JP7030987B2 - 内視鏡用光源装置及び内視鏡システム - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡用光源装置に関するものである。
半導体レーザ光源（以下、ＬＤ光源という。）から発せられる光を凹レンズによって発散させた後に凸レンズによって収束させてライトガイドに入射させる内視鏡用光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ＬＤ光源からの配光は一般に狭いため、特許文献１のように、ＬＤ光源から射出された光全体を発散もしくは収束してライトガイドに入射させると内視鏡観察に必要な広い配光が得られない。
強度の高い低ＮＡの光をライトガイドのＮＡに合わせるためにＬＤ光源から射出された光全体を発散させると、高ＮＡの光がケラれて光の伝送効率が大幅に低下してしまう。
本発明は、ＬＤ光源から高効率に光を取り出しながら内視鏡観察に必要な広い配光を得ることができる内視鏡用光源装置を提供する。
強度の高い低ＮＡの光をライトガイドのＮＡに合わせるためにＬＤ光源から射出された光全体を発散させると、高ＮＡの光がケラれて光の伝送効率が大幅に低下してしまう。
本発明は、ＬＤ光源から高効率に光を取り出しながら内視鏡観察に必要な広い配光を得ることができる内視鏡用光源装置を提供する。
本発明の一態様は、半導体レーザ光源と、該半導体レーザ光源からの光の内、低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光を集束または平行光にする第１レンズ群と、該第１レンズ群を通過した光をライトガイドの端面に集光させる第２レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の光軸上のパワーよりも最周辺部のパワーの方が大きい非球面レンズを備え、光軸上のパワーよりも最周辺部のパワーの方が大きい、内視鏡用光源装置である。
本発明によれば、ＬＤ光源から高効率に光を取り出しながら内視鏡観察に必要な広い配光を得ることができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る内視鏡用光源装置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用光源装置１は、図１に示されるように、レーザ光を射出する半導体レーザ光源２と、半導体レーザ光源２から発せられたレーザ光を通過させる第１レンズ群３と、第１レンズ群３を通過したレーザ光を集光させる第２レンズ群４とを備えている。
本実施形態に係る内視鏡用光源装置１は、図１に示されるように、レーザ光を射出する半導体レーザ光源２と、半導体レーザ光源２から発せられたレーザ光を通過させる第１レンズ群３と、第１レンズ群３を通過したレーザ光を集光させる第２レンズ群４とを備えている。
第１レンズ群３は、１枚の非球面レンズにより構成されている。非球面レンズは、光軸上のパワーよりも最周辺部のパワーの方が大きくなる曲率を有している。
さらに具体的には、半導体レーザ光源２および第１レンズ群３は以下の条件式（１）、（２）を満足している。
さらに具体的には、半導体レーザ光源２および第１レンズ群３は以下の条件式（１）、（２）を満足している。
５ｍｍ≦ＮＡ／φ２≦２５ｍｍ （１）
１／φ２≦Ｌ＜１／φ１ （２）
ここで、ＮＡ：半導体レーザ光源２の開口数、φ１：第１レンズ群３の光軸上のパワー、φ２：第１レンズ群３の最周辺部のパワー、Ｌ：半導体レーザ光源２と第１レンズ群３の主点との間の距離である。
１／φ２≦Ｌ＜１／φ１ （２）
ここで、ＮＡ：半導体レーザ光源２の開口数、φ１：第１レンズ群３の光軸上のパワー、φ２：第１レンズ群３の最周辺部のパワー、Ｌ：半導体レーザ光源２と第１レンズ群３の主点との間の距離である。
これにより、第１レンズ群３は、半導体レーザ光源２からのレーザ光の内、低ＮＡのレーザ光を発散させ、高ＮＡのレーザ光を集束または平行光にする。そして、第２レンズ群４によるレーザ光の焦点位置に内視鏡に備えられたライトガイド５の端面を配置しておくことにより、第２レンズ群４によって集光されたレーザ光をライトガイド５に入射させ、内視鏡の先端から射出させることができる。
さらに具体的には、第２レンズ群４は以下の条件式（３）を満足している。
５ｍｍ≦ＮＡ′／φ３≦２５ｍｍ （３）
ここで、ＮＡ′：ライトガイド５の開口数、φ３：第２レンズ群４のパワーである。
５ｍｍ≦ＮＡ′／φ３≦２５ｍｍ （３）
ここで、ＮＡ′：ライトガイド５の開口数、φ３：第２レンズ群４のパワーである。
本実施形態に係る内視鏡用光源装置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用光源装置１によれば、半導体レーザ光源２から射出されたレーザ光は、半導体レーザ光源２の開口数ＮＡに従って広がり、第１レンズ群３を通過させられた後に第２レンズ群４を通過させられることにより、ライトガイド５の端面に集光される。
本実施形態に係る内視鏡用光源装置１によれば、半導体レーザ光源２から射出されたレーザ光は、半導体レーザ光源２の開口数ＮＡに従って広がり、第１レンズ群３を通過させられた後に第２レンズ群４を通過させられることにより、ライトガイド５の端面に集光される。
この場合において、本実施形態に係る内視鏡用光源装置１によれば、図２に示されるように配光の狭い半導体レーザ光源２からのレーザ光の内、低ＮＡのレーザ光が、第１レンズ群３によって発散させられることにより光束径を広げられた後に第２レンズ群４によって集光される。これにより、図３に示されるように広い配光を得ることができる。
他方、半導体レーザ光源２から射出されるレーザ光の内、高ＮＡのレーザ光は、第１レンズ群３によって、低ＮＡのレーザ光と同様に発散させられたのでは、光束径が大きくなりすぎて第２レンズ群４によってケラれを生じてしまう。本実施形態においては、高ＮＡのレーザ光については第１レンズ群３によって平行光に変換された後に第２レンズ群４によって集光されるので、ケラれを防止して光量ロスを低減することができるという利点がある。これにより、図４に示されるＸＹ方向における強度分布の照明光を内視鏡の先端から射出させることができる。
本実施形態によれば、光量を低減させずに配光を十分に広げた照明光を得ることができるという利点がある。
比較例として、図５に示されるように、第１レンズ群３をコリメートレンズにより構成し、略平行光に変換されたレーザ光を第２レンズ群４により集光するクリティカル照明１０の場合には平行光束の強度分布がそのままライトガイド５から射出される照明光の配光分布となる。図２に示されるように半導体レーザ光源２の配光は極めて狭いので、照明光の配光分布も図６に示されるように、図３の本実施形態の場合よりも狭くなってしまう。ＸＹ方向における照明光の強度分布も図７に示されるように、図４に示される本実施形態の場合よりも狭くなってしまう。
本実施形態によれば、条件式（１）を満たすことにより、装置の大型化を防止し、光量の低下を防止することができるという利点がある。
レンズの大きさは大型化を防ぐために、直径５０ｍｍ程度以下であることが必要である。一方、レンズの大きさが直径１０ｍｍ以下である場合には、レンズの焦点距離が短くなってバラツキに弱くなるため、光量低下に繋がってしまう。最周辺のレーザ光の光束ａは直径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが望ましい。
レンズの大きさは大型化を防ぐために、直径５０ｍｍ程度以下であることが必要である。一方、レンズの大きさが直径１０ｍｍ以下である場合には、レンズの焦点距離が短くなってバラツキに弱くなるため、光量低下に繋がってしまう。最周辺のレーザ光の光束ａは直径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが望ましい。
第１レンズ群３の焦点距離をｆ、半導体レーザ光源２のＮＡをＮＡＩ、光束径をａとすると、
ＮＡＩ＝ａ／２ｆ、すなわち、ａ＝２ｆＮＡＩであり、
１０≦２ｆＮＡＩ≦５０
から条件式（１）が導かれる。
ＮＡＩ＝ａ／２ｆ、すなわち、ａ＝２ｆＮＡＩであり、
１０≦２ｆＮＡＩ≦５０
から条件式（１）が導かれる。
条件式（２）を満足することにより、低ＮＡのレーザ光を発散させ、高ＮＡのレーザ光を収束または平行光にすることができる。
第２レンズ群４が条件式（３）を満足することにより、レーザ光をライトガイド５に効率よく取り込むことができるという利点がある。
第２レンズ群４が条件式（３）を満足することにより、レーザ光をライトガイド５に効率よく取り込むことができるという利点がある。
ここで、本実施形態に係る内視鏡用光源装置１の第１実施例について、図８のレンズ配列および以下のレンズデータを参照して説明する。
本実施例に係る内視鏡用光源装置１は、半導体レーザ光源２側に凹面を配置したメニスカスレンズ（非球面レンズ）３ａからなる第１レンズ群３と、半導体レーザ光源２側から順に半導体レーザ光源２側に凸面を配置した平凸レンズ４ａおよび半導体レーザ光源２側に凸面を配置したメニスカスレンズ４ｂとからなる第２レンズ群４とを備えている。
本実施例に係る内視鏡用光源装置１は、半導体レーザ光源２側に凹面を配置したメニスカスレンズ（非球面レンズ）３ａからなる第１レンズ群３と、半導体レーザ光源２側から順に半導体レーザ光源２側に凸面を配置した平凸レンズ４ａおよび半導体レーザ光源２側に凸面を配置したメニスカスレンズ４ｂとからなる第２レンズ群４とを備えている。
第２面が後述する式（４）で表される非球面であり、各係数は以下の通りである。レンズデータにおけるｒは曲率半径、ｄは距離、ｎｄはｄ線上の屈折率、νｄはｄ線上のアッベ数であり、非球面Ｚは下式（４）により与えられる。
Ｚ＝ｃｓ２／（１＋√（１－（Ｋ＋１）ｃ２ｓ２））＋ Ａｓ２＋ Ｂｓ４
＋ Ｃｓ６＋ Ｄｓ８＋ Ｅｓ１０ （４）
ただし、
ｃ：面の曲率
ｓ：光軸からの高さ
Ｋ：コーニック定数
Ａ：２次の非球面係数
Ｂ：４次の非球面係数
Ｃ：６次の非球面係数
Ｄ：８次の非球面係数
Ｅ：１０次の非球面係数
Ｚ＝ｃｓ２／（１＋√（１－（Ｋ＋１）ｃ２ｓ２））＋ Ａｓ２＋ Ｂｓ４
＋ Ｃｓ６＋ Ｄｓ８＋ Ｅｓ１０ （４）
ただし、
ｃ：面の曲率
ｓ：光軸からの高さ
Ｋ：コーニック定数
Ａ：２次の非球面係数
Ｂ：４次の非球面係数
Ｃ：６次の非球面係数
Ｄ：８次の非球面係数
Ｅ：１０次の非球面係数
（第１レンズ群および第２レンズ群）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ －３４．９２２４ １０．００００ １．５１８０５ ６４．１４
２ －３２．７１８０ ７５．００００
３ ３７．０２３０ ８．００００ １．６４１００ ５５．３８
４ ∞ ０．５０００
５ １５．４３５０ ９．５０００ １．６４１００ ５５．３８
６ ３５．８７５０ １２．９０００
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
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６ ３５．８７５０ １２．９０００
Ｋ＝－１．００００
Ａ＝０
Ｂ＝－４．４７６５×１０－５
Ｃ＝１．４１９２×１０－７
Ｄ＝－４．９９３５×１０－１０
Ｅ＝５．７６８５×１０－１３
Ａ＝０
Ｂ＝－４．４７６５×１０－５
Ｃ＝１．４１９２×１０－７
Ｄ＝－４．９９３５×１０－１０
Ｅ＝５．７６８５×１０－１３
本実施例によれば、
φ１＝０．００２５５
φ２＝０．０１４４
φ３＝０．０４４
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝１０１．９５６
であり、
ＮＡ／φ２＝１５．２８
１／φ１＝３９２．１６
１／φ２＝６９．４４
ＮＡ′／φ３＝１５．４５
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
φ１＝０．００２５５
φ２＝０．０１４４
φ３＝０．０４４
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝１０１．９５６
であり、
ＮＡ／φ２＝１５．２８
１／φ１＝３９２．１６
１／φ２＝６９．４４
ＮＡ′／φ３＝１５．４５
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
本実施形態に係る内視鏡用光源装置１の第２実施例について、図９のレンズ配列および以下のレンズデータを参照して説明する。
本実施例に係る内視鏡用光源装置１１は、半導体レーザ光源２からのレーザ光と、発光ダイオード１２からの照明光とを合波して射出する装置であって、第１レンズ群１３と第２レンズ群１４との間にダイクロイックミラー１５を配置し、発光ダイオード１２から発せられコリメートレンズ１６によって略平行光にされた照明光をダイクロイックミラー１５によって半導体レーザ光源２からの照明光に合波している。
本実施例に係る内視鏡用光源装置１１は、半導体レーザ光源２からのレーザ光と、発光ダイオード１２からの照明光とを合波して射出する装置であって、第１レンズ群１３と第２レンズ群１４との間にダイクロイックミラー１５を配置し、発光ダイオード１２から発せられコリメートレンズ１６によって略平行光にされた照明光をダイクロイックミラー１５によって半導体レーザ光源２からの照明光に合波している。
第１レンズ群１３は、半導体レーザ光源２側に凹面を配置したメニスカスレンズ（非球面レンズ）１３ａであり、第２面が式（４）で示される非球面である。
コリメートレンズ１６は、半導体レーザ光源２側から順に、半導体レーザ光源２側に凹面を配置したメニスカスレンズ１６ａと両凸レンズ１６ｂとから構成されている。
第２レンズ群１４は、半導体レーザ光源２側から順に半導体レーザ光源２側に凸面を配置した平凸レンズ１４ａおよび半導体レーザ光源２側に凸面を配置したメニスカスレンズ１４ｂとから構成されている。
コリメートレンズ１６は、半導体レーザ光源２側から順に、半導体レーザ光源２側に凹面を配置したメニスカスレンズ１６ａと両凸レンズ１６ｂとから構成されている。
第２レンズ群１４は、半導体レーザ光源２側から順に半導体レーザ光源２側に凸面を配置した平凸レンズ１４ａおよび半導体レーザ光源２側に凸面を配置したメニスカスレンズ１４ｂとから構成されている。
（第１レンズ群）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ －２３．２８１６ ６．６６６７ １．５１８０５ ６４．１４
２ －２１．８１２
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ －２３．２８１６ ６．６６６７ １．５１８０５ ６４．１４
２ －２１．８１２
Ｋ＝－１．００００
Ａ＝０
Ｂ＝－１．５１×１０－４
Ｃ＝１．０８×１０－６
Ｄ＝－８．５３×１０－９
Ｅ＝２．２２×１０－１１
Ａ＝０
Ｂ＝－１．５１×１０－４
Ｃ＝１．０８×１０－６
Ｄ＝－８．５３×１０－９
Ｅ＝２．２２×１０－１１
（コリメートレンズ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
３ －２６．７０２ ６．６７ １．７１５８２ ５３．８７
４ －１１．４８８７ ０．３３
５ ２８０．７９２７ ５．３３ １．７１５８２ ５３．８７
６ －２８．０７
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
３ －２６．７０２ ６．６７ １．７１５８２ ５３．８７
４ －１１．４８８７ ０．３３
５ ２８０．７９２７ ５．３３ １．７１５８２ ５３．８７
６ －２８．０７
（第２レンズ群）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
７ ２８．０７ ５．３３ １．７１５８２ ５３．８７
８ －２８０．７９２７ ０．３３
９ １１．４８８７ ６．６７ １．７１５８２ ５３．８７
１０ ２６．７０２
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
７ ２８．０７ ５．３３ １．７１５８２ ５３．８７
８ －２８０．７９２７ ０．３３
９ １１．４８８７ ６．６７ １．７１５８２ ５３．８７
１０ ２６．７０２
図１０は、発光ダイオード１２から発せられる照明光の波長特性、図１１は、半導体レーザ光源２から発せられるレーザ光の波長特性、図１２は合波されてライトガイド５の先端から射出される照明光の波長特性である。
また、図１３は、発光ダイオード１２から発せられる照明光の配光、図１４は半導体レーザ光源２から発せられるレーザ光の配光、図１５はダイクロイックミラー１５の透過率特性、図１６は合波されてライトガイド５の先端から射出される照明光の配光である。これによれば、半導体レーザ光源２から発せられるレーザ光が発光ダイオード１２から発せられる照明光に近接する配光を有していることがわかる。
また、図１３は、発光ダイオード１２から発せられる照明光の配光、図１４は半導体レーザ光源２から発せられるレーザ光の配光、図１５はダイクロイックミラー１５の透過率特性、図１６は合波されてライトガイド５の先端から射出される照明光の配光である。これによれば、半導体レーザ光源２から発せられるレーザ光が発光ダイオード１２から発せられる照明光に近接する配光を有していることがわかる。
本実施例によれば、
φ１＝０．００３７
φ２＝０．０２１５
φ３＝０．０６７８
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝６８．２８
であり、
ＮＡ／φ２＝１０．２３
１／φ１＝２７０．２７
２／φ２＝４６．５１
ＮＡ′／φ３＝１０．０３
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
φ１＝０．００３７
φ２＝０．０２１５
φ３＝０．０６７８
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝６８．２８
であり、
ＮＡ／φ２＝１０．２３
１／φ１＝２７０．２７
２／φ２＝４６．５１
ＮＡ′／φ３＝１０．０３
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
さらに、図１７に示されるように、特許第５８９７２２４号公報に示される照明光学系２０をライトガイド５の先端に配置することにより、図１８に示されるように、半導体レーザ光源２から発せられるレーザ光の配光を発光ダイオード１２から発せられる照明光の配光にさらに近づけることができる。
図１７の照明光学系２０のレンズデータは、以下の通りである。
図１７の照明光学系２０のレンズデータは、以下の通りである。
面番号 ｒ ｄ ｎｄ
１ ∞ １．００ １．８８８
２ －１．６０ ０．０３
３ １．６０ ０．６０ １．８８８
４ －１．６０ ０．０４
５ １．５０ ２．５０ １．７３４
６ ∞
１ ∞ １．００ １．８８８
２ －１．６０ ０．０３
３ １．６０ ０．６０ １．８８８
４ －１．６０ ０．０４
５ １．５０ ２．５０ １．７３４
６ ∞
本実施形態に係る内視鏡用光源装置２１の第３実施例について、図１９のレンズ配列および以下のレンズデータを参照して説明する。
本実施例に係る内視鏡用光源装置２１は、３つの半導体レーザ光源２２ａ，２２ｂ，２２ｃからのレーザ光を２つのダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂによって合波している。
本実施例に係る内視鏡用光源装置２１は、３つの半導体レーザ光源２２ａ，２２ｂ，２２ｃからのレーザ光を２つのダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂによって合波している。
３つの半導体レーザ光源２２ａ，２２ｂ，２２ｃからのレーザ光を通過させる３つの第１レンズ群２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、いずれも半導体レーザ光源２２ａ，２２ｂ，２２ｃ側に凹面を配置したメニスカスレンズ（非球面レンズ）２５ａ，２５ｂ，２５ｃであり、第２面が式（４）で示される非球面である。第１の半導体レーザ光源２２ａからのレーザ光を通過させる第１の第１レンズ群２４ａと、第２の半導体レーザ光源２２ｂからのレーザ光を通過させる第２の第１レンズ群２４ｂとは同じレンズデータを有している。
非球面の曲率半径は光路長が長い程小さいことが望ましい。これによって伝送効率の低下を防止することができる。
非球面の曲率半径は光路長が長い程小さいことが望ましい。これによって伝送効率の低下を防止することができる。
（第１、第２の第１レンズ群）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１，３ －３９．０６４４ １０ １．５１８０５ ６４．１４
２，４ －２６．０４６７
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１，３ －３９．０６４４ １０ １．５１８０５ ６４．１４
２，４ －２６．０４６７
Ｋ＝－１．００００
Ａ＝０
Ｂ＝－１．８４×１０－５
Ｃ＝－４．１３×１０－８
Ｄ＝２．８９×１０－１０
Ｅ＝－５．８７×１０－１３
Ａ＝０
Ｂ＝－１．８４×１０－５
Ｃ＝－４．１３×１０－８
Ｄ＝２．８９×１０－１０
Ｅ＝－５．８７×１０－１３
（第３の第１レンズ群）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
５ －３９．９２２４ １０ １．５１８０５ ６４．１４
６ －３２．７１８
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
５ －３９．９２２４ １０ １．５１８０５ ６４．１４
６ －３２．７１８
Ｋ＝－１．００００
Ａ＝０
Ｂ＝－４．４８×１０－５
Ｃ＝１．４２×１０－７
Ｄ＝－４．９９×１０－１０
Ｅ＝５．７７×１０－１３
Ａ＝０
Ｂ＝－４．４８×１０－５
Ｃ＝１．４２×１０－７
Ｄ＝－４．９９×１０－１０
Ｅ＝５．７７×１０－１３
（第２レンズ群）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
７ ４２．１０５ ８ １．７１５８２ ５３．８７
８ －４２１．１８９ ０．５
９ １７．２３３ １０ １．７１５８２ ５３．８７
１０ ４０．０５３
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
７ ４２．１０５ ８ １．７１５８２ ５３．８７
８ －４２１．１８９ ０．５
９ １７．２３３ １０ １．７１５８２ ５３．８７
１０ ４０．０５３
図２０は第１の半導体レーザ光源２２ａから発せられるレーザ光の波長特性、図２１は第２の半導体レーザ光源２２ｂから発せられるレーザ光の波長特性、図２２は第３の半導体レーザ光源２２ｃから発せられるレーザ光の波長特性、図２３は合波されてライトガイド５の先端から射出される照明光の波長特性である。
図２４は第１の半導体レーザ光源２２ａから発せられるレーザ光の配光、図２５は第２の半導体レーザ光源２２ｂから発せられるレーザ光の配光、図２６は第３の半導体レーザ光源２２ｃから発せられるレーザ光の配光である。図２７は、第１のダイクロイックミラー２３ａの透過率特性、図２８は第２のダイクロイックミラー２３ｂの透過率特性、図２９は合波されてライトガイド５の先端から射出される照明光の配光である。これによれば、３つの半導体レーザ光源２２ａ，２２ｂ，２２ｃから発せられるレーザ光が近似する広い配光を有していることがわかる。
本実施例によれば、第１の第１レンズ群２４ａを通過する光路および第２の第１レンズ群２４ｂを通過する光路においては、
φ１＝０．００８４
φ２＝０．０１４６
φ３＝０．０４６
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝７６．６６
であり、
ＮＡ／φ２＝１５．０７
１／φ１＝１１９．０５
２／φ２＝６８．４９
ＮＡ′／φ３＝１４．７８
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
φ１＝０．００８４
φ２＝０．０１４６
φ３＝０．０４６
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝７６．６６
であり、
ＮＡ／φ２＝１５．０７
１／φ１＝１１９．０５
２／φ２＝６８．４９
ＮＡ′／φ３＝１４．７８
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
第３の第１レンズ群２４ｃを通過する光路においては、
φ１＝０．００２５５
φ２＝０．０１４４
φ３＝０．０４６
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝１０１．９５６
であり、
ＮＡ／φ２＝１５．２８
１／φ１＝３９２．１６
２／φ２＝６９．４４
ＮＡ′／φ３＝１４．７８
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
φ１＝０．００２５５
φ２＝０．０１４４
φ３＝０．０４６
ＮＡ＝０．２２
ＮＡ′＝０．６８
Ｌ＝１０１．９５６
であり、
ＮＡ／φ２＝１５．２８
１／φ１＝３９２．１６
２／φ２＝６９．４４
ＮＡ′／φ３＝１４．７８
となり、条件式（１）、（２）、（３）を満足している。
本実施形態においては、以下の態様を導くことができる。
本発明の一態様は、半導体レーザ光源と、該半導体レーザ光源からの光の内、低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光を集束または平行光にする第１レンズ群と、該第１レンズ群を通過した光をライトガイドの端面に集光させる第２レンズ群とを備え、前記第１レンズ群が、少なくとも１枚の非球面レンズを備える内視鏡用光源装置である。
本発明の一態様は、半導体レーザ光源と、該半導体レーザ光源からの光の内、低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光を集束または平行光にする第１レンズ群と、該第１レンズ群を通過した光をライトガイドの端面に集光させる第２レンズ群とを備え、前記第１レンズ群が、少なくとも１枚の非球面レンズを備える内視鏡用光源装置である。
本態様によれば、半導体レーザ光源から射出された光の内、低ＮＡの光は第１レンズ群において発散された後、第２レンズ群において集束させられることにより、配光が拡大され、高ＮＡの光は第１レンズ群において集束または平行光にされた後、第２レンズ群において集束させられることにより、ケラれを防止することができる。これにより、ＬＤ光源から高効率に光を取り出しながら内視鏡観察に必要な広い配光を得ることができる。
上記態様においては、前記第１レンズ群は、光軸上のパワーよりも最周辺部のパワーの方が大きくてもよい。
この構成により、第１レンズ群を通過する低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光は集束または平行光にすることができる。
この構成により、第１レンズ群を通過する低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光は集束または平行光にすることができる。
上記態様においては、以下の条件式を満足してもよい。
５ｍｍ≦ＮＡ／φ２≦２５ｍｍ （１）
１／φ２≦Ｌ＜１／φ１ （２）
ここで、ＮＡ：前記半導体レーザ光源の開口数、φ１：前記第１レンズ群の光軸上のパワー、φ２：前記第１レンズ群の最周辺部のパワー、Ｌ：前記半導体レーザ光源と前記第１レンズ群の主点との間の距離である。
５ｍｍ≦ＮＡ／φ２≦２５ｍｍ （１）
１／φ２≦Ｌ＜１／φ１ （２）
ここで、ＮＡ：前記半導体レーザ光源の開口数、φ１：前記第１レンズ群の光軸上のパワー、φ２：前記第１レンズ群の最周辺部のパワー、Ｌ：前記半導体レーザ光源と前記第１レンズ群の主点との間の距離である。
条件式（１）の上限を上回ると装置が大型化し、下限を下回るとバラツキに弱くなって光量が低下する。
条件式（２）を満足することにより、低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光を集束または平行光にすることができる。
条件式（２）を満足することにより、低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光を集束または平行光にすることができる。
上記態様においては、前記第１レンズ群が、１枚の非球面レンズからなっていてもよい。
この構成により、内視鏡用光源装置を簡易かつ安価に構成することができる。
この構成により、内視鏡用光源装置を簡易かつ安価に構成することができる。
上記態様においては、以下の条件式を満足してもよい。
５ｍｍ≦ＮＡ′／φ３≦２５ｍｍ （３）
ここで、ＮＡ′：前記ライトガイドの開口数、φ３：前記第２レンズ群のパワーである。
条件式（３）の上限を上回ると装置が大型化し、下限を下回るとバラツキに弱くなって光量が低下する。また条件式（１）と同等の範囲とすることにより、光をライトガイドに効率よく取り込むことができる。
５ｍｍ≦ＮＡ′／φ３≦２５ｍｍ （３）
ここで、ＮＡ′：前記ライトガイドの開口数、φ３：前記第２レンズ群のパワーである。
条件式（３）の上限を上回ると装置が大型化し、下限を下回るとバラツキに弱くなって光量が低下する。また条件式（１）と同等の範囲とすることにより、光をライトガイドに効率よく取り込むことができる。
１，１１，２１ 内視鏡用光源装置
２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 半導体レーザ光源
３，１３，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 第１レンズ群
４，１４ 第２レンズ群
５ ライトガイド
３ａ，１３ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ メニスカスレンズ（非球面レンズ）
２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 半導体レーザ光源
３，１３，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 第１レンズ群
４，１４ 第２レンズ群
５ ライトガイド
３ａ，１３ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ メニスカスレンズ（非球面レンズ）
Claims (5)
- 半導体レーザ光源と、
該半導体レーザ光源からの光の内、低ＮＡの光を発散させ、高ＮＡの光を集束または平行光にする第１レンズ群と、
該第１レンズ群を通過した光をライトガイドの端面に集光させる第２レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の光軸上のパワーよりも最周辺部のパワーの方が大きい非球面レンズを備え、光軸上のパワーよりも最周辺部のパワーの方が大きい、内視鏡用光源装置。 - 以下の条件式を満足する請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
５ｍｍ≦ＮＡ／φ２≦２５ｍｍ （１）
１／φ２≦Ｌ＜１／φ１ （２）
ここで、
ＮＡ：前記半導体レーザ光源の開口数、
φ１：前記第１レンズ群の光軸上のパワー、
φ２：前記第１レンズ群の最周辺部のパワー、
Ｌ：前記半導体レーザ光源と前記第１レンズ群の主点との間の距離
である。 - 前記第１レンズ群が、１枚の非球面レンズからなる請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
- 以下の条件式を満足する請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
５ｍｍ≦ＮＡ′／φ３≦２５ｍｍ （３）
ここで、
ＮＡ′：前記ライトガイドの開口数、
φ３：前記第２レンズ群のパワー
である。 - 請求項１に記載の内視鏡用光源装置と、前記ライトガイドを備える内視鏡と、を備える内視鏡システム。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2018134878 | 2018-07-18 | ||
| JP2018134878 | 2018-07-18 | ||
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|---|---|
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| US9046672B2 (en) * | 2012-09-14 | 2015-06-02 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Imaging lens |
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-
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|---|---|---|---|---|
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| JP2014008316A (ja) | 2012-07-02 | 2014-01-20 | Fujifilm Corp | 光源装置及び内視鏡システム |
| US20160324420A1 (en) | 2014-01-08 | 2016-11-10 | Board Of Regents Of The University Of Texas System | System and method for intraoperative fluorescence imaging in ambient light |
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