满足以下条件：
10≤DEX/DEN×L≤60。
在至少一个方面，光导杆可以满足以下条件：
1000≤DEX/DEN×L2≤4000。
在至少一个方面，当收集光学系统的数值孔径限定为NA1时，光源光学系统可以满足以下条件：
0.7≤DEN/DEX×NA1≤1.5。
在至少一个方面，当收集光学系统中最接近光导杆的透镜表面和光导杆的入口之间的距离限定为Bf(单位：mm)，透镜表面的有效直径限定为phi(单位：mm)，并且(Bf/phi)限定为NA2时，光源光学系统可以满足以下条件：
0.7≤DEN/DEX×NA2≤1.5。
在至少一个方面，当光导的入口端面(从光导杆的出口发出的光入射于所述光导的入口端面上)的直径限定为DL(单位：mm)时，光导杆满足以下条件：
DL＜DEX。
在至少一个方面，反射内表面可以配置为使得锥形部分具有这样的锥形形状：该锥形形状线性地或非线性地倾斜为逐渐接近光导路径的轴线。
在至少一个方面，收集光学系统可以将从光源入射在收集光学系统上的光会聚在光导杆的入口附近。
根据本发明的另一个方面，提供了一种光源装置，其包括：光源，其发射光；以及上述光源光学系统中的一个。在该配置中，从光源发射出的光入射在光源光学系统上。
附图说明
图1显示了根据本发明的实施方案的电子内窥镜系统的外观。
图2显示了根据实施方案的在设置于电子内窥镜系统中的处理器壳体中安装的光源装置的配置。
图3显示了根据本发明的示例1的光源装置的配置。
图4显示了根据本发明的示例2的光源装置的配置。
图5显示了根据本发明的示例3的光源装置的配置。
图6显示了根据本发明的示例4的光源装置的配置。
图7显示了根据本发明的示例5的光源装置的配置。
图8显示了根据本发明的示例6的光源装置的配置。
图9显示了根据本发明的示例7的光源装置的配置。
具体实施方式
下文中，参考所附附图描述了本发明的实施方案。在下文中，通过示例的方式来解释作为本发明的实施方案的电子内窥镜系统。
(电子内窥镜系统1的配置)
图1显示了根据实施方案的电子内窥镜系统1的外观。如图1所示，电子内窥镜系统1包括电子镜100和处理器200。在图1中，将垂直于图1的纸面的方向定义为X方向，将与图1的纸面平行并且与X轴线垂直交叉的两个方向定义为Y方向和Z方向。Y方向为竖直方向(即，重力线方向)，X方向和Z方向为垂直于竖直方向的水平方向。这些对X、Y和Z方向的定义也应用于其他附图。
如图1所示，电子镜100包括覆盖有柔性护套的柔性插入管11。柔性插入管11的尖端部分(弯曲部分13)响应于手动操作部分14的远程操作而弯曲，手动操作部分14连接至柔性插入管11的近端。弯曲机构可以为安装于一般内窥镜的已知机构，并且配置为通过与对手动操作部分14的弯曲操作把手进行的旋转操作相关的操作线的牵引动作而使弯曲部分13弯曲。覆盖有具有刚性的树脂壳体的尖端部分12的近端连接至弯曲部分13的尖端。通过弯曲操作把手的旋转操作而根据弯曲动作来改变尖端部分12的方向，从而电子镜100的成像区域也发生改变。另外，通用线缆15从手动操作部分14延伸，并且连接器部分16连接至通用线缆15的近端。
连接器部分16包括连接器壳16a，连接器壳16a由具有刚性的合成树脂形成。连接器壳16a由具有基本对称形状的前侧壳和后侧壳形成。连接器壳16a将各个部件(例如，电路板)容纳并保持于封闭的空间中从而保护各个部件免受外部冲击，该封闭的空间通过使前侧壳和后侧壳彼此装配而得以限定。连接件壳16a保持电连接插头16b和光学连接插头16c。
处理器200配置为一体化装置，在其中光源装置和用于图像信号处理的部件一体化地设置。处理器200的壳体20a的前板表面上设置有连接器部分。连接器部分包括电连接插座20b和光学连接插座20c。电连接插座20b电连接至用于在处理器200中进行图像信号处理的部件，而光连接插座20c光学连接至设置于处理器200中的光源。
电连接插座20b具有对应于电连接插头16b的连接结构，而光学连接插座20c具有对应于光学连接插头16c的连接结构。通过将电连接插头16b和光学连接插头16c分别连接至电连接插座20b和光学连接插座20c，电子镜100和处理器200电连接和光学连接。
(光源装置250的配置)
图2示出了根据实施方案的在处理器200的壳体20a中安装的光源装置250的配置。在图2中，为了便于解释，光源装置250的部件显示为侧横截面。
如图2所示，光源装置250包括光源252、收集光学系统254和光导杆256。
光源252为弧光灯，特别地为用于发射基本平行的白光光束的具有反射器的短弧氙灯。应当注意，在另一个实施方案中，光源252可以为高强度灯(例如，卤素灯、汞灯或金属卤化物灯，或LED(发光二极管))。
从光源252发出的基本平行的光束入射于收集光学系统254上。收集光学系统254包括至少一个透镜(在图2的示例中为一个透镜)。进入收集光学系统254的基本平行光束受到收集光学系统254收集，会聚在光导杆256的入口256a(在光源252侧的端面)附近并且进入光导杆256的内部。收集光学系统254和光导杆256的定位是容易的，这是由于光导杆256的入口部分256a可以放置于收集光学系统254的会聚点处。
光导杆256为具有光导功能的光学杆，并且为例如单杆或玻璃杆。单杆为具有至少芯部和覆盖部的双结构的杆。玻璃杆为不具有覆盖部的杆。在光导杆256的内部形成有限定用于从入口256a进入的光的光导路径LGP的反射内表面256b。如图2所示，进入光导路径LGP内部的光通过受到反射内表面256b全反射而在光导路径LGP的内部被引导，并且从出口256c(在电子镜100侧的端面)发出。
从出口256c发射出的光被收集在设置于光学连接插头16c中的LCB(输光束，LightCarrying Bundle)17的入口端面处。进入LCB 17的内部的照明光经由LCB 17的内部而传播，并且从位于尖端部分12中的LCB 17的出口端面而发射。随后，从LCB 17发射出的照明光经由光分布透镜(未示出)而对物体进行照明。
(光导杆256的细节)
下文中详细地描述了根据该实施方案的光源装置250。下文在关注于光导杆256的配置的情况下进行解释。
光导杆256的反射内表面256b配置为使得整个反射内表面256b或从中间位置延伸至出口256c的反射内表面256b的部分形成为锥形部分，所述锥形部分倾斜为在越接近出口256c的点处越靠近光导路径(光导杆256)的轴线AL(中心轴线)。在此实施方案中，锥形部分具有线性锥形形状；但是，在另一个实施方案中，锥形部分可以具有非线性锥形形状(例如，指数函数锥形形状或抛物线锥形形状)。为了便于解释，将这样的配置称为“整体锥形配置”：其中从入口256a延伸至出口256c的整个反射内表面256b形成为锥形部分；将这样的配置称为“部分锥形配置”：其中从中间位置延伸至出口256c的反射内表面256b的部分形成为锥形部分。
在整体锥形配置的情形中，从入口256a延伸至出口256c的整体反射内表面256b倾斜为在越接近出口256c的点处逐渐越靠近轴线AL。因此，光导路径LGP形成为截头锥体形状，其中入口256a和出口256c限定为截头锥体的平行表面。另外，反射内表面256b配置为使得在与轴线AL垂直相交的平面中限定的面积在越接近出口256c的点处逐渐变得越小。另外，出口256c的面积小于入口256a的面积，且对于在与轴线AL垂直相交的平面中限定的面积，在从入口256a延伸至出口256c的整个光导路径LGP中，出口256c的面积最小。
在部分锥形配置的情形中，反射内表面256b配置为使得从入口256a延伸至中间位置的反射内表面256b的部分与轴线AL平行，而从中间位置延伸至出口256c的部分倾斜为逐渐接近于轴线AL。因此，光导路径LGP形成为使得从入口256a延伸至中间位置的部分形成为具有圆柱体的形状，而从中间位置延伸至出口256c的部分形成为具有截头锥体的形状。对于在与轴线AL垂直相交的平面中限定的面积，光导路径LGP的面积在从入口256a延伸至中间位置的部分中是恒定的，而在从中间位置延伸至出口256c的部分中，光导路径LGP的面积在越接近出口256c的点处变得越小。因此，出口256c的面积小于入口256a的面积，而对于在与轴线AL垂直相交的平面中限定的面积，在从入口256a延伸至出口256c的整个光导路径LGP中，出口256c的面积最小。
在整体锥形配置和部分锥形配置的每一个中，光导杆256的锥形部分倾斜为逐渐接近轴线AL。因此，经由入口256a而以第一角度进入光导路径LGP内部的光线从出口256c处以大于第一角度的第二角度射出，且随后经由LCB 17和光分布透镜而对物体进行照明。即，由于具有较大NA(数值孔径)的光线进入LCB 17的内部，所以从光分布透镜发射出的照明光的光分布角度可以得到扩大，从而照明光对物体的照明范围可以得到扩大。就另一点而言，光导杆256承担了部分收集光学系统254应当具有的作用。因此，可以增加收集光学系统254的设计自由度。例如，收集光学系统254可以设计为具有长焦点长度。在此情况下，由于可以保证收集光学系统254和光导杆256之间的较宽的空间，因此可以例如在收集光学系统254和光导杆256之间的空间中设置部件(例如，孔径光阑)。
由于光线在光导路径LGP中反复反射的同时经由光导路径LGP传播，因此照明光的分布(光强度分布)和照明光的光谱可以为均匀的。因此，即使当光导杆256和LCB 17在垂直于轴线AL的平面上存在位置误差的情况下进行设置时，也可以防止照明光的强度分布和光谱由于该位置误差发生实质改变。
另外，当收集光学系统254和光导杆256在存在位置误差的情况下进行设置时，收集光学系统254的光会聚点会相对于入口256a偏移。但是，根据该实施方案，由于入口256a的面积较大，因此光会聚点足够地落入在入口256a内。因此，可以避免光的耦合损耗。
由于光导杆256为具有简单结构的光学杆(其中至少部分形成为锥形部分)，因此不难大量生产高质量的光导杆256。也就是说，可以避免生产率的降低。
另外，不需要准备具有在专利文件1中所示的特殊光导形状的电子镜。也即，根据该实施方案，可以使用通用电子镜来配置电子内窥镜系统。因此可以降低成本。
入口256a和出口256c可以为圆形的或矩形的，并且可以彼此相似(例如，入口256a和出口256c均为圆形的)，或者可以彼此不相似(例如，入口256a和出口256c中的一个为圆形的，而入口256a和出口256c中的另一个为矩形的)。以下条件是在入口256a和出口256c的每个为圆形的前提下进行限定的。
当入口256a的直径限定为DEN(单位：mm)而出口256c的直径限定为DEX(单位：mm)时，光导杆256可以配置为满足以下条件(1)：
1.5≤DEN/DEX≤3.0 (1)。
条件(1)限定了光导杆256的入口256a和出口256c的直径之间的比。通过满足条件(1)，光导杆256的锥形部分具有合适的相对于轴线AL的倾斜角度。结果是，由于具有更大角度和更大的NA的光线入射于LCB 17上，所以从光分布透镜发射出的照明光的光分布角度扩大了，从而通过照明光获得的对于物体的光分布范围可以得到进一步扩大。另外，由于光线在重复反射适当的次数的情况下经由光导路径LGP的内部传播，照明光的分布和光谱可以更加均匀。
当条件(1)的中间项变为大于条件(1)的上限时，锥形部分的相对于轴线AL的倾斜角度变得过大，从而在光线在光导路径LGP中反射时光量的损失变大。此时，将变得难以对物体进行明亮地照明。另外，在这种情况下，入射于LCB 17上的光的NA超过LCB 17的入口端面侧NA(例如，一般情况下，入口端面侧NA一般大约为0.6至0.8)。因此，光导杆256和LCB 17之间的光耦合损失变大。另外，入口256a的直径超过出口256c的直径的三倍，而出口256c的直径依据LCB 17的直径而限定。在这种情况下，入口256a变得过大，而因此，在光导路径LGP中到达反射内表面256b的光线的比例降低。此时，不能充分获得通过重复反射而使照明光的分布和光谱均匀化的有利效果。
当条件(1)的中间项变为小于条件(1)的下限时，锥形部分的相对于轴线AL的倾斜角度变得过小，从而从出口256c发射出的光线的角度不能变得足够大。因此，在此情况下不能充分获得光分布角度的扩大的有利效果。
当沿轴线AL方向的锥形部分的长度限定为L(单位：mm)时，光导杆256可以配置为满足以下条件(2)：
0.03≤DEN/L≤0.16 (2)。
条件(2)限定了锥形部分的长度和光导杆256的入口256a的直径之间的比。通过满足条件(2)，锥形部分具有更适当的相对于轴线AL的倾斜角度，从而进一步增强照明光的分布和光谱的均匀化的有利效果，并且可以进一步抑制当光线在光导路径LGP中反射时的光量损失。
当条件(2)的中间项变得大于条件(2)的上限时，入口256a变得过大，从而在光导路径LGP中到达反射内表面256b的光线的比例变小。此时，不能充分获得通过重复反射使照明光的分布和光谱均匀化的有利效果。
当条件(2)的中间项变得小于条件(2)的下限时，光线在光导路径LGP中反射多次，从而使由反射造成的光量的损失过大。结果是，将变得难以对物体进行明亮地照明。另外，入射于LCB 17上的光的NA超过LCB 17的入口端面侧NA(例如，一般情况下，入口端面侧NA一般大约为0.6至0.8)。因此，光导杆256和LCB 17之间的光耦合损失变大。
光导杆256可以配置为满足以下条件(3)和(4)中的至少一个：
10≤DEX/DEN×L≤60 (3)。
1000≤DEX/DEN×L2≤4000 (4)。
条件(3)和条件(4)限定了锥形部分的长度以及光导杆256的入口256a和出口256c的直径之间的比之间的关系。通过满足条件(3)或条件(4)，光导杆256具有依据收集光学系统254的NA的合适的形状(获得收集光学系统254和光导杆256之间的低的光耦合损失程度的形状)。
当条件(3)的中间项变得大于条件(3)的上限，或条件(4)的中间项变得大于条件(4)的上限时，由于光线在光导路径LGP中反射多次而使反射造成的光量损失变得过大，从而难以对物体进行明亮照明。另外，入射于LCB 17上的光的NA超过LCB 17的入口端面侧NA(例如，一般情况下，入口端面侧NA一般大约为0.6至0.8)。因此，光导杆256和LCB 17之间的光耦合损失变大。
当条件(3)的中间项变得小于条件(3)的下限，或条件(4)的中间项变得小于条件(4)的下限时，在光导路径LGP中的光线的反射次数变得过小。此时，不能充分获得通过重复反射使照明光的分布和光谱均匀化的有利效果。
当收集光学系统254的NA(数值孔径)限定为NA1时，光导杆256可以配置为满足以下条件(5)：
0.7≤DEN/DEX×NA1≤1.5 (5)。
条件(5)限定了收集光学系统254的NA以及入口256a和出口256c之间的直径比之间的关系。通过满足条件(5)，光导杆256具有依据收集光学系统254的NA的合适的形状(获得收集光学系统254和光导杆256之间的低的光耦合损失程度的形状)。另外，进一步加强了照明光的分布和光谱的均匀化的有利影响。
当条件(5)的中间项大于条件(5)的上限时，入口256a和出口256c的直径之间的比相对于收集光学系统254的NA而变大。因此，当光线在光导路径LGP中反射时的光量损失变大，从而难以对物体进行明亮照明。另外，入射于LCB 17上的光的NA超过LCB 17的入口端面侧NA(例如，一般情况下，入口端面侧NA一般大约为0.6至0.8)。因此，光导杆256和LCB 17之间的光耦合损失变大。
当条件(5)的中间项变得小于条件(5)的下限时，从出口256发射出的光线的角度不足够大。因此，不能充分获得光分布角度的扩大的有利效果。另外，由于收集光学系统254的NA过小，所以聚焦光斑会变大。此时，光导路径LGP不能经由入口256a获得足够光量，从而光量损失会变大。
在收集光学系统254的球面像差被适当地修正(例如，通过非球面表面透镜)的情况下，可以使用通过近轴计算得到的NA而直接限定的条件(即，条件(5))。但是，当收集光学系统254的球面像差较大时，优选地，条件(5)由以下的条件(6)代替。也即，优选为，当入口256a和在收集光学系统254中最接近光导杆256的透镜表面之间的距离限定为Bf(单位：mm)，而在收集光学系统254中最接近光导杆256的透镜表面的直径(即，有效直径)限定为phi(单位：mm)，并且(Bf/phi)限定为NA2时，光导杆256可以满足条件(6)：
0.7≤DEN/DEX×NA2≤1.5 (6)。
当LCB 17的入口端面(从出口256c发出的光入射于该入口端面上)的直径(入口的直径)限定为DL(单位：mm)时，光导杆256可以满足以下条件(7)：
DL＜DEX (7)。
条件(7)限定了光导杆256的出口256c和LCB 17的入口端面之间的关系。通过满足条件(7)，可以抑制光导杆256和LCB 17之间的光耦合损失。
在下文中将会解释光源装置250的七个具体的数值示例。
示例1
图3显示了根据本发明的示例1的光源装置250的配置。如图3所示，在示例1中，收集光学系统254具有单透镜配置。下文的图表1示出了根据示例1的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表1]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1* 12.836 11.678 1.51633 64.1
2 无穷 -
非球面数据
各个数据
Bf 17.9
Phi 23.2
NA1 0.56
在图表1(表面数据)中，“NO”表示了表面编号。表面编号NO从设置于光源252侧的表面开始顺序分配。在图表1(表面数据)中，“R”表示组成收集光学系统254的光学元件的每个表面的曲率半径(单元：mm)，“D”表示每个光学元件的厚度(单位：mm)或光学元件的布置间隔(单元：mm)，“N(D)”表示每个光学元件在d线(d-line)的折射率，“VD”表示每个光学元件在d线的阿贝数。具有标记了星号“*”的表面编号的表面为非球面。应当注意，对非球形元件所限定的曲率半径R表示在光学轴线上限定的曲率半径(近轴曲率半径)。
图表1(非球面数据)显示了表面编号1的透镜表面的形状(非球面形状)。非球面的形状由以下等式表示：
x＝cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12...
其中，下弯量限定为“x”，曲率(1/r)限定为“c”，距光学轴线的高度限定为“y”(单位：mm)，圆锥系数限定为“K”，大于或等于四阶的非球面系数限定为A4，A6……。
图表1(各个数据)显示了从收集光学系统254的最接近光导杆256的透镜表面至入口256a的距离Bf(单位：mm)、每个透镜表面的有效直径(直径)“phi”以及数值孔径NA1。
根据该示例1的光导杆256具有部分锥形配置，并且其具体数值配置如下。
DEN:8.0
DEX:5.0
L:50
该示例1假设待连接至光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为2.9mm。
示例2
图4显示了根据本发明的示例2的光源装置250的配置。如图4所示，在示例2中，收集光学系统254具有两个透镜。下文的图表2示出了根据示例2的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表2]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1 180.00 13.043 1.52288 58.6
2* -10.102 1.000
3 34.000 8.231 1.51633 64.1
4 无穷
非球面数据
各个数据
Bf 34.0
Phi 22.0
NA1 0.33
根据示例2的光导杆256具有整体锥形配置，其具体数值配置如下。
DEN:8.0
DEX:3.0
L:90
该示例2假设待连接至根据示例2的光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为2.9mm。
示例3
图5显示了根据本发明的示例3的光源装置250的配置。如图5所示，在示例3中，收集光学系统254具有三个透镜。下文的图表3示出了根据示例3的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表3]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1 37.951 8.087 1.51633 64.1
2 无穷 130.994
3 无穷 8.087 1.51633 64.1
4 -37.951 25.877
5* 14.128 11.476 1.52288 58.6
6 -33.919
非球面数据
各个数据
Bf 17.5
Phi 25.1
NA1 0.63
根据示例3的光导杆256具有整体锥形配置，其具体数值配置如下。
DEN:4.5
DEX:3.0
L:40
该示例3假设待连接至根据示例3的光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为2.9mm。
示例4
图6显示了根据本发明的示例4的光源装置250的配置。如图6所示，在示例4中，收集光学系统254具有三个透镜。下文的图表4示出了根据示例4的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表4]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1 -28.720 3.000 1.51742 52.4
2 无穷 15.713
3 81.280 8.145 1.51633 64.1
4 -81.280 0.100
5* 20.073 15.231 1.66910 55.4
6 无穷 -
非球面数据
各个数据
Bf 24.4
Phi 34.7
NA1 0.63
根据示例4的光导杆256具有整体锥形配置，其具体数值配置如下。
DEN:8.2
DEX:4.2
L:60
该示例4假设待连接至根据示例4的光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为4.1mm。
示例5
图7显示了根据本发明的示例5的光源装置250的配置。如图7所示，在示例5中，收集光学系统254具有四个透镜。下文的图表5示出了根据示例5的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表5]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1 160.000 13.427 1.52288 58.6
2* -13.130 1.000
3 24.522 9.387 1.51633 64.1
4 无穷 80.889
5 无穷 9.387 1.51633 64.1
6 -24.522 1.000
7* 13.130 13.427 1.52288 58.6
8 -160.000 -
非球面数据
各个数据
Bf 15.8
Phi 8.5
NA1 0.56
根据示例5的光导杆256具有部分锥形配置，其具体数值配置如下。
DEN:8.0
DEX:5.0
L:80
该示例5假设待连接至根据示例5的光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为4.0mm。
示例6
图8显示了根据本发明的示例6的光源装置250的配置。如图8所示，在示例6中，收集光学系统254具有单透镜配置。下文的图表6示出了根据示例6的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表6]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1* 22.710 11.000 1.51633 64.1
2 无穷 -
非球面数据
各个数据
Bf 37.6
Phi 11.8
NA1 0.29
根据示例6的光导杆256具有整体锥形配置，其具体数值配置如下。
DEN:8.0
DEX:3.0
L:80
该示例6假设待连接至根据示例6的光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为2.9mm。
示例7
图9显示了根据本发明的示例7的光源装置250的配置。如图9所示，在示例7中，收集光学系统254具有三个透镜。下文的数值图表7示出了根据示例7的收集光学系统254的具体数值数据。
[图表7]
单位：mm
表面数据
NO R D N(D) VD
1 -23.495 3.000 1.51742 52.4
2 无穷 5.346
3 60.720 9.674 1.51633 64.1
4 -60.720 0.100
5* 25.409 11.114 1.66910 55.4
6 无穷 -
非球面数据
各个数据
Bf 37.3
Phi 16.0
NA1 0.42
根据示例7的光导杆256具有整体锥形配置，其具体数值配置如下。
DEN:8.0
DEX:3.0
L:60
该示例7假设待连接至根据示例7的光源装置250的电子镜100的LCB 17的入口端面的直径(入口的直径)DL为2.9mm。
(验证)
下述图表8显示了通过将上述条件(1)至(7)应用至根据示例1至7(Ex.1至Ex.7)的光源装置250所得到的结果列表。如图表8中所示，根据示例1至7的光源装置250中的每个满足条件(1)至(5)和(7)。根据示例1、3和4的光源装置250还满足条件(6)。因此，在示例1至7的每一个中，也可以实现通过满足各个条件而能够实现的上述有利效果。
[图表8]
EX.1 EX.2 EX.3 EX.4 EX.5 EX.6 EX.7
条件(1) 1.60 2.67 1.50 1.95 1.60 2.67 2.67
条件(2) 0.16 0.09 0.11 0.14 0.10 0.10 0.13
条件(3) 31.25 33.75 26.67 30.73 50.00 30.00 22.50
条件(4) 1562.50 3037.50 1066.67 1843.90 4000.00 2400.00 1350.00
条件(5) 0.89 0.89 0.94 1.22 0.89 0.78 1.11
条件(6) 1.24 4.11 1.05 1.37 2.99 8.51 6.22
条件(7) 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足
上文解释了本发明的实施方案。本发明不限于上述实施方案，而是可以在本发明的范围内以各种方式进行改变。例如，本发明包括在说明书详细描述的实施方案的结合以及容易地从上述实施方案中实现的实施方案。
在上述实施方案中，将光源装置250配置为与用于执行图像信号处理的组件一体化的单装置(处理器200)；但是，本发明不限于这样的配置。例如，光源装置250可以配置为与用于执行图像信号处理的部件分开设置的独立装置。
在上述实施方案中，光源装置250配置为用于电子镜的光源装置；但是，本发明不限于这样的配置。例如，光源装置250可以配置为用于光纤的光源装置。

Claims (12)

1.一种光源光学系统，包括：
收集光学系统，其收集从光源入射在收集光学系统上的光，所述收集光学系统包括至少一个透镜；以及
光导杆，其具有入口、反射内表面和出口；由所述收集光学系统所收集的光经由所述入口进入所述光导杆，所述反射内表面限定用于经由入口输入的光的光导路径，而通过在反射内表面上完全反射而在光导路径中被导引的光经由所述出口发出，
其中，反射内表面包括形成在这样两个区域中的一个之中的锥形部分，所述两个区域为从所述入口至所述出口所限定的整个区域和从在所述入口和所述出口之间的中间点至所述出口所限定的部分，该锥形部分倾斜为在越接近出口的点处逐渐越接近光导路径的轴线，
并且其中，收集光学系统将从光源入射于收集光学系统上的光会聚在光导杆的入口附近。
2.根据权利要求1所述的光源光学系统，其中，所述出口的面积小于所述入口的面积。
3.根据权利要求1或2所述的光源光学系统，
其中，所述光导杆配置为使得，在从所述入口至所述出口的整个光导路径中，在与光导路径的轴线垂直相交的平面内所限定的所述光导杆的面积在所述出口处变为最小。
4.根据权利要求1或2所述的光源光学系统，
其中：
所述入口和所述出口中的每个为圆形的；以及
当入口的直径限定为单位为mm的DEN，而出口的直径限定为单位为mm的DEX时，光导杆满足以下条件：
1.5≤DEN/DEX≤3.0。
5.根据权利要求4所述的光源光学系统，
其中，当沿轴线方向的锥形部分的长度限定为单位为mm的L时，光导杆满足以下条件：
0.03≤DEN/L≤0.16。
6.根据权利要求5所述的光源光学系统，
其中，所述光导杆满足以下条件：
10≤DEX/DEN×L≤60。
7.根据权利要求5或6所述的光源光学系统，
其中，所述光导杆满足以下条件：
1000≤DEX/DEN×L2≤4000。
8.根据权利要求4所述的光源光学系统，
其中，当收集光学系统的数值孔径限定为NA1时，光源光学系统满足以下条件：
0.7≤DEN/DEX×NA1≤1.5。
9.根据权利要求4所述的光源光学系统，
其中，当在收集光学系统中最接近光导杆的透镜表面与光导杆的入口之间的距离限定为单位为mm的Bf，透镜表面的有效直径为单位为mm的phi且Bf/phi限定为NA2时，所述光源光学系统满足以下条件：
0.7≤DEN/DEX×NA2≤1.5。
10.根据权利要求4所述的光源光学系统，
其中，当光导的入口端面的直径限定为单位为mm的DL，其中从光导杆的出口发出的光入射在所述光导的入口端面上，所述光导杆满足以下条件：
DL＜DEX。
11.根据权利要求1或2所述的光源光学系统，
其中，所述反射内表面配置为使得锥形部分具有这样的锥形形状：该锥形形状线性地或非线性地倾斜为逐渐接近光导路径的轴线。
12.一种光源装置，包括：
光源，其发射平行光束；以及
根据权利要求1至11中的任一项所述的光源光学系统，从光源发射出的平行光束入射于所述光源光学系统上。
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