JP7011715B2 - Endoscope Illumination Optical System and Endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡照明光学系および内視鏡に関するものである。 The present invention relates to an endoscope illumination optical system and an endoscope.
バッテリで駆動することが可能なモバイル内視鏡のニーズがあり、低消費電力かつ高輝度な光源として半導体レーザ光源(以下、LD光源という。)を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 There is a need for a mobile endoscope that can be driven by a battery, and it has been proposed to use a semiconductor laser light source (hereinafter referred to as an LD light source) as a light source having low power consumption and high brightness (for example, Patent Document). See 1.).
LD光源は、配光の小さな短波長の励起光と、励起光を蛍光体に照射して発生させた、配光の大きな長波長の蛍光とを合成した光源であるため、励起光と蛍光とで配光が異なり、照明光として用いると色むらが発生し易い。 The LD light source is a light source that combines short-wavelength excitation light with a small light distribution and long-wavelength fluorescence with a large light distribution generated by irradiating the phosphor with the excitation light. The light distribution is different, and when used as illumination light, color unevenness is likely to occur.
本発明は、低消費電力かつ高輝度のLD光源を照明光として使用しつつ、色むらの発生を低減することができる内視鏡照明光学系および内視鏡を提供する。 The present invention provides an endoscope illumination optical system and an endoscope capable of reducing the occurrence of color unevenness while using an LD light source having low power consumption and high brightness as illumination light.
本発明の一態様は、内視鏡の先端を被覆する位置に配置される光学的に透明な樹脂製の先端カバーと、該先端カバーの基端側に配置され、前記先端カバーを透過して前記内視鏡の前方に励起光と蛍光とを含む照明光を射出する半導体レーザ光源とを備え、前記先端カバーの先端面の外周縁が、R面取りされた曲面形状のR面取り面を有し、前記R面取り面のうちピーク強度の前記励起光が透過する領域に、前記先端面に対して傾斜した面で構成された切り欠き部を有する内視鏡照明光学系である。 One aspect of the present invention is an optically transparent resin tip cover arranged at a position covering the tip of the endoscope, and an optically transparent tip cover arranged on the base end side of the tip cover and transmitted through the tip cover. A semiconductor laser light source that emits illumination light including excitation light and fluorescence is provided in front of the endoscope, and the outer peripheral edge of the front end surface of the tip cover has an R chamfered surface having an R chamfered curved surface shape. This is an endoscope illumination optical system having a notch portion formed of a surface inclined with respect to the tip surface in a region of the R chamfered surface through which the excitation light having a peak intensity is transmitted .
本発明の第1の実施形態に係る内視鏡照明光学系1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照明光学系1は、図1に示されるように、内視鏡100の挿入部110の先端を被覆する位置に配置される先端カバー2と、先端カバー2よりも基端側に配置された半導体レーザ光源3とを備えている。図中、符号4は、被写体から戻る戻り光を撮影する撮影光学系である。The endoscope illumination
As shown in FIG. 1, the endoscope illumination
先端カバー2は、光学的に透明な樹脂材料により構成され、挿入部110の長手軸に直交する先端面5と、長手軸を中心とする円筒面からなる外周面6と、先端面5と外周面6との境界に位置する先端面5の外周縁に配置されたR面取り面7とを備えている。
先端カバー2には先端面5とは反対側の基端面8に、半導体レーザ光源3を配置する孔9が、例えば、周方向に間隔をあけて2箇所に設けられている。The
The
各孔9内には、半導体レーザ光源3が配置されている。
半導体レーザ光源3は、図示しない光源部からの励起光を導光するライトガイドファイバ10と、ライトガイドファイバ10により導光されてきた励起光が入射されることにより蛍光を発生する蛍光体11と、蛍光体11から発せられた蛍光を挿入部110の長手軸に沿う方向に偏向する円錐ミラー12と、蛍光体11の前方に配置された散乱体を含むシリコン13とを備えている。これにより、半導体レーザ光源3は、蛍光体11から発せられた蛍光と、蛍光体11を透過してシリコン13に含まれる散乱体により散乱された励起光とを合波した照明光を、先端カバー2を透過して内視鏡100の前方に射出する。A semiconductor
The semiconductor
本実施形態においては、先端カバー2の先端面5に、2箇所の孔9に対応する位置に、それぞれ切り欠き部14が設けられている。
本実施形態においては、切り欠き部14は、図1および図2に示されるように、少なくとも照明光が通過する領域を包含する位置に配置されているR面取り面7を部分的に、先端面5に対して傾斜する平面に置き換えた形態を有している。In the present embodiment,
In the present embodiment, the
このように構成された本実施形態に係る内視鏡照明光学系1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡照明光学系1によれば、半導体レーザ光源3のライトガイドファイバ10を経由して伝播されてきた励起光が蛍光体に入射すると、一部の励起光が蛍光物質を励起して蛍光を発生させ、他の一部の励起光が蛍光体11を透過した後、シリコン13内に含まれている散乱体により散乱され、蛍光と合波されて先端カバー2から前方に射出される。The operation of the endoscope illumination
According to the endoscope illumination
この場合において、ライトガイドファイバ10の中心付近では、指向性の高い低NAの励起光が直進し、蛍光体11に入射し、蛍光体11において発せられた蛍光が長手軸方向に直交する方向に発光される。この後、円錐ミラー12内面によって反射されて長手軸方向に偏向される。これにより、図3に示されるように、蛍光の配光は0°付近でピークとなる。一方、蛍光体11を透過した励起光はシリコン13に含まれる散乱体の濃度に依存し、10°から40°の範囲にピークを有する配光となる。図3は25°の方向にピークを有する場合を示している。
In this case, in the vicinity of the center of the
先端カバー2の先端面5の外周縁には、挿入部110を体腔内に挿入する際に、体腔内壁を傷つけないために、全周にわたってR面取り面7が設けられている。R面取り面7を照明光が通過すると、R面取り面7は光学的なレンズ作用を生じさせる。特に、図3に示されるように、蛍光は直進し、励起光は中心から離れた外側にピークを有する配光を備えているので、励起光の配光のピークの方向にR面取り面7が存在すると、励起光が大きく収斂される一方、蛍光が受ける収斂は小さい。収斂作用の相対差により色むらが発生する。
An R chamfered
本実施形態によれば、図4に示されるように、照明光が透過する領域、特に、ピーク強度の励起光が透過する領域のR面取り面7が平面に置き換えられているので、先端カバー2を透過する蛍光および励起光に作用する収斂作用に相対差が発生せず、色むらの発生を抑えることができるという利点がある。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the R chamfered
本実施形態においては、先端カバー2が、先端面5に対して傾斜した平面によりR面取り面7の一部を切り欠き部14として置き換えた形態を有することとしたが、これに代えて、図5および図6に示されるように、さらに大きな平面により置き換えることにしてもよい。
In the present embodiment, the
図7に示されるように、切り欠き部14としては、全周にわたって、内視鏡100の長手軸を中心として、内視鏡100の前方に向かって凸面となる円錐面で置き換えることにしてもよい。
これにより、蛍光および励起光に均一かつ微小な収斂作用を生じさせて、色むらの発生を防止することができる。As shown in FIG. 7, the
As a result, it is possible to cause a uniform and minute astringent action on the fluorescence and the excitation light, and prevent the occurrence of color unevenness.
図8および図9に示されるように、切り欠き部14としては、内視鏡100の長手軸に直交する軸線を中心として、内視鏡100の前方に向かって凹面となる円錐面で置き換えることにしてもよい。
これにより、蛍光および励起光に均一かつ微小な発散作用を生じさせて、色むらの発生を防止することができる。As shown in FIGS. 8 and 9, the
As a result, it is possible to cause uniform and minute divergence of fluorescence and excitation light and prevent the occurrence of color unevenness.
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、内視鏡の先端を被覆する位置に配置される光学的に透明な樹脂製の先端カバーと、該先端カバーの基端側に配置され、前記先端カバーを透過して前記内視鏡の前方に照明光を射出する半導体レーザ光源とを備え、前記先端カバーの先端面の外周縁が、R面取りされた曲面形状のR面取り面を有するとともに、少なくとも前記照明光が通過する領域の前記R面取り面を部分的に平面または円錐面に置き換えた切り欠き部を有する内視鏡照明光学系である。In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
One aspect of the present invention is an optically transparent resin tip cover arranged at a position covering the tip of the endoscope, and an optically transparent resin tip cover arranged on the base end side of the tip cover and passing through the tip cover. A semiconductor laser light source that emits illumination light is provided in front of the endoscope, and the outer peripheral edge of the front end surface of the tip cover has an R chamfered curved surface, and at least the illumination light passes through. It is an endoscope illumination optical system having a notch portion in which the R chamfered surface of the region to be formed is partially replaced with a flat surface or a conical surface.
本態様によれば、内視鏡の先端を被覆する位置に配置される先端カバーの先端面の外周縁に設けられたR面取り面により、体腔内への内視鏡の挿入をスムーズに行うことができる。光源として、低消費電力かつ高輝度の半導体レーザ光源を用いることにより、バッテリ駆動の内視鏡を実現することができる。 According to this aspect, the endoscope can be smoothly inserted into the body cavity by the R chamfered surface provided on the outer peripheral edge of the tip surface of the tip cover arranged at the position covering the tip of the endoscope. Can be done. By using a low power consumption and high brightness semiconductor laser light source as the light source, a battery-powered endoscope can be realized.
半導体レーザ光源から発せられた照明光は、光学的に透明な樹脂製の先端カバーを透過して内視鏡の前方に射出される。半導体レーザ光源から射出される照明光には、短波長の励起光と長波長の蛍光とが含まれる。励起光のピークの方向にR面取り面が存在する場合にはレンズ効果によって励起光が収斂するが、本態様によれば、照明光が通過する領域のR面取り面が切り欠き部によって平面または円錐面に置き換えられているので、励起光の収斂作用を低減することができ、色むらの発生を抑制することができる。 Illumination light emitted from a semiconductor laser light source passes through an optically transparent resin tip cover and is emitted in front of the endoscope. Illumination light emitted from a semiconductor laser light source includes short-wavelength excitation light and long-wavelength fluorescence. When the R chamfered surface is present in the direction of the peak of the excitation light, the excitation light is converged by the lens effect. Since it is replaced with a surface, the converging action of the excitation light can be reduced, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.
上記態様においては、前記先端カバーが、前記内視鏡の長手軸に直交する平面からなる前記先端面と、前記長手軸を中心とする円筒面からなる外周面と、該外周面と前記先端面との境界に配置される前記R面取り面とを備えていてもよい。
この構成により、先端面と外周面との境界に配置されるR面取り面が、切り欠き部によって平面または円錐面に置き換えられ、励起光の収斂作用を低減することができ、色むらの発生を抑制することができる。In the above embodiment, the tip cover has the tip surface formed of a plane orthogonal to the longitudinal axis of the endoscope, an outer peripheral surface formed of a cylindrical surface centered on the longitudinal axis, and the outer peripheral surface and the tip surface. It may be provided with the R chamfered surface arranged at the boundary with and.
With this configuration, the R chamfered surface arranged at the boundary between the tip surface and the outer peripheral surface is replaced with a flat surface or a conical surface by the notch, and the astringent action of the excitation light can be reduced, causing color unevenness. It can be suppressed.
上記態様においては、前記切り欠き部が、前記R面取り面のみを切り欠いた形状に形成されていてもよい。
この構成により、励起光が内視鏡の長手軸を含む平面に沿って湾曲する曲面形状の表面を通過しないので、励起光の収斂作用を低減することができ、色むらの発生を抑制することができる。In the above aspect, the cutout portion may be formed in a shape in which only the R chamfered surface is cut out.
With this configuration, the excitation light does not pass through the curved surface that curves along the plane including the longitudinal axis of the endoscope, so that the astringent action of the excitation light can be reduced and the occurrence of color unevenness can be suppressed. Can be done.
上記態様においては、前記切り欠き部が、前記先端面および前記R面取り面の両方にわたって連続する平面または円錐面により切り欠いた形状に形成されていてもよい。
この構成により、先端カバーの表面における励起光の屈折方向が不連続に変化することを防止して、色むらの発生をさらに抑制することができる。In the above aspect, the notch may be formed in a shape notched by a continuous flat surface or a conical surface over both the tip surface and the R chamfered surface.
With this configuration, it is possible to prevent the refraction direction of the excitation light on the surface of the tip cover from changing discontinuously, and further suppress the occurrence of color unevenness.
1 内視鏡照明光学系
2 先端カバー
3 半導体レーザ光源
5 先端面
6 外周面
7 R面取り面
14 切り欠き部
100 内視鏡1 Endoscope illumination
Claims (6)
該先端カバーの基端側に配置され、前記先端カバーを透過して前記内視鏡の前方に励起光と蛍光とを含む照明光を射出する半導体レーザ光源とを備え、
前記先端カバーの先端面の外周縁が、R面取りされた曲面形状のR面取り面を有し、
前記R面取り面のうちピーク強度の前記励起光が透過する領域に、前記先端面に対して傾斜した面で構成された切り欠き部を有する内視鏡照明光学系。 An optically transparent resin tip cover placed at a position that covers the tip of the endoscope,
It is provided with a semiconductor laser light source which is arranged on the base end side of the tip cover and emits illumination light including excitation light and fluorescence in front of the endoscope through the tip cover.
The outer peripheral edge of the tip surface of the tip cover has an R chamfered curved surface.
An endoscope illumination optical system having a notch portion formed of a surface inclined with respect to the tip surface in a region of the R chamfered surface through which the excitation light having a peak intensity is transmitted .
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