WO2016208245A1 - 光ファイババンドルおよびそれを用いた内視鏡のための照明装置 - Google Patents

光ファイババンドルおよびそれを用いた内視鏡のための照明装置 Download PDF

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    • G02—OPTICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres

Definitions

  • the present invention relates to an illumination device for an endoscope using an optical fiber bundle.
  • an optical fiber bundle As an illumination device for an endoscope, one using an optical fiber bundle is known.
  • the end face of the optical fiber bundle is disposed to face the light emitting surface of the LED light source, It is desirable that the outline of the arrangement of the many optical fibers has the same shape and size as the outline of the light emitting surface of the LED light source.
  • optical fiber bundle that meets this purpose is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-343536.
  • An object of the present invention is directed to improving illumination for an endoscope, and is to provide an optical fiber bundle that reduces the occurrence of illumination unevenness used in an illumination device for an endoscope.
  • the present invention is an optical fiber bundle configured by bundling a large number of optical fibers, and the outline of the arrangement of the large number of optical fibers on one end face is formed in a rounded square shape.
  • an optical fiber bundle that reduces the occurrence of uneven illumination in an illumination device for an endoscope.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an illumination device for an endoscope.
  • FIG. 2 shows an example (square lattice arrangement pattern) of multiple optical fibers on the incident side end face of the optical bundle fiber of FIG.
  • FIG. 3 shows another example (hexagonal lattice arrangement pattern) of the arrangement pattern of many optical fibers on the incident side end face of the optical bundle fiber of FIG.
  • FIG. 4 shows still another example (honeycomb structure arrangement pattern) of an arrangement pattern of many optical fibers on the incident side end face of the optical bundle fiber of FIG.
  • FIG. 5 schematically shows the luminance distribution on the light emitting surface of the LED light source.
  • FIG. 6 shows an LED light source surrounded by an alternate long and short dash line square shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram of an LED light source surrounded by a one-dot chain line square shown in FIG. 5 superimposed on the optical fiber array of the hexagonal lattice arrangement pattern shown in FIG. 3 of the optical fiber bundle in accordance with the conventional idea.
  • the upper left corner of the light emitting surface is shown enlarged.
  • FIG. 8 is a diagram of an LED light source surrounded by an alternate long and short dash line square shown in FIG. 5 overlaid on the optical fiber array of the honeycomb structure arrangement pattern shown in FIG. 4 of the optical fiber bundle in accordance with the conventional idea.
  • FIG. 9 schematically shows an incident side end of the optical fiber bundle according to the embodiment.
  • FIG. 10 schematically shows an incident side end of an optical fiber bundle according to another embodiment.
  • FIG. 11 shows an enlarged incident side end face of the optical fiber bundle shown in FIG.
  • FIG. 12 shows an LED light source surrounded by a dot-and-dash line square shown in FIG. 5 so as to be superimposed on an array of a plurality of optical fibers of the square lattice arrangement pattern shown in FIG. 2 of the optical fiber bundle according to the present embodiment.
  • the upper left corner of the light emitting surface is shown enlarged.
  • FIG. 13 is a diagram of the LED light source surrounded by the one-dot chain line square shown in FIG.
  • FIG. 14 shows an LED light source surrounded by a dot-and-dash line square shown in FIG. 5 so as to overlap with an arrangement of a plurality of optical fibers of the honeycomb structure arrangement pattern shown in FIG. 4 of the optical fiber bundle according to the present embodiment.
  • the upper left corner of the light emitting surface is shown enlarged.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an illumination device 10 for an endoscope (not shown).
  • the endoscope illumination apparatus 10 includes an LED light source 50 having a rectangular light emitting surface 52 formed in a substantially flat surface and light emitted from the LED light source 50 in the endoscope.
  • the optical fiber bundle 30 led to the distal end portion of the inserted portion is provided.
  • the optical fiber bundle 30 is configured by bundling a large number of optical fibers 32, and the large number of optical fibers 32 are accommodated inside a protective tube 34.
  • One end portion of the optical fiber bundle 30 is disposed near the LED light source 50, and the other end portion is disposed at a distal end portion of an insertion portion provided in the endoscope.
  • the end portion of the optical fiber bundle 30 disposed near the LED light source 50 is referred to as an incident side end portion
  • the end portion of the optical fiber bundle 30 disposed at the distal end portion of the insertion portion provided in the endoscope is referred to as an end portion. It will be called the exit side end.
  • the end surface of the incident side end portion of the optical fiber bundle 30 is referred to as an incident side end surface
  • the end surface of the emission side end portion of the optical fiber bundle 30 is referred to as an emission side end surface.
  • a sleeve 36 surrounding a large number of optical fibers 32 is provided at the incident side end of the optical fiber bundle 30.
  • the sleeve 36 defines the pattern and contour of the arrangement of a large number of optical fibers 32 on the incident side end face 42 of the optical fiber bundle 30.
  • a sleeve 38 surrounding a large number of optical fibers 32 is provided at the exit end of the optical fiber bundle 30.
  • the sleeve 38 defines the pattern and contour of the arrangement of a large number of optical fibers 32 on the exit side end face 44 of the optical fiber bundle 30.
  • the sleeves 36 and 38 are not disposed inside the protective tube 34.
  • the incident side end face 42 of the optical fiber bundle 30 is disposed to face the light emitting face 52 of the LED light source 50.
  • the incident side end face 42 of the optical fiber bundle 30 may be arranged in parallel to the light emitting surface 52 with a slight gap from the light emitting surface 52 of the LED light source 50.
  • the incident side end surface 42 of the optical fiber bundle 30 may be disposed in contact with the light emitting surface 52 of the LED light source 50.
  • the end faces of all the optical fibers 32 may be arranged in a square lattice pattern.
  • such an arrangement pattern is referred to as a square lattice arrangement pattern for convenience.
  • the multiple optical fibers 32 may be arranged so that the end faces of all the optical fibers 32 are most dense on a plane, that is, in a hexagonal lattice shape.
  • a hexagonal lattice arrangement pattern for convenience.
  • the multiple optical fibers 32 may be arranged in a honeycomb structure as shown in FIG.
  • a honeycomb structure arrangement pattern for convenience.
  • the optical fiber bundle 30 having such a honeycomb structure array can be manufactured, for example, by heating and melting a large number of optical fibers 32 arrayed in a hexagonal lattice array.
  • the light emitted from the LED light source 50 enters a large number of optical fibers 32 through the incident side end face 42 of the optical fiber bundle 30.
  • the light that has entered a large number of optical fibers 32 is guided to the distal end portion of the insertion portion provided in the endoscope by the optical fibers 32, is emitted from the emission side end face 44 of the optical fiber bundle 30, and is provided in the endoscope.
  • the periphery of the distal end portion of the insertion portion for example, the front of the distal end portion of the insertion portion is illuminated.
  • FIG. 5 schematically shows the luminance distribution on the light emitting surface 52 of the LED light source 50.
  • the light emitting surface 52 of the LED light source 50 may be divided into three regions, a central region A 1 , a peripheral region A 2, and a corner region A 3 , according to the light emission luminance.
  • Each region of the center region A 1 and the surrounding area A 2 and the corner area A 3 may be considered to be substantially uniform brightness.
  • L 1 indicates the boundary line of the outline of the central area A 1
  • L 2 indicates the boundary line of the outline of the surrounding area A 2
  • L 52 indicates the light emitting surface of the LED light source 50.
  • 52 shows the boundary lines of the contours.
  • the central region A 1 is a region located at the center of the light emitting surface 52 and has a shape similar to the shape of the light emitting surface 52.
  • the corner region A 3 is a region located at the four corners of the light emitting surface 52, and each corner region A 3 has a shape obtained by cutting a 90-degree sector having a radius equal to the length of one side from a square. is doing.
  • Surrounding region A 2 is an area which is located around the central area A 1, the light-emitting surface 52 has a shape obtained by cutting the central region A 1 and the four corners region A 3.
  • Central area A 1 of the light emitting surface 52 of the LED light source 50 indicating the highest luminance. To 100% the brightness of the central area A 1 as a reference for relative evaluation. The luminance when no light is emitted is set to 0%. In contrast, in the peripheral region A 2 of the light emitting surface 52 located outside the central region A 1, the luminance is about 80%. In contrast, in the corner area A 3 located at the four corners of the light-emitting surface 52 of the LED light source 50, the luminance is at most about 20%.
  • the light emitted from the central area A 1 is most suitable as illumination light, and the light emitted from the surrounding area A 2 is not so inferior in brightness as the light emitted from the central area A 1 . It may be used well as illumination light.
  • the effective light emission region A 12 is referred to as the effective light emission region A 12.
  • light emitted from the corner area A 3, compared to the light emitted from the effective light emitting area A 12 for extremely low luminance is not worthy of use as illuminating light. The reason is as follows.
  • optical fiber bundle 30 a large number of optical fibers 32 are accommodated in the protective tube 34 and then fixed to the sleeves 36 and 38 at the incident side end face 42 and the emission side end face 44.
  • Many optical fibers 32 accommodated in the protection tube 34 are twisted or shifted in the protection tube 34. Therefore, when the multiple optical fibers 32 are fixed to the sleeves 36 and 38, the positions of the multiple optical fibers 32 on the incident side end face 42 are the same as the positions of the multiple optical fibers 32 on the exit side end face 44.
  • the arrangement pattern of the many optical fibers 32 on the incident side end face 42 is not held over the entire length of the optical fiber bundle 30.
  • the optical fiber 32 facing the corner region A 3 are distributed in different parts of the exit end face 44, the emission-side end face 44 of the optical fiber bundle 30, a collection of bright light-emitting point A luminance distribution is generated in which dark light emitting points are sparsely present. Such a luminance distribution causes unevenness in illumination.
  • FIG. 5 shows an example of an LED light source having a square light emitting surface.
  • the shape of the light emitting surface is changed to a rectangle, and similarly, only the corner regions at the four corners are used. It was confirmed that the brightness was remarkably lowered at.
  • FIG. 5 shows the luminance distribution of a single LED light source, but even in a configuration in which a plurality of LED light sources are arranged in a matrix, in the entire composite light emitting region constituted by a plurality of LED light sources, Similar to the single light-emitting area of a single LED light source, it was confirmed that the luminance was significantly reduced only in the corner areas of the four corners.
  • the shape and size of the outline of the array of the many optical fibers 32 on the incident side end face 42 of the optical fiber bundle 30 are the same as the shape and size of the light emitting surface 52 of the LED light source 50 so far. It was thought that it was good to agree with. 6, 7, and 8 show the light emission of the LED light source 50 that is superimposed on the array of the many optical fibers 32 of the optical fiber bundle 30 in accordance with this idea and that is surrounded by the dashed-dotted square shown in FIG. 5. The upper left corner of the surface is shown enlarged. 6 shows an arrangement of a large number of optical fibers 32 in the square lattice arrangement pattern shown in FIG. 2, and FIG. 7 shows an arrangement of a large number of optical fibers 32 in the hexagonal lattice arrangement pattern shown in FIG. FIG. 8 shows an arrangement of a large number of optical fibers 32 in the honeycomb structure arrangement pattern shown in FIG.
  • the optical fiber bundle 30 includes the boundary line L 52 of the contour of the light emitting surface 52 of the LED light source 50 and the contour of the surrounding area A 2 . It is understood that a large number of optical fibers 32 facing the region surrounded by the boundary line L 2 (that is, the corner region A 3 ) are included. Such an optical fiber bundle 30 causes unevenness in illumination by light emitted from the emission side end face 44 of the optical fiber bundle 30 for the reason described above.
  • the optical fiber bundle 30 has an outline of an array of a large number of optical fibers 32 on the incident side end face 42 formed in a rounded square shape.
  • the optical fiber bundle 30 has an outline of an array of a plurality of optical fibers 32 on the incident side end surface 42, as shown in FIG. Is formed in a rounded square.
  • the optical fiber bundle 30 has an outline of an arrangement of a large number of optical fibers 32 on the incident side end surface 42 as shown in FIG. Is formed in a rounded rectangle.
  • FIG. 11 shows the incident side end face of the optical fiber bundle 30 shown in FIG. 9 in an enlarged manner.
  • 12, 13, and 14 are superimposed on the array of a plurality of optical fibers 32 of the optical fiber bundle 30 according to the present embodiment, and the LED light source 50 surrounded by a one-dot chain line square shown in FIG. 5.
  • the upper left corner of the light emitting surface is shown enlarged.
  • 12 shows an arrangement of a large number of optical fibers 32 in the square lattice arrangement pattern shown in FIG. 2
  • FIG. 13 shows an arrangement of a large number of optical fibers 32 in the hexagonal lattice arrangement pattern shown in FIG.
  • FIG. 14 shows an arrangement of a large number of optical fibers 32 in the honeycomb structure arrangement pattern shown in FIG.
  • the arrangement of the multiple optical fibers 32 of the optical fiber bundle 30 according to the present embodiment is located inside the boundary line L 2 of the outline of the surrounding area A 2 , do not overlap in the corner region a 3 surrounded by the boundary line L 2 of the contour of the boundary line L 52 of the contour of the light-emitting surface 52 surrounding region a 2 of the LED light source 50. That is, all of the many optical fibers 32 of the optical fiber bundle 30 according to the present embodiment are opposed to the effective light emitting region A 12 of the light emitting surface 52 of the LED light source 50. In other words, the optical fiber bundle 30 according to the present embodiment does not include any optical fiber facing the corner region A 3 of the light emitting surface 52 of the LED light source 50.
  • many areas of the contour of the array of optical fiber 32 at the incident side end surface 42 of the optical fiber bundle 30 is substantially equal to a value obtained by subtracting the area of the corner area A 3 from the area of the light emitting surface 52 of the LED light source 50.
  • R0.05 (radius 0.05mm) at the corner, R0.1 (radius 0.1mm) at the corner, R0.5 (radius 0.5mm) at the corner, R0.8 (radius 0.8mm) at the corner ) Shows the results for each of the above.
  • the brightness is good in the range of R0.05 to R0.5, but the brightness is insufficient in R0.8.
  • the illumination is not uneven, but in R0.05, the illumination is uneven.
  • corner R0.1 radius 0.1mm
  • corner R0.2 radius 0.2mm
  • corner R0.8 radius 0.8mm
  • corner R1 radius 1mm
  • the brightness is good in the range of R0.1 to R0.8, but the brightness is insufficient in R1.
  • the range of R0.2 to R1 there is no unevenness in illumination, but in R0.1, unevenness in illumination occurs.
  • the brightness is good in the range of R0.05 to R0.5, but the brightness is insufficient in R0.8.
  • the illumination is not uneven, but in R0.05, the illumination is uneven.
  • the radius of the corners of the contour of the array of optical fibers 32 of the optical fiber bundle 30 is set to a suitable value in accordance with the size and shape of the effective light emitting area A 12 of the light emitting surface 52 of the LED light source 50 to be used It is considered good.
  • the radius of the corner of a rounded square is a / 30 to a with respect to the length a of one side
  • the radius of the corner of a rounded rectangle is a length a of the short side. It is good to set to the range of / 6.

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Abstract

内視鏡のための照明装置（１０）は、略平面に形成された方形の発光面（５２）を有するＬＥＤ光源（５０）と、このＬＥＤ光源（５０）から発せられる光を内視鏡に備えられる挿入部の先端部に導く光ファイババンドル（３０）を備えている。光ファイババンドル（３０）は、多数の光ファイバ（３２）を束ねて構成されている。光ファイババンドル（３０）は、ＬＥＤ光源（５０）の発光面（５２）に対向して配置される入射側端面（４２）における多数の光ファイバ（３２）の配列の輪郭が角丸方形に形成されている。

Description

光ファイババンドルおよびそれを用いた内視鏡のための照明装置
　本発明は、光ファイババンドルを用いた内視鏡のための照明装置に関する。
　内視鏡のための照明装置として、光ファイババンドルを用いたものが知られている。このような照明装置において、ＬＥＤ光源を用いて十分な光量を得るためには、ＬＥＤ光源の発光面に対して光ファイババンドルの端面が対向して配置されていること、また、光ファイババンドルの多数の光ファイバの配列の輪郭がＬＥＤ光源の発光面の輪郭と同じ形状と大きさを有していることが望ましいとされている。
　この目的に沿った光ファイババンドルの一例は、たとえば特開２００１－３４３５３６号公報に開示されている。
　内視鏡のための照明においては、十分な光量に加えて、内視鏡の観察性能を低下させる要因の一つである照明ムラがないことが要求される。
　しかし、上記のように構成された光ファイババンドルを用いた内視鏡のための照明装置においては、十分な光量が得られるものの、その照明にはムラが発生しており、さらなる改善が望まれている。
　本発明の目的は、内視鏡のための照明の改善に向けられており、内視鏡のための照明装置に用いられる照明のムラの発生を低減する光ファイババンドルを提供することである。
　本発明は、多数の光ファイバを束ねて構成されている光ファイババンドルであり、一方の端面における多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸方形に形成されている。
　本発明によれば、内視鏡のための照明装置に用いられる照明のムラの発生を低減する光ファイババンドルが提供される。
図１は、内視鏡のための照明装置の一実施形態を示している。 図２は、図１の光バンドルファイバの入射側端面における多数の光ファイバの配列パターンの一例（正方格子配列パターン）を示している。 図３は、図１の光バンドルファイバの入射側端面における多数の光ファイバの配列パターンの別の例（六方格子配列パターン）を示している。 図４は、図１の光バンドルファイバの入射側端面における多数の光ファイバの配列パターンのまた別の例（ハニカム構造配列パターン）を示している。 図５は、ＬＥＤ光源の発光面における輝度分布を概略的に示している。 図６は、従来の考えに則った光ファイババンドルの図２に示された正方格子配列パターンの光ファイバの配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。 図７は、従来の考えに則った光ファイババンドルの図３に示された六方格子配列パターンの光ファイバの配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。 図８は、従来の考えに則った光ファイババンドルの図４に示されたハニカム構造配列パターンの光ファイバの配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。 図９は、一実施形態による光ファイババンドルの入射側端部を模式的に示している。 図１０は、別の実施形態による光ファイババンドルの入射側端部を模式的に示している。 図１１は、図９に示された光ファイババンドルの入射側端面を拡大して示している。 図１２は、本実施形態による光ファイババンドルの図２に示された正方格子配列パターンの多数の光ファイバの配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。 図１３は、本実施形態による光ファイババンドルの図３に示された六方格子配列パターンの多数の光ファイバの配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。 図１４は、本実施形態による光ファイババンドルの図４に示されたハニカム構造配列パターンの多数の光ファイバの配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図１は、内視鏡（図示せず）のための照明装置１０の一実施形態を示している。この内視鏡の照明装置１０は、図１に示されるように、略平面に形成された方形の発光面５２を有するＬＥＤ光源５０と、このＬＥＤ光源５０から発せられる光を内視鏡に備えられる挿入部の先端部に導く光ファイババンドル３０を備えている。
　光ファイババンドル３０は、多数の光ファイバ３２を束ねて構成されており、多数の光ファイバ３２は保護チューブ３４の内部に収容されている。光ファイババンドル３０の一方の端部は、ＬＥＤ光源５０の近くに配置され、他方の端部は、内視鏡に備えられる挿入部の先端部に配置される。以下では、ＬＥＤ光源５０の近くに配置される光ファイババンドル３０の端部を入射側端部と呼び、内視鏡に備えられる挿入部の先端部に配置される光ファイババンドル３０の端部を射出側端部と呼ぶことにする。また、光ファイババンドル３０の入射側端部の端面を入射側端面と呼び、光ファイババンドル３０の射出側端部の端面を射出側端面と呼ぶことにする。
　光ファイババンドル３０の入射側端部には、多数の光ファイバ３２を取り巻いているスリーブ３６が設けられている。このスリーブ３６は、光ファイババンドル３０の入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列のパターンと輪郭を定めている。また、光ファイババンドル３０の射出側端部には、多数の光ファイバ３２を取り巻いているスリーブ３８が設けられている。このスリーブ３８は、光ファイババンドル３０の射出側端面４４における多数の光ファイバ３２の配列のパターンと輪郭を定めている。スリーブ３６，３８は、保護チューブ３４の内部に配置されていない。
　光ファイババンドル３０の入射側端面４２は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２に対向して配置される。一例では、光ファイババンドル３０の入射側端面４２は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２からわずかな隙間をおいて、発光面５２に平行に配置されていてよい。別の例では、光ファイババンドル３０の入射側端面４２は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２に接触して配置されていてもよい。
　多数の光ファイバ３２は、一例では、図２に示されるように、すべての光ファイバ３２の端面が正方格子状に配列されていてよい。以下では、このような配列パターンを、便宜上、正方格子配列パターンと呼ぶことにする。
　多数の光ファイバ３２は、別の例では、図３に示されるように、すべての光ファイバ３２の端面が、平面上において最も密になるように、すなわち六方格子状に配列されていてよい。以下では、このような配列パターンを、便宜上、六方格子配列パターンと呼ぶことにする。
　多数の光ファイバ３２は、また別の例では、図４に示されるように、ハニカム構造状に配列されていてよい。以下では、このような配列パターンを、便宜上、ハニカム構造配列パターンと呼ぶことにする。このようなハニカム構造配列の光ファイババンドル３０は、たとえば、六方格子配列に配列された多数の光ファイバ３２を加熱して溶融させることによって作製され得る。
　図１に示された内視鏡の照明装置１０において、ＬＥＤ光源５０から発せられた光は、光ファイババンドル３０の入射側端面４２を通って、多数の光ファイバ３２に進入する。多数の光ファイバ３２に進入した光は、光ファイバ３２によって内視鏡に備えられる挿入部の先端部にまで導かれ、光ファイババンドル３０の射出側端面４４から射出され、内視鏡に備えられる挿入部の先端部の周辺たとえば挿入部の先端部の前方を照明する。
　本発明者らは、このような内視鏡の照明装置１０に一般に使用されるＬＥＤ光源５０において、その発光面５２の輝度分布にムラがあることに気づいた。図５は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２における輝度分布を概略的に示している。ＬＥＤ光源５０の発光面５２は、図５に示されるように、発光輝度に従って、中央領域Ａ１と周囲領域Ａ２と角部領域Ａ３の三つの領域に分けて考えられてよい。中央領域Ａ１と周囲領域Ａ２と角部領域Ａ３の各領域内は、ほぼ均一な輝度であると見なされてよい。図５において、Ｌ１は、中央領域Ａ１の輪郭の境界線を示しており、Ｌ２は、周囲領域Ａ２の輪郭の境界線を示しており、Ｌ５２は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の輪郭の境界線を示している。
　中央領域Ａ１は、発光面５２の中央に位置している領域であり、発光面５２の形状に相似な形状をしている。角部領域Ａ３は、発光面５２の四隅に位置している領域であり、各角部領域Ａ３は、正方形から、その一辺の長さに等しい半径の９０度の扇形を切り取った形状をしている。周囲領域Ａ２は、中央領域Ａ１の周囲に位置している領域であり、発光面５２から、中央領域Ａ１と四つの角部領域Ａ３を切り取った形状をしている。
　ＬＥＤ光源５０の発光面５２の中央領域Ａ１は最も高い輝度を示す。中央領域Ａ１の輝度を相対評価の基準として１００％とする。また無発光時の輝度を０％とする。これに対して、中央領域Ａ１の外側に位置する発光面５２の周囲領域Ａ２では、その輝度は８０％程度である。これに対して、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の四隅に位置する角部領域Ａ３では、その輝度はせいぜい２０％程度である。
　中央領域Ａ１と周囲領域Ａ２と角部領域Ａ３の面積比は、たとえば、中央領域Ａ１は、発光面５２の面積の６０％程度、周囲領域Ａ２は、発光面５２の面積の３８％程度、角部領域Ａ３は、発光面５２の面積の２％程度であってよい。
　図５において、中央領域Ａ１から発せられる光は、照明光として最も適切であり、また周囲領域Ａ２から発せられる光は、中央領域Ａ１から発せられる光と比べて輝度がそれほど劣らないので、照明光として良好に使用されてよい。以下では、必要に応じて、中央領域Ａ１と周囲領域Ａ２を合わせて有効発光領域Ａ１２と呼ぶことにする。これに対して、角部領域Ａ３から発せられる光は、有効発光領域Ａ１２から発せられる光に比べると輝度が著しく低いため、照明光として使用するにはふさわしくない。その理由は、次の通りである。
　光ファイババンドル３０において、多数の光ファイバ３２は、保護チューブ３４に収容された後、入射側端面４２と射出側端面４４とにおいてスリーブ３６，３８に固定される。保護チューブ３４に収容された多数の光ファイバ３２は、保護チューブ３４内において捩じれたりずれたりする。このため、多数の光ファイバ３２がスリーブ３６，３８に固定される際、入射側端面４２における多数の光ファイバ３２のそれぞれの位置は、射出側端面４４における多数の光ファイバ３２のそれぞれの位置とは一般に相違する。つまり、入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列パターンは、光ファイババンドル３０の全長にわたって保持されているわけではない。このため、角部領域Ａ３に対向している光ファイバ３２が射出側端面４４の様々な部分に分布している場合、光ファイババンドル３０の射出側端面４４においては、明るい発光点の集まりの中に暗い発光点がまばらに存在するといった輝度分布が生じる。このような輝度分布は、照明にムラを生じさせる原因になる。
　図５は、正方形の発光面をもつＬＥＤ光源の例を示しているが、長方形の発光面をもつＬＥＤ光源では、発光面の形状が長方形に変わるほか、やはり同様に、四隅の角部領域だけにおいて輝度が著しく低下することが確認された。
　また図５は、単一のＬＥＤ光源の輝度分布を示しているが、複数のＬＥＤ光源がマトリックス状に配置された構成においても、複数のＬＥＤ光源によって構成された複合の発光領域の全体において、単一のＬＥＤ光源の単一の発光領域と同様に、四隅の角部領域だけにおいて輝度が著しく低下することが確認された。
　図１に示される照明装置１０において、これまで、光ファイババンドル３０の入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列の輪郭の形状と大きさは、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の形状と大きさと一致しているのがよいと考えられていた。図６と図７と図８は、この考えに則った光ファイババンドル３０の多数の光ファイバ３２の配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源５０の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。図６は、図２に示された正方格子配列パターンの多数の光ファイバ３２の配列を示しており、図７は、図３に示された六方格子配列パターンの多数の光ファイバ３２の配列を示しており、図８は、図４に示されたハニカム構造配列パターンの多数の光ファイバ３２の配列を示している。
　図６と図７と図８から、それらの図に示されたいずれの例においても、光ファイババンドル３０は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の輪郭の境界線Ｌ５２と周囲領域Ａ２の輪郭の境界線Ｌ２とで囲まれる領域（すなわち角部領域Ａ３）に対向する多くの光ファイバ３２を含んでいることが理解される。このような光ファイババンドル３０は、前述した理由から、光ファイババンドル３０の射出側端面４４から射出される光による照明にムラを生じさせてしまう。
　図９と図１０は、本実施形態の照明装置１０における光ファイババンドル３０の入射側端部を模式的に示している。本実施形態における照明装置１０では、光ファイババンドル３０は、図９と図１０に示されるように、入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列の輪郭が角丸方形に形成されている。たとえば、ＬＥＤ光源５０が正方形の発光面５２を有している構成に対しては、光ファイババンドル３０は、図９に示されるように、入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列の輪郭が角丸正方形に形成されている。また、ＬＥＤ光源５０が長方形の発光面５２を有している構成に対しては、光ファイババンドル３０は、図１０に示されるように、入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列の輪郭が角丸長方形に形成されている。
　図１１は、図９に示された光ファイババンドル３０の入射側端面を拡大して示している。また、図１２と図１３と図１４は、本実施形態による光ファイババンドル３０の多数の光ファイバ３２の配列に重ねて、図５に示された一点鎖線の正方形で囲まれたＬＥＤ光源５０の発光面の左上隅の部分を拡大して示している。図１２は、図２に示された正方格子配列パターンの多数の光ファイバ３２の配列を示しており、図１３は、図３に示された六方格子配列パターンの多数の光ファイバ３２の配列を示しており、図１４は、図４に示されたハニカム構造配列パターンの多数の光ファイバ３２の配列を示している。
　図１２と図１３と図１４のいずれにおいても、本実施形態による光ファイババンドル３０の多数の光ファイバ３２の配列は、周囲領域Ａ２の輪郭の境界線Ｌ２の内側に位置しており、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の輪郭の境界線Ｌ５２と周囲領域Ａ２の輪郭の境界線Ｌ２とで囲まれる角部領域Ａ３に重なっていない。つまり、本実施形態による光ファイババンドル３０の多数の光ファイバ３２はすべて、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の有効発光領域Ａ１２に対向している。言い換えれば、本実施形態による光ファイババンドル３０は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の角部領域Ａ３に対向する光ファイバをまったく含んでいない。
　また別の観点からとらえるならば、光ファイババンドル３０の入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列の形状と大きさは、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の有効発光領域Ａ１２の形状と大きさと同じであると言える。したがって、光ファイババンドル３０の入射側端面４２における多数の光ファイバ３２の配列の輪郭の面積は、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の面積から角部領域Ａ３の面積を減算した値にほぼ等しい。
　このため、光ファイババンドル３０の射出側端面４４から射出される光による照明に、前述した理由に起因するムラは生じない。
　以下に、いくつかの条件において、ＬＥＤ光源５０の発光面５２から発せられた光を光ファイババンドル３０によって内視鏡に備えられる挿入部の先端部にまで導光する実験をおこなった結果を示す。実験には、六方格子配列パターンの光ファイバ３２を有する光ファイババンドル３０を用い、光ファイバ３２の輪郭の角部の半径の違いに対する結果の違いを評価した。実験結果の評価は、明るさの良否と照明ムラの良否でおこなった。
　下記の表１は、３ｍｍ×３ｍｍの大きさの発光面５２をもつＬＥＤ光源５０に対して、光ファイババンドル３０の光ファイバ３２の配列の輪郭は、一辺ａ＝３ｍｍの角丸正方形であり、角部のＲ０．０５（半径０．０５ｍｍ）、角部のＲ０．１（半径０．１ｍｍ）、角部のＲ０．５（半径０．５ｍｍ）、角部のＲ０．８（半径０．８ｍｍ）のそれぞれについての結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から次のことが言える。Ｒ０．０５ないしＲ０．５の範囲では明るさは良好であるが、Ｒ０．８では明るさが不足する。一方、Ｒ０．１ないしＲ０．８の範囲では照明にムラは生じないが、Ｒ０．０５では照明にムラが生じる。
　下記の表２は、５ｍｍ×５ｍｍの大きさの発光面５２をもつＬＥＤ光源５０に対して、光ファイババンドル３０の光ファイバ３２の配列の輪郭は、一辺ａ＝５ｍｍの角丸正方形であり、角部のＲ０．１（半径０．１ｍｍ）、角部のＲ０．２（半径０．２ｍｍ）、角部のＲ０．８（半径０．８ｍｍ）、角部のＲ１（半径１ｍｍ）のそれぞれについての結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から次のことが言える。Ｒ０．１ないしＲ０．８の範囲では明るさは良好であるが、Ｒ１では明るさが不足する。一方、Ｒ０．２ないしＲ１の範囲では照明にムラは生じないが、Ｒ０．１では照明にムラが生じる。
　下記の表３は、３ｍｍ×５ｍｍの大きさの発光面５２をもつＬＥＤ光源５０に対して、光ファイババンドル３０の光ファイバ３２の配列の輪郭は、短辺ａ＝３ｍｍ、長辺ｂ＝５ｍｍの角丸長方形であり、角部のＲ０．０５（半径０．０５ｍｍ）、角部のＲ０．１（半径０．１ｍｍ）、角部のＲ０．５（半径０．５ｍｍ）、角部のＲ０．８（半径０．８ｍｍ）、角部のＲ１（半径１ｍｍ）のそれぞれについての結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から次のことが言える。Ｒ０．０５ないしＲ０．５の範囲では明るさは良好であるが、Ｒ０．８では明るさが不足する。一方、Ｒ０．１ないしＲ０．８の範囲では照明にムラは生じないが、Ｒ０．０５では照明にムラが生じる。
　以上から、次のように考えることができる。光ファイババンドル３０の光ファイバ３２の配列の輪郭の角部の半径が大きすぎると、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の有効発光領域Ａ１２から発せられた光の使用率が低下するために明るさに不足が生じる。反対に、光ファイババンドル３０の光ファイバ３２の配列の輪郭の角部の半径が小さすぎると、ＬＥＤ光源５０の発光面５２の角部領域Ａ３から発せられた光が光ファイババンドル３０に進入するために照明にムラが生じる。
　したがって、光ファイババンドル３０の光ファイバ３２の配列の輪郭の角部の半径は、使用するＬＥＤ光源５０の発光面５２の有効発光領域Ａ１２の大きさと形状に合わせて適当な数値に設定されるとよいと考えられる。
　たとえば、角丸正方形の角部の半径は、その一辺の長さａに対して、また、角丸長方形の角部の半径は、その短辺の長さａに対して、ａ／３０ないしａ／６の範囲に設定されているとよい。

Claims (10)

  1. 　多数の光ファイバを束ねて構成された光ファイババンドルにおいて、一方の端面における前記多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸方形に形成されていることを特徴とする光ファイババンドル。
  2. 　前記多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸正方形に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイババンドル。
  3. 　前記多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸長方形に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイババンドル。
  4. 　前記角丸方形の辺のうち最も短い辺の長さをａとしたとき、前記角丸方形の角部の半径がａ／３０ないしａ／６の範囲に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイババンドル。
  5. 　略平面に形成された方形の発光面を有するＬＥＤ光源と、このＬＥＤ光源から発せられる光を内視鏡に備えられる挿入部の先端部に導く光ファイババンドルを備えた内視鏡の照明装置において、
    　前記光ファイババンドルは、多数の光ファイバを束ねて構成されており、前記光ファイババンドルは、一方の端面が、前記ＬＥＤ光源の前記発光面に対向して配置され、前記光ファイババンドルの前記端面における前記多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸方形に形成されていることを特徴とする内視鏡のための照明装置。
  6. 　前記多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸正方形に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の照明装置。
  7. 　前記多数の光ファイバの配列の輪郭が角丸長方形に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の照明装置。
  8. 　前記角丸方形の辺のうち最も短い辺の長さをａとしたとき、前記角丸方形の角部の半径がａ／３０ないしａ／６の範囲に設定されていることを特徴とする、請求項５に記載の照明装置。
  9. 　前記光ファイババンドルの前記端面における前記多数の光ファイバの配列の輪郭の面積は、前記ＬＥＤ光源の前記発光面の面積から、発光輝度が低い前記発光面の角部の面積を減算した値にほぼ等しいことを特徴とする、請求項５に記載の照明装置。
  10. 　前記光ファイババンドルの前記端面は、前記ＬＥＤ光源の前記発光面に接触して配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の照明装置。
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