JP6103820B2 - 内視鏡用照明光学系および内視鏡 - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡用照明光学系および内視鏡に関するものである。
従来、内視鏡用照明光学系として、キセノンランプやハロゲンランプから発せられた光をファイババンドルからなるライトガイドを用いて内視鏡挿入部の先端まで導光するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１６４１０号公報
しかしながら、特許文献１の照明光学系は、被写体を十分な光量で広範囲にわたって照明するために、開口数の大きな光ファイバを用い、かつ、光ファイバの本数を多数用いる必要があるため、内視鏡挿入部の横断面の多くの部分が光ファイバによって占有されてしまい、挿入部を細径化することが困難であるという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、挿入部の細径化を図りつつ、十分な光量で広範囲にわたって照明することができる内視鏡用照明光学系および内視鏡を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、光源からの励起光を導光する導光部材と、該導光部材の先端の射出端から射出された励起光を拡散させる拡散部材と、該拡散部材によって拡散された励起光が入射され、蛍光を射出する蛍光体とを備え、前記拡散部材が、前記導光部材の射出端に対向して配置された凸面状の反射面を有する第１のミラーと、該第１のミラーに対向して前記導光部材の射出端の周囲を取り囲むように配置され、前記第１のミラーによって反射された前記励起光を反射可能な周方向に連続する凸面状の反射面を有する第２のミラーとを備え、該第２のミラーの前記反射面が、前記周方向に連続する頂上部分に囲まれる凹状の領域を有し、前記第１のミラーの前記反射面が、前記第２のミラーの前記反射面における周方向に連続する頂上部分により囲まれる前記凹状の領域よりも小さい内視鏡用照明光学系を提供する。
本態様によれば、光源から発せられた励起光が導光部材によって導光され、導光部材の先端の射出端から射出されると、射出された励起光は拡散部材によって拡散された後に蛍光体に入射される。蛍光体においては、励起光が入射されることによって蛍光物質が励起されて蛍光が発生し、被写体に向けて射出される。この場合において、励起光が拡散部材によって拡散されるので、導光部材からの開口数により達成可能な範囲より広範囲に拡げられ、広い範囲に配される射出面から蛍光を射出させることができる。すなわち、導光部材の導光面積を十分に減らすことができ、内視鏡の挿入部を細径化することができる。
上記態様においては、前記蛍光体からの蛍光の射出面に、微細光学系が配置されていてもよい。
この場合、前記微細光学系は、マイクロレンズアレイであっても、フレネルレンズであってもよい。
このようにすることで、光軸方向の寸法を抑えつつ、広範囲の蛍光体によって全方向に発せられた蛍光の射出方向をコントロールすることができる。
また、上記態様においては、前記第１のミラーが、前記導光部材の射出端から射出される励起光を遮る位置に配置された円錐状ミラーであってもよい。
このようにすることで、導光部材の射出端から射出された励起光は円錐状ミラーによって反射されることにより、その円錐面によって円環状に拡散される。すなわち、簡易な構成によって励起光を効果的に拡散させ、広い範囲の蛍光体に入射させることができる。
また、上記態様においては、前記第１，第２のミラーの両方が、励起光を拡散させる曲率を有していてもよい。
このようにすることで、導光部材の射出端から射出された励起光は、２回反射される間に拡散させる曲率を有するミラーによって拡散され、広い範囲の蛍光体から蛍光を射出させることができる。
また、本発明の他の態様は、上記いずれかの内視鏡用照明光学系を複数備えるとともに、該内視鏡用照明光学系から射出される蛍光の被写体からの反射光を受光する受光部と、処置具を出没させる開口を備えたチャネルとを備え、前記内視鏡用照明光学系による蛍光の射出面が、前記チャネルの前記開口に対して前記受光部と同じ側および異なる側にそれぞれ配置されている内視鏡を提供する。
本態様によれば、チャネルを挟んだ両側から被写体に向けて蛍光が射出されるので、チャネルの開口から処置具を突出させた際にも、処置具の陰が被写体に形成されることを抑制することができる。これにより、被写体の視認性を向上することができる。
本発明によれば、挿入部の細径化を図りつつ、十分な光量で広範囲にわたって照明することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る内視鏡用照明光学系を備える内視鏡の先端部を示す斜視図である。 図１の内視鏡用照明光学系を説明する縦断面図である。 図２の内視鏡用照明光学系の変形例を示す縦断面図である。
本発明の一実施形態に係る内視鏡用照明光学系１および内視鏡２について、図面を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡２は、図１に示されるように、挿入部３の先端に、照明光を射出する本実施形態に係る照明光学系（内視鏡用照明光学系）１と、該照明光学系１から射出され被写体において反射して戻る反射光を集光する対物レンズ４と、挿入部３の長手方向全長にわたって設けられ、先端面３ａに開口する鉗子チャネル５とを備えている。
本実施形態に係る照明光学系１は、図２に示されるように、図示しない光源からの励起光を導光する複数本の光ファイバ（導光部材）６と、各光ファイバ６の射出端６ａにそれぞれ取り付けられた蛍光生成部７とを備えている。
光ファイバ６は、各蛍光生成部７に対して例えば１本ずつ備えられている。
また、本実施形態に係る内視鏡２においては、照明光学系１は、対物レンズ４の両側に配置されて対物レンズ４の視野範囲を明るく照明するようになっているとともに、鉗子チャネル５を挟んで対物レンズ４とは反対側にも配置されている。
蛍光生成部７は、図２に示されるように、箱状のケース８と、該ケース８内に配置された第１のミラー９、第２のミラー１０および蛍光体１１を備えている。第１のミラー９は、光ファイバ６の射出端６ａから射出される励起光の照射範囲に配置され、励起光を反射するようになっている。
第２のミラー１０は、第１のミラー９によって反射された励起光をさらに反射するようになっている。蛍光体１１は、第２のミラー１０によって反射された励起光を入射させて蛍光を射出するようになっている。
ケース８の一端面はフレネルレンズ１２によって構成されており、蛍光体１１は、フレネルレンズ１２の裏面側に配置されて、発生した蛍光をフレネルレンズ１２に向けて射出する射出面１１ａを有している。
第１のミラー９は、光ファイバ６の射出端６ａから射出される励起光の照射範囲の少なくとも一部を遮る位置に配置された円錐ミラーである。この第１のミラー９が円錐ミラーによって構成されていることにより、励起光は円錐ミラーの凸面状の円錐面によって拡散させられるようになっている。
第２のミラー１０は、第１のミラー９に対向する位置に配置されて、第１のミラー９によって反射された励起光を再度反射するようになっている。この第２のミラー１０は、凸面状の反射面を有している。その結果、第２のミラー１０によって反射される励起光は凸面状の反射面によってさらに拡散させられるようになっている。
蛍光体１１は、透明な樹脂材料内に蛍光物質からなる蛍光粒子を含有しており、励起光が入射されることによって蛍光物質が励起され、蛍光が全方位に発生するようになっている。
ケース８の内周面にも反射膜１３がコーティングされており、第２のミラー１０によって反射された励起光のうち、蛍光体１１に直接入射せずにケース８の内周面に入射する励起光も、反射膜１３によって反射されて蛍光体１１側に指向されるようになっている。
フレネルレンズ１２は、蛍光体１１において発生し、その射出面１１ａから種々の方向に射出された蛍光の射出方向分散させて、均等な密度の蛍光が被写体に照射されるように調節するようになっている。
このように構成された本実施形態に係る照明光学系１および内視鏡２の作用について以下に説明する。
本実施形態係る照明光学系１によれば、光ファイバ６によって導光された励起光は、光ファイバ６の先端に配置された蛍光生成部７のケース８内に配置された射出端６ａから射出されると、第１のミラー９によって反射された後、第２のミラー１０によって反射され、蛍光体１１を通過させられることにより蛍光を生成する。
この場合において、第１のミラー９および第２のミラー１０が凸面状の反射面を有しているので、励起光は各ミラー９，１０の反射面において反射される都度に拡散させられて照射面積を広げられる。そして、広い照射面積に広げられた励起光がケース８の一端面に配置された蛍光体１１に入射されることにより、広い面積の射出面１１ａから蛍光を射出させることができる。
蛍光体１１の射出面１１ａから射出された蛍光はフレネルレンズ１２を通過させられることによりその密度が均一になるように分散されて被写体に照射される。
すなわち、本実施形態に係る照明光学系１によれば、単一のあるいは少数本の光ファイバ６によって導いた励起光から、蛍光生成部７において広い範囲に拡散する蛍光を生成するので、挿入部２の横断面において光ファイバ６の占める面積割合を低減し、その結果、挿入部２の外径寸法を小径化することができるという利点がある。
また、第１のミラー９および第２のミラー１０によって拡散された励起光を入射させる蛍光体１１の形状は、比較的自由に設定することができることから、内視鏡２の挿入部３の先端面３ａにおいて必要な構成、例えば、図１に示されるように、対物レンズ４や鉗子チャネル５等を除いた領域を埋めるように配置することができる。その結果、挿入部３の先端面３ａの広い範囲から蛍光を射出させて明るい照明を達成することができるという利点がある。
また、本実施形態に係る照明光学系１によれば、第１のミラー９および第２のミラー１０によって励起光を折り返す間に拡散させるので、挿入部３の先端面３ａに配置される蛍光生成部７を先端面３ａ近傍の極めて薄い範囲に配置することができ場所を取らないという利点がある。
また、本実施形態に係る内視鏡２によれば、鉗子チャネル５を挟んだ両側に照明光学系１の蛍光生成部７が配置されているので、鉗子チャネル５から鉗子等の処置具が突出させられている処置時においても、処置具の陰が被写体に形成されないように被写体を明るく照明することができるという利点がある。これにより、被写体の視認性を向上することができる。
なお、本実施形態においては、第１のミラー９および第２のミラー１０として、いずれも凸面状の反射面を有するミラーを採用したが、本発明の参考例としての発明の参考実施形態としては、図３に示されるように、第２のミラー１０を平面ミラーによって構成してもよい。このようにしても、第１のミラー９である円錐ミラーの拡散効果によって励起光を拡散させて、広い照明範囲に渡る照明を得ることができる。
また、本発明の参考例としての発明の他の参考実施形態としては、第２のミラー１０のみを凸面状の反射面を有するものとし、第１のミラー９を平面ミラーによって構成してもよい。また、第１のミラー９または第２のミラー１０のいずれか一方によって十分な励起光の拡散効果を得ることができるのであれば、他方のミラーとしては、凹面状の反射面を有するミラーを採用してもよい。
また、蛍光体１１の射出面１１ａを覆う位置にフレネルレンズ１２を配置したが、これに代えて、類似の微細光学系、例えば、半球形状のマイクロレンズを配列してなるマイクロレンズアレイ（図示略）を配置してもよい。
１ 照明光学系（内視鏡用照明光学系）
２ 内視鏡
４ 対物レンズ（受光部）
５ 鉗子チャネル（チャネル）
６ 光ファイバ（導光部材）
６ａ 射出端
９ 第１のミラー（拡散部材）
１０ 第２のミラー（拡散部材）
１１ 蛍光体
１１ａ 射出面
１２ フレネルレンズ（微細光学系）

Claims (7)

  1. 光源からの励起光を導光する導光部材と、
    該導光部材の先端の射出端から射出された励起光を拡散させる拡散部材と、
    該拡散部材によって拡散された励起光が入射され、蛍光を射出する蛍光体とを備え、
    前記拡散部材が、前記導光部材の射出端に対向して配置された凸面状の反射面を有する第１のミラーと、該第１のミラーに対向して前記導光部材の射出端の周囲を取り囲むように配置され、前記第１のミラーによって反射された前記励起光を反射可能な周方向に連続する凸面状の反射面を有する第２のミラーとを備え、
    該第２のミラーの前記反射面が、前記周方向に連続する頂上部分に囲まれる凹状の領域を有し、
    前記第１のミラーの前記反射面が、前記第２のミラーの前記反射面における周方向に連続する頂上部分により囲まれる前記凹状の領域よりも小さい内視鏡用照明光学系。
  2. 前記蛍光体からの蛍光の射出面に、微細光学系が配置されている請求項１に記載の内視鏡用照明光学系。
  3. 前記第１のミラーが、前記導光部材の射出端から射出される励起光を遮る位置に配置された円錐状ミラーである請求項１または２に記載の内視鏡用照明光学系。
  4. 前記第１，第２のミラーの両方が、励起光を拡散させる曲率を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡用照明光学系。
  5. 前記微細光学系がマイクロレンズアレイである請求項２に記載の内視鏡用照明光学系。
  6. 前記微細光学系がフレネルレンズである請求項２に記載の内視鏡用照明光学系。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の内視鏡用照明光学系を複数備えるとともに、
    該内視鏡用照明光学系から射出される蛍光の被写体からの反射光を受光する受光部と、
    処置具を出没させる開口を備えたチャネルとを備え、
    前記内視鏡用照明光学系による蛍光の射出面が、前記チャネルの前記開口に対して前記受光部と同じ側および異なる側にそれぞれ配置されている内視鏡。
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