JP2018183251A - 内視鏡用照明光学系 - Google Patents
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Abstract
【課題】照明光出射口での励起光色と蛍光色の色ムラを無くすことで、照明光出射口近傍に光線をさえぎる物体が存在しても被写体での色ムラを発生させない内視鏡用照明光学系を提供すること。【課題手段】レーザーダイオード光源から出射するレーザー光をコリメートされたレーザー光に変換する正レンズと、内視鏡本体の先端に配置され、コリメートされたレーザーが照射されることで蛍光を発する蛍光体と、正レンズと蛍光体との間の光路内であって、蛍光体の位置近傍に配置された負レンズと、を有し、蛍光体を透過するレーザー光と、蛍光と、が混在した光を内視鏡の照明光として使用する内視鏡用照明光学系において、以下の条件式（１）、（２）を満足する。０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）【選択図】図１
Description
本発明は、内視鏡用照明光学系に関するものである。
照明方法として、コンパクトで大光量が得られるレーザーダイオード照明法が知られている。従来技術では、レーザーダイオード光源を内視鏡用の照明に応用している。図１５は、従来技術の内視鏡用照明光学系のレンズ断面構成を示す図である。まず、レーザーダイオード光源１００から出射するレーザー光を、正レンズ１０１によってコリメート光束ＬＳ１に変換する。コリメート光束ＬＳ１を、内視鏡本体の内部を一定距離にわたって、導光する。そして、内視鏡の先端に配置された蛍光体１０２にコリメート光束ＬＳ１を照射する。これにより、蛍光体１０２から発する蛍光と、蛍光体１０２を透過するレーザー光とが混ざった光を、内視鏡の照明光として使用する。
従来技術の内視鏡用照明光学系では、レーザー光の一部はコリメート光束ＬＳ１のまま蛍光体１０２を透過し、蛍光体１０２直後に配置された散乱体１０３で散乱されたのち被写体に向けて照射される。
一方、図１６に示すように、蛍光体１０２からは、蛍光ＦＬ１が全方位に向けて発光する。そして、蛍光ＦＬ１の一部が散乱体１０３で散乱され、その後、蛍光ＦＬ２が被写体（不図示）に向けて照射される。
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザー光ＬＳと蛍光ＦＬはそれぞれ被写体に照射されるまでの仕組みが異なる。この結果、散乱体１０３直後の照明光出射口１０４でレーザー光ＬＳが透過する範囲と蛍光ＦＬが透過する範囲に差が生じる。これにより、レーザー光ＬＳの色と、蛍光ＦＬの色との色ムラが発生してしまう。
このような色ムラを低減する構成として、例えば、特許文献１に開示された構成が知られている。
上述したように従来技術の構成では、図１８に示すように、散乱体１０３の照明光出射口でレーザー光の色と蛍光の色との色ムラが発生している。このため、照明光出射口に光線を遮る物体ＯＢＪ、例えば手術で使用する鉗子類や、処置中に術部から付着する汚れなどが近接すると、被写体中にレーザー光が到達しない部分が発生し、色ムラを発生させるという問題がある。例えば、図１８の領域Ａ、領域Ｃでは、レーザー光と蛍光とが混ざった照明光となる。領域Ｂでは、レーザー光が物体ＯＢＪにより遮られて届かない。このため、領域Ｂでは、蛍光のみが届くため、照明光の色が蛍光の色となり、色ムラを生ずる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照明光出射口での励起光色と蛍光色の色ムラを無くすことで、照明光出射口近傍に光線をさえぎる物体が存在しても被写体での色ムラを発生させない内視鏡用照明光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、レーザーダイオード光源から出射するレーザー光をコリメートされたレーザー光に変換する正レンズと、内視鏡本体の先端に配置され、内視鏡本体の内部を一定距離にわたって導光されコリメートされたレーザーが照射されることで蛍光を発する蛍光体と、正レンズと蛍光体との間の光路内であって、蛍光体の位置近傍に配置された負レンズと、を有し、蛍光体を透過するレーザー光と、蛍光と、が混在した光を内視鏡の照明光として使用し、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする内視鏡用照明光学系である。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、正レンズの焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、内視鏡本体の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、負レンズの焦点距離（ｍｍ）、
である。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、正レンズの焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、内視鏡本体の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、負レンズの焦点距離（ｍｍ）、
である。
本発明は、照明光出射口での励起光色と蛍光色の色ムラを無くすことで、照明光出射口近傍に光線をさえぎる物体が存在しても被写体での色ムラを発生させない内視鏡用照明光学系を提供できるという効果を奏する。
以下に、実施形態に係る内視鏡用照明光学系を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。
図１は、実施形態に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。本実施形態は、レーザーダイオード光源４の光源開口部６から出射するレーザー光１２をコリメート光束１３に変換する正レンズ７と、内視鏡本体１の先端（被写体側）に配置され、内視鏡本体１の内部を一定距離にわたって導光されたコリメート光束１３（コリメートされた青色レーザー光）が照射されることで蛍光を発する蛍光体１０と、正レンズ７と蛍光体１０との間の光路内であって、蛍光体１０の位置近傍に配置された負レンズ９と、を有し、蛍光体１０を透過するレーザー光１９と、蛍光と、が混在した光を内視鏡の照明光として使用し、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、正レンズ７の焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、内視鏡本体１の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、負レンズ９の焦点距離（ｍｍ）、
である。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、正レンズ７の焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、内視鏡本体１の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、負レンズ９の焦点距離（ｍｍ）、
である。
本実施形態の内視鏡用照明光学系は、内視鏡本体１に内蔵されている。内視鏡本体１の構造の詳細は、後述する各実施例において行う。
内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、正レンズ７と、を有している。また、内視鏡用照明光学系は、被写体側から順に、散乱体１１と、レーザーダイオード光源４から出射されるレーザー光、例えば青色レーザー光１２によって励起され蛍光を発するＹＡＧ蛍光体１０と、負レンズ９と、を有している。
さらに、内視鏡本体１の挿入部の外径はＤとして示す。レーザーダイオード光源４は、内視鏡本体１が接続されたプロセッサ（不図示）より電源供給を受けて光源開口部６より青色レーザー光１２を出射する。
青色レーザー光１２は正レンズ７によりコリメート光束１３に変換される。コリメート光束１３（コリメートされた青色レーザー光１２）は、内視鏡本体１の内部を一定距離にわたって導光され、操作部先端に配置された負レンズ９、ＹＡＧ蛍光体１０、散乱体１１を透過する。そして、負レンズ９によって発散光束化された青色レーザー光１９は、被写体（不図示）に向けて照射される。
また、被写体に向けて照射される青色レーザー光１９とは別に、ＹＡＧ蛍光体１０が青色レーザー光１２によって励起され発する黄色蛍光１８（図２参照）も存在する。黄色蛍光１８も散乱体１１を透過した後、被写体に向けて照射される。
被写体へと照射される２種類の光（黄色蛍光１８、青色レーザー光１９）を合わせて白色照明光とする。そして、内視鏡用照明光学系は、白色照明光を照明光として使用する。
条件式（１）の下限値を下回ると、正レンズ７の屈折力（パワー）が大きくなりすぎる。これにより、製造誤差により正レンズ７とレーザーダイオード光源４の光源開口部６が偏心（シフト）したとき、正レンズ７により作られるコリメート光束１３の光軸に対する傾きが大きくなる。この結果、一定距離だけ離れた蛍光体１０への照射が困難になるという問題が発生する。レーザーダイオード光源４の光源開口部６と正レンズ７との軸出し調整を行えば、この問題は解決できるが、調整費用などコストアップを招くという更なる問題を生じてしまう。
条件式（１）の上限値を上回ると、正レンズ７の焦点距離が大きくなるため正レンズ７により作られるコリメート光束１３の光束径が内視鏡本体１の挿入部外径に対して太くなりすぎる。このため内視鏡本体１の挿入部内に共に内蔵される内視鏡対物光学系と、撮像素子と、からなる内視鏡撮像ユニットやその他の構造物（チャンネルなど）を配置するスペースが取れなくなるという問題を生ずる。
条件式（２）の下限値を下回ると、負レンズ９の屈折力（パワー）が大きくなりすぎる。これにより、製造誤差によりコリメート光束１３の中心軸と負レンズ９とが偏心（シフト）したとき、負レンズ９により作られるレーザー光１９の発散光束の傾きが大きくなる。この結果、一定距離だけ離れた被写体の位置において蛍光が照射している範囲と、レーザー光１９が照射している範囲と、の間にズレが生じて、色ムラが発生してしまう問題がある。
条件式（２）の上限値を上回ると、負レンズ９の屈折力（パワー）が小さくなりすぎる。これにより、負レンズ９によるコリメート光束１３の拡散が小さくなり、照明光出射口に光線を遮る物体（鉗子、汚れ）などが近接した場合、被写体において発生する色ムラの除去が十分にできないという問題がある。
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．３×Ｄ （１’）
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。
−１．５≦ＦＰ／ＦＮ≦−１ （２’）
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．３×Ｄ （１’）
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。
−１．５≦ＦＰ／ＦＮ≦−１ （２’）
条件式（１’）、条件式（２’）の範囲内であればさらにスペース効率の良い、蛍光と励起光の色ムラ除去レベルの良い内視鏡用照明光学系を得ることができる。
以下、各実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１に係る内視鏡用照明光学系について説明する。図２は、実施例１に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。
実施例１に係る内視鏡用照明光学系について説明する。図２は、実施例１に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。
内視鏡本体１ａは、操作部２ａと、挿入部３ａと、を有する、操作部２ａの内部にはレーザーダイオード光源４と、正レンズ７と、が内蔵されている。また、挿入部３ａの先端部には、撮像ユニット８が内蔵されている。撮像ユニット８は、対物光学系１５と、撮像素子１６と、を有する。撮像ユニット８からの信号は、映像ケーブルＣＢにより、プロセッサ５に送られる。
また、内視鏡用照明光学系は、被写体側から順に、散乱体１１と、レーザーダイオード光源４から出射されるレーザー光、例えば青色レーザー光１２によって励起され蛍光を発するＹＡＧ蛍光体１０と、負レンズ９と、を有する。挿入部３ａの外径Ｄ１７は、５．４ｍｍである。
レーザーダイオード光源４は、内視鏡本体１ａが接続されたプロセッサ５より電源供給を受けて、光源開口部６から青色レーザー光１２を出射する。青色レーザー光１２は、正レンズ７によりコリメート光束１３に変換される。コリメート光束１３は、内視鏡本体１ａ内を一定距離にわたって導光される。コリメート光束１３が導光される部分は、パイプＰに覆われている。導光された光は、挿入部３ａの先端に配置された負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、を透過して、内視鏡用照明光学系開口部１４から被写体に向けて照射される。
また、被写体に向けて照射される青色レーザー光１９とは別に、ＹＡＧ蛍光体１０が青色レーザー光１９によって励起され発する黄色蛍光１８も存在する。黄色蛍光１８も散乱体１１を透過した後、被写体に向けて照射される。
被写体へと照射される２種類の光（黄色蛍光、青色レーザー光）を合わせて白色照明光とする。内視鏡用照明光学系は、この白色照明光を使用する。
正レンズ７の焦点距離は２.０３ｍｍであり、挿入部外径Ｄ１７＝５．４ｍｍとの関係を示す条件式（１）を満たしている。
また、負レンズ９の焦点距離は−１．３６ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−１．４９となり、条件式（２）を満足している。
また、負レンズ９の焦点距離は−１．３６ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−１．４９となり、条件式（２）を満足している。
図３は、実施例１に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。上述したように、内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、光源開口部６と、光源開口部６から出射する青色レーザー光１２と、正レンズ７と、正レンズ７によってコリメートされた青色レーザー光１３と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有している。負レンズ９によって発散光束化された青色レーザー光１９を図示する。
本実施例は、照明光学系のスペース効率が良く、製造誤差にも強く、照明光出射口近傍に光線を遮る物体（鉗子、汚れ）などが近接した場合でも、被写体での色ムラが発生しない高品質な内視鏡用照明を得ることができる。
（実施例２）
図４は、実施例２に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。
図４は、実施例２に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。
内視鏡本体１ｂは、操作部２ｂと、先端が湾曲する挿入部３ｂと、を有している。操作部２ｂの内部にはレーザーダイオード光源４が内蔵されている。レーザーダイオード光源４には、挿入部３ｂの先端まで延びるライトガイドファイバー２０が接続されている。
また、挿入部３ｂ内の先端部には、撮像ユニット８が内蔵されている。撮像ユニット８は、対物光学系１５と、撮像素子１６と、を有する。撮像ユニット８からの信号は、映像ケーブルＣＢにより、プロセッサ５に送られる。
また、内視鏡用照明光学系は、被写体側から順に、散乱体１１と、レーザーダイオード光源４から出射する青色レーザー光によって励起され蛍光を発するＹＡＧ蛍光体１０と、負レンズ９と、正レンズ７と、を有する。挿入部３ｂの外径Ｄ１７は、１０ｍｍである。
レーザーダイオード光源４は、内視鏡本体１ｂが接続されたプロセッサ５より電源供給を受けて、青色レーザー光１２を出射する。青色レーザー光は、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０によって挿入部３ｂの先端まで導かれる。
ライトガイドファイバー出射口２２から散乱して出射する青色レーザー光は、正レンズ７によりコリメート光束１３に変換される。そして、コリメート光束１３（青色レーザー光）は、内視鏡本体１ｂの挿入部３ｂ内の一部を一定距離にわたって導光される。導光された青色レーザー光は、挿入部３ｂの先端に配置された負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、を透過して内視鏡用照明光学系開口部１４から被写体に向けて照射される。
また、被写体に向けて照射される青色レーザー光とは別に、ＹＡＧ蛍光体１０が青色レーザー光によって励起され発する黄色蛍光１８も存在する。黄色蛍光１８も散乱体１１を透過した後、被写体に向けて照射される。
被写体へと照射される２種類の光（黄色蛍光、青色レーザー光）を合わせて白色照明光とする。内視鏡用照明光学系は、この白色照明光を使用する。
正レンズ７の焦点距離は０．６８ｍｍであり、挿入部外径Ｄ１７＝１０ｍｍとの関係を示す条件式（１）を満たしている。
また、負レンズ９の焦点距離は−０．２３ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−２．９６となり、条件式（２）を満足している。
また、負レンズ９の焦点距離は−０．２３ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−２．９６となり、条件式（２）を満足している。
図５は、実施例２に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。上述したように、内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０と、ライトガイドファイバー出射口２２と、ライドガイドファイバー出射口２２から出射する青色レーザー光２３と、正レンズ７と、正レンズ７によってコリメートされた青色レーザー光１３と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、有する。負レンズ９は、発散光束化された青色レーザー光１９を出射する。
本実施例は、照明光学系のスペース効率が良く、製造誤差にも強い、照明光出射口近傍に光線を遮る物体（鉗子、汚れ）などが近接した場合も被写体での色ムラが発生しない高品質な内視鏡用照明を得ることができる。
（実施例３）
図６（ａ）は、実施例３に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。
図６（ａ）は、実施例３に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。
内視鏡本体１ｃは、操作部２ｃと、挿入部３ｃと、を有している。操作部２ｃの内部には、レーザーダイオード光源４が内蔵されている。レーザーダイオード光源４には、内視鏡の挿入部３ｃの先端まで延びるライトガイドファイバー２０が接続されている。
また、挿入部３ｃ内の先端部には、対物光学系と撮像素子とからなる撮像ユニット８が内蔵されている。撮像ユニット８からの信号は、映像ケーブルＣＢにより、プロセッサ５に送られる。
また、挿入部３ｃの内部の先端部は、被写体側から順に、散乱体１１と、レーザーダイオード光源４から出射する青色レーザー光によって励起され蛍光を発するＹＡＧ蛍光体１０と、負レンズ９と、光路偏向プリズム群２４と、正レンズ７と、を有している。さらに、挿入部３ｃの外径Ｄ２５は、５．４ｍｍである。
レーザーダイオード光源４は、内視鏡本体１ｃが接続されたプロセッサ５より電源供給を受けて青色レーザー光を出射する。青色レーザー光は、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０によって挿入部３ｃの先端まで導かれる。
ライトガイドファイバー出射口２２から散乱して出射する青色レーザー光は、正レンズ７によりコリメート光束に変換される。コリメート光束は、光路偏向プリズム群２４内を一定距離だけ導光される。コリメート光束は、内視鏡本体１ｃの先端に配置された負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、を透過して被写体に向けて照射される。
また、被写体に向けて照射される青色レーザー光とは別に、ＹＡＧ蛍光体１０が青色レーザー光によって励起され発する黄色蛍光も存在する。黄色蛍光も散乱体１１を透過した後、被写体に向けて照射される。
被写体へと照射される２種類の光（黄色蛍光、青色レーザー光）を合わせて白色照明光とする。内視鏡用照明光学系は、この白色照明光を使用する。
正レンズ７の焦点距離は０．４ｍｍであり、挿入部３ｃの外径Ｄ２５＝５．４ｍｍとの関係を示す条件式（１）を満たしている。
また、負レンズ９の焦点距離は−０．７９ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−０．５０６となり、条件式（２）を満足している。
また、負レンズ９の焦点距離は−０．７９ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−０．５０６となり、条件式（２）を満足している。
図６（ｂ）は、実施例３の光路偏向プリズム群２４近傍の構成を拡大して示す図である。光路偏向プリズム群２４は、３つの直角三角形プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３を組み合わせて構成されている。直角三角形プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ異なる回転軸の周りに回動可能に構成されている。これにより、所望の方向を照明することができる。
図７は、実施例３に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０と、ライトガイドファイバー出射口２２と、ライドガイドファイバー出射口２２から出射する青色レーザー光２３と、正レンズ７と、正レンズ７によってコリメートされた青色レーザー光１３と、３個のプリズムからなる光路偏向プリズム群２４(図６（ａ））を光軸に沿って展開したプリズム群２５と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有している。負レンズ９は、発散光束化された青色レーザー光１９を出射する。
本実施例は、照明光学系のスペース効率が良く、製造誤差にも強い、照明光出射口近傍に光線を遮る物体（鉗子、汚れ）などが近接した場合も被写体での色ムラが発生しない高品質な内視鏡用照明を得ることができる。
（実施例４）
図８は、実施例４に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。内視鏡用照明光学系は、レーザーダイオード光源４と、正レンズ７と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有している。
図８は、実施例４に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。内視鏡用照明光学系は、レーザーダイオード光源４と、正レンズ７と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有している。
負レンズ９は、ＹＡＧ蛍光体１０側に平面を向けた平凹負レンズである。平面側にはレーザー光の波長を透過し、蛍光の波長を反射する誘電体ミラーコーティング２６が形成されている。
誘電体ミラーコーティング２６は、蛍光体１０から全方位に向けて発せられる蛍光のうち、負レンズ９の方向に戻った蛍光２７を、内視鏡用照明光学系開口部１４の方向に反射して、再び照明光として活用させることができる。本実施例は、照明光学系の効率を改善させ、明るい照明光を得ることができる。
（実施例５）
図９は、実施例５に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。内視鏡用照明光学系は、内視鏡本体１ｄは、操作部２ｄと、挿入部３ｄと、を有する。操作部２ｄ内部にはレーザーダイオード光源４が内蔵されている。レーザーダイオード光源４には、内視鏡の挿入部３ｄの先端まで延びるライトガイドファイバー２０が接続されている。
図９は、実施例５に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体の構成図である。内視鏡用照明光学系は、内視鏡本体１ｄは、操作部２ｄと、挿入部３ｄと、を有する。操作部２ｄ内部にはレーザーダイオード光源４が内蔵されている。レーザーダイオード光源４には、内視鏡の挿入部３ｄの先端まで延びるライトガイドファイバー２０が接続されている。
また、挿入部３ｄ内の先端部には、対物光学系と撮像素子とからなる撮像ユニット撮像ユニット８が内蔵されている。撮像ユニット８からの信号は、映像ケーブルＣＢにより、プロセッサ５に送られる。
また、挿入部３ｄの内部の先端部は、被写体側から順に、散乱体１１と、レーザーダイオード光源４から出射する青色レーザー光によって励起され蛍光を発するＹＡＧ蛍光体１０と、負レンズ９と、を有する。さらに、光路偏向プリズム群２４は、正レンズ７を透過するコリメート光束２８を負レンズ９に導くように配置されている。挿入部３ｄの外径Ｄ２５は、５．４ｍｍである。
レーザーダイオード光源４は内視鏡本体１ｄが接続されたプロセッサ５より電源供給を受けて青色レーザー光を出射する。青色レーザー光は、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０によって挿入部３ｄの先端まで導かれる。
ライトガイドファイバー出射口２２から散乱して出射する青色レーザー光は、正レンズ７によりコリメート光束２８に変換される。コリメート光束２８は、プリズム群２４内を一定距離にわたって導光され、先端に配置された負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、を透過して被写体に向けて照射される。
また、被写体に向けて照射される青色レーザー光とは別に、ＹＡＧ蛍光体１０が青色レーザー光によって励起され発する黄色蛍光も存在する。黄色蛍光も散乱体１１を透過した後、被写体に向けて照射される。
被写体へと照射される２種類の光（黄色蛍光、青色レーザー光）を合わせて白色照明光とする。内視鏡用照明光学系は、この白色照明光を使用する。
正レンズ７の焦点距離は１．５７７ｍｍであり、挿入部３ｄの外径Ｄ２５＝５．４ｍｍとの関係を示す条件式（１’）を満たしている。
また、負レンズ９の焦点距離は−１．５５５ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−１．０１４となり、条件式（２’）を満足している。
また、負レンズ９の焦点距離は−１．５５５ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−１．０１４となり、条件式（２’）を満足している。
図１０は、実施例５に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０と、ライトガイドファイバー出射口２２と、ライドガイドファイバー出射口２２から出射する青色レーザー光２３と、正レンズ７と、正レンズ７によってコリメートされた青色レーザー光１３と、３個の直角三角形プリズムからなる光路偏向プリズム群２４(図９）を光軸に沿って展開したプリズム群２５と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有する。負レンズ９は、発散光束化された青色レーザー光１９を出射する。
図１１は、実施例５に係る内視鏡用照明光学系の立体構成図である。内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０と、ライトガイドファイバー出射口２２と、正レンズ７と、光路偏向プリズム群中の第１プリズム３１と、光路偏向プリズム群中の第２プリズム３０と、光路偏向プリズム群中の第３プリズム２９と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有している。
第１プリズム３１と、第２プリズム３０と、第３プリズム２９と、は互いに近接させて配置し、内視鏡用照明光学系開口部１４と、散乱体１１と、蛍光体１０と、負レンズ９と、第３プリズム２９と、を一体として第２プリズム３０に対して回転移動させることで照明光照射方向を第１方向（Ｄ１）に可変できる構成としている。
さらに、内視鏡用照明光学系開口部１４と、散乱体１１と、蛍光体１０と、負レンズ９と、第３プリズム２９と、第２プリズム３０と、を一体として第１プリズム３１に対して回転移動させることで照明光照射方向を第１方向（Ｄ１）とは異なる方向の第２方向（Ｄ２）に可変できる構成としている。
本実施例は、照明光学系のスペース効率が良く、製造誤差にも強い、照明光出射口近傍に光線を遮る物体（鉗子、汚れ）などが近接した場合も被写体での色ムラが発生しない高品質な内視鏡用照明が得られる。また、照明光の照射方向を可変とすることができ、手術中に照明が必要な部分に向けて照明光照射方向を動かして十分な照明光を提供することができる。
図１２は、実施例６に係る内視鏡用照明光学系を内蔵した内視鏡本体構成図である。内視鏡本体１ｅは、操作部２ｅと、挿入部３ｅと、を有している。操作部２ｅの内部にはレーザーダイオード光源４が内蔵されている。レーザーダイオード光源４には、内視鏡の挿入部３ｅの先端まで延びるライトガイドファイバー２０が接続されている。
また、挿入部３ｅ内の先端部には、光路偏向プリズム群２４ａと、対物光学系１５と、撮像素子１６と、からなる撮像ユニット８が内蔵されている。撮像ユニット８からの信号は、映像ケーブル（不図示）により、プロセッサ５に送られる。
また、挿入部３ｅの内部の先端部には、被写体側から順に、散乱体１１と、レーザーダイオード光源４から出射する青色レーザー光によって励起され蛍光を発するＹＡＧ蛍光体１０と、負レンズ９と、光路偏向プリズム群２４と、正レンズ７と、を有する。さらに挿入部３ｅの外径Ｄ２５は、１２ｍｍである。
レーザーダイオード光源４は、内視鏡本体１ｅが接続されたプロセッサ５より電源供給を受けて青色レーザー光を出射する。青色レーザー光はレーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０によって挿入部３ｅの先端まで導かれる。
ライトガイドファイバー出射口２２から散乱して出射する青色レーザー光は、正レンズ７によりコリメート光束に変換される。コリメート光束は、プリズム群２４内を一定距離にわたって導光され、先端に配置された負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、を透過して被写体に向けて照射される。
また、被写体に向けて照射される青色レーザー光とは別に、ＹＡＧ蛍光体１０が青色レーザー光によって励起され発する黄色蛍光も存在する。黄色蛍光も散乱体１１を透過した後、被写体に向けて照射される。
被写体へと照射される２種類の光（黄色蛍光、青色レーザー光）を合わせて白色照明光とする。内視鏡用照明光学系は、この白色照明光を使用する。
正レンズ７の焦点距離は０．８４５ｍｍであり、挿入部３ｅの外径Ｄ２５＝１２ｍｍとの関係を示す条件式（１’）を満たしている。
また、負レンズ９の焦点距離は−０．５７５ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−１．４７１となり、条件式（２’）を満足している。
また、負レンズ９の焦点距離は−０．５７５ｍｍであり、ＦＰ／ＦＮ＝−１．４７１となり、条件式（２’）を満足している。
図１３は、実施例６に係る内視鏡用照明光学系のレンズ断面図である。内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０と、ライトガイドファイバー出射口２２と、ライドガイドファイバー出射口２２から出射する青色レーザー光２３と、正レンズ７と、正レンズ７によってコリメート光束に変換された青色レーザー光１３と、３個のプリズムからなる光路偏向プリズム群２４(図１２）を光軸に沿って展開したプリズム群２５と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有している。負レンズ９は、発散光束化された青色レーザー光１９を出射する。
図１４は、実施例６に係る内視鏡用照明光学系の立体構成図である。内視鏡用照明光学系は、光源側から順に、レーザーダイオード光源４と、レーザーダイオード光源４に接続されたライトガイドファイバー２０と、ライトガイドファイバー出射口２２と、正レンズ７と、光路偏向プリズム群中の第１プリズム３１と、光路偏向プリズム群中の第２プリズム３０と、光路偏向プリズム群中の第３プリズム２９と、負レンズ９と、ＹＡＧ蛍光体１０と、散乱体１１と、内視鏡用照明光学系開口部１４と、を有する。
第１プリズム３１と、第２プリズム３０と、第３プリズム２９と、は互いに近接させて配置し、内視鏡用照明光学系開口部１４と、散乱体１１と、蛍光体１０と、負レンズ９と、第３プリズム２９と、を一体として第２プリズム３０に対して回転移動させることで照明光照射方向を第１方向（Ｄ１）に可変できる構成としている。
さらに、内視鏡用照明光学系開口部１４と、散乱体１１と、蛍光体１０と、負レンズ９と、第３プリズム２９と、第２プリズム３０と、を一体として第１プリズム３１に対して回転移動させることで照明光照射方向を第１方向（Ｄ１）とは異なる方向の第２方向（Ｄ２）に可変できる構成としている。
本実施例は、照明光学系のスペース効率が良く、製造誤差にも強い、照明光出射口近傍に光線を遮る物体（鉗子、汚れ）などが近接した場合も被写体での色ムラが発生しない高品質な内視鏡用照明が得られる。また照明光照射方向を可変とすることができ、手術中に照明が必要な部分に向けて照明光照射方向を動かして十分な照明光を提供することができる。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、である。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(LD光源開口部) 1.8
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -1.8 350
4 -1.21 0.5 1.883 40.8
5 ∞ 0.1
6 ∞ 0.5 YAG蛍光体
7 ∞ 0.1
8 ∞ 0.5 散乱体
9 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ２．０３ｍｍ
負レンズ焦点距離：−１．３６ｍｍ
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(LD光源開口部) 1.8
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -1.8 350
4 -1.21 0.5 1.883 40.8
5 ∞ 0.1
6 ∞ 0.5 YAG蛍光体
7 ∞ 0.1
8 ∞ 0.5 散乱体
9 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ２．０３ｍｍ
負レンズ焦点距離：−１．３６ｍｍ
数値実施例２
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 0.45
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -0.6 5
4 -0.23 0.3 2.003 28.3
5 ∞ 0.1
6 ∞ 0.5 YAG蛍光体
7 ∞ 0.1
8 ∞ 0.5 散乱体
9 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ０．６８ｍｍ
負レンズ焦点距離：−０．２３ｍｍ
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 0.45
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -0.6 5
4 -0.23 0.3 2.003 28.3
5 ∞ 0.1
6 ∞ 0.5 YAG蛍光体
7 ∞ 0.1
8 ∞ 0.5 散乱体
9 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ０．６８ｍｍ
負レンズ焦点距離：−０．２３ｍｍ
数値実施例３
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 0.15
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -0.354 0.1
4 ∞（第１プリズム） 0.7 2.003 28.3
5 ∞ 0.2
6 ∞（第２プリズム） 0.7 2.003 28.3
7 ∞ 0.2
8 ∞（第３プリズム） 0.7 2.003 28.3
9 ∞ 0.1
10 -0.7 0.22 1.883 40.8
11 ∞ 0.1
12 ∞ 0.32 YAG蛍光体
13 ∞ 0.1
14 ∞ 0.32 散乱体
15 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ０．４ｍｍ
負レンズ焦点距離：−０．７９ｍｍ
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 0.15
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -0.354 0.1
4 ∞（第１プリズム） 0.7 2.003 28.3
5 ∞ 0.2
6 ∞（第２プリズム） 0.7 2.003 28.3
7 ∞ 0.2
8 ∞（第３プリズム） 0.7 2.003 28.3
9 ∞ 0.1
10 -0.7 0.22 1.883 40.8
11 ∞ 0.1
12 ∞ 0.32 YAG蛍光体
13 ∞ 0.1
14 ∞ 0.32 散乱体
15 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ０．４ｍｍ
負レンズ焦点距離：−０．７９ｍｍ
数値実施例５
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 1.3
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -1.4 1
4 ∞（第１プリズム） 0.8 2.003 28.3
5 ∞ 0.2
6 ∞（第２プリズム） 0.8 2.003 28.3
7 ∞ 0.2
8 ∞（第３プリズム） 0.8 2.003 28.3
9 ∞ 0.2
10 -1.38 0.3 1.883 40.8
11 ∞ 0.1
12 ∞ 0.4 YAG蛍光体
13 ∞ 0.1
14 ∞ 0.4 散乱体
15 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： １．５７７ｍｍ
負レンズ焦点距離：−１．５５５ｍｍ
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 1.3
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -1.4 1
4 ∞（第１プリズム） 0.8 2.003 28.3
5 ∞ 0.2
6 ∞（第２プリズム） 0.8 2.003 28.3
7 ∞ 0.2
8 ∞（第３プリズム） 0.8 2.003 28.3
9 ∞ 0.2
10 -1.38 0.3 1.883 40.8
11 ∞ 0.1
12 ∞ 0.4 YAG蛍光体
13 ∞ 0.1
14 ∞ 0.4 散乱体
15 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： １．５７７ｍｍ
負レンズ焦点距離：−１．５５５ｍｍ
数値実施例６
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 0.56
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -0.75 0.1
4 ∞（第１プリズム） 0.7 2.003 28.3
5 ∞ 0.3
6 ∞（第２プリズム） 0.7 2.003 28.3
7 ∞ 0.4
8 ∞（第３プリズム） 0.7 2.003 28.3
9 ∞ 0.2
10 -0.51 0.2 1.883 40.8
11 ∞ 0.1
12 ∞ 0.4 YAG蛍光体
13 ∞ 0.1
14 ∞ 0.4 散乱体
15 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ０．８４５ｍｍ
負レンズ焦点距離：−０．５７５ｍｍ
単位 ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 ∞(ファイバー出射口) 0.56
2 ∞ 0.44 1.883 40.8
3 -0.75 0.1
4 ∞（第１プリズム） 0.7 2.003 28.3
5 ∞ 0.3
6 ∞（第２プリズム） 0.7 2.003 28.3
7 ∞ 0.4
8 ∞（第３プリズム） 0.7 2.003 28.3
9 ∞ 0.2
10 -0.51 0.2 1.883 40.8
11 ∞ 0.1
12 ∞ 0.4 YAG蛍光体
13 ∞ 0.1
14 ∞ 0.4 散乱体
15 ∞(内視鏡照明開口部)
正レンズ焦点距離： ０．８４５ｍｍ
負レンズ焦点距離：−０．５７５ｍｍ
なお、上述の内視鏡用照明光学系は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な内視鏡用照明光学系を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
（付記）
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
レーザーダイオード光源から出射するレーザー光をコリメートされたレーザー光に変換する正レンズと、
内視鏡本体の先端に配置され、前記内視鏡本体の内部を一定距離にわたって導光され前記コリメートされたレーザー光が照射されることで蛍光を発する蛍光体と、
前記正レンズと前記蛍光体との間の光路内であって、前記蛍光体の位置近傍に配置された負レンズと、を有し、
前記蛍光体を透過するレーザー光と、前記蛍光と、が混在した光を前記内視鏡の照明光として使用し、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする内視鏡用照明光学系。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、前記正レンズの焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、前記内視鏡本体の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、前記負レンズの焦点距離（ｍｍ）、
である。
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
レーザーダイオード光源から出射するレーザー光をコリメートされたレーザー光に変換する正レンズと、
内視鏡本体の先端に配置され、前記内視鏡本体の内部を一定距離にわたって導光され前記コリメートされたレーザー光が照射されることで蛍光を発する蛍光体と、
前記正レンズと前記蛍光体との間の光路内であって、前記蛍光体の位置近傍に配置された負レンズと、を有し、
前記蛍光体を透過するレーザー光と、前記蛍光と、が混在した光を前記内視鏡の照明光として使用し、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする内視鏡用照明光学系。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、前記正レンズの焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、前記内視鏡本体の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、前記負レンズの焦点距離（ｍｍ）、
である。
（付記項２）
付記項１において、前記負レンズは前記蛍光体側に平面を向けた平凹負レンズであり、前記平面には前記レーザー光の波長を透過し、前記蛍光の波長を反射する誘電体ミラーコーティングが形成されていることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡用照明光学系。
付記項１において、前記負レンズは前記蛍光体側に平面を向けた平凹負レンズであり、前記平面には前記レーザー光の波長を透過し、前記蛍光の波長を反射する誘電体ミラーコーティングが形成されていることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡用照明光学系。
（付記項３）
以下の条件式（１’）、（２’）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用照明光学系。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．３×Ｄ （１’）
−１．５≦ＦＰ／ＦＮ≦−１ （２’）
以下の条件式（１’）、（２’）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用照明光学系。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．３×Ｄ （１’）
−１．５≦ＦＰ／ＦＮ≦−１ （２’）
以上のように、本発明は、照明光出射口近傍に光線をさえぎる物体が存在しても被写体での色ムラを発生させない内視鏡用照明光学系に有用である。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 内視鏡本体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 操作部
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 挿入部
４ レーザーダイオード光源
５ プロセッサ
６ 光源開口部
７ 正レンズ
８ 撮像ユニット
９ 負レンズ
１０ 蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）
１１ 散乱体
１２ レーザー光（青色レーザー光）
１３ コリメートされた青色レーザー光（コリメート光束）
１４ 内視鏡用照明光学系開口部
１５ 対物光学系
１６ 撮像素子
１８ 黄色蛍光
１９ レーザー光（青色レーザー光）
２０ ライトガイドファイバー
２２ ライトガイドファイバー出射口
２３ 青色レーザー光
２４、２４ａ、２５ 光路偏向プリズム群
２６ 誘電体ミラーコーティング
２７ 蛍光
２８ コリメート光束
２９ 第３プリズム
３０ 第２プリズム
３１ 第１プリズム
ＣＢ 映像ケーブル
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 直角三角形プリズム
１００ レーザーダイオード光源
１０１ 正レンズ
１０２ 蛍光体
１０３ 散乱体
１０４ 照明光出射口
ＬＳ レーザー光
ＬＳ１ コリメート光束
ＦＬ、ＦＬ１、ＦＬ２ 蛍光
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 操作部
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 挿入部
４ レーザーダイオード光源
５ プロセッサ
６ 光源開口部
７ 正レンズ
８ 撮像ユニット
９ 負レンズ
１０ 蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）
１１ 散乱体
１２ レーザー光（青色レーザー光）
１３ コリメートされた青色レーザー光（コリメート光束）
１４ 内視鏡用照明光学系開口部
１５ 対物光学系
１６ 撮像素子
１８ 黄色蛍光
１９ レーザー光（青色レーザー光）
２０ ライトガイドファイバー
２２ ライトガイドファイバー出射口
２３ 青色レーザー光
２４、２４ａ、２５ 光路偏向プリズム群
２６ 誘電体ミラーコーティング
２７ 蛍光
２８ コリメート光束
２９ 第３プリズム
３０ 第２プリズム
３１ 第１プリズム
ＣＢ 映像ケーブル
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 直角三角形プリズム
１００ レーザーダイオード光源
１０１ 正レンズ
１０２ 蛍光体
１０３ 散乱体
１０４ 照明光出射口
ＬＳ レーザー光
ＬＳ１ コリメート光束
ＦＬ、ＦＬ１、ＦＬ２ 蛍光
Claims (1)
- レーザーダイオード光源から出射するレーザー光をコリメートされたレーザー光に変換する正レンズと、
内視鏡本体の先端に配置され、前記内視鏡本体の内部を一定距離にわたって導光され前記コリメートされたレーザーが照射されることで蛍光を発する蛍光体と、
前記正レンズと前記蛍光体との間の光路内であって、前記蛍光体の位置近傍に配置された負レンズと、を有し、
前記蛍光体を透過するレーザー光と、前記蛍光と、が混在した光を前記内視鏡の照明光として使用し、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする内視鏡用照明光学系。
０．０７×Ｄ≦ＦＰ≦０．４×Ｄ （１）
−３≦ＦＰ／ＦＮ≦−０．５ （２）
ここで、
ＦＰは、前記正レンズの焦点距離（ｍｍ）、
Ｄは、前記内視鏡本体の挿入部の外径（ｍｍ）、
ＦＮは、前記負レンズの焦点距離（ｍｍ）、
である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017085140A JP2018183251A (ja) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | 内視鏡用照明光学系 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017085140A JP2018183251A (ja) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | 内視鏡用照明光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=64356522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017085140A Pending JP2018183251A (ja) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | 内視鏡用照明光学系 |
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- 2017-04-24 JP JP2017085140A patent/JP2018183251A/ja active Pending
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