JP2011120817A - 照明装置及び内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】管腔の内面を均一に照明し得る内視鏡用の照明装置を提供する。
【解決手段】撮像ユニット（２０）を有する内視鏡（１）に設けられる照明装置（５）は、光源（７）と、透光性を有する導光部材（８）を備える。前記導光部材（８）が、光の拡散効果を有する第一面（１１）と、前記第一面と対向して内部からの光を透過して射出する第二面（１２）と、前記第一面と前記第二面の間に位置して前記光源（７）からの光を前記導光部材の内部に取り込む第三面（１３）と、を備える。前記第二面（１２）が、前記導光部材の外側に凸な曲面であり、前記撮像ユニット（２０）の光軸（２６）と前記第二面とが略平行になるように前記導光部材が前記内視鏡内において配置されており、前記光軸の方向に見た場合に、前記導光部材（８）の断面が、内視鏡先端の輪郭内に含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、及び、照明装置を備える内視鏡に関する。

従来技術として、液晶表示装置用の導光部材照明装置が開示されている（特許文献１参照）。この照明装置では、光を射出する半円筒状射出面の軸が、光源からの光の入射方向と垂直な方向に延在している。

特許第３７０６５９４号公報

このため、この従来技術の照明装置は、管腔内に挿入して使用する内視鏡に用いる場合、光を射出する円筒状射出面と管腔内面の形状が適合しないため、管腔内面に照明の斑（むら）が生じてしまう。

本発明は、このような問題に鑑みて、管腔の内面を均一に照明し得る内視鏡用の照明装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様に係る照明装置は、撮像ユニットを有する内視鏡に設けられる照明装置であって、光源と、透光性を有する導光部材を備える。前記導光部材が、光の拡散効果を有する第一面と、前記第一面と対向し、内部からの光を透過して射出する第二面と、前記第一面と前記第二面の間に位置し、前記光源からの光を透過する透過面を含み、前記光源に対向して前記光源からの光を前記導光部材の内部に取り込む第三面と、を備える。前記第二面が、前記導光部材の外側に凸な曲面であり、前記撮像ユニットの光軸と前記第二面とが略平行になるように前記導光部材が前記内視鏡内において配置されており、前記光軸の方向に見た場合に、前記導光部材の断面が、内視鏡先端の輪郭内に含まれる。

本発明によれば、照明装置は、内視鏡が挿入される略円筒状の管腔の内面を略均一に照明できる。

照明装置を搭載した内視鏡を示す概略図である。点線は、内視鏡内部の撮像ユニットとライトガイドを示す。導光部材については、側面から見た様子を示す。 導光部材の概略斜視図である。 内視鏡を先端側から見た端面図である。点線は、導光部材の位置を示す。 （ａ）導光部材の数が２個である場合の内視鏡の端面図である。（ｂ）導光部材の数が３個である場合の内視鏡の端面図である。（ｃ）導光部材の数が４個である場合の内視鏡の端面図である。 （ａ）ライトガイドと導光部材を示す端面図である。（ｂ）ライトガイドと導光部材を示す側面図である。 （ａ）ライトガイドと導光部材の一例を示す端面図である。（ｂ）ライトガイドと導光部材の他の一例を示す端面図である。（ｃ）ライトガイドと導光部材の更なる他の一例を示す端面図である。 （ａ）第三面の回折格子パターンの一例を示す図である。（ｂ）第三面の回折格子パターンの他の例を示す図である。（ｃ）第三面の回折格子を通過する光を示す図である。 （ａ）第四面の回折格子パターンの一例を示す図である。（ｂ）第四面の回折格子パターンの他の例を示す図である。（ｃ）第四面の回折格子からの光を示す図である。（ｄ）第四面の回折格子からの光を示す他の図である。

［第一実施形態］
図１を参照して、第一実施形態に係る照明装置５について説明する。この照明装置５は、内視鏡１に設けられるものである。内視鏡１は、照明装置５と撮像ユニット２０を有する。

照明装置５は、光源７と導光部材８とを備える。光源７は、外部光源からの光を導光するライトガイド７ａ（例えば、光ファイババンドル）からなる二次光源である。導光部材８は、光源７からの光に対して透光性を有する。導光部材８の材料は、例えば、透明な樹脂材料又は透光性を有する樹脂材料であり、ポリカーボネート材料やアクリル樹脂であってよい。

導光部材８は、内視鏡１の略円筒状の側面３０において、その一部（後述する第二面）が内視鏡外部に露出している。これにより、照明装置５は、光を内視鏡１の側面３０から射出でき、内視鏡１が挿入される管腔の内面６０を照明できる（図１、図３参照）。内視鏡１の先端面２８から光を射出する照明レンズ３２を有する通常の照明装置では、内視鏡１が挿入される管腔の内面６０をよく照明できないため、照明装置５が設けられている。

撮像ユニット２０は、撮像レンズ２２からなる光学系や、撮像素子２４等を有する。撮像レンズ２２は、内視鏡外部から取り込んだ光を撮像素子２４に結像する。撮像素子２４は、光電変換によって、光学系により撮像素子２４に結像された光学像を電気信号に変換する。撮像ユニット２０の光軸２６（即ち、光学系の光軸２６）は、内視鏡１の略円状の先端面２８に垂直であり、内視鏡１の略円筒状の側面３０に平行である。

図２に、導光部材８の斜視図を示す。導光部材８は、第一面１１、第二面１２、第三面１３、第四面１４、第五面１５、第六面１６を有する。第一面１１と第二面１２が対向し、第三面１３と第四面１４が対向し、第五面１５と第六面１６が対向する。第三面１３、第四面１４、第五面１５、第六面１６は、第一面１１と第二面１２の間に位置する。

導光部材８の第一面１１には、導光部材８に導入された光を散乱する複数の光散乱体（例えば、凹みや突起）が形成されている。これにより、導光部材８に入射した入射光を第一面１１で散乱・拡散させ、第一面１１に対向する第二面１２から内部の光を管腔の内面６０に向けて射出することができる。

第二面１２は、光を透過する透過面である。第二面１２は、導光部材８の外側に凸な曲面である。本実施形態では、第二面１２は、第三面１３に垂直な軸（光軸２６に平行な軸）を有する円筒状曲面の一部からなり、第三面１３に垂直な方向に沿って延在する。第二面１２が円筒状曲面の一部からなるため、大きな角度で第二面に向かう光が第二面で全反射することが防止される。ここでは第二面１２は、半円筒状（シリンダー形状）の曲面である。なお、第二面１２は、所定の割合（例えば、７０％）以上の領域（面積）が円筒状曲面の一部となっているものでよい。

ライトガイド７ａの出口端面は、第三面１３上に位置する。第三面１３において、ライトガイド７ａの出口端面に対向する部分が、光を透過する透過面１３aになっている。これにより、ライトガイド７ａ（光入射手段）から導光部材８に光が入射する。図２では、透過面１３aは、第三面１３の長手方向中央部付近に位置するが、これに限定されるものではない。

第四面１４は、第三面１３と同様の形状であるが、第四面１４において、第一面１１と第二面１２との離間距離（高さ）が、第三面１３より小さくなっている。

第四面１４、第五面１５と、第六面１６は、何れも反射面である。第四面１４、第五面１５と、第六面１６は、第一面１１を規定する３つの辺から、第一面１１に対して同じ側に延びる。このように導光部材８を反射面で囲むことにより、所望の方向（第二面１２）から光を射出することができる。第一面１１と第二面１２との離間距離が、第三面１３から第四面１４に向かうにつれて小さくなる。これにより導光部材８への入射光の光軸に対して第一面１１が傾き、光が第一面１１に衝突する確率が向上し、発光効率が上昇する。なお、発光効率は、導光部材８に単位時間当たりに入る光量と導光部材８から単位時間当たりに出る光量の比率である。

次に、図３を参照して、導光部材８の内視鏡１内部での配置を説明する。図３は、内視鏡１を先端側から見た端面図である。

撮像ユニット２０の光軸２６と、導光部材８の外側に凸な第二面１２とが略平行になるように、導光部材８は、内視鏡内において配置されている（図１も参照）。このため、照明装置５は、内視鏡１が挿入される管腔の内面６０を均一に照明できる。これは、第二面１２と内視鏡１が挿入される管腔の内面６０の一部が、相似的となり、形状的に適合し易くなるためである。

光軸２６の方向に見た場合に、導光部材８の断面が、内視鏡１の先端（又は先端面）の輪郭内に含まれる。なお、光軸２６の方向に見た場合に、導光部材８の断面は、導光部材８を除いた内視鏡１の側面３０の輪郭内にも含まれることとなる。これにより、導光部材８が、この導光部材を除いた内視鏡１の側面３０から突出せず、内視鏡１が管腔内でスムーズに移動できる。

さらに、本実施形態では、光軸２６の方向に見た場合に、第二面１２が内視鏡１の先端（又は先端面）の輪郭に接している。これにより、照明装置５は、最大限の照度で管腔の内面６０を照明できる。

作用効果
第一実施形態において、撮像ユニット２０を有する内視鏡１に設けられる照明装置５は、光源７と導光部材８を有する。導光部材８は、光の拡散効果を有する第一面１１と、第一面１１と対向して内部からの光を射出する第二面１２と、第一面１１と第二面１２の間で光源７からの光を導光部材８の内部に取り込む第三面と、を備える。

第二面１２が、導光部材８の外側に向かって膨らんだ凸な曲面であり、撮像ユニット２０の光軸２６と第二面１２とが略平行になるように導光部材８が内視鏡内において配置されている。このため、照明装置５が撮像ユニット２０の光軸２６から大きく傾いた方向を照明する際、光射出面（第二面１２）から被照明面（管腔の内面６０）間の距離が照明部分によって異なることに起因する照明ムラを低減できる。即ち、照明装置５は、内視鏡１が挿入される略円筒状の管腔の内面６０を略均一に照明できる。

第二面１２が、第三面１３に垂直な方向に沿って延在するため、更に管腔内面を均一照明でき、また、導光部材８が作製しやすくなる。光軸２６の方向に見た場合に、第二面１２が内視鏡先端の輪郭に接するため、照明装置５は、最大限に明るく管腔の内面６０を照明できる。

また、撮像ユニット２０の光軸２６の方向に見た場合に、導光部材８の断面が、内視鏡先端の輪郭内に含まれる。これにより、導光部材８が、この導光部材を除いた内視鏡側面３０から突出せず、内視鏡１が管腔内でスムーズに移動できる。

第二面１２が、第三面１３に垂直な軸（又は光軸に平行な軸）を有する円筒状曲面の一部からなるため、照明装置５は、更に内視鏡１が挿入される管腔の内面６０を均一に照明できる。第二面１２が円筒状曲面の一部からなるため、大きな角度で第二面に向かう光が第二面で全反射することが防止され、照明装置１０は広範囲を照明することができる。

［第二実施形態］
第二実施形態において、照射装置５は、複数の導光部材８を含んでいる。他の特徴は、第一実施形態と同様である。

図４（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、導光部材８の数が２個、３個、４個である場合の内視鏡の端面図を示す。図５（ａ）と図５（ｂ）のように、光を一本のライトガイド７ａから複数の導光部材８に入射させることができる。この際に、導光部材８に光を入射しやすくするために、各々の導光部材８の第三面１３が略同一平面上にあるように配置される。

各々の導光部材８の第二面１２（円筒状曲面の一部）が同一の円筒３５に接するように配置される（図４参照）。これにより、内視鏡１の周囲を周方向において広範囲に照明できる。本実施形態では、図４（ａ）−（ｃ）のように、同一の円筒３５は、内視鏡１の側面と対応するものである。なお、図５（ａ）と図５（ｂ）では、ライトガイド７ａは、円筒状（リング）の形状を有する。

なお、図６（ａ）−（ｃ）のように、導光部材８に光を入射させるライトガイド７ａの数は、導光部材８の個数以下であれば、１本に限られない。図６（ａ）では、二個の導光部材８に一本のライトガイド７ａから光が入射する。図６（ｂ）では、三個の導光部材８に二本のライトガイド７ａから光が入射する。図６（ｃ）では、四個の導光部材８に二本のライトガイド７ａから光が入射する。これらの場合においても、導光部材８に光を入射しやすくするために、各々の導光部材８の第三面１３が略同一平面上に位置するように配置される。

作用効果
第二実施形態において、各々の導光部材８の第三面１３が略同一平面上に位置するため、導光部材８に光を入射させるライトガイド７ａの数が導光部材８の個数以下であっても、導光部材８に光が入射しやすくなる。

各々の導光部材８の第二面１２が同一の円筒３５に接するように配置されることにより、内視鏡１の周囲を周方向において広範囲に照明できる。

［第三実施形態］
第三実施形態において、第三面１３及び／又は第四面１４に回折格子が形成されている。他の構成は、第一実施形態と同様である。

図７（ａ）（ｂ）に、第三面１３の回折格子３１のパターン（グレーティングパターン）が示される。図７（ａ）は、同心円状のグレーティングパターンを示す。図７（ｂ）は、平行な直線状のグレーティングパターンを示す。これらのグレーティングパターンは、図７（ｃ）のように第一面１１に向けて光を集光する。

図７（ａ）のグレーティングパターンでは、第一面１１の中心軸近傍に光を集光することができる。一方、図７（ｂ）のグレーティングパターンは、図７（ａ）のグレーティングパターンより形成が容易である。

図８（ａ）（ｂ）に、第四面１４の回折格子３３のパターン（グレーティングパターン）が示される。図８（ａ）は、同心円状のグレーティングパターンを示す。図８（ｂ）は、平行な直線状のグレーティングパターンを示す。これらのグレーティングパターンは、図８（ｃ）のように第二面１２に向けて光を拡散するため発光効率を向上させる。或いは、これらのグレーティングパターンは、図８（ｄ）のように第一面１１に向けて光を集光するものでもよい。この場合、第一面１１は、第四面１４からの光を再度第二面１２に向けて拡散する。

なお、第三実施形態において、光が回折しやすくなるように、光源７は、単色光を生じるものであることが好ましい。

作用効果
第三実施形態において、導光部材８の第三面１３が、第一面１１に光を集光する効果を持つ面であるため、導光部材８の発光効率が向上する。導光部材８の第四面１４が、光を第一面１１又は第二面１２へ向けて拡散する効果を持つ面であるため、導光部材８の発光効率が向上する。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ 内視鏡
５ 照明装置
７ 光源
７ａ ライトガイド（光入射手段）
８ 導光部材
１１ 第一面
１２ 第二面
１３ 第三面
１３ａ 透過面
１４ 第四面
１５ 第五面
２０ 撮像ユニット
２６ 光軸
３１、３３ 回折格子

Claims (9)

1. 撮像ユニットを有する内視鏡に設けられる照明装置であって、
   光源と、透光性を有する導光部材を備え、
   前記導光部材が、
   光の拡散効果を有する第一面と、
   前記第一面と対向し、内部からの光を透過して射出する第二面と、
   前記第一面と前記第二面の間に位置し、前記光源からの光を透過する透過面を含み、前記光源に対向して前記光源からの光を前記導光部材の内部に取り込む第三面と、
   を備え、
   前記第二面が、前記導光部材の外側に凸な曲面であり、
   前記撮像ユニットの光軸と前記第二面とが略平行になるように前記導光部材が前記内視鏡内において配置されており、
   前記光軸の方向に見た場合に、前記導光部材の断面が、内視鏡先端の輪郭内に含まれることを特徴とする照明装置。
2. 前記光軸の方向に見た場合に、前記第二面が前記内視鏡先端の輪郭に接することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
3. 前記第二面が、前記第三面に垂直な方向に沿って延在することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
4. 前記第二面が、前記第三面に垂直な軸を有する円筒状曲面の一部からなることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記導光部材を少なくとも三つ以上備え、各々の導光部材の第二面が同一の円筒に接するように配置されたことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記導光部材を少なくとも二つ以上備え、各々の導光部材の前記第三面が略同一平面上にあるように配置されたことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
7. 前記導光部材の前記第三面が、前記第一面に光を集光する効果を持つ面であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の照明装置。
8. 前記導光部材が、前記第一面と前記第二面の間に位置して前記第三面に対向する第四面を備え、
   前記導光部材の前記第四面が、光を前記第一面へ向けて集光又は前記第二面へ向けて拡散する効果を持つ面であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の照明装置。
9. 請求項１から８のいずれか一つに記載の照明装置を備える内視鏡。