JP2022028601A - Illumination optical system for endoscope, optical adapter for endoscope, and optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内視鏡用照明光学系、内視鏡用光学アダプタ及び光学素子に関し、特に、出射光を拡散させる内視鏡用照明光学系、内視鏡用光学アダプタ及び光学素子に関する。 The present invention relates to an illumination optical system for an endoscope, an optical adapter for an endoscope, and an optical element, and more particularly to an illumination optical system for an endoscope that diffuses emitted light, an optical adapter for an endoscope, and an optical element.
内視鏡が工業分野及び医療分野で広く用いられている。内視鏡は、挿入部を有し、挿入部の先端から照明光を出射する。被写体からの照明光の反射光は観察窓で受光されて、被写体像を取得することによって、被検体内の被写体像が得られる。 Endoscopes are widely used in the industrial and medical fields. The endoscope has an insertion portion and emits illumination light from the tip of the insertion portion. The reflected light of the illumination light from the subject is received by the observation window, and the subject image in the subject is obtained by acquiring the subject image.
内視鏡には、直視用の内視鏡、側視用の内視鏡などがある。照明光を被写体に均一に照射させるために、光を拡散させる拡散面を有する拡散素子が、照明光学系に設けられることがしばしば行われる。 Endoscopes include endoscopes for direct vision and endoscopes for lateral vision. In order to uniformly irradiate the subject with the illumination light, a diffusion element having a diffusion surface for diffusing the light is often provided in the illumination optical system.
例えば、日本国特開2019-69043号公報には、U字形状のプリズムを用いて、全反射されないで外部への漏れる光の量を少なくし、照明光の伝送効率を向上させた内視鏡の照明光学系が提案されている。その提案に係る内視鏡では、U字プリズムから出射した照明光を全方向にすなわち二次元方向に均等に拡散させるために、拡散面を有する拡散素子が設けられている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-69043 uses a U-shaped prism to reduce the amount of light leaking to the outside without total internal reflection, and to improve the transmission efficiency of illumination light. Illumination optics have been proposed. In the endoscope according to the proposal, a diffusion element having a diffusion surface is provided in order to evenly diffuse the illumination light emitted from the U-shaped prism in all directions, that is, in the two-dimensional direction.
しかし、光を二次元方向に均等に拡散させる拡散素子を用いると、照明光が、例えばモニタに表示される内視鏡画像の視野の外にも拡散されてしまい、視野内の光量が減少してしまうという問題がある。 However, if a diffuser element that diffuses the light evenly in the two-dimensional direction is used, the illumination light is diffused outside the field of view of the endoscopic image displayed on the monitor, for example, and the amount of light in the field of light is reduced. There is a problem that it will end up.
例えば、上述したU字プリズムは、光を出射面側に向けるように傾いた反射面を有している。その反射面で反射した照明光の配光は等方的でないため、U字プリズムの出射側に拡散素子を配置すると、視野内の全体の光量が減ってしまう。 For example, the above-mentioned U-shaped prism has a reflecting surface inclined so as to direct light toward the emitting surface side. Since the light distribution of the illumination light reflected by the reflecting surface is not isotropic, if the diffusion element is arranged on the emission side of the U-shaped prism, the total amount of light in the visual field is reduced.
また、内視鏡画像が表示される横長のモニタ画面の形状に合わせて、画面の横方向に対応する一次元方向に光を拡散させるために断面形状が例えば三角形の凹凸表面を有する拡散素子を照明光の出射面側に設けることもできる。しかし、単に断面形状が三角形のような凹凸表面を有する拡散素子を採用しただけでは、拡散素子の凹凸表面で反射される戻り光が多くなって光量が減少するという問題もある。 Further, in order to diffuse the light in the one-dimensional direction corresponding to the horizontal direction of the screen according to the shape of the horizontally long monitor screen on which the endoscopic image is displayed, a diffusion element having an uneven surface having a triangular cross-sectional shape, for example, is used. It can also be provided on the emission surface side of the illumination light. However, simply adopting a diffusing element having a concavo-convex surface having a triangular cross-sectional shape has a problem that the amount of return light reflected by the concavo-convex surface of the diffusing element increases and the amount of light decreases.
図27は、断面形状が台形の凹凸表面を有する拡散素子における光量の減少を説明するための図である。図27は、凹凸表面の一部の断面を示す。図27に示すように、一点鎖線で示す入射光R1は、拡散素子DEの凹凸表面の斜面で屈折して、出射光R1Eとして出射するが、二点鎖線で示す入射光R2は、拡散素子DEの凹凸表面で全反射して、戻り光R2Eとなっている。 FIG. 27 is a diagram for explaining a decrease in the amount of light in a diffusion element having an uneven surface having a trapezoidal cross-sectional shape. FIG. 27 shows a partial cross section of the uneven surface. As shown in FIG. 27, the incident light R1 shown by the alternate long and short dash line is refracted on the slope of the uneven surface of the diffuser element DE and emitted as the emitted light R1E. It is totally reflected on the uneven surface of the surface and becomes the return light R2E.
そこで、本発明は、視野内における照明光の光量を減少させることなく、少ない配光ムラで所定の方向にのみ拡散させることができる内視鏡用照明光学系、内視鏡用光学アダプタ及び光学素子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention presents an illumination optical system for an endoscope, an optical adapter for an endoscope, and an optical system capable of diffusing only in a predetermined direction with a small amount of light distribution unevenness without reducing the amount of illumination light in the visual field. It is intended to provide an element.
本発明の一態様の内視鏡用照明光学系は、被検体に挿入される挿入部を有する内視鏡用の照明光学系であって、前記挿入部の先端部に設けられ、前記挿入部の基端側から入射光として光が入射する入射面と、照明光として前記光を出射する出射面とを有する光学素子を有し、前記出射面は、前記出射光を拡散させる拡散部を有し、前記拡散部は、前記出射面上において所定の方向に沿って伸びる複数の凸状部を有し、各凸状部は、前記出射面に対して第1の角度を有し前記入射光を全反射させる全反射面と、前記出射面に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度を有し前記全反射面で全反射された反射光及び前記入射光を透過して出射させる透過面とを有する。 The illumination optical system for an endoscope according to one aspect of the present invention is an illumination optical system for an endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject, and is provided at the tip of the insertion portion and has the insertion portion. It has an optical element having an incident surface on which light is incident as incident light from the proximal end side of the The diffuser portion has a plurality of convex portions extending along a predetermined direction on the emission surface, and each convex portion has a first angle with respect to the emission surface and the incident light. The total reflection surface has a second angle smaller than the first angle with respect to the emission surface, and the reflected light totally reflected by the total reflection surface and the incident light are transmitted and emitted. It has a transparent surface and a transparent surface.
本発明の一態様の内視鏡用光学アダプタは、被検体に挿入される挿入部を有する内視鏡の前記挿入部の先端部に装着可能な光学アダプタであって、前記先端部に設けられ、前記挿入部の基端側から入射光として光が入射する入射面と、照明光として前記光を出射する出射面とを有する光学素子と、前記光学素子の前記出射面からの前記照明光を出射する照明窓と、を有し、前記出射面は、前記出射光を拡散させる拡散部を有し、前記拡散部は、前記出射面上において所定の方向に沿って伸びる複数の凸状部を有し、各凸状部は、前記出射面に対して第1の角度を有し前記入射光を全反射させる全反射面と、前記出射面に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度を有し前記全反射面で全反射された反射光及び前記入射光を透過して出射させる透過面とを有する。 The optical adapter for an endoscope according to one aspect of the present invention is an optical adapter that can be attached to the tip of an insertion portion of an endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject, and is provided at the tip. An optical element having an incident surface on which light is incident as incident light from the proximal end side of the insertion portion, an emitting surface for emitting the light as illumination light, and the illumination light from the emitting surface of the optical element. It has an illuminating window that emits light, the emitting surface has a diffusing portion that diffuses the emitted light, and the diffusing portion has a plurality of convex portions extending along a predetermined direction on the emitting surface. Each convex portion has a first angle with respect to the emission surface and a total reflection surface that totally reflects the incident light, and a second surface smaller than the first angle with respect to the emission surface. It has an angle of the above and has a reflected light that is totally reflected by the total reflecting surface and a transmitting surface that transmits and emits the incident light.
本発明の一態様の光学素子は、基端側から入射光として光が入射する入射面と、出射光として前記光を出射する出射面とを有する光学素子であって、前記出射面は、前記出射光を拡散させる拡散部を有し、前記拡散部は、前記出射面上において所定の方向に沿って伸びる複数の凸状部を有し、各凸状部は、前記出射面に対して第1の角度を有し前記入射光を全反射させる全反射面と、前記出射面に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度を有し前記全反射面で全反射された反射光及び前記入射光を透過して出射させる透過面とを有する。 The optical element according to one aspect of the present invention is an optical element having an incident surface on which light is incident as incident light from the proximal end side and an emitting surface on which the light is emitted as emitted light. It has a diffusing portion that diffuses the emitted light, the diffusing portion has a plurality of convex portions extending along a predetermined direction on the emitting surface, and each convex portion has a position with respect to the emitting surface. A total reflection surface having an angle of 1 and totally reflecting the incident light, and a second angle having a second angle smaller than the first angle with respect to the emission surface and being totally reflected by the total reflection surface. It also has a transmission surface that transmits and emits the incident light.
本発明によれば、視野内における照明光の光量を減少させることなく、少ない配光ムラで所定の方向にのみ拡散させることができる内視鏡用照明光学系、内視鏡用光学アダプタ及び光学素子を実現することができる。 According to the present invention, an illumination optical system for an endoscope, an optical adapter for an endoscope, and an optical system capable of diffusing only in a predetermined direction with a small amount of light distribution unevenness without reducing the amount of illumination light in the visual field. The element can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
(内視鏡装置の構成)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
(Configuration of endoscope device)
図1は、本実施の形態に関わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope device according to the present embodiment.
図1に示すように、内視鏡装置1は、ビデオプロセッサ等の機能を備えた装置本体2と、装置本体2に接続される内視鏡3とを有して構成されている。装置本体2は、内視鏡画像、操作メニュー等が表示される、例えば液晶パネル(LCD)等の表示部4を有する。この表示部4には、タッチパネルが設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, the endoscope device 1 includes a device
内視鏡3は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部としての挿入部5と、挿入部5の基端に連設された操作部6と、操作部6から延出したユニバーサルコード7とを有して構成されている。内視鏡3は、ユニバーサルコード7を介して装置本体2と着脱可能になっている。
The endoscope 3 has an
挿入部5は、先端側から順に、先端部11と、湾曲部12と、長尺な可撓部13とを有して構成されている。湾曲部12は、先端部11の基端に連設され、例えば上下左右方向に湾曲自在に構成されている。可撓部13は、湾曲部12に基端に連設され、可撓性を有する。
The
挿入部5の先端部11には、例えばCMOSイメージセンサ等の撮像素子11x(図4)が内蔵されている。撮像素子11xは、挿入部5の先端部11に設けられた観察窓(図示せず)に入射した入射光を受光する。
An
先端部11には、矢印で示すように、側視用の光学アダプタ10が着脱自在に装着可能となっている。側視用の光学アダプタ10を先端部11に装着することによって、内視鏡3は側視用内視鏡となる。すなわち、光学アダプタ10は、内視鏡3の挿入部5の先端部11に装着可能となっている。
As shown by the arrow, the
操作部6には、湾曲部12を上下左右方向に湾曲させる湾曲ジョイスティック6aが設けられている。ユーザは、湾曲ジョイスティック6aを傾倒操作することで、湾曲部12を所望の方向に湾曲させることができる。また、操作部6には、湾曲ジョイスティック6aの他に、内視鏡機能を指示するボタン類、例えば、フリーズボタン、湾曲ロックボタン、記録指示ボタン等の各種操作ボタンが設けられている。
The
なお、表示部4にタッチパネルが設けられている構成の場合、ユーザは、タッチパネルを操作して、内視鏡装置1の種々の操作を指示してもよい。 When the display unit 4 is provided with a touch panel, the user may operate the touch panel to instruct various operations of the endoscope device 1.
装置本体2の表示部4には、先端部11内に設けられた撮像ユニットの撮像素子11x(図4)によって撮像された内視鏡画像が表示される。また、装置本体2の内部には、画像処理や各種制御を行う制御部(図示せず)、処理画像をメモリ(図示せず)に記録する記録装置、等々の各種回路が設けられている。
(光学アダプタの構成)
The display unit 4 of the apparatus
(Optical adapter configuration)
図2は、光学アダプタ10の斜視図である。図3は、被検体の方から見た光学アダプタ10の平面図である。図4は、図3のIV-IV線に沿った光学アダプタ10の断面図である。図5は、図4のV-V線に沿った光学アダプタ10の断面図である。図6は、図3のVI-VI線に沿った光学アダプタ10の断面図である。図7は、光学アダプタ10内の撮像光学系及び照明光学系の斜視図である。図8は、光学アダプタ10内の撮像光学系及び照明光学系の正面図である。図9は、光学アダプタ10内の撮像光学系及び照明光学系の右側面図である。
FIG. 2 is a perspective view of the
挿入部5の先端部11は、図4の二点鎖線で示すように、円筒形状を有する先端硬性部材11aを有し、先端硬性部材11aの外周面の一部の領域R1には、雄螺子部11bが形成されている。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4, the
側視用の光学アダプタ10は、円柱形状を有しており、円筒形状の止めリング10aを基端側に有している。止めリング10aは、挿入部5の中心軸(ここでは、先端部11の中心軸)O(以下、軸Oという)回りに回動可能であり、止めリング10aの基端部の内周面には、雄螺子部11bに螺合可能な雌螺子部10bが形成されている。軸Oは、光学アダプタ10を先端部11に装着したときに、円柱形状の光学アダプタ10の中心軸と一致する。
The side-view
止めリング10aの内側に先端硬性部材11aを内挿し、止めリング10aを所定の方向に回動して雄螺子部11bと雌螺子部10bを螺合することにより、光学アダプタ10を先端部11に装着して固定することができる。止めリング10aを所定の方向に回動すると、止めリング10aの先端部に設けられた内向フランジ部10cが光学アダプタ10のアダプタ本体31の段差部を押圧する。その結果、光学アダプタ10は先端部11にしっかりと固定される。
The tip
また、止めリング10aを所定の方向とは反対方向に回動することにより、光学アダプタ10は先端部11から取り外すことができる。
Further, the
図2及び図3に示すように、光学アダプタ10の先端側の側面には、側視用の観察窓22と、観察窓22を挟むように設けられた2つの照明窓23a、23bが配設されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, on the side surface of the
図3に示すように、観察窓22は、正対視したとき、軸O方向に沿って両側がカットされて、2つの直線部22aを有する部分円形状を有する。観察窓22の2つの直線部22aに隣接して2つの照明窓23a、23bが配置されている。観察窓22は、挿入部5の先端部11の側方から光を取り込む。
As shown in FIG. 3, the
各照明窓23a、23bは、正対視したとき、軸Oに平行に延出した細長い形状で、図3に示すように、長方形の四隅に面取りを行った略四角形である。
Each of the
図4に示すように、光学アダプタ10のアダプタ本体31の先端面を覆うように、カバー部材32がアダプタ本体31に固定されている。カバー部材32は、先端側が閉じた円筒形状を有している。円柱形状のアダプタ本体31は、円筒部材33の内側に嵌合するように配置される。円筒部材33は、図示しない螺子等の固定手段によりアダプタ本体31に固定される。円筒部材33は、円筒形状のカバー部材32の内側に嵌合するように配置される。カバー部材32は、図示しない螺子等の固定手段により円筒部材33に固定される。
As shown in FIG. 4, the
カバー部材32及び円筒部材33は、それぞれ、軸Oから外径方向に所定の距離だけ離れた位置を通るように、軸O方向に沿って切り取られて形成された開口部32a、33aを有している。観察窓22及び2つの照明窓23a、23bは、カバー部材32及び円筒部材33に形成された2つの開口部32a、33aに配置される。
The
観察窓22には、平凹レンズ41が位置決め部42により位置決めされて接着剤によりアダプタ本体31、カバー部材32及び円筒部材33に固定されている。平凹レンズ41の表面は平坦面であり、裏面は凹面である。なお、位置決め部42は、アダプタ本体31の一部により形成されている。
In the
平凹レンズ41の背面には、2つのプリズム43a、43bからなるプリズム部43が配設されている。
A
アダプタ本体31には、軸Oに平行なシリンドリカルな形状を有する孔31aが形成されている。プリズム部43の基端側には、孔31aの中心軸O1に沿って並んだ2つのレンズ44a、44bからなるレンズ部44が配設され、接着剤によりアダプタ本体31の孔31a内に固定されている。カバーガラス45が、レンズ部44の基端側に配設され、接着剤によりアダプタ本体31の孔31a内に固定されている。
The
2つのプリズム43aと43bの接合面が平凹レンズ41からの光をレンズ部44に向けて反射する反射面を構成する。この反射面は、金属膜や多層膜によって構成することが出来る。具体的には、反射面は、アルミニウム等の金属でコーティングにより形成することができる。また反射面は、コーティングなどの処理を行わず、単に全反射光をレンズ部44に向かわせる構成としても良い。よって、プリズム部43は、平凹レンズ41からの光の進行方向を90度変えてレンズ部44に向けて出射するように、接着剤によりアダプタ本体31に固定されている。平凹レンズ41、プリズム部43、レンズ部44、カバーガラス45、及び図示しない先端部11内のレンズ群が、内視鏡3の観察光学系を構成する。プリズム部43及びレンズ部44の光軸は、軸Oとは一致していない。
The joint surface of the two
以上のように、光学アダプタ10の平凹レンズ41、プリズム部43、レンズ部44及びカバーガラス45が、観察窓22から取り込まれた光を先端部11の長手軸に沿って先端側から基端側へ向けて出射する観察光学系を構成する。なお、プリズム部43の基端部側に明るさ絞り47が配置される。
As described above, the plano-
図6から図9に示すように、照明窓23aには、軸Oに直交する方向に積み重ねられた2枚の光学部材23a1と23a2が位置決め部42により位置決めされて接着剤によりアダプタ本体31、カバー部材32及び円筒部材33に固定されている。2枚の光学部材23a1と23a2は、光学接着剤により貼り合わされている。光学接着剤は、例えば紫外線を当てて硬化するタイプの樹脂接着剤などを用いればよい。
As shown in FIGS. 6 to 9, in the
照明窓23bにも、照明窓23aと同様に、軸Oに直交する方向に積み重ねられた2枚の光学部材23b1と23b2が位置決め部42により位置決めされて接着剤によりアダプタ本体31、カバー部材32及び円筒部材33に固定されている。2枚の光学部材23b1と23b2は、光学接着剤により貼り合わされている。照明窓23a、23bは、先端部11の側方へ照明光を出射する。
Similarly to the
光学部材23a1、23b1は、細長で板状のガラス製部材である。光学部材23a2、23b2は、それぞれ光学部材23a1、23b1側の面に、すりガラス状に加工がされた砂目面である拡散面(図6,図8、図9において点線で示す)を有している。砂目面である拡散面では、光が等方的(ランダム)に拡散される。これにより、配光ムラを更に解消することが出来る。光学部材23a2、23b2は、その拡散面側で、それぞれ光学部材23a1、23b1や光学部材23a2、23b2とは屈折率の異なる光学接着剤で光学部材23a1、23b1と接着されており、それぞれの拡散面で光が散乱される。 The optical members 23a1 and 23b1 are elongated and plate-shaped glass members. The optical members 23a2 and 23b2 have a diffusion surface (shown by a dotted line in FIGS. 6, 8 and 9) which is a grain surface processed into a ground glass shape on the surfaces on the optical members 23a1 and 23b1 sides, respectively. There is. Light is diffused isotropically (randomly) on the diffusion surface, which is a grain surface. This makes it possible to further eliminate the uneven light distribution. The optical members 23a2 and 23b2 are adhered to the optical members 23a1 and 23b1 on the diffusion surface side with an optical adhesive having a refractive index different from that of the optical members 23a1 and 23b1 and the optical members 23a2 and 23b2, respectively. Light is scattered at.
なお、ガラス製部材の砂目面は、空気との接触面では、屈折率差が大きく拡散性が大きすぎるため、配光が広がりすぎてしまう。このため、砂目の拡散角を小さくして斑消し程度とするために、1.52や1.56といった屈折率を持つ光学接着剤でガラス製部材同士の接合を行っている(この例では、ガラスの屈折率は1.8)。 It should be noted that the grain surface of the glass member has a large difference in refractive index and too large diffusivity on the contact surface with air, so that the light distribution spreads too much. For this reason, in order to reduce the diffusion angle of the grain to the extent of spotting, the glass members are joined to each other with an optical adhesive having a refractive index of 1.52 or 1.56 (in this example). , The refractive index of glass is 1.8).
さらになお、前述の砂目面や後述の拡散構造が空気に露出していると、内視鏡3を使用した際に砂目面等に傷がついたり、液滴が付着して光学特性が変化してしまうので、光学部材23a1、23b1をカバーガラスとして設けることで、傷などを防ぐことが出来る。 Furthermore, if the above-mentioned grain surface and the later-described diffusion structure are exposed to the air, the grain surface and the like may be scratched when the endoscope 3 is used, or droplets may adhere to the optical characteristics. Since it changes, it is possible to prevent scratches and the like by providing the optical members 23a1 and 23b1 as a cover glass.
カバー部材32及び円筒部材33の開口部32a、33a、平凹レンズ41及び2つの光学部材23a1、23b1の各表面は、平坦面であるので、光学アダプタ10は、これらの平面により形成された、軸Oに平行な平面部10pを有している。
Since the surfaces of the
照明光は、照明窓23a及び23bから、軸Oに直交する方向LD(以下、照明方向LDという)に出射される。
The illumination light is emitted from the
アダプタ本体31には、軸O方向に沿って、ロッドレンズ46用の孔31bが形成されている。孔31bの中心は、軸Oと一致しないで、孔31bは、軸Oから外径方向にずれてアダプタ本体31に形成されている。ロッドレンズ46は、その孔31b内に挿通され、接着剤等によりアダプタ本体31に固定されている。よって、孔31bの断面形状は、ロッドレンズ46の外径形状と略一致する。図5に示すように、ロッドレンズ46の、軸Oに直交する断面形状は、扁平であり、軸O側の面46aは、平面であり、外径方向側の面46bは、外径方向に突出した部分円筒形状である。
The
図4に示すように、挿入部5内には、照明光用のライトガイド11yが挿通されている。そのライトガイド11yの先端面は、先端部11の照明窓(図示せず)の裏面に対向して配設されている。光学アダプタ10が先端部11に装着されたときに、先端部11の照明窓(図示せず)がロッドレンズ46の基端面に対向する位置になるように、ロッドレンズ46は、光学アダプタ10内に配設されている。
As shown in FIG. 4, a
ロッドレンズ46の先端面の先端側には、光伝送光学部材51が配設され、接着剤などによりアダプタ本体31に固定されている。
An optical transmission
照明窓23a、23b、光伝送光学部材51及びロッドレンズ46は、被検体に挿入される挿入部5を有する内視鏡3のための内視鏡用照明光学系を構成する。
The
図7に示すように、被検体からの光L1は、光学アダプタ10の側方から観察窓22に入射する。光L1は、平凹レンズ41に入射し、プリズム部43で反射されて、レンズ部44及びカバーガラス45を通って先端部11の撮像光学系へ向けて出射する。
As shown in FIG. 7, the light L1 from the subject is incident on the
先端部11のライトガイド11yの先端面から出射された光L2は、ロッドレンズ46の基端面に入射し、ロッドレンズ46の先端面から光伝送光学部材51の基端面である入射面に入射し、光伝送光学部材51の出射面から出射して、2つの照明窓23a、23bから、光学アダプタ10の側方へ出射される。
(光伝送光学部材51の構成)
The light L2 emitted from the tip surface of the
(Structure of Optical Transmission Optical Member 51)
次に、照明光学系の光伝送光学部材51の構成について説明する。
Next, the configuration of the optical transmission
図10は、光伝送光学部材51の斜視図である。図11は、光伝送光学部材51の2つの延出部の一方の斜視図である。本実施形態の光伝送光学部材51の構成及び作用は、日本国特開2019-69043号公報に開示の構成と略同じであるので、ここでは簡単に説明し、その公報に開示の構成とは異なる構成についてのみ簡単に説明する。
FIG. 10 is a perspective view of the optical transmission
光伝送光学部材51は、図9に示すように、光学アダプタ10の軸O方向からみたときに、略U字形状を有する、透明なガラスまたはプラスチックからなる光学部材である。
As shown in FIG. 9, the optical transmission
光伝送光学部材51は、部分円筒部51Xと、部分円筒部51Xの周方向の両端部から延出する2つの延出部51A、51Bを有している。上述したプリズム部43は、部分円筒部51Xと2つの延出部51A、51Bにより囲まれるように、略U字形状の光伝送光学部材51内に配置される。
The optical transmission
すなわち、光伝送光学部材51は、内側に観察光学系が配置されるように長手軸の先端側から見た断面形状が略U字形状又は略U字形状の一部の形状に形成されているプリズムである。
That is, the optical transmission
延出部51Aの端面には、出射面51aが形成されており、延出部51Bの端面には、出射面51bが形成されている。以下、光伝送光学部材51において、延出部51A,51Bの出射面51a、51bの有る方向を上側方向ともいう。
An
各出射面51a、51bには、光を所定の方向に(本実施形態では、軸Oに平行な方向に)拡散させるための拡散部DSが設けられている。拡散部DSは、ここでは、モールド成形技術を用いて形成される。拡散部DSは、複数の凸状部UF(図12,図13)を有している。複数の凸状部UFは、出射面51a、51b上において、軸Oに直交する方向に沿って伸びるように形成されている。拡散部DSは、型を用いたモールド成形により光伝送光学部材51を製造したときに同時に形成される。よって、拡散部DSは、光伝送光学部材51を製造するときにモールド成形により形成することができるので、加工性が良い。
Each of the emission surfaces 51a and 51b is provided with a diffusion unit DS for diffusing light in a predetermined direction (in the present embodiment, in a direction parallel to the axis O). The diffuser DS is formed here using a molding technique. The diffusion portion DS has a plurality of convex portions UF (FIGS. 12 and 13). The plurality of convex portions UF are formed so as to extend along the direction orthogonal to the axis O on the exit surfaces 51a and 51b. The diffuser DS is formed at the same time when the optical transmission
なお、拡散部DSを有する板状部材を、各出射面51a、51bに光学接着剤により貼り合わせることにより、各延出部51A,51Bに拡散部DSを設けるようにしてもよい。
A plate-shaped member having a diffusion portion DS may be attached to each of the exit surfaces 51a and 51b with an optical adhesive so that the diffusion portion DS is provided on each of the
延出部51Aの先端側には、平面部51a1が形成されており、延出部51Bの先端側には、平面部51b1が形成されている。また、光伝送光学部材51の基端側には、略U字形状を有する平面部51cが形成されている。平面部51cの一部、すなわちロッドレンズ46の先端面に対向する領域は、光の入射面である。
A flat surface portion 51a1 is formed on the tip end side of the
すなわち、光伝送光学部材51は、照明光学系であって、挿入部5の先端部11に設けられる。光伝送光学部材51は、入射面としての平面部51cと、照明光として光を出射する出射面51a、51bとを有する光学素子である。平面部51cは、挿入部5の長手軸方向に沿って先端部11の基端側において光が入射する入射面である。出射面51a、51bは、照明光として光を出射する。
That is, the optical transmission
部分円筒部51Xの先端側には、凹部51Uが形成されている。凹部51Uは、照明光を当てる被検体から光伝送光学部材51をみたときに、略V字状に形成されている。曲面である2つの反射面CS1、CS2が、光伝送光学部材51の凹部51Uに形成されている。
A
2つの反射面CS1、CS2は、先端部11の中心軸を通る平面に対して面対称に2つ設けられている。2つの反射面CS1、CS2には、アルミコートなどの反射加工がされた曲面である。なお、CS1、CS2にコーティングなどの反射加工処理を行わず、単に全反射光を出射面51a、51bに向かわせる構成としても良い。
Two reflective surfaces CS1 and CS2 are provided symmetrically with respect to a plane passing through the central axis of the
凹部51Uに2つの反射面CS1,CS2を設けることにより、2つの反射面CS1,CS2で反射した光は、光伝送光学部材51の外周面に入射するときの入射角が臨界角以上のすることができるので、ライトガイドからの光のほとんど全てが全反射して、2つの照明窓に向かって反射して進むので、光の伝送効率を高めることができる。
(拡散部DSの構成)
By providing the two reflecting surfaces CS1 and CS2 in the
(Structure of diffuser DS)
次に、略U字形状の光伝送光学部材51から出射する光の拡散部DSについて説明する。図12は、光伝送光学部材51の各延出部の拡散部DSと、拡散面の上側に配置された光学部材の斜視図である。図13は、光伝送光学部材51の各延出部の拡散部DSと、拡散面の上側に配置された2つの光学部材の側面図である。図14は、光伝送光学部材51の各延出部の拡散部DSと、拡散面の上側に配置された光学部材の一部を拡大した側面図である。
Next, the diffuser DS of the light emitted from the substantially U-shaped optical transmission
光伝送光学部材51は、ここでは、プラスチック製であり、屈折率は1.5である。屈折率が1であるの空気の隙間gを介して、光学部材23a2、23b2が出射面51a、51bの上側に配設されている。光学部材23a2、23b2の上側には、それぞれ光学接着剤(図示せず)により光学部材23a1、23b1が密着して固定されている。図13に示すように、光学部材23a2、23b2の砂目面(点線で示す)に、光学接着剤(図示せず)により、光学部材23a1、23b1が接着される。光学部材23a1、23b1、23a2、23b2は、ガラス製であり、屈折率は、1.8である。
The optical transmission
なお、ガラス製部材の砂目面は、空気との接触面では、屈折率差が大きく拡散性が大きすぎるため、配光が広がりすぎてしまう。このため、砂目の拡散角を小さくして斑消し程度とするために、1.52や1.56といった屈折率を持つ光学接着剤でガラス製部材同士の接合を行っている(この例では、ガラスの屈折率は1.8)。 It should be noted that the grain surface of the glass member has a large difference in refractive index and too large diffusivity on the contact surface with air, so that the light distribution spreads too much. For this reason, in order to reduce the diffusion angle of the grain to the extent of spotting, the glass members are joined to each other with an optical adhesive having a refractive index of 1.52 or 1.56 (in this example). , The refractive index of glass is 1.8).
略U字形状を有する光伝送光学部材51において、平面部51cに入射した光は、2つの反射面CS1、CS2で反射する。曲面である2つの反射面CS1、CS2で反射した光は、反射面形状により軸Oに直交する方向には広く拡散する一方で、軸Oに平行な方向においては広く拡散しない特性を有する。そのため、軸Oに平行な方向においては、光が拡散しないため、配光ムラが生じてしまう。このような配光特性を有する光伝送光学部材に対し、従来のような二次元方向に等方的な光拡散を行う拡散素子を用いても、配光ムラは改善されないほか、拡散素子により光が視野外にも拡散されてしまい視野内の光量が減ってしまうという問題がある。
In the optical transmission
そこで、本実施形態では、光を軸Oに平行な方向において拡散させるために、各延出部51A,51Bの出射面51a、51b上に、軸O方向に直交する方向に沿って形成された複数の凸状部UFからなる拡散部DSが形成されている。各拡散部DSは、各延出部51A,51Bに軸O方向に沿って光を拡散させる。
Therefore, in the present embodiment, in order to diffuse the light in the direction parallel to the axis O, the light is formed on the emission surfaces 51a and 51b of the extending
図12~図14に示すように、拡散部DSは、各延出部51A,51Bの出射面51a、51b上に形成された複数の凸状部UFを有して形成されている。具体的には、拡散部DSは、出射面51a、51b上において所定の方向に沿って線状に伸びる複数の凸状部UFを有している。すなわち、各凸状部UFは、出射面51a、51bにおいて軸Oに直交する方向OCに沿って直線状に伸びるように形成されている。各凸状部UFは、図14に示すように、2つの斜面部IP1と2つの斜面部IP2を有している。各凸状部UFは、2つの凸部P1、P2を有している。図14に示すように、斜面部IP1は急斜面であり、斜面部IP2は斜面部IP1よりも傾斜角の小さい緩斜面である。
As shown in FIGS. 12 to 14, the diffusion portion DS is formed to have a plurality of convex portions UF formed on the exit surfaces 51a and 51b of the
各凸状部UFの2つの凸部P1、P2も、方向OCに沿って直線状に伸びるように形成されている。2つの斜面部IP1の一方と2つの斜面部IP2の一方とにより凸部P1が形成され、2つの斜面部IP1の他方と2つの斜面部IP2の他方とにより凸部P2が形成されている。 The two convex portions P1 and P2 of each convex portion UF are also formed so as to extend linearly along the direction OC. The convex portion P1 is formed by one of the two slope portions IP1 and one of the two slope portions IP2, and the convex portion P2 is formed by the other of the two slope portions IP1 and the other of the two slope portions IP2.
隣り合う2つの凸状部UFの間の2つの斜面部IP1によって、溝G1が形成されている。各凸状部UFの平面PPに対して面対称の2つの斜面部IP2によって、溝G2が形成されている。複数の溝G1、G2は、互いに平行にかつ交互に配置される。 The groove G1 is formed by the two slope portions IP1 between the two adjacent convex portions UF. The groove G2 is formed by two sloped portions IP2 that are plane-symmetrical with respect to the plane PP of each convex portion UF. The plurality of grooves G1 and G2 are arranged parallel to each other and alternately.
図15は、複数の凸状部UFの断面の形状を示す断面図である。図15は、出射面51a、51bを方向OCからみたときの、拡散部DSの一部の断面を示す。図15に示すように、各凸部P1の斜面部IP1とIP2は、方向OCに平行な仮想平面(すなわち出射面51a、51bに平行な面)RPに対して、それぞれ角度θa、θbを有している。角度θbは、角度θaより小さい。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing the shape of the cross section of the plurality of convex portions UF. FIG. 15 shows a cross section of a part of the diffuser DS when the exit surfaces 51a and 51b are viewed from the direction OC. As shown in FIG. 15, the slope portions IP1 and IP2 of each convex portion P1 have angles θa and θb with respect to the virtual plane (that is, the plane parallel to the exit surfaces 51a and 51b) RP parallel to the direction OC, respectively. is doing. The angle θb is smaller than the angle θa.
また、凸部P2は、上述したように、平面PPに対して凸部P1と面対称な形状を有している。よって、各凸部P2の斜面部IP1とIP2も、方向OCに平行な仮想平面RPに対して、それぞれ角度θa、θbを有している。 Further, as described above, the convex portion P2 has a shape symmetrical with respect to the convex portion P1 with respect to the plane PP. Therefore, the slope portions IP1 and IP2 of each convex portion P2 also have angles θa and θb with respect to the virtual plane RP parallel to the direction OC, respectively.
凸状部UFの形状について詳述する。図16は、各凸状部UFの2つの斜面部IP1,IP2の形状を規定する最小単位MUの三角柱部材TMの断面図である。図17は、各凸状部UFの断面形状を説明するための図である。 The shape of the convex portion UF will be described in detail. FIG. 16 is a cross-sectional view of a triangular prism member TM having a minimum unit MU that defines the shapes of the two slope portions IP1 and IP2 of each convex portion UF. FIG. 17 is a diagram for explaining the cross-sectional shape of each convex portion UF.
最小単位MUは、断面が図16に示すような三角形を有する三角柱部材TMの形状を有する。この最小単位MUの形状に基づいて、複数の凸部P1,P2の形状が規定される。図16に示すように、断面形状が三角形の三角柱部材TMは、底面部BSと、底面部BSに対して角度(内角)θaを有する斜面部SSaと、底面部BSに対して角度(内角)θbを有する斜面部SSbとを有する。各凸状部UFの形状は、これら2つの斜面部SSa、SSbの形状に基づいて規定される。 The minimum unit MU has the shape of a triangular prism member TM having a triangular cross section as shown in FIG. Based on the shape of this minimum unit MU, the shapes of the plurality of convex portions P1 and P2 are defined. As shown in FIG. 16, the triangular prism member TM having a triangular cross-sectional shape has a bottom surface portion BS, a slope portion SSa having an angle (internal angle) θa with respect to the bottom surface portion BS, and an angle (internal angle) with respect to the bottom surface portion BS. It has a slope portion SSb having θb. The shape of each convex portion UF is defined based on the shapes of these two slope portions SSa and SSb.
図17に示すように、斜面部SSb上の1点を通り、三角柱部材TMの軸に平行でかつ底面部BSに直交する平面PPに対して、三角柱部材TMを面対称にしたときの2つの斜面部SSaと2つの斜面部SSbに基づいて、2つの凸部P1,P2の形状が規定される。各凸部P1、P2を形成する斜面部IP1とIP2は、それぞれ三角柱部材TMの2つの斜面部SSa、SSbの一部に対応する。 As shown in FIG. 17, when the triangular prism member TM is plane-symmetrical with respect to the plane PP that passes through one point on the slope portion SSb, is parallel to the axis of the triangular prism member TM, and is orthogonal to the bottom surface portion BS. The shapes of the two convex portions P1 and P2 are defined based on the slope portion SSa and the two slope portions SSb. The slope portions IP1 and IP2 forming the convex portions P1 and P2 correspond to a part of the two slope portions SSa and SSb of the triangular prism member TM, respectively.
拡散部DSは、図15に示すように、出射面51a、51b上に配設されることにより形成された凹凸部である。凹凸部は、軸Oに平行な軸方向に沿って所定の間隔d1で複数の凸状部UFが配設されることにより形成される。各凸状部UFは、2つの凸部P1、P2を有する。凸部P1、P2は、2つの斜面部IP1,IP2により形成される。すなわち、拡散部DSは、各延出部51A,51Bの出射面51a、51b上に、軸Oに平行な軸方向に沿って配置された複数の凸状部UFによって形状を有する。
As shown in FIG. 15, the diffusion portion DS is an uneven portion formed by being arranged on the exit surfaces 51a and 51b. The uneven portion is formed by arranging a plurality of convex portions UF at predetermined intervals d1 along the axial direction parallel to the axis O. Each convex portion UF has two convex portions P1 and P2. The convex portions P1 and P2 are formed by the two slope portions IP1 and IP2. That is, the diffusion portion DS has a shape by a plurality of convex portions UF arranged along the axial direction parallel to the axis O on the exit surfaces 51a and 51b of the
なお、各凸部P1,P2における斜面部IP1とIP2の接合部JPは、尖っていなくてもよく、例えば丸み形状を有したり、多面でカットされた面取り形状を有したりしてもよい。
(照明光の拡散及び配光)
The joint portion JP of the slope portions IP1 and IP2 in each of the convex portions P1 and P2 may not be sharp, and may have, for example, a rounded shape or a chamfered shape cut by multiple faces. ..
(Diffusion and distribution of illumination light)
次に、照明光の拡散及び配光について説明する。 Next, the diffusion and light distribution of the illumination light will be described.
図15に示したように、各凸状部UFは、軸Oに直交する平面PPに対して面対称の2つの斜面部IP1,IP2を有する。各凸状部UFの凸部P1は、凸部P2とは平面PPに対して面対称の形状を有する。各凸状部UFが平面PPに対して面対象な形状を有することで、左右方向において配光ムラが生じないようになっている。 As shown in FIG. 15, each convex portion UF has two slope portions IP1 and IP2 that are plane symmetric with respect to the plane PP orthogonal to the axis O. The convex portion P1 of each convex portion UF has a shape symmetrical with respect to the plane PP with the convex portion P2. Since each convex portion UF has a shape symmetrical with respect to the flat surface PP, uneven light distribution does not occur in the left-right direction.
図18は、拡散部DSにおける光路を説明するための図である。光は、拡散部DSに向かって、60°程度広がって入射する。図18に示すように、拡散部DSに向かう光の一部は、凸部P1の斜面部IP1で全反射して斜面部IP2において屈折して出射する光L1となる。拡散部DSに向かう光の他の一部は、凸部P1の斜面部IP2に入射し、斜面部IP2において屈折して出射する光L2となる。 FIG. 18 is a diagram for explaining an optical path in the diffuser DS. The light spreads by about 60 ° toward the diffuser DS and is incident. As shown in FIG. 18, a part of the light directed to the diffusion portion DS becomes the light L1 that is totally reflected by the slope portion IP1 of the convex portion P1 and refracted by the slope portion IP2 to be emitted. The other part of the light directed to the diffusing portion DS is incident on the slope portion IP2 of the convex portion P1 and becomes the light L2 that is refracted and emitted at the slope portion IP2.
さらに、拡散部DSに向かう光のさらに他の一部は、凸部P2の斜面部IP1で全反射して斜面部IP2において屈折して出射する光L3となる。拡散部DSに向かう光のさらに他の一部は、凸部P2の斜面部IP2に入射し、斜面部IP2において屈折して出射する光L4となる。その結果、光L1,L2と、光L3,L4とは、平面PPに対して面対称に出射する。各凸状部UFが2つの凸部P1,P2を有するため、出射光は、配光ムラが少なく出射される。単に断面形状が三角形状の凹凸表面を有する拡散素子を用いただけでは、図27のように戻り光が発生してしまい光量が減ってしまうが、拡散部DSがこのように急斜面であるIP1および緩斜面であるIP2を有した構造を採用することにより、戻り光を発生させずに光を出射させることが出来、光量の減少を防ぐことができる。 Further, the other part of the light directed to the diffusion portion DS becomes the light L3 that is totally reflected by the slope portion IP1 of the convex portion P2 and refracted by the slope portion IP2 to be emitted. Still another part of the light directed to the diffusion portion DS becomes the light L4 that is incident on the slope portion IP2 of the convex portion P2 and is refracted and emitted at the slope portion IP2. As a result, the light L1 and L2 and the light L3 and L4 are emitted plane-symmetrically with respect to the plane PP. Since each convex portion UF has two convex portions P1 and P2, the emitted light is emitted with less uneven light distribution. If a diffuser element having a concavo-convex surface having a triangular cross-sectional shape is used, return light is generated as shown in FIG. 27 and the amount of light is reduced. By adopting a structure having IP2 which is a slope, it is possible to emit light without generating return light, and it is possible to prevent a decrease in the amount of light.
図15に示すように、溝G1、溝G2の深さを、それぞれHa、Hbとし、方向OCからみたときの、斜面部IP1、IP2の軸O方向の長さを、それぞれa、bとしたとき、次の関係を有することが望ましい。通常、入射光は、60°程度の光を持って拡散部DSに到達する。 As shown in FIG. 15, the depths of the grooves G1 and G2 are Ha and Hb, respectively, and the lengths of the slope portions IP1 and IP2 in the axis O direction when viewed from the direction OC are a and b, respectively. When it is desirable to have the following relationship. Normally, the incident light reaches the diffuser DS with light of about 60 °.
60° <θa≦85° ・・・(1) 60 ° <θa ≤ 85 ° ・ ・ ・ (1)
0° <θb≦30° ・・・(2) 0 ° <θb ≦ 30 ° ・ ・ ・ (2)
Ha≧Hb ・・・(3) Ha ≧ Hb ・ ・ ・ (3)
a≦b ・・・(4) a ≦ b ・ ・ ・ (4)
式(1)は、斜面部IP1において入射光を全反射させるための関係を示す。式(2)は、斜面部IP2において斜面部IP1からの反射光を透過させるための関係を示す。式(3)は、斜面部IP1からの反射光をより多く透過させるための関係を示す。式(4)は、斜面部IP1からの反射光を損失を少なく斜面部IP2から射出させるための関係を示す。式(4)は、平面PPに対する出射するときの角度が大きな光L1、L3と、平面PPに対する出射するときの角度が小さな光L2、L4との光量比を変えて、配光を調整する関係式でもある。 Equation (1) shows the relationship for totally reflecting the incident light on the slope portion IP1. Equation (2) shows the relationship for transmitting the reflected light from the slope portion IP1 in the slope portion IP2. Equation (3) shows a relationship for transmitting more reflected light from the slope portion IP1. Equation (4) shows the relationship for emitting the reflected light from the slope portion IP1 from the slope portion IP2 with less loss. Equation (4) is a relationship in which the light distribution is adjusted by changing the light amount ratio between the light L1 and L3 having a large exit angle with respect to the plane PP and the light L2 and L4 having a small exit angle with respect to the plane PP. It is also a formula.
すなわち、軸Oに直交する方向OCから見たとき、角度θaは、出射面51a、51bに対して60°を超えて85°以下の範囲の角度であり、角度θbは、出射面51a、51bに対して0°を超えて30°以下の範囲の角度である。 That is, when viewed from the direction OC orthogonal to the axis O, the angle θa is an angle in the range of more than 60 ° and 85 ° or less with respect to the emission surfaces 51a and 51b, and the angle θb is the emission surfaces 51a and 51b. The angle is in the range of more than 0 ° and 30 ° or less with respect to the angle.
また、隣接する2つの斜面部IP1(全反射面)により形成される溝G1の深さHaは、隣接する2つの斜面部IP2(透過面)により形成される溝G2の深さHbよりも深い。 Further, the depth Ha of the groove G1 formed by the two adjacent slope portions IP1 (total reflection surface) is deeper than the depth Hb of the groove G2 formed by the two adjacent slope portions IP2 (transmission surface). ..
以上のように、各凸状部UFは、出射面51a、51bに対して角度θaを有し入射光を全反射させる全反射面となる斜面部IP1と、斜面部IP2とを有する。斜面部IP2は、出射面51a、51bに対して角度θaよりも小さい角度θbを有し、斜面部IP1で全反射された反射光及び斜面部IP2に直接入射する入射光を透過して出射させる透過面となる。 As described above, each convex portion UF has a slope portion IP1 which has an angle θa with respect to the emission surfaces 51a and 51b and is a total reflection surface for totally reflecting the incident light, and a slope portion IP2. The slope portion IP2 has an angle θb smaller than the angle θa with respect to the emission surfaces 51a and 51b, and transmits and emits the reflected light totally reflected by the slope portion IP1 and the incident light directly incident on the slope portion IP2. It becomes a transparent surface.
そして、各凸状部UFは、出射面51a、51bに対して直交しかつ所定の方向に平行な面(PP)に対して面対称となるように、それぞれが全反射面と透過面により形成される2つの凸部P1,P2を有する。 Each of the convex portions UF is formed by a total reflection surface and a transmission surface so as to be plane symmetric with respect to a surface (PP) orthogonal to the emission surfaces 51a and 51b and parallel to a predetermined direction. It has two convex portions P1 and P2 to be formed.
出願人の行ったシミュレーションによれば、断面形状が二等辺三角形が複数配設された拡散部DSを有する一次元拡散素子であって、その二等辺三角形の底面に対して各斜面が10度又は20度の各拡散素子において、底面に直交する方向から光を入射させた場合、照明光に十分な拡散が得られなかった。 According to the simulation performed by the applicant, it is a one-dimensional diffuser element having a diffuser DS in which a plurality of isosceles triangles are arranged in a cross-sectional shape, and each slope is 10 degrees or 10 degrees with respect to the bottom surface of the isosceles triangle. In each of the 20-degree diffuser elements, when the light was incident from the direction orthogonal to the bottom surface, sufficient diffusion was not obtained for the illumination light.
また、出願人の行ったシミュレーションによれば、断面形状が二等辺三角形が複数配設された拡散部DSを有する一次元拡散素子であって、その二等辺三角形の底面に対して各斜面が30度、40度、50度又は60度の各拡散素子において、底面に直交する方向から光を入射させた場合、拡散面における反射で戻り光が生じ、光量が低下していた。 Further, according to the simulation performed by the applicant, it is a one-dimensional diffusion element having a diffusion portion DS in which a plurality of isosceles triangles are arranged in a cross-sectional shape, and each slope is 30 with respect to the bottom surface of the isosceles triangle. In each of the diffusion elements of degrees, 40 degrees, 50 degrees, or 60 degrees, when light was incident from a direction orthogonal to the bottom surface, return light was generated by reflection on the diffusion surface, and the amount of light was reduced.
さらにまた、出願人の行ったシミュレーションによれば、断面形状が二等辺三角形が複数配設された拡散部DSを有する一次元拡散素子であって、その二等辺三角形の底面に対して各斜面が70度又は80度の各拡散素子において、底面に直交する方向から光を入射させた場合、拡散面における反射による戻り光は発生しないが、配光ムラが生じていた。 Furthermore, according to the simulation performed by the applicant, it is a one-dimensional diffusion element having a diffusion portion DS in which a plurality of isosceles triangles are arranged in a cross-sectional shape, and each slope is formed with respect to the bottom surface of the isosceles triangle. In each diffusion element of 70 degrees or 80 degrees, when light was incident from a direction orthogonal to the bottom surface, return light due to reflection on the diffusion surface was not generated, but light distribution unevenness occurred.
これらに対して、上述した実施形態のシミュレーションによれば、θaが75度、θbが20度のとき、照明光に所定の方向に拡散が得られ、拡散部DSにおける反射による戻り光も発生せず、配光ムラも少なかった。 On the other hand, according to the simulation of the above-described embodiment, when θa is 75 degrees and θb is 20 degrees, the illumination light is diffused in a predetermined direction, and the return light due to the reflection in the diffuser DS is also generated. However, there was little uneven light distribution.
図19は、出願人の行ったシミュレーションによる、凸状部UFの角度θaが75度、角度θbが20度のときの照明光の配光を示す図である。図19に示すように、中心領域CAが最も明るく照明されるが、中心領域CAに隣接する周辺領域PAも、連続的に明るく照明される。照明光の照明の範囲は、所定の方向POにのみ拡散しているので、所定の一次元方向(図19の横方向)POに拡散し、配光ムラが少ない。よって、例えばモニタに表示される内視鏡画像の視野枠W(二点鎖線で示す)内に合わせて、照明光を出射させることができる。 FIG. 19 is a diagram showing the light distribution of the illumination light when the angle θa of the convex portion UF is 75 degrees and the angle θb is 20 degrees according to the simulation performed by the applicant. As shown in FIG. 19, the central region CA is illuminated most brightly, but the peripheral region PA adjacent to the central region CA is also continuously illuminated brightly. Since the illumination range of the illumination light is diffused only in the predetermined direction PO, it is diffused in the predetermined one-dimensional direction (horizontal direction in FIG. 19) PO, and the light distribution unevenness is small. Therefore, for example, the illumination light can be emitted in accordance with the field frame W (indicated by the alternate long and short dash line) of the endoscope image displayed on the monitor.
また、上述した実施形態の拡散部DSについてのシミュレーションによれば、角度θaが80度、角度θbが20度のときにも、所定の方向(軸Oに平行な方向)に拡散が得られ、拡散部DSにおける反射による戻り光も発生せず、配光ムラも少なかった。 Further, according to the simulation of the diffusion unit DS of the above-described embodiment, even when the angle θa is 80 degrees and the angle θb is 20 degrees, diffusion can be obtained in a predetermined direction (direction parallel to the axis O). No return light was generated due to reflection in the diffuser DS, and light distribution unevenness was small.
図20は、出願人の行ったシミュレーションによる、凸状部UFの角度θaが80度、角度θbが20度のときの照明光の配光を示す図である。図20に示すように、照明光の照明の範囲は、所定の一次元方向(図20の横方向)POに拡散し、配光ムラが少ない。 FIG. 20 is a diagram showing the light distribution of the illumination light when the angle θa of the convex portion UF is 80 degrees and the angle θb is 20 degrees according to the simulation performed by the applicant. As shown in FIG. 20, the illumination range of the illumination light is diffused in a predetermined one-dimensional direction (horizontal direction in FIG. 20) PO, and the light distribution unevenness is small.
従って、上記の式(1)、(2)によれば、光量の減少がなく、所定の方向への照明光の拡散を行うことができる。また、上記の式(3)、(4)によれば、配光ムラを低減することができる。 Therefore, according to the above equations (1) and (2), there is no decrease in the amount of light, and the illumination light can be diffused in a predetermined direction. Further, according to the above equations (3) and (4), uneven light distribution can be reduced.
以上のように、上述した実施形態によれば、視野内における照明光の光量を減少させることなく、少ない配光ムラで所定の方向にのみ拡散させることができる内視鏡用照明光学系及び内視鏡用光学アダプタを提供することができる。 As described above, according to the above-described embodiment, the illumination optical system for an endoscope and the inside, which can diffuse only in a predetermined direction with a small amount of light distribution unevenness without reducing the amount of illumination light in the field of view. Optical adapters for endoscopes can be provided.
なお、上述した実施形態では、内視鏡3は、挿入部5の長手軸方向に対して直交する方向に照明光を出射して被検体内を観察する側視用であるが、上述した実施形態は、挿入部5の軸Oに対して斜め方向に照明光を出射して被検体内を観察する斜視用内視鏡にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the endoscope 3 is for side view to observe the inside of the subject by emitting illumination light in a direction orthogonal to the longitudinal axis direction of the
次に変形例について説明する。
(変形例1)
Next, a modification will be described.
(Modification 1)
上述した実施形態では、配光ムラを少なくするために、拡散部DSの各凸状部UFは、平面PPに対して面対称の凸部P1,P2を有しているが、拡散部DSは、各凸状部は1つの凸部を有しかつその凸状部が複数配置されると共に、複数の凸状部が面対称に配置されるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, in order to reduce light distribution unevenness, each convex portion UF of the diffuser portion DS has convex portions P1 and P2 that are plane-symmetrical with respect to the plane PP, but the diffuser portion DS has. Each convex portion may have one convex portion and a plurality of the convex portions may be arranged, and the plurality of convex portions may be arranged symmetrically in a plane.
図21は、変形例1に関わる複数の凸状部UF1を有する拡散部の断面の形状を示す断面図である。図21は、出射面51a、51bを方向OCからみたときの、拡散部DSの一部の断面を示す。 FIG. 21 is a cross-sectional view showing the shape of a cross section of a diffusion portion having a plurality of convex portions UF1 according to the first modification. FIG. 21 shows a cross section of a part of the diffusion portion DS when the emission surfaces 51a and 51b are viewed from the direction OC.
変形例1においては、各凸状部UF1は、斜面部IP1,IP2を有し、複数の凸状部UF1が、出射面51a、51bにおいて軸Oに直交する方向OCに沿って直線状に伸びるように形成されている。各凸状部UF1は、1つの凸部P3を有している。各凸部P3は、図21に示すように、1つの斜面部IP1と1つの斜面部IP2により形成されている。 In the first modification, each convex portion UF1 has slope portions IP1 and IP2, and a plurality of convex portions UF1 extend linearly along the direction OC orthogonal to the axis O on the exit surfaces 51a and 51b. It is formed like this. Each convex portion UF1 has one convex portion P3. As shown in FIG. 21, each convex portion P3 is formed by one slope portion IP1 and one slope portion IP2.
さらに、軸Oに直交する平面PP1に対して、複数の凸状部UF1の半分同士が、互いに面対称となるように配設されている。複数の凸状部UF1の半分同士が、図21の平面PP1に対して出射面51a、51b上に互いに面対称となるように配設されている。 Further, half of the plurality of convex portions UF1 are arranged so as to be plane-symmetrical with respect to the plane PP1 orthogonal to the axis O. Half of the plurality of convex portions UF1 are arranged so as to be plane-symmetrical with respect to the plane PP1 of FIG. 21 on the exit surfaces 51a and 51b.
すなわち、複数の凸状部UF1の一部は、複数の凸状部UF1の他の一部に対して、軸Oに直交する方向OCに平行な面PP1に対して面対称で、出射面51a、51b上に配設されている。
That is, a part of the plurality of convex portions UF1 is plane symmetric with respect to the other part of the plurality of convex portions UF1 with respect to the surface PP1 parallel to the direction OC orthogonal to the axis O, and the
本変形例1では、上述した式(1)、式(2)及び式(4)は成り立つが、上述した式(3)に代わり、次の(5)の関係が成立している。 In this modification 1, the above-mentioned equations (1), (2) and (4) are established, but instead of the above-mentioned equation (3), the following relationship (5) is established.
Ha=Hb ・・・(5) Ha = Hb ・ ・ ・ (5)
本変形例1によっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
(変形例2)
The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by the present modification 1.
(Modification 2)
上述した変形例1では、配光ムラを少なくするために、拡散部DSは、1つの平面PP1に対して面対称の複数の凸状部UF1を有しているが、各凸状部が1つの凸部を有しかつ面対称に配置された複数の凸状部からなる凸状部グループを、複数有するようにしてもよい。 In the above-mentioned modification 1, in order to reduce the light distribution unevenness, the diffusion portion DS has a plurality of convex portions UF1 that are plane-symmetrical with respect to one plane PP1, but each convex portion is 1. It is also possible to have a plurality of convex portion groups having one convex portion and having a plurality of convex portions arranged in a plane symmetrical manner.
図22は、変形例2に関わる複数の凸状部UF1を有する拡散部の断面の形状を示す断面図である。図22は、出射面51a、51bを方向OCからみたときの、拡散部DSの一部の断面を示す。変形例2の各凸状部UF1は、変形例1の凸状部UF1と同じ形状を有している。 FIG. 22 is a cross-sectional view showing the shape of the cross section of the diffusion portion having the plurality of convex portions UF1 according to the modified example 2. FIG. 22 shows a cross section of a part of the diffusion portion DS when the emission surfaces 51a and 51b are viewed from the direction OC. Each convex portion UF1 of the modified example 2 has the same shape as the convex portion UF1 of the modified example 1.
図22に示すように、軸Oに直交する平面PP2に対して、複数(ここでは2つ)の凸状部UF1同士が互いに面対称となるように配設され、その面対称の複数(ここでは4つ)の凸状部UF1からなる凸状部グループGr1が、出射面51a、51b上に複数配設されるようにして、拡散部DSが形成されている。すなわち、拡散部DSは、凸状部グループGr1の領域を複数有している。 As shown in FIG. 22, a plurality of (here, two) convex portions UF1 are arranged so as to be plane-symmetrical to each other with respect to the plane PP2 orthogonal to the axis O, and the plurality of plane-symmetrical portions (here) are plane-symmetrical. Then, the diffusion portion DS is formed so that a plurality of convex portion groups Gr1 composed of the convex portions UF1 of 4) are arranged on the exit surfaces 51a and 51b. That is, the diffusion portion DS has a plurality of regions of the convex portion group Gr1.
言い換えれば、複数の凸状部UF1の一部と複数の凸状部UF1の他の一部とが方向OCに平行な面PP2に対して面対称で出射面51a、51b上に配設されている領域が、複数設けられている。 In other words, a part of the plurality of convex portions UF1 and another part of the plurality of convex portions UF1 are arranged on the exit surfaces 51a and 51b symmetrically with respect to the surface PP2 parallel to the direction OC. There are multiple areas.
本変形例2においても、上述した式(1)、式(2)及び式(4)は成り立つが、上述した式(3)に代わり、上述した式(5)の関係が成立している。
In this
本変形例2によっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
(変形例3)
The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained also by the
(Modification 3)
上述した例では、凸状部は、所定の平面に対して出射面上に互いに面対称となるような部分を有しているが、例えば左右の配光に著しく影響が出ない範囲であれば面対称となるような部分を有していなくても良い。 In the above-mentioned example, the convex portion has a portion that is plane-symmetrical to each other on the emission surface with respect to a predetermined plane, but for example, as long as the light distribution on the left and right is not significantly affected. It does not have to have a part that is plane symmetric.
具体的には、緩斜面である斜面部IP2の角度をそれぞれ変えたり、長さbを各凸状部によってそれぞれ異なる値としても良い。これにより、凸状部の配置が面対称でなくとも、素子全体として適宜設計を行えば左右の配光ムラの不均一さを減らすことができる。なお、緩斜面の角度や長さだけでなく、急斜面である斜面部IP1の角度や長さaを適宜変更することとしても良い。 Specifically, the angle of the slope portion IP2 which is a gentle slope may be changed, or the length b may be set to a different value depending on each convex portion. As a result, even if the arrangement of the convex portions is not plane-symmetrical, it is possible to reduce the non-uniformity of the light distribution unevenness on the left and right by appropriately designing the element as a whole. Not only the angle and length of the gentle slope but also the angle and length a of the slope portion IP1 which is a steep slope may be appropriately changed.
本変形例3によっても、戻り光は減少し光量を増やすことができる。
(変形例4)
Also in the present modification 3, the return light can be reduced and the amount of light can be increased.
(Modification example 4)
上述した変形例1及び2では、複数の凸状部が面対称に配置された部分を有しているが、複数の凸状部の面対称に配置されなくてもよい。
In the above-mentioned
本変形例4では、複数の凸状部UF1が、上述した変形例1の図21に示すように、平面PP1に対して出射面51a、51b上に互いに面対称となるように配設されていない。そのため、本変形例4の場合、配光方向は、一方向に偏る。 In the present modification 4, the plurality of convex portions UF1 are arranged so as to be plane-symmetrical with respect to the plane PP1 on the exit surfaces 51a and 51b as shown in FIG. 21 of the above-mentioned modification 1. do not have. Therefore, in the case of the present modification 4, the light distribution direction is biased in one direction.
図23は、変形例4に関わる複数の凸状部UF1を有する拡散部の断面の形状を示す断面図である。図23は、出射面51a、51bを方向OCからみたときの、拡散部DSの一部の断面を示す。変形例4の各凸状部UF1は、変形例1の面対称の複数の凸状部UF1の片側部分(図21の左側部分)と同じ形状を有している。 FIG. 23 is a cross-sectional view showing the shape of the cross section of the diffusion portion having the plurality of convex portions UF1 according to the modified example 4. FIG. 23 shows a cross section of a part of the diffusion portion DS when the emission surfaces 51a and 51b are viewed from the direction OC. Each convex portion UF1 of the modified example 4 has the same shape as one side portion (left portion of FIG. 21) of the plurality of plane-symmetrical convex portions UF1 of the modified example 1.
図23に示すように、同じ断面形状を有する複数の凸状部UF1が、出射面51a、51b上に複数配設されるようにして、拡散部DSが形成されている。すなわち、各凸状部UF1の斜面部IP1,IP2は、それぞれ他の凸状部UF1の斜面部IP1,IP2と、方向OCに平行な仮想平面RPに対して同じ角度を有している。 As shown in FIG. 23, the diffusion portion DS is formed so that a plurality of convex portions UF1 having the same cross-sectional shape are arranged on the exit surfaces 51a and 51b. That is, the slope portions IP1 and IP2 of each convex portion UF1 have the same angle with the slope portions IP1 and IP2 of the other convex portions UF1, respectively, with respect to the virtual plane RP parallel to the direction OC.
本変形例4においても、上述した式(1)、式(2)及び式(4)は成り立つが、上述した式(3)に代わり、上述した式(5)の関係が成立している。 In this modification 4, the above-mentioned equations (1), (2) and (4) are also established, but instead of the above-mentioned equation (3), the above-mentioned equation (5) is established.
そのため、本変形例4は、配光を例えば一方向に偏らせたい場合に有効である。 Therefore, the present modification 4 is effective when, for example, it is desired to bias the light distribution in one direction.
本変形例4によっても、戻り光は減少し光量を増やすことができる。 Also in the present modification 4, the return light can be reduced and the amount of light can be increased.
なお、本変形例1~4においても、各凸部P1,P2、すなわち斜面部IP1とIP2の接合部JPは、尖っていなくてもよく、例えば丸み形状を有したり、多面でカットされた面取り形状を有したりしてもよい。
(第2の実施の形態)
Also in the present modifications 1 to 4, the convex portions P1 and P2, that is, the joint portion JP of the slope portions IP1 and IP2 do not have to be sharp, and have, for example, have a rounded shape or are cut on multiple surfaces. It may have a chamfered shape.
(Second embodiment)
第1の実施の形態の内視鏡装置は、側視用の内視鏡装置であるが、本実施の形態の内視鏡装置の内視鏡は、先端部11の照明窓から挿入部5の長手軸方向に沿って先端部11の前方に照明光を出射する直視用である。
The endoscope device of the first embodiment is an endoscope device for side vision, but the endoscope of the endoscope device of the present embodiment is an
本実施の形態の内視鏡装置の構成は、第1の実施の形態の内視鏡装置の構成と略同じであるので、本実施の形態の内視鏡装置の構成において、第1の実施の形態の内視鏡装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。 Since the configuration of the endoscope device of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the endoscope device of the first embodiment, in the configuration of the endoscope device of the present embodiment, the first embodiment The same components as those of the endoscope device of the above form will be omitted by using the same reference numerals, and only different configurations will be described.
図24は、内視鏡3の先端部11Aの斜視図である。観察窓22xと照明窓23xが、先端部11Aの先端面11Aaに設けられている。照明光が照明窓23xから出射され、被写体からの照明光の反射光が観察窓22xに入射する。観察窓22xに入射した反射光は、図示しない観察光学系を経て、撮像素子11xの撮像面に照射される。
FIG. 24 is a perspective view of the
照明窓23xは、モニタに表示される矩形の内視鏡画像の形状に合わせて、横方向SDに伸びた形状を有している。
The
挿入部5内には、照明光を導光するライトガイド(図示せず)が挿通されている。ライトガイドの先端側には、部分円柱形状のロッドレンズ46Aが設けられている。
A light guide (not shown) that guides the illumination light is inserted in the
図25は、先端部11A内の2つの光学部材23A、23Bとロッドレンズ46Aの配置を示す平面図である。図25は、横方向SDに直交する上下方向UDの上側から先端部11Aを見たときの、2つの光学部材23A、23Bとロッドレンズ46Aの配置を示す。ロッドレンズ46Aの入射面ISと、拡散部DSが形成された出射面とは、平行である。
FIG. 25 is a plan view showing the arrangement of the two
例えば、ロッドレンズ46Aはプラスチック製であり、屈折率は1.5であり、屈折率が1であるの空気の隙間gを介して、光学部材23A、23Bが配設されている。光学部材23Aはそれぞれ光学接着剤(図示せず)により、光学部材23Bと密着して固定されている。光学部材23Aの砂目面(点線で示す)側が、光学接着剤(図示せず)により、光学部材23Bと接着されている。光学部材23A、23Bは、ガラス製であり、屈折率は、1.8である。具体的には、光学接着剤の屈折率は1.52や1.56等の値、すなわち光学部材23A、23Bよりも屈折率が小さく、空気の屈折率である1よりも大きな値であればよい。
For example, the
ロッドレンズ46Aの先端面には、複数の凸状部UFを有する拡散部DSが設けられている。拡散部DSの凸状部UFの形状は、第1の実施の形態の凸状部UFの形状と同じであるが、上述した変形例1又は変形例2に示した形状でもよい。
A diffusion portion DS having a plurality of convex portions UF is provided on the tip surface of the
すなわち、拡散部DSは、ロッドレンズ46Aの出射面上において所定の方向に沿って線状に伸びる複数の凸状部UFを有する。拡散部DSは、ロッドレンズ46Aを製造するときにモールド成形により形成することができるので、加工性が良い。
That is, the diffusion portion DS has a plurality of convex portions UF extending linearly along a predetermined direction on the exit surface of the
ロッドレンズ46Aの先端面側には、空気の隙間gを介して、ガラス製の2つの光学部材23A、23Bが配設されている。光学部材23Aと23Bは、図示しない光学接着剤により接着されて固定されている。光学部材23B側の光学部材23Aの表面には、すりガラス状に加工がされた砂目面(点線で示す)が設けられている。
Two
従って、上述した実施形態によっても、視野内における照明光の光量を減少させることなく、少ない配光ムラで所定の方向にのみ拡散させることができる内視鏡用照明光学系及び内視鏡用光学アダプタを提供することができる。 Therefore, even with the above-described embodiment, the illumination optical system for an endoscope and the optics for an endoscope can be diffused only in a predetermined direction with a small amount of light distribution unevenness without reducing the amount of illumination light in the field of view. Adapters can be provided.
なお、ロッドレンズ46Aの入射面IS側に拡散部DSを設けることも考えられるが、その場合、ロッドレンズ46A内を通り光が出射面から出射するとき、ロッドレンズ46A内に入った光は、ロッドレンズ46Aの側面から漏れ、出射面からの出射光の光量が減少してしまうという問題がある。
It is conceivable to provide a diffuser DS on the incident surface IS side of the
さらになお、図24及び図25では、光学素子としてのロッドレンズ46Aは、挿入部5の先端部11A内に配設されているが、図1に示す挿入部5の先端部11に装着可能な光学アダプタ10内に配設するようにしてもよい。
(変形例)
Furthermore, in FIGS. 24 and 25, the
(Modification example)
上述した第2の実施の形態では、ライトガイドの先端側に設けられたロッドレンズ46Aが、拡散部DSを有しているが、ロッドレンズの基端側の入射面と、ライトガイドの先端面の間に光学素子を配置し、その光学素子が、拡散部DSを有するようにしてもよい。
In the second embodiment described above, the
図26は、本第2の実施の形態の変形例に関わる、先端部内の2つの光学素子とロッドレンズの配置を示す平面図である。図26は、横方向SDに直交する上下方向UDの上側から先端部11Aを見たときの、2つの光学部材23A、23B、ロッドレンズ46B、光学素子52及びライトガイド11y1の配置を示す。ロッドレンズ46Bの入射面ISと、光学素子52の出射面(拡散部DSが形成された部分)とは、平行である。また、光学素子52の入射面52aと、ライトガイド11y1の先端面とも、平行である。
FIG. 26 is a plan view showing the arrangement of the two optical elements and the rod lens in the tip portion according to the modified example of the second embodiment. FIG. 26 shows the arrangement of the two
図26に示すように、光学素子52が、ライトガイド11y1の先端面と、ロッドレンズ46Bの基端面との間に配設される。光学素子52は、平板形状を有するガラス(あるいはプラスチック)である。光学素子52の入射面52aは、平面を有し、光学素子52の出射面は、拡散部DSを有する。拡散部DSは、光学素子52の出射面上において所定の方向に沿って線状に伸びる複数の凸状部UFを有する。凸状部UFは、図26に示すように、上述した図25のロッドレンズ46Aの拡散部DSの凸状部UFと同じ形状を有する。
As shown in FIG. 26, the
光学素子52の入射面52aに入射した光は、光学素子52の出射部である拡散部DSにおいて拡散されて、出射する。拡散した光は、ロッドレンズ46B内で、内部で反射して種々の方向に進行し、ロッドレンズ46Bの出射面OSから広がるように出射する。
The light incident on the
光学素子52から出射する光は、拡散部DSにより、横方向SD(図26において上下方向)に広がりを有するように拡散する。しかし、ロッドレンズ46Bは、部分円柱形状を有するため、拡散部DSからの光は、ロッドレンズ46B内において、内部で横方向SD以外の種々の方向にも反射される。
The light emitted from the
その結果、ロッドレンズ46Bの出射面から出射される光は、横方向SDだけでなく、種々の方向に拡散して出射されるので、上述した第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3の実施の形態)
As a result, the light emitted from the exit surface of the
(Third embodiment)
第1及び第2の実施の形態は、内視鏡に用いる光学素子としての略U字形状の光伝送光学部材51あるいはロッドレンズ46Aに関わるが、第1及び第2の実施の形態において説明した拡散部DSを有する光学素子は、視野内における照明光の光量を減少させることなく、少ない配光ムラで所定の方向にのみ拡散させる光学素子として、内視鏡装置以外の装置にも利用することができる。
The first and second embodiments relate to a substantially U-shaped optical transmission
なお、第2及び第3の実施の形態においても、各凸部P1、P2、P3すなわち斜面部IP1とIP2の接合部JPは、尖っていなくてもよく、例えば丸み形状を有したり、多面でカットされた面取り形状を有したりしてもよい。 Also in the second and third embodiments, the convex portions P1, P2, P3, that is, the joint portion JP of the slope portions IP1 and IP2 may not be sharp, and may have a rounded shape, for example, or have multiple surfaces. It may have a chamfered shape cut by.
以上のように、上述した各実施の形態によれば、視野内における照明光の光量を減少させることなく、少ない配光ムラで所定の方向にのみ拡散させることができる内視鏡用照明光学系、内視鏡用光学アダプタ及び光学素子を提供することができる。 As described above, according to each of the above-described embodiments, the illumination optical system for an endoscope can be diffused only in a predetermined direction with a small amount of light distribution unevenness without reducing the amount of illumination light in the visual field. , Optical adapters for endoscopes and optical elements can be provided.
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, modifications, and the like can be made without changing the gist of the present invention.
1 内視鏡装置、2 装置本体、3 内視鏡、4 表示部、5 挿入部、6 操作部、6a 湾曲ジョイスティック、7 ユニバーサルコード、10 光学アダプタ、10a リング、10b 雌螺子部、10c 内向フランジ部、10p 平面部、11、11A 先端部、11Aa 先端面、11a 先端硬性部材、11b 雄螺子部、11x 撮像素子、11y、11y1 ライトガイド、12 湾曲部、13 可撓部、22 観察窓、22x 観察窓、22a 直線部、23x 照明窓、23A、23B 光学部材、23a 照明窓、23a1、23a2 光学部材、23b 照明窓、23b1 光学部材、31 アダプタ本体、31a、31b 孔、32 カバー部材、32a 開口部、33 円筒部材、41 平凹レンズ、42 位置決め部、43 プリズム部、43a、43b プリズム、44 レンズ部、44a レンズ、45 カバーガラス、46、46A、46B ロッドレンズ、46a、46b 面、51 光伝送光学部材、51A,51B 延出部、51B 延出部、51U 凹部、51X 部分円筒部、51a 出射面、51a1 平面部、51b 出射面、51b1、51c 平面部、52 光学素子、52a 入射面。 1 Endoscope device, 2 Device body, 3 Endoscope, 4 Display section, 5 Insert section, 6 Operation section, 6a curved joystick, 7 Universal cord, 10 Optical adapter, 10a ring, 10b Female screw section, 10c Inward flange Part, 10p flat part, 11, 11A tip part, 11Aa tip surface, 11a tip rigid member, 11b male screw part, 11x image pickup element, 11y, 11y1 light guide, 12 curved part, 13 flexible part, 22 observation window, 22x Observation window, 22a straight part, 23x illumination window, 23A, 23B optical member, 23a illumination window, 23a1, 23a2 optical member, 23b illumination window, 23b1 optical member, 31 adapter body, 31a, 31b hole, 32 cover member, 32a opening Part, 33 Cylindrical member, 41 Plano-concave lens, 42 Positioning part, 43 Prism part, 43a, 43b Prism, 44 Lens part, 44a lens, 45 Cover glass, 46, 46A, 46B Rod lens, 46a, 46b surface, 51 Optical transmission Optical member, 51A, 51B extension part, 51B extension part, 51U concave part, 51X partial cylindrical part, 51a exit surface, 51a1 flat part, 51b exit surface, 51b1, 51c flat part, 52 optical element, 52a incident surface.
Claims (14)
前記挿入部の先端部に設けられ、前記挿入部の基端側から入射光として光が入射する入射面と、照明光として前記光を出射する出射面とを有する光学素子を有し、
前記出射面は、前記出射光を拡散させる拡散部を有し、
前記拡散部は、前記出射面上において所定の方向に沿って伸びる複数の凸状部を有し、
各凸状部は、前記出射面に対して第1の角度を有し前記入射光を全反射させる全反射面と、前記出射面に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度を有し前記全反射面で全反射された反射光及び前記入射光を透過して出射させる透過面とを有する、
内視鏡用照明光学系。 An illumination optical system for an endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject.
It has an optical element provided at the tip end portion of the insertion portion and having an incident surface on which light is incident as incident light from the base end side of the insertion portion and an exit surface on which the light is emitted as illumination light.
The emitting surface has a diffusing portion that diffuses the emitted light.
The diffusion portion has a plurality of convex portions extending along a predetermined direction on the exit surface.
Each convex portion has a total reflection surface having a first angle with respect to the emission surface and totally reflecting the incident light, and a second angle smaller than the first angle with respect to the emission surface. It has a reflected light that is totally reflected by the total reflecting surface and a transmitting surface that transmits and emits the incident light.
Illumination optical system for endoscopes.
前記第1の光学部材と、前記砂目面において接着剤により接着された第2の光学部材とを有する、請求項1に記載の内視鏡用照明光学系。 A first optical member provided on the emission surface side of the optical element and having a grain surface on the side opposite to the emission surface side.
The illumination optical system for an endoscope according to claim 1, further comprising the first optical member and a second optical member bonded with an adhesive on the sand grain surface.
前記先端部に設けられ、前記挿入部の基端側から入射光として光が入射する入射面と、照明光として前記光を出射する出射面とを有する光学素子と、
前記光学素子の前記出射面からの前記照明光を出射する照明窓と、
を有し、
前記出射面は、前記出射光を拡散させる拡散部を有し、
前記拡散部は、前記出射面上において所定の方向に沿って伸びる複数の凸状部を有し、
各凸状部は、前記出射面に対して第1の角度を有し前記入射光を全反射させる全反射面と、前記出射面に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度を有し前記全反射面で全反射された反射光及び前記入射光を透過して出射させる透過面とを有する、
内視鏡用光学アダプタ。 An optical adapter that can be attached to the tip of the insertion portion of an endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject.
An optical element provided at the tip portion and having an incident surface on which light is incident as incident light from the base end side of the insertion portion and an exit surface on which the light is emitted as illumination light.
An illumination window that emits the illumination light from the emission surface of the optical element,
Have,
The emitting surface has a diffusing portion that diffuses the emitted light.
The diffusion portion has a plurality of convex portions extending along a predetermined direction on the exit surface.
Each convex portion has a total reflection surface having a first angle with respect to the emission surface and totally reflecting the incident light, and a second angle smaller than the first angle with respect to the emission surface. It has a reflected light that is totally reflected by the total reflecting surface and a transmitting surface that transmits and emits the incident light.
Optical adapter for endoscopes.
前記出射面は、前記出射光を拡散させる拡散部を有し、
前記拡散部は、前記出射面上において所定の方向に沿って伸びる複数の凸状部を有し、
各凸状部は、前記出射面に対して第1の角度を有し前記入射光を全反射させる全反射面と、前記出射面に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度を有し前記全反射面で全反射された反射光及び前記入射光を透過して出射させる透過面とを有する、
光学素子。 An optical element having an incident surface on which light is incident as incident light from the proximal end side and an emitting surface on which the light is emitted as emitted light.
The emitting surface has a diffusing portion that diffuses the emitted light.
The diffusion portion has a plurality of convex portions extending along a predetermined direction on the exit surface.
Each convex portion has a total reflection surface having a first angle with respect to the emission surface and totally reflecting the incident light, and a second angle smaller than the first angle with respect to the emission surface. It has a reflected light that is totally reflected by the total reflecting surface and a transmitting surface that transmits and emits the incident light.
Optical element.
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