CN114206197A - 光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统 - Google Patents

光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供管状部的粗度较细且能够向管状部内的导光构件有效率地入射照明光的光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统。光学装置(1)具有保持部(2)和管状部(3),其中,光学装置(1)还具有:光源(11);导光构件(12),其由折射率大于(1)的介质形成;以及光转换构件,导光构件包括具有入射端面(2a)的第1导光区域(12’)和具有出射端面(12b)的第2导光区域(12”),入射端面(12a)的直径大于出射端面(12b)的直径,第2导光区域(12”)的至少一部分包含在管状部中。

Description

光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统
技术领域
本发明涉及光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统。
背景技术
作为光学装置,已知有内窥镜。内窥镜具有细长的管状部。在软性内窥镜中,管状部使用软质的管状部。在硬性内窥镜中,管状部使用硬质的管状部。管状部的至少一部分例如向体内或金属管内插入。
在内窥镜中,在管状部的内部配置有光纤。照明光在光纤内行进,从管状部的前端出射。若光纤的直径较大,则能够使照明光有效率地向光纤入射。
若光纤的直径较大,则管状部的粗度变粗。若管状部的粗度变粗,则不能容易地向体内或金属管内插入。在管状部是软质的管状部的情况下,将管状部弯曲的操作变困难。
此外,在管状部的内部配置有摄像元件和光学系统。并且,也有时在管状部的内部形成有供处置器具出入的贯通孔。因此,若光纤的直径变粗,则布局的自由度变少。
使用导光构件的照明单元在专利文献1、专利文献2及专利文献3中有所公开。
专利文献1的照明单元具有光纤和光扩散元件。在光纤设有锥形部。在锥形部中,其直径随着朝向光扩散元件侧而逐渐变小。
照明单元配置于前端部。前端部位于插入部的前端。插入部具有前端部、弯曲部及挠性管部。
专利文献2的照明单元具有光纤、滤光器、透镜。在光纤的前端区域的外周形成有金属镀层。在前端区域中,光纤的直径变小。
照明单元配置于内窥镜前端部。内窥镜前端部位于内窥镜主体的前端。内窥镜主体能够向体腔内插入,在从内窥镜前端部到内窥镜基端部之间具有挠性。
专利文献3的照明单元具有多个LD芯、导光构件、反射镜、发光体。多个LD芯并列地配置。在导光构件中,一端的直径比另一端的直径大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-050607号公报
专利文献2:国际公开第2013/061590号
专利文献3:日本特许第5172987号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的照明单元中,到锥形部为止的光纤的直径较大。如上所述,照明单元配置于前端部。在该情况下,直径较大的光纤配置于前端部、弯曲部及挠性管部。因此,插入部的粗度变粗。其结果,不能容易地向体内或金属管内插入。此外,布局的自由度变少。
不能容易地向体内或金属管内插入。此外,布局的自由度变少。
在专利文献2的照明单元中,到前端区域为止的光纤的直径较大。如上所述,照明单元配置于内窥镜前端部。在该情况下,直径较大的光纤配置于内窥镜主体。因此,内窥镜主体的粗度变粗。其结果,不能容易地向体内或金属管内插入。此外,布局的自由度变少。
若减小光纤的直径,则不能使照明光有效率地向光纤入射。
在专利文献3的照明单元中,多个LD芯并列地配置。因此,照明单元自身的大小较大。在该情况下,若将照明单元配置于管状部的前端,则管状部的粗度变粗。其结果,不能容易地向体内或金属管内插入。此外,布局的自由度变少。
本发明是鉴于这样的问题而完成的,其目的在于提供管状部的粗度较细且能够向管状部内的导光构件有效率地入射照明光的光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题而达到目的,本发明的至少几个技术方案的光学装置具有保持部和管状部,其特征在于,
光学装置还具有:
光源;
导光构件,其由折射率大于1的介质形成;以及
光转换构件,
保持部位于比管状部靠光源侧的位置,
从光源出射的光向导光构件的入射端面入射,
从导光构件的出射端面出射的光向光转换构件照射,
导光构件包括具有入射端面的第1导光区域和具有出射端面的第2导光区域,
入射端面的直径大于出射端面的直径,
第2导光区域的至少一部分包含在管状部中。
此外,本发明的至少几个技术方案的无线内窥镜的特征在于,
该无线内窥镜具有:
插入部,其细长且具有挠性;以及
操作部,其设于插入部的后端,
插入部具有:
前端部,其设于插入部的前端;
弯曲部,其设于前端部的后端;以及
挠性管部,其从弯曲部的后端延伸至操作部的前端,
在比插入部的后端靠操作部侧的位置配置有光源,
在前端部配置有光转换构件,
在光源和光转换构件之间配置有由折射率大于1的介质形成的导光构件,
从光源出射的光向导光构件的入射端面入射,
从导光构件的出射端面出射的光向光转换构件照射,
导光构件包括具有入射端面的第1导光区域和具有出射端面的第2导光区域,
入射端面的直径大于出射端面的直径,
第2导光区域的至少一部分包含在插入部中。
此外,本发明的至少几个技术方案的内窥镜系统的特征在于,
该内窥镜系统具有:
上述的光学装置或无线内窥镜;以及
处理装置。
发明的效果
根据本发明,能够提供管状部的粗度较细且能够向管状部内的导光构件有效率地入射照明光的光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统。
附图说明
图1是表示本实施方式的光学装置的图。
图2是表示本实施方式的光学装置的图。
图3是表示本实施方式的光学装置的图。
图4是表示本实施方式的光学装置的图。
图5是表示本实施方式的光学装置的图。
图6是表示本实施方式的光学装置的图。
图7是表示本实施方式的光学装置的图。
图8是表示本实施方式的光学装置的图。
图9是表示波长转换单元的第1例的图。
图10是表示波长转换单元的第2例的图。
图11是表示本实施方式的光学装置的图。
图12是表示本实施方式的光学装置的图。
图13是表示本实施方式的光学装置的图。
图14是表示本实施方式的光学装置的图。
图15是表示本实施方式的光学装置的图。
图16是表示本实施方式的光学装置的图。
图17是表示本实施方式的光学装置的图。
图18是表示本实施方式的光学装置的图。
图19是表示本实施方式的光学装置的图。
图20是表示无线内窥镜的图。
具体实施方式
在说明实施例之前说明本发明的一个样态的实施方式的作用效果。另外,在具体地说明本实施方式的作用效果时,示出具体的例子进行说明。但是,与后述的实施例的情况同样,这些例示的样态终究只是本发明所包含的样态中的一部分,在该样态中存在数量众多的变化。因而,本发明并不限定于例示的样态。
(本实施方式的光学装置1)
本实施方式的光学装置是具有保持部和管状部的光学装置,其特征在于,光学装置还具有光源、由折射率大于1的介质形成的导光构件以及光转换构件,保持部位于比管状部靠光源侧的位置,从光源出射的光向导光构件的入射端面入射,从导光构件的出射端面出射的光向光转换构件照射,导光构件包括具有入射端面的第1导光区域和具有出射端面的第2导光区域,入射端面的直径大于出射端面的直径,第2导光区域的至少一部分包含在管状部中。
在以下的说明中使用的图中包含仅描画了导光构件的图。导光构件是传播光的构件。例如通过使用光纤作为导光构件,能够传播光。光纤具有芯和包层。由于光在芯中传播,因此芯相当于导光构件。因而,在各图中能够视为仅图示了芯。
图1是表示本实施方式的光学装置的图。图1的(a)是表示光学装置的第1例的外观的图。图1的(b)是表示光学装置的第2例的外观的图。
第1例的光学装置是软性内窥镜。如图1的(a)所示,光学装置1具有保持部2和管状部3。管状部3是软质的管状部。光学装置1具有摄像元件。在光学装置1中,由摄像元件获取的图像数据以无线的方式向处理装置(未图示)发送。因而,光学装置1是无线内窥镜。
第2例的光学装置是硬性内窥镜。如图1的(b)所示,光学装置4具有保持部5、管状部6以及光源单元7。管状部6是硬质的管状部。在光学装置4连接有摄像装置。在光学装置4中,由摄像装置获取的图像数据以有线的方式向处理装置8发送。因而,光学装置1是非无线内窥镜。
在处理装置8中,根据需要进行图像处理。在处理装置8连接有显示装置9。在显示装置9显示有由摄像元件获取的图像或者进行了图像处理的图像。
光学装置1和光学装置4分别具有光源、导光构件以及光转换构件。对光源、导光构件及光转换构件的配置进行说明。
图2是表示本实施方式的光学装置的图。图2的(a)是表示光学装置的内部结构的第1例的图。图2的(b)是表示光学装置的内部结构的第2例的图。
光转换构件具有波长转换作用、光扩散作用、或者波长转换作用和光扩散作用这两者。作为光转换构件,能够使用波长转换构件、扩散构件、或者波长转换构件和扩散构件这两者。
在第1例中,使用波长转换构件作为光转换构件。在第2例中,使用扩散构件作为光转换构件。
在第1例中,如图2的(a)所示,光学装置10具有光源11、导光构件12以及波长转换构件13。导光构件12由折射率大于1的介质形成。在导光构件12中,由单一的介质从入射端面12a形成到出射端面12b。
从光源11出射第1波长域的光L1。第1波长域的光L1到达导光构件12。能够在从光源11到导光构件12之间例如配置透镜。通过配置透镜,能够使第1波长域的光L1有效率地向导光构件12入射。
导光构件12具有第1导光区域12’和第2导光区域12”。第1导光区域12’具有入射端面12a。第2导光区域12”具有出射端面12b。
第1导光区域12’的形状是圆锥台。第1导光区域12’形成为圆锥的顶点位于第2导光区域12”侧。第2导光区域12”的形状是圆柱。另外,并不限定于此,也可以是棱锥台和棱柱,但最优选为前述的圆锥台和圆柱。
第1波长域的光L1透过入射端面12a向第1导光区域12’入射。在第1导光区域12’中,第1波长域的光L1从入射端面12a朝向第2导光区域12”行进。
如上所述,导光构件12由折射率大于1的介质形成。因而,在第1导光区域12’中,第1波长域的光L1的一部分在被圆锥台的侧面反复全反射的同时到达第2导光区域12”。
在第2导光区域12”中,第1波长域的光L1从第1导光区域12’朝向出射端面12b行进。
如上所述,导光构件12由折射率大于1的介质形成。因而,在第2导光区域12”中,第1波长域的光L1的一部分在被圆柱的侧面反复全反射的同时朝向出射端面12b行进。
到达出射端面12b的第1波长域的光L1从出射端面12b出射。其结果,第1波长域的光L1向波长转换构件13照射。
第1波长域的光L1中的、一部分光透射波长转换构件13。透射了波长转换构件13的光未被波长转换构件13进行波长转换。因而,从波长转换构件13出射第1波长域的光L1。
第1波长域的光L1中的、剩余的光被波长转换构件13进行波长转换。即,利用波长转换构件13自第1波长域的光L1生成第2波长域的光L2。在第2波长域的光L2中包含波长比第1波长域的波长长的光。
这样,从波长转换构件13出射第1波长域的光L1和第2波长域的光L2。因而,在光学装置10中,能够使用第1波长域的光L1和第2波长域的光L2进行照明。
如上所述,在光学装置10中,第1导光区域12’的形状是圆锥台。在圆锥台中,圆锥的顶点位于第2导光区域12”侧。
在将圆锥台的底面设为入射端面12a时,圆锥台的底面位于光源11侧,圆锥台的上表面位于第2导光区域12”侧。在圆锥台中,底面的直径大于上表面的直径。因而,在第1导光区域12’中,直径从入射端面12a朝向第2导光区域12”而逐渐变小。
第2导光区域12”的形状是圆柱。因而,在第2导光区域12”中,直径不发生变化。
圆锥台的上表面的直径与第2导光区域12”的直径相等。第2导光区域12”的直径与出射端面12b的直径相等。如上所述,在圆锥台中,底面的直径大于上表面的直径。因而,入射端面12a的直径大于出射端面12b的直径。
在导光构件12中,入射端面12a位于光源11侧。入射端面12a的直径在导光构件12中是最大的直径。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向入射端面12a入射。
如上所述,在导光构件12中,由单一的介质从入射端面12a形成到出射端面12b。在该情况下,在从入射端面12a到出射端面12b之间没有形成物理的边界。因而,在导光构件12中,能够使入射到第1导光区域12’的第1波长域的光L1有效率地向第2导光区域12”入射。
入射到第2导光区域12”的第1波长域的光L1向波长转换构件13照射。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够使从波长转换构件13出射的光、即第2波长域的光L2的亮度变亮。因而,能够得到明亮的照明光。
第2导光区域12”的直径小于入射端面12a的直径。在导光构件12中,能够使圆柱的直径非常小。因此,能够使第2导光区域12”具有挠性。
在光学装置10中,第1导光区域12’的长度短于第2导光区域12”的长度。此外,第2导光区域12”的至少一部分包含在管状部中。
如上所述,第2导光区域12”的直径非常小。通过将第2导光区域12”的至少一部分包含在管状部中,从而在光学装置1中能够使管状部3的粗度变细,在光学装置4中能够使管状部6的粗度变细。
管状部3的至少一部分例如向体内或金属管内插入。由于管状部3的粗度较细,因此能够容易地将管状部3向体内或金属管内插入。此外,在光学装置1中,能够容易地使管状部3弯曲。
管状部6的至少一部分例如向体内或金属管内插入。由于管状部6的粗度较细,因此能够容易地将管状部6向体内或金属管内插入。
在波长转换构件13中,能够将表面设为散射面。此外,能够使波长转换构件13含有微细颗粒。通过这样做,能够使第1波长域的光L1和第2波长域的光L2扩散。
作为导光构件12,例如能够使用锥形光纤。能够通过在使光纤母材过热的同时进行拉伸来制造锥形光纤。在锥形光纤中,入射端面的直径与出射端面的直径不同。
在锥形光纤中,外径从入射端面朝向出射端面而变小。外径既可以逐渐变小,也可以阶段性地变小。
在第2例中,如图2的(b)所示,光学装置14具有光源11、导光构件15以及扩散构件16。导光构件15由折射率大于1的介质形成。在导光构件15中,由两个介质从入射端面17a形成到出射端面18b。
导光构件15由导光构件17和导光构件18形成。第1导光构件17具有入射端面17a和出射端面17b。第2导光构件18具有入射端面18a和出射端面18b。
导光构件17和导光构件18例如利用光胶(optical contact)相连接。在光胶中,由出射端面17b和入射端面18a形成接合面。也能够使用接合剂连接导光构件17和导光构件18。
导光构件15具有第1导光区域15’和第2导光区域15”。第1导光区域15’由导光构件17形成。第2导光区域15”由导光构件18形成。第1导光区域15’具有入射端面17a。第2导光区域15”具有出射端面18b。
导光构件17的形状、即第1导光区域15’的形状是圆锥台。第1导光区域15’形成为圆锥的顶点位于第2导光区域15”侧。导光构件18的形状、即第2导光区域15”的形状是圆柱。
从光源11出射第1波长域的光L1。第1波长域的光L1透过入射端面17a向第1导光区域15’入射。在第1导光区域15’中,第1波长域的光L1从入射端面17a朝向出射端面17b行进。
导光构件17由折射率大于1的介质形成。因而,在第1导光区域15’中,第1波长域的光L1的一部分在被圆锥台的侧面反复全反射的同时到达第2导光区域15”。
第1波长域的光L1透过入射端面18a向第2导光区域15”入射。在第2导光区域15”中,第1波长域的光L1从入射端面18a朝向出射端面18b行进。
导光构件18由折射率大于1的介质形成。因而,在第2导光区域15”中,第1波长域的光L1的一部分在被圆柱的侧面反复全反射的同时朝向出射端面18b行进。
到达出射端面18b的第1波长域的光L1从出射端面18b出射。其结果,第1波长域的光L1向扩散构件16照射。
扩散构件16例如由具有扩散面的透明的介质形成或者由含有微细颗粒的透明的介质形成。利用扩散面或微细颗粒使第1波长域的光L1扩散。因而,在光学装置14中,能够使用扩散了的第1波长域的光L1进行照明。
在导光构件15中,入射端面17a位于光源11侧。入射端面17a的直径在导光构件15中是最大的直径。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向入射端面17a入射。
如上所述,在导光构件15中,由两个介质从入射端面17a形成到出射端面18b。因此,在从入射端面17a到出射端面18b之间形成有物理的边界、例如利用光胶形成的接合面或者利用接合剂形成的接合面。
但是,该边界几乎不对光产生影响。因而,在导光构件15中,能够使入射到第1导光区域15’的第1波长域的光L1有效率地向第2导光区域15”入射。
入射到第2导光区域15”的第1波长域的光L1向扩散构件16照射。在该情况下,由于能够向扩散构件16照射明亮的光,因此能够使从扩散构件16出射的光、即第1波长域的光L1的亮度变亮。因而,能够得到明亮的照明光。
在光学装置14中,第1导光区域15’的长度短于第2导光区域15”的长度。此外,第2导光区域15”至少一部分包含在管状部中。
如上所述,第2导光区域15”的直径非常小。通过将第2导光区域15”的至少一部分包含在管状部中,从而在光学装置1中能够使管状部3的粗度变细,在光学装置4中能够使管状部6的粗度变细。
在光学装置10中,能够在波长转换构件13的旁边配置扩散构件16。在光学装置14中,能够在扩散构件16的旁边配置波长转换构件13。
在光学装置1、光学装置4、光学装置10及光学装置14中,能够使从光源出射的光有效率地向光转换构件照射。因而,在这些光学装置中,能得到较高的光的利用效率。
在光学装置1这样的无线内窥镜中,在光学装置1内配置有电源。因此,能够利用较少的电力使光学装置1工作的方式较佳。特别优选的是,向光源供给的电力较少。
如上所述,在光学装置1中,由于光的利用效率较高,因此照明光的损失较少。因此,能够减少向光源供给的电力。其结果,能够抑制热的产生。此外,即使产生热,也能够减小散热机构。因而,能够使光学装置1变小型。
以下,对光学装置的优选的实施方式进行说明。如上所述,在本实施方式的光学装置中,光转换构件能够使用波长转换构件、扩散构件、或者波长转换构件和扩散构件这两者。以下,对光转换构件使用波长转换构件的情况进行说明。
本实施方式的光学装置能够用作照明装置或照明单元。
(本实施方式的光学装置2)
在本实施方式的光学装置中,优选的是,保持部具有比管状部的最大外周大的外周,管状部具有前端部和基端部,光转换构件配置于前端部,保持部位于基端部侧,第1导光区域整体位于比管状部靠保持部侧的位置。
图3是表示本实施方式的光学装置的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置20是无线内窥镜。光学装置20具有保持部21和管状部22。管状部22是软质的管状部。保持部21具有比管状部22的最大外周大的外周。在光学装置20中,第2导光区域12”整体包含在管状部22中。
管状部22具有前端部23和基端部24。波长转换构件13位于前端部23。保持部21位于基端部24侧。第1导光区域12’整体位于比管状部22靠保持部21侧的位置。
在光学装置20中,光源11配置于保持部21。保持部21具有操作部25。此外,在保持部21和管状部22之间设有中间部26。能够在中间部26设置防折断部,该防折断部防止供处置器具插入的开口部或管状部22的纵曲。
管状部22被第2导光区域12”所占据。第2导光区域12”的直径非常小。因此,在光学装置20中,能够使管状部22的粗度变细。管状部22的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易将管状部22插入。
此外,第1导光区域12’位于光源11和第2导光区域12”之间。因此,能够使从光源11出射的第1波长域光L1有效率地向第1导光区域12’入射。
并且,能够使第1波长域的光L1有效率地从第1导光区域12’向第2导光区域12”行进。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
如上所述,保持部21具有比管状部22的最大外周大的外周。因而,根据外周的大小的差异,能够区分保持部21和管状部22。
第1导光区域12’位于比管状部22靠保持部21侧的位置。因此,在比管状部22靠保持部21侧的位置确保了能够使第1导光区域12’位于此处的空间。保持部21的外周只要设定为包含该空间即可。
或者,在使入射端面12a、管状部22的截面及保持部21的截面重合的情况下,入射端面12a也可以包含在保持部21的截面中。
图4是表示本实施方式的光学装置的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置30是无线内窥镜。光学装置30具有保持部31和管状部32。管状部32是软质的管状部。保持部31具有比管状部32的最大外周大的外周。在光学装置30中,第2导光区域12”的一部分包含在管状部32中。
管状部32具有前端部33和基端部34。波长转换构件13位于前端部33。保持部31位于基端部34侧。第1导光区域12’整体位于比管状部32靠保持部31侧的位置。
在光学装置30中,光源11配置于保持部31。保持部31具有操作部35。此外,在保持部31和管状部32之间设有中间部36。在光学装置30中,在中间部36中也包含第2导光区域12”。
管状部32被第2导光区域12”所占据。第2导光区域12”的直径非常小。因此,在光学装置30中,能够使管状部32的粗度变细。管状部32的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易将管状部32插入。
此外,第1导光区域12’位于光源11和第2导光区域12”之间。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向第1导光区域12’入射。
并且,能够使第1波长域的光L1有效率地从第1导光区域12’向第2导光区域12”行进。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
此外,中间部36也被第2导光区域12”所占据。因而,能够使中间部36的粗度与管状部32的粗度相同。即,能够使中间部36的粗度变细。其结果,能够将中间部36的至少一部分例如向体内或金属管内插入。
中间部36能够做成硬质的管状部。在中间部36的长度与管状部32的长度相比非常长的情况下,光学装置30能够视为硬性内窥镜。在中间部36的长度与管状部32的长度相比非常短长的情况下,光学装置30能够视为软性内窥镜。
图5是表示本实施方式的光学装置的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置40是无线内窥镜。光学装置40具有保持部41和管状部42。管状部42是硬质的管状部。保持部41具有比管状部42的最大外周大的外周。在光学装置40中,第2导光区域12”整体包含在管状部42中。
管状部42具有前端部43和基端部44。波长转换构件13位于前端部43。保持部41位于基端部44侧。第1导光区域12’整体位于比管状部42靠保持部41侧的位置。
在光学装置40中,光源11配置于保持部41。保持部41具有连接部。能够借助连接部将摄像装置45安装于保持部41。摄像装置45具有摄像元件。在摄像装置45中,获取的图像数据以无线的方式向处理装置发送。作为摄像装置45,也可以使用有线式的摄像装置。在该情况下,光学装置40成为非无线内窥镜。
在光学装置40中,保持部41和管状部42直接连接。但是,也可以在保持部41和管状部42之间设置中间部或者将保持部41的一部分设为中间部。能够在中间部设置供处置器具插入的开口部。
管状部42被第2导光区域12”所占据。第2导光区域12”的直径非常小。因此,在光学装置40中,能够使管状部42的粗度变细。管状部42的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易地将管状部42插入。
此外,第1导光区域12’位于光源11和第2导光区域12”之间。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向第1导光区域12’入射。
并且,能够使第1波长域的光L1有效率地从第1导光区域12’向第2导光区域12”行进。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
(本实施方式的光学装置3)
在本实施方式的光学装置中,优选的是,保持部具有比管状部的最大外周大的外周,第2导光区域整体包含在管状部中,管状部具有前端部和基端部,光转换构件配置于前端部,保持部位于基端部侧,第1导光区域的至少一部分包含在管状部中。
图6是表示本实施方式的光学装置的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置50是无线内窥镜。光学装置50具有保持部51和管状部52。管状部52是硬质的管状部。保持部51具有比管状部52的最大外周大的外周。在光学装置50中,第2导光区域12”整体包含在管状部52中。
管状部52具有前端部53和基端部54。波长转换构件13位于前端部53。保持部51位于基端部54侧。第1导光区域12’整体包含在管状部52中。
在光学装置50中,光源11配置于保持部51。保持部51和管状部52直接连接。但是,也可以在保持部51和管状部52之间设置中间部或者将保持部51的一部分设为中间部。能够在中间部设置供处置器具插入的开口部。
管状部52的至少一部分例如向体内或金属管内插入。如上所述,在光学装置50中,第1导光区域12’整体和第2导光区域12”整体包含在管状部52中。因此,例如与光学装置40相比,管状部52的粗度略微变粗。
但是,在直径较大的金属管等中,能够没有问题地插入管状部52。此外,与使第1导光区域12’整体位于保持部51的情况相比较能够缩短保持部51的长度。
此外,第1导光区域12’位于光源11和第2导光区域12”之间。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向第1导光区域12’入射。
并且,能够使第1波长域的光L1有效率地从第1导光区域12’向第2导光区域12”行进。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
图7是表示本实施方式的光学装置的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置60是无线内窥镜。光学装置60具有保持部61和管状部62。管状部62是硬质的管状部。保持部61具有比管状部62的最大外周大的外周。在光学装置60中,第2导光区域12”整体包含在管状部62中。
管状部62具有前端部63和基端部64。波长转换构件13位于前端部63。保持部61位于基端部64侧。第1导光区域12’的一部分包含在管状部62中。
在光学装置60中,光源11配置于保持部61。保持部61和管状部62直接连接。但是,也可以在保持部61和管状部62之间设置中间部或者将保持部61的一部分设为中间部。能够在中间部设置供处置器具插入的开口部。
管状部62的至少一部分例如向体内或金属管内插入。如上所述,在光学装置60中,第1导光区域12’的一部分和第2导光区域12”整体包含在管状部62中。因此,例如与光学装置40相比,管状部62的粗度略微变粗。
但是,在直径较大的金属管等中,能够没有问题地插入管状部62。此外,与使第1导光区域12’整体位于保持部61的情况相比较能够缩短保持部61的长度。
此外,第1导光区域12’位于光源11和第2导光区域12”之间。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向第1导光区域12’入射。
并且,能够使第1波长域的光L1有效率地从第1导光区域12’向第2导光区域12”行进。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
(本实施方式的光学装置4)
在本实施方式的光学装置中,优选的是,管状部由第1管状部和第2管状部形成,第1管状部具有第1前端部和第1基端部,第2管状部具有第2前端部和第2基端部,光转换构件配置于第1前端部,保持部位于第1基端部和第2前端部之间,连接部位于第2基端部侧,第2导光区域整体包含在管状部中,第1导光区域位于比第2管状部靠连接部侧的位置。
图8是表示本实施方式的光学装置的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置70是非无线内窥镜。光学装置70具有保持部71和管状部72。管状部72是软质的管状部。管状部72由第1管状部73和第2管状部74形成。
第1管状部73具有第1前端部75和第1基端部76。第2管状部74具有第2前端部77和第2基端部78。
波长转换构件13位于第1前端部75。保持部71位于第1基端部76和第2前端部77之间。连接部79位于第2基端部78侧。
在连接部79连接有光源单元80。在光源单元80配置有光源11。
在光学装置70中,第2导光区域12”整体包含在管状部72中。第1导光区域12’位于比第2管状部74靠连接部79侧的位置。第1导光区域12’既可以位于连接部79,也可以位于光源单元80。
第1管状部73被第2导光区域12”所占据。第2导光区域12”的直径非常小。因此,在光学装置70中,能够使第1管状部73的粗度变细。第1管状部73的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易将第1管状部73插入。
此外,在光源11和第2导光区域12”之间配置有第1导光区域12’。因此,能够使从光源11出射的第1波长域的光L1有效率地向第1导光区域12’入射。
并且,能够使第1波长域的光L1有效率地从第1导光区域12’向第2导光区域12”行进。在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
此外,第2管状部74被第2导光区域12”所占据。第2导光区域12”的直径非常小。因此,在光学装置70中,能够使第2管状部74的粗度变细。其结果,光学装置70的处理变容易。
(光学装置的前端部)
如上所述,在本实施方式的光学装置中,能够得到明亮的照明光。其原因在于,能够使从光源出射的光有效率地向导光构件入射和能够使入射的光有效率地行进。并且,鉴于以下的原因,能够得到明亮的照明光。
在以下的说明中,将峰值波长为415nm的光称为“激发光L415”,将峰值波长为450nm的光称为“激发光L450”,将峰值波长为540nm的光称为“放射光L540”,将峰值波长为575nm的光称为“放射光L575”。
在本实施方式的光学装置中,在管状部的前端部配置有光转换单元。光转换单元具有波长转换构件。在该情况下,光转换单元作为波长转换单元发挥功能。
图9是表示波长转换单元的第1例的图。图9的(a)是表示第2导光区域12”的直径较小的情况的图。图9的(b)是表示第2导光区域12”的直径较大的情况的图。
如图9的(a)所示,波长转换单元90具有保持构件91、反射构件92以及波长转换构件93。此外,如图9的(b)所示,波长转换单元95具有保持构件96、反射构件97以及波长转换构件93。
波长转换单元95的构造与波长转换单元90的构造大致相同。因而,省略波长转换单元95的构造的说明。
在波长转换单元90中,在保持构件91的一端形成有凹部。在凹部配置有反射构件92。利用反射构件92在凹部的内周面形成有反射面。
反射构件92是空心的构件。波长转换构件93配置于空心的部分。空心的部分例如能够用透明的介质来填满。由此,能够保持波长转换构件93。
在保持构件91的另一端朝向凹部形成有贯通孔。在贯通孔插入有导光构件94。在波长转换单元95中,在贯通孔插入有导光构件98。
由于凹部的形状是圆锥台,因此反射构件92具有与圆锥台的侧面相同的形状。在凹部中,一端的直径小于另一端的直径。因而,在反射构件92中,一端(以下称为“入射端面Ri”)的直径小于另一端(以下称为“出射端面Ro”)的直径。
入射端面Ri位于贯通孔侧。入射端面Ri的直径与贯通孔光的直径、即导光构件94的第2导光区域的直径相同。
如图2的(a)所示,从光源11出射第1波长域的光L1。第1波长域的光L1从导光构件12出射。在图9的(a)中,从导光构件94出射第1波长域的光L1。第1波长域的光L1向波长转换构件93照射。波长转换构件93使用荧光体。在荧光体中,产生波长比照射的光的波长长的光、即第2波长域的光L2。
作为荧光体,能够使用YAG:Ce荧光体(以下称为“YAG荧光体”)。YAG荧光体具有用Y3Al5O12表示的成分。在向YAG荧光体照射作为第1波长域的光L1的激发光L450时,从YAG荧光体产生作为第2波长域的光L2的放射光L575
但是,照射的光的一部分透过YAG荧光体。因而,从波长转换构件93出射激发光L450和放射光L575。激发光L450是蓝色的光,放射光L575是黄色的光。因而,从出射端面Ro出射大致接近白色的光。
照射到波长转换构件93的激发光L450的一部分被波长转换构件93反射。在波长转换单元90中,反射的激发光L450的一部分朝向导光构件94行进。在波长转换单元95中,反射的激发光L450的一部分朝向导光构件98行进。
放射光L575是荧光。荧光朝向所有的方向行进。因此,在波长转换单元90中,放射光L575的一部分朝向导光构件94行进。在波长转换单元95中,放射光L575的一部分朝向导光构件98行进。
在图9的(a)中,向导光构件94入射的激发光L450和放射光L575(以下称为“光束LBS”)用虚线的箭头表示。在图9的(b)中,向导光构件98入射的激发光L450和放射光L575(以下称为“光束LBL”)用实线的箭头表示。
由于光束LBS向导光构件94入射,因此不从出射端面Ro出射。此外,由于光束LBL向导光构件98入射,因此不从出射端面Ro出射。因而,光束LBS和光束LBL均不能用作照明光。箭头的大小表示不用作照明光的光束的大小。
如上所述,导光构件94的第2导光区域的直径小于导光构件98的第2导光区域的直径。因而,虚线的箭头的大小小于实线的箭头的大小。即,光束LBS的大小小于光束LBL的大小。因而,在波长转换单元90中,与波长转换单元95相比能够减少向导光构件入射的光。其结果,在波长转换单元90中,与波长转换单元95相比能够减少照明光的损失。
能够使波长转换构件93具有扩散作用。例如,通过在波长转换构件93设置扩散面或者使波长转换构件93含有微细颗粒而获得扩散作用。在波长转换构件93具有扩散作用的情况下,产生激发光L450的散射光和放射光L575的散射光(以下称为“散射光LBY”)。
散射光LBY朝向所有的方向行进。因此,在波长转换单元90中,散射光LBY的一部分朝向导光构件94行进。在波长转换单元95中,也是散射光LBY的一部分朝向导光构件98行进。因而,在光束LBS和光束LBL中分别包含散射光LBY的一部分。
能够使用扩散构件而替代波长转换构件93。在该情况下,光转换单元作为光扩散单元发挥功能。在扩散构件中虽然不产生荧光,但产生散射光。散射光朝向所有的方向行进。因此,在波长转换单元90中,散射光的一部分朝向导光构件94行进。在波长转换单元95中,也是散射光的一部分朝向导光构件98行进。因而,在使用扩散构件时,在光束LBS和光束LBL中分别包含散射光的一部分。
如上所述,光束LBS的大小小于光束LBL的大小。因而,在波长转换单元90中,与波长转换单元95相比能够减少向导光构件入射的光。其结果,在波长转换单元90中,与波长转换单元95相比能够减少照明光的损失。
此外,在凹部的内周面形成有反射面。反射面的面积越大,朝向出射端面Ro行进的第1波长域的光L1的比例和第2波长域的光L2的比例变大。如图9的(b)所示,在波长转换单元95中在范围D1不存在反射面,与之相对,在波长转换单元90中,在与范围D1相当的部位存在反射面。因此,在波长转换单元90中,与波长转换单元95相比能够增大使第2波长域的光L2朝向出射端面Ro的比例。
在本实施方式的光学装置中,第1导光区域配置于比第2导光区域靠保持部侧的位置。因此,能够使第2导光区域的直径非常小。在该情况下,能够减少向第2导光区域入射的第2波长域的光L2的比例,此外,能够增大使第2波长域的光L2朝向出射端面Ro的比例。其结果,在本实施方式的光学装置中,能够得到明亮的照明光。
图10是表示波长转换单元的第2例的图。图10的(a)是表示第2导光区域12”的直径较小的情况的图。图10的(b)是表示第2导光区域12”的直径较大的情况的图。
如图10的(a)所示,波长转换单元100具有保持构件101、反射构件102、波长转换构件103。此外,如图10的(b)所示,波长转换单元105具有保持构件106、反射构件107以及波长转换构件103。
波长转换单元105的构造与波长转换单元100的构造大致相同。因而,省略波长转换单元105的构造的说明。
在波长转换单元100中,在保持构件101的一端形成有凹部。在凹部配置有反射构件102。利用反射构件102在凹部的内周面形成有反射面。
反射构件102是空心的构件。波长转换构件103配置于空心的部分。空心的部分例如能够用透明的介质来填满。由此,能够保持波长转换构件103。
在保持构件101的另一端朝向凹部形成有贯通孔。在贯通孔插入有导光构件104。在波长转换单元105中,在贯通孔插入有导光构件108。
由于凹部的形状是圆锥台,因此反射构件102具有与圆锥台的侧面相同的形状。在凹部中,一端的直径小于另一端的直径。因而,在反射构件102中,入射端面Ri的直径小于出射端面Ro的直径。
入射端面Ri位于贯通孔侧。入射端面Ri的直径大于贯通孔光的直径、即导光构件104的第2导光区域的直径。因此,在反射构件102的入射端面Ri形成有圆环状的反射面102a。导光构件104位于反射面102a的内缘侧。
在图10的(a)中,从导光构件104出射第1波长域的光L1。第1波长域的光L1向波长转换构件103照射。波长转换构件103使用荧光体。在荧光体中,产生波长比照射的光的波长长的光、即第2波长域的光L2。
作为荧光体,能够使用Eu(铕)活化的赛隆系荧光体(以下称为“赛隆荧光体”)。在向赛隆荧光体照射作为第1波长域的光L1的激发光L415时,从赛隆荧光体产生作为第2波长域的光L2的放射光L540
但是,照射的光的一部分透过赛隆荧光体。因而,从波长转换构件93出射激发光L415和放射光L540。激发光L415是蓝紫色的光,放射光L540是绿色的光。因而,从出射端面Ro出射大致接近蓝绿色的光。
照射到波长转换构件103的激发光L415的一部分被波长转换构件103反射。在波长转换单元100中,反射的激发光L415的一部分朝向导光构件104行进。在波长转换单元105中,反射的激发光L415的一部分朝向导光构件108行进。
放射光L540是荧光。荧光朝向所有的方向行进。因此,在波长转换单元100中,放射光L540的一部分朝向导光构件104行进。在波长转换单元105中,也是放射光L540的一部分朝向导光构件108行进。
能够使波长转换构件103具有扩散作用。例如,通过在波长转换构件103设置扩散面或者使波长转换构件103含有微细颗粒而获得扩散作用。在波长转换构件103具有扩散作用的情况下,产生激发光L415的散射光和放射光L540的散射光(以下称为“散射光LBG”)。
散射光LBG朝向所有的方向行进。因此,在波长转换单元100中,散射光LBG的一部分朝向导光构件104行进。在波长转换单元105中,也是散射光LBG的一部分朝向导光构件108行进。
能够使用扩散构件而替代波长转换构件103。在扩散构件中虽然不产生荧光,但产生散射光。散射光朝向所有的方向行进。因此,在波长转换单元100中,散射光的一部分朝向导光构件104行进。在波长转换单元105中,也是散射光的一部分朝向导光构件108行进。
如上所述,导光构件104的第2导光区域的直径小于导光构件108的第2导光区域的直径。因而,在波长转换单元100中,与波长转换单元105相比能够减少向导光构件入射的光。其结果,在波长转换单元100中,与波长转换单元105相比能够减少照明光的损失。
此外,在凹部形成有反射面102a。反射面102a的面积越大,朝向出射端面Ro行进的第1波长域的光L1的比例和第2波长域的光L2的比例越大。如图10的(b)所示,在波长转换单元105中在范围D2不存在反射面102a,与之相对,在波长转换单元100中,在与范围D2相当的部位存在反射面102a。因此,在波长转换单元100中,与波长转换单元105相比能够增大使第2波长域的光L2朝向出射端面Ro的比例。
在本实施方式的光学装置中,第1导光区域配置于比第2导光区域靠保持部侧的位置。因此,能够使第2导光区域的直径非常小。在该情况下,能够减少向第2导光区域入射的第2波长域的光L2的比例,此外,能够增大使第2波长域的光L2朝向出射端面Ro的比例。其结果,在本实施方式的光学装置中,能够得到明亮的照明光。
(本实施方式的光学装置5)
在本实施方式的光学装置中,优选的是,在一个壳体内配置有光源、导光构件以及光转换构件。
例如,在图3所示的光学装置20中,保持部21、中间部26及管状部22机械地连结。在该情况下,能够视为由保持部21、中间部26及管状部22形成一个壳体。因而,在光学装置20中,在一个壳体内配置有光源11、导光构件12及波长转换构件13。
在光学装置30、光学装置40、光学装置50及光学装置60中,也是在一个壳体内配置有光源11、导光构件12及波长转换构件13。
(本实施方式的光学装置6)
本实施方式的光学装置优选的是,具有第1壳体和第2壳体,在第1壳体内配置有光源,在第2壳体内配置有导光构件和光转换构件,第1壳体和第2壳体相互独立。
例如,在图8所示的光学装置70中,光源单元80能够隔着连接部79与管状部72分离。在该情况下,能够视为由光源单元80形成一个壳体。
此外,连接部79、管状部72及保持部71机械地连结。在该情况下,能够视为由连接部79、管状部72及保持部71形成一个壳体。
这样,光学装置70具有两个壳体、即第1壳体和第2壳体。在光学装置70中,在第1壳体内配置有光源11。此外,在第2壳体内配置有导光构件12和波长转换构件13。
在连接部79连接有光源单元80。因而,光源单元80相对于连接部79、管状部72及保持部71独立。这样,在光学装置70中,第1壳体和第2壳体相互独立。
(本实施方式的光学装置7)
本实施方式的光学装置优选满足以下的条件式(1):
LEF1<ΔEF (1)
在此,
LEF1是导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔEF是光转换构件的转换效率的差,用ΔEF=|EFa-EFb|表示,
Iout是向入射端面入射的光的强度,
Iin是从出射端面出射的光的强度,
EFa是出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb是出射端面的直径为φb时的转换效率,
转换效率用Q/P表示,
P是向光转换构件照射的光的强度,
Q是从光转换构件放出的光的强度,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径。
在本实施方式的光学装置中,优选的是,光转换构件是波长转换构件,从光源出射第1波长域的光,利用波长转换构件自第1波长域的光生成第2波长域的光,在第2波长域的光中包含波长比第1波长域的光的波长长的光,满足以下的条件式(1’):
LEF1<ΔEF’ (1’)
在此,
LEF1是导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔEF’是波长转换构件的转换效率的差,用ΔEF’=|EFa’-EFb’|表示,
Iout是向入射端面入射的光的强度,
Iin是从出射端面出射的光的强度,
EFa’是出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb’是出射端面的直径为φb时的转换效率,
转换效率用Q’/P’表示,
P’是向波长转换构件照射的第1波长域的光的强度,
Q’是第2波长域的光的强度或者第2波长域的光的强度与透射了波长转换构件的第1波长域的光的强度的和,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径。
通过满足条件式(1)或(1’),能够有效地利用从光源出射的光。
(本实施方式的光学装置8)
本实施方式的光学装置优选满足以下的条件式(2):
(φa/φb)2×(NAa/NAb)2<1/2+(1/2)×{(φb/(2×d))2+1}-1/2 (2)
在此,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径,
NAa是入射端面的数值孔径,
NAb是出射端面的数值孔径,
d是从出射端面到光转换构件的距离。
在本实施方式的光学装置中,优选的是,光转换构件是波长转换构件,满足以下的条件式(2’):
(φa/φb)2×(NAa/NAb)2<1/2+(1/2)×{(φb/(2×d’))2+1}-1/2 (2’)
在此,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径,
NAa是入射端面的数值孔径,
NAb是出射端面的数值孔径,
d’是从出射端面到波长转换构件的距离。
通过满足条件式(2)或(2’),能够有效地利用从光源出射的光。
(本实施方式的光学装置9)
在本实施方式的光学装置中,优选的是,光耦合器配置于光源和导光构件之间,光耦合器具有芯和包层,芯的直径与入射端面的直径相同。
图11是表示本实施方式的光学装置的图。在本实施方式的光学装置中,能够使用波长域不同的两个照明光。图11的(a)是表示利用一个照明光进行的照明的图。图11的(b)是表示利用另一个照明光进行的照明的图。
光学装置110具有光耦合器111、导光构件12、导光构件118、波长转换构件93、波长转换构件103、光源119。导光构件118与导光构件12相同。
导光构件118与导光构件12相同。导光构件118具有第1导光区域118’和第2导光区域118”。
光耦合器111配置于光源119和导光构件12之间及光源119和导光构件118之间。
光耦合器111具有芯112和包层113。芯112由折射率大于1的介质形成。包层113具有比芯的折射率小的折射率。
光耦合器111具有入射部114、入射部115、出射部116、出射部117。
光源119能够配置于入射部114侧或入射部115侧。在光学装置110中,光源119配置于入射部114侧。
导光构件12位于出射部116侧。在出射部116中,芯112和导光构件12由单一的介质形成。因而,在出射部116中,在芯112和导光构件12之间未形成物理的边界。
包层12CL位于导光构件12的周围。在出射部116中,包层113和包层12CL也由单一的介质形成。因而,在出射部116中,在包层113和包层12CL之间未形成物理的边界。
导光构件118位于出射部117侧。在出射部117中,芯112和导光构件118由单一的介质形成。因而,在出射部117中,在芯112和导光构件118之间未形成物理的边界。
包层118CL位于导光构件118的周围。在出射部117中,包层113和包层118CL也由单一的介质形成。因而,在出射部117中,在包层113和包层118CL之间未形成物理的边界。
导光构件12和包层12CL能够通过在使出射部116过热的同时进行拉伸而形成。导光构件118和包层118CL能够通过在使出射部117过热的同时进行拉伸而形成。
在导光构件12的出射端面侧配置有波长转换构件93。在导光构件118的出射端面侧配置有波长转换构件103。
导光区域12’的最大直径与入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径相同。此外,第1导光区域118’的最大直径与入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径相同。
这样,入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径表示第1导光区域12’的最大直径和第1导光区域118’的最大直径。
能够在从光源119到入射部114之间例如配置透镜。通过配置透镜,从而能够使从光源119出射的光有效率地向入射部114的芯112入射。
如上所述,入射部114的芯112的直径表示第1导光区域12’的最大直径和第1导光区域118’的最大直径。因而,通过使从光源119出射的光向入射部114的芯112入射,从而能够使从光源119出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
此外,入射部115的芯112的直径表示第1导光区域12’的最大直径和第1导光区域118’的最大直径。因而,通过使从光源出射的光向入射部115的芯112入射,从而能够使从光源出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
在该情况下,由于能够向波长转换构件93和波长转换构件103照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
此外,第2导光区域12”的直径和第2导光区域118”的直径非常小。因此,在光学装置110中,能够使管状部的粗度变细。管状部的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易地将管状部插入。
如上所述,在光耦合器111中,芯112的直径大于第2导光区域12”的直径和第2导光区域118”的直径。因此,能够容易地制造光耦合器111。
光源119能够出射照明光L3和照明光L5。照明光L3的波长域与照明光L5的波长域不同。不同时从光源119出射照明光L3和照明光L5。在从光源119出射一个照明光时,不从光源119出射另一个照明光。
在光学装置110中,作为波长转换构件,使用图9的(a)所示的波长转换构件93和图10的(a)所示的波长转换构件103。因而,使用激发光L450作为照明光L3,使用激发光L415作为照明光L5。
对利用照明光L3进行的照明进行说明。如图11的(a)所示,从光源119出射照明光L3。照明光L3从入射部114向光耦合器111入射。照明光L3分为在两个光路中行进的光。在一个光路中行进的照明光L3从出射部116出射。在另一个光路中行进的照明光L3从出射部117出射。
从出射部116入射到导光构件12的照明光L3在导光构件12中行进而向波长转换构件93照射。从出射部117入射到导光构件118的照明光L3在导光构件118中行进而向波长转换构件103照射。
在向波长转换构件93照射照明光L3时,自波长转换构件93产生荧光L4。其结果,从波长转换构件93出射照明光L3和荧光L4。即使向波长转换构件103照射照明光L3,也不自波长转换构件103产生荧光。因而,从波长转换构件103仅出射照明光L3。
在照明光L3使用激发光L450的情况下,作为荧光L4从波长转换构件93出射放射光L575。其结果,从波长转换构件93出射大致接近白色的光。此外,从波长转换构件103出射蓝色的光。通过适当地设定照明光L3的光强度,从而能利用白色光进行观察。
对利用照明光L5进行的照明进行说明。如图11的(b)所示,从光源119出射照明光L5。照明光L5向光耦合器111入射。照明光L5在光耦合器111中与照明光L3同样地行进。因而,省略详细的说明。
即使向波长转换构件93照射照明光L5,也不产生荧光。因而,从波长转换构件93仅出射照明光L5。在向波长转换构件103照射照明光L5时,自波长转换构件103产生荧光L6。其结果,从波长转换构件103出射照明光L5和荧光L6。
在照明光L5使用激发光L415的情况下,作为荧光L6从波长转换构件103出射放射光L540。其结果,从波长转换构件103出射大致接近蓝绿色的光。此外,从波长转换构件93出射紫色的光。通过适当地设定照明光L5的光强度,从而能够进行NBI(Narrow Band Imaging:内窥镜窄带成像术)。
如上所述,在光学装置110中,能够得到明亮的照明光。因此,通过利用白色光进行的观察和NBI这两者形成鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
能够将波长转换构件93和波长转换构件103中的一者或者波长转换构件93和波长转换构件103这两者替换为扩散构件。在该情况下,也能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
图12是表示本实施方式的光学装置的图。在本实施方式的光学装置中,能够使用波长域不同的两个照明光。图12的(a)是表示利用一个照明光进行的照明的图。图12的(b)是表示利用另一个照明光进行的照明的图。对与图11的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置120具有光耦合器111、导光构件12、导光构件118、波长转换构件93、波长转换构件103、光源121、光源122。
在入射部114侧配置有光源121。在入射部115侧配置有光源122。光耦合器111配置于光源121和导光构件12之间及光源122和导光构件118之间。
导光构件12位于出射部116侧。在出射部116中,芯112和导光构件12不是由单一的介质形成。因而,在出射部116中,在芯112和导光构件12之间形成有物理的边界。
在出射部116中,包层113和包层12CL也不是由单一的介质形成。因而,在出射部116中,在包层113和包层12CL之间形成有物理的边界。
导光构件118位于出射部117侧。在出射部117中,芯112和导光构件118不是由单一的介质形成。因而,在出射部117中,在芯112和导光构件118之间形成有物理的边界。
在出射部117中,包层113和包层118CL也不是由单一的介质形成。因而,在出射部117中,在包层113和包层118CL之间形成有物理的边界。
入射端面12a的直径与芯112的直径相同。此外,入射端面118a的直径与芯112的直径相同。这样,芯112的直径表示入射端面12a的直径和入射端面118a的直径。
能够在从光源121到入射部114之间例如配置透镜。通过配置透镜,从而能够使从光源121出射的光有效率地向入射部114的芯112入射。
能够在从光源122到入射部114之间例如配置透镜。通过配置透镜,从而能够使从光源122出射的光有效率地向入射部115的芯112入射。
如上所述,芯112的直径表示入射端面12a的直径和入射端面118a的直径。因而,通过使从光源121出射的光向入射部114的芯112入射,从而能够使从光源121出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
此外,通过使从光源122出射的光向入射部115的芯112入射,从而能够使从光源122出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
在该情况下,由于能够向波长转换构件93和波长转换构件103照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
此外,第2导光区域12”的直径和第2导光区域118”的直径非常小。因此,在光学装置120中,能够使管状部的粗度变细。管状部的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易地将管状部插入。
如上所述,在光耦合器111中,芯112的直径大于第2导光区域12”的直径和第2导光区域118”的直径。因此,能够容易地制造光耦合器111。
光源121能够出射照明光L3。光源122能够出射照明光L5。不同时出射照明光L3和照明光L5。在从光源出射一个照明光时,不从光源出射另一个照明光。
如图12的(a)所示,在从光源121出射照明光L3的情况下,从波长转换构件93出射照明光L3和荧光L4,从波长转换构件103仅出射照明光L3。
如图12的(b)所示,在从光源122出射照明光L5的情况下,从波长转换构件93仅出射照明光L5,从波长转换构件103出射照明光L5和荧光L6。
其结果,在光学装置120中,能够与光学装置110同样得到明亮的照明光。因此,通过利用白色光进行的观察和NBI这两者形成鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
(本实施方式的光学装置10)
本实施方式的光学装置优选满足以下的条件式(3):
LEF1cou<ΔEF (3)
在此,
LEF1cou=LEF1+ΔLEFcou
LEF1是导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcou是光耦合器的光耦合效率的差,用ΔLEFcou=|LEFcoua-LEFcoub|表示,
Iout是向入射端面入射的光的强度,
Iin是从出射端面出射的光的强度,
LEFcoua是芯的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcoub是芯的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF是光转换构件的转换效率的差,用ΔEF=|EFa-EFb|表示,
EFa是出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb是出射端面的直径为φb时的转换效率,
转换效率用Q/P表示,
P是向光转换构件照射的光的强度,
Q是从光转换构件放射的光的强度,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径。
在本实施方式的光学装置中,优选的是,光转换构件是波长转换构件,从光源出射第1波长域的光,利用波长转换构件自第1波长域的光生成第2波长域的光,在第2波长域的光中包含波长比第1波长域的光的波长长的光,满足以下的条件式(3’):
LEF1cou<ΔEF’ (3’)
在此,
LEF1cou=LEF1+ΔLEFcou
LEF1是导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcou是光耦合器的光耦合效率的差,用ΔLEFcou=|LEFcoua-LEFcoub|表示,
Iout是向入射端面入射的光的强度,
Iin是从出射端面出射的光的强度,
LEFcoua是芯的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcoub是芯的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF’是波长转换构件的转换效率的差,用ΔEF’=|EFa’-EFb’|表示,
EFa’是出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb’是出射端面的直径为φb时的转换效率,
转换效率用Q’/P’表示,
P’是向波长转换构件照射的第1波长域的光的强度,
Q’是第2波长域的光的强度或者第2波长域的光的强度与透射了波长转换构件的第1波长域的光的强度的和,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径。
通过满足条件式(3)或(3’),从而能够有效地利用从光源出射的光。
(本实施方式的光学装置11)
在本实施方式的光学装置中,优选的是,一对光连接器配置于光源和导光构件之间,光连接器具有导光构件和保持构件,光连接器的导光构件的直径与入射端面的直径相同。
图13是表示本实施方式的光学装置的图。图13的(a)是表示光学装置的结构的图。图13的(b)是表示光连接器的结构的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
如图13的(a)所示,光学装置130具有光源11、一对光连接器131、导光构件12以及波长转换构件13。一对光连接器131具有光连接器132和光连接器133。
一对光连接器131位于比导光构件12靠光源11侧的位置。因而,一对光连接器131配置于光源11和导光构件12之间。
光连接器132位于光源11侧,光连接器133位于导光构件12侧。光连接器132具有导光构件134和包层134CL。光连接器133具有导光构件135和包层135CL。导光构件134和导光构件135由折射率大于1的介质形成。
对一对光连接器131的具体的构造进行说明。如图13的(b)所示,光连接器132具有光纤136和保持构件137。光纤136具有导光构件134和包层134CL。
光连接器133具有光纤138和保持构件139。光纤138具有导光构件135和包层135CL。
保持构件137和保持构件139借助光适配器ADP相连接。在光适配器ADP形成有贯通孔。通过将保持构件137和保持构件139插入到贯通孔,从而能够连接导光构件134和导光构件135。
返回到图13的(a)进行说明。包层134CL位于导光构件134的周围。包层135CL位于导光构件135的周围。
导光构件135和导光构件12由单一的介质形成。因而,在导光构件135和导光构件12之间未形成物理的边界。包层135CL和包层12CL也由单一的介质形成。因而,在包层135CL和包层12CL之间未形成物理的边界。
在导光构件12的出射端面侧配置有波长转换构件13。
第1导光区域12’的最大直径与导光构件135的直径相同。导光构件135的直径与导光构件134的直径相同。因而,第1导光区域12’的最大直径与导光构件134的直径相同。这样,导光构件134的直径表示第1导光区域12’的最大直径。
能够在从光源11到导光构件134之间例如配置透镜。通过配置透镜,从而能够使从光源11出射的光有效率地向导光构件134入射。
如上所述,导光构件134的直径表示第1导光区域12’的最大直径。因而,通过使从光源11出射的光向导光构件134入射,从而能够使从光源11出射的光有效率地向导光构件12入射。
在该情况下,由于能够向波长转换构件13照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
波长转换构件13能够替换为扩散构件。在该情况下,也能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
此外,第2导光区域12”的直径非常小。因此,在光学装置130中,能够使管状部的粗度变细。管状部的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易地将管状部插入。
光学装置130具备一对光连接器131。在该情况下,光学装置130例如能够被光适配器ADP分为两个壳体。因此,相对于一个壳体而言能够将另一个壳体配置于各种各样的部位。
一个壳体具有光源11。另一个壳体具有导光构件12和波长转换构件13。通过光连接器132与光连接器133的连接来进行两个壳体的连接。
通过连接光连接器132和光连接器133,从而导光构件134与导光构件135连接起来。其结果,从光源11出射的光利用导光构件134和导光构件135来传播。在导光构件134与导光构件135连接时,若在导光构件134和导光构件135之间发生错位,则产生光的损失。
在光学装置130中,导光构件134的直径和导光构件135的直径大于第2导光区域12”的直径。因此,即使在导光构件134和导光构件135之间发生错位,也能够减少连接时的光的损失。
图14是表示本实施方式的光学装置的图。对与图11的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置140具有光耦合器111、一对光连接器141、一对光连接器142、导光构件12、导光构件118、波长转换构件93、波长转换构件103以及光源119。
一对光连接器141具有光连接器143和光连接器144。一对光连接器142具有光连接器145和光连接器146。
一对光连接器141位于比导光构件12靠光源119侧的位置。因而,一对光连接器141配置于光源119和导光构件12之间。
一对光连接器142位于比导光构件118靠光源119侧的位置。因而,一对光连接器142配置于光源119和导光构件118之间。
在光源119和导光构件12之间配置有光耦合器111和一对光连接器141。光耦合器111位于比一对光连接器141靠光源119侧的位置。
在光源119和导光构件118之间配置有光耦合器111和一对光连接器142。光耦合器111位于比一对光连接器142靠光源119侧的位置。
光连接器143位于出射部116侧。在出射部116中,芯112和光连接器143的导光构件由单一的介质形成。因而,在出射部116中,在芯112和光连接器143的导光构件之间未形成物理的边界。
光连接器144位于光连接器143的旁边。光连接器144的导光构件和导光构件12由单一的介质形成。因而,在光连接器144的导光构件和导光构件12之间未形成物理的边界。
光连接器145位于出射部117侧。在出射部117中,芯112和光连接器145的导光构件由单一的介质形成。因而,在出射部117中,在芯112和光连接器145的导光构件之间未形成物理的边界。
光连接器146位于光连接器145的旁边。光连接器146的导光构件和导光构件118由单一的介质形成。因而,在光连接器146的导光构件和导光构件118之间未形成物理的边界。
第1导光区域12’的最大直径与光连接器144的导光构件的直径相同。光连接器144的导光构件的直径与光连接器143的导光构件的直径相同。
并且,光连接器143的导光构件的直径与入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径相同。因而,第1导光区域12’的最大直径与入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径相同。
若光连接器143的导光构件的直径与入射部114的芯112的直径不同,则在光连接器143的导光构件和入射部114的芯112之间产生光量损失。其结果,耦合效率下降。
但是,只要是能够容许光量损失或成像光率下降的程度的大小,就能够视为光连接器143的导光构件的直径与入射部114的芯112的直径相同。光连接器143的导光构件的直径与入射部115的芯112的直径也同样。此外,与图12的(b)所示的光耦合器的连接也同样。
第1导光区域118’的最大直径与光连接器146的导光构件的直径相同。光连接器146的导光构件的直径与光连接器145的导光构件的直径相同。
并且,光连接器145的导光构件的直径与入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径相同。因而,第1导光区域118’的最大直径与入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径相同。
这样,入射部114的芯112的直径和入射部115的芯112的直径表示第1导光区域12’的最大直径和第1导光区域118’的最大直径。
因而,通过使从光源119出射的光向入射部114的芯112入射,从而能够使从光源119出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
此外,通过使从光源出射的光向入射部115的芯112入射,从而能够使从光源出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
在该情况下,由于能够向波长转换构件93和波长转换构件103照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
在图14中示出从光源119出射照明光L3时的情形。如上所述,光源119不仅出射照明光L3,也能够出射照明光L5。因而,在光学装置140中,能够进行利用白色光进行的观察和NBI。在哪一种情况下都能够得到明亮的照明光。
能够将波长转换构件93和波长转换构件103中的一者或者波长转换构件93和波长转换构件103这两者替换为扩散构件。在该情况下,也能够得到明亮的照明光。
光学装置140具有一对光连接器。因此,能够将装置分为两个壳体。在该情况下,相对于一个壳体而言能够将另一个壳体配置于各种各样的部位。两个壳体的连接利用一对光连接器141和一对光连接器142来进行。
在光学装置140中,连接时的光的损失较少,能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
图15是表示本实施方式的光学装置的图。对与图12的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置150具有光耦合器111、一对光连接器151、一对光连接器152、导光构件12、导光构件118、波长转换构件93、波长转换构件103以及光源121、光源122。
一对光连接器151具有光连接器153和光连接器154。一对光连接器152具有光连接器155和光连接器156。
一对光连接器151位于比导光构件12靠光源121侧的位置。因而,一对光连接器151配置于光源121和导光构件12之间。
一对光连接器152位于比导光构件118靠光源122侧的位置。因而,一对光连接器152配置于光源122和导光构件118之间。
在光源121和导光构件12之间配置有光耦合器111和一对光连接器151。光耦合器111位于比一对光连接器151靠光源121侧的位置。
在光源122和导光构件118之间配置有光耦合器111和一对光连接器152。光耦合器111位于比一对光连接器152靠光源122侧。
光连接器153位于出射部116侧。在出射部116中,芯112和光连接器153的导光构件不是由单一的介质形成。因而,在光连接器153的导光构件和芯112之间形成有物理的边界。
光连接器154位于光连接器153的旁边。光连接器154的导光构件和导光构件12不是由单一的介质形成。因而,在光连接器154的导光构件和导光构件12之间形成有物理的边界。
光连接器155位于出射部117侧。光连接器155的导光构件和芯112不是由单一的介质形成。因而,在光连接器155的导光构件和芯112之间形成有物理的边界。
光连接器156位于光连接器155的旁边。光连接器156的导光构件和导光构件118不是由单一的介质形成。因而,在光连接器156的导光构件和导光构件118之间形成有物理的边界。
入射端面12a的直径与光连接器154的导光构件的直径相同。光连接器154的导光构件的直径与光连接器153的导光构件的直径相同。
并且,光连接器153的导光构件的直径与芯112的直径相同。因而,入射端面12a的最大直径与芯112的直径相同。
入射端面118a的直径与光连接器156的导光构件的直径相同。光连接器156的导光构件的直径与光连接器155的导光构件的直径相同。
并且,光连接器155的导光构件的直径与芯112的直径相同。因而,入射端面118a的直径与芯112的直径相同。
这样,芯112的直径表示入射端面12a的最大直径和入射端面118a的直径。
因而,通过使从光源121出射的光向入射部114的芯112入射,从而能够使从光源121出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
此外,通过使从光源122出射的光向入射部115的芯112入射,从而能够使从光源122出射的光有效率地向导光构件12和导光构件118入射。
在该情况下,由于能够向波长转换构件93和波长转换构件103照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
在图15中示出从光源121出射照明光L3时的情形。如上所述,从光源122出射照明光L5。因而,在光学装置150中,能够进行利用白色光进行的观察和NBI。在哪一种情况下都能够得到明亮的照明光。
能够将波长转换构件93和波长转换构件103中的一者或者波长转换构件93和波长转换构件103这两者替换为扩散构件。在该情况下,也能够得到明亮的照明光。
光学装置150具有一对光连接器。因此,能够将装置分为两个壳体。在该情况下,相对于一个壳体而言能够将另一个壳体配置于各种各样的部位。两个壳体的连接利用一对光连接器151和一对光连接器152来进行。
在光学装置150中,连接时的光的损失较少,能够得到明亮的照明光。因此,形成有鲜明的光学图像。此外,能够自光学图像获取鲜明的图像。
(本实施方式的光学装置12)
本实施方式的光学装置优选满足以下的条件式(4);
LEF1cne<ΔEF (4)
在此,
LEF1cne=LEF1+ΔLEFcne
LEF1是导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcne是光连接器的光耦合效率的差,用ΔLEFcne=|LEFcnea-LEFcneb|表示,
Iout是向入射端面入射的光的强度,
Iin是从出射端面出射的光的强度,
LEFcnea是光连接器的导光构件的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcneb是光连接器的导光构件的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF是光转换构件的转换效率的差,用ΔEF=|EFa-EFb|表示,
EFa是出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb是出射端面的直径为φb时的转换效率,
转换效率用Q/P表示,
P是向光转换构件照射的光的强度,
Q是从光转换构件放出的光的强度,
φa是入射端面的直径,
φb是出射端面的直径。
优选的是,光转换构件是波长转换构件,从光源出射第1波长域的光,利用波长转换构件自第1波长域的光生成第2波长域的光,在第2波长域的光中包含波长比第1波长域的光的波长长的光,满足以下的条件式(4’);
LEF1cne<ΔEF’ (4’)
在此,
LEF1cne=LEF1+ΔLEFcne
LEF1是导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcne是光连接器的光耦合效率的差,用ΔLEFcne=|LEFcnea-LEFcneb|表示,
Iout是向入射端面入射的光的强度,
Iin是从出射端面出射的光的强度,
LEFcnea是光连接器的导光构件的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcneb是光连接器的导光构件的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF’是波长转换构件的转换效率的差,用ΔEF’=|EFa’-EFb’|表示,
EFa’是出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb’是出射端面的直径为φb时的转换效率,
转换效率用Q’/P’表示,
P’是向波长转换构件照射的第1波长域的光的强度,
Q’是第2波长域的光的强度或者第2波长域的光的强度与透射了波长转换构件的第1波长域的光的强度的和,
φa是入射端端面的直径,
φb是出射端端面的直径。
通过满足条件式(4)或(4’),从而能够有效地利用从光源出射的光。
向波长转换构件照射的第1波长域的光是从导光构件的出射端面出射的光。因而,条件式(1’)、(3’)、(4’)的P’能够称为“从导光构件的出射端面出射的第1波长域的光的强度”。
如图9的(a)所示,波长转换单元具有入射端面Ri和出射端面Ro。在波长转换单元中,从出射端面Ro出射的光用作照明光。
如上所述,在波长转换构件中,自第1波长域的光生成第2波长域的光。由于第2波长域的光是荧光,因此朝向所有的方向行进。
波长转换构件具有位于入射端面Ri侧的面和位于出射端面Ro侧的面。因而,在波长转换构件中,从位于入射端面Ri侧的面和位于出射端面Ro侧的面出射第2波长域的光。
条件式(1’)、(3’)、(4’)中的Q’是能够用作照明光的光的强度。如上所述,能够用作照明光的光是从出射端面Ro出射的光。从出射端面Ro出射的光是从位于出射端面Ro侧的面出射的光。因而,能够用作照明光的光是从位于出射端面Ro侧的面出射的光。
Q’的第2波长域的光的强度意味着从位于出射端面Ro侧的面出射的光的强度。第1波长域的光的强度也同样。
(本实施方式的光学装置13)
本实施方式的光学装置优选的是,具有壳体,该壳体具有保持部和管状部,光源、一对光连接器、导光构件及光转换构件配置于壳体。
图16是表示本实施方式的光学装置的图。对与图3的(a)相同的结构及与图13的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置160是无线内窥镜。光学装置160具有壳体161。壳体161具有保持部21、管状部22、中间部26。中间部26能够根据需要而设置。
在壳体161的内部配置有光源11、透镜162、光连接器132、光适配器ADP、光连接器133、导光构件12及波长转换构件13。由光连接器132和光连接器133形成一对光连接器。
从光源11出射的光利用透镜162会聚。在聚光位置配置有光连接器132的导光构件。因而,能够使从光源11出射的光向光连接器132的导光构件入射。
在图16中,光连接器132和光连接器133未连接于光适配器ADP。通过将光连接器132和光连接器133连接于光适配器ADP,从而光连接器132的导光构件与光连接器133的导光构件相连接。其结果,能够使入射到光连接器132的导光构件的光向光连接器133的导光构件入射。
光连接器133的导光构件和导光构件12由单一的介质形成。因而,从光连接器133出射的光向导光构件12入射。入射到导光构件12的光从导光构件12出射。从导光构件12出射的光向波长转换构件13照射。
在光学装置160中,在1个壳体161的内部配置有一对光连接器。因而,在制造时能够以连接器为界地将光源11侧和导光构件12侧分开地进行制造。因此,能够增加制造的自由度。此外,维修变容易。
(本实施方式的光学装置14)
本实施方式的光学装置优选的是,具有第1壳体和第2壳体,第1壳体具有一个光连接器,第2壳体具有另一个光连接器。
图17是表示本实施方式的光学装置的图。对与图8相同的结构及与图16相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置170是非无线内窥镜。光学装置170具有第1壳体171和第2壳体172。第1壳体171具有光源单元80。第2壳体172具有保持部71、第1管状部73以及第2管状部74。
在第1壳体171的内部配置有光源11、透镜162、光连接器132及光适配器ADP。在第2壳体172的内部配置有导光构件12和波长转换构件13。
第1管状部73和第2管状部74被第2导光区域12”所占据。光连接器133位于第2管状部74的前端。第1导光区域12’位于光连接器133的附近。
在光学装置170中,第1管状部73和第2管状部74被第2导光区域12”所占据。因此,能够使第1管状部73和第2管状部74变细。其结果,能够将第1管状部73容易地向体内或金属管内插入。此外,第2壳体172的处理变容易。
在光学装置170中,第1壳体171和第2壳体172利用一对光连接器相连接。因而,在制造时能够将第1壳体和第2壳体分开地进行制造。因此,能够增加制造的自由度。此外,维修变容易。
也可以是,能够将第1壳体相对于多个第2壳体来使用。在该情况下,只要从多种第2壳体中选择1个第2壳体并将选择的第2壳体连接于第1壳体即可。即使在使用后废弃第2壳体的情况下,也能够反复使用第1壳体。
(本实施方式的光学装置15)
图18是表示本实施方式的光学装置的图。对与图17相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
光学装置180是非无线内窥镜。光学装置180具有第1壳体181和第2壳体182。第1壳体181具有光源单元80。第2壳体182具有保持部71、第1管状部73以及第2管状部74。
在第1壳体181的内部配置有光源11、透镜162、光连接器183、光适配器ADP、光连接器184、光连接器132及光适配器ADP。在第2壳体182的内部配置有导光构件12和波长转换构件13。
第1管状部73被第2导光区域12”所占据。光连接器133位于第2管状部74的前端。第1导光区域12’位于第2壳体172的内部。
在光学装置180中,第1管状部73被第2导光区域12”所占据。因此,能够使第1管状部73变细。其结果,能够使第1管状部73容易地向体内或金属管内插入。
也可以与光学装置170同样,第1管状部73和第2管状部74被第2导光区域12”所占据。
在光学装置180中,在第1壳体181的内部配置有一对光连接器。因而,在制造时能够将第1壳体和第2壳体分开地进行制造。因此,能够增加制造的自由度。此外,维修变容易。
(本实施方式的光学装置16)
本实施方式的光学装置优选的是,具有光转换单元,光转换单元具有保持构件、反射构件以及光转换构件,在保持构件形成有凹部,在凹部配置有反射构件和光转换构件,凹部的一个端面的直径小于凹部的另一个端面的直径,凹部的一个端面位于出射端侧。
就光转换单元而言,由于用波长转换单元的第1例(波长转换单元90)、波长转换单元的第2例(波长转换单元100)及光扩散单元进行了说明,因此省略说明。
也可以在波长转换构件中含有微细颗粒。利用微细颗粒能够使光扩散。此外,也可以相对于波长转换构件另外配置扩散构件。例如,在波长转换单元90中,只要在波长转换构件93的旁边配置扩散构件即可。也可以仅配置有扩散构件。
此外,波长转换构件也可以配置有多个。例如,在波长转换单元100中,只要在波长转换构件103的旁边配置波长转换构件93即可。
(本实施方式的光学装置17)
在本实施方式的光学装置中,能够在光源和导光构件之间配置另外的导光构件。
图19是表示本实施方式的光学装置的图。图19的(a)是表示光学装置的内部结构的第3例的图。图19的(b)是表示光学装置的内部结构的第4例的图。图19的(c)是表示光学装置的内部结构的第5例的图。对与图2的(a)相同的结构标注相同的附图标记,省略说明。
在第3例中,如图19的(a)所示,光学装置190具有光源11、透镜191、导光构件192、导光构件12以及波长转换构件13。
从光源11出射的光利用透镜191会聚。在聚光位置配置有导光构件192。因而,能够使从光源11出射的光向导光构件192入射。
入射到导光构件192的光从导光构件192出射。从导光构件192出射的光向导光构件12入射。
导光构件192具有入射端面192a和出射端面192b。入射端面192a的直径与出射端面192b的直径相同。出射端面192b的直径与入射端面12a的直径相同。
在从入射端面192a到出射端面12b之间,入射端面192a的直径、出射端面192b的直径及入射端面12a的直径是最大的直径。
在光学装置190中,具有最大的直径的端面位于光源11侧。因此,能够使从光源11出射的光有效率地向导光构件入射。
在第4例中,如图19的(b)所示,光学装置200具有光源11、透镜191、导光构件201、导光构件201以及波长转换构件13。
从光源11出射的光利用透镜191会聚。在聚光位置配置有导光构件201。因而,能够使从光源11出射的光向导光构件201入射。
入射到导光构件201的光从导光构件201出射。从导光构件201出射的光向导光构件202入射。
导光构件201具有入射端面201a和出射端面201b。导光构件202具有入射端面202a和出射端面202b。
入射端面201a的直径大于出射端面201b的直径。入射端面202a的直径大于出射端面202b的直径。出射端面201b的直径与入射端面202a的直径相同。
在从入射端面201a到出射端面202b之间,入射端面201a的直径是最大的直径。
在光学装置200中,具有最大的直径的端面位于光源11侧。因此,能够使从光源11出射的光有效率地向导光构件入射。
在第5例中,如图19的(c)所示,光学装置210具有光源11、透镜191、导光构件211、透镜212、导光构件213以及波长转换构件13。
从光源11出射的光利用透镜191会聚。在聚光位置配置有导光构件211。因而,能够使从光源11出射的光向导光构件211入射。
入射到导光构件211的光从导光构件211出射。从导光构件211出射的光利用透镜212会聚。在聚光位置配置有导光构件213。因而,能够使从导光构件211出射的光向导光构件213入射。
导光构件211具有入射端面211a和出射端面211b。导光构件213具有入射端面213a和出射端面213b。
入射端面211a的直径大于出射端面211b的直径。入射端面213a的直径大于出射端面213b的直径。出射端面211b的直径大于入射端面213a的直径。
在从入射端面211a到出射端面213b之间,入射端面211a的直径是最大的直径。
在光学装置210中,具有最大的直径的端面位于光源11侧。因此,能够使从光源11出射的光有效率地向导光构件入射。
在本实施方式的光学装置中,导光构件优选为从入射端面朝向出射端面而细径化的锥形光纤。
(本实施方式的光学装置17)
本实施方式的无线内窥镜的特征在于,具有:插入部,其细长且具有挠性;以及操作部,其设于插入部的后端,插入部具有:前端部,其设于插入部的前端;弯曲部,其设于前端部的后端;以及挠性管部,其从弯曲部的后端延伸至操作部的前端,在比插入部的后端靠操作部侧的位置配置有光源,在前端部配置有光转换构件,在光源和光转换构件之间配置有由折射率大于1的介质形成的导光构件,从光源出射的光向导光构件的入射端面入射,从导光构件的出射端面出射的光向光转换构件照射,导光构件包括具有入射端面的第1导光区域和具有出射端面的第2导光区域,入射端面的直径大于出射端面的直径,第1导光区域的长度短于第2导光区域的长度,第2导光区域的至少一部分包含在插入部中。
图20是表示无线内窥镜的图。无线内窥镜300具有无线内窥镜主体310(以下称为“主体310”)和电池320。电池320以能够装卸的方式安装(连接)于主体310。
主体310具有插入部330和操作部340。插入部330细长且具有挠性。操作部340设于插入部的后端(基端)330R。
插入部330具有前端部331、弯曲部332以及挠性管部333。前端部331设于插入部的前端330F。弯曲部332设于前端部的后端331R。挠性管部333从弯曲部的后端332R延伸至操作部的前端340F。
在操作部340设有弯曲操作旋钮341。利用弯曲操作旋钮341能够使弯曲部332向上下的方向、左右的方向弯曲。此外,在操作部的前端340F附近设有处置器具插入口342。能够从处置器具插入口342插入处置器具。
在比插入部的后端330R靠操作部340侧的位置配置有光源350。在前端部331配置有光转换构件351。在光源350和光转换构件351之间配置有导光构件352。导光构件352由折射率大于1的介质形成。
从光源350出射的光向导光构件352的入射端面入射。从导光构件352的出射端面出射的光向光转换构件351照射。
导光构件352具有第1导光区域352’和第2导光区域352”。第1导光区域352’具有入射端面352a。第2导光区域352”具有出射端面352b。
入射端面352a的直径大于出射端面352b的直径。第2导光区域352”的直径与出射端面352b的直径相等。第1导光区域352’的长度短于第2导光区域352”的长度。
在无线内窥镜300中,插入部330被第2导光区域352”所占据。第2导光区域352”的直径非常小。因此,在无线内窥镜300中,能够使插入部330的粗度变细。插入部330的至少一部分例如向体内或金属管内插入。因而,能够容易地插入插入部330。
此外,第1导光区域352’位于光源350和第2导光区域352”之间。因此,能够使从光源350出射的光有效率地向第1导光区域352’入射。
并且,能够使入射到第1导光区域352’的光有效率地从第1导光区域352’向第2导光区域352”行进。在该情况下,由于能够向光转换构件351照射明亮的光,因此能够得到明亮的照明光。
(本实施方式的内窥镜系统)
本实施方式的内窥镜系统的特征在于,具有:本实施方式的光学装置或本实施方式的无线内窥镜;以及处理装置。
像在光学装置的第1例(图1的(a))中说明的那样,光学装置1具有摄像元件。此外,像在光学装置的第2例(图1的(b))中说明的那样,在光学装置4连接有摄像装置。因而,在光学装置1中,能够以无线的方式输出由摄像元件获取的图像数据。在光学装置4中,能够以有线的方式输出由摄像装置获取的图像数据。
于是,相对于光学装置另外准备能够接收图像数据的处理装置。通过这样做,从而能够获取图像数据。
在本实施方式的光学装置是内窥镜的情况下,通过对于本实施方式的光学装置组合各种装置、例如处理装置,从而能够构筑内窥镜系统。
产业上的可利用性
本发明适合管状部的粗度较细且能够向管状部内的导光构件有效率地入射照明光的光学装置、无线内窥镜及内窥镜系统。
附图标记说明
1、光学装置;2、保持部;3、管状部;4、光学装置;5、保持部;6、管状部;7、光源单元;8、处理装置;9、显示装置;10、14、光学装置;11、光源;12、导光构件;12a、入射端面;12b、出射端面;12’、15’、第1导光区域;12”、15”、第2导光区域;12CL、包层;13、波长转换构件;15、17、18、导光构件;16、扩散构件;17a、18a、入射端面;17b、18b、出射端面;20、30、40、50、60、70、光学装置;21、31、41、51、61、71、保持部;22、32、42、52、62、72、管状部;23、33、43、53、63、前端部;24、34、44、54、64、基端部;25、35、操作部;26、36、中间部;45、摄像装置;73、第1管状部;74、第2管状部;75、第1前端部;76、第1基端部;77、第2前端部;78、第2基端部;79、连接部;80、光源单元;90、95、100、105、波长转换单元;91、96、101、106、保持构件;92、97、102、107、反射构件;102a、反射面;93、103、波长转换构件;94、98、104、108、导光构件;110、120、光学装置;111、光耦合器;112、芯;113、包层;114、115、入射部;116、117、出射部;118、导光构件;118CL、包层;118’、第1导光区域;118”、第2导光区域;118a、入射端面;118、119、121、122、光源;130、140、150、光学装置;131、141、142、151、152、一对光连接器;132、133、143、144、145、146、153、154、155、156、光连接器;134、135、导光构件;134CL、135CL、包层;136、138、光纤;137、139、保持构件;160、170、180、光学装置;161、壳体;162、透镜;171、181、第1壳体;172、182、第2壳体;183、184、光连接器;190、200、210、光学装置;191、212、透镜;192、201、202、211、213、导光构件;192a、201a、202a、211a、213a、入射端面;192b、201b、202b、211b、213b、出射端面;300、无线内窥镜;310、无线内窥镜主体;320、电池;330、插入部;330F、插入部的前端;330R、插入部的后端(基端);331、前端部;331R、前端部的后端;332、弯曲部;332R、弯曲部的后端;333、挠性管部;340、操作部;340F、操作部的前端;341、弯曲操作旋钮;342、处置器具插入口;350、光源;351、光转换构件;352、导光构件;352’、第1导光区域;352”、第2导光区域;352a、入射端面;352b、出射端面;L1、第1波长域的光;L2、第2波长域的光;L3、L5、照明光;L4、L6、荧光;LBS、LBL、光束;Ri、入射端面;Ro、出射端面;ADP、光适配器。

Claims (22)

1.一种光学装置,其具有保持部和管状部,其特征在于,
所述光学装置还具有:
光源;
导光构件,其由折射率大于1的介质形成;以及
光转换构件,
所述保持部位于比所述管状部靠所述光源侧的位置,
从所述光源出射的光向所述导光构件的入射端面入射,
从所述导光构件的出射端面出射的光向所述光转换构件照射,
所述导光构件包括具有所述入射端面的第1导光区域和具有所述出射端面的第2导光区域,
所述入射端面的直径大于所述出射端面的直径,
所述第2导光区域的至少一部分包含在所述管状部中。
2.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述保持部具有比所述管状部的最大外周大的外周,
所述管状部具有前端部和基端部,
所述光转换构件配置于所述前端部,
所述保持部位于所述基端部侧,
所述第1导光区域整体位于比所述管状部靠所述保持部侧的位置。
3.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述保持部具有比所述管状部的最大外周大的外周,
所述第2导光区域整体包含在所述管状部中,
所述管状部具有前端部和基端部,
所述光转换构件配置于所述前端部,
所述保持部位于所述基端部侧,
所述第1导光区域的至少一部分包含在所述管状部中。
4.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述管状部由第1管状部和第2管状部形成,
所述第1管状部具有第1前端部和第1基端部,
所述第2管状部具有第2前端部和第2基端部,
所述光转换构件配置于所述第1前端部,
所述保持部位于所述第1基端部和所述第2前端部之间,
连接部位于所述第2基端部侧,
所述第2导光区域整体包含在所述管状部中,
所述第1导光区域位于比所述第2管状部靠所述连接部侧的位置。
5.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
在一个壳体内配置有所述光源、所述导光构件以及所述光转换构件。
6.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置具有第1壳体和第2壳体,
在所述第1壳体内配置有所述光源,
在所述第2壳体内配置有所述导光构件和所述光转换构件,
所述第1壳体和所述第2壳体相互独立。
7.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置满足以下的条件式(1):
LEF1<ΔEF (1)
在此,
LEF1是所述导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔEF是所述光转换构件的转换效率的差,用ΔEF=|EFa-EFb|表示,
Iout是向所述入射端面入射的光的强度,
Iin是从所述出射端面出射的光的强度,
EFa是所述出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb是所述出射端面的直径为φb时的转换效率,
所述转换效率用Q/P表示,
P是向所述光转换构件照射的光的强度,
Q是从所述光转换构件放出的光的强度,
φa是所述入射端面的直径,
φb是所述出射端面的直径。
8.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述光转换构件是所述波长转换构件,
从所述光源出射第1波长域的光,
利用所述波长转换构件自所述第1波长域的光生成第2波长域的光,
在所述第2波长域的光中包含波长比所述第1波长域的光的波长长的光,
该光学装置满足以下的条件式(1’):
LEF1<ΔEF’ (1’)
在此,
LEF1是所述导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔEF’是所述波长转换构件的转换效率的差,用ΔEF’=|EFa’-EFb’|表示,
Iout是向所述入射端面入射的光的强度,
Iin是从所述出射端面出射的光的强度,
EFa’是所述出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb’是所述出射端面的直径为φb时的转换效率,
所述转换效率用Q’/P’表示,
P’是向所述波长转换构件照射的所述第1波长域的光的强度,
Q’是所述第2波长域的光的强度或者所述第2波长域的光的强度与透射了所述波长转换构件的所述第1波长域的光的强度的和,
φa是所述入射端面的直径,
φb是所述出射端面的直径。
9.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置满足以下的条件式(2):
(φa/φb)2×(NAa/NAb)2<1/2+(1/2)×{(φb/(2×d))2+1}-1/2 (2)
在此,
φa是所述入射端面的直径,
φb是所述出射端面的直径,
NAa是所述入射端面的数值孔径,
NAb是所述出射端面的数值孔径,
d是从所述出射端面到所述光转换构件的距离。
10.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述光转换构件是所述波长转换构件,
该光学装置满足以下的条件式(2’):
(φa/φb)2×(NAa/NAb)2<1/2+(1/2)×{(φb/(2×d’))2+1}-1/2 (2’)
在此,
φa是所述入射端面的直径,
φb是所述出射端面的直径,
NAa是所述入射端面的数值孔径,
NAb是所述出射端面的数值孔径,
d’是从所述出射端面到所述波长转换构件的距离。
11.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
光耦合器配置于所述光源和所述导光构件之间,
所述光耦合器具有芯和包层,
所述芯的直径与所述入射端面的直径相同。
12.根据权利要求11所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置满足以下的条件式(3):
LEF1cou<ΔEF (3)
在此,
LEF1cou=LEF1+ΔLEFcou
LEF1是所述导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcou是所述光耦合器的光耦合效率的差,用ΔLEFcou=|LEFcoua-LEFcoub|表示,
Iout是向所述入射端面入射的光的强度,
Iin是从所述出射端面出射的光的强度,
LEFcoua是所述芯的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcoub是所述芯的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF是所述光转换构件的转换效率的差,用ΔEF=|EFa-EFb|表示,
EFa是所述出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb是所述出射端面的直径为φb时的转换效率,
所述转换效率用Q/P表示,
P是向所述光转换构件照射的光的强度,
Q是从所述光转换构件放射的光的强度,
φa是所述入射端面的直径,
φb是所述出射端面的直径。
13.根据权利要求11所述的光学装置,其特征在于,
所述光转换构件是所述波长转换构件,
从所述光源出射第1波长域的光,
利用所述波长转换构件自所述第1波长域的光生成第2波长域的光,
在所述第2波长域的光中包含波长比第1波长域的光的波长长的光,
该光学装置满足以下的条件式(3’):
LEF1cou<ΔEF’ (3’)
在此,
LEF1cou=LEF1+ΔLEFcou
LEF1是所述导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcou是所述光耦合器的光耦合效率的差,用ΔLEFcou=|LEFcoua-LEFcoub|表示,
Iout是向所述入射端面入射的光的强度,
Iin是从所述出射端面出射的光的强度,
LEFcoua是所述芯的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcoub是所述芯的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF’是所述波长转换构件的转换效率的差,用ΔEF’=|EFa’-EFb’|表示,
EFa’是所述出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb’是所述出射端面的直径为φb时的转换效率,
所述转换效率用Q’/P’表示,
P’是向所述波长转换构件照射的所述第1波长域的光的强度,
Q’是所述第2波长域的光的强度或者所述第2波长域的光的强度与透射了所述波长转换构件的所述第1波长域的光的强度的和,
φa是所述入射端面的直径,
φb是所述出射端面的直径。
14.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
一对光连接器配置于所述光源和所述导光构件之间,
所述光连接器具有导光构件和保持构件,
所述光连接器的所述导光构件的直径与所述入射端面的直径相同。
15.根据权利要求14所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置满足以下的条件式(4):
LEF1cne<ΔEF (4)
在此,
LEF1cne=LEF1+ΔLEFcne
LEF1是所述导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcne是所述光连接器的光耦合效率的差,用ΔLEFcne=|LEFcnea-LEFcneb|表示,
Iout是向所述入射端面入射的光的强度,
Iin是从所述出射端面出射的光的强度,
LEFcnea是所述光连接器的所述导光构件的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcneb是所述光连接器的所述导光构件的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF是所述光转换构件的转换效率的差,用ΔEF=|EFa-EFb|表示,
EFa是所述出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb是所述出射端面的直径为φb时的转换效率,
所述转换效率用Q/P表示,
P是向所述光转换构件照射的光的强度,
Q是从所述光转换构件放出的光的强度,
φa是所述入射端端面的直径,
φb是所述出射端端面的直径。
16.根据权利要求14所述的光学装置,其特征在于,
所述光转换构件是所述波长转换构件,
从所述光源出射第1波长域的光,
利用所述波长转换构件自所述第1波长域的光生成第2波长域的光,
在所述第2波长域的光中包含波长比第1波长域的光的波长长的光,
该光学装置满足以下的条件式(4’):
LEF1cne<ΔEF’ (4’)
在此,
LEF1cne=LEF1+ΔLEFcne
LEF1是所述导光构件的光耦合效率,用LEF1=Iout/Iin表示,
ΔLEFcne是所述光连接器的光耦合效率的差,用ΔLEFcne=|LEFcnea-LEFcneb|表示,
Iout是向所述入射端面入射的光的强度,
Iin是从所述出射端面出射的光的强度,
LEFcnea是所述光连接器的所述导光构件的直径为φa时的光耦合效率,
LEFcneb是所述光连接器的所述导光构件的直径为φb时的光耦合效率,
ΔEF’是所述波长转换构件的转换效率的差,用ΔEF’=|EFa’-EFb’|表示,
EFa’是所述出射端面的直径为φa时的转换效率,
EFb’是所述出射端面的直径为φb时的转换效率,
所述转换效率用Q’/P’表示,
P’是向所述波长转换构件照射的所述第1波长域的光的强度,
Q’是所述第2波长域的光的强度或者所述第2波长域的光的强度与透射了所述波长转换构件的所述第1波长域的光的强度的和,
φa是所述入射端端面的直径,
φb是所述出射端端面的直径。
17.根据权利要求14所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置具有壳体,该壳体具有所述保持部和所述管状部,
所述光源、所述一对光连接器、所述导光构件及所述光转换构件配置于所述壳体。
18.根据权利要求14所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置具有第1壳体和第2壳体,
所述第1壳体具有一个所述光连接器,
所述第2壳体具有另一个所述光连接器。
19.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
该光学装置具有光转换单元,
所述光转换单元具有保持构件、反射构件以及所述光转换构件,
在所述保持构件形成有凹部,
在所述凹部配置有所述反射构件和所述光转换构件,
所述凹部的一个端面的直径小于所述凹部的另一个端面的直径,
所述凹部的所述一个端面位于所述出射端面侧。
20.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述导光构件是从所述入射端面朝向所述出射端面而细径化的锥形光纤。
21.一种无线内窥镜,其特征在于,
该无线内窥镜具有:
插入部,其细长且具有挠性;以及
操作部,其设于所述插入部的后端,
所述插入部具有:
前端部,其设于所述插入部的前端;
弯曲部,其设于所述前端部的后端;以及
挠性管部,其从所述弯曲部的后端延伸至所述操作部的前端,
在比所述插入部的后端靠所述操作部侧的位置配置有光源,
在所述前端部配置有光转换构件,
在所述光源和所述光转换构件之间配置有由折射率大于1的介质形成的导光构件,
从所述光源出射的光向所述导光构件的入射端面入射,
从所述导光构件的出射端面出射的光向所述光转换构件照射,
所述导光构件包括具有所述入射端面的第1导光区域和具有所述出射端面的第2导光区域,
所述入射端面的直径大于所述出射端面的直径,
所述第2导光区域的至少一部分包含在所述插入部中。
22.一种内窥镜系统,其特征在于,
该内窥镜系统具有:
权利要求1所述的光学装置或权利要求21所述的无线内窥镜;以及
处理装置。
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