JPWO2017179161A1 - 照明光学系および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
広範囲を均一に照明可能でありながら、照明光の利用効率を向上することを目的として、本発明に係る照明光学系（１５）は、光源部（１７）から射出された照明光を導光する照明光導光部（２３）と、照明光導光部（２３）により導光された照明光を反射により偏向させて射出する照明光偏向部（２４）とを備え、照明光の進行方向に沿う一断面において、照明光導光部（２３）が、照明光の進行方向前方に向かって次第に間隔を広げる一対の全反射面（２３ａ）を有し、照明光偏向部（２４）が、照明光導光部（２３）により導光された照明光を射出させる射出面（２４ａ）と、射出面側に向かう凸形状を有し照明光導光部（２３）により導光されてきた照明光を射出面に向けて反射する反射面（２４ｂ）とを備える。
Description
本発明は、照明光学系および撮像装置に関するものである。
１８０°以上の広い画角を有し、前方および側方、さらには後方の視野を同時に観察可能な内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の内視鏡は、例えば、多数のひだが存在する大腸において１８０°以上の画角を有する内視鏡を使用した場合には、内視鏡の先端の向きを大きく変化させずにひだの裏側を観察することができ、ユーザによる操作が容易になるとともに、病変をより確実に見つけることができる。この内視鏡の照明装置は、ライトガイドによって導光した照明光を拡散層によって拡散させて射出することにより、側方および前方の広範囲な領域を均一に照明することができる。
特許文献１の照明装置は、ライトガイドからの照明光の利用効率が低い。すなわち、拡散層に用いられる拡散材は後方散乱も引き起こすため、ライトガイドへの戻り光が発生し照明として利用できない成分が多く存在する。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、広範囲を均一に照明可能でありながら、照明光の利用効率を向上することができる照明光学系および撮像装置を提供することを目的としている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、広範囲を均一に照明可能でありながら、照明光の利用効率を向上することができる照明光学系および撮像装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様は、光源部から射出された照明光を導光する照明光導光部と、該照明光導光部により導光された前記照明光を反射により偏向させて射出する照明光偏向部とを備え、前記照明光の進行方向に沿う一断面において、前記照明光導光部が、前記照明光の進行方向前方に向かって次第に間隔を広げる一対の全反射面を有し、前記照明光偏向部が、前記照明光導光部により導光された前記照明光を射出させる射出面と、該射出面側に向かう凸形状を有し前記照明光導光部により導光されてきた前記照明光を前記射出面に向けて反射する反射面とを備える照明光学系である。
本態様によれば、光源部から射出された照明光が照明光導光部により導光された後、照明光偏向部において反射により偏向されて射出される。照明光は、照明光導光部により導光される際に、進行方向前方に向かって次第に広がる形状の一対の全反射面において全反射させられながら導光されるので、導光中にＮＡを小さくすることができて、効率よく反射面に入射させることができる。そして、照明光は凸形状の反射面において反射されることにより広げられた後に、射出面において屈折させられて外部に射出されることにより、広範囲な照明を行うことができる。すなわち、全反射、反射および屈折のみによるため、広範囲に均一に照明しながら、照明効率を向上することができる。
上記態様においては、前記照明光導光部が、導光された前記照明光を射出する射出端を有し、前記反射面が、前記射出端に対向する位置に配置されていてもよい。
このようにすることで、照明光導光部の射出端から射出されたＮＡを小さくされた照明光が照明光偏向部に入射されると、射出端に対向している反射面によって多くの照明光を反射させて偏向させることができる。これにより、反射面を介さずに射出面に入射される照明光成分を低減することができ、戻り光や不要光を低減して高効率な照明を行うことができる。
このようにすることで、照明光導光部の射出端から射出されたＮＡを小さくされた照明光が照明光偏向部に入射されると、射出端に対向している反射面によって多くの照明光を反射させて偏向させることができる。これにより、反射面を介さずに射出面に入射される照明光成分を低減することができ、戻り光や不要光を低減して高効率な照明を行うことができる。
また、上記態様においては、前記照明光導光部と前記照明光偏向部とが別部材により構成されていてもよい。
このように構成することで、照明光導光部と照明光偏向部とを別々に製造でき、製造し易さを向上することができる。
このように構成することで、照明光導光部と照明光偏向部とを別々に製造でき、製造し易さを向上することができる。
また、上記態様においては、前記照明光導光部と前記照明光偏向部とが、一体形成された単一のプリズムにより構成されていてもよい。
このようにすることで、部品点数を減らすことができ、照明光導光部と照明光偏向部との界面におけるフレネル損失を低減して照明の効率を向上することができる。
このようにすることで、部品点数を減らすことができ、照明光導光部と照明光偏向部との界面におけるフレネル損失を低減して照明の効率を向上することができる。
また、上記態様においては、前記照明光導光部と前記照明光偏向部とが、別々のプリズムにより構成されていてもよい。
このようにすることで、照明光導光部と照明光偏向部とを別々に製造でき、製造し易さを向上することができる。
このようにすることで、照明光導光部と照明光偏向部とを別々に製造でき、製造し易さを向上することができる。
また、上記態様においては、前記照明光導光部と前記射出面との間に段差が設けられていてもよい。
このようにすることで、照明光導光部から射出された照明光の内、反射面を介さずに射出面へ入射する成分を低減し、戻り光や不要光を低減して照明効率を向上することができる。
このようにすることで、照明光導光部から射出された照明光の内、反射面を介さずに射出面へ入射する成分を低減し、戻り光や不要光を低減して照明効率を向上することができる。
また、本発明の他の態様は、光軸を有し、該光軸に対して周囲を撮影する撮影光学系と、前記光軸を囲んで配置された１つまたは複数の上記いずれかの照明光学系とを備える撮像装置である。
本態様によれば、上記いずれかの照明光学系により、高い照明効率で広い範囲にわたって照明された観察対象物からの光を撮影光学系によって撮影することができる。
本態様によれば、上記いずれかの照明光学系により、高い照明効率で広い範囲にわたって照明された観察対象物からの光を撮影光学系によって撮影することができる。
上記態様においては、前記照明光導光部が、前記光軸に沿う方向に前記照明光を導光し、一対の前記全反射面が、前記射出面よりも前記光軸側に配置され、前記照明光偏向部が、前記光軸に垂直な面に対して前方および後方の双方に前記照明光を偏向してもよい。
このようにすることで、照明光導光部から射出された照明光の内、反射面を介さずに射出面へ入射する成分を低減し、戻り光や不要光を低減して照明効率を向上することができる。
このようにすることで、照明光導光部から射出された照明光の内、反射面を介さずに射出面へ入射する成分を低減し、戻り光や不要光を低減して照明効率を向上することができる。
また、上記態様においては、前記射出面が、前方に向かって前記光軸に近接する方向に傾斜する領域を有し、前記反射面が、前方に向かって前記光軸から離れる方向に傾斜する領域を有していてもよい。
このようにすることで、射出面から射出される照明光を、前方に向かって光軸に近接する方向に傾斜する領域によって前方側まで傾けることができ、反射面の前方に向かって光軸から離れる方向に傾斜する領域によって、側方および後方に照明光を偏向することができる。
このようにすることで、射出面から射出される照明光を、前方に向かって光軸に近接する方向に傾斜する領域によって前方側まで傾けることができ、反射面の前方に向かって光軸から離れる方向に傾斜する領域によって、側方および後方に照明光を偏向することができる。
また、上記態様においては、前記射出面よりも前方に、該射出面から射出した不要光を吸収する吸収部材を有していてもよい。
このようにすることで、射出面から射出された照明光の内の不要光が吸収部材によって吸収され、撮影光学系の対物レンズに直接入射することを防止することができる。
このようにすることで、射出面から射出された照明光の内の不要光が吸収部材によって吸収され、撮影光学系の対物レンズに直接入射することを防止することができる。
本発明によれば、広範囲を均一に照明しながら、照明光の利用効率を向上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照明光学系１５および撮像装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る撮像装置１は、図１に示されるように、内視鏡であって、体腔内等に挿入される細長い挿入部２と、該挿入部２の基端に設けられる操作部３と、操作部３から延びるユニバーサルコード４と、該ユニバーサルコード４の末端に設けられたコネクタ部５とを備えている。
本実施形態に係る撮像装置１は、図１に示されるように、内視鏡であって、体腔内等に挿入される細長い挿入部２と、該挿入部２の基端に設けられる操作部３と、操作部３から延びるユニバーサルコード４と、該ユニバーサルコード４の末端に設けられたコネクタ部５とを備えている。
挿入部２の先端には、図２から図４に示されるように、先端面９ａに直視用の前方観察用対物レンズ６が前方に向けて配置されているとともに、前方観察用対物レンズ６の近傍に、側視用の側方観察用対物レンズ８および照明用レンズ１２が配置されている。これにより、本実施形態に係る撮像装置１は、前方視野と側方視野とを同時に観察し得る広い視野範囲を有している。
前方観察用対物レンズ６は、挿入部２の前方の観察対象物を結像させるようになっている。また、側方観察用対物レンズ８は、挿入部２の側方の観察対象物を結像させるように略円柱状に形成されている。側方観察用対物レンズ８は、前方観察用対物レンズ６よりも挿入部２の基端側に配置されている。
挿入部２は、最先端部に設けられる硬性の先端部９と、該先端部９の基端側に接続する湾曲部１０と、該湾曲部１０の基端側に接続し可撓性を有する長尺の管状部材からなる可撓管部１１とを備えている。
先端部９の先端面９ａには、図２および図３に示されるように、処置具チャンネル開口７や前方観察用対物レンズ６、照明用レンズ１２および送水ノズル１３等が配置されている。
先端部９の先端面９ａには、図２および図３に示されるように、処置具チャンネル開口７や前方観察用対物レンズ６、照明用レンズ１２および送水ノズル１３等が配置されている。
挿入部２の先端部９内には、図４に示すように、撮影光学系１４および照明光学系１５が配置されている。撮影光学系１４は、先端面９ａに露出する前方観察用対物レンズ６、先端面９ａの周囲の側面に露出する側方観察用対物レンズ８、先端部９内に収容されている結像光学系１６および結像光学系１６により結像された観察対象物の像を撮影する図示しない撮像素子とを備えている。
挿入部２内には、処置具チャンネル、ライトガイド１７および信号ケーブル（不図示）等が配置されている。処置具チャンネルは、先端面９ａの処置具チャンネル開口７から挿入部２内を長手方向に貫通して挿入部２と操作部３との接続部近傍に配置された処置具挿入口まで延びている。また、ライトガイド１７および信号ケーブルは、挿入部２の先端部９から、挿入部２内を長手方向に貫通し、操作部３内を経てユニバーサルコード４の内部を通過して、最終的にユニバーサルコード４の末端のコネクタ部５に接続している。
ライトガイド１７は、照明光を導光するための複数のライトガイドファイバ１８を束ねて形成されたファイババンドルにより構成されている。
コネクタ部５を介して外部装置である制御プロセッサ１９、光源装置（光源部）２０および表示装置２１が接続されることによって、内視鏡システム１００が構成されている。
コネクタ部５を介して外部装置である制御プロセッサ１９、光源装置（光源部）２０および表示装置２１が接続されることによって、内視鏡システム１００が構成されている。
操作部３は、使用者が内視鏡１を使用する際に把持する部位であり、その外装表面上には、湾曲操作ノブ２２やその他各種の動作に対応する複数の操作部材が配置されている。ここで、例えば、湾曲操作ノブ２２は、使用者が手指等を用いて回転操作することによって、挿入部２の湾曲部１０を上下左右の任意の方向に湾曲させる操作部材である。
光源装置２０は照明光を発生させる装置である。制御プロセッサ１９は、内視鏡システム１００全体を統括的に制御する信号処理装置である。表示装置２１は、内視鏡１によって取得された撮像信号に基づいて内視鏡画像を表示させる表示部であって、例えば、ＬＣＤパネル等により構成されている。
制御プロセッサ１９は、内視鏡１内を挿通する信号ケーブルを介して制御信号や各種の検出信号，取得した画像信号等の伝送を行う。そして、処理済みの画像信号を表示装置２１へと伝達して、内視鏡画像や各種の情報等を表示させる。また、光源装置２０からの照明光はコネクタ部５を介してユニバーサルコード４および操作部３を介して挿入部２に配置されている照明光学系１５へと導かれ、周辺の観察対象物に向けて照射されるようになっている。
本実施形態に係る照明光学系１５は、図５に示されるように、ライトガイド１７によって挿入部２内を導光されてきた照明光が入射される照明光導光部２３と、該照明光導光部２３により導光された照明光を反射により偏向させて射出する照明光偏向部２４とを備えている。
照明光学系１５は、撮影光学系１４の径方向外方に、撮影光学系１４の光軸Ｏを中心とした所定の周方向範囲にわたって、撮影光学系１４を取り囲むように配置されている。
照明光学系１５は、撮影光学系１４の径方向外方に、撮影光学系１４の光軸Ｏを中心とした所定の周方向範囲にわたって、撮影光学系１４を取り囲むように配置されている。
撮影光学系１４の光軸Ｏを含む平面による一縦断面において、照明光導光部２３は、径方向の内側と外側に、先端方向に向かって、すなわち、ライトガイド１７から射出された照明光の進行方向前方に向かって、次第に広がる２つの全反射面２３ａを有するテーパ形状の縦断面形状を有している。ライトガイド１７から照明光導光部２３の基端面に入射された照明光は、照明光導光部２３内を先端に向かって進行する間に、２つの全反射面２３ａにおいて全反射を繰り返しながら導光されることにより、照明光のＮＡを次第に小さくしていくようになっている。
また、撮影光学系１４の光軸Ｏを含む平面による一縦断面において、照明光偏向部２４は、照明光導光部２３と略同等の径方向領域を含む位置に配置される反射面２４ｂと該反射面２４ｂに対して径方向外方に対向して配置される射出面２４ａとを備えている。反射面２４ｂは、射出面２４ａに向かう凸形状を有している。
このように構成された本実施形態に係る撮像装置１および照明光学系１５の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る照明光学系１５によれば、ライトガイド１７により導光されてきた照明光が、照明光導光部２３に入射されると、照明光導光部２３内を進行する間に、間隔を次第に広げる２つの全反射面２３ａ間において全反射を繰り返すことによって、ＮＡを小さくされて照明光偏向部２４に入射される。
本実施形態に係る照明光学系１５によれば、ライトガイド１７により導光されてきた照明光が、照明光導光部２３に入射されると、照明光導光部２３内を進行する間に、間隔を次第に広げる２つの全反射面２３ａ間において全反射を繰り返すことによって、ＮＡを小さくされて照明光偏向部２４に入射される。
そして、このようにしてＮＡが小さくされた照明光が凸形状を有する反射面２４ｂによって反射されることにより、照明光を均一に広げて射出面２４ａから広範囲にわたって射出させることができる。
このように、本実施形態に係る照明光学系１５および撮像装置１によれば、照明光導光部２３における全反射、照明光偏向部２４の反射面２４ｂにおける反射および射出面２４ａにおける屈折のみによって広範囲な照明を形成しているので、従来のように拡散材を用いずに済み、広範囲にわたって均一に照明しながら、照明効率を向上することができるという利点がある。
このように、本実施形態に係る照明光学系１５および撮像装置１によれば、照明光導光部２３における全反射、照明光偏向部２４の反射面２４ｂにおける反射および射出面２４ａにおける屈折のみによって広範囲な照明を形成しているので、従来のように拡散材を用いずに済み、広範囲にわたって均一に照明しながら、照明効率を向上することができるという利点がある。
また、照明光導光部２３において照明光のＮＡが小さくされることによって、反射面２４ｂを介さずに射出面２４ａに入射する成分が少なくなる。これにより、射出面２４ａでの全反射成分が低減して、ライトガイド１７側へ戻る不要光が少なくなり、照明効率を向上することができるという利点がある。
さらに、ライトガイド１７からの射出時に照明光に色ムラ等のムラがある場合であっても、照明光が照明光導光部２３で全反射を繰り返してミキシングされるため、色ムラ等の光源のムラを低減することができるという利点もある。
さらに、照明光導光部２３と照明光偏向部２４との間に段差を設け、照明光偏向部２４の径方向内方に偏った位置に照明光導光部２３からの照明光を入射させることにより、反射面２４ｂを介さず射出面２４ａに入射する照明光の成分を少なくすることができ、照明効率を向上することができる。
さらに、照明光導光部２３と照明光偏向部２４との間に段差を設け、照明光偏向部２４の径方向内方に偏った位置に照明光導光部２３からの照明光を入射させることにより、反射面２４ｂを介さず射出面２４ａに入射する照明光の成分を少なくすることができ、照明効率を向上することができる。
具体的には、照明光導光部２３の射出端における径方向内外面の差分寸法をＬＧ、照明光偏向部２４への照明光の入射端面における径方向内外面の差分寸法をＬＤとすると、下式（１）の関係を満たすことが好ましい。
ＬＧ≦（３／４）ＬＤ （１）
図５には、例として、
ＬＧ≦（１／２）ＬＤ
の場合が示されている。
ここで、下式（２）を満たすことが好ましい。
（１／１０）ＬＤ≦ＬＧ （２）
式（２）を満たすことにより、寸法ＬＤを小さくできて小型化を図ることができる。
図５には、例として、
ＬＧ≦（１／２）ＬＤ
の場合が示されている。
ここで、下式（２）を満たすことが好ましい。
（１／１０）ＬＤ≦ＬＧ （２）
式（２）を満たすことにより、寸法ＬＤを小さくできて小型化を図ることができる。
また、撮影光学系１４の光軸Ｏから反射面２４ｂの最大半径をＬＲｕ、撮影光学系１４の光軸Ｏから照明光導光部２３の射出端における径方向外面までの寸法をＬＧｕとして、下式（３）の関係を満たすことが好ましい。
ＬＧｕ≦ＬＲｕ （３）
このように構成することで、反射面２４ｂを介さず射出面２４ａに入射する照明光の成分を少なくすることができ、照明効率を向上することができる。この場合に、
ＬＧｕ＜ＬＲｕ
とすることがさらに好ましい。
ＬＧｕ≦ＬＲｕ （３）
このように構成することで、反射面２４ｂを介さず射出面２４ａに入射する照明光の成分を少なくすることができ、照明効率を向上することができる。この場合に、
ＬＧｕ＜ＬＲｕ
とすることがさらに好ましい。
なお、本発明に係る照明光学系１５は、以下のように変形することができる。
図５において、照明光学系１５の照明光導光部２３の射出端の位置において、照明光導光部２３と照明光偏向部２４の径方向内面の位置を一致させた場合を例示したが、これに代えて、図６に示されるように、照明光導光部２３の径方向内面の位置を、照明光偏向部２４の径方向内面の位置よりも径方向外方に配置してもよい。
図５において、照明光学系１５の照明光導光部２３の射出端の位置において、照明光導光部２３と照明光偏向部２４の径方向内面の位置を一致させた場合を例示したが、これに代えて、図６に示されるように、照明光導光部２３の径方向内面の位置を、照明光偏向部２４の径方向内面の位置よりも径方向外方に配置してもよい。
すなわち、
ＬＤｂ≦ＬＧｂ （４）
であってもよい。この場合に、
ＬＤｂ＜ＬＧｂ
とすることがさらに好ましい。
ここで、ＬＤｂは照明光偏向部２４の入射端面における径方向内面の径寸法、ＬＧｂは照明光導光部２３の射出端における径方向内面の径寸法である。
このようにすることで、照明光導光部２３から射出された照明光が、照明光偏向部２４に入らずに径方向内方の撮影光学系１４側へ漏れて、効率が低下することを防止することができる。
ＬＤｂ≦ＬＧｂ （４）
であってもよい。この場合に、
ＬＤｂ＜ＬＧｂ
とすることがさらに好ましい。
ここで、ＬＤｂは照明光偏向部２４の入射端面における径方向内面の径寸法、ＬＧｂは照明光導光部２３の射出端における径方向内面の径寸法である。
このようにすることで、照明光導光部２３から射出された照明光が、照明光偏向部２４に入らずに径方向内方の撮影光学系１４側へ漏れて、効率が低下することを防止することができる。
また、図５および図６においては照明光導光部２３の径方向内面のみを光軸Ｏに対して傾斜させることにより照明光導光部２３をテーパ形状に形成したが、これに代えて、図７に示されるように、照明光導光部２３の径方向内面および外面の両方を光軸Ｏに対して傾斜させることにしてもよい。このように構成することで、反射面２４ｂに入射する際の照明光のＮＡをより小さくすることができ、反射面２４ｂを介さず射出面２４ａに入射する照明光をより低減して、照明効率を向上することができる。照明光導光部２３の径方向外面のみを光軸Ｏに対して傾斜させることにしてもよい。
また、図８に示されるように、少なくとも一方の全反射面２３ａが、少なくとも一部に曲率を有していてもよい。
このようにすることで、照明光導光部２３の射出端から射出される照明光のＮＡを変えることができる。また、照明光のミキシングを効果的に行うことができて、照明光導光部２３の軸方向長さを短くすることができるという利点もある。
このようにすることで、照明光導光部２３の射出端から射出される照明光のＮＡを変えることができる。また、照明光のミキシングを効果的に行うことができて、照明光導光部２３の軸方向長さを短くすることができるという利点もある。
また、図９に示されるように、照明光導光部２３の射出端が、径方向外方に向かって基端側に倒れるように傾斜していてもよい。このように構成することで、照明光導光部２３の射出端から射出された照明光が、射出端における屈折によって光軸Ｏに近づく方向に偏向される。その結果、反射面２４ｂを介さず射出面２４ａに入射する照明光を低減することができ、照明効率を向上することができるという利点がある。
また、図５から図９においては、照明光偏向部２４の射出面２４ａは径方向外方に凸形状を有する曲面を例示したが、これに代えて、図１０に示されるように、先端に向かって先細になる円錐面によって構成してもよい。このように構成することで、射出面２４ａにおける照明光の屈折による広がりを大きくすることができ、より広範囲に照明光を供給することができる。
また、照明光導光部２３と照明光偏向部２４とを別体のプリズムによって構成し、透明な接着剤等で接着することが望ましい。照明光導光部２３と照明光偏向部２４を接着することで、接着しない場合に比べて、照明光導光部２３と照明光偏向部２４の界面でのフレネル反射を低減することができ、照明効率を向上することができる。図９の場合には、接着によって射出端の傾斜の効果がなくなるため、接着しないほうが望ましい。
また、照明光導光部２３と照明光偏向部２４の材料は同じであってもよいし異なっていてもよい。例えば、照明光導光部２３の屈折率が照明光偏向部２４の屈折率よりも小さくなるように材料を選定することが望ましい。
このように構成することで、照明光偏向部２４への入射の際における屈折によって、照明光導光部２３から射出した照明光のＮＡをさらに小さくすることができる。
このように構成することで、照明光偏向部２４への入射の際における屈折によって、照明光導光部２３から射出した照明光のＮＡをさらに小さくすることができる。
このため、反射面２４ｂを介さずに射出面２４ａに入射する照明光を減らして、照明効率を向上することができる。また、照明光偏向部２４の射出面２４ａは内視鏡１の表面に露出するため、生体適合性や薬品耐性等の観点から、照明光偏向部２４として使用できる材料が限られる。
照明光導光部２３は表面に露出しないため、材料選定の自由度がある。このような観点からも照明光偏向部２４と照明光導光部２３とで異なる材料を用いてもよい。
照明光導光部２３は表面に露出しないため、材料選定の自由度がある。このような観点からも照明光偏向部２４と照明光導光部２３とで異なる材料を用いてもよい。
また、図１１に示されるように、照明光導光部２３と照明光偏向部２４とを一体のプリズム２５によって形成してもよい。照明光導光部２３と照明光偏向部２４とを一体で形成することにより、照明光導光部２３と照明光偏向部２４の界面でのフレネル反射による損失がなくなるため高効率となる。
さらに、照明ユニットの部品点数を減らすことができるという効果もある。
さらに、照明ユニットの部品点数を減らすことができるという効果もある。
また、照明光偏向部２４と照明光導光部２３との間にできる段差は、光軸Ｏに対し垂直であっても傾斜していてもよい。この段差には照明光が通過しないので、照明光学系１５を固定するための枠体２６の構造によって適宜変更可能である。
図１２Ａに、照明光学系１５を固定する枠体２６の一例を示す。
式（１）の関係を満たす場合には、段差によって、照明光偏向部２４の入射面側に、照明光が入射しない部分が存在することとなるため、図１２Ａに示されるように、照明光学系１５を固定するための枠体２６との接着面としてこの部分を利用することができる。
このように構成することで、枠体２６によって照明効率を低下させることなく照明光学系１５を固定することができる。
式（１）の関係を満たす場合には、段差によって、照明光偏向部２４の入射面側に、照明光が入射しない部分が存在することとなるため、図１２Ａに示されるように、照明光学系１５を固定するための枠体２６との接着面としてこの部分を利用することができる。
このように構成することで、枠体２６によって照明効率を低下させることなく照明光学系１５を固定することができる。
また、図１２Ｂに示されるように、側方観察用対物レンズ８または結像光学系１６を固定する枠体２８と照明光偏向部２４の一部を接着して固定してもよい。接着剤として、例えば、黒色の接着剤を使用し、照明光吸収部（吸収部材）２９を構成してもよい。照明光吸収部２９を設けることで、側方観察用対物レンズ８に照明光が直接入射することを防ぐことができる。
また、照明光導光部２３を、図１３Ａに示されるように、撮影光学系１４の光軸Ｏ回りに全周にわたって配置された完全な回転体とすることにより、全周にわたって均一に照明を導光できるので好ましい。しかしながら、一般に内視鏡１は、図２および図３に示すように、側方観察用対物レンズ８の周方向の一部に、送水ノズル１３等を配置する構成であり、その場合には、側方視野の一部が欠落する。
この場合には、照明光導光部２３は、図１３Ｂに示されるように、周方向に角度θＧ≦３００°の範囲で設けられることが望ましい。また、本実施形態では撮影光学系１４の光軸Ｏを照明光導光部２３の中心軸として記述しているが、これに限らず偏心していてもよい。
撮影光学系１４の光軸Ｏを中心軸とし、周方向の一部が切り欠かれた円筒状にライトガイド１７を配列した例を図１４に示す。ライトガイド１７から射出された照明光を照明光導光部２３へ効率よく入射させるために、ライトガイド１７の周方向の角度θＳは、
θＳ≦θＧ
の関係を満たすことが好ましい。
θＳ≦θＧ
の関係を満たすことが好ましい。
また、照明光導光部２３の入射面の幅ＷＧとリング状のライトガイド１７の幅ＷＳは、
ＷＳ≦ＷＧ
の関係を満たすことが好ましい。
図１４のように、ライトガイド１７の形状を照明光導光部２３の入射面の形状と略同等にし、大きさをわずかに小さくすることで、照明光導光部２３内に、均一に照明光を導光させることができ、結果として均一な照明光を供給することができる。
ＷＳ≦ＷＧ
の関係を満たすことが好ましい。
図１４のように、ライトガイド１７の形状を照明光導光部２３の入射面の形状と略同等にし、大きさをわずかに小さくすることで、照明光導光部２３内に、均一に照明光を導光させることができ、結果として均一な照明光を供給することができる。
図１３Ｂに示される照明光導光部２３に対し、少なくとも２つのライトガイド１７を照明光導光部２３の入射面に周方向に間隔をあけて配置した例を図１５に示す。図１４の場合と異なり、ライトガイド１７を円筒状に配列する必要がない。ライトガイド１７から射出した照明光は、照明光導光部２３内を周方向にも広がりながら導光するため、照明光導光部２３の入射面に対して、ライトガイド１７の射出面が小さい場合でも、均一な照明が可能である。
また、照明光導光部２３は１つの回転体構造でなくてもよい。具体的には、図１６に示すように、撮影光学系１４の光軸Ｏを中心とした円弧状の横断面を有する照明光導光部２３を周方向に間隔をあけて複数配置してもよい。図１６には、一例として、各照明光導光部２３の周方向の角度がθ１，θ２，θ３の場合を示している。
また、ライトガイド１７と照明光導光部２３との間に、図１７Ａに示されるように、第２の照明光導光部３０を配置してもよい。
図１７Ａは、第２の照明光導光部３０を図１３の照明光導光部２３に接続した斜視図、図１７Ｂは、図１３の照明光導光部２３、第２の照明光導光部３０およびライトガイド１７を示す平面図、図１７Ｃは、図１３の照明光導光部２３、第２の照明光導光部３０およびライトガイド１７を示す側面図である。
図１７Ａは、第２の照明光導光部３０を図１３の照明光導光部２３に接続した斜視図、図１７Ｂは、図１３の照明光導光部２３、第２の照明光導光部３０およびライトガイド１７を示す平面図、図１７Ｃは、図１３の照明光導光部２３、第２の照明光導光部３０およびライトガイド１７を示す側面図である。
第２の照明光導光部３０は、照明光が入射する入射面と照明光を射出させる射出面とを有し、入射面から射出面に向かって横断面積が小さくなるようなテーパ形状を有している。このような形状の第２の照明光導光部３０を接続することにより、照明光導光部２３に入射させる際に照明光を周方向に広げることができ、照明光導光部２３内を周方向に均一に導光させることができる。
この構成は、図１５および図１６のように、照明光導光部２３の入射面に対し、ライトガイド１７の大きさが小さい場合に好適である。
この構成は、図１５および図１６のように、照明光導光部２３の入射面に対し、ライトガイド１７の大きさが小さい場合に好適である。
また、第２の照明光導光部３０を用いることなく、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃおよび図１９に示されるように、照明光導光部２３の入射端面の形状によって同様の効果を得ることにしてもよい。
すなわち、図１８Ｂに示されるように、照明光導光部２３の入射端面の少なくとも１部に、周方向に半円状に、かつ、径方向に一定の厚さ寸法で凹む凹面からなる偏向部３１を設けることにしてもよい。
すなわち、図１８Ｂに示されるように、照明光導光部２３の入射端面の少なくとも１部に、周方向に半円状に、かつ、径方向に一定の厚さ寸法で凹む凹面からなる偏向部３１を設けることにしてもよい。
このような偏向部３１は、図１８Ｂに示すように、周方向には照明光のＮＡを広げる効果があり、図１８Ｃに示されるように、径方向には照明光のＮＡを小さくする効果がある。これにより、ライトガイド１７から射出された照明光を、照明光導光部２３の周方向に広げ、照明光導光部２３内を均一に導光させることができるという利点がある。
偏向部３１の形状は半円形に限られるものではなく、円弧の一部や、矩形、三角形または台形等の任意の形状のものを採用することができる。
また、周方向の１箇所に偏向部３１を設けた例を示したが、周方向に間隔をあけて複数配置することにしてもよい。
また、周方向の１箇所に偏向部３１を設けた例を示したが、周方向に間隔をあけて複数配置することにしてもよい。
また、図２０に示されるように、周方向の一部を切り欠いた円筒状の照明光導光部２３の周方向の端面に、前方に向かって傾斜する傾斜面からなる偏向面３２を設け、ライトガイド１７からの照明光が偏向面３２に向かって入射されるようにライトガイド１７を配置することにしてもよい。このようにすることで、照明光導光部２３の周方向に照明光を偏向し、螺旋状に導光させることができ、均一な照明光を生成することができる。この場合も、照明光導光部２３の周方向に照明光を広げる効果を有するので、照明光導光部２３の入射端面に対し、ライトガイド１７の大きさが小さい場合に好適である。
また、照明光偏向部２４における反射面２４ｂおよび図２０の偏向面３２には金属（例えば、アルミニウムあるいは銀）、誘電体の多層膜あるいは酸化物多層膜をコーティングして反射率を高めることにしてもよい。
また、光源装置２０からの照明光をライトガイド１７を使用して導光する例を記述したが、これに限られるものではなく、ＬＥＤやレーザ光源等の他の光源部を採用してもよい。
また、光源装置２０からの照明光をライトガイド１７を使用して導光する例を記述したが、これに限られるものではなく、ＬＥＤやレーザ光源等の他の光源部を採用してもよい。
１ 内視鏡（撮像装置）
１４ 撮影光学系
１５ 照明光学系
１７ ライトガイド
２０ 光源装置（光源部）
２３ 照明光導光部
２３ａ 全反射面
２４ 照明光偏向部
２４ａ 射出面
２４ｂ 反射面
２５ プリズム（照明光導光部、照明光偏向部）
２９ 照明光吸収部（吸収部材）
Ｏ 光軸
１４ 撮影光学系
１５ 照明光学系
１７ ライトガイド
２０ 光源装置（光源部）
２３ 照明光導光部
２３ａ 全反射面
２４ 照明光偏向部
２４ａ 射出面
２４ｂ 反射面
２５ プリズム（照明光導光部、照明光偏向部）
２９ 照明光吸収部（吸収部材）
Ｏ 光軸
Claims (10)
- 光源部から射出された照明光を導光する照明光導光部と、
該照明光導光部により導光された前記照明光を反射により偏向させて射出する照明光偏向部とを備え、
前記照明光の進行方向に沿う一断面において、
前記照明光導光部が、前記照明光の進行方向前方に向かって次第に間隔を広げる一対の全反射面を有し、
前記照明光偏向部が、前記照明光導光部により導光された前記照明光を射出させる射出面と、該射出面側に向かう凸形状を有し前記照明光導光部により導光されてきた前記照明光を前記射出面に向けて反射する反射面とを備える照明光学系。 - 前記照明光導光部が、導光された前記照明光を射出する射出端を有し、
前記反射面が、前記射出端に対向する位置に配置されている請求項１に記載の照明光学系。 - 前記照明光導光部と前記照明光偏向部とが別部材により構成されている請求項１または請求項２に記載の照明光学系。
- 前記照明光導光部と前記照明光偏向部とが、一体形成された単一のプリズムにより構成されている請求項１または請求項２に記載の照明光学系。
- 前記照明光導光部と前記照明光偏向部とが、別々のプリズムにより構成されている請求項３に記載の照明光学系。
- 前記照明光導光部と前記射出面との間に段差が設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載の照明光学系。
- 光軸を有し、該光軸に対して周囲を撮影する撮影光学系と、
前記光軸を囲んで配置された１つまたは複数の請求項１から請求項６のいずれかに記載の照明光学系とを備える撮像装置。 - 前記照明光導光部が、前記光軸に沿う方向に前記照明光を導光し、
一対の前記全反射面が、前記射出面よりも前記光軸側に配置され、
前記照明光偏向部が、前記光軸に垂直な面に対して前方および後方の双方に前記照明光を偏向する請求項７に記載の撮像装置。 - 前記射出面が、前方に向かって前記光軸に近接する方向に傾斜する領域を有し、
前記反射面が、前方に向かって前記光軸から離れる方向に傾斜する領域を有する請求項８に記載の撮像装置。 - 前記射出面よりも前方に、該射出面から射出した不要光を吸収する吸収部材を有する請求項９に記載の撮像装置。
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