CN117917955A - 光束整形透镜、光束整形元件、内窥镜用光源装置以及内窥镜 - Google Patents

Abstract

光束整形透镜具有第一面和第二面，第一面包括形状光滑地变化的凹面，第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的作为平行光的第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

Description

光束整形透镜、光束整形元件、内窥镜用光源装置以及内窥镜

技术领域

本发明涉及一种光束整形透镜、光束整形元件、内窥镜用光源装置以及内窥镜。

背景技术

在内窥镜诊断中，进行使用白色光进行组织表层的观察的一般诊断以及将特殊的波长范围的光用作激发光来观察生物体深部的荧光的荧光观察。例如，在专利文献1以及专利文献2中，在光源装置中将白色光与作为激发光的激光合波，作为内窥镜用的光源进行使用。另外，在专利文献3中，提出了在使来自多个激光源的光成束并用于荧光观察的内窥镜用的光源装置中降低照明光的散斑(speckle)的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-62326号公报

专利文献2：日本特开2016-2302号公报

专利文献3：日本特开2009-240560号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，近年来，由于内窥镜的视场角扩大，所以变得能够对生物体组织进行大范围的观察。但是，在内窥镜中使用的LED(light emitting diode：发光二极管)以及激光器等光源具有强度从外周部朝向中心变高的光强分布。若使用这些光以大视场角进行内窥镜观察，则视野的中心部变亮，外周部变暗。若为了使外周部变亮而提高光源的输出，则中心部的光强变得过高，有可能损伤观察对象的生物体组织。因此，以往的内窥镜用光源存在难以以大范围准确地观察生物体组织的情况。

因此，着眼于这些点而提出的本公开的目的在于，提供一种能够生成具有更均匀的光强分布的照明光的光束整形透镜、光束整形元件、内窥镜用光源装置以及具有该内窥镜用光源装置的内窥镜。

用于解决问题的手段

本发明的发明人们发现，通过使用将具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的第一光束变换为具有比入射光平坦的光强分布的第二光束的光束整形透镜，能够达成上述目的。

即，达成上述目的的光束整形透镜的特征在于，具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的作为平行光的第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

上述光束整形透镜优选为，所述第一面以及所述第二面绕相同的中心轴而轴对称，所述第一面以及所述第二面构成为，在与所述中心轴平行的方向上入射至所述第一面的光线在与所述中心轴平行的方向上从所述第二面出射。

上述光束整形透镜优选为，所述第一面以及所述第二面的外周部平坦，所述凹面以及所述凸面分别与所述第一面的外周部以及所述第二面的外周部光滑地相连。

上述光束整形透镜优选为，所述光束整形透镜构成为，将具有高斯式或者朗伯式的光强分布的所述第一光束变换为具有顶帽式的光强分布的所述第二光束。

达成上述目的的光束整形元件包括重叠配置的多个光束整形透镜，其特征在于，所述光束整形透镜具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的作为平行光的第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

达成上述目的的内窥镜用光源装置的特征在于，具有：第一光源部；第一准直光学系统，将从所述第一光源部出射的光变换为作为平行光的第一光束；以及第一光束整形透镜，具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的所述第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述第一准直光学系统具有变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有负的光焦度，所述第二透镜具有正的光焦度，所述变焦光学系统构成为能够联动地调整所述第一透镜以及所述第二透镜的位置。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述第一光源部具有：多个光源，出射波长范围相同的光；多个光纤，对从各个所述光源出射的光进行导光；以及光纤终端保持部，将多个所述光纤的多个所述光的出射侧的端部对齐地保持。

上述内窥镜用光源装置优选为，具有：第二光源部，出射波长范围与所述第一光源部不同的光；第二准直光学系统，将从所述第二光源部出射的光变换为作为平行光的第三光束；第二光束整形透镜，具有第三面和第四面，所述第三面包括光滑的形状的凹面，所述第四面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第三面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的所述第三光束变换为具有比所述第三光束平坦的光强分布的作为平行光的第四光束；合波部，将从所述第一光束整形透镜出射的所述第二光束与从所述第二光束整形透镜出射的所述第四光束合波；以及聚光透镜，使由所述合波部合波的所述第二光束和所述第四光束与向内窥镜导光的光导结合。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述合波部包括二向色镜。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述第一光源部包括白色光源，所述第二光源部包括荧光观察用的激发用光源。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述第二准直光学系统具有变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有负的光焦度，所述第二透镜具有正的光焦度，所述变焦光学系统构成为能够联动地调整所述第一透镜以及所述第二透镜的位置。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述第二光源部具有：多个光源，出射波长范围相同的光；多个光纤，对从各个所述光源出射的光进行导光；以及光纤终端保持部，将多个所述光纤的多个所述光的出射侧的端部对齐地保持。

上述内窥镜用光源装置优选为，所述第二准直光学系统的合成焦点距离在10mm以内，所述合波部允许从所述第二光束整形透镜出射的所述第四光束从规定的入射方向偏离±5°以内，所述光纤终端保持部的容纳多个所述光纤的出射侧端部的孔径为1.2mm以下。

达成上述目的的内窥镜的特征在于，具有内窥镜用光源装置，所述内窥镜用光源装置包括：第一光源部；第一准直光学系统，将从所述第一光源部出射的光变换为平行光的第一光束；以及第一光束整形透镜，具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的所述第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

发明的效果

根据本公开，由于将入射至第一面的具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的平行光即第一光束变换为具有比第一光束平坦的光强分布的平行光即第二光束，因此能够生成具有更均匀的光强分布的照明光。

附图说明

图1是将一实施方式的光束整形透镜的形状与穿过该光束整形透镜的平行光线的轨迹一同示出的剖视图。

图2是示出入射至光束整形透镜的光的光强分布的一个示例的图。

图3是示出具有图2所示的光强分布的光穿过了光束整形透镜后的光强分布的一个示例的图。

图4是示出由2片光束整形透镜构成的光束整形元件的一个示例的图。

图5是示出一实施方式的内窥镜用光源装置的概略结构的图。

图6是示出插芯的出射侧端面的图。

图7是说明图5的变焦光学系统的作用的图。

图8是示出光导的入射端的光强分布和出射端的光强分布的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本公开的实施方式。在以下的说明中使用的图是示意图。附图中的尺寸以及比例等未必与现实情况一致。

(光束整形透镜)

图1是一实施方式的光束整形透镜1的剖视图。光束整形透镜1在沿着光轴O的方向上观察的情况下，例如具有圆形的外形。光束整形透镜1由能够使期望的波长的光穿过的玻璃或者树脂等材料构成。光束整形透镜1具有第一面2和第二面3。第一面2能够作为光的入射侧的面。第二面3能够作为光的出射侧的面。第一面2具有光滑的形状的凹面2a。第二面3具有与凹面2a大致相似形状的凸面3a。第一面2以及第二面3具有以光轴O为中心轴并绕该光轴O轴对称的形状。

第一面2的外周部2b以及第二面3的外周部3b成为相对于光轴O正交的平坦的面。第一面2的凹面2a与外周部2b光滑地相连。另外，第二面3的凸面3a与外周部3b光滑地相连。

图1示出从与光轴O平行的方向入射至第一面2的光线的轨迹。如图1所示，穿过光轴O上的光线以及入射至外周部2b的光线垂直入射至第一面2，从第二面3垂直出射。这些光线的轨迹不会因穿过光束整形透镜1而偏转。另一方面，入射至第一面2的凹面2a(但是，除去光轴O上)的光线在第一面2向远离光轴O的方向折射并入射至光束整形透镜1。在光束整形透镜1内行进的光线在第二面3的凸面3a处向与光轴O平行的方向折射，从光束整形透镜1出射。光束整形透镜1的第一面2和第二面3可以设计为像这样从与光轴O平行的方向入射至第一面2的光线从第二面3向与光轴O平行的方向出射。

如图1所示，从与光轴O平行的方向入射至第一面2的平行光的光束成为靠近光轴O的中心部分的光强分布降低且靠近远离光轴O的外周部3b的部分的光强分布增加的平行光的光束，从第二面3出射。另外，入射的光束的外径达到光束整形透镜1的第一面2的外周部2b的大小时，光束的直径不会因穿过光束整形透镜1而变化。此外，在本公开中，“平行光”的意思是光束内的所有光线与其他光线相互平行的状态。

图2作为入射至光束整形透镜1的光束的光强分布的一个示例，示出高斯式的光强分布。横轴示出以光束的中心为原点的位置。纵轴示出光强。在高斯式的光强分布中，光束的强度随着从外周部朝向中心而增加。一般来说，从激光源出射的光具有图2所示那样的高斯式的光强分布。另外，从多模光纤(multimode fiber)出射的光具有高斯式的光强分布的中央部被挤压的形状。另一方面，从LED出射的光具有朗伯式的光强分布。在朗伯式的光强分布中，光强也随着从外周部朝向中心而增加。

图3是示出具有图2所示的高斯式的光强分布的光束在穿过光束整形透镜1后的光强分布的一个示例的图。图3的纵轴以及横轴与图2相同。光束整形透镜1使光束的中心部分的光强降低，使外周部分的光强增加。其结果为，使从光束整形透镜1出射的光束具有更平坦的顶帽(top hat)式的光强分布。光强分布平坦的意思是指光强分布更均匀。光强分布在至少包括光轴O穿过的中央部的区域成为接近平坦的形状。因此，从光束整形透镜1出射的光束的光强分布接近比入射至光束整形透镜1的光束的光强分布更均匀的分布。

光束整形透镜1能够作为考虑入射的光束的光强分布、出射的光束的期望的光强分布以及材料的折射率等而设计了第一面2以及第二面3的形状的透镜。出射的光的期望的光强分布不限于平坦的顶帽式。例如，在通过内窥镜观察生物体的内部的情况下，外周部与观察对象的距离比中心部与观察对象的距离远，因此，有时外周侧需要比光束的中心高的光强。

光束整形透镜1的第一面2的凹面2a和第二面3的凸面3a是大致相似的形状，因此，能够对一片树脂等透明的板状构件施加热以及压力，使其弯曲来进行制造。因此，能够廉价地制造光束整形透镜1。

(光束整形元件)

为了对应不同的期望的光强分布对应，如图4所示，能够将多个光束整形透镜1组合并构成光束整形元件5。多个光束整形透镜1以相互的光轴O一致的方式重叠配置。例如，预先准备光强分布的变换效果低的多个光束整形透镜1，能够基于入射的光束的光强分布和出射的光束的期望的光强分布来决定组合波束整形透镜1的数量。

(内窥镜用光源装置)

使用图5说明使用了光束整形透镜1的内窥镜用光源装置10。内窥镜用光源装置10用作内窥镜的光源，该内窥镜能够进行使用了白色光的生物体组织表层的诊断以及将特殊的波长范围的光用作激发光来观察生物体组织的深部的荧光的荧光观察。

内窥镜用光源装置10具有第一光源部11、第一准直光学系统12、第一光束整形透镜1A、第二光源部21、第二准直光学系统22、第二光束整形透镜1B、二向色镜(dichroicmirror)31以及聚光透镜32。

第一光源部11例如是使用了白色LED的白色光源。第一准直光学系统12将从第一光源部11出射的发散的白色光变换为平行光即第一光束L1。第一准直光学系统12可以包括1个以上的透镜。从第一准直光学系统12出射的第一光束L1具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布。从外周部朝向中心部连续增加的光强分布例如是高斯式或者朗伯式的光强分布。

第一光束整形透镜1A是构成为与图1所示的光束整形透镜1相同的透镜。第一光束整形透镜1A将第一光束L1变换为具有比第一光束L1平坦的光强分布的平行光即第二光束L2。第二光束L2可以具有从该第二光束L2的外周部的附近至中心部平坦的光强分布。

第二光源部21例如包括第一光源211a以及第二光源211b作为荧光观察用的激发用光源。第一光源211a以及第二光源211b出射激发观察对象的特定的波长范围的光。第一光源211a以及第二光源211b例如是近红外激光。在本实施方式中，为了得到荧光观察用的足够强度的光，使用出射波长范围相同的光的多个光源。对于荧光观察用的光源，单体光源的强度不足的情况较多，因此，存在像这样使用多个激发光用的光源的情况。另外，还存在设置多个光源作为备用的光源的情况。此外，第二光源部21所包含的光源不限于2个。第二光源部21所包含的光源可以是1个，也可以是3个以上。

第二光源部21还包括引导从第一光源211a出射的光的第一光纤212a、引导从第二光源211b出射的光的第二光纤212b。第一光纤212a以及第二光纤212b能够采用多模光纤。

第二光源部21还包括将第一光纤212a以及第二光纤212b的出射侧的端部保持在一起的插芯(ferrule)213。图6示出插芯213的出射侧端面的一个示例。插芯213是中心具有使光纤插入的光纤孔213a且例如由氧化锆等陶瓷或者不锈钢等构成的圆柱状的构件。插芯213是光纤终端保持部。在第一光纤212a以及第二光纤212b中传输的激光从插芯213的光纤孔213a出射。插芯213的容纳第一光纤212a以及第二光纤212b的出射侧端部的光纤孔213a的孔径例如在1.2mm以下，远小于后段的第二光束整形透镜1B的直径(例如约20mm)。

从插芯213出射的激光被第二准直光学系统22变换为平行光即第三光束L3。如图7所示，第二准直光学系统22包括具有负的光焦度的第一透镜22a以及具有正的光焦度的第二透镜22b。在第二准直光学系统22中，使第一透镜22a和第二透镜22b联动并在光轴方向上位移，由此能够使从第二透镜22b出射的第三光束L3保持平行光的状态并使光束直径变化。即，第二准直光学系统22通过构成为能够联动地调整第一透镜22a和第二透镜22b，从而作为能够改变光束直径的变焦光学系统发挥功能。此外，第二透镜22b可以与第二光束整形透镜1B分别进行位置调整，也可以与第二光束整形透镜1B一同进行位置调整。

从第二准直光学系统22出射的第三光束L3与第一光束L1同样地，具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布。第三光束L3可以是高斯式的光强分布。第二光束整形透镜1B是与图1所示的光束整形透镜1同样地构成的透镜。第二光束整形透镜1B具有第三面以及第四面，第三面包括光滑的形状的凹面，第四面包括与该凹面大致相似形状的凸面。第二光束整形透镜1B将第三光束L3变换为具有比第三光束L3平坦的光强分布的平行光即第四光束L4。第四光束L4能够从该第四光束L4的外周部的附近至中心部具有平坦的光强分布。

二向色镜31构成合波部。二向色镜31具有使从第二光源部21出射的特定波长的光反射并使其他波长范围的光穿过的光学特性。在特定波长的光是近红外光的情况下，从第一光源部11出射的白色光的第二光束L2除了近红外波长的部分以外，或者具有比近红外波长短的波长的光的大部分穿过二向色镜31。从第二光源部21出射的近红外光的第四光束L4被二向色镜31反射。

在一实施方式中，如图5所示，二向色镜31配置为，相对于相互正交的第一光束整形透镜1A以及第二光束整形透镜1B的光轴分别准确地构成45°。由此，从第一光束整形透镜1A出射并穿过二向色镜31的第二光束L2与从第二光束整形透镜1B出射并被二向色镜31反射的第四光束L4合波。此外，第一光束整形透镜1A以及第二光束整形透镜1B的光轴与二向色镜31构成的角度不限于45°。

由二向色镜31合波的第二光束L2和第四光束L4被聚光透镜32聚光在光导(lightguide)33的端部，与光导33结合并被引导到内窥镜的内部。被光导33引导的第二光束L2和第四光束L4从光导33的其他端部出射，照射到观察对象的生物体组织。

光导33是将多个光纤捆绑在一起并传输光。如图8所示，若使被聚光透镜32聚光的光从入射端33a入射至光导33，则从光导33的出射端33b出射发散的光。入射至入射端33a的光的会聚角θi和从出射端33b出射的光的发散角θo大致相等。另外，如图8所示，在入射至入射端33a的光的光强分布均匀的情况下，在出射端33b出射的光的光强分布也大致均匀。

本实施方式的内窥镜用光源装置10使用第一光束整形透镜1A，使从第一光源部11出射的白色光的光强分布变得均匀，因此，能够均匀地照射组织表层的大范围的部分。因此，能够进行组织表层的大范围且不均匀少的准确的内窥镜观察以及诊断。而且，内窥镜用光源装置10使用第二光束整形透镜1B，使从第二光源部21出射的激发用照明光变得均匀，因此，能够使激发用照明光均匀地照射观察对象的组织。由此，即使在荧光观察中，也能够进行不均匀少的准确的观察。而且，根据本实施方式的内窥镜用光源装置10，不需要为了观察外周部的组织而准备高功率的光源。另外，根据内窥镜用光源装置10，能够降低为了观察外周部而对大范围的组织照射强光从而对中心部的一部分的组织造成损伤的可能性。

在本实施方式中使用的第一光束整形透镜1A以及第二光束整形透镜1B将入射的平行光的光束变换为在平行光的状态下具有更平坦的光强分布的光束。这一点在使用二向色镜31将2个光束合波的本实施方式的内窥镜用光源装置10中尤其有利。二向色镜31由于使用介电膜，所以具有入射角依赖性。二向色镜31若不使用设计好的入射角，则无法满足预先规定好的透射以及反射的波长特性。

另外，内窥镜用光源装置10在第二准直光学系统22中包括使荧光观察用的照明光的直径变化的变焦光学系统。在第二准直光学系统22中，若使第三光束L3的直径变小，则第四光束L4的直径变小。若在由二向色镜31将其反射后通过聚光透镜32入射至光导33，则由图8可知，入射端33a中的会聚角θi变小。其结果为，光导33的出射端33b中的发散角θo也变小，因此，内窥镜中的激发用照明光的照射范围被缩小。即，在第二准直光学系统22中，通过调整第一透镜22a和第二透镜22b的位置，能够缩小荧光观察的范围，并提高照射的激发光的强度。因此，内窥镜用光源装置10能够将荧光观察的范围缩小至特定的位置并照射光强高的激发光，能够进行生物体组织的深部的准确的观察及诊断。内窥镜用光源装置10的使用者使用该功能，能够通过白色光观察生物体组织并缩小至特定的位置以进行荧光观察。

另外，内窥镜用光源装置10通过使第一光纤212a以及第二光纤212b的出射侧的端部穿过插芯213的微小的光纤孔213a对齐地保持，使来自2个光源的激发光靠近并出射。如下所述，这对于使内窥镜用光源装置10小型化是有利的。

在使用多个光源的情况下，无法将所有的光源配置在准直光学系统的光轴上。例如，即使在图6的情况下，第二准直光学系统22的光轴也被调整为与光纤孔213a的中心一致。在该情况下，第一光纤212a以及第二光纤212b的任意的中心均配置为与第二准直光学系统22的光轴偏离。

若将光源配置在远离准直光学系统的光轴的位置，则其出射光根据不同的光源以不同的角度从准直光学系统出射。若将出射光的角度设为Θ，将光轴与光源的距离设为y，将准直光学系统的合成焦点距离设为F，则

Θ＝tan^-1(y/F)。

如上所述，若入射角偏离规定的角度，则二向色镜无法满足预先规定好的透射以及反射的波长特性。为了减小出射光线的倾斜角Θ，需要缩小准直光学系统的光轴与各光源的距离，或者使用焦点距离长的准直光学系统。但是，在使用焦点距离长的准直光学系统的情况下，存在光学系统整体变大的缺点。

因此，在本公开的内窥镜用光源装置10中，使第一光纤212a以及第二光纤212b的出射侧的端部对齐，容纳在具有孔径小的光纤孔213a的插芯213中。由此，能够使第二准直光学系统22的光轴与第一光纤212a以及第二光纤212b的各自的中心轴的距离靠近。因此，即使使用焦点距离短的第二准直光学系统22，也能够在光线从既定角度的倾斜角小的状态下，将第三光束L3向二向色镜31引导。其结果为，能够使第二准直光学系统22变小，因此，能够使内窥镜用光源装置10小型化。

作为一个示例，将从第一光源211a以及第二光源211b出射的激发光的波长设为785nm。另外，第一光纤212a以及第二光纤212b相对于785nm波长的光的数值孔径(NA：Numerical Aperture)为约0.5。而且，第一光纤212a以及第二光纤212b的各自的芯径为500μm，光纤直径为540μm。在将它们插入具有孔径1.2mm的光纤孔的插芯中的情况下，能够计算出通过合成焦点距离10mm的第二准直光学系统22，能够将入射至二向色镜31的入射角度的扩散抑制在3.4°以内。

设想第二准直光学系统22的合成焦点距离在10mm以内，二向色镜31允许偏离规定的入射方向±5°以内的情况。即使是在设想了透镜或二向色镜的一些安装误差的情况下，根据上述计算示例，只要插芯213的容纳第一光纤212a以及第二光纤212b的出射侧端部的光纤孔213a的孔径至少在1.2mm以下，则能够将激发光向二向色镜31的入射角度的扩散抑制在允许范围内。通过这样的结构，能够使内窥镜用光源装置10构成为小型。

虽然已经基于各个附图以及实施例说明了本公开的实施方式，但需要注意的是，本领域的技术人员容易基于本公开进行各种变形或修正。因此，需要留意的是，这些变形或修正包含在本公开的范围内。

本公开的光束整形透镜以及光束整形元件是作为在内窥镜用光源装置中使用的构件进行说明的。但是，光束整形透镜不限于使用在内窥镜用光源中。本公开的光束整形透镜能够适用于将从光源出射的光束的光强分布变换为更平坦的光强分布的各种用途。

上述实施方式中的内窥镜用光源装置10具有出射白色光的第一光源部11以及出射激发光的第二光源部21，但本公开的内窥镜用光源装置不限于此。例如，内窥镜用光源装置可以构成为具有1个光源部和与之对应的光束整形透镜。即，即使是在仅进行使用白色光的组织表层的诊断以及使用特殊的波长范围的光的荧光观察中的任意一方的内窥镜中，也能够使用光束整形透镜。另外，内窥镜用光源装置可以具有3个以上的光源部。而且，3个以上的光源部的波长范围可以分别不同。

本公开的内窥镜用光源装置10是在内窥镜中使用的。但是，在显微镜中也能够使用与本公开的内窥镜用光源装置10同样结构的光源装置。

在本公开中，“第一”以及“第二”等记载是用于区分该结构的标识符。本公开中的通过“第一”以及“第二”等记载而进行区分的结构能够交换在该结构中的编号。例如，第一光源211a能够与第二光源211b交换作为标识符的“第一”和“第二”。标识符的交换同时进行。在标识符的交换后，该结构也得到区分。可以删除标识符。删除了标识符的结构通过附图标记区分。不能仅基于本公开中的“第一”以及“第二”等标识符的记载来用于解释该结构的顺序、作为存在小编号的标识符的依据。

附图标记说明

1：光束整形透镜、

1A：第一光束整形透镜、

1B：第二光束整形透镜、

2：第一面、

2a：凹面、

2b：外周部、

3：第二面、

3a：凸面、

3b：外周部、

5：光束整形元件、

10：内窥镜用光源装置、

11：第一光源部、

12：第一准直光学系统、

21：第二光源部、

211a：第一光源、

211b：第二光源、

212a：第一光纤、

212b：第二光纤、

213：插芯(光纤终端保持部)、

22：第二准直光学系统(变焦光学系统)、

22a：第一透镜、

22b：第二透镜、

31：二向色镜(合波部)、

32：聚光透镜、

33：光导、

O：光轴(中心轴)、

L1：第一光束、

L2：第二光束、

L3：第三光束、

L4：第四光束。

Claims (15)

1.一种光束整形透镜，其中，

具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，

将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的作为平行光的第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

2.根据权利要求1所述的光束整形透镜，其中，

所述第一面以及所述第二面绕相同的中心轴而轴对称，所述第一面以及所述第二面构成为，在与所述中心轴平行的方向上入射至所述第一面的光线在与所述中心轴平行的方向上从所述第二面出射。

3.根据权利要求1或2所述的光束整形透镜，其中，

所述第一面以及所述第二面的外周部平坦，所述凹面以及所述凸面分别与所述第一面的外周部以及所述第二面的外周部光滑地相连。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光束整形透镜，其中，

构成为将具有高斯式或者朗伯式的光强分布的所述第一光束变换为具有顶帽式的光强分布的所述第二光束。

5.一种光束整形元件，包括重叠配置的多个光束整形透镜，其中，

所述光束整形透镜具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的作为平行光的第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

6.一种内窥镜用光源装置，其中，具有：

第一光源部；

第一准直光学系统，将从所述第一光源部出射的光变换为作为平行光的第一光束；以及

第一光束整形透镜，具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的所述第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。

7.根据权利要求6所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述第一准直光学系统具有变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有负的光焦度，所述第二透镜具有正的光焦度，所述变焦光学系统构成为能够联动地调整所述第一透镜以及所述第二透镜的位置。

8.根据权利要求6或7所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述第一光源部具有：

多个光源，出射波长范围相同的光；

多个光纤，对从各个所述光源出射的光进行导光；以及

光纤终端保持部，将多个所述光纤的多个所述光的出射侧的端部对齐地保持。

9.根据权利要求6所述的内窥镜用光源装置，其中，具有：

第二光源部，出射波长范围与所述第一光源部不同的光；

第二准直光学系统，将从所述第二光源部出射的光变换为作为平行光的第三光束；

第二光束整形透镜，具有第三面和第四面，所述第三面包括光滑的形状的凹面，所述第四面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第三面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的所述第三光束变换为具有比所述第三光束平坦的光强分布的作为平行光的第四光束；

合波部，将从所述第一光束整形透镜出射的所述第二光束与从所述第二光束整形透镜出射的所述第四光束合波；以及

聚光透镜，使由所述合波部合波的所述第二光束和所述第四光束与向内窥镜导光的光导结合。

10.根据权利要求9所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述合波部包括二向色镜。

11.根据权利要求9或10所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述第一光源部包括白色光源，所述第二光源部包括荧光观察用的激发用光源。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述第二准直光学系统具有变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有负的光焦度，所述第二透镜具有正的光焦度，所述变焦光学系统构成为能够联动地调整所述第一透镜以及所述第二透镜的位置。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述第二光源部具有：

多个光源，出射波长范围相同的光；

多个光纤，对从各个所述光源出射的光进行导光；以及

光纤终端保持部，将多个所述光纤的多个所述光的出射侧的端部对齐地保持。

14.根据权利要求13所述的内窥镜用光源装置，其中，

所述第二准直光学系统的合成焦点距离在10mm以内，所述合波部允许从所述第二光束整形透镜出射的所述第四光束从规定的入射方向偏离±5°以内，所述光纤终端保持部的容纳多个所述光纤的出射侧端部的孔径为1.2mm以下。

15.一种内窥镜，其中，

具有内窥镜用光源装置，所述内窥镜用光源装置包括：

第一光源部；

第一准直光学系统，将从所述第一光源部出射的光变换为平行光的第一光束；以及

第一光束整形透镜，具有第一面和第二面，所述第一面包括光滑的形状的凹面，所述第二面包括与所述凹面大致相似形状的凸面，将入射至所述第一面且具有从外周部朝向中心部连续增加的光强分布的所述第一光束变换为具有比所述第一光束平坦的光强分布的作为平行光的第二光束。