JP2005237759A - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 不活性ガスの封入空間内でアーク放電を生じさせて発光する反射鏡一体型光源を光源とし、この反射鏡一体型光源からの光束を内視鏡のライトガイドに入射させる内視鏡用光源装置において、反射鏡一体型光源の射出光束内の光量むらを軽減して内視鏡ライトガイドに入射させ、照明光のちらつきを抑えることができる内視鏡用光源装置を得る。
【解決手段】 反射鏡一体型光源とライトガイドとの間に、一端部を反射鏡一体型光源からの光入射面とし、他端部をライトガイドへの光出射面とし、長さ方向の内周面を反射面とした筒状反射体と、可変絞りを配置した内視鏡用光源装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内視鏡用光源装置に関し、特に光源ランプの射出光束内の光量むらを軽減して照射する装置に関する。

内視鏡用光源装置には、照明光用の光源として反射鏡一体型のショートアークランプ（不活性ガスを封入した閉空間内でアーク放電を生じさせて発光する反射鏡一体型光源）が一般的に用いられている。従来装置では、この反射鏡一体型光源からの光束を集光レンズで集光し、内視鏡の光学繊維束から構成されるライトガイドに入射させている。ところが、反射鏡一体型光源は、アーク放電中（ランプＯＮ中）に熱による不活性ガスの対流が生じ、この対流が射出光束内で光量むらを生じさせる。

また、反射鏡一体型光源と集光レンズの間には、ライトガイドに入射する光の光量を制御するための可変絞りが配置されているが、この可変絞りは、高速駆動を可能とするため、また構造を簡単にするため、一般に、光軸外に回動中心を持ち光軸上を可変面積部分が移動する１枚または２枚の可動絞り板を備えた簡易タイプが用いられている（特許文献１参照）。この簡易タイプでは、絞った状態では光束の一部分だけを切り取って照明光とするため，反射鏡一体型光源のガスの対流によって生じる光束内の光量むらによる照明光のちらつきを抑えることが困難である。また、特許文献２や特許文献３では光束の一部分だけを照明光として用いるわけではないので光束中の光量むらによるちらつきが生じにくいが、絞り装置が大型化・複雑化してしまう。
特開平８-５５６号公報 特開昭６１-１７５６０９号公報 特許第２６１０２５６号公報 特開昭５９-２６７０３号公報 特開２０００-１９３９１１号公報

本発明は、以上の問題意識に基づき、より簡単な構造により不活性ガス封入反射鏡一体型光源の射出光束中の光量むらを軽減して内視鏡ライトガイドに入射させることができる内視鏡用光源装置を得ることを目的とする。

本発明は、長さ方向の内周面を反射面とした筒状反射体を通過させると、繰り返し反射の効果で光束内の光量むらがなくなるという事実に着目してなされたものである。

本発明は、不活性ガスの封入空間内でアーク放電を生じさせて発光する反射鏡一体型光源を光源とし、この反射鏡一体型光源からの光束を内視鏡のライトガイドに入射させる内視鏡用光源装置において、反射鏡一体型光源とライトガイドとの間に、一端部を上記反射鏡一体型光源からの光入射面とし、他端部を上記ライトガイドへの光出射面とし、長さ方向の内周面を反射面とした筒状反射体を配置し、さらに筒状反射体とライトガイドの間に、可変絞りと、ライトガイドに光束を集光する集光レンズを配置したことを特徴としている。なお、内視鏡に用いられているライドガイドの入射端は一般に円形なので、筒状反射体の断面は円形とするのが光の利用効率の点で望ましい。

反射鏡一体型光源と筒状反射体との間には、ＩＲカットフィルタと、光源からの光束を筒状反射体の光入射面に集光する集光レンズを配置するのが実際的である。

この可変絞りは、筒状反射体の光出射面からの発散光束を略平行な光束にする収斂光学系と、この収斂光学系を透過した光束をライトガイドに集光する集光レンズの間に配置するのがよい。

筒状反射体は、その長さが少なくとも以下の式を満たすことが好ましい。
L > 2n・D / tanθ
但し、
L：筒状反射体の長さ、
n：筒状反射体のd線に対する屈折率、
D：筒状反射体の断面における最大長（円形の場合は直径）、
θ：筒状反射体に入射する軸上光線の上光線の入射角、
である。

しかし、長さによらず、光入射面の中心部に該入射面とほぼ直交する方向から入射した光束は筒状反射面での反射を経ずに出射されてしまう可能性がある。この可能性を避けるためには、筒状反射体は、その光入射面光軸と光出射面光軸とが一直線上にない非直線状とすることが望ましい。この場合、光源装置内での各種構成物の配置上、光入射面光軸と光出射面光軸とがは互いに平行とするのが望ましい。なお、光入射面光軸とは筒状反射体の光源側に配置される光学素子の光軸、光出射面光軸とは筒状反射体のライトガイド側に配置される光学素子の光軸である。

筒状反射体は、例えば市販品を入手可能なロッドガラスから構成することができる。

本発明の内視鏡用光源装置によれば、可変絞りとして、光軸外に光軸に略平行な回動中心を持ち、該回動中心軸を中心とする揺動運動する１枚または２枚の可動絞り板を備えた簡易型を用いても、ちらつきが問題になることがない。

本発明によれば、不活性ガスの封入空間内でアーク放電を生じさせて発光する反射鏡一体型光源を光源とし、この反射鏡一体型光源からの光束を内視鏡のライトガイドに入射させる内視鏡用光源装置において、より簡単な構造により不活性ガス封入反射鏡一体型光源の射出光束内の光量むらを軽減して内視鏡ライトガイドに入射させ、照明光のちらつきを低減することができる。

図１は、本発明による内視鏡用光源装置１０の一実施形態を示している。内視鏡用光源装置１０は一般に内視鏡本体に接続されるプロセッサＰ内に備えられており、このプロセッサＰに内視鏡本体側のユニバーサルチューブＵが接続される。ユニバーサルチューブＵ内には、光学繊維束からなるライトガイドＬＧの一端部が配置されている。ライトガイドＬＧの先端部は、内視鏡本体から体内挿入部に導かれ、光出射端面（不図示）が照明窓（不図示）に臨んでいる。内視鏡用光源装置１０は、プロセッサＰにユニバーサルチューブＵが接続された状態において、ライトガイドＬＧの光入射端面ａに照明光を入射させる。このような内視鏡及びプロセッサの関係は周知である。

内視鏡用光源装置１０は、不活性ガス封入反射鏡一体型光源１１からの光束進行方向に順に、ＩＲカットフィルタ１２、集光レンズ１３、ロッドガラス１４、収斂光学系１５、可変絞り１６、集光レンズ１７を有している。

図２は、反射鏡一体型光源１１の具体例を示している。この反射鏡一体型光源１１は、アルミナセラミックスからなる本体１１ａ内に、凹面反射鏡１１ｂとサファイアガラス１１ｃとによって密閉空間１１ｄを構成し、この密閉空間１１ｄ内にキセノンガス（不活性ガス）を封入している。密閉空間１１ｄ内には、凹面反射鏡１１ｂの頂部に位置する陽極１１ｅに対向する陰極１１ｆが位置している。この内視鏡用光源装置１０は、陽極１１ｅと陰極１１ｆとの間のアーク放電により発光し、その発光による直接光及び凹面反射鏡１１ｂによる反射光がサファイアガラス（出射面）１１ｃから出射する。

反射鏡一体型光源１１からの出射光束は、ＩＲカットフィルタ１２を通って熱線である赤外線成分が除去された後、集光レンズ１３により、ロッドガラス１４の光入射面１４ａに集光される。ロッドガラス１４は、その長さ方向の内周面を円筒状反射面としており、その円筒状反射面で繰り返し反射した光束が光出射面１４ｂから出射される。光入射面１４ａと光出射面１４ｂは、光軸（ロッドガラス１４の長さ方向）と直交している。反射鏡一体型光源１１からの出射光束は、密閉空間１１ｄ内に封入されているキセノンガスの対流により光量むら（照明光のちらつき）が含まれているが、ロッドガラス１４を通過する際に繰り返される反射により、この光量むらが除去または軽減される。

光出射面１４ｂからの出射光束は発散光束であり、この発散光束は、収斂光学系１５で略平行光にされ、集光レンズ１７で集光されてライトガイドＬＧの光入射端面ａに入射する。この例では、収斂光学系１５のパワーは、収斂光学系１５と集光レンズ１７の間が平行光束となるように定められている。収斂光学系１５と１７の間を平行光束とすると、可変絞り１６の設置位置について自由度が得られる。

可変絞り１６は、収斂光学系１５と集光レンズ１７の間の平行光束中に位置しており、ライトガイドＬＧの光入射端面ａに入射する光量を調節する機能を有する。図４は、可変絞り１６の具体例を示している。この可変絞り１６は、光軸外に回動中心軸１６ａを有する単一の可動絞り板１６ｂを有しており、この可動絞り板１６ｂには、光軸に略平行な回動中心軸１６ａを中心とする揺動運動により、収斂光学系１５と集光レンズ１７の光軸O上を移動する可変面積部分１６ｃが形成されている。この可変絞り１６では、可変面積部分１６ｃのどの部分を光軸O上に位置させるかにより、ライトガイドＬＧの光入射端面ａに入射させる光量を調節することができる。

図５は、別の可変絞り１６の例を示す。この可変絞り１６は、光軸外に共通の回動中心回動中心１６ａを有する２枚の可動絞り板１６ｄ、１６ｅを有し、この可動絞り板１６ｄ、１６ｅは、光軸に略平行な回動中心軸１６ａを中心として光軸Ｏに関し対称に揺動運動する。可動絞り板１６ｄ、１６ｅの間には、可動絞り板１６ｄ、１６ｅの揺動運動に応じて面積が変化する可変面積部分１６ｃが形成されている。この可変絞り１６では、可動絞り板１６ｄと１６ｅの開き角を調節することで、ライトガイドＬＧの光入射端面ａに入射させる光量を調節することができる。

これらの可変絞り１６は、周知であり、本発明は、このような簡易型の可変絞りを用いてもライトガイドＬＧの光入射端面ａに入射する光束内の光量むらによるちらつきが問題になることはない。

以上の実施形態では、直線状のロッドガラス１４を用いたが、図３は、ロッドガラス１４を非直線状とした別の実施形態を示している。この実施形態では、光入射面１４ａと光出射面１４ｂの平行関係を維持したまま、ロッドガラス１４を滑らかに曲折させ、光入射面１４ａの光軸と光出射面１４ｂの光軸を一直線上からずらせている（平行に配置している）。このようにロッドガラス１４を非直線状とすると、光入射面１４ａに入射した光束を必ずロッドガラス１４の円筒状反射面で反射させることができ、より確実に反射鏡一体型光源１１から射出される光束内の光量むらを除去することができる。

光入射面１４ａと光出射面１４ｂの方向は、特定の目的では自由に設定することができるが、一般的なプロセッサＰでは、光入射面光軸と光出射面光軸の平行配置関係を維持すると装置の小型化の維持に有利である。

以上の実施形態では、筒状反射体としてロッドガラス１４を例示したが、一端部を上記反射鏡一体型光源からの光入射面とし、他端部を上記ライトガイドへの光出射面とし、長さ方向の内周面を反射面とした筒状反射体であれば、ロッドガラス１４以外の筒状反射体を用いることができる。

本発明による内視鏡用光源装置の一実施形態を示す光学構成図である。 不活性ガス封入反射鏡一体型光源の一例を示す縦断面図である。 非直線状ロッドガラスの例を示す斜視図である。 簡易型可変絞りの一例を示す正面図である。 簡易型可変絞りの別の例を示す正面図である。

符号の説明

ＬＧ 内視鏡ライトガイド
ａ 光入射端面
１０ 内視鏡用光源装置
１１ 反射鏡一体型光源
１１ｂ 凹面反射鏡
１１ｃ サファイアガラス
１１ｄ 密閉空間
１１ｅ 陽極
１１ｆ 陰極
１２ ＩＲカットフィルタ
１３ １７ 集光レンズ
１４ ロッドガラス
１４ａ 光入射面
１４ｂ 光出射面
１５ 収斂光学系
１６ 可変絞り
１６ａ 回動中心軸
１６ｂ １６ｄ １６ｅ 可動絞り板
１６ｃ 可変面積部分

Claims (8)

1. 不活性ガスを封入した閉空間内でアーク放電を生じさせて発光する反射鏡一体型光源からの光束を、内視鏡のライトガイドに入射させる内視鏡用光源装置において、
   上記反射鏡一体型光源とライトガイドとの間に、一端部を上記反射鏡一体型光源からの光入射面とし、他端部を上記ライトガイドへの光出射面とし、長さ方向の内周面を反射面とした筒状反射体を配置し、さらに筒状反射体とライトガイドの間に、可変絞りと、ライトガイドに光束を集光する集光レンズを配置したことを特徴とする内視鏡用光源装置。
2. 請求項１記載の内視鏡用光源装置において、上記反射鏡一体型光源と筒状反射体との間に、ＩＲカットフィルタと、光束を筒状反射体に集光する集光レンズが配置されている内視鏡用光源装置。
3. 請求項１または２記載の内視鏡用光源装置において、上記可変絞りは、筒状反射体の光出射面からの発散光束を略平行光にする収斂光学系と、この収斂光学系を透過した光束をライトガイドに集光する上記集光レンズの間に配置されている内視鏡用光源装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の内視鏡用光源装置において、上記筒状反射体の長さが少なくとも以下の式を満たすことを特徴とする内視鏡用光源装置。
   L > 2n・D / tanθ
   但し、
   L：筒状反射体の長さ、
   n：筒状反射体のd線に対する屈折率、
   D：筒状反射体の断面における最大長（円形の場合は直径）、
   θ：筒状反射体に入射する軸上光線の上光線の入射角。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の内視鏡用光源装置において、上記筒状反射体は非直線状をなし、その光入射面光軸と光出射面光軸とが一直線上にない内視鏡用光源装置。
6. 請求項５記載の内視鏡用光源装置において、上記筒状反射体の光入射面光軸と光出射面光軸とは互いに平行をなしている内視鏡用光源装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項記載の内視鏡用光源装置において、上記筒状反射体はロッドガラスである内視鏡用光源装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項記載の内視鏡用光源装置において、上記可変絞りは、光軸外に光軸に略平行な回動中心軸を持ち、該回動中心軸を中心とする揺動運動する１枚または２枚の可動絞り板を備えた簡易型である内視鏡用光源装置。

Images