JP2022182872A - Illumination optical system, optical adapter and endoscope - Google Patents

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Abstract

To provide an illumination optical system which can prevent the generation of halation in an endoscopic image while suppressing increase in the size of a tip part of an insertion part without narrowing a field angle of the endoscopic image.SOLUTION: An illumination optical system for an endoscope having an insertion part to be inserted to a subject comprises: an observation window 21; a ring-shaped illumination window 22; and a diffusion optical element 27 which is provided on the rear side of the illumination window 22 and has an incident part on which light is incident and an emission part which emits light as illumination light. The incident part or emission part has a diffusion part DS which has a plurality of protrusions 27p that diffuses the light. The plurality of protrusions 27p is configured to diffuse the light emitted from the emission part such that the light emitted to the inner diameter direction heading toward the center becomes larger than the light emitted to the outer diameter direction from the center of an insertion part 5 when a tip surface 11a of a tip part 11 of the insertion part 5 is viewed from the tip side.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、照明光学系、光学アダプタ及び内視鏡に関し、特に、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、光学アダプタ及び、その照明光学系を有する内視鏡に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an illumination optical system, an optical adapter, and an endoscope, and in particular, an illumination optical system for an endoscope having an insertion section to be inserted into a subject, an optical adapter, and an endoscope having the illumination optical system. Regarding.

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、挿入部の先端部から照明光が出射される。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内視鏡画像として得られる。 Endoscopes are widely used in industrial and medical fields. The endoscope has an insertion section, and illumination light is emitted from the distal end of the insertion section. Reflected light of the illumination light from the object is received by the observation window, and the image of the object inside the object is obtained as an endoscope image by acquiring the image of the object.

挿入部の先端部が被検体内の内壁などに接近し過ぎると、内視鏡画像中にハレーションが発生する。例えば、先端部がパイプの内壁に接するように近づくと、照明光が先端部の近傍の内壁へ多く照射されるため、その内壁からの反射光によるハレーションが、内視鏡画像中に発生する。ハレーションが発生すると、画像処理装置は、ハレーション部分の被写体が観察しやすくなるよう、照明の明るさを全体的に減らしてハレーションを直すように調光する。ハレーション部分は調光により修正されるが、その一方でハレーションが発生していない領域が暗くなってしまう。特に、挿入部の長手軸が被検体内の内壁面と平行に近い角度で先端部が内壁に接近した場合、内壁に近い部分でハレーションが顕著に発生し、画像中の内壁から遠い部分と比較して内壁に近い部分に強いハレーションが生じてしまう。 Halation occurs in an endoscopic image when the distal end of the insertion portion is too close to the inner wall of the subject. For example, when the tip approaches the inner wall of the pipe, more illumination light is emitted to the inner wall near the tip, and halation due to reflected light from the inner wall occurs in the endoscopic image. When halation occurs, the image processing apparatus performs dimming to correct the halation by reducing the brightness of the illumination as a whole so that the subject in the halation portion can be easily observed. The halation part is corrected by dimming, while the non-halation area becomes darker. In particular, when the tip approaches the inner wall at an angle in which the longitudinal axis of the insertion tube is nearly parallel to the inner wall of the subject, halation remarkably occurs in the portion near the inner wall, compared to the portion far from the inner wall in the image. As a result, a strong halation occurs in a portion near the inner wall.

図38は、挿入部IPの先端部が、管路Pの内壁PIに接近した場合を示す管路Pの断面図である。図39は、図38の場合における、内視鏡画像の表示例を示す図である。先端部の先端面には、観察窓OWと照明窓IWが設けられている。 38 is a cross-sectional view of the duct P showing a case where the distal end of the insertion portion IP approaches the inner wall PI of the duct P. FIG. 39 is a diagram showing a display example of an endoscopic image in the case of FIG. 38. FIG. An observation window OW and an illumination window IW are provided on the distal end surface of the distal end portion.

照明窓IWから出射された光のうち、内壁PIに近い部分から反射した光により、図39に示すように、表示装置DISPに表示された画像G中において、内壁PIに近い部分NBAに強いハレーション領域(点線で示す)が生じる。 Of the light emitted from the illumination window IW, the light reflected from the portion near the inner wall PI causes strong halation in the portion NBA near the inner wall PI in the image G displayed on the display device DISP, as shown in FIG. A region (indicated by a dotted line) results.

そのため、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止のために、例えば、日本国特開平6-148527号公報には、傾斜部を有する環状の照明ヘッド部材を、挿入部の先端部に設け、照明光を照明ヘッド部材において反射させて照明光の角度を変更する照明機構が提案されている。 Therefore, in order to prevent halation from occurring in endoscopic images, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-148527 discloses that an annular illumination head member having an inclined portion is attached to the distal end portion of the insertion portion. An illumination mechanism has been proposed in which an illumination light is reflected by an illumination head member to change the angle of the illumination light.

特開平6-148527号公報JP-A-6-148527

しかし、照明ヘッド部材などのハレーション防止機構を、挿入部の先端部の先端側に設けることは、内視鏡画像の画角が狭くなってしまうと共に、先端部の大型化を招くという問題が生じる。 However, providing an anti-halation mechanism such as an illumination head member on the distal end side of the distal end portion of the insertion portion causes a problem that the angle of view of the endoscopic image is narrowed and the distal end portion is increased in size. .

そこで、本発明は、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制しつつ、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる照明光学系、光学アダプタ及び内視鏡を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides illumination that can prevent the occurrence of halation in an endoscopic image while suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. The object is to provide an optical system, an optical adapter and an endoscope.

本発明の一態様の照明光学系は、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の先端面に設けられた観察窓と、前記先端部の前記先端面に設けられ、前記先端面を先端側から見たときにリング状又は部分円形を有する照明窓と、前記照明窓の後ろ側に設けられ、光が入射する入射部と、照明光として前記光を出射する出射部とを有する光学素子と、を有し、前記入射部又は前記出射部は、前記光を拡散させる少なくとも1つ以上の凸部を有する拡散部を有し、前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の中心から外径方向に出射される第1の光よりも、前記挿入部の前記中心に向かう内径方向に出射される第2の光又は前記挿入部の外周部の接線方向に出射される第3の光の方が多くなるように、前記出射部から出射される光を拡散させるよう構成される。 An illumination optical system according to one aspect of the present invention is an illumination optical system for an endoscope having an insertion section to be inserted into a subject, comprising: an observation window provided on a distal end surface of a distal end portion of the insertion section; an illumination window provided on the distal end surface of the distal end portion and having a ring shape or a partial circular shape when the distal end surface is viewed from the distal end side; and an incident portion provided behind the illumination window and receiving light. and an optical element having an emission portion for emitting the light as illumination light, wherein the incidence portion or the emission portion has a diffusion portion having at least one convex portion for diffusing the light. , the at least one or more convex portions are arranged in the insertion portion more than the first light emitted from the center of the insertion portion in the outer radial direction when the distal end face of the distal end portion is viewed from the distal end side; The second light emitted in the inner diameter direction toward the center of the insertion portion or the third light emitted in the tangential direction of the outer peripheral portion of the insertion portion is greater. configured to diffuse.

本発明の一態様の光学アダプタは、被検体に挿入される挿入部を有する内視鏡の先端部に装着可能な光学アダプタであって、前記挿入部の先端部から入射光として光が入射する入射部と、照明光として前記光を出射する出射部とを有する光学素子を有し、前記光学アダプタの先端面に設けられた観察窓と、前記光学素子の前記先端部側に設けられ、前記先端部を先端側から見たときにリング状又は部分円形を有し、前記出射部からの前記照明光を出射する照明窓と、を有し、前記入射部又は前記出射部は、前記出射部から出射される前記光を拡散させる少なくとも1つ以上の凸部を有する拡散部を有し、前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の中心から外径方向に出射される第1の光よりも、前記挿入部の前記中心に向かう内径方向に出射される第2の光又は前記挿入部の外周部の接線方向に出射される第3の光の方が多くなるように、前記出射部から出射される光を拡散させるよう構成される。 An optical adapter according to one aspect of the present invention is an optical adapter that can be attached to a distal end portion of an endoscope having an insertion portion that is inserted into a subject, and light is incident from the distal end portion of the insertion portion as incident light. An optical element having an incident part and an emitting part for emitting the light as illumination light, an observation window provided on the tip surface of the optical adapter, and an observation window provided on the tip side of the optical element, an illumination window that has a ring shape or a partial circular shape when the tip is viewed from the tip side and emits the illumination light from the emission part, wherein the incidence part or the emission part is the emission part a diffusing portion having at least one or more convex portions for diffusing the light emitted from the at least one or more convex portions, when the tip surface of the tip portion is viewed from the tip side, The second light emitted in the radial direction toward the center of the insertion portion or the tangential direction of the outer peripheral portion of the insertion portion rather than the first light emitted in the radial direction from the center of the insertion portion. It is configured to diffuse the light emitted from the emitting portion such that more third light is received.

本発明の一態様の内視鏡は、本発明の一態様の照明光学系を有する。 An endoscope of one aspect of the present invention has an illumination optical system of one aspect of the present invention.

本発明によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制しつつ、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる照明光学系、光学アダプタ及び内視鏡を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, illumination that can prevent the occurrence of halation in an endoscopic image while suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. Optics, optical adapters and endoscopes can be provided.

本発明の第1の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。1 is a configuration diagram showing the configuration of an endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1の実施の形態に関わる、内視鏡装置における撮像ユニットと照明光学系を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an imaging unit and an illumination optical system in the endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施の形態に関わる、硬性内視鏡を用いた内視鏡装置における対物光学系と照明光学系を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining an objective optical system and an illumination optical system in an endoscope apparatus using a rigid endoscope, relating to the first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1の実施の形態に関わる、挿入部の中心軸に沿った、先端部の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the distal end portion along the center axis of the insertion portion, according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施の形態に関わる拡散光学素子の斜め前方から見たときの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the diffusing optical element according to the first embodiment of the present invention when viewed obliquely from the front; 本発明の第1の実施の形態に関わる拡散光学素子の斜め後方から見たときの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the diffusing optical element according to the first embodiment of the present invention when viewed obliquely from behind; 本発明の第1の実施の形態に関わる拡散光学素子の先端側から見たときの側面図である。It is a side view when seen from the tip side of the diffusion optical element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に関わる、光の出射方向を説明するための拡散光学素子の中心軸に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view along the central axis of the diffusing optical element for explaining the light emitting direction according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施の形態に関わる、光の出射方向を説明するための、拡散光学素子を先端側から見た図である。It is the figure which looked at the diffusion optical element from the front end side for demonstrating the outgoing radiation direction of the light in connection with the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に関わる、拡散光学素子の光学特性を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining optical characteristics of a diffusing optical element according to the first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第2の実施の形態に関わる、拡散光学素子の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a diffusing optical element according to a second embodiment of the invention; 本発明の第2の実施の形態に関わる、拡散光学素子の先端側から見たときの拡散光学素子の側面図である。FIG. 10 is a side view of the diffusing optical element when viewed from the tip side of the diffusing optical element, relating to the second embodiment of the present invention; 本発明の第2の実施の形態に関わる、中心軸に直交する方向から見たときの拡散光学素子の先端側部分の部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the tip side portion of the diffusing optical element when viewed from a direction orthogonal to the central axis, relating to the second embodiment of the present invention; 本発明の第2の実施の形態に関わる、拡散光学素子の先端部の2つの斜面部の角度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the angle of two slope parts of the front-end|tip part of a diffusion optical element in connection with the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に関わる挿入部の先端部の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the distal end portion of the insertion portion according to the second embodiment of the present invention; 本発明の第3の実施の形態に関わる拡散光学素子の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a diffusing optical element according to a third embodiment of the invention; 本発明の第3の実施の形態に関わる、拡散光学素子の中心軸に直交する方向から見た、拡散光学素子の正面図である。FIG. 11 is a front view of the diffusion optical element, viewed from a direction orthogonal to the central axis of the diffusion optical element, according to the third embodiment of the present invention; 本発明の第3の実施の形態に関わる、各凸部の2つの斜面部の形状を規定する最小単位を示す図である。It is a figure which shows the minimum unit which prescribe|regulates the shape of two slope parts of each convex part in connection with the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に関わる、各凸部の断面形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cross-sectional shape of each convex part in connection with the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に関わる、拡散部における光の出射方向を説明するための拡散光学素子の中心軸に沿った凸部の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a convex portion along the central axis of the diffusion optical element for explaining the light emission direction in the diffusion portion, according to the third embodiment of the present invention; 本発明の第3の実施の形態に関わる、挿入部の先端部の構造を説明するための、先端部の先端面と断面を示す図である。FIG. 10 is a view showing a distal end surface and a cross section of the distal end portion for explaining the structure of the distal end portion of the insertion portion, relating to the third embodiment of the present invention; 本発明の第4の実施の形態に関わる、内視鏡装置における撮像ユニットと照明光学系を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an imaging unit and an illumination optical system in an endoscope apparatus, relating to a fourth embodiment of the present invention; 本発明の第4の実施の形態に関わる、挿入部の先端部の構造を説明するための、先端部の先端面と断面を示す図である。FIG. 10 is a view showing a distal end surface and a cross section of the distal end portion for explaining the structure of the distal end portion of the insertion portion, according to the fourth embodiment of the present invention; 本発明の第4の実施の形態に関わる、拡散光学素子の先端側斜め方向から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the front end side diagonal direction of the diffusion optical element in connection with the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に関わる、拡散光学素子の他の先端側斜め方向から見た斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of the diffusing optical element according to the fourth embodiment of the present invention, viewed from another oblique direction on the distal end side; 本発明の第4の実施の形態に関わる、拡散光学素子の構造を説明するための、拡散光学素子の先端面と断面を示す図である。It is a figure which shows the front end surface and cross section of the diffusion optical element for demonstrating the structure of the diffusion optical element in connection with the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に関わる、中心から外径方向に伸びる線に沿った拡散光学素子の先端部の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the tip portion of the diffusing optical element along a line extending radially from the center, according to the fourth embodiment of the present invention; 本発明の第4の実施の形態の変形例に関わる、中央部が突出するように複数の凸部が形成された、拡散光学素子の先端面と断面を示す図である。It is a figure which shows the front-end|tip surface and cross section of the diffusion optical element in which several convex parts were formed so that the center part might protrude, regarding the modification of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に関わる、先端部を先端側から見たときの先端面の正面図である。FIG. 11 is a front view of a distal end face when the distal end portion is viewed from the distal end side, relating to the fifth embodiment of the present invention; 本発明の第5の実施の形態に関わる、拡散光学素子の内側領域の形状を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing the shape of the inner region of the diffusing optical element according to the fifth embodiment of the invention; 本発明の第5の実施の形態に関わる、拡散光学素子の外側領域の形状を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing the shape of the outer region of the diffusing optical element, according to the fifth embodiment of the invention; 本発明の第6の実施の形態に関わる、挿入部の先端部の構造を説明するための、先端部の先端面と断面を示す図である。FIG. 11 is a view showing a distal end surface and a cross section of the distal end portion for explaining the structure of the distal end portion of the insertion section, according to the sixth embodiment of the present invention; 本発明の第6の実施の形態に関わる、拡散光学素子の先端側斜め方向から見た斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a diffusing optical element according to a sixth embodiment of the present invention, viewed obliquely from the distal end side; 。本発明の第6の実施の形態に関わる、拡散光学素子の基端側斜め方向から見た斜視図である。. FIG. 11 is a perspective view of a diffusing optical element according to a sixth embodiment of the present invention, viewed obliquely from the base end side; 本発明の第6の実施の形態に関わる、フレネルレンズの機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the Fresnel lens in connection with the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に関わる、フレネルレンズの機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the Fresnel lens in connection with the 6th Embodiment of this invention. 本発明の各実施の形態の変形例に関わるカバーガラスの側面図である。It is a side view of the cover glass in connection with the modification of each embodiment of this invention. 内視鏡の挿入部の先端部が、管路の内壁に接近した場合を示す管路の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a duct showing a case where the distal end of the insertion section of the endoscope approaches the inner wall of the duct. 図38の場合における、内視鏡画像の表示例を示す図である。FIG. 39 is a diagram showing a display example of an endoscopic image in the case of FIG. 38;

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
(第1の実施の形態)
(内視鏡装置の構成)
In each drawing used for the following explanation, the scale of each component is changed in order to make each component recognizable on the drawing. is not limited only to the quantity of components, shapes of components, size ratios of components, and relative positional relationships of components described in .
(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 the configuration of an endoscope apparatus according to this 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, an endoscope apparatus 1 includes an apparatus main body 2 having functions such as a video processor, and an endoscope 3 connected to the apparatus main body 2 . The apparatus main body 2 has a display unit 4 such as a liquid crystal panel (LCD) for displaying endoscope images, operation menus, and the like. The display unit 4 may be provided with a touch panel.

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 includes an insertion section 5 as an endoscope insertion section to be inserted into a subject, an operation section 6 connected to the proximal end of the insertion section 5, and a universal cord extending from the operation section 6. 7. The endoscope 3 is detachable from the device body 2 via a universal cord 7 .

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 insertion portion 5 includes, in order from the distal end side, a distal end portion 11, a bending portion 12, and an elongated flexible portion 13. As shown in FIG. The bending portion 12 is connected to the proximal end of the distal end portion 11 and is configured to be bendable, for example, in the vertical and horizontal directions. The flexible portion 13 is connected to the proximal end of the bending portion 12 and has flexibility.

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23b(図2)が内蔵されている。観察窓21(図2)が、挿入部5の先端部11の先端面11aに設けられている。撮像素子23bは、観察窓21に入射した入射光を受光する。 The distal end portion 11 of the insertion portion 5 incorporates an imaging element 23b (FIG. 2) such as a CMOS image sensor. An observation window 21 ( FIG. 2 ) is provided on the distal end surface 11 a of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 . The imaging element 23b receives incident light that has entered the observation window 21 .

先端部11には、矢印で示すように、直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。例えば、直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は直視用内視鏡となる。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。光学アダプタ10は、検査対象、検査用途などに応じて装着される。なお、内視鏡装置1は、光学アダプタ10を先端部11に装着しないで使用することもできる。 An optical adapter 10 for direct viewing can be detachably attached to the distal end portion 11 as indicated by an arrow. For example, by attaching the optical adapter 10 for direct viewing to the distal end portion 11, the endoscope 3 becomes an endoscope for direct viewing. That is, the optical adapter 10 can be attached to the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of the endoscope 3 . The optical adapter 10 is attached according to the object to be inspected, the application for inspection, and the like. The endoscope apparatus 1 can also be used without attaching the optical adapter 10 to the distal end portion 11 .

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 operation unit 6 is provided with a bending joystick 6a that bends the bending portion 12 vertically and horizontally. The user can bend the bending portion 12 in a desired direction by tilting the bending joystick 6a. In addition to the bending joystick 6a, the operation unit 6 is provided with buttons for instructing endoscope functions, for example, various operation buttons such as a freeze button, a bending lock button, and a recording instruction button.

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、内視鏡機能を指示する各種操作ボタンと同様の指示内容である内視鏡装置1の種々の操作を指示してもよい。 In the case of a configuration in which the display unit 4 is provided with a touch panel, the user operates the touch panel to perform various operations of the endoscope apparatus 1, which have the same instruction contents as various operation buttons for instructing endoscope functions. You can direct the operation.

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23b(図2,図3)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。 The display unit 4 of the apparatus main body 2 displays an endoscope image captured by the imaging device 23b (FIGS. 2 and 3) of the imaging unit provided in the distal end portion 11. FIG. Further, inside the apparatus main body 2, various circuits such as a control unit (not shown) that performs image processing and various controls, a recording device that records processed images in a memory (not shown), and the like are provided.

図2は、内視鏡装置における撮像ユニットと照明光学系を説明するための模式図である。挿入部5の先端部11の先端面11aは、円形を有し、先端面11aの中央部に観察窓21が設けられている。観察窓21を囲むように、リング状の照明窓22が先端面11aに設けられている。先端部11の先端面11aには、観察窓21用の凹レンズ21aと、照明窓22用のカバーガラス22aとが設けられている。すなわち、照明窓22は、先端部11の先端面11aに設けられ、先端面11aを先端側から見たときにリング状を有する。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an imaging unit and an illumination optical system in an endoscope apparatus. The distal end surface 11a of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 has a circular shape, and an observation window 21 is provided in the central portion of the distal end surface 11a. A ring-shaped illumination window 22 is provided on the distal end surface 11 a so as to surround the observation window 21 . A concave lens 21 a for the observation window 21 and a cover glass 22 a for the illumination window 22 are provided on the tip surface 11 a of the tip portion 11 . That is, the illumination window 22 is provided on the distal end surface 11a of the distal end portion 11 and has a ring shape when the distal end surface 11a is viewed from the distal end side.

なお、ここでは、照明窓22のリング形状は、1つのリング形状により形成されているが、複数の円弧形状(例えば2つの円弧形状)により形成されていてもよい。 In addition, although the ring shape of the illumination window 22 is formed of one ring shape here, it may be formed of a plurality of circular arc shapes (for example, two circular arc shapes).

凹レンズ21aの後ろ側には、撮像ユニット23が設けられている。撮像ユニット23は、対物光学系(図4)を構成するレンズ群23aの基端側に配設された撮像素子23b(図4)を有している。撮像素子23bは、例えばCMOSイメージセンサである。対物光学系の画角は、一点鎖線で示すように広い。なお、凹レンズ21aも対物光学系の一部であり、レンズ群23aと組み合わせて対物光学系を構成している。 An imaging unit 23 is provided behind the concave lens 21a. The imaging unit 23 has an imaging device 23b (FIG. 4) arranged on the proximal end side of the lens group 23a that constitutes the objective optical system (FIG. 4). The imaging device 23b is, for example, a CMOS image sensor. The field angle of the objective optical system is wide as indicated by the dashed line. The concave lens 21a is also a part of the objective optical system, and is combined with the lens group 23a to constitute the objective optical system.

カバーガラス22aの後ろ側には、拡散光学素子27を挟んで、光ファイバ束であるライトガイド25の先端側端面が、照明窓22のリング形状に合わせて、リング状に配設されている。ライトガイド25の基端側端面は、操作部6内に設けられた光源26からの光を受光できる位置に配設されている。ライトガイド25の基端側端面は、円形に形成されている。ここでは、ライトガイド25は、基端側から先端側に向かって、光ファイバ束がほぐされて、ライトガイド25の先端側端面がリング状になるように挿入部5内に配設される。なお、完全にリング状になるまで光ファイバ束をほぐさず、半円を構成する程度にほぐしても、拡散光学素子27の円筒部分を通過する際に光を拡散することが可能である。 Behind the cover glass 22a, a light guide 25, which is an optical fiber bundle, is arranged in a ring shape so as to match the ring shape of the illumination window 22 with a diffusion optical element 27 interposed therebetween. A proximal end surface of the light guide 25 is arranged at a position where it can receive light from a light source 26 provided in the operation section 6 . A proximal end surface of the light guide 25 is formed in a circular shape. Here, the light guide 25 is arranged in the insertion section 5 so that the optical fiber bundle is loosened from the proximal side to the distal side so that the distal end face of the light guide 25 is ring-shaped. It should be noted that even if the optical fiber bundle is not untwisted to form a complete ring, but is untwisted to form a semicircle, the light can be diffused when passing through the cylindrical portion of the diffusing optical element 27 .

なお、ここでは、光源26は、LED光源であり、操作部6内に設けられているが、装置本体2内に設けてもよい。この場合、光ファイバ等を用いて装置本体2内の光源26から導光すればよい。 Here, the light source 26 is an LED light source and is provided inside the operation section 6 , but may be provided inside the device main body 2 . In this case, the light may be guided from the light source 26 in the device body 2 using an optical fiber or the like.

被写体からの反射光は、観察窓21に入射する。観察窓21に入射した光は、撮像ユニット23の撮像素子23bの撮像面上に結像する。撮像素子23bから延出する複数の信号線24は、装置本体2内の駆動回路と信号処理回路(共に図示せず)に接続されている。撮像素子23bは、装置本体2内の駆動回路(図示せず)により駆動され、撮像信号を出力する。装置本体2内の信号処理回路は、撮像信号に基づいて内視鏡画像を生成して、表示部4に表示する。 Reflected light from the subject enters the observation window 21 . Light incident on the observation window 21 forms an image on the imaging surface of the imaging device 23b of the imaging unit 23 . A plurality of signal lines 24 extending from the imaging element 23b are connected to a driving circuit and a signal processing circuit (both not shown) inside the apparatus main body 2 . The imaging element 23b is driven by a driving circuit (not shown) in the apparatus body 2 and outputs an imaging signal. A signal processing circuit in the device body 2 generates an endoscopic image based on the imaging signal and displays it on the display unit 4 .

上述したように、照明窓22とライトガイド25の先端面との間には、拡散光学素子27が設けられている。拡散光学素子27の構成については、後述する。 As described above, the diffusing optical element 27 is provided between the illumination window 22 and the tip surface of the light guide 25 . The configuration of the diffusing optical element 27 will be described later.

上述した内視鏡は、軟性内視鏡であるが、硬性内視鏡でもよい。図3は、硬性内視鏡を用いた内視鏡装置における対物光学系と照明光学系を説明するための模式図である。 Although the endoscope described above is a flexible endoscope, it may be a rigid endoscope. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an objective optical system and an illumination optical system in an endoscope apparatus using a rigid endoscope.

硬性内視鏡3aは、挿入部5aと、挿入部5aの基端部に設けられた接眼部5bを有する。挿入部5aは、硬質の円筒部材により構成されている。挿入部5aの先端面11aの中央部には、円形の観察窓21が設けられている。観察窓21を囲むように、リング状の照明窓22が先端面11aに設けられている。 The rigid endoscope 3a has an insertion section 5a and an eyepiece section 5b provided at the proximal end of the insertion section 5a. The insertion portion 5a is composed of a rigid cylindrical member. A circular observation window 21 is provided in the central portion of the distal end surface 11a of the insertion portion 5a. A ring-shaped illumination window 22 is provided on the distal end surface 11 a so as to surround the observation window 21 .

凹レンズ21aの後ろ側の挿入部5a内には、レンズ群23aが設けられている。レンズ群23aの基端側には、リレーレンズ31が配置されている。リレーレンズ31の基端側には、接眼レンズ32が配置されている。 A lens group 23a is provided in the insertion portion 5a behind the concave lens 21a. A relay lens 31 is arranged on the proximal end side of the lens group 23a. An eyepiece lens 32 is arranged on the base end side of the relay lens 31 .

カバーガラス22aの後ろ側には、拡散光学素子27を挟んで、光ファイバ束であるライトガイド33の先端側端面が、照明窓22のリング形状に合わせて、リング状に配設されている。 Behind the cover glass 22a, a light guide 33, which is an optical fiber bundle, is arranged in a ring shape so as to match the ring shape of the illumination window 22 with the diffusion optical element 27 interposed therebetween.

挿入部5aの途中には、光源装置33から延出するライトガイドケーブル33aを着脱可能に装着するための装着部34が設けられている。光源装置33は、内部に、LED光源である光源35を有している。ライトガイドケーブル33a内には、光ファイバ束であるライトガイド36が配設されている。ライトガイド36の基端面は、光源装置33内において、光源35からの光を受けるように配置され固定されている。 A mounting portion 34 for detachably mounting a light guide cable 33a extending from the light source device 33 is provided in the middle of the insertion portion 5a. The light source device 33 internally has a light source 35 that is an LED light source. A light guide 36, which is an optical fiber bundle, is arranged in the light guide cable 33a. A base end surface of the light guide 36 is arranged and fixed in the light source device 33 so as to receive light from the light source 35 .

ライトガイド33の基端部は、装着部34に固定されている。ライトガイドケーブル33aの先端部が装着部34に装着されると、ライトガイド36の先端面は、ライトガイド33の基端面に対向するように配設される。よって、光源35からの光は、ライトガイド36を通って、ライトガイド33の基端面に入射する。ライトガイド33の基端面に入射した光は、ライトガイド33の先端部から出射し、照明窓22から照明光として出射する。 A base end portion of the light guide 33 is fixed to the mounting portion 34 . When the tip of the light guide cable 33 a is attached to the attachment portion 34 , the tip surface of the light guide 36 is arranged to face the base end surface of the light guide 33 . Therefore, the light from the light source 35 passes through the light guide 36 and enters the base end surface of the light guide 33 . The light incident on the base end surface of the light guide 33 is emitted from the tip of the light guide 33 and emitted from the illumination window 22 as illumination light.

ライトガイド33の基端側端面は、円形に形成されている。ライトガイド33は、基端側から先端側に向かって、光ファイバ束がほぐされて、ライトガイド33の先端側端面がリング状になるように挿入部5a内に配設される。ライトガイド33のリング状の先端面は、拡散光学素子27の基端面27aに対応して配設されている。 A proximal end surface of the light guide 33 is formed in a circular shape. The light guide 33 is disposed in the insertion portion 5a such that the optical fiber bundle is loosened from the proximal side to the distal side so that the distal end face of the light guide 33 has a ring shape. A ring-shaped distal end surface of the light guide 33 is arranged corresponding to the proximal end surface 27 a of the diffusing optical element 27 .

ユーザは、接眼部5bに眼を近づけると、接眼レンズ32を通して被写体像を見ることができる。そして、照明窓22とライトガイド33の先端面との間には、拡散光学素子27が設けられている。 The user can see the subject image through the eyepiece lens 32 by bringing his or her eye closer to the eyepiece 5b. A diffusing optical element 27 is provided between the illumination window 22 and the tip surface of the light guide 33 .

図4は、挿入部5の中心軸Oに沿った、先端部11の断面図である。図4は、図2に示したリング状の照明窓22を有する先端面11aの断面を示す。円筒形状の拡散光学素子27の中心軸は、挿入部5の中心軸Oと一致する。先端部11は、筒状の筐体11x内に、撮像ユニット23を有する。撮像ユニット23は、図示しない硬質部材に固定されている。撮像ユニット23は、レンズ群23aと撮像素子23bを有する。撮像ユニット23は、図4に示すように、観察窓21からの光が対物光学系に入射するように、先端部11内に固定されている。 4 is a cross-sectional view of the distal end portion 11 along the central axis O of the insertion portion 5. FIG. FIG. 4 shows a cross section of the tip surface 11a having the ring-shaped illumination window 22 shown in FIG. The central axis of the cylindrical diffusing optical element 27 coincides with the central axis O of the insertion section 5 . The distal end portion 11 has an imaging unit 23 inside a cylindrical housing 11x. The imaging unit 23 is fixed to a hard member (not shown). The imaging unit 23 has a lens group 23a and an imaging element 23b. As shown in FIG. 4, the imaging unit 23 is fixed inside the distal end portion 11 so that the light from the observation window 21 enters the objective optical system.

図4に示すように、照明窓22の後ろ側には、拡散光学素子27が配設されている。拡散光学素子27は、基端面27aがライトガイド25の先端面に対向し、先端面27bがカバーガラス22aの基端面に対向するように、配置されている。
(拡散光学素子の構成)
As shown in FIG. 4, a diffusing optical element 27 is arranged behind the illumination window 22 . The diffusing optical element 27 is arranged such that the base end surface 27a faces the tip end face of the light guide 25 and the tip end face 27b faces the base end face of the cover glass 22a.
(Structure of diffusion optical element)

図5~図7は、拡散光学素子27の構成を示す図である。図5は、拡散光学素子27の斜め前方から見たときの斜視図である。図6は、拡散光学素子27の斜め後方から見たときの斜視図である。図7は、拡散光学素子27の先端側から見たときの側面図である。 5 to 7 are diagrams showing the configuration of the diffusing optical element 27. FIG. FIG. 5 is a perspective view of the diffusing optical element 27 as seen obliquely from the front. FIG. 6 is a perspective view of the diffusing optical element 27 as seen obliquely from behind. FIG. 7 is a side view of the diffusing optical element 27 as seen from the tip side.

拡散光学素子27は、円筒形状を有する。拡散光学素子27は、ガラス製、あるいはプラスチック製である。これらは、屈折率が1.3~2.2程度の透明な部材である。拡散光学素子27の基端面27aは、光が入射する入射面であり、リング形状を有する。拡散光学素子27の先端面27bは、光が入射する出射面である。拡散光学素子27の基端面27a及び先端面27bは、拡散光学素子27の中心軸Oに直交する平面に平行な平面を有する。拡散光学素子27の中心軸Oは、撮像ユニット23の対物光学系の光軸に一致する。拡散光学素子27は、拡散光学素子27の中心軸Oに沿って中空部27dを有する。 The diffusing optical element 27 has a cylindrical shape. The diffusing optical element 27 is made of glass or plastic. These are transparent members having a refractive index of about 1.3 to 2.2. A base end surface 27a of the diffusing optical element 27 is an incident surface on which light is incident, and has a ring shape. A tip surface 27b of the diffusing optical element 27 is an exit surface on which light is incident. A base end surface 27 a and a distal end surface 27 b of the diffusion optical element 27 have planes parallel to a plane perpendicular to the central axis O of the diffusion optical element 27 . A central axis O of the diffusing optical element 27 coincides with the optical axis of the objective optical system of the imaging unit 23 . The diffusing optical element 27 has a hollow portion 27 d along the central axis O of the diffusing optical element 27 .

すなわち、拡散光学素子27は、照明窓22の後ろ側に設けられ、光が入射する入射部としての基端面27aと、照明光として光を出射する出射部としての先端面27bとを有する光学素子である。 That is, the diffusing optical element 27 is provided behind the illumination window 22, and has a base end surface 27a as an incident portion for incident light and a distal end surface 27b as an exit portion for emitting light as illumination light. is.

拡散光学素子27の外周面27cの先端側部分には、周方向に沿って複数のV字溝27vが形成されている。すなわち、各V字溝27vは、円筒形状の拡散光学素子27の先端側外周部分に設けられている。各V字溝27vは、中心軸Oに対して所定の角度を持って傾いて形成されている。拡散光学素子27は、先端側に、円錐形状を有するテーパ部分27eを有する。各V字溝27vは、そのテーパ部分27eを含む範囲に形成されている。中心軸Oを通る平面におけるテーパ部分27eの傾斜角をαとしたとき、αは、2度から20度の範囲の角度である。 A plurality of V-shaped grooves 27v are formed in the distal end portion of the outer peripheral surface 27c of the diffusing optical element 27 along the circumferential direction. That is, each V-shaped groove 27v is provided on the outer peripheral portion of the cylindrical diffusing optical element 27 on the tip side. Each V-shaped groove 27v is formed to be inclined with respect to the central axis O at a predetermined angle. The diffusing optical element 27 has a tapered portion 27e having a conical shape on the tip side. Each V-shaped groove 27v is formed in a range including its tapered portion 27e. When the inclination angle of the tapered portion 27e on the plane passing through the central axis O is α, α is an angle in the range of 2 degrees to 20 degrees.

言い換えると、図5~図7において点線で示す細長の凸部27pが、テーパ部分27eを含む円筒状の拡散光学素子27の先端側表面上に、周方向に沿って所定の間隔で、複数設けられている。長手軸Oに直交する各凸部27pの断面形状は、三角形である。隣り合う2つの凸部27pの2つの斜面部27sにより、1つのV字溝27vが構成される。各斜面部27sの長手軸Osは、長手軸OとOsを含む平面内において、長手軸Oに対して角度αだけ傾いている。 In other words, a plurality of elongated convex portions 27p indicated by dotted lines in FIGS. 5 to 7 are provided at predetermined intervals along the circumferential direction on the tip side surface of the cylindrical diffusing optical element 27 including the tapered portion 27e. It is The cross-sectional shape of each protrusion 27p perpendicular to the longitudinal axis O is triangular. One V-shaped groove 27v is formed by two slope portions 27s of two adjacent protrusions 27p. The longitudinal axis Os of each inclined surface 27s is inclined at an angle α with respect to the longitudinal axis O in the plane containing the longitudinal axes O and Os.

すなわち、各凸部27pは、2つの斜面部27sを有し、各凸部27pの先端側部分が円筒形状の中心軸Oに近づくように、円筒形状の中心軸O対して所定の角度αだけ傾いて、拡散光学素子27の外周部に形成されている。そして、図7に示すように、先端面27bは、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、2つの斜面部27sにより形成された三角形が、リング状に複数連設して配置された形状を有する。 That is, each convex portion 27p has two slope portions 27s, and the tip side portion of each convex portion 27p is tilted at a predetermined angle α with respect to the central axis O of the cylindrical shape so that the tip side portion of the convex portion 27p approaches the central axis O of the cylindrical shape. It is inclined and formed on the outer peripheral portion of the diffusing optical element 27 . As shown in FIG. 7, when the tip surface 11a of the tip portion 11 is viewed from the tip side, the tip surface 27b is formed by a plurality of triangles formed by two slope portions 27s arranged continuously in a ring shape. It has an arranged shape.

ライトガイド25の先端から出射された光は、基端面27aに入射する。基端面27aに入射した光は、拡散光学素子27内を進行する。斜面部27sの傾斜角αは、基端面27aからの光を全反射するほど小さい。そのため、基端面27aに入射した光の一部は、斜面部27sにおいて全反射されて、先端面27bから出射する。基端面27aに入射した光の他の一部は、斜面部27sにおいて全反射されないで、先端面27bから出射する。つまり、先端面27bから出射する光は、斜面部27sにおいて1回以上の全反射を経て出射する成分と、斜面部27sで全反射されずに出射する成分の少なくとも2つ以上の成分が存在する。また、先端面27bから出射する光の中には、隣り合う2つの斜面部27sにおいて2回以上全反射して出射する光もある。 Light emitted from the tip of the light guide 25 enters the base end surface 27a. The light incident on the base end surface 27 a travels through the diffusion optical element 27 . The inclination angle α of the slope portion 27s is small enough to totally reflect the light from the base end surface 27a. Therefore, part of the light incident on the proximal end surface 27a is totally reflected by the slope portion 27s and emitted from the distal end surface 27b. Another part of the light incident on the base end face 27a is emitted from the tip face 27b without being totally reflected by the slope portion 27s. That is, the light emitted from the tip surface 27b has at least two components: a component that is emitted after being totally reflected one or more times by the inclined surface 27s, and a component that is emitted without being totally reflected by the inclined surface 27s. . In addition, among the light emitted from the tip surface 27b, some light is emitted after being totally reflected two or more times at the two adjacent slope portions 27s.

すなわち、入射部である基端面27aに入射した光は、2つの斜面部27sで全反射した後に先端面27bを透過すると共に、2つの斜面部27sで全反射しないでそのまま先端面27bを透過するように出射される。 That is, the light incident on the base end surface 27a, which is the incident portion, is transmitted through the distal end surface 27b after being totally reflected by the two inclined surfaces 27s, and is transmitted through the distal end surface 27b as it is without being totally reflected by the two inclined surfaces 27s. is emitted as

図8は、光の出射方向を説明するための拡散光学素子27の中心軸Oに沿った断面図である。図9は、光の出射方向を説明するための、拡散光学素子27を先端側から見た図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view along the central axis O of the diffusing optical element 27 for explaining the light emitting direction. FIG. 9 is a view of the diffusing optical element 27 viewed from the tip side, for explaining the direction of light emission.

先端面27bは、拡散光学素子27を先端側から見たとき、図9に示すように、内側が円形で、外側に複数の三角形が円形に並んだリング形状を有する。すなわち、先端面27bは、外周が複数の三角形状が連設した形状を有し、内周は円形を有するリング形状を有する。そして、外側の各三角形の頂点をvtとしたとき、中心軸Oから各頂点vtまでの長さは等しい。そのようなリング形状の先端面27bは、光の透過面であり、先端面27bからの光は、図8に示すように、中心軸O側へ傾いた方向で、かつ図9に示すようにリング形状の接線方向に広がるように出射される。 When the diffusing optical element 27 is viewed from the distal end side, the distal end surface 27b has a circular inner surface and a ring-shaped outer surface in which a plurality of triangles are arranged in a circle, as shown in FIG. That is, the distal end surface 27b has a ring shape with an outer periphery in which a plurality of triangular shapes are continuously arranged and an inner periphery in a circular shape. Assuming that the vertex of each outer triangle is vt, the lengths from the central axis O to each vertex vt are equal. Such a ring-shaped tip surface 27b is a light transmission surface, and the light from the tip surface 27b is directed toward the central axis O as shown in FIG. The light is emitted so as to spread in the tangential direction of the ring shape.

複数の凸部27pは、拡散光学素子27の周方向に沿って所定の角度で等間隔に配置されているので、複数の凸部27pから出射された光は、拡散光学素子27を先端側から見たときに、リング状に並んだ複数の箇所から出射される。その結果、照明光は、被写体へ略均等に照射される。凸部27pの数が多いほど、被写体への照明光はより均等に照射される。 Since the plurality of convex portions 27p are arranged at equal intervals at a predetermined angle along the circumferential direction of the diffusion optical element 27, the light emitted from the plurality of convex portions 27p passes through the diffusion optical element 27 from the tip side. When viewed, the light is emitted from a plurality of locations arranged in a ring shape. As a result, the illumination light is applied to the subject substantially evenly. The greater the number of projections 27p, the more evenly the subject is irradiated with illumination light.

具体的には、拡散光学素子27の外周面に沿って複数の凸部27pが等間隔で配置されているので、先端面27bでは、リング状に並んだ複数の凸部27pからの光が合わさって、略均一な照明光が形成される。よって、略均一な照明光を形成するためにも、凸部27pの数Nは、4以上であることが好ましい。 Specifically, since a plurality of convex portions 27p are arranged at regular intervals along the outer peripheral surface of the diffusing optical element 27, the light from the plurality of convex portions 27p arranged in a ring shape is combined on the tip surface 27b. As a result, substantially uniform illumination light is formed. Therefore, the number N of the convex portions 27p is preferably 4 or more in order to form substantially uniform illumination light.

すなわち、拡散光学素子27は、出射部としての先端面27bと、先端側のテーパ部分に形成された複数の凸部27pを有する。複数の凸部27pは、先端面27bから出射される光を拡散させる。複数の凸部27pは、先端部の前記先端面を先端側から見たときに、挿入部5の中心軸Oから外径方向に出射される光よりも、挿入部5の中心軸Oに向かう内径方向に出射される光の方が多くなるように、出射部から出射される光を拡散させるよう構成されている。よって、拡散光学素子27の出射部は、光を拡散させるように出射する複数の凸部27pを有する拡散部DSを含む。 That is, the diffusing optical element 27 has a tip surface 27b as an emitting portion and a plurality of convex portions 27p formed in a tapered portion on the tip side. The plurality of convex portions 27p diffuse the light emitted from the tip surface 27b. When the distal end face of the distal end portion is viewed from the distal end side, the plurality of convex portions 27p are directed toward the central axis O of the insertion portion 5 more than the light emitted in the radial direction from the central axis O of the insertion portion 5. It is configured to diffuse the light emitted from the emitting portion so that more light is emitted in the radial direction. Therefore, the emitting portion of the diffusing optical element 27 includes a diffusing portion DS having a plurality of convex portions 27p that emit light so as to diffuse the light.

また、V字溝27vを設けることで、外径方向に進行する光が、隣り合う2つのV字溝27vの一面で全反射して略同径で先端方向に進み、または図9において二点鎖線で示すように、隣り合う2つのV字溝27vの間で2回反射して方向を変えながら、略同径で先端方向に沿って光路を進む場合もある。よって、反射光が内周面で反射する前に、拡散光学素子27の出射面に到達する。このために、拡散光学素子27は、拡散光学素子27の内周面で再度反射して外方に広がる光線の割合を小さく抑える役割を実現可能な構成としている。 In addition, by providing the V-shaped groove 27v, the light traveling in the outer diameter direction is totally reflected by one surface of two adjacent V-shaped grooves 27v and travels toward the distal end with approximately the same diameter, or in FIG. As indicated by the dashed line, the light may be reflected twice between two adjacent V-shaped grooves 27v to change direction, and travel along the optical path along the tip direction with substantially the same diameter. Therefore, the reflected light reaches the exit surface of the diffusing optical element 27 before being reflected by the inner peripheral surface. For this reason, the diffusing optical element 27 has a configuration capable of realizing the role of suppressing the ratio of light rays that are reflected again by the inner peripheral surface of the diffusing optical element 27 and spread outward.

図10は、拡散光学素子27の光学特性を説明するための図である。図10では、図5~図7に示した拡散光学素子27を模式的に示しているため、V字溝27vの数は、図5~図7に示したV字溝27vの数よりも少ない。 FIG. 10 is a diagram for explaining the optical characteristics of the diffusing optical element 27. FIG. Since FIG. 10 schematically shows the diffusing optical element 27 shown in FIGS. 5 to 7, the number of V-shaped grooves 27v is less than the number of V-shaped grooves 27v shown in FIGS. .

中心軸Oに直交する平面における、先端面27bの隣り合う2つのV字溝の隣接する2つの斜面部27sのなす角度をθとしたとき、θは、75度から105度の範囲の角度である。θは、好ましくは、90度である。 When the angle formed by two adjacent slope portions 27s of two adjacent V-shaped grooves of the tip surface 27b on a plane perpendicular to the central axis O is θ, θ is an angle in the range of 75 degrees to 105 degrees. be. θ is preferably 90 degrees.

また、拡散光学素子27の円筒形状部の外径をΦoutとし、拡散光学素子27の中空部27dの内径をΦinとし、先端面27bの三角形の部分の外接円の直径をSoutとし、先端面27bの三角形の部分の内接円の直径をSinとしたとき、次の不等式(1)と(2)が成立することが好ましい。

Figure 2022182872000002
Let Φout be the outer diameter of the cylindrical portion of the diffusing optical element 27, Φin be the inner diameter of the hollow portion 27d of the diffusing optical element 27, Sout be the diameter of the circumscribed circle of the triangular portion of the tip surface 27b, and the tip surface 27b When the diameter of the inscribed circle of the triangular portion of is Sin, the following inequalities (1) and (2) are preferably established.
Figure 2022182872000002

ここで、Sout<Φout、Sin>Φinである。また、拡散光学素子27の屈折率nは、2.2>n>1.33である。この屈折率の値は、前述した拡散光学素子27の材料(ガラス、プラスチック等)に依存する。 Here, Sout<Φout, Sin>Φin. Moreover, the refractive index n of the diffusing optical element 27 is 2.2>n>1.33. The value of this refractive index depends on the material (glass, plastic, etc.) of the diffusing optical element 27 described above.

不等式(1)の中央の式の値が大きいほど、出射光中における全反射した光量が多くなり、ハレーションの発生が少なくなることを意味する。ただ、中央の式の値が、0.5あるいは0.5に近い値が好ましい。 It means that the larger the value of the middle expression of the inequality (1), the larger the amount of total reflected light in the emitted light, and the less the occurrence of halation. However, the value of the central formula is preferably 0.5 or a value close to 0.5.

以上のように、不等式(1)は、入射光量に対する斜面部27sにおける反射光量の比を示す。その比が、0.2から0.8の間の値であることが望ましい。反射光量の比が0.8を超えた場合、全反射して反射された光が前方から射出可能である開口部分が小さくなり、光量の損失が生じてしまう。また0.2を下回る場合、拡散光学素子27前面より斜め内方に射出する全反射光の割合が小さくなるため、ハレーションを防止する照明光の配光変化の効果が得られなくなってしまう。 As described above, the inequality (1) indicates the ratio of the amount of reflected light on the slope portion 27s to the amount of incident light. Desirably, the ratio is between 0.2 and 0.8. If the ratio of the amount of reflected light exceeds 0.8, the opening portion through which the light reflected by total reflection can exit from the front becomes small, resulting in loss of the amount of light. If it is less than 0.2, the ratio of the total reflected light emitted obliquely inward from the front surface of the diffusing optical element 27 becomes small, so that the effect of changing the light distribution of illumination light to prevent halation cannot be obtained.

次の不等式(2)は、拡散光学素子27を先端側からみたときの、径方向における基端面27aの長さに対する斜面部27sの割合を示す。この割合が大きいほど、各斜面部27sによる全反射量が大きくなる。 The following inequality (2) indicates the ratio of the slope portion 27s to the length of the base end surface 27a in the radial direction when the diffusing optical element 27 is viewed from the distal end side. As this ratio increases, the amount of total reflection by each inclined surface 27s increases.

(Sout-Sin)/(Φout-Φin)>0.1 ・・・(2) (Sout−Sin)/(Φout−Φin)>0.1 (2)

角度αが大きくなり過ぎると、先端面27bの面積が小さくなり、中心軸O方向への先端面27bからの出射光が減少してしまう。また、角度αが小さくなり過ぎると、先端面27bの面積が大きくなり、中心軸O方向への先端面27bからの出射光は増えるが、中心軸Oの外径方向への先端面27bからの出射光が増加してしまう。 If the angle α becomes too large, the area of the tip surface 27b becomes small, and the light emitted from the tip surface 27b in the central axis O direction decreases. Further, if the angle α becomes too small, the area of the tip end face 27b becomes large, and although the emitted light from the tip end face 27b in the direction of the central axis O increases, the light emitted from the tip end face 27b in the outer diameter direction of the central axis O increases. Output light increases.

そのため、不等式(1)が成立する場合、中心軸O方向への先端面27bからの出射光の光量を確保しつつ、中心軸Oの外径方向への先端面27bからの出射光の光量を抑制することができる。 Therefore, when the inequality (1) holds, the amount of light emitted from the tip surface 27b in the direction of the outer diameter of the central axis O can be increased while ensuring the amount of light emitted from the tip surface 27b in the direction of the central axis O. can be suppressed.

なお、ここでは、先端面27bの外接円は、円形であるが、完全な円形でなくてもよい。例えば、楕円形などでもよい。 In addition, although the circumscribed circle of the tip surface 27b is circular here, it may not be a perfect circle. For example, it may be elliptical.

さらになお、ここでは、拡散光学素子27は、1つの円筒部材であるが、中心軸Oに平行な平面に沿って、2以上に分割された複数の部分円筒形状部材から構成されていてもよい。 Furthermore, although the diffusing optical element 27 is a single cylindrical member here, it may be composed of a plurality of partial cylindrical members divided into two or more along a plane parallel to the central axis O. .

以上のように、上述した第1の実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制することができる照明光学系を提供することができる。先端部の大型化の抑制は、挿入部5の細径化に貢献する。 As described above, according to the first embodiment described above, there is provided an illumination optical system capable of suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. be able to. Suppression of an increase in size of the distal end portion contributes to a reduction in the diameter of the insertion portion 5 .

特に、例えば、先端部11が配管内の内壁に接近しても、先端部11を先端側から見たときに、先端部の外径方向へ向かう光量が少なくなるので、内壁に照射される光量が減少して、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる。
(第2の実施の形態)
In particular, for example, even if the tip portion 11 approaches the inner wall inside the pipe, when the tip portion 11 is viewed from the tip side, the amount of light directed toward the outer diameter direction of the tip portion decreases, so the amount of light irradiated to the inner wall is reduced to prevent halation from occurring in the endoscopic image.
(Second embodiment)

第1の実施の形態では、拡散光学素子27は、円筒形状の外周面に、中心軸Oに対して所定の角度で先端側が中心軸Oに近づくように傾斜した複数の細長の凸部を有している。これに対して、第2の実施の形態では、拡散光学素子は、円筒形状の先端面に、中央部が先端側へ突出する2つの斜面部を有するリング状凸部を有している。 In the first embodiment, the diffusing optical element 27 has, on its cylindrical outer peripheral surface, a plurality of elongated projections that are inclined at a predetermined angle with respect to the central axis O such that the distal end side approaches the central axis O. is doing. On the other hand, in the second embodiment, the diffusing optical element has a ring-shaped protruding portion having two slant portions, the central portion of which protrudes toward the tip side, on the cylindrical tip surface.

本実施の形態の内視鏡装置の構成は、上述した第1の実施の形態の内視鏡装置1と略同じ構成を有しているため、同じ構成要素については、同じ記号を用いて説明は省略し、第2の実施の形態を、第1の実施の形態と異なる構成を主に説明する。また、本実施の形態の拡散光学素子の材質、及び屈折率などの特性は、第1の実施の形態の拡散光学素子27と同じである。 Since the configuration of the endoscope apparatus of the present embodiment has substantially the same configuration as the endoscope apparatus 1 of the first embodiment described above, the same components are described using the same symbols. are omitted, and the second embodiment will be mainly described with respect to the configuration different from that of the first embodiment. Further, the characteristics such as the material and the refractive index of the diffusing optical element of this embodiment are the same as those of the diffusing optical element 27 of the first embodiment.

図11は、本実施の形態の拡散光学素子の斜視図である。図12は、本実施の形態の拡散光学素子の先端側から見たときの拡散光学素子の側面図である。 FIG. 11 is a perspective view of the diffusing optical element of this embodiment. FIG. 12 is a side view of the diffusing optical element of this embodiment when viewed from the tip side of the diffusing optical element.

図11と図12に示すように、本実施の形態の拡散光学素子27Aは、円筒形状を有する。拡散光学素子27Aは、ガラス製、あるいはプラスチック製である。拡散光学素子27Aの基端面27Aaは、光が入射する入射面であり、リング形状を有する。拡散光学素子27Aの先端部27Abは、光が入射する出射部である。拡散光学素子27Aの基端面27Aaは、拡散光学素子27Aの中心軸Oに直交する平面に平行である。 As shown in FIGS. 11 and 12, the diffusing optical element 27A of this embodiment has a cylindrical shape. The diffusing optical element 27A is made of glass or plastic. A base end surface 27Aa of the diffusing optical element 27A is an incident surface on which light is incident, and has a ring shape. A tip portion 27Ab of the diffusing optical element 27A is an emitting portion into which light is incident. A base end surface 27Aa of the diffusing optical element 27A is parallel to a plane perpendicular to the central axis O of the diffusing optical element 27A.

拡散光学素子27Aの先端部27Abは、先端部11を先端側から見たときに1つのリング形状を有している。拡散光学素子27Aの先端部27Abは、2つの斜面部27Ab1、27Ab2を有するリング状凸部である。先端部27Abは、2つの斜面部27Ab1と27Ab2により形成される円形の先端縁部27Ab3を有している。円形の先端縁部27Ab3を含む平面は、拡散光学素子27Aの中心軸Oに直交する。 A tip portion 27Ab of the diffusion optical element 27A has a single ring shape when the tip portion 11 is viewed from the tip side. A tip portion 27Ab of the diffusion optical element 27A is a ring-shaped convex portion having two slope portions 27Ab1 and 27Ab2. The tip portion 27Ab has a circular tip edge portion 27Ab3 formed by two slope portions 27Ab1 and 27Ab2. A plane including the circular tip edge 27Ab3 is orthogonal to the central axis O of the diffusing optical element 27A.

拡散光学素子27Aは、円筒形状を有するが、先端部27Abは、斜面部27Ab1により形成されたテーパ部を有する。拡散光学素子27Aの先端部27Abは、そのテーパ部の内側に、斜面部27Ab2により形成されたリング状斜面を有する。すなわち、先端部27Abは、斜面部27Ab1と、斜面部27Ab1の内側に設けられた斜面部27Ab2とを有している。斜面部27Ab1と斜面部27Ab2が拡散部DSを構成する。 The diffusing optical element 27A has a cylindrical shape, but the tip portion 27Ab has a tapered portion formed by the slope portion 27Ab1. The tip portion 27Ab of the diffusing optical element 27A has a ring-shaped slope formed by the slope portion 27Ab2 inside the tapered portion. That is, the tip portion 27Ab has a slope portion 27Ab1 and a slope portion 27Ab2 provided inside the slope portion 27Ab1. The slant portion 27Ab1 and the slant portion 27Ab2 constitute the diffusion portion DS.

図13は、中心軸Oに直交する方向から見たときの拡散光学素子27Aの先端部27Abの部分断面図である。図14は、拡散光学素子27Aの先端部27Abの2つの斜面部27Ab1、27Ab2の角度を説明するための図である。 13 is a partial cross-sectional view of the tip portion 27Ab of the diffusing optical element 27A when viewed from a direction perpendicular to the central axis O. FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining the angles of the two slant portions 27Ab1 and 27Ab2 of the tip portion 27Ab of the diffusing optical element 27A.

図13に示すように、先端部27Abの斜面部27Ab1と27Ab2は、中心軸Oに直交する平面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。 As shown in FIG. 13, slope portions 27Ab1 and 27Ab2 of tip portion 27Ab have angles θa and θb with respect to plane RP perpendicular to central axis O, respectively. The angle θb is smaller than the angle θa.

角度θa、θbは、次の式(3)、(4)の範囲の値である。
60° <θa≦85° ・・・(3)
The angles θa and θb are values within the ranges of the following formulas (3) and (4).
60° < θa ≤ 85° (3)

0° <θb≦30° ・・・(4) 0° < θb ≤ 30° (4)

すなわち、中心軸Oに直交する方向から見たとき、角度θaは、中心軸Oに直交する平面RP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、中心軸Oに直交する平面RPに対して0°を超えて30°以下の範囲の角度である。よって、先端部27Abは、2つの斜面部27Ab1、27Ab2により先端方向に突出したリング状部を有する。 That is, when viewed from a direction orthogonal to the central axis O, the angle θa is an angle in the range of more than 60° and 85° or less with respect to the plane RP orthogonal to the central axis O, and the angle θb is the central axis. It is an angle in the range of more than 0° and 30° or less with respect to the plane RP orthogonal to O. Therefore, the tip portion 27Ab has a ring-shaped portion protruding in the tip direction due to the two slope portions 27Ab1 and 27Ab2.

式(3)は、斜面部27Ab1において入射光を全反射させるための関係を示す。式(4)は、斜面部27Ab2において斜面部27Ab1からの反射光を透過させるための関係を示す。よって、斜面部27Ab1は、拡散光学素子27A内で光を反射させる反射面であり、斜面部27Ab2は、拡散光学素子27A内の光を透過する透過面である。すなわち、先端部27Abの外側は、反射面であり、先端部27Abの内側は、透過面である。 Formula (3) represents a relationship for total reflection of incident light on the slope portion 27Ab1. Equation (4) represents a relationship for allowing the reflected light from the slope portion 27Ab1 to pass through the slope portion 27Ab2. Therefore, the sloped portion 27Ab1 is a reflecting surface that reflects light within the diffusing optical element 27A, and the sloped portion 27Ab2 is a transmitting surface that transmits the light within the diffusing optical element 27A. That is, the outer side of the tip portion 27Ab is a reflective surface, and the inner side of the tip portion 27Ab is a transmissive surface.

以上のように、斜面部27Ab1は、円筒形状の拡散光学素子27Aの中心軸Oを通りかつ中心軸Oに平行な断面において、基端面27Aaからの光を全反射するように中心軸Oに直交する平面に対して角度θaを有する。斜面部27Ab2は、円筒形状の拡散光学素子27Aの中心軸Oを通りかつ中心軸O平行な断面において、基端面27Aaからの光及び斜面部27Ab1で全反射された光を透過するように中心軸Oに直交する平面に対して角度θbを有する。 As described above, the slope portion 27Ab1 is perpendicular to the central axis O so as to totally reflect the light from the base end surface 27Aa in a cross section passing through the central axis O of the cylindrical diffusing optical element 27A and parallel to the central axis O. has an angle θa with respect to the plane on which The slanted surface 27Ab2 passes through the central axis O of the cylindrical diffusing optical element 27A and is parallel to the central axis O so that the light from the base end surface 27Aa and the light totally reflected by the slanted surface 27Ab1 are transmitted. It has an angle θb with respect to a plane perpendicular to O.

図15は、本実施の形態の挿入部5の先端部11の断面図である。図15は、図2に示したリング状の照明窓22を有する先端面11aの断面を示す。 FIG. 15 is a cross-sectional view of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of this embodiment. FIG. 15 shows a cross section of the tip surface 11a having the ring-shaped illumination window 22 shown in FIG.

図15に示すように、拡散光学素子27Aは、基端面27Aaがライトガイド25の先端面に対向し、先端部27Abがカバーガラス22aの基端面に対向するように、配置されている。 As shown in FIG. 15, the diffusing optical element 27A is arranged such that the base end surface 27Aa faces the tip end face of the light guide 25 and the tip portion 27Ab faces the base end face of the cover glass 22a.

ライトガイド25から出射した光は、拡散光学素子27Aの基端面27Aaに入射する。基端面27Aaに入射した光は、円筒状の拡散光学素子27A内を通り、先端部27Abから出射する。 The light emitted from the light guide 25 is incident on the base end surface 27Aa of the diffusing optical element 27A. The light incident on the base end face 27Aa passes through the cylindrical diffusion optical element 27A and exits from the tip end portion 27Ab.

基端面27Aaに入射した光の一部は、拡散光学素子27A内で全反射することなく、透過面である斜面部27Ab2からそのまま出射する。基端面27Aaに入射した光の他の一部は、拡散光学素子27A内で全反射した後に、透過面である斜面部27Ab2から出射する。 Part of the light incident on the base end surface 27Aa is directly emitted from the inclined surface portion 27Ab2, which is a transmission surface, without undergoing total reflection within the diffusing optical element 27A. Another portion of the light incident on the base end surface 27Aa is totally reflected within the diffusing optical element 27A and then emitted from the inclined surface portion 27Ab2, which is a transmitting surface.

特に、多くの光は、反射面である斜面部27Ab1で反射し、透過面である斜面部27Ab2から中心軸O側に向けて出射される。例えば、図15に示すように、光L1は、斜面部27Ab2から、中心軸O側に向けて出射する。 In particular, most of the light is reflected by the slant surface 27Ab1, which is a reflecting surface, and is emitted toward the central axis O side from the slant surface 27Ab2, which is a transmitting surface. For example, as shown in FIG. 15, the light L1 is emitted from the slope portion 27Ab2 toward the central axis O side.

一方で、中心軸Oに平行あるいは略平行な光は、透過面である斜面部27Ab2において、先端部27Abから中心軸Oの外径方向へは少しだけ広がるように屈折して出射する。例えば、図15に示すように光L2は、斜面部27Ab2から、中心軸Oから外径側に大きく広がるようには屈折しないで出射する。 On the other hand, the light that is parallel or substantially parallel to the central axis O is refracted and emitted from the tip 27Ab at the inclined surface 27Ab2, which is a transmission surface, so as to spread slightly in the radial direction of the central axis O. For example, as shown in FIG. 15, the light L2 is emitted from the slope portion 27Ab2 without being refracted so as to spread widely from the central axis O to the outer diameter side.

先端部27Abから出射した光は、カバーガラス22aを通って照明光として、照明窓22から出射する。 The light emitted from the tip portion 27Ab passes through the cover glass 22a and is emitted from the illumination window 22 as illumination light.

特に、図15に示すように、リング状の照明窓22において、径方向外側に近い側では、光は径方向内側に向かって出射され、中心に近い側では、光は径方向外側に向かって出射されるようになっている。このため、先端部11が被検体の内壁に、挿入部5の軸と内壁面が平行に近い状態で接近した場合でも、内壁に最接近する径方向外側の照明窓22の部分からは内壁に向かわず径方向内側に向かって照明光が出射されるので、ハレーションが生じにくい。内壁(径方向外側)に向かって出射される光は存在するが、この光の成分は挿入部5の中心に近い側から出射されており、径方向外側から出射される光に比べ内壁との距離がある。そのため、内壁に向かってはいるがハレーションが生じにくい。 In particular, as shown in FIG. 15, in the ring-shaped illumination window 22, light is emitted radially inward on the side closer to the radial outer side, and light is emitted radially outward on the side closer to the center. It is designed to be emitted. Therefore, even when the distal end portion 11 approaches the inner wall of the subject in a state in which the axis of the insertion portion 5 and the inner wall surface are nearly parallel, the portion of the illumination window 22 on the radially outer side closest to the inner wall does not reach the inner wall. Since the illumination light is emitted toward the inside in the radial direction, halation is less likely to occur. Although there is light emitted toward the inner wall (outside in the radial direction), the component of this light is emitted from the side closer to the center of the insertion portion 5, and the light emitted from the outer side in the radial direction has less contact with the inner wall than light emitted from the outer side in the radial direction. There is distance. Therefore, halation is less likely to occur even though it faces the inner wall.

以上のように、上述した第2の実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制することができる照明光学系を提供することができる。また、第1の実施の形態と同様に、先端部11が配管内の内壁に接近しても、先端部11を先端側から見たときに、先端部11の外径方向へ向かう光量が少なくなるので、内壁に照射される光量が減少して、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる。
(第3の実施の形態)
As described above, according to the second embodiment described above, there is provided an illumination optical system capable of suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. be able to. Also, as in the first embodiment, even if the tip portion 11 approaches the inner wall of the pipe, when the tip portion 11 is viewed from the tip side, the amount of light directed toward the outer diameter direction of the tip portion 11 is small. Therefore, it is possible to prevent the amount of light irradiated on the inner wall from being reduced and the occurrence of halation in the endoscopic image.
(Third Embodiment)

第1の実施の形態では、円筒形状の拡散光学素子27は、外周面に複数の細長の凸部27pが周方向に沿って所定の間隔で設けられており、各細長の凸部27pは、円筒形状の拡散光学素子27の中心軸Oに対して所定の角度だけ、中心軸Oに向かって傾斜している。第2の実施の形態では、拡散光学素子27Aは、先端部に、2つの斜面部を有するリング状の先端部27Abを有し、2つの斜面部27Ab1、27Ab2はリング状に形成されている。これらに対して、第3の実施の形態では、拡散光学素子は、円筒形状の先端部上に、中心軸Oの径方向に沿って伸びた複数の凸部を有している。 In the first embodiment, the cylindrical diffusing optical element 27 has a plurality of elongated convex portions 27p provided on the outer peripheral surface at predetermined intervals along the circumferential direction, and each elongated convex portion 27p is It is inclined toward the central axis O of the cylindrical diffusing optical element 27 by a predetermined angle. In the second embodiment, the diffusing optical element 27A has a ring-shaped tip portion 27Ab having two slant portions at the tip portion, and the two slant portions 27Ab1 and 27Ab2 are formed in a ring shape. On the other hand, in the third embodiment, the diffusing optical element has a plurality of projections extending along the radial direction of the central axis O on the cylindrical tip.

本実施の形態の内視鏡装置の構成は、上述した第1の実施の形態の内視鏡装置1と略同じ構成を有しているため、同じ構成要素については、同じ記号を用いて説明は省略し、第2の実施の形態を、第1の実施の形態と異なる構成を主に説明する。また、本実施の形態の拡散光学素子の材質、及び屈折率などの特性は、第1の実施の形態の拡散光学素子27と同じである。 Since the configuration of the endoscope apparatus of the present embodiment has substantially the same configuration as the endoscope apparatus 1 of the first embodiment described above, the same components are described using the same symbols. are omitted, and the second embodiment will be mainly described with respect to the configuration different from that of the first embodiment. Further, the characteristics such as the material and the refractive index of the diffusing optical element of this embodiment are the same as those of the diffusing optical element 27 of the first embodiment.

図16は、本実施の形態の拡散光学素子の斜視図である。図17は、本実施の形態の拡散光学素子の中心軸に直交する方向から見た、拡散光学素子の正面図である。 FIG. 16 is a perspective view of the diffusing optical element of this embodiment. FIG. 17 is a front view of the diffusing optical element of this embodiment, viewed from a direction orthogonal to the central axis of the diffusing optical element.

図16と図17に示すように、本実施の形態の拡散光学素子27Bは、円筒形状を有する。拡散光学素子27Bは、ガラス製、あるいはプラスチック製である。拡散光学素子27Bの基端面27Baは、光が入射する入射面であり、リング形状を有する。拡散光学素子27Bの先端部27Bbには、光が出射する拡散部DSが形成されている。拡散光学素子27Bの基端面27Baは、拡散光学素子27Bの中心軸Oに直交する平面に平行である。 As shown in FIGS. 16 and 17, the diffusing optical element 27B of this embodiment has a cylindrical shape. The diffusing optical element 27B is made of glass or plastic. A base end surface 27Ba of the diffusing optical element 27B is an incident surface on which light is incident, and has a ring shape. A diffusion portion DS through which light is emitted is formed at the tip portion 27Bb of the diffusion optical element 27B. A base end surface 27Ba of the diffusing optical element 27B is parallel to a plane perpendicular to the central axis O of the diffusing optical element 27B.

拡散光学素子27Bの先端部27Bbの拡散部DSは、複数の凸部27Bxがリング状に連設されている。各凸部27Bxは、2つの凸部P1,P2を有する。各凸部P1、P2は、拡散光学素子27Bの径方向に沿って伸びる斜面部IP1,IP2を有する。すなわち、各凸部27Bxは、斜面部IP1と斜面部IP2とを有し、円筒形状の拡散光学素子27Bの中心軸Oから外径方向に沿って放射状に伸びた細長形状を有している。 The diffuser DS of the tip 27Bb of the diffuser optical element 27B has a plurality of convex parts 27Bx arranged in a ring shape. Each convex portion 27Bx has two convex portions P1 and P2. Each convex portion P1, P2 has slope portions IP1, IP2 extending along the radial direction of the diffusing optical element 27B. That is, each convex portion 27Bx has a slope portion IP1 and a slope portion IP2, and has an elongated shape radially extending from the central axis O of the cylindrical diffusing optical element 27B along the outer diameter direction.

図16に示すように、各凸部27Bxの先端側の2つの凸部P1,P2に対応する2つの縁部beに沿って延伸した仮想線(二点鎖線で示す)は、中心軸O上の点p1で交差する。各凸部27Bxの2つの凸部P1,P2の間の谷部va1に沿って延伸した仮想線(二点鎖線で示す)は、中心軸O上の点p2で交差する。隣り合う2つの凸部27Bxの間の谷部va2に沿って延伸した仮想線(二点鎖線で示す)は、中心軸O上の点p3で交差する。 As shown in FIG. 16, a virtual line (indicated by a two-dot chain line) extending along two edge portions be corresponding to the two convex portions P1 and P2 on the tip side of each convex portion 27Bx is on the central axis O. intersect at point p1 of . An imaginary line (indicated by a two-dot chain line) extending along the valley portion va1 between the two convex portions P1 and P2 of each convex portion 27Bx intersects at a point p2 on the central axis O. A virtual line (indicated by a two-dot chain line) extending along the valley portion va2 between two adjacent convex portions 27Bx intersects at a point p3 on the central axis O.

言い換えると、各凸部P1,P2の頂点を含む縁部beに沿って延長した仮想線は、中心軸Oに交差する。よって、複数の縁部beに沿って延長した仮想線は、中心軸O上の一点p1で交差する。 In other words, the imaginary line extending along the edge be including the vertices of the projections P1 and P2 intersects the central axis O. As shown in FIG. Therefore, virtual lines extending along the plurality of edges be intersect at one point p1 on the central axis O. As shown in FIG.

また、2つの凸部P1,P2の間の谷部va1に沿って延伸した仮想線は、中心軸Oに交差する。よって、複数の谷部va1に沿って延長した仮想線は、中心軸O上の一点p2で交差する。 An imaginary line extending along the valley portion va1 between the two convex portions P1 and P2 intersects the central axis O. Therefore, virtual lines extending along the plurality of valleys va1 intersect at one point p2 on the central axis O. As shown in FIG.

また、隣り合う2つの凸部27Bxの間の谷部va2に沿って延伸した仮想線は、中心軸Oに交差する。よって、複数の谷部va2に沿って延長した仮想線は、中心軸O上の一点p3で交差する。 An imaginary line extending along the valley portion va2 between two adjacent convex portions 27Bx intersects the central axis O. Therefore, virtual lines extending along the plurality of valleys va2 intersect at one point p3 on the central axis O. As shown in FIG.

次に、凸部27Bxの形状について詳述する。図18は、各凸部27Bxの2つの斜面部IP1,IP2の形状を規定する最小単位MUを示す図である。図19は、各凸部27Bxの断面形状を説明するための図である。 Next, the shape of the convex portion 27Bx will be described in detail. FIG. 18 is a diagram showing the minimum unit MU that defines the shape of the two slant portions IP1 and IP2 of each convex portion 27Bx. FIG. 19 is a diagram for explaining the cross-sectional shape of each projection 27Bx.

最小単位MUは、2つの斜面部SSa、SSbを有する三角形を有する。すなわち、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18に示すように、最小単位MUは、底面部BSと、底面部BSに対して角度(内角)θa1を有する斜面部SSaと、底面部BSに対して角度(内角)θb1を有する斜面部SSbとを有する。各凸部27Bx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 a triangle with two slopes SSa and SSb. That is, the shapes of the plurality of protrusions P1 and P2 are defined based on the shape of this minimum unit MU. As shown in FIG. 18, the minimum unit MU includes a bottom surface portion BS, a slope portion SSa having an angle (internal angle) θa1 with respect to the bottom surface portion BS, and a slope portion having an angle (internal angle) θb1 with respect to the bottom surface portion BS. SSb. The shape of each convex portion 27Bx is defined based on the shapes of these two slope portions SSa and SSb.

図19に示すように、底面部BSに直交しかつ斜面部SSb上の1点を通る線PPに対して、線対称にしたときの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、凸部27Bxの長手軸方向に直交する平面において、2つの斜面部SSa、SSbの一部に対応する断面形状を有する。 As shown in FIG. 19, based on two sloped portions SSa and two sloped portions SSb, which are symmetrical with respect to a line PP that is orthogonal to the bottom portion BS and passes through one point on the sloped portion SSb, The shapes of the two protrusions P1 and P2 are defined. Slope portions IP1 and IP2 forming each of the protrusions P1 and P2 have cross-sectional shapes corresponding to portions of the two slope portions SSa and SSb on a plane orthogonal to the longitudinal axis direction of the protrusion 27Bx.

拡散部DSは、図16に示すように、拡散光学素子27Bの先端部27Bb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、2つの凸部P1,P2を有する複数の凸部27Bxを有する。各凸部P1,P2は、略三角錐台形状を有する。 As shown in FIG. 16, the diffusing portion DS is an uneven portion formed by being arranged on the tip portion 27Bb of the diffusing optical element 27B. The uneven portion has a plurality of protrusions 27Bx having two protrusions P1 and P2. Each projection P1, P2 has a substantially triangular pyramidal truncated shape.

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。 Note that the junction JP between the slopes IP1 and IP2 in each of the projections P1 and P2 may not be sharp, and may have, for example, a rounded shape or a chamfered shape cut on multiple sides. .

以上のように、2つの斜面部IP1は、拡散光学素子27Bの円筒形状の中心軸Oから外径方向に伸びる線に平行な平面(線PPを通る)に対して面対称に形成され、2つの斜面部IP2は、拡散光学素子27Bの円筒形状の中心軸Oから外径方向に伸びる線に平行な平面(線PPを通る)に対して面対称に形成されている。 As described above, the two sloped portions IP1 are formed symmetrically with respect to a plane (passing through the line PP) parallel to the line extending radially outward from the central axis O of the cylindrical diffusing optical element 27B. The two sloped portions IP2 are formed symmetrically with respect to a plane (passing through the line PP) parallel to a line extending radially outward from the central axis O of the cylindrical diffusing optical element 27B.

図20は、拡散部DSにおける光の出射方向を説明するための拡散光学素子27Bの中心軸Oに沿った凸部27Bxの断面図である。基端面27Baから拡散部DSに向かう光の一部は、凸部P1,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L1,L3となる。拡散部DSに向かう光の他の一部は、凸部P1,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L2,L4となる。その結果、光L1,L2と、光L3,L4とは、平面PP0に対して面対称に出射する。平面PP0は、谷部va1に沿った中心軸Oに平行な面である。各凸部27Bxが2つの凸部P1,P2を有するため、出射光は、図20における上下方向に対し配光ムラが少なく出射される。拡散部DSがこのように急斜面である斜面部IP1および緩斜面である斜面部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。 FIG. 20 is a cross-sectional view of the convex portion 27Bx along the central axis O of the diffusing optical element 27B for explaining the light emitting direction in the diffusing portion DS. A part of the light traveling from the base end surface 27Ba toward the diffusion portion DS is totally reflected by the slant portion IP1 of the convex portions P1 and P2, and refracted at the slant portion IP2 to become emitted light L1 and L3. Another portion of the light traveling toward the diffusion portion DS enters the slanted portion IP2 of the convex portions P1 and P2, and is refracted at the slanted portion IP2 to become light L2 and L4 that are emitted. As a result, the lights L1, L2 and the lights L3, L4 are emitted plane-symmetrically with respect to the plane PP0. The plane PP0 is a plane parallel to the central axis O along the valley portion va1. Since each convex portion 27Bx has two convex portions P1 and P2, emitted light is emitted with little light distribution unevenness in the vertical direction in FIG. By adopting a structure in which the diffusing portion DS has the slope portion IP1 which is a steep slope and the slope portion IP2 which is a gentle slope, it is possible to emit light without generating return light, thereby preventing a reduction in the amount of light. can be prevented.

図20に示すように、中心軸Oに平行な軸に沿った縁部beから谷部va2までの距離をHaとし、中心軸Oに平行な軸に沿った縁部beから谷部va1までの距離をHbとする。また、図20に示すように、細長の凸部27Bxの長手軸方向に平行な平面内における、中心軸Oに直交する方向における斜面部IP1、IP2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。 As shown in FIG. 20, the distance from the edge be to the valley va2 along the axis parallel to the central axis O is Ha, and the distance from the edge be to the valley va1 along the axis parallel to the central axis O is Ha. Let the distance be Hb. Further, as shown in FIG. 20, when the lengths of the slant portions IP1 and IP2 in the direction orthogonal to the central axis O in the plane parallel to the longitudinal axis direction of the elongated convex portion 27Bx are respectively a and b , should have the following relationship:

60° <θa1≦85° ・・・(11) 60° < θa1 ≤ 85° (11)

0° <θb1≦30° ・・・(12) 0° < θb1 ≤ 30° (12)

Ha≧Hb ・・・(13) Ha≧Hb (13)

a≦b ・・・(14) a≦b (14)

式(11)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(12)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(13)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(14)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PP0に対する出射するときの角度が大きな光L1、L3と、平面PP0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。 Formula (11) represents a relationship for total reflection of incident light on the slope portion IP1. Formula (12) shows the relationship for transmitting the reflected light from slope part IP1 in slope part IP2. Formula (13) shows the relationship for transmitting more reflected light from slope part IP1. Formula (14) shows the relationship for making the reflected light from slope part IP1 emit from slope part IP2 with little loss. Equation (4) is a relationship in which the light distribution is adjusted by changing the light amount ratio between the light beams L1 and L3 emitted at a large angle with respect to the plane PP0 and the light beams L2 and L4 emitted at a small angle with respect to the plane PP0. It is also a formula.

すなわち、中心軸Oに直交する方向から見たとき、角度θa1は、入射面である基端面27Baに対して60°を超えて85°以下の範囲の角度であり、角度θb1は、入射面27Ba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 a direction orthogonal to the central axis O, the angle θa1 is an angle in the range of more than 60° and 85° or less with respect to the base end surface 27Ba, which is the incident surface. It is an angle in the range of more than 0° and 30° or less.

また、中心軸O方向における縁部beから谷部va2までの距離Haは、縁部beから谷部va1までの距離Hbよりも長い。 Further, the distance Ha from the edge be to the valley va2 in the direction of the central axis O is longer than the distance Hb from the edge be to the valley va1.

以上のように、各凸部27Bxは、基端面27Baに対して角度θa1を有し入射光を全反射させる全反射面となる2つの斜面部IP1と、基端面27Baに対して角度θb1を有し入射光を透過させる透過面となる2つの斜面部IP2とを有する。角度θb1は、角度θa1よりも小さい。斜面部IP2は、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 27Bx has two slanted surfaces IP1, which have an angle θa1 with respect to the base end surface 27Ba and serve as total reflection surfaces for totally reflecting incident light, and an angle θb1 with respect to the base end surface 27Ba. and two slant portions IP2 serving as transmission surfaces for transmitting incident light. The angle θb1 is smaller than the angle θa1. The sloped portion IP2 serves as a transmission surface that transmits and emits the reflected light that is totally reflected by the sloped portion IP1 and the incident light that directly enters the sloped portion IP2.

図21は、本実施の形態の挿入部5の先端部11の構造を説明するための、先端部11の先端面と断面を示す図である。図21は、図2に示したリング状の照明窓22を有する先端面11aの断面を示す。 21A and 21B are views showing a distal end surface and a cross section of the distal end portion 11 for explaining the structure of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of the present embodiment. FIG. 21 shows a cross section of the tip surface 11a having the ring-shaped illumination window 22 shown in FIG.

図21に示すように、拡散光学素子27Bは、基端面27Baがライトガイド25の先端面に対向し、先端部27Bbがカバーガラス22aの基端面に対向するように、配置されている。 As shown in FIG. 21, the diffusing optical element 27B is arranged such that the base end surface 27Ba faces the tip end face of the light guide 25 and the tip portion 27Bb faces the base end face of the cover glass 22a.

ライトガイド25から出射した光は、拡散光学素子27Bの基端面27Baに入射する。基端面27Baに入射した光は、円筒状の拡散光学素子27B内を通り、先端部27Bbから出射する。 The light emitted from the light guide 25 is incident on the base end surface 27Ba of the diffusion optical element 27B. The light incident on the base end surface 27Ba passes through the cylindrical diffusing optical element 27B and exits from the tip end portion 27Bb.

このとき、拡散部DSである先端部27Bbにおいて、出射光は、拡散して出射する。光の拡散方向は、図21において、一点鎖線の矢印で示すように、先端部11を先端側からみたときに、リング状の先端部27Bbの接線方向に平行な方向である。出射光は、広がりを有するが、先端部27Bbから中心軸Oの外径方向へは広がり難いように屈折して出射する。 At this time, the emitted light is diffused and emitted at the tip portion 27Bb, which is the diffusion portion DS. The light diffusion direction is parallel to the tangential direction of the ring-shaped tip portion 27Bb when the tip portion 11 is viewed from the tip side, as indicated by the dashed-dotted arrow in FIG. The emitted light spreads, but is refracted so as not to spread in the outer diameter direction of the central axis O from the tip portion 27Bb.

拡散光学素子27Bの先端部27Bbから出射した光は、カバーガラス22aを通って照明光として、照明窓22から出射する。 Light emitted from the tip portion 27Bb of the diffusion optical element 27B passes through the cover glass 22a and is emitted from the illumination window 22 as illumination light.

以上のように、上述した第3の実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制することができる照明光学系を提供することができる。また、前述の実施の形態と同様に、先端部11が配管内の内壁に接近しても、先端部11を先端側から見たときに、先端部11の外径方向へ向かう光量が少なくなるので、内壁に照射される光量が減少して、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる。なお本実施の形態の場合は、被検体の内壁と挿入部5の軸が平行に近い状態で接近した場合、内壁に接近する照明窓22の部分から出射される照明光は円の接線方向に出射されるため、内壁に向かって照射される成分が少なく、ハレーションを生じにくい。 As described above, according to the third embodiment described above, there is provided an illumination optical system capable of suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. be able to. Also, as in the above-described embodiment, even if the tip portion 11 approaches the inner wall of the pipe, when the tip portion 11 is viewed from the tip side, the amount of light directed toward the outer diameter direction of the tip portion 11 is reduced. Therefore, it is possible to prevent halation from occurring in an endoscopic image due to a decrease in the amount of light irradiated to the inner wall. In the case of this embodiment, when the inner wall of the subject and the axis of the insertion portion 5 approach each other in a nearly parallel state, the illumination light emitted from the portion of the illumination window 22 approaching the inner wall is oriented tangentially to the circle. Since the light is emitted, there are few components irradiated toward the inner wall, and halation is less likely to occur.

なお、上述した実施の形態では、先端部27Bbの各凸部27Bxは、図19に示すような2つの凸部P1,P2を有しているが、図18に示すような1つの凸部を有するものでもよい。 In the above-described embodiment, each convex portion 27Bx of the tip portion 27Bb has two convex portions P1 and P2 as shown in FIG. 19, but one convex portion as shown in FIG. may have.

さらになお、上述した実施の形態では、拡散部DSは、拡散光学素子27Bの先端部27Bbに設けられているが、基端面27Ba側に設けてもよい。すなわち、拡散部DSを基端面27Ba側に設け、光が拡散光学素子27Bに入射する入射部において拡散するようにしてもよい。その場合、基端面27Baに、凸部27Bxの形状に対応する凹部が複数形成される。
(第4の実施の形態)
Furthermore, in the embodiment described above, the diffusing section DS is provided at the distal end portion 27Bb of the diffusing optical element 27B, but may be provided on the base end surface 27Ba side. That is, the diffusion section DS may be provided on the side of the base end surface 27Ba so that the light is diffused at the entrance section where the light enters the diffusion optical element 27B. In that case, a plurality of recesses corresponding to the shape of the protrusions 27Bx are formed on the base end surface 27Ba.
(Fourth embodiment)

第1~第3の実施の形態では、内視鏡3の挿入部5の先端部11を先端方向から見たとき、先端部11の先端面の照明窓22は、リング状(あるいは複数の円弧形状によるリング状)を有しているが、本実施の形態の先端部11の照明窓は、半円形状を有する。 In the first to third embodiments, when the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of the endoscope 3 is viewed from the distal direction, the illumination window 22 on the distal end surface of the distal end portion 11 has a ring shape (or a plurality of circular arcs). However, the illumination window of the distal end portion 11 of the present embodiment has a semicircular shape.

本実施の形態の内視鏡装置の構成は、上述した第1の実施の形態の内視鏡装置1と略同じ構成を有しているため、同じ構成要素については、同じ記号を用いて説明は省略し、第2の実施の形態を、第1の実施の形態と異なる構成を主に説明する。また、本実施の形態の拡散光学素子の材質、及び屈折率などの特性は、第1の実施の形態の拡散光学素子27と同じである。 Since the configuration of the endoscope apparatus of the present embodiment has substantially the same configuration as the endoscope apparatus 1 of the first embodiment described above, the same components are described using the same symbols. are omitted, and the second embodiment will be mainly described with respect to the configuration different from that of the first embodiment. Further, the characteristics such as the material and the refractive index of the diffusing optical element of this embodiment are the same as those of the diffusing optical element 27 of the first embodiment.

図22は、本実施の形態に関わる、内視鏡装置における撮像ユニットと照明光学系を説明するための模式図である。挿入部5の先端部11の先端面11aには、観察窓21Aが設けられている。観察窓21Aは、半円形を有し、先端面11aの中央部からずれて設けられている。半円形の照明窓22Aが、先端面11aにおいて、先端面11aの中央部に対して、観察窓21Aとは反対側に設けられている。先端部11の先端面11aには、観察窓21A用のカバーガラス21Aaと、照明窓22A用のカバーガラス22Aaとが設けられている。すなわち、照明窓22Aは、先端部11の先端面11aに設けられ、先端面11aを先端側から見たときに部分円形を有する。 FIG. 22 is a schematic diagram for explaining an imaging unit and an illumination optical system in an endoscope apparatus, related to this embodiment. An observation window 21A is provided on the distal end surface 11a of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 . The observation window 21A has a semicircular shape and is provided offset from the central portion of the tip surface 11a. A semicircular illumination window 22A is provided on the distal end surface 11a on the side opposite to the observation window 21A with respect to the central portion of the distal end surface 11a. A cover glass 21Aa for the observation window 21A and a cover glass 22Aa for the illumination window 22A are provided on the tip surface 11a of the tip portion 11 . That is, the illumination window 22A is provided on the distal end surface 11a of the distal end portion 11, and has a partial circular shape when the distal end surface 11a is viewed from the distal end side.

なお、ここでは、照明窓22Aは、先端側から見たとき、半円形状を有するが、所謂三日月形状などの半円形状よりも小さな部分円形であってもよい。 Here, the illumination window 22A has a semicircular shape when viewed from the tip side, but may be a partial circle smaller than a semicircular shape such as a so-called crescent shape.

カバーガラス21Aaの後ろ側には、撮像ユニット23が設けられている。撮像ユニット23は、レンズ群23a(図23)の基端側に配設された撮像素子23bを有している。 An imaging unit 23 is provided behind the cover glass 21Aa. The imaging unit 23 has an imaging element 23b arranged on the proximal end side of the lens group 23a (FIG. 23).

カバーガラス22Aaの後ろ側には、拡散光学素子27Cを挟んで、光ファイバ束であるライトガイド25の先端側端面が、照明窓22Aの形状に合わせて配設されている。ライトガイド25の基端側端面は、操作部6内に設けられた光源26からの光を受光できる位置に配設されている。ライトガイド25の基端側端面は、円形に形成されている。一方、ライトガイド25の先端側端面は、照明窓22Aの形状と同じ形状を有する。 On the rear side of the cover glass 22Aa, a light guide 25, which is an optical fiber bundle, is arranged with a diffusion optical element 27C interposed therebetween so as to match the shape of the illumination window 22A. A proximal end surface of the light guide 25 is arranged at a position where it can receive light from a light source 26 provided in the operation section 6 . A proximal end surface of the light guide 25 is formed in a circular shape. On the other hand, the tip end face of the light guide 25 has the same shape as the illumination window 22A.

拡散光学素子27Cが、カバーガラス22Aaとライトガイド25の先端面との間に設けられている。拡散光学素子27の構成については、後述する。 A diffusing optical element 27</b>C is provided between the cover glass 22</b>Aa and the tip end surface of the light guide 25 . The configuration of the diffusing optical element 27 will be described later.

上述した内視鏡は、軟性内視鏡であるが、硬性内視鏡でもよい。 Although the endoscope described above is a flexible endoscope, it may be a rigid endoscope.

図23は、本実施の形態の挿入部5の先端部11の構造を説明するための、先端部11の先端面と断面を示す図である。図23に示すように、拡散光学素子27Cは、基端面27Caがライトガイド25の先端面に対向し、先端部27Cbがカバーガラス22Aaの基端面に対向するように、配置されている。 23A and 23B are diagrams showing a distal end surface and a cross section of the distal end portion 11 for explaining the structure of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of the present embodiment. As shown in FIG. 23, the diffusing optical element 27C is arranged such that the base end surface 27Ca faces the tip end face of the light guide 25 and the tip portion 27Cb faces the base end face of the cover glass 22Aa.

ライトガイド25から出射した光は、拡散光学素子27Cの基端面27Caに入射する。基端面27Caに入射した光は、部分円柱状の拡散光学素子27C内を通り、先端部27Cbから出射する。先端部27Cbは、拡散部DSを有している。 Light emitted from the light guide 25 is incident on the base end surface 27Ca of the diffusion optical element 27C. The light incident on the base end surface 27Ca passes through the partially cylindrical diffusion optical element 27C and is emitted from the tip end portion 27Cb. The tip portion 27Cb has a diffusion portion DS.

図24と図25は、拡散光学素子27Cの拡散部DSの形状を説明するための図である。図24及び図25は、拡散光学素子27Cの先端側斜め方向から見た斜視図である。図26は、本実施の形態の拡散光学素子27Cの構造を説明するための、拡散光学素子27Cの先端面と断面を示す図である。 24 and 25 are diagrams for explaining the shape of the diffusing portion DS of the diffusing optical element 27C. 24 and 25 are perspective views of the diffusing optical element 27C viewed obliquely from the tip side. FIG. 26 is a diagram showing a tip surface and a cross section of the diffusion optical element 27C for explaining the structure of the diffusion optical element 27C of this embodiment.

図24及び図25に示すように、拡散光学素子27Cは、部分円柱形状を有している。図23に示すように、先端面11aを先端側から見たとき、照明窓22Aは、部分円形(ここでは半円形)を有している。拡散光学素子27Cの先端部27Cbは、その照明窓22Aに応じた半円形を有している。 As shown in FIGS. 24 and 25, the diffusing optical element 27C has a partial cylindrical shape. As shown in FIG. 23, when the tip surface 11a is viewed from the tip side, the illumination window 22A has a partial circular shape (here, a semicircular shape). A tip portion 27Cb of the diffusing optical element 27C has a semicircular shape corresponding to the illumination window 22A.

具体的には、図26に示すように、拡散光学素子27Cを先端側から見たとき、拡散光学素子27Cの先端部は、半円形の中心COから外径方向(ここでは直径方向)に伸びる線に対応する直線部41と、その直線部41の両側が直線部に直交する方向にカットされた両辺部42と、半円形の先端面11aの外周面に沿った円弧部43とを有する。 Specifically, as shown in FIG. 26, when the diffusing optical element 27C is viewed from the tip side, the tip of the diffusing optical element 27C extends in the outer diameter direction (diameter direction here) from the semicircular center CO. It has a straight portion 41 corresponding to the line, both side portions 42 obtained by cutting both sides of the straight portion 41 in a direction perpendicular to the straight portion, and an arc portion 43 along the outer peripheral surface of the semicircular tip end surface 11a.

先端部27Cbは、光を出射する出射部であり、拡散部DSを有している。拡散部DSには、凸部27Cxが、半円形の半径が互いに異なる複数の円弧に沿って、拡散光学素子27Cの複数設けられている。 The tip portion 27Cb is an emitting portion that emits light and has a diffusing portion DS. A plurality of diffusing optical elements 27C are provided in the diffusing portion DS along a plurality of semicircular arcs having mutually different radii.

拡散部DSは、拡散光学素子27Cを先端側から見たとき、中心COから外径方向に向かって所定の長さd1の点を通る円弧の内側(中心CO側)の内側領域IRと、円弧の外側の外側領域ORとを有する。内側領域IRと外側領域ORには、中心CO回りに形成された複数の円弧状の凸部27Cxが設けられている。 When the diffusing optical element 27C is viewed from the tip side, the diffusing portion DS includes an inner region IR inside (center CO side) of an arc passing through a point of a predetermined length d1 from the center CO toward the outer diameter direction, and an inner region IR of the arc and an outer region OR outside the . A plurality of arcuate protrusions 27Cx formed around the center CO are provided in the inner region IR and the outer region OR.

図27は、中心COから外径方向に伸びる線に沿った先端部27Cbの断面図である。先端部27Cbに形成された各凸部27Cxは、2つの斜面部IP1a,IP2aを有する。半円柱形状の拡散光学素子27Cの中心COを通る軸AOに直交する平面PP1に対する斜面部IP1aの角度は、上述したθaと同じである。軸AOは、中心COを通り、かつ拡散光学素子27Cの入射面である基端面27Caに直交する。斜面部IP2aの角度は、上述したθbと同じである。よって、角度θaは、中心軸Oに直交する平面RP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、中心軸Oに直交する平面RPに対して0°を超えて30°以下の範囲の角度である。 FIG. 27 is a cross-sectional view of the tip portion 27Cb along a line extending radially from the center CO. Each convex portion 27Cx formed on the tip portion 27Cb has two slope portions IP1a and IP2a. The angle of the inclined surface portion IP1a with respect to the plane PP1 perpendicular to the axis AO passing through the center CO of the semi-cylindrical diffusing optical element 27C is the same as θa described above. The axis AO passes through the center CO and is orthogonal to the base end surface 27Ca, which is the incident surface of the diffusing optical element 27C. The angle of the slope portion IP2a is the same as θb described above. Therefore, the angle θa is an angle in the range of more than 60° and 85° or less with respect to the plane RP perpendicular to the central axis O, and the angle θb is 0° with respect to the plane RP perpendicular to the central axis O. It is an angle in the range of more than 30°.

図26及び図27に示すように、内側領域IRの各凸部27Cxにおいては、斜面部IP1aが円弧の内側に位置し、斜面部IP2aは円弧の外側に位置するように、2つの斜面部IP1a,IP2aは、形成される。また、外側領域ORの各凸部27Cxにおいては、斜面部IP1aが円弧の外側に位置し、斜面部IP2aは円弧の内側に位置するように、2つの斜面部IP1a,IP2aは、形成される。斜面部IP1aは、拡散光学素子27C内で光を全反射させる反射面であり、斜面部IP2aは、拡散光学素子27C内からの光を透過する透過面である。 As shown in FIGS. 26 and 27, in each convex portion 27Cx of the inner region IR, the two slope portions IP1a are arranged so that the slope portion IP1a is positioned inside the arc and the slope portion IP2a is positioned outside the arc. , IP2a are formed. Also, in each convex portion 27Cx of the outer region OR, the two slope portions IP1a and IP2a are formed such that the slope portion IP1a is positioned outside the arc and the slope portion IP2a is positioned inside the arc. The sloped portion IP1a is a reflecting surface that totally reflects light within the diffusion optical element 27C, and the sloped portion IP2a is a transmission surface that transmits the light from within the diffusion optical element 27C.

以上のように、斜面部IP1aは、半円形の中心COを通りかつ挿入部5の中心軸Oに平行な断面において、基端部27Caからの光を全反射するように挿入部5の中心軸に直交する平面に対して角度θaを有して形成されている。斜面部IP2aは、半円形の中心COを通りかつ挿入部5の中心軸に平行な断面において、基端部27Caからの光を透過するように挿入部5の中心軸Oに直交する平面に対して角度θbを有する。内側領域IRでは、斜面部IP1aは、斜面部IP2aよりも半円形の内径側に設けられ、外側領域ORでは、斜面部IP1aは、斜面部IP2aよりも、半円形の外径側に設けられている。 なお、拡散部DSにおいて、中心COから外側の円弧部43の間の中央部が突出するように、複数の凸部27Cxが形成されるようにしてもよい。 As described above, the slant portion IP1a is positioned along the central axis of the insertion portion 5 so as to totally reflect the light from the base end portion 27Ca in a cross section passing through the center CO of the semicircle and parallel to the central axis O of the insertion portion 5. is formed at an angle θa with respect to a plane orthogonal to . In a cross section passing through the center CO of the semicircle and parallel to the central axis of the insertion portion 5, the slope portion IP2a faces a plane perpendicular to the central axis O of the insertion portion 5 so as to transmit light from the base end portion 27Ca. has an angle θb. In the inner region IR, the sloped portion IP1a is provided closer to the inner diameter side of the semicircle than the sloped portion IP2a, and in the outer region OR, the sloped portion IP1a is provided closer to the outer diameter side of the semicircle than the sloped portion IP2a. there is In addition, in the diffusion portion DS, a plurality of convex portions 27Cx may be formed so that the central portion between the outer arc portions 43 protrudes from the center CO.

図28は、本実施の形態の変形例に関わる、中央部が突出するように複数の凸部27Cxが形成された、拡散光学素子27C1の先端面と断面を示す図である。 FIG. 28 is a diagram showing a tip end surface and a cross section of a diffusing optical element 27C1 having a plurality of convex portions 27Cx formed so as to protrude at the central portion, according to a modification of the present embodiment.

内側領域IRの隣り合う2つの凸部27Cxにおいては、円弧の外側の凸部27Cxが、円弧の内側の凸部27Cxよりも、先端側に突出するように位置している。また、外側領域ORの隣り合う2つの凸部27Cxにおいては、円弧の内側の凸部27Cxが、円弧の外側の凸部27Cxよりも、先端側に突出するように位置している。 Among the two adjacent convex portions 27Cx in the inner region IR, the convex portion 27Cx on the outer side of the arc is positioned so as to protrude further to the tip side than the convex portion 27Cx on the inner side of the arc. In addition, in the two adjacent convex portions 27Cx in the outer region OR, the convex portion 27Cx on the inner side of the arc is positioned so as to protrude further to the tip side than the convex portion 27Cx on the outer side of the arc.

上述したように、本実施の形態に係る拡散部DSにおいては、基端面27Caに入射した光は、内側領域IRでは、外側に向けて出射し、外側領域ORでは、内側に向けて出射する。 As described above, in the diffusion portion DS according to the present embodiment, the light incident on the base end surface 27Ca is emitted outward in the inner region IR, and is emitted inward in the outer region OR.

具体的には、半円形の中心CO側の内側領域IRでは、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、挿入部5の中心から外径方向に光を出射し、半円形の内側領域IRの外側の外側領域IRでは、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、挿入部5の中心COに向かう内径方向に光を出射する。 Specifically, in the inner area IR on the side of the center CO of the semicircle, when the distal end surface 11a of the distal end portion 11 is viewed from the distal end side, the light is emitted from the center of the insertion portion 5 in the radial direction, forming a semicircular shape. In the outer region IR outside the inner region IR, light is emitted in the inner diameter direction toward the center CO of the insertion portion 5 when the distal end surface 11a of the distal end portion 11 is viewed from the distal end side.

そのため、外側領域ORは、先端部11の先端面11aの外周に近いが、外側領域ORからの出射光は、内径方向へ屈折して出射する。 Therefore, although the outer region OR is close to the outer circumference of the distal end surface 11a of the distal end portion 11, the light emitted from the outer region OR is refracted in the direction of the inner diameter and emitted.

よって、先端部11の外周部の近傍に配管の内壁などがあっても、ハレーションは発生し難い。 Therefore, even if there is an inner wall of a pipe near the outer peripheral portion of the tip portion 11, halation is less likely to occur.

以上のように、上述した第4の実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制することができる照明光学系を提供することができる。また、前述の実施の形態と同様に、先端部11が配管内の内壁に接近しても、先端部11を先端側から見たときに、先端部11の外径方向へ向かう光量が少なくなるので、内壁に照射される光量が減少して、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる。本実施の形態の場合は、被検体の内壁と挿入部の軸が平行に近い状態で接近した場合、内壁に接近する照明窓22Aの部分から出射される照明光は径方向内方に出射されるため、内壁接近部分から内壁に向かって照射される成分が少なく、ハレーションを生じにくい。
(第5の実施の形態)
As described above, according to the fourth embodiment described above, there is provided an illumination optical system capable of suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. be able to. Also, as in the above-described embodiment, even if the tip portion 11 approaches the inner wall of the pipe, when the tip portion 11 is viewed from the tip side, the amount of light directed toward the outer diameter direction of the tip portion 11 is reduced. Therefore, it is possible to prevent halation from occurring in an endoscopic image due to a decrease in the amount of light irradiated to the inner wall. In the case of the present embodiment, when the inner wall of the subject and the axis of the insertion portion approach each other in a nearly parallel state, the illumination light emitted from the portion of the illumination window 22A approaching the inner wall is emitted radially inward. Therefore, the amount of light emitted from the portion near the inner wall toward the inner wall is small, and halation is less likely to occur.
(Fifth embodiment)

第4の実施の形態では、先端部11の照明窓は、半円形状を有し、拡散光学素子27Cは、先端部から、外側領域の出射光を先端方向の斜め内側方向(内径方向)に向けて出射し、内側領域の出射光を先端方向の斜め外側方向(外径方向)に出射するが、本実施の形態の拡散光学素子は、先端部から、外側領域の出射光を半円形の接線方向に向けて出射し、内側領域の出射光を先端方向の斜め内側方向(内径方向)に出射する。 In the fourth embodiment, the illumination window of the distal end portion 11 has a semicircular shape, and the diffusing optical element 27C directs the light emitted from the outer region from the distal end portion diagonally inward toward the distal end (inner diameter direction). The light emitted from the inner area is emitted obliquely outward in the direction of the tip (outer diameter direction). The light is emitted in the tangential direction, and the emitted light from the inner region is emitted obliquely inward toward the tip (inner diameter direction).

本実施の形態の内視鏡装置の構成は、上述した第4の実施の形態の内視鏡装置1と略同じ構成を有しているため、同じ構成要素については、同じ記号を用いて説明は省略し、第5の実施の形態を、第4の実施の形態と異なる構成を主に説明する。また、本実施の形態の拡散光学素子の材質、及び屈折率などの特性は、第1の実施の形態の拡散光学素子27と同じである。 Since the configuration of the endoscope apparatus of this embodiment has substantially the same configuration as that of the endoscope apparatus 1 of the fourth embodiment described above, the same components are described using the same symbols. are omitted, and the fifth embodiment will be mainly described with respect to the configuration different from that of the fourth embodiment. Further, the characteristics such as the material and the refractive index of the diffusing optical element of this embodiment are the same as those of the diffusing optical element 27 of the first embodiment.

図29は、本実施の形態の先端部11を先端側から見たときの先端面11aの正面図である。図30は、本実施の形態の拡散光学素子27Dの内側領域の形状を示す斜視図である。図31は、本実施の形態の拡散光学素子27Dの外側領域の形状を示す斜視図である。なお、図29では、カバーガラス22aは、省略している。 FIG. 29 is a front view of the distal end surface 11a of the distal end portion 11 of the present embodiment when viewed from the distal end side. FIG. 30 is a perspective view showing the shape of the inner region of the diffusing optical element 27D of this embodiment. FIG. 31 is a perspective view showing the shape of the outer region of the diffusing optical element 27D of this embodiment. Note that the cover glass 22a is omitted in FIG.

図29~図31に示すように、本実施の形態の拡散光学素子27Dの先端部27Dbの凹凸形状が、第4の実施の形態の拡散光学素子27Cとは異なる。図29に示すように、照明窓22は、部分円形(ここでは半円形)を有する。拡散光学素子27Cは、図30及び図31に示すように、部分円柱形状を有する。 As shown in FIGS. 29 to 31, the uneven shape of the tip portion 27Db of the diffusing optical element 27D of this embodiment is different from that of the diffusing optical element 27C of the fourth embodiment. As shown in FIG. 29, the illumination window 22 has a partial circular shape (here, semicircular shape). The diffusing optical element 27C has a partial cylindrical shape, as shown in FIGS.

先端部27Dbの拡散部DSは、半円形の内側領域IR1と、外側領域OR1とを有する。内側領域IR1では、拡散光学素子27Dの先端部27Dbを先端側から見たとき、中心CO1から外径方向に向かって所定の長さd2の点を通る円弧の内側(中心CO1側)の内側領域IR1と、円弧の外側の外側領域OR1とを有する。内側領域IR1には、中心CO1回りに形成された互いに半径が異なる複数の円弧状の凸部27Dxが設けられている。外側領域OR1には、半円形の径方向に沿って伸びる細長の凸部27Dyが、複数設けられている。 Diffusion portion DS of tip portion 27Db has a semicircular inner region IR1 and an outer region OR1. In the inner region IR1, when the tip portion 27Db of the diffusing optical element 27D is viewed from the tip side, the inner region (center CO1 side) of an arc passing through a point of a predetermined length d2 from the center CO1 toward the outer diameter direction. IR1 and an outer region OR1 outside the arc. Inner region IR1 is provided with a plurality of arcuate protrusions 27Dx formed around center CO1 and having different radii. A plurality of elongated protrusions 27Dy extending along the radial direction of the semicircular shape are provided in the outer region OR1.

内側領域IR1の各凸部27Dxは、2つの斜面部IP1b,IP2bを有する。斜面部IP1bは、斜面部IP2bよりは、半円形の外径方向において外側に設けられている。半円柱形状の拡散光学素子27Dの中心CO1を通る軸AO1に直交する平面に対する斜面部IP1bの角度は、上述した図18のθaと同じである。軸AO1は、中心CO1を通り、かつ拡散光学素子27Dの入射面である基端面27Daに直交する。斜面部IP2bの角度は、上述した図18のθbと同じである。よって、角度θaは、中心軸Oに直交する平面に対して60°を超えて85°以下の範囲の角度であり、角度θbは、中心軸Oに直交する平面に対して0°を超えて30°以下の範囲の角度である。 Each convex portion 27Dx of inner region IR1 has two slope portions IP1b and IP2b. The slope portion IP1b is provided outside the slope portion IP2b in the semicircular outer diameter direction. The angle of the slope IP1b with respect to the plane orthogonal to the axis AO1 passing through the center CO1 of the semi-cylindrical diffusing optical element 27D is the same as θa in FIG. 18 described above. The axis AO1 passes through the center CO1 and is orthogonal to the base end surface 27Da, which is the incident surface of the diffusing optical element 27D. The angle of the slope portion IP2b is the same as θb in FIG. 18 described above. Therefore, the angle θa is an angle in the range of more than 60° and 85° or less with respect to the plane orthogonal to the central axis O, and the angle θb is greater than 0° with respect to the plane orthogonal to the central axis O. The angle is in the range of 30° or less.

外側領域OR1の各凸部27Dyは、中心CO1から外径方向に沿って形成されている。各凸部27Dyは、2つの斜面部IP1c,IP2cを有する。各斜面部IP1c,IP2cは、軸AO1に向かう内径方向に沿って形成されている。図31に示すように、複数の凸部27Dyは、円弧状に並んで配設されている。 Each convex portion 27Dy of the outer region OR1 is formed along the outer diameter direction from the center CO1. Each convex portion 27Dy has two slope portions IP1c and IP2c. Each of the sloped portions IP1c, IP2c is formed along the inner diameter direction toward the axis AO1. As shown in FIG. 31, the plurality of protrusions 27Dy are arranged in an arc shape.

拡散光学素子27Dを先端側から見たとき、中心CO1回りの半円形の接線方向に沿った断面における斜面部IP1cの角度は、上述した図18のθaと同じである。中心CO1回りの半円形の接線方向に沿った断面における斜面部IP2cの角度は、上述した図18のθbと同じである。 When the diffusing optical element 27D is viewed from the tip side, the angle of the inclined surface portion IP1c in the cross section along the tangential direction of the semicircle around the center CO1 is the same as θa in FIG. 18 described above. The angle of the slope portion IP2c in the cross section along the tangential direction of the semicircle around the center CO1 is the same as θb in FIG. 18 described above.

なお、半円形の接線方向に沿った断面における各凸部27Dyの断面形状は、図20に示したような2つの凸部P1,P2を有する形状でもよい。 The cross-sectional shape of each convex portion 27Dy in the cross section along the tangential direction of the semicircular shape may be a shape having two convex portions P1 and P2 as shown in FIG.

上述した拡散光学素子27Dの場合、ライトガイド25からの光は、基端面27Daに入射する。基端面27Daに入射した光は、図30に示すように、先端部27Dbの内側領域IR1から、先端方向の斜め内側方向(内径方向)に向けて出射する。 In the case of the diffusing optical element 27D described above, light from the light guide 25 enters the base end surface 27Da. As shown in FIG. 30, the light incident on the proximal end surface 27Da is emitted from the inner region IR1 of the distal end portion 27Db obliquely inward in the distal direction (inner diameter direction).

また、基端面27Daに入射した光は、図31に示すように、先端部27Dbの外側領域OR1から、半円形の接線方向において広がるように出射する。 Further, as shown in FIG. 31, the light incident on the proximal end surface 27Da is emitted from the outer region OR1 of the distal end portion 27Db so as to spread in the semicircular tangential direction.

以上のように、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、半円形の中心CO1側の内側領域IR1では、複数の凸部27Dxは、半円形の半径が互いに異なる複数の円弧に沿って、拡散光学素子27Dの出射部に設けられ、挿入部5の中心軸から内径方向に光を出射する。 As described above, when the distal end face 11a of the distal end portion 11 is viewed from the distal end side, in the inner region IR1 on the side of the center CO1 of the semicircle, the plurality of protrusions 27Dx are formed by a plurality of arcs having mutually different semicircular radii. is provided at the exit portion of the diffusing optical element 27</b>D, and emits light from the center axis of the insertion portion 5 in the radial direction.

また、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、半円形の内側領域IR1の外側の外側領域OR1では、複数の凸部27Dyは、半円形の中心CO1から外径方向に沿って伸びた細長形状を有し、半円形の接線方向に光を出射する。 In addition, when the distal end surface 11a of the distal end portion 11 is viewed from the distal end side, in the outer region OR1 outside the semicircular inner region IR1, the plurality of convex portions 27Dy extend along the outer diameter direction from the semicircular center CO1. It has an elongated shape extending in the direction of the semicircle, and emits light in the tangential direction of the semicircle.

そして、各凸部27Dxの斜面部IP1bは、半円形の中心CO1を通りかつ挿入部5の中心軸に平行な断面において、基端部27Daからの光を全反射するように挿入部5の中心軸に直交する平面に対して角度θaを有する。斜面部IP2bは、半円形の中心CO1を通りかつ挿入部5の中心軸に平行な断面において、基端部27Daからの光を透過するように挿入部5の中心軸に直交する平面に対して角度θbを有する。 The slope IP1b of each convex portion 27Dx is located at the center of the insertion portion 5 so as to totally reflect the light from the base end portion 27Da in a cross section passing through the semicircular center CO1 and parallel to the central axis of the insertion portion 5. It has an angle θa with respect to a plane perpendicular to the axis. In a cross section passing through the center CO1 of the semicircular shape and parallel to the central axis of the insertion portion 5, the slope portion IP2b is inclined with respect to a plane orthogonal to the central axis of the insertion portion 5 so as to transmit light from the base end portion 27Da. has an angle θb.

外側領域OR1の各凸部27Dyは、斜面部IP1cと斜面部IP2cとを有する。斜面部IP1cは、半円形の中心CO1回りの接線方向に沿ってかつ中心軸Oに平行な断面において、基端部27Daからの光を全反射するように挿入部5の中心軸Oに直交する平面に対して角度θaを有する。斜面部IP2cは、半円形の中心CO1回りの接線方向に沿ってかつ中心軸Oに平行な断面において、基端部27Daからの光を透過するように挿入部5の中心軸Oに直交する平面に対して角度θbを有する。 Each convex portion 27Dy of the outer region OR1 has a slope portion IP1c and a slope portion IP2c. The slope portion IP1c is perpendicular to the central axis O of the insertion portion 5 so as to totally reflect the light from the base end portion 27Da in a cross section along the tangential direction around the center CO1 of the semicircle and parallel to the central axis O. It has an angle θa with respect to the plane. The slope portion IP2c is a plane orthogonal to the central axis O of the insertion portion 5 so as to transmit light from the base end portion 27Da in a cross section along the tangential direction around the center CO1 of the semicircle and parallel to the central axis O. has an angle θb with respect to

このような構成によれば、先端部11の外周部の近傍に配管の内壁などがあっても、外側領域OR1から内壁へ向かう照明光の光量は少なくなるので、ハレーションは発生し難い。 With such a configuration, even if there is an inner wall of a pipe or the like near the outer periphery of the tip portion 11, the amount of illumination light directed from the outer region OR1 toward the inner wall is reduced, so halation is less likely to occur.

なお、上述した実施の形態では、内側領域IR1から出射される光は、先端面11aを先端側から見たときに、図29において一点鎖線で示すように、内径方向に出射されているが、外径方向に出射するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the light emitted from the inner region IR1 is emitted in the radial direction as indicated by the dashed line in FIG. 29 when the tip surface 11a is viewed from the tip side. You may make it radiate|emit in an outer diameter direction.

以上のように、上述した第5の実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制することができる照明光学系を提供することができる。
(第6の実施の形態)
As described above, according to the fifth embodiment described above, there is provided an illumination optical system capable of suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. be able to.
(Sixth embodiment)

上述した第1から第5の実施の形態では、拡散光学素子は、2つの斜面部を有する複数の凸部を有しているが、拡散光学素子としてフレネルレンズを用いてもよい。 In the first to fifth embodiments described above, the diffusing optical element has a plurality of convex portions having two slopes, but a Fresnel lens may be used as the diffusing optical element.

本実施の形態の内視鏡装置の構成は、上述した第4の実施の形態の内視鏡装置1と略同じ構成を有しているため、同じ構成要素については、同じ記号を用いて説明は省略し、第2の実施の形態を、第4の実施の形態と異なる構成を主に説明する。また、本実施の形態の拡散光学素子の材質、及び屈折率などの特性は、第1の実施の形態の拡散光学素子27と同じである。 Since the configuration of the endoscope apparatus of this embodiment has substantially the same configuration as that of the endoscope apparatus 1 of the fourth embodiment described above, the same components are described using the same symbols. will be omitted, and the second embodiment will be mainly described with respect to the configuration different from that of the fourth embodiment. Further, the characteristics such as the material and the refractive index of the diffusing optical element of this embodiment are the same as those of the diffusing optical element 27 of the first embodiment.

図32は、本実施の形態の挿入部5の先端部11の構造を説明するための、先端部11の先端面と断面を示す図である。図32に示すように、本実施の形態では、拡散光学素子27Eは、カバーガラスとしての役割を有すると共に、拡散部DSを有する。 32A and 32B are views showing a distal end surface and a cross section of the distal end portion 11 for explaining the structure of the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of the present embodiment. As shown in FIG. 32, in this embodiment, the diffusing optical element 27E serves as a cover glass and has a diffusing section DS.

挿入部5の先端部11内に挿通されたライトガイド25の先端部には、導光素子25Aが設けられている。導光素子25Aは、半円柱形状を有する。ライトガイド25の先端面から出射した光は、導光素子25Aの基端面に入射する。入射した光は、導光素子25Aの先端面から出射して、拡散光学素子27Eの基端部27Eaに入射する。基端部27Eaには、円弧状の凸部27Ex(図34)が複数形成されている。複数の凸部27Exは、半円形の半径が互いに異なる複数の円弧に沿って、拡散光学素子27Eの入射部に設けられている。 A light guide element 25A is provided at the distal end portion of the light guide 25 inserted into the distal end portion 11 of the insertion portion 5 . The light guide element 25A has a semi-cylindrical shape. Light emitted from the distal end surface of the light guide 25 enters the proximal end surface of the light guide element 25A. The incident light is emitted from the tip surface of the light guide element 25A and enters the base end portion 27Ea of the diffusion optical element 27E. A plurality of arcuate projections 27Ex (FIG. 34) are formed on the proximal end portion 27Ea. The plurality of convex portions 27Ex are provided at the incident portion of the diffusing optical element 27E along a plurality of semicircular arcs with mutually different radii.

拡散光学素子27Eは、基端部27Eaにおいて拡散されて、先端面27Ebから出射する。図32に示すように、照明窓22は、先端面11aを先端側から見たとき、部分円形(ここでは半円形)を有する。拡散光学素子27Eは、図33及び図34に示すように、部分円柱形状(半円柱形状)を有する。 The diffusion optical element 27E is diffused at the base end portion 27Ea and emitted from the distal end surface 27Eb. As shown in FIG. 32, the illumination window 22 has a partial circular shape (semicircular shape here) when the distal end surface 11a is viewed from the distal end side. As shown in FIGS. 33 and 34, the diffusing optical element 27E has a partial cylindrical shape (semi-cylindrical shape).

図33と図34は、拡散光学素子27Eの形状を説明するための図である。図33は、拡散光学素子27Eの先端側斜め方向から見た斜視図である。図34は、図33とは異なる方向で、拡散光学素子27Eの基端側斜め方向から見た斜視図である。拡散光学素子27Eは、部分円柱形状を有している。 33 and 34 are diagrams for explaining the shape of the diffusing optical element 27E. FIG. 33 is a perspective view of the diffusing optical element 27E viewed obliquely from the tip side. FIG. 34 is a perspective view of the diffusing optical element 27E viewed obliquely from the proximal side in a direction different from that of FIG. The diffusing optical element 27E has a partial cylindrical shape.

より詳しくは、拡散光学素子27Eの先端面27Ebは、半円形の中心CO2を通り、かつ先端部11の中心軸Oに直交する平面に平行な面である。拡散光学素子27Eの基端部27Eaは、拡散部DSを有している。導光素子25Aから先端面27Ebに入射した光は、拡散部DSに入射する。拡散光学素子27Eは、基端部27Eaに複数の凸部27Exを有するフレネルレンズを有している。 More specifically, the tip surface 27Eb of the diffusing optical element 27E is a surface parallel to a plane that passes through the center CO2 of the semicircle and is perpendicular to the central axis O of the tip portion 11 . A base end portion 27Ea of the diffusion optical element 27E has a diffusion portion DS. The light incident on the tip surface 27Eb from the light guide element 25A enters the diffusion section DS. The diffusing optical element 27E has a Fresnel lens having a plurality of convex portions 27Ex at the base end portion 27Ea.

拡散部DSは、半円形の内側領域IR2と、外側領域OR2とを有する。拡散部DSは、拡散光学素子27Eを基端側から見たとき、中心CO2から外径方向に向かって所定の長さd3の点を通る円弧の内側(中心CO2側)の内側領域IR2と、円弧の外側の外側領域OR2とを有する。内側領域IR2には、中心CO2回りに形成された円弧状の複数の凸部27Dz1が設けられている。外側領域OR2には、中心CO2回りに形成された複数の円弧状の凸部27Dz2が、複数設けられている。すなわち、複数の凸部27Exは、複数の凸部27Dz1と、複数の凸部27Dz2を含む。 The diffusion part DS has a semi-circular inner region IR2 and an outer region OR2. The diffusing portion DS includes an inner region IR2 on the inner side (on the center CO2 side) of an arc passing through a point of a predetermined length d3 from the center CO2 toward the outer diameter direction when the diffusing optical element 27E is viewed from the base end side, and an outer region OR2 outside the arc. A plurality of arcuate protrusions 27Dz1 formed around the center CO2 are provided in the inner region IR2. A plurality of arcuate protrusions 27Dz2 formed around the center CO2 are provided in the outer region OR2. That is, the plurality of protrusions 27Ex includes a plurality of protrusions 27Dz1 and a plurality of protrusions 27Dz2.

内側領域IR2の複数の凸部27Dz1、27Dz2は、フレネルレンズの一部である。 The multiple convex portions 27Dz1 and 27Dz2 of the inner region IR2 are part of the Fresnel lens.

図35と図36は、フレネルレンズの機能を説明するための図である。図35は、凹レンズの機能を有するフレネルレンズFL1における光の屈折を説明するための図である。円形のフレネルレンズFL1の一方の面は、のこぎり状の断面を有する凹凸面CC1であり、他方の面は、平面PL1である。図35に示すように、光軸O1に平行な光が凹凸面CC1に入射すると、光は、光軸O1から広がるように平面PL1から出射する。 35 and 36 are diagrams for explaining the function of the Fresnel lens. FIG. 35 is a diagram for explaining the refraction of light in the Fresnel lens FL1 having the function of a concave lens. One surface of the circular Fresnel lens FL1 is an uneven surface CC1 having a sawtooth cross section, and the other surface is a plane PL1. As shown in FIG. 35, when light parallel to the optical axis O1 is incident on the concave-convex surface CC1, the light is emitted from the plane PL1 so as to spread from the optical axis O1.

図36は、円形の凸レンズの機能を有するフレネルレンズFL2における光の屈折を説明するための図である。フレネルレンズFL2の一方の面は、のこぎり状の断面を有する凹凸面CC2であり、他方の面は、平面PL2である。図36に示すように、光軸O1に平行な光が凹凸面CC2に入射すると、光は、光軸O1上の一点に集まるように平面PL2から出射する。 FIG. 36 is a diagram for explaining the refraction of light in the Fresnel lens FL2 having the function of a circular convex lens. One surface of the Fresnel lens FL2 is an uneven surface CC2 having a sawtooth cross section, and the other surface is a plane PL2. As shown in FIG. 36, when light parallel to the optical axis O1 is incident on the concave-convex surface CC2, the light is emitted from the plane PL2 so as to converge at one point on the optical axis O1.

図34に示すように、拡散光学素子27Eの内側領域IR2には、上述したフレネルレンズFL1の凹凸面CC1が形成され、外側領域OR2には、上述したフレネルレンズFL2の凹凸面CC2が形成される。具体的には、内側領域IR2には、光軸O1が中心CO2を通る先端部11の中心軸AO2と一致しかつフレネルレンズFL1の凹凸面CC1の中央部分と同じ断面形状のフレネルレンズが設けられる。外側領域OR2には、光軸O1が中心軸AO2と一致しかつフレネルレンズFL2の凹凸面CC2の外側部分と同じ断面形状のフレネルレンズが設けられる。 As shown in FIG. 34, the uneven surface CC1 of the Fresnel lens FL1 described above is formed in the inner region IR2 of the diffusion optical element 27E, and the uneven surface CC2 of the Fresnel lens FL2 described above is formed in the outer region OR2. . Specifically, the inner region IR2 is provided with a Fresnel lens whose optical axis O1 coincides with the central axis AO2 of the tip portion 11 passing through the center CO2 and has the same cross-sectional shape as the central portion of the concave-convex surface CC1 of the Fresnel lens FL1. . The outer region OR2 is provided with a Fresnel lens whose optical axis O1 coincides with the central axis AO2 and whose cross-sectional shape is the same as the outer portion of the concave-convex surface CC2 of the Fresnel lens FL2.

上述した拡散光学素子27Eの場合、ライトガイド25からの光は、導光素子25Aを通って、拡散光学素子27Eの基端部27Eaに入射する。基端部27Eaに入射した光は、図34に示すように、内側領域IR2から、先端方向の斜め外側方向(外径方向)に向けて出射し、外側領域OR2から、先端方向の斜め内側方向(内径方向)に向けて出射する。 In the case of the diffusion optical element 27E described above, the light from the light guide 25 passes through the light guide element 25A and enters the base end portion 27Ea of the diffusion optical element 27E. As shown in FIG. 34, the light incident on the base end portion 27Ea is emitted from the inner region IR2 in an obliquely outward direction (outer radial direction) in the distal direction, and is emitted in an obliquely inward direction in the distal direction from the outer region OR2. (inner diameter direction).

すなわち、半円形の中心CO2側の内側領域IR2では、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、挿入部5の中心軸から外径方向に光を出射し、半円形の内側領域IR2の外側の外側領域OR2では、先端部11の先端面11aを先端側から見たときに、挿入部5の中心軸Oに向かう内径方向に光を出射する。 That is, in the inner region IR2 on the side of the center CO2 of the semicircle, light is emitted from the central axis of the insertion portion 5 in the radial direction when the distal end face 11a of the distal end portion 11 is viewed from the distal end side, In the outer region OR2 outside the region IR2, light is emitted in the inner diameter direction toward the central axis O of the insertion section 5 when the distal end surface 11a of the distal end portion 11 is viewed from the distal end side.

よって、先端部11の外周部の近傍に配管の内壁などがあっても、外側領域OR2から内壁へ向かう照明光の光量は少なくなるので、ハレーションは発生し難い。 Therefore, even if there is an inner wall of a pipe or the like near the outer peripheral portion of the distal end portion 11, the amount of illumination light directed from the outer region OR2 toward the inner wall is reduced, so halation is less likely to occur.

以上のように、上述した第6の実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制することができる照明光学系を提供することができる。 As described above, according to the sixth embodiment described above, there is provided an illumination optical system capable of suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion portion without narrowing the angle of view of the endoscopic image. be able to.

なお、上述した実施の形態では、カバーガラスを拡散光学素子として利用しているが、カバーガラスとは別に、カバーガラスの後ろ側に、上述したフレネルレンズを利用した拡散光学素子を設けるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the cover glass is used as a diffusing optical element, but a diffusing optical element using the Fresnel lens described above may be provided behind the cover glass separately from the cover glass. good too.

以上のように、上述した各実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制しつつ、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる照明光学系、光学アダプタ及び内視鏡を提供することができる。 As described above, according to each of the above-described embodiments, the angle of view of the endoscopic image is not narrowed, and halation occurs in the endoscopic image while suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion section. It is possible to provide an illumination optical system, an optical adapter, and an endoscope that can prevent contamination.

次に変形例を説明する。
(変形例1)
Next, a modified example will be described.
(Modification 1)

上述した各実施の形態では、拡散光学素子は、内視鏡3の挿入部5の先端部11内に設けられているが、光学アダプタ10内に設けるようにしてもよい。 In each of the embodiments described above, the diffusing optical element is provided inside the distal end portion 11 of the insertion portion 5 of the endoscope 3 , but it may be provided inside the optical adapter 10 .

その場合、光学アダプタ10の先端面に、観察窓21と照明窓22が設けられ、その照明窓22の後ろ側に拡散光学素子が配置される。 In that case, an observation window 21 and an illumination window 22 are provided on the distal end surface of the optical adapter 10, and a diffusing optical element is arranged behind the illumination window 22. FIG.

例えば、光学アダプタ10は、上述した拡散光学素子と、対物光学系を構成する一部のレンズを含む。挿入部5内には、対物光学系を構成する他のレンズと、撮像素子23bと、ライトガイド25が配設されている。 For example, the optical adapter 10 includes the diffusing optical element described above and some lenses that constitute the objective optical system. In the insertion section 5, another lens, an imaging device 23b, and a light guide 25 are arranged, which constitute an objective optical system.

図1の光学アダプタ10を先端部11に装着すると、ライトガイド25の先端面からの光は、拡散光学素子を通して、上述したように外径方向には少ない光量となるように照射される。 When the optical adapter 10 of FIG. 1 is attached to the distal end portion 11, the light from the distal end surface of the light guide 25 is irradiated through the diffusing optical element so as to have a small amount of light in the radial direction as described above.

よって、拡散光学素子は、光学アダプタ10内に設けるようにしてもよい。
(変形例2)
Therefore, the diffusing optical element may be provided inside the optical adapter 10 .
(Modification 2)

なお、上述した各実施の形態において、照明窓にカバーガラスが設けられる場合、カバーガラスを複数枚構成にし、一部のカバーガラスの一面に、すりガラス状に加工がされた砂目面を設けるようにしてもよい。砂目面は、光を等方的(ランダム)に拡散し、配光ムラを解消する。 In each of the above-described embodiments, when the illumination window is provided with a cover glass, a plurality of cover glasses are provided, and one surface of some of the cover glasses is provided with a grained surface processed into a frosted glass shape. can be The grained surface isotropically (randomly) diffuses light to eliminate uneven light distribution.

図37は、本変形例2に関わるカバーガラスの側面図である。カバーガラス51は、複数枚(ここでは2枚)のガラス51a、51bを含む。各ガラス51a、51bは、照明窓22の形状に応じた形状を有する。例えば、照明窓22がリング状であれば、各ガラス51a、51bは、リング状の板形状を有する。また、照明窓22が半円形状であれば、各ガラス51a、51bは、半円形状の板形状を有する。ガラス51bが、光を出射する側に配置される。側面部に周状に渡って鏡面であれば、側面部での光量損失も減るのでなお好ましい。 FIG. 37 is a side view of the cover glass according to Modification 2. FIG. The cover glass 51 includes a plurality of (here, two) glasses 51a and 51b. Each glass 51 a and 51 b has a shape corresponding to the shape of the lighting window 22 . For example, if the illumination window 22 is ring-shaped, each glass 51a, 51b has a ring-shaped plate shape. Moreover, if the illumination window 22 is semicircular, each glass 51a, 51b has a semicircular plate shape. A glass 51b is arranged on the light emitting side. If the side surface is circumferentially mirror-finished, the loss of light quantity at the side surface is also reduced, which is more preferable.

図37に示すように、ガラス51bの基端面51cが、砂目面である。2枚のガラス51a、51bは、砂目面を挟むようにして光学接着剤51dで接着されて固定される。 As shown in FIG. 37, the base end surface 51c of the glass 51b is a grained surface. The two glasses 51a and 51b are bonded and fixed with an optical adhesive 51d so as to sandwich the grained surface.

ガラス51aの基端面から入射した光は、ガラス51bの基端面51cで拡散される。この際、ガラス51bと光学接着剤51dの屈折率の差をわずかに設けてあり、基端面51cにて、照明ムラを解消する程度の限られた角度範囲へ、わずかに等方的に散乱される。なおこの場合の屈折率の例としては、ガラス1.8、光学接着剤1.5としている。 Light incident from the base end surface of the glass 51a is diffused by the base end surface 51c of the glass 51b. At this time, a slight difference in refractive index is provided between the glass 51b and the optical adhesive 51d, and the light is scattered slightly isotropically within a limited angular range to eliminate illumination unevenness at the base end face 51c. be. In this case, the refractive index is 1.8 for the glass and 1.5 for the optical adhesive.

このような砂目面を有するカバーガラスを用いることにより、照明光はより均一に拡散される。
(変形例3)
By using a cover glass having such a grained surface, illumination light is diffused more uniformly.
(Modification 3)

なお、上述した各実施の形態は、直視用の内視鏡の例であるが、上述した各実施の形態の拡散光学素子は、側視用、斜視用などの内視鏡にも適用可能である。 Although each embodiment described above is an example of an endoscope for direct viewing, the diffusion optical element of each embodiment described above can also be applied to endoscopes for side viewing, oblique viewing, and the like. be.

以上のように、上述した各実施の形態によれば、内視鏡画像の画角が狭くなることなく、挿入部の先端部の大型化を抑制しつつ、内視鏡画像中にハレーションが発生するのを防止することができる照明光学系、光学アダプタ及び内視鏡を提供することができる。 As described above, according to each of the above-described embodiments, the angle of view of the endoscopic image is not narrowed, and halation occurs in the endoscopic image while suppressing an increase in the size of the distal end portion of the insertion section. It is possible to provide an illumination optical system, an optical adapter, and an endoscope that can prevent contamination.

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 embodiments, and various modifications and alterations are possible without departing from the gist of the present invention.

1 内視鏡装置、2 装置本体、3 内視鏡、3a 硬性内視鏡、4 表示部、5 挿入部、5a 挿入部、5b 接眼部、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、11 先端部、11a 先端面、11x 筐体、12 湾曲部、13 可撓部、21、21A 観察窓、21Aa、21a 凹レンズ、22、22A 照明窓、22Aa、22a カバーガラス、23 撮像ユニット、23a レンズ群、23b 撮像素子、24 信号線、25 ライトガイド、25A 導光素子、26 光源、27、27A 拡散光学素子、27Aa 基端面、27Ab 先端部、27Ab1、27Ab2 斜面部、27Ab3 先端縁部、27B 拡散光学素子、27Ba 基端面、27Bb 先端部、27Bx 凸部、27C、27C1 拡散光学素子、27Ca 基端面、27Cb 先端部、27Cx 凸部、27D 拡散光学素子、27Da 基端面、27Db 先端部、27Dx、27Dy、27Dz1、27Dz2 凸部、27E 拡散光学素子、27Ea 基端部、27Eb 先端面、27Ex 凸部、27a 基端面、27b 先端面、27c 外周面、27d 中空部、27e テーパ部分、27p 凸部、27s 斜面部、27v V字溝、31 リレーレンズ、32 接眼レンズ、33 ライトガイド、33 光源装置、33a ライトガイドケーブル、34 装着部、35 光源、36 ライトガイド、41 直線部、42 両辺部、43 円弧部、51 カバーガラス、51a、51b ガラス、51c 基端面、51d 接着剤層。 1 endoscope device, 2 device main body, 3 endoscope, 3a rigid endoscope, 4 display unit, 5 insertion unit, 5a insertion unit, 5b eyepiece unit, 6 operation unit, 6a curved joystick, 7 universal cord, Reference Signs List 10 optical adapter 11 distal end 11a distal end face 11x housing 12 bending portion 13 flexible portion 21, 21A observation window 21Aa, 21a concave lens 22, 22A illumination window 22Aa, 22a cover glass 23 imaging Unit, 23a lens group, 23b imaging element, 24 signal line, 25 light guide, 25A light guide element, 26 light source, 27, 27A diffusion optical element, 27Aa base end surface, 27Ab tip portion, 27Ab1, 27Ab2 slope portion, 27Ab3 tip edge Part 27B Diffusion optical element 27Ba Base surface 27Bb Distal part 27Bx Convex part 27C, 27C1 Diffusion optical element 27Ca Base surface 27Cb Distal part 27Cx Convex part 27D Diffusion optical element 27Da Base surface 27Db Distal part , 27Dx, 27Dy, 27Dz1, 27Dz2 convex portion, 27E diffusion optical element, 27Ea proximal end portion, 27Eb distal end surface, 27Ex convex portion, 27a proximal end surface, 27b distal end surface, 27c outer peripheral surface, 27d hollow portion, 27e tapered portion, 27p Convex portion 27s Inclined portion 27v V-shaped groove 31 Relay lens 32 Eyepiece lens 33 Light guide 33 Light source device 33a Light guide cable 34 Mounting portion 35 Light source 36 Light guide 41 Straight portion 42 Both sides Part 43 Arc part 51 Cover glass 51a, 51b Glass 51c Base end face 51d Adhesive layer.

Claims (15)

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の先端面に設けられた観察窓と、
前記先端部の前記先端面に設けられ、前記先端面を先端側から見たときにリング状又は部分円形を有する照明窓と、
前記照明窓の後ろ側に設けられ、光が入射する入射部と、照明光として前記光を出射する出射部とを有する光学素子と、
を有し、
前記入射部又は前記出射部は、前記光を拡散させる少なくとも1つ以上の凸部を有する拡散部を有し、
前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の中心から外径方向に出射される第1の光よりも、前記挿入部の前記中心に向かう内径方向に出射される第2の光又は前記挿入部の外周部の接線方向に出射される第3の光の方が多くなるように、前記出射部から出射される光を拡散させるよう構成される、
照明光学系。
An illumination optical system for an endoscope having an insertion section to be inserted into a subject,
an observation window provided on the distal end surface of the distal end portion of the insertion section;
an illumination window provided on the distal end surface of the distal end portion and having a ring shape or a partial circular shape when the distal end surface is viewed from the distal end side;
an optical element provided on the rear side of the illumination window and having an incident portion for receiving light and an emitting portion for emitting the light as illumination light;
has
The incident part or the emitting part has a diffusion part having at least one convex part for diffusing the light,
When the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side, the at least one or more convex portions are arranged in the insertion portion more than the first light emitted in the radial direction from the center of the insertion portion. The light emitted from the emitting portion is diffused so that the second light emitted in the inner diameter direction toward the center or the third light emitted in the tangential direction of the outer peripheral portion of the insertion portion is greater. configured to allow
illumination optics.
前記光学素子は、円筒形状を有し、
前記照明窓は、前記リング状であり、
前記少なくとも1つ以上の凸部は、複数あり、
各凸部は、2つの斜面部を有し、各凸部の先端側部分が前記円筒形状の中心軸に近づくように、前記円筒形状の中心軸に対して所定の角度だけ傾いて、前記光学素子の外周部に形成されている、
請求項1に記載の照明光学系。
The optical element has a cylindrical shape,
The lighting window is ring-shaped,
The at least one or more protrusions are plural,
Each convex portion has two inclined surfaces, and is inclined at a predetermined angle with respect to the central axis of the cylindrical shape so that the tip side portion of each convex portion approaches the central axis of the cylindrical shape. formed on the periphery of the element,
The illumination optical system according to claim 1.
前記出射部は、平面を有し、
前記入射部に入射した光は、前記2つの斜面部で全反射した後に前記平面を透過する成分と、前記2つの斜面部で全反射しないでそのまま前記平面を透過する成分の少なくとも2つの成分を含んで前記出射部から出射される、
請求光2に記載の照明光学系。
the emitting part has a flat surface,
The light incident on the incident portion has at least two components: a component that is transmitted through the plane after being totally reflected by the two slopes, and a component that is transmitted through the plane without being totally reflected by the two slopes. emitted from the emission unit including
The illumination optical system according to Claim 2.
前記平面は、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記2つの斜面部により形成された三角形が、前記リング状に複数配置された形状を有する、
請求項3に記載の照明光学系。
The plane has a shape in which a plurality of triangles formed by the two slant portions are arranged in the ring shape when the tip surface of the tip portion is viewed from the tip side.
The illumination optical system according to claim 3.
前記光学素子は、円筒形状を有し、
前記照明窓は、前記リング状であり、
前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記先端部を先端側から見たときに1つのリング状であり、
前記1つのリング状の凸部は、第1の斜面部と、前記第1の斜面部の内側に設けられた第2の斜面部とを有し、
前記第1の斜面部は、前記円筒形状の中心軸を通りかつ前記中心軸に平行な断面において、前記基端部からの前記光を全反射するように前記中心軸に直交する平面に対して第1の角度を有し、
前記第2の斜面部は、前記円筒形状の中心軸を通りかつ前記中心軸に平行な断面において、前記基端部からの前記光を透過するように前記中心軸に直交する平面に対して第2の角度を有する、
請求項1に記載の照明光学系。
The optical element has a cylindrical shape,
The lighting window is ring-shaped,
The at least one or more protrusions are ring-shaped when the tip is viewed from the tip,
The one ring-shaped convex portion has a first slope portion and a second slope portion provided inside the first slope portion,
The first slanted surface is inclined with respect to a plane orthogonal to the central axis so as to totally reflect the light from the base end in a cross section passing through the central axis of the cylindrical shape and parallel to the central axis. having a first angle;
The second slanted portion is arranged at a plane perpendicular to the central axis so as to transmit the light from the base end portion in a cross section passing through the central axis of the cylindrical shape and parallel to the central axis. having an angle of 2,
The illumination optical system according to claim 1.
前記光学素子は、円筒形状を有し、
前記照明窓は、前記リング状であり、
前記少なくとも1つ以上の凸部は、複数あり、
前記各凸部は、第1の斜面部と第2の斜面部とを有し、前記円筒形状の中心軸から外径方向に沿って伸びた細長形状を有し、
前記第1の斜面部は、前記円筒形状の中心軸回りの接線方向に沿った断面において、前記基端部からの前記光を全反射するように前記中心軸に直交する平面に対して第1の角度を有し、
前記第2の斜面部は、前記円筒形状の中心軸回りの接線方向に沿った断面において、前記平面に対して第2の角度を有する、
請求項1に記載の照明光学系。
The optical element has a cylindrical shape,
The lighting window is ring-shaped,
The at least one or more protrusions are plural,
each of the protrusions has a first slope portion and a second slope portion, and has an elongated shape extending along the outer diameter direction from the central axis of the cylindrical shape;
The first slope portion has a first slope with respect to a plane orthogonal to the central axis so as to totally reflect the light from the base end portion in a cross section along a tangential direction around the central axis of the cylindrical shape. has an angle of
The second slope portion has a second angle with respect to the plane in a cross section along a tangential direction around the central axis of the cylindrical shape,
The illumination optical system according to claim 1.
前記各凸部は、第3の斜面部と第4の斜面部とをさらに有し、
前記第3の斜面部と前記第4の斜面部は、前記平面に対して、それぞれ前記第1の斜面部と前記第2の斜面部とは面対称に形成されている、請求項6に記載の照明光学系。
each of the convex portions further has a third slope portion and a fourth slope portion;
7. The third slope portion and the fourth slope portion according to claim 6, wherein the first slope portion and the second slope portion are formed symmetrically with respect to the plane. illumination optics.
前記光学素子は、部分円柱形状を有し、
前記照明窓は、前記部分円形を有し、
前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記部分円形の半径が互いに異なる複数の円弧に沿って、前記光学素子の前記出射部に複数設けられ、
各凸部は、第1の斜面部と第2の斜面部とを有し、
前記部分円形の中心側の第1の領域では、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の中心軸から外径方向に第1の光を出射し、前記部分円形の前記第1の領域の外側の第2の領域では、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の前記中心に向かう内径方向に第2の光を出射する、
請求光1に記載の照明光学系。
The optical element has a partial cylindrical shape,
The illumination window has the partial circular shape,
The at least one or more convex portions are provided in the output portion of the optical element along a plurality of arcs having mutually different radii of the partial circular shape,
each convex portion has a first slope portion and a second slope portion,
In the first area on the center side of the partial circle, when the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side, the first light is emitted in the radial direction from the central axis of the insertion portion, In a second area outside the circular first area, the second light is emitted in an inner diameter direction toward the center of the insertion section when the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side. ,
The illumination optical system according to Claim 1.
前記第1の斜面部は、前記部分円形の中心を通りかつ前記挿入部の中心軸に平行な断面において、前記基端部からの前記光を全反射するように前記中心軸に直交する平面に対して第1の角度を有し、前記第2の斜面部は、前記部分円形の中心を通りかつ前記挿入部の前記中心軸に平行な断面において、前記基端部からの前記光を透過するように前記中心軸に直交する平面に対して第2の角度を有し、
前記第1の領域では、前記第1の斜面部は、前記第2の斜面部よりも、前記部分円形の内径側に設けられ、
前記第2の領域では、前記第1の斜面部は、前記第2の斜面部よりも、前記部分円形の外径側に設けられている、
請求項6に記載の照明光学系。
The first slanted portion extends on a plane orthogonal to the central axis so as to totally reflect the light from the base end portion in a cross section passing through the center of the partial circle and parallel to the central axis of the insertion portion. and the second slope portion transmits the light from the proximal end portion in a cross section passing through the center of the partial circle and parallel to the central axis of the insertion portion. having a second angle with respect to a plane orthogonal to the central axis such that
In the first region, the first slope portion is provided closer to the inner diameter side of the partial circle than the second slope portion,
In the second region, the first slope portion is provided closer to the outer diameter side of the partial circle than the second slope portion.
The illumination optical system according to claim 6.
前記光学素子は、部分円柱形状を有し、
前記照明窓は、前記部分円形を有し、
前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記部分円形の中心側の第1の領域では、前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記部分円形の半径が互いに異なる複数の円弧に沿って、前記光学素子の前記出射部に複数設けられ、前記挿入部の中心軸から内径又は外径方向に第1の光を出射し、
前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記部分円形の前記第1の領域の外側の第2の領域では、前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記部分円形の中心から外径方向に沿って伸びた細長形状を有し、前記部分円形の接線方向に第3の光を出射する、
請求項1に記載の照明光学系。
The optical element has a partial cylindrical shape,
The illumination window has the partial circular shape,
When the tip surface of the tip portion is viewed from the tip end side, in the first region on the center side of the partial circle, the at least one or more protrusions are a plurality of arcs having different radii of the partial circle. A plurality of light beams are provided at the output portion of the optical element along and emit the first light in the inner or outer radial direction from the central axis of the insertion portion,
When the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side, in a second region outside the first region of the partial circular shape, the at least one or more protrusions extend from the center of the partial circular shape. having an elongated shape extending along the outer diameter direction and emitting a third light in a tangential direction of the partial circle;
The illumination optical system according to claim 1.
前記第1の領域の各凸部は、第1の斜面部と第2の斜面部とを有し、
前記第1の斜面部は、前記部分円形の中心を通りかつ前記挿入部の中心軸に平行な断面において、前記基端部からの前記光を全反射するように前記中心軸に直交する平面に対して第1の角度を有し、前記第2の斜面部は、前記部分円形の中心軸を通りかつ前記挿入部の中心軸に平行な断面において、前記基端部からの前記光を透過するように前記中心軸に直交する平面に対して第2の角度を有し、
前記第2の領域の各凸部は、第3の斜面部と第4の斜面部とを有し、
前記第3の斜面部は、前記部分円形の中心回りの接線方向に沿った断面において、前記基端部からの前記光を全反射するように前記挿入部の中心軸に直交する平面に対して第3の角度を有し、前記第4の斜面部は、前記部分円形の中心回りの接線方向に沿った断面において、前記基端部からの前記光を透過するように前記挿入部の中心軸に直交する平面に対して第4の角度を有する、
請求項10に記載の照明光学系。
each convex portion of the first region has a first slope portion and a second slope portion;
The first slanted portion extends on a plane orthogonal to the central axis so as to totally reflect the light from the base end portion in a cross section passing through the center of the partial circle and parallel to the central axis of the insertion portion. and the second slope portion transmits the light from the proximal end portion in a cross section passing through the central axis of the partial circular shape and parallel to the central axis of the insertion portion. having a second angle with respect to a plane orthogonal to the central axis such that
each convex portion of the second region has a third slope portion and a fourth slope portion;
The third slanted portion is inclined with respect to a plane perpendicular to the central axis of the insertion portion so as to totally reflect the light from the base end portion in a cross section along a tangential direction around the center of the partial circular shape. It has a third angle, and the fourth slanted portion is positioned along the central axis of the insertion portion so as to transmit the light from the base end portion in a cross section along the tangential direction around the center of the partial circle. having a fourth angle with respect to a plane orthogonal to
The illumination optical system according to claim 10.
前記光学素子の外径をΦoutとし、前記光学素子の中空部の内径をΦinとし、前記平面の前記三角形の部分の外接円の直径をSoutとし、前記平面の前記三角形の部分の内接円の直径をSinとしたとき、次の式(1)又は式(2)を満たす、請求項4に記載の照明光学系。
Figure 2022182872000003
(Sout-Sin)/(Φout-Φin)>0.1 ・・・(2)。
Let Φout be the outer diameter of the optical element, Φin be the inner diameter of the hollow portion of the optical element, Sout be the diameter of the circumscribed circle of the triangular portion of the plane, and Sout be the diameter of the inscribed circle of the triangular portion of the plane. 5. The illumination optical system according to claim 4, which satisfies the following formula (1) or formula (2) where Sin is the diameter.
Figure 2022182872000003
(Sout−Sin)/(Φout−Φin)>0.1 (2).
前記光学素子は、複数の凸部を有するフレネルレンズを有し、
前記照明窓は、前記部分円形を有し、
前記複数の凸部は、前記部分円形の半径が互いに異なる複数の円弧に沿って、前記光学素子の前記入射部に設けられ、
前記部分円形の中心側の第1の領域では、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の中心軸から外径方向に第1の光を出射し、前記部分円形の前記第1の領域の外側の第2の領域では、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の前記中心軸に向かう内径方向に出射される第2の光を出射する、
請求光1に記載の照明光学系。
The optical element has a Fresnel lens having a plurality of convex portions,
The illumination window has the partial circular shape,
the plurality of convex portions are provided in the incident portion of the optical element along a plurality of arcs having mutually different radii of the partial circular shape;
In the first area on the center side of the partial circle, when the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side, the first light is emitted in the radial direction from the central axis of the insertion portion, In a second region outside the circular first region, when the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side, the second energy is emitted in an inner diameter direction toward the central axis of the insertion portion. emit light,
The illumination optical system according to Claim 1.
被検体に挿入される挿入部を有する内視鏡の先端部に装着可能な光学アダプタであって、
前記挿入部の先端部から入射光として光が入射する入射部と、照明光として前記光を出射する出射部とを有する光学素子を有し、
前記光学アダプタの先端面に設けられた観察窓と、
前記光学素子の前記先端部側に設けられ、前記先端部を先端側から見たときにリング状又は部分円形を有し、前記出射部からの前記照明光を出射する照明窓と、
を有し、
前記入射部又は前記出射部は、前記出射部から出射される前記光を拡散させる少なくとも1つ以上の凸部を有する拡散部を有し、
前記少なくとも1つ以上の凸部は、前記先端部の前記先端面を先端側から見たときに、前記挿入部の中心軸から外径方向に出射される第1の光よりも、前記挿入部の前記中心に向かう内径方向に出射される第2の光又は前記挿入部の外周部の接線方向に出射される第3の光の方が多くなるように、前記出射部から出射される光を拡散させるよう構成される、
光学アダプタ。
An optical adapter attachable to the distal end of an endoscope having an insertion section to be inserted into a subject,
an optical element having an entrance portion for receiving light as incident light from a distal end portion of the insertion portion and an exit portion for emitting the light as illumination light;
an observation window provided on the tip surface of the optical adapter;
an illumination window provided on the tip side of the optical element, having a ring shape or a partial circular shape when the tip is viewed from the tip side, and emitting the illumination light from the emission part;
has
The incident part or the emitting part has a diffusing part having at least one convex part for diffusing the light emitted from the emitting part,
When the distal end surface of the distal end portion is viewed from the distal end side, the at least one or more convex portions are positioned closer to the insertion portion than the first light emitted in the radial direction from the central axis of the insertion portion. The second light emitted in the inner diameter direction toward the center of the insertion portion or the third light emitted in the tangential direction of the outer peripheral portion of the insertion portion is greater. configured to diffuse
optical adapter.
請求項1に記載の照明光学系を有する、内視鏡。 An endoscope, comprising the illumination optical system according to claim 1 .
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