ファイバスコープ装置
【課題】観察部分側への照明光の伝送を容易とした、新規なファイバスコープ装置の実現、および画像伝送ファイバの実現を課題とする。
【解決手段】画像伝送ファイバ１１を用い、画像伝送ファイバ内部を通して、照明光Ｌを入力側端面１１０Ａに伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い、対物光学系１００により入力側端面に結像した光画像を出力側端面１１０Ｂへ画像伝送し、撮像素子１２Ｅにより画像情報化するファイバスコープ装置において、画像伝送ファイバ１１の光ファイバ束の画像伝送領域外に、入射用断面１１０Ｃを形成し、入射用断面から出力側端面にいたる部分において、画像伝送領域よりも外側の光ファイバを切除し、切除により露呈する周面部分に遮光手段１２０を設け、遮光手段１２０の外周部と入力用断面１１０Ｃの部分に透明媒体による入射光導光部材１３０を設け、入射光導光部材１３０を介して、照明光Ｌを入射用断面１１０Ｃから光ファイバ束内に入射させる構成とした。
【解決手段】画像伝送ファイバ１１を用い、画像伝送ファイバ内部を通して、照明光Ｌを入力側端面１１０Ａに伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い、対物光学系１００により入力側端面に結像した光画像を出力側端面１１０Ｂへ画像伝送し、撮像素子１２Ｅにより画像情報化するファイバスコープ装置において、画像伝送ファイバ１１の光ファイバ束の画像伝送領域外に、入射用断面１１０Ｃを形成し、入射用断面から出力側端面にいたる部分において、画像伝送領域よりも外側の光ファイバを切除し、切除により露呈する周面部分に遮光手段１２０を設け、遮光手段１２０の外周部と入力用断面１１０Ｃの部分に透明媒体による入射光導光部材１３０を設け、入射光導光部材１３０を介して、照明光Ｌを入射用断面１１０Ｃから光ファイバ束内に入射させる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はファイバスコープ装置に関する。
この発明のファイバスコープ装置は、医療用の内視鏡や、工業用の観察装置として実施できる。
【背景技術】
【０００２】
ファイバスコープ装置は、人体内部を観察する医療用内視鏡や、工業上の構造体内部や機器内部を「狭隘な隙間や小さな開口」を通して観察する観察装置として広く実用化されている。
このようなファイバスコープ装置は、観察部分を照明する照明手段と、照明された観察部の像を結像する対物光学系と、この対物光学系により結像した光画像を伝送する像伝送手段と、伝送された光画像を観察像として結像させる結像光学系と、この結像光学系により結像された観察像を撮像する撮像素子を有するのが一般である。
【０００３】
このようなファイバスコープ装置では、観察の際の人体への負担を軽減し、また、構造体への進入部を「より狭隘化」できるように、「挿入部の小径化」が求められ、これに応じて像伝送手段の小径化も進んでいる。
【０００４】
「像伝送手段」は、可撓性の光学材質で所望の長さを有し、対物光学系により結像された観察部分の光画像を長さ方向に伝送するものであるが、従来から「数μｍないし数十μｍの径の細い光ファイバ（ガラスファイバやプラスチックファイバ）を束ねたもの」が知られている。
【０００５】
光ファイバを束ねた像伝送手段では、その両端における「個々の光ファイバの端面の集合面」が像伝送手段の長さ方向に直交する平面をなし、且つ「両端における光ファイバの配列が同一配列」となっている。
【０００６】
個々の光ファイバが光を伝送することにより、像伝送手段の一端における光画像である「光強度分布」が、他端部に再現される。このようにして一端から他端への像伝送が実現される。
【０００７】
「光ファイバを束ねた像伝送手段」は、その光伝送路としての長さを所望の長さに設定することが容易であり、また、個々の光ファイバがごく細いので、小さな曲率半径で曲げることもできる。
【０００８】
一般に、このようなファイバスコープ装置では、観察対象を照明する照明手段として細身の像伝送手段に沿わせるように「光ファイバからなるライトガイドファイバ」を備えている（特許文献１）。
【０００９】
ライトガイドファイバには観察対象を正確かつ効率よく照明することが要求されるが、挿入部を細径化するとライトガイドファイバの端部加工に高い精度が必要となり、加工コストや本体価格の高価格化を招来し易い。
【００１０】
特許文献２には、照明光源からの照明光を「光ファイバと集光レンズを複数個用い、集光レンズによる光が「像伝送手段の結像側の端面の周辺部」に円環状に集光するようにし、上記結像側端面から照明光を像伝送手段に入射させて、対物側端部へ「光伝送する」ことにより、像伝送手段自体を照明光のライトガイドとして用いることにより、挿入側を小径化する方法が開示されている。
【００１１】
しかし、この照明方式でも、像伝送手段が小径化するに従い、照明光を結像側端面の周辺部に集光される集光スポットを小径化する必要があり、レンズ径・レンズ厚の制約や収差存在により集光レンズの配置が困難となりやすく、小径の集光スポットを結像させる集光レンズ自体も構成が複雑となりやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、観察部分側への照明光の伝送を容易とした、新規なファイバスコープ装置の実現、および画像伝送ファイバの実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のファイバスコープ装置は「光ファイバを束ねた光ファイバ束の、入力側端面に入力する光画像を、出力側端面に画像伝送して出力する画像伝送ファイバを用い、該画像伝送ファイバの内部を通して、照明光を入力側端面に伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い「対物光学系により入力側端面に結像した観察部分の光画像」を出力側端面へ画像伝送し、撮像素子により画像情報化するファイバスコープ装置」である。
【００１４】
「画像伝送ファイバ」は、「高屈折率のコア部が低屈折率のクラッド部で被覆され、直径が数μｍないし数十μｍで、所望の長さを持つ細い光ファイバ」を多数本束ね、光ファイバ長手方向の一端を「ファイバ端面の集合面が、光ファイバの長さ方向に直交する平面状の入力端面をなす」ように配列一体化して入力側端面とし、他端を「ファイバ端面の配列を、入力側端面におけるファイバ端面の配列に整合させて平面状の出力側端面をなす」ように配列し、全体を外皮チューブで一体化したものである。
【００１５】
「光ファイバ」は、従来から知られた石英ガラス等のガラス材料や、光学樹脂をコア部の材料とするものを用いることができる。ガラス材料を用いる光ファイバは、ファイバ径を小さくでき、それに応じて伝送する光画像の解像度を高くすることが出来る。一方、樹脂材料による光ファイバは、ファイバ径の細さでは「ガラス製ファイバほどの細さ」を現段階では実現するのが困難であるが、光ファイバの長さは数１００ｍオーダで長くすることが可能であり、画像伝送ファイバの長さを極めて長くでき、巨大装置の内部の観察や、あるいは地中の大深度領域の観察等も可能である。
【００１６】
「観察部分の像を光ファイバ束の入力側端面に結像させる対物光学系」は、対物レンズ系であることもできるし、セルフォック（登録商標）等の「ロッドレンズ」であることもできる。「対物レンズ」は、光ファイバ束の入力側端面のサイズが小さい場合には「マイクロレンズ」として構成することができる。
また、ロッドレンズは、その光ファイバ束側の面を結像面とし、この結像面を光ファイバ束の入力側端面に当接させるようにも、ロッドレンズと入力側端面とを離隔させ、ロッドレンズによる観察部分の像が、入力側端面に結像するようにもできる。
ロッドレンズの「入力側端面に向いた面」を結像面として、入力側端面に密接させた構成とすると、このロッドレンズの「入力側端面に向いた面」と密着する光ファイバの集合面が「画像伝送ファイバの画像伝送領域」を規定することになる。
【００１７】
「撮像素子」は、画像伝送ファイバの出力側端面に伝送された光画像を撮像して、画像情報化する。撮像素子としては通常のＣＣＤエリアセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いることができる。
「撮像素子による画像情報化」は、画像伝送ファイバの出力側端面に伝送された光画像を、結像レンズにより撮像素子の受光面上に結像させて行なうこともできるし、撮像素子の受光面を上記出力側端面に密接し、光画像を直接的に受光して行なうこともできる。
【００１８】
請求項１のファイバスコープ装置は、以下の如き特徴を有する。
【００１９】
即ち、画像伝送ファイバの「入力側端面と出力側端面との間」において、光ファイバ束の画像伝送領域外に「光ファイバ束の軸（光ファイバ束を構成する光ファイバの長手方向）に対して交わる入射用断面」を形成し、且つ、該入射用断面から出力側端面に至る部分において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバを切除」し、「切除により露呈する周面部分」に、遮光手段を輪体状に設けて上記周面部分からの光の出入を防止する。
【００２０】
そして、輪体状の遮光手段の外周部と入射用断面の部分を覆うように「透明媒体による入射光導光部材」が設けられる。この入射光導光部剤を介して、１以上の照明光源からの照明光が、入射用断面から光ファイバ束内に入射される。
【００２１】
「画像伝送領域」は、光ファイバ束に束ねられた光ファイバのうちで、画像伝送に関わる光ファイバの集合である。そして、この画像伝送領域よりも外側にある光ファイバの束部分が「画像伝送領域外」であり、この部分が「照明光を入力側端面に伝送する領域」を構成する。この画像伝送外領域を「照明光伝送領域」とも言う。
【００２２】
上記の如く画像伝送ファイバの「入射用断面から出力側端面に至る部分」において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバ」が切除されるので、画像伝送ファイバを構成する光ファイバ束は「入力側端面から入射用断面に至る部分」では本来の太さを有し、この部分は画像伝送領域と照明光伝送領域とを有する。そして、入射用断面から出力側端面に至る部分は「照明光伝送領域」が無い「画像伝送領域」による太さになる。
【００２３】
「１以上の照明光源」は、照明用の光である照明光を放射する。
「照明光源」は、光源のみ、もしくは「光源と、光源からの光束を、平行光束や、弱い集光光束、あるいは弱い発散光束等、入射用断面への入射に適した光束径体に変換するレンズ等」を含むことができる。
「光源」としては、半導体光源であるＬＥＤ光源や半導体レーザを用いることができ、また、ハロゲン光源、キセノン光源、固体レーザや気体レーザ等のレーザ光源を用いることもできる。
【００２４】
請求項１記載のファイバスコープ装置においては、輪体状の遮光手段を「光ファイバの切除により露呈する周面部分を密接して覆う遮光性の筒状体」とし、透明媒体による入射光導光部材を「遮光性の筒状体の外周部を囲繞」して設けた構成とすることができる（請求項２）。
【００２５】
請求項２記載のファイバスコープ装置においては、筒状体を「遮光性材料による筒」として、これを「光ファイバの切除により露呈する周面部分」に摺嵌し、入射光導光部材を「筒の外周面を囲繞する透明体」として構成することができる（請求項３）。
【００２６】
請求項２記載のファイバスコープ装置においてはまた、筒状体を「遮光性接着材を、光ファイバの切除により露呈する周面部分に塗布乾燥させて形成される筒状層」とし、入射光導光部材を「筒状層の外周に摺嵌する透明な筒」として構成することができる（請求項４）。
【００２７】
請求項２記載のファイバスコープ装置においてはまた、筒状体を「遮光性材料により、内周面が光ファイバの切除により露呈する周面部分に摺嵌し、外周面が反射面として機能する傾斜面をなす」ように形成し、入射光導光部材を「上記傾斜面を囲繞する透明体」として構成し、照明光が、透明体に入射し、上記傾斜面で反射されて入射用断面から光ファイバ束内に入射するように構成することができる（請求項５）。
【００２８】
請求項１〜５の任意の１に記載のファイバスコープ装置は「照明光源と撮像系が、画像伝送ファイバに対して着脱可能にユニット化されている」ことができる（請求項６）。
【００２９】
この発明の画像伝送ファイバは、上記請求項１〜６の何れかに記載された画像伝送ファイバである。
【発明の効果】
【００３０】
以上に説明したように、この発明によれば新規なファイバスコープ装置と、これに用いる画像伝送ファイバを実現できる。この発明の画像伝送ファイバは、上記の如く、入力側端面と出力側端面との間に入射用断面が形成され、この入射用断面により照明光を画像伝送ファイバ内に入射させるので、画像伝送ファイバへの照明光の入射部分の構成を簡素化できる。
また、画像伝送ファイバの入射用断面から出力側端面に至る部分において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバが切除され、切除により露呈する周面部分に、遮光手段を輪体状に設けて周面部分からの光の出入を防止し、輪体状の遮光手段の外周部と入力用断面の部分を覆うように「透明媒体による入射光導光部材」を設け、入射光導光部剤を介して、照明光を、入射用断面から光ファイバ束内に入射させるので、ノイズとなる光が画像伝送領域に侵入することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ファイバスコープ装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】ファイバスコープ装置の実施の別形態２例を要部のみ示す図である。
【図３】ファイバスコープ装置の実施の別の形態を要部のみ示す図である。
【図４】ファイバスコープ装置の実施の他の形態例を要部のみ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、実施の形態を説明する。
図１（ａ）はファイバスコープ装置を概念的に示している。
ファイバスコープ装置は、主として、符号１０、１１、１２で示す３つの部分で構成されている。
【００３３】
符号１０で示す部分は、図の左方に存在する「図示されない観察対象」に対して照明光を照射し、照明された観察部分の像を結像するための「照明・対物部分」である。
符号１１で示す部分は「画像伝送ファイバ」である。
符号１２で示す部分は「画像伝送ファイバ１１に照明光をカップリングさせる部分」と、画像伝送ファイバ１１により伝送された「観察部分の像」を撮像するための部分を含む「照明・撮像部分」である。
【００３４】
図１（ｂ）は、画像伝送ファイバ１１の構造を説明するための仮想断面図である。この図に示すように、画像伝送ファイバ１１は、外皮チューブ１１１により光ファイバ束１１０を被覆した構造をなしている。光ファイバ束１１０の部分は、光ファイバＦを多数本束ねて構成されている。
【００３５】
個々の光ファイバＦは石英ガラスあるいは樹脂によるもので「高屈折率のコア部が低屈折率のクラッド部で被覆されて直径が数μｍないし数十μｍで、所望の長さ（ファイバスコープ装置の使用目的により定められる長さ）」を持つ。
【００３６】
束ねられた光ファイバの長手方向の一端は「ファイバ端面の稠密な集合面」が、画像伝送ファイバ１１の長さ方向に直交する「平面状の入力側端面」をなすように配列一体化され、他端側は「ファイバ端面の配列を、入力側端面におけるファイバ端面の配列に整合」させて「平面状の出力側端面」をなすように、稠密に配列一体化されている。
【００３７】
図１（ｂ）において、符号１１０Ｄで示す「波線の円」の内側が「画像伝送領域」であり、波線の円の外側にある部分が「画像伝送領域外」であり、この画像伝送領域外に配列されている光ファイバは、照明光を導光する「照明光伝送領域」をなしている。
【００３８】
図１（ｃ）は、画像伝送ファイバ１１の出力側を説明図的に示している。
【００３９】
図１（ｃ）に示す如く、画像伝送ファイバ１１の、入力側端面（図示されず）と出力側端面１１０Ｂとの間において、光ファイバ束の画像伝送領域外に、光ファイバ束１１０の軸に対して交わる入射用断面１１０Ｃが形成され、この入射用断面１１０Ｃから出力側端面１１０Ｂにいたる部分において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバ」が切除されている。
【００４０】
即ち、画像伝送ファイバ１１の、入射用断面１１０Ｃよりも出力側端面１１０Ｂの側では、ファイバ束の太さは「出力側端面と同じ大きさ」となっている。
【００４１】
図１（ｄ）において、符号１２０は「遮光性の筒状体」を示す。遮光性の筒状体１２０は、図１（ｅ）に示すように、画像伝送ファイバ１１の「光ファイバの切除により露呈した周面部分」にぴったりと嵌合し、上記周面部分を密接して覆い、上記周面部分からの光の出入を防止する。
【００４２】
即ち、筒状体１２０は、光ファイバの切除により露呈した周面部分に輪体状に設けられて、周面部分からの光の出入を防止する。筒状体１２０は遮光性の材料、例えば、金属等で形成することができるが、これに限らず、遮光性の樹脂やゴムのチューブとして形成することもできる。
【００４３】
図１（ｆ）において、符号１３０で示す部分は「入射光導光部材」であり、透明媒体により形成される。
入射光導光部材１３０は「輪体状の遮光手段である筒状体１２０の外周部と入射用断面１１０Ｃの部分」を覆うように、遮光性の筒状体１３０の外周部を囲繞して設けられる。
【００４４】
入射光導光部材１３０は、入射用断面１１０Ｃの部分を覆うので、入射用断面が直接外部に露呈しない。即ち、入射光導光部材１３０は入射用断面１１０Ｃを物理的に保護する機能をも有する。
また、筒状体１２０は、入射用断面１１０Ｃから出力側端面１１０Ｂにいたる部分における「画像伝送領域よりも外側の光ファイバが切除された部分」を物理的に保護して、画像伝送ファイバ１１の出力端側の強度を確保する機能も有する。
【００４５】
図１（ｇ）は、同図（ａ）に符号１２で示す「照明・撮像部分」を画像伝送ファイバ１１に取り付けた状態を説明図的に示している。照明・撮像部分１２は「照明光源と撮像系が、画像伝送ファイバに対して着脱可能にユニット化された」ものである。
【００４６】
符号１２Ａはユニットのケーシング、符号１２Ｂは光源、符号１２Ｃは遮光壁、符号１２Ｄは結像レンズ、符号１２Ｅは撮像素子を示している。
【００４７】
光源１２Ｂは、白色ＬＥＤであり、図には２個が示されているが、実際には、画像伝送ファイバ１１の出力側を取り囲むように４個の白色ＬＥＤが配置されている。
これら光源１２Ｂから放射される照明光Ｌは、入射光導光部材１３０に向けて照射され、入射光導光部材１３０を介して、入射用断面１１０Ｃから前述の「照明光伝送領域」を構成する光ファイバに入射し、同領域を伝搬し、照明・対物部分１０（図１（ａ）参照）へ導光される。
【００４８】
照明・対物部分１０は、図１（ｈ）に示す如く構成されている。
照明・対物部分１０は、照明光導光筒１０１とロッドレンズ１００とを有している。
画像伝送ファイバ１１の外皮チューブ１１１は、入力側（図の左方）へ延長され、照明光導光筒１０１とロッドレンズ１００とは、延長された外皮チューブ１１１に囲繞されて設けられている。
【００４９】
光ファイバ束１１０の「ロッドレンズ１００側の端面」は「入力側端面」であって、ロッドレンズ１００の光軸に直交する平面をなしている。
【００５０】
上記の如く、照明光導光領域により入力側端面に導光された照明光は、照明光導光筒１０１を通って、その射出側端面から射出し、観察部分を照射する。
観察部分からの反射光はロッドレンズ１００に入射し、ロッドレンズ１００の結像作用により、入力側端面上に結像される。この例においては、ロッドレンズ１００の「入力側端面側の端面」は入力側端面に密接している。
【００５１】
このように、入力側端面に結像した「観察部分の像」は、画像伝送ファイバ１１により出力側へ伝送され、その出力側端面１１０Ｂに再現される。再現された「観察部分の像」は、結像レンズ１２Ｄにより撮像素子１２Ｅの受光面上に結像し、撮像素子１２Ｅにより光電変換されて画像信号に変換され、図示されない画像処理部で処理されて適宜のディスプレイに表示され、あるいはデータ処理される。
【００５２】
なお、図示されない電源ケーブル・信号ケーブルが、ケーシング１２Ａの外部と撮像素子１２Ｅとを連結している。
【００５３】
図１（ｉ）は、照明・対物部分１０の部分を変形した例であり「観察部分の像を光ファイバ束１１０の入力側端面に結像させる対物光学系」を対物レンズ１００Ａで構成した例である。
この場合には、観察部分からの反射光は、対物レンズ１００Ａにより入力側端面１１０Ａに光画像として結像し、画像伝送ファイバ１１の出力側端面に伝送される。
【００５４】
画像伝送ファイバ１１の出力側端面に伝送されて射出し、観察部分を照射する。
【００５５】
入射光導光体１３０は、ガラスや樹脂等の透明材料を「リング状」に形成して、筒状体１２の外周面に摺り合わせるように嵌合させて設けることも出来るが、好ましい形態としては、入射光導光体１３０を「紫外線硬化樹脂等の透明接着剤を塗布硬化させて形成」することが考えられる。この場合、透明接着剤が入射用断面１１０Ｃに固着し、入射用断面１１０Ｃを補強し、照明光導光領域の光ファイバと筒状体１２を接着力で一体化する機能も果たすので好都合である。
【００５６】
図２に、ファイバスコープ装置の実施の別形態を２例、特徴部分のみ説明図的に示す。
【００５７】
図２（ａ）に示す例は「輪体状の遮光手段」が、光ファイバの切除により露呈する周面部分に、遮光性接着材を塗布乾燥させて形成された筒状層１２０Ａであり、この筒状層１２０Ａの外周に摺嵌させ、透明な筒による入射光導光部材１３１を設けた例である。照明光Ｌは、入射光導光部材１３１の筒の端部から入射させて、入射用断面１１０Ｃへ導光する。
【００５８】
図２（ｂ）で示す例は、画像伝送ファイバ１１のファイバ束の「露呈した周面部分」に
遮光性接着剤を塗布乾燥して筒状層１２０Ａを形成し、この筒状層１２０Ａの外周に摺嵌させて、透明な筒による入射光導光部材１３１Ａを設けた例である。
【００５９】
画像伝送ファイバ１１の入射用断面１１０Ｃの入力側部分では、外皮チューブ１１１が若干切除され、この部分には「遮光性の接着剤」を塗布乾燥させた遮光層１２０Ｂが形成されている。
【００６０】
入射光導光部材１３１Ａは、嵌入側の径が拡幅されて、この部分が「外皮チューブ１１１を切除された光ファイバ束外周部」に形成された遮光層１２０Ｂに嵌り合うようになっている。入射光導光部材１３１Ａの細径の部分は、筒状層１２０Ａの外周面にぴったりと勘合する。この状態で、入射光導光部材１３１Ａと入射用断面１１０Ｃは密接する。
【００６１】
照明光Ｌは、入射光導光部材１３１Ａの端部から入射させて、入射用断面１１０Ｃへ導光する。この例では、入射光導光部材１３１Ａが、外皮チューブ１１１を切除された光ファイバ束外周の遮光層１２０Ｂに嵌り合うことにより、入射光導光部材１３１Ａと画像伝送ファイバ１１の係合を堅固にするとともに、入射用断面が良好に保護される。
【００６２】
図３に、ファイバスコープ装置の実施の別の形態を、特徴部分のみ説明図的に示す。
なお、繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図１、図２と符号を共用する。
【００６３】
この実施の形態では、筒状体１２０Ｃは遮光性材料により形成されている。
筒状体１２０Ｃは、図３（ａ）右図に示すように、内側は円筒面で、この円筒面が光ファイバ束の出力部側の「光ファイバを切除されて露呈した周面部」に摺嵌する。筒状体１３０Ｃの外周面は形状的には傾斜面をなしている。この例では傾斜面は「円錐面」であって反射面に形成されている。
【００６４】
入射光導光部材１３１Ｂは、筒状体１２０Ｃの外周面をなす傾斜面（円錐面）を囲繞する「透明体」であり、図３（ａ）に示すように、画像伝送ファイバの入射用断面側に嵌り会う部分は、図２（ｂ）の例と同じく、光ファイバ束１１０の「外皮チューブを剥かれた部分に形成された遮光層１２０Ｂの外径に等しく拡幅され、反対側は筒状体１２０Ｃの外周面をなす傾斜面にぴったりと嵌り合う円錐面に形成されている。
【００６５】
図３（ｂ）は、画像伝送ファイバ１１と入射光導光部材１３１Ｂと筒状体１２０Ｃとを組合せた状態を示す。照明光Ｌは、透明体である入射光導光部材１３１Ｂの外周部側から入射し、傾斜面をなす円錐面で反射されて、入射光導光部材１３１Ｂと面接触している入射用断面１１０Ｃから光ファイバ束１１０内に入射する。
【００６６】
このように、筒状体１２０Ｃに反射面を形成し、照明光Ｌを筒状体の反射面で反射させて入射用断面に入射させるようにすると、照明光源の配置態位の自由度が増す。
【００６７】
図４には、ファイバスコープ装置の実施の他の形態を説明図的に示す。
符号１１Ａで示す部分は画像伝送ファイバであり、照明・撮像部分は、図１（ｉ）に示した構成のものを用いた。
【００６８】
画像伝送ファイバ１１Ａの入射用断面部に続く部分は外皮チューブを剥き、この部分にフランジを有する遮光チューブ１３２をぴったりと嵌装させ、この部分に、図の如き断面形状を有する入射光導光部材１３１Ｂを摺嵌させ、その出力側には図３に示したと同様の筒状体１２０Ｃを嵌装した。
画像伝送ファイバ１１ＡにはコネクタＣＮ１を固定して設けた。
【００６９】
一方、符号１２で示す部分は「照明・撮像部分」であって、照明光源１２Ｂと「結像レンズ１２Ｄ、撮像素子１２Ｅによる撮像系」が、ケーシング１２Ａ内に設けられて「画像伝送ファイバ１１Ａに対して着脱可能」にユニット化されている。符号１２Ｃ１は遮光壁を示す。
【００７０】
ケーシング１２ＡにはコネクタＣＮ２が固定して設けられている。
ケーシング１２Ａを、コネクタＣＮ２とコネクタＣＮ１との結合により画像伝送ファイバ１１Ａに装着して一体化すると、照明光源１２Ｂ、筒状体１２０Ｃ、入射光導光部材１３１Ｂ、出力側端面１１０Ｂ、結像レンズ１２Ｄ、撮像素子１２Ｅの相互の位置関係が、所定の位置関係に決定される。
【００７１】
照明光源１２Ｂを点灯させると、放射される照明光は入射光導光部材１３１Ｂに入射し、筒状体１２０Ｃの外周面である反射面により反射されて、入射用断面に照射され、照明光伝送領域中を伝搬して、先述の如く観察対象を照明する。
【００７２】
観察対象からの反射光は、対物レンズ１００Ａにより画像伝送ファイバ１１Ａの入力側端面状に結像し、結像した画像は、出力側端面１１０Ｂ上に再現され、結像レンズ１２Ｄにより撮像素子１２Ｅ上に結像し、画像信号に変換される。
【００７３】
ここで「輪体状の遮光手段」につき補足すると、例えば、図１（ｇ）の状態で遮光手段である筒状体１２０が無い場合を考えると、筒状体１２０が設けられている光ファイバ束部分が「剥きだしの状態」で照明光にさらされることになり、照明光の一部は画像伝送領域を構成する光ファイバにも入射して入力側へ伝送され、例えば、入力側端面で反射されると、伝送される画像に対する迷光（ノイズ）として作用することになり、観察画像の像質を劣化させる。
【００７４】
この発明のファイバスコープ装置では、上記光ファイバ束の剥き出された部分に「輪体状の遮光手段」が設けられるので、このようなノイズとなる照明光成分が画像伝送領域に入射することがない。
【実施例】
【００７５】
図１に示す画像伝送ファイバ１１として、ファイバ束１１０の径が１．５ｍｍ、外皮チューブ１１１の外径が１．７ｍｍで、光ファイバ束を構成する光ファイバ数：Ｎとして７４００本のものを用いた。
【００７６】
ロッドレンズ１００として、直径：１ｍｍのセルフォックによるレンズを用い、照明光導光筒１２１として、外径：１．５ｍｍ、内径：１．０ｍｍの透明アクリル材円筒を用い、ロッドレンズ１００を嵌装した。
透明アクリル材円筒の光射出面は「粗し処理」を施し、拡散光照明を行うようにした。
【００７７】
ロッドレンズ１００は、入力側端面の中心に光軸を合致させて入力側端面に密着させ、像伝送効率を良くするように、屈折率整合性をもった接着剤で固定した。
ロッドレンズ径：１ｍｍの外側になる部分を「画像伝送領域外」とし、この部分に光ファイバ束の軸に直交する断面による「入射用断面」を形成するとともに、入射用断面から出力側端面に至る部分の光ファイバを切除し、この部分に金属製の筒状体１２０を嵌装し、筒状態表面と入射用断面１１０Ｃとの部分を覆うように、紫外線硬化樹脂により入射光導光部材１３０を形成した。
【００７８】
画像伝送ファイバ１１における画像伝送領域は、入力側端面・出力側端面の中心を中心とする半径：０．５ｍｍの円形領域であり、照明光導光領域は、この直径：１ｍｍの画像伝送領域の外側の幅：０．２５ｍｍのリング状領域である。
【００７９】
光源１２Ｂとしては４個の白色ＬＥＤを用い、画像伝送軸の周りに軸対称に配置した。各光源からの光束は図示されないコリメートレンズで平行光束として照明光とした。
【００８０】
結像レンズ１２Ｄはガラスレンズとし、拡大倍率：７倍に設定した。
撮像素子１２Ｅとしては、５ｍｍ×５ｍｍの正方形の受光面を持ち、３０万画素のカラー撮像素子を用いた。
【００８１】
このような構成で、カラーの良好な観察画像を得ることができた。
【００８２】
なお、結像レンズ１２Ｄと撮像素子１２Ｅの間に半透鏡を配して結像光束を分割し、分割した結像光束を接眼レンズを介して、観察画像を目視で観察できるようにすることができる。
【００８３】
補足すると、例えば、上の実施の形態で、対物光学系と照明光導光筒の部分を交換可能なユニットとして形成し、交換して用いたり「使い捨て」にしたりすることができる。
【００８４】
ファイバスコープ装置を内視鏡等の医療目的に使用する場合には、上記部分を使い捨てにするのが良く、場合により画像伝送ファイバの部分も使い捨てにするのがよい。
【００８５】
医療目的に用いる場合には、対物光学系が設けられるファイバスコープ装置の先端部の形状を、滑らかな流線型等にして、挿入の際に生体を傷つけないようにする。
【符号の説明】
【００８６】
１２Ｂ 光源（白色ＬＥＤ）
１１０Ｃ 入射用断面
１２Ｄ 結像レンズ
１２Ｅ 撮像素子
１１ 画像伝送ファイバ
１１０ 光ファイバ束
１００ 屈折率分布型のロッドレンズ
１３０ 入射光導光部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特開平２−２７２５１５号公報
【特許文献２】特開平６−２５０１０４号公報
【特許文献３】特開２００８−２８９６８３号公報
【技術分野】
【０００１】
この発明はファイバスコープ装置に関する。
この発明のファイバスコープ装置は、医療用の内視鏡や、工業用の観察装置として実施できる。
【背景技術】
【０００２】
ファイバスコープ装置は、人体内部を観察する医療用内視鏡や、工業上の構造体内部や機器内部を「狭隘な隙間や小さな開口」を通して観察する観察装置として広く実用化されている。
このようなファイバスコープ装置は、観察部分を照明する照明手段と、照明された観察部の像を結像する対物光学系と、この対物光学系により結像した光画像を伝送する像伝送手段と、伝送された光画像を観察像として結像させる結像光学系と、この結像光学系により結像された観察像を撮像する撮像素子を有するのが一般である。
【０００３】
このようなファイバスコープ装置では、観察の際の人体への負担を軽減し、また、構造体への進入部を「より狭隘化」できるように、「挿入部の小径化」が求められ、これに応じて像伝送手段の小径化も進んでいる。
【０００４】
「像伝送手段」は、可撓性の光学材質で所望の長さを有し、対物光学系により結像された観察部分の光画像を長さ方向に伝送するものであるが、従来から「数μｍないし数十μｍの径の細い光ファイバ（ガラスファイバやプラスチックファイバ）を束ねたもの」が知られている。
【０００５】
光ファイバを束ねた像伝送手段では、その両端における「個々の光ファイバの端面の集合面」が像伝送手段の長さ方向に直交する平面をなし、且つ「両端における光ファイバの配列が同一配列」となっている。
【０００６】
個々の光ファイバが光を伝送することにより、像伝送手段の一端における光画像である「光強度分布」が、他端部に再現される。このようにして一端から他端への像伝送が実現される。
【０００７】
「光ファイバを束ねた像伝送手段」は、その光伝送路としての長さを所望の長さに設定することが容易であり、また、個々の光ファイバがごく細いので、小さな曲率半径で曲げることもできる。
【０００８】
一般に、このようなファイバスコープ装置では、観察対象を照明する照明手段として細身の像伝送手段に沿わせるように「光ファイバからなるライトガイドファイバ」を備えている（特許文献１）。
【０００９】
ライトガイドファイバには観察対象を正確かつ効率よく照明することが要求されるが、挿入部を細径化するとライトガイドファイバの端部加工に高い精度が必要となり、加工コストや本体価格の高価格化を招来し易い。
【００１０】
特許文献２には、照明光源からの照明光を「光ファイバと集光レンズを複数個用い、集光レンズによる光が「像伝送手段の結像側の端面の周辺部」に円環状に集光するようにし、上記結像側端面から照明光を像伝送手段に入射させて、対物側端部へ「光伝送する」ことにより、像伝送手段自体を照明光のライトガイドとして用いることにより、挿入側を小径化する方法が開示されている。
【００１１】
しかし、この照明方式でも、像伝送手段が小径化するに従い、照明光を結像側端面の周辺部に集光される集光スポットを小径化する必要があり、レンズ径・レンズ厚の制約や収差存在により集光レンズの配置が困難となりやすく、小径の集光スポットを結像させる集光レンズ自体も構成が複雑となりやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、観察部分側への照明光の伝送を容易とした、新規なファイバスコープ装置の実現、および画像伝送ファイバの実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のファイバスコープ装置は「光ファイバを束ねた光ファイバ束の、入力側端面に入力する光画像を、出力側端面に画像伝送して出力する画像伝送ファイバを用い、該画像伝送ファイバの内部を通して、照明光を入力側端面に伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い「対物光学系により入力側端面に結像した観察部分の光画像」を出力側端面へ画像伝送し、撮像素子により画像情報化するファイバスコープ装置」である。
【００１４】
「画像伝送ファイバ」は、「高屈折率のコア部が低屈折率のクラッド部で被覆され、直径が数μｍないし数十μｍで、所望の長さを持つ細い光ファイバ」を多数本束ね、光ファイバ長手方向の一端を「ファイバ端面の集合面が、光ファイバの長さ方向に直交する平面状の入力端面をなす」ように配列一体化して入力側端面とし、他端を「ファイバ端面の配列を、入力側端面におけるファイバ端面の配列に整合させて平面状の出力側端面をなす」ように配列し、全体を外皮チューブで一体化したものである。
【００１５】
「光ファイバ」は、従来から知られた石英ガラス等のガラス材料や、光学樹脂をコア部の材料とするものを用いることができる。ガラス材料を用いる光ファイバは、ファイバ径を小さくでき、それに応じて伝送する光画像の解像度を高くすることが出来る。一方、樹脂材料による光ファイバは、ファイバ径の細さでは「ガラス製ファイバほどの細さ」を現段階では実現するのが困難であるが、光ファイバの長さは数１００ｍオーダで長くすることが可能であり、画像伝送ファイバの長さを極めて長くでき、巨大装置の内部の観察や、あるいは地中の大深度領域の観察等も可能である。
【００１６】
「観察部分の像を光ファイバ束の入力側端面に結像させる対物光学系」は、対物レンズ系であることもできるし、セルフォック（登録商標）等の「ロッドレンズ」であることもできる。「対物レンズ」は、光ファイバ束の入力側端面のサイズが小さい場合には「マイクロレンズ」として構成することができる。
また、ロッドレンズは、その光ファイバ束側の面を結像面とし、この結像面を光ファイバ束の入力側端面に当接させるようにも、ロッドレンズと入力側端面とを離隔させ、ロッドレンズによる観察部分の像が、入力側端面に結像するようにもできる。
ロッドレンズの「入力側端面に向いた面」を結像面として、入力側端面に密接させた構成とすると、このロッドレンズの「入力側端面に向いた面」と密着する光ファイバの集合面が「画像伝送ファイバの画像伝送領域」を規定することになる。
【００１７】
「撮像素子」は、画像伝送ファイバの出力側端面に伝送された光画像を撮像して、画像情報化する。撮像素子としては通常のＣＣＤエリアセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いることができる。
「撮像素子による画像情報化」は、画像伝送ファイバの出力側端面に伝送された光画像を、結像レンズにより撮像素子の受光面上に結像させて行なうこともできるし、撮像素子の受光面を上記出力側端面に密接し、光画像を直接的に受光して行なうこともできる。
【００１８】
請求項１のファイバスコープ装置は、以下の如き特徴を有する。
【００１９】
即ち、画像伝送ファイバの「入力側端面と出力側端面との間」において、光ファイバ束の画像伝送領域外に「光ファイバ束の軸（光ファイバ束を構成する光ファイバの長手方向）に対して交わる入射用断面」を形成し、且つ、該入射用断面から出力側端面に至る部分において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバを切除」し、「切除により露呈する周面部分」に、遮光手段を輪体状に設けて上記周面部分からの光の出入を防止する。
【００２０】
そして、輪体状の遮光手段の外周部と入射用断面の部分を覆うように「透明媒体による入射光導光部材」が設けられる。この入射光導光部剤を介して、１以上の照明光源からの照明光が、入射用断面から光ファイバ束内に入射される。
【００２１】
「画像伝送領域」は、光ファイバ束に束ねられた光ファイバのうちで、画像伝送に関わる光ファイバの集合である。そして、この画像伝送領域よりも外側にある光ファイバの束部分が「画像伝送領域外」であり、この部分が「照明光を入力側端面に伝送する領域」を構成する。この画像伝送外領域を「照明光伝送領域」とも言う。
【００２２】
上記の如く画像伝送ファイバの「入射用断面から出力側端面に至る部分」において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバ」が切除されるので、画像伝送ファイバを構成する光ファイバ束は「入力側端面から入射用断面に至る部分」では本来の太さを有し、この部分は画像伝送領域と照明光伝送領域とを有する。そして、入射用断面から出力側端面に至る部分は「照明光伝送領域」が無い「画像伝送領域」による太さになる。
【００２３】
「１以上の照明光源」は、照明用の光である照明光を放射する。
「照明光源」は、光源のみ、もしくは「光源と、光源からの光束を、平行光束や、弱い集光光束、あるいは弱い発散光束等、入射用断面への入射に適した光束径体に変換するレンズ等」を含むことができる。
「光源」としては、半導体光源であるＬＥＤ光源や半導体レーザを用いることができ、また、ハロゲン光源、キセノン光源、固体レーザや気体レーザ等のレーザ光源を用いることもできる。
【００２４】
請求項１記載のファイバスコープ装置においては、輪体状の遮光手段を「光ファイバの切除により露呈する周面部分を密接して覆う遮光性の筒状体」とし、透明媒体による入射光導光部材を「遮光性の筒状体の外周部を囲繞」して設けた構成とすることができる（請求項２）。
【００２５】
請求項２記載のファイバスコープ装置においては、筒状体を「遮光性材料による筒」として、これを「光ファイバの切除により露呈する周面部分」に摺嵌し、入射光導光部材を「筒の外周面を囲繞する透明体」として構成することができる（請求項３）。
【００２６】
請求項２記載のファイバスコープ装置においてはまた、筒状体を「遮光性接着材を、光ファイバの切除により露呈する周面部分に塗布乾燥させて形成される筒状層」とし、入射光導光部材を「筒状層の外周に摺嵌する透明な筒」として構成することができる（請求項４）。
【００２７】
請求項２記載のファイバスコープ装置においてはまた、筒状体を「遮光性材料により、内周面が光ファイバの切除により露呈する周面部分に摺嵌し、外周面が反射面として機能する傾斜面をなす」ように形成し、入射光導光部材を「上記傾斜面を囲繞する透明体」として構成し、照明光が、透明体に入射し、上記傾斜面で反射されて入射用断面から光ファイバ束内に入射するように構成することができる（請求項５）。
【００２８】
請求項１〜５の任意の１に記載のファイバスコープ装置は「照明光源と撮像系が、画像伝送ファイバに対して着脱可能にユニット化されている」ことができる（請求項６）。
【００２９】
この発明の画像伝送ファイバは、上記請求項１〜６の何れかに記載された画像伝送ファイバである。
【発明の効果】
【００３０】
以上に説明したように、この発明によれば新規なファイバスコープ装置と、これに用いる画像伝送ファイバを実現できる。この発明の画像伝送ファイバは、上記の如く、入力側端面と出力側端面との間に入射用断面が形成され、この入射用断面により照明光を画像伝送ファイバ内に入射させるので、画像伝送ファイバへの照明光の入射部分の構成を簡素化できる。
また、画像伝送ファイバの入射用断面から出力側端面に至る部分において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバが切除され、切除により露呈する周面部分に、遮光手段を輪体状に設けて周面部分からの光の出入を防止し、輪体状の遮光手段の外周部と入力用断面の部分を覆うように「透明媒体による入射光導光部材」を設け、入射光導光部剤を介して、照明光を、入射用断面から光ファイバ束内に入射させるので、ノイズとなる光が画像伝送領域に侵入することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ファイバスコープ装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】ファイバスコープ装置の実施の別形態２例を要部のみ示す図である。
【図３】ファイバスコープ装置の実施の別の形態を要部のみ示す図である。
【図４】ファイバスコープ装置の実施の他の形態例を要部のみ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、実施の形態を説明する。
図１（ａ）はファイバスコープ装置を概念的に示している。
ファイバスコープ装置は、主として、符号１０、１１、１２で示す３つの部分で構成されている。
【００３３】
符号１０で示す部分は、図の左方に存在する「図示されない観察対象」に対して照明光を照射し、照明された観察部分の像を結像するための「照明・対物部分」である。
符号１１で示す部分は「画像伝送ファイバ」である。
符号１２で示す部分は「画像伝送ファイバ１１に照明光をカップリングさせる部分」と、画像伝送ファイバ１１により伝送された「観察部分の像」を撮像するための部分を含む「照明・撮像部分」である。
【００３４】
図１（ｂ）は、画像伝送ファイバ１１の構造を説明するための仮想断面図である。この図に示すように、画像伝送ファイバ１１は、外皮チューブ１１１により光ファイバ束１１０を被覆した構造をなしている。光ファイバ束１１０の部分は、光ファイバＦを多数本束ねて構成されている。
【００３５】
個々の光ファイバＦは石英ガラスあるいは樹脂によるもので「高屈折率のコア部が低屈折率のクラッド部で被覆されて直径が数μｍないし数十μｍで、所望の長さ（ファイバスコープ装置の使用目的により定められる長さ）」を持つ。
【００３６】
束ねられた光ファイバの長手方向の一端は「ファイバ端面の稠密な集合面」が、画像伝送ファイバ１１の長さ方向に直交する「平面状の入力側端面」をなすように配列一体化され、他端側は「ファイバ端面の配列を、入力側端面におけるファイバ端面の配列に整合」させて「平面状の出力側端面」をなすように、稠密に配列一体化されている。
【００３７】
図１（ｂ）において、符号１１０Ｄで示す「波線の円」の内側が「画像伝送領域」であり、波線の円の外側にある部分が「画像伝送領域外」であり、この画像伝送領域外に配列されている光ファイバは、照明光を導光する「照明光伝送領域」をなしている。
【００３８】
図１（ｃ）は、画像伝送ファイバ１１の出力側を説明図的に示している。
【００３９】
図１（ｃ）に示す如く、画像伝送ファイバ１１の、入力側端面（図示されず）と出力側端面１１０Ｂとの間において、光ファイバ束の画像伝送領域外に、光ファイバ束１１０の軸に対して交わる入射用断面１１０Ｃが形成され、この入射用断面１１０Ｃから出力側端面１１０Ｂにいたる部分において「画像伝送領域よりも外側の光ファイバ」が切除されている。
【００４０】
即ち、画像伝送ファイバ１１の、入射用断面１１０Ｃよりも出力側端面１１０Ｂの側では、ファイバ束の太さは「出力側端面と同じ大きさ」となっている。
【００４１】
図１（ｄ）において、符号１２０は「遮光性の筒状体」を示す。遮光性の筒状体１２０は、図１（ｅ）に示すように、画像伝送ファイバ１１の「光ファイバの切除により露呈した周面部分」にぴったりと嵌合し、上記周面部分を密接して覆い、上記周面部分からの光の出入を防止する。
【００４２】
即ち、筒状体１２０は、光ファイバの切除により露呈した周面部分に輪体状に設けられて、周面部分からの光の出入を防止する。筒状体１２０は遮光性の材料、例えば、金属等で形成することができるが、これに限らず、遮光性の樹脂やゴムのチューブとして形成することもできる。
【００４３】
図１（ｆ）において、符号１３０で示す部分は「入射光導光部材」であり、透明媒体により形成される。
入射光導光部材１３０は「輪体状の遮光手段である筒状体１２０の外周部と入射用断面１１０Ｃの部分」を覆うように、遮光性の筒状体１３０の外周部を囲繞して設けられる。
【００４４】
入射光導光部材１３０は、入射用断面１１０Ｃの部分を覆うので、入射用断面が直接外部に露呈しない。即ち、入射光導光部材１３０は入射用断面１１０Ｃを物理的に保護する機能をも有する。
また、筒状体１２０は、入射用断面１１０Ｃから出力側端面１１０Ｂにいたる部分における「画像伝送領域よりも外側の光ファイバが切除された部分」を物理的に保護して、画像伝送ファイバ１１の出力端側の強度を確保する機能も有する。
【００４５】
図１（ｇ）は、同図（ａ）に符号１２で示す「照明・撮像部分」を画像伝送ファイバ１１に取り付けた状態を説明図的に示している。照明・撮像部分１２は「照明光源と撮像系が、画像伝送ファイバに対して着脱可能にユニット化された」ものである。
【００４６】
符号１２Ａはユニットのケーシング、符号１２Ｂは光源、符号１２Ｃは遮光壁、符号１２Ｄは結像レンズ、符号１２Ｅは撮像素子を示している。
【００４７】
光源１２Ｂは、白色ＬＥＤであり、図には２個が示されているが、実際には、画像伝送ファイバ１１の出力側を取り囲むように４個の白色ＬＥＤが配置されている。
これら光源１２Ｂから放射される照明光Ｌは、入射光導光部材１３０に向けて照射され、入射光導光部材１３０を介して、入射用断面１１０Ｃから前述の「照明光伝送領域」を構成する光ファイバに入射し、同領域を伝搬し、照明・対物部分１０（図１（ａ）参照）へ導光される。
【００４８】
照明・対物部分１０は、図１（ｈ）に示す如く構成されている。
照明・対物部分１０は、照明光導光筒１０１とロッドレンズ１００とを有している。
画像伝送ファイバ１１の外皮チューブ１１１は、入力側（図の左方）へ延長され、照明光導光筒１０１とロッドレンズ１００とは、延長された外皮チューブ１１１に囲繞されて設けられている。
【００４９】
光ファイバ束１１０の「ロッドレンズ１００側の端面」は「入力側端面」であって、ロッドレンズ１００の光軸に直交する平面をなしている。
【００５０】
上記の如く、照明光導光領域により入力側端面に導光された照明光は、照明光導光筒１０１を通って、その射出側端面から射出し、観察部分を照射する。
観察部分からの反射光はロッドレンズ１００に入射し、ロッドレンズ１００の結像作用により、入力側端面上に結像される。この例においては、ロッドレンズ１００の「入力側端面側の端面」は入力側端面に密接している。
【００５１】
このように、入力側端面に結像した「観察部分の像」は、画像伝送ファイバ１１により出力側へ伝送され、その出力側端面１１０Ｂに再現される。再現された「観察部分の像」は、結像レンズ１２Ｄにより撮像素子１２Ｅの受光面上に結像し、撮像素子１２Ｅにより光電変換されて画像信号に変換され、図示されない画像処理部で処理されて適宜のディスプレイに表示され、あるいはデータ処理される。
【００５２】
なお、図示されない電源ケーブル・信号ケーブルが、ケーシング１２Ａの外部と撮像素子１２Ｅとを連結している。
【００５３】
図１（ｉ）は、照明・対物部分１０の部分を変形した例であり「観察部分の像を光ファイバ束１１０の入力側端面に結像させる対物光学系」を対物レンズ１００Ａで構成した例である。
この場合には、観察部分からの反射光は、対物レンズ１００Ａにより入力側端面１１０Ａに光画像として結像し、画像伝送ファイバ１１の出力側端面に伝送される。
【００５４】
画像伝送ファイバ１１の出力側端面に伝送されて射出し、観察部分を照射する。
【００５５】
入射光導光体１３０は、ガラスや樹脂等の透明材料を「リング状」に形成して、筒状体１２の外周面に摺り合わせるように嵌合させて設けることも出来るが、好ましい形態としては、入射光導光体１３０を「紫外線硬化樹脂等の透明接着剤を塗布硬化させて形成」することが考えられる。この場合、透明接着剤が入射用断面１１０Ｃに固着し、入射用断面１１０Ｃを補強し、照明光導光領域の光ファイバと筒状体１２を接着力で一体化する機能も果たすので好都合である。
【００５６】
図２に、ファイバスコープ装置の実施の別形態を２例、特徴部分のみ説明図的に示す。
【００５７】
図２（ａ）に示す例は「輪体状の遮光手段」が、光ファイバの切除により露呈する周面部分に、遮光性接着材を塗布乾燥させて形成された筒状層１２０Ａであり、この筒状層１２０Ａの外周に摺嵌させ、透明な筒による入射光導光部材１３１を設けた例である。照明光Ｌは、入射光導光部材１３１の筒の端部から入射させて、入射用断面１１０Ｃへ導光する。
【００５８】
図２（ｂ）で示す例は、画像伝送ファイバ１１のファイバ束の「露呈した周面部分」に
遮光性接着剤を塗布乾燥して筒状層１２０Ａを形成し、この筒状層１２０Ａの外周に摺嵌させて、透明な筒による入射光導光部材１３１Ａを設けた例である。
【００５９】
画像伝送ファイバ１１の入射用断面１１０Ｃの入力側部分では、外皮チューブ１１１が若干切除され、この部分には「遮光性の接着剤」を塗布乾燥させた遮光層１２０Ｂが形成されている。
【００６０】
入射光導光部材１３１Ａは、嵌入側の径が拡幅されて、この部分が「外皮チューブ１１１を切除された光ファイバ束外周部」に形成された遮光層１２０Ｂに嵌り合うようになっている。入射光導光部材１３１Ａの細径の部分は、筒状層１２０Ａの外周面にぴったりと勘合する。この状態で、入射光導光部材１３１Ａと入射用断面１１０Ｃは密接する。
【００６１】
照明光Ｌは、入射光導光部材１３１Ａの端部から入射させて、入射用断面１１０Ｃへ導光する。この例では、入射光導光部材１３１Ａが、外皮チューブ１１１を切除された光ファイバ束外周の遮光層１２０Ｂに嵌り合うことにより、入射光導光部材１３１Ａと画像伝送ファイバ１１の係合を堅固にするとともに、入射用断面が良好に保護される。
【００６２】
図３に、ファイバスコープ装置の実施の別の形態を、特徴部分のみ説明図的に示す。
なお、繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図１、図２と符号を共用する。
【００６３】
この実施の形態では、筒状体１２０Ｃは遮光性材料により形成されている。
筒状体１２０Ｃは、図３（ａ）右図に示すように、内側は円筒面で、この円筒面が光ファイバ束の出力部側の「光ファイバを切除されて露呈した周面部」に摺嵌する。筒状体１３０Ｃの外周面は形状的には傾斜面をなしている。この例では傾斜面は「円錐面」であって反射面に形成されている。
【００６４】
入射光導光部材１３１Ｂは、筒状体１２０Ｃの外周面をなす傾斜面（円錐面）を囲繞する「透明体」であり、図３（ａ）に示すように、画像伝送ファイバの入射用断面側に嵌り会う部分は、図２（ｂ）の例と同じく、光ファイバ束１１０の「外皮チューブを剥かれた部分に形成された遮光層１２０Ｂの外径に等しく拡幅され、反対側は筒状体１２０Ｃの外周面をなす傾斜面にぴったりと嵌り合う円錐面に形成されている。
【００６５】
図３（ｂ）は、画像伝送ファイバ１１と入射光導光部材１３１Ｂと筒状体１２０Ｃとを組合せた状態を示す。照明光Ｌは、透明体である入射光導光部材１３１Ｂの外周部側から入射し、傾斜面をなす円錐面で反射されて、入射光導光部材１３１Ｂと面接触している入射用断面１１０Ｃから光ファイバ束１１０内に入射する。
【００６６】
このように、筒状体１２０Ｃに反射面を形成し、照明光Ｌを筒状体の反射面で反射させて入射用断面に入射させるようにすると、照明光源の配置態位の自由度が増す。
【００６７】
図４には、ファイバスコープ装置の実施の他の形態を説明図的に示す。
符号１１Ａで示す部分は画像伝送ファイバであり、照明・撮像部分は、図１（ｉ）に示した構成のものを用いた。
【００６８】
画像伝送ファイバ１１Ａの入射用断面部に続く部分は外皮チューブを剥き、この部分にフランジを有する遮光チューブ１３２をぴったりと嵌装させ、この部分に、図の如き断面形状を有する入射光導光部材１３１Ｂを摺嵌させ、その出力側には図３に示したと同様の筒状体１２０Ｃを嵌装した。
画像伝送ファイバ１１ＡにはコネクタＣＮ１を固定して設けた。
【００６９】
一方、符号１２で示す部分は「照明・撮像部分」であって、照明光源１２Ｂと「結像レンズ１２Ｄ、撮像素子１２Ｅによる撮像系」が、ケーシング１２Ａ内に設けられて「画像伝送ファイバ１１Ａに対して着脱可能」にユニット化されている。符号１２Ｃ１は遮光壁を示す。
【００７０】
ケーシング１２ＡにはコネクタＣＮ２が固定して設けられている。
ケーシング１２Ａを、コネクタＣＮ２とコネクタＣＮ１との結合により画像伝送ファイバ１１Ａに装着して一体化すると、照明光源１２Ｂ、筒状体１２０Ｃ、入射光導光部材１３１Ｂ、出力側端面１１０Ｂ、結像レンズ１２Ｄ、撮像素子１２Ｅの相互の位置関係が、所定の位置関係に決定される。
【００７１】
照明光源１２Ｂを点灯させると、放射される照明光は入射光導光部材１３１Ｂに入射し、筒状体１２０Ｃの外周面である反射面により反射されて、入射用断面に照射され、照明光伝送領域中を伝搬して、先述の如く観察対象を照明する。
【００７２】
観察対象からの反射光は、対物レンズ１００Ａにより画像伝送ファイバ１１Ａの入力側端面状に結像し、結像した画像は、出力側端面１１０Ｂ上に再現され、結像レンズ１２Ｄにより撮像素子１２Ｅ上に結像し、画像信号に変換される。
【００７３】
ここで「輪体状の遮光手段」につき補足すると、例えば、図１（ｇ）の状態で遮光手段である筒状体１２０が無い場合を考えると、筒状体１２０が設けられている光ファイバ束部分が「剥きだしの状態」で照明光にさらされることになり、照明光の一部は画像伝送領域を構成する光ファイバにも入射して入力側へ伝送され、例えば、入力側端面で反射されると、伝送される画像に対する迷光（ノイズ）として作用することになり、観察画像の像質を劣化させる。
【００７４】
この発明のファイバスコープ装置では、上記光ファイバ束の剥き出された部分に「輪体状の遮光手段」が設けられるので、このようなノイズとなる照明光成分が画像伝送領域に入射することがない。
【実施例】
【００７５】
図１に示す画像伝送ファイバ１１として、ファイバ束１１０の径が１．５ｍｍ、外皮チューブ１１１の外径が１．７ｍｍで、光ファイバ束を構成する光ファイバ数：Ｎとして７４００本のものを用いた。
【００７６】
ロッドレンズ１００として、直径：１ｍｍのセルフォックによるレンズを用い、照明光導光筒１２１として、外径：１．５ｍｍ、内径：１．０ｍｍの透明アクリル材円筒を用い、ロッドレンズ１００を嵌装した。
透明アクリル材円筒の光射出面は「粗し処理」を施し、拡散光照明を行うようにした。
【００７７】
ロッドレンズ１００は、入力側端面の中心に光軸を合致させて入力側端面に密着させ、像伝送効率を良くするように、屈折率整合性をもった接着剤で固定した。
ロッドレンズ径：１ｍｍの外側になる部分を「画像伝送領域外」とし、この部分に光ファイバ束の軸に直交する断面による「入射用断面」を形成するとともに、入射用断面から出力側端面に至る部分の光ファイバを切除し、この部分に金属製の筒状体１２０を嵌装し、筒状態表面と入射用断面１１０Ｃとの部分を覆うように、紫外線硬化樹脂により入射光導光部材１３０を形成した。
【００７８】
画像伝送ファイバ１１における画像伝送領域は、入力側端面・出力側端面の中心を中心とする半径：０．５ｍｍの円形領域であり、照明光導光領域は、この直径：１ｍｍの画像伝送領域の外側の幅：０．２５ｍｍのリング状領域である。
【００７９】
光源１２Ｂとしては４個の白色ＬＥＤを用い、画像伝送軸の周りに軸対称に配置した。各光源からの光束は図示されないコリメートレンズで平行光束として照明光とした。
【００８０】
結像レンズ１２Ｄはガラスレンズとし、拡大倍率：７倍に設定した。
撮像素子１２Ｅとしては、５ｍｍ×５ｍｍの正方形の受光面を持ち、３０万画素のカラー撮像素子を用いた。
【００８１】
このような構成で、カラーの良好な観察画像を得ることができた。
【００８２】
なお、結像レンズ１２Ｄと撮像素子１２Ｅの間に半透鏡を配して結像光束を分割し、分割した結像光束を接眼レンズを介して、観察画像を目視で観察できるようにすることができる。
【００８３】
補足すると、例えば、上の実施の形態で、対物光学系と照明光導光筒の部分を交換可能なユニットとして形成し、交換して用いたり「使い捨て」にしたりすることができる。
【００８４】
ファイバスコープ装置を内視鏡等の医療目的に使用する場合には、上記部分を使い捨てにするのが良く、場合により画像伝送ファイバの部分も使い捨てにするのがよい。
【００８５】
医療目的に用いる場合には、対物光学系が設けられるファイバスコープ装置の先端部の形状を、滑らかな流線型等にして、挿入の際に生体を傷つけないようにする。
【符号の説明】
【００８６】
１２Ｂ 光源（白色ＬＥＤ）
１１０Ｃ 入射用断面
１２Ｄ 結像レンズ
１２Ｅ 撮像素子
１１ 画像伝送ファイバ
１１０ 光ファイバ束
１００ 屈折率分布型のロッドレンズ
１３０ 入射光導光部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特開平２−２７２５１５号公報
【特許文献２】特開平６−２５０１０４号公報
【特許文献３】特開２００８−２８９６８３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを束ねた光ファイバ束の、入力側端面に入力する光画像を、出力側端面に画像伝送して出力する画像伝送ファイバを用い、該画像伝送ファイバの内部を通して、照明光を上記入力側端面に伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い、対物光学系により上記入力側端面に結像した上記観察部分の光画像を出力側端面へ画像伝送し、撮像素子により画像情報化するファイバスコープ装置であって、
画像伝送ファイバの、入力側端面と出力側端面との間において、光ファイバ束の画像伝送領域外に、光ファイバ束の軸に対して交わる入射用断面を形成し、且つ、該入射用断面から出力側端面にいたる部分において、上記画像伝送領域よりも外側の光ファイバを切除し、切除により露呈する周面部分に遮光手段を輪体状に設けて上記周面部分からの光の出入を防止し、
上記輪体状の遮光手段の外周部と上記入力用断面の部分を覆うように、透明媒体による入射光導光部材を設け、
該入射光導光部材を介して、１以上の照明光源からの照明光を上記入射用断面から光ファイバ束内に入射させる構成としたことを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項２】
請求項１記載のファイバスコープ装置において、
輪体状の遮光手段が、光ファイバの切除により露呈する周面部分を密接して覆う遮光性の筒状体であり、透明媒体による入射光導光部材が、上記遮光性の筒状体の外周部を囲繞して設けられたことを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項３】
請求項２記載のファイバスコープ装置において、
筒状体は遮光性材料による筒であって、光ファイバの切除により露呈する周面部分に摺嵌し、入射光導光部材は上記筒の外周面を囲繞する透明体であることを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項４】
請求項２記載のファイバスコープ装置において、
筒状体は遮光性接着材による筒状層であって、光ファイバの切除により露呈する周面部分に塗布乾燥させて形成され、入射光導光部材は上記筒状層の外周に摺嵌する透明な筒であることを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項５】
請求項２記載のファイバスコープ装置において、
筒状体は遮光性材料により形成され、内周面が光ファイバの切除により露呈する周面部分に摺嵌するとともに、外周面は反射面として機能する傾斜面に形成され、入射光導光部材は上記傾斜面を囲繞する透明体であり、
照明光が、上記透明体に入射し、上記傾斜面で反射されて上記入射用断面から光ファイバ束内に入射するように構成されたことを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載のファイバスコープ装置において、
照明光源と撮像系が、画像伝送ファイバに対して着脱可能にユニット化されていることを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載された画像伝送ファイバ。
【請求項１】
光ファイバを束ねた光ファイバ束の、入力側端面に入力する光画像を、出力側端面に画像伝送して出力する画像伝送ファイバを用い、該画像伝送ファイバの内部を通して、照明光を上記入力側端面に伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い、対物光学系により上記入力側端面に結像した上記観察部分の光画像を出力側端面へ画像伝送し、撮像素子により画像情報化するファイバスコープ装置であって、
画像伝送ファイバの、入力側端面と出力側端面との間において、光ファイバ束の画像伝送領域外に、光ファイバ束の軸に対して交わる入射用断面を形成し、且つ、該入射用断面から出力側端面にいたる部分において、上記画像伝送領域よりも外側の光ファイバを切除し、切除により露呈する周面部分に遮光手段を輪体状に設けて上記周面部分からの光の出入を防止し、
上記輪体状の遮光手段の外周部と上記入力用断面の部分を覆うように、透明媒体による入射光導光部材を設け、
該入射光導光部材を介して、１以上の照明光源からの照明光を上記入射用断面から光ファイバ束内に入射させる構成としたことを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項２】
請求項１記載のファイバスコープ装置において、
輪体状の遮光手段が、光ファイバの切除により露呈する周面部分を密接して覆う遮光性の筒状体であり、透明媒体による入射光導光部材が、上記遮光性の筒状体の外周部を囲繞して設けられたことを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項３】
請求項２記載のファイバスコープ装置において、
筒状体は遮光性材料による筒であって、光ファイバの切除により露呈する周面部分に摺嵌し、入射光導光部材は上記筒の外周面を囲繞する透明体であることを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項４】
請求項２記載のファイバスコープ装置において、
筒状体は遮光性接着材による筒状層であって、光ファイバの切除により露呈する周面部分に塗布乾燥させて形成され、入射光導光部材は上記筒状層の外周に摺嵌する透明な筒であることを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項５】
請求項２記載のファイバスコープ装置において、
筒状体は遮光性材料により形成され、内周面が光ファイバの切除により露呈する周面部分に摺嵌するとともに、外周面は反射面として機能する傾斜面に形成され、入射光導光部材は上記傾斜面を囲繞する透明体であり、
照明光が、上記透明体に入射し、上記傾斜面で反射されて上記入射用断面から光ファイバ束内に入射するように構成されたことを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載のファイバスコープ装置において、
照明光源と撮像系が、画像伝送ファイバに対して着脱可能にユニット化されていることを特徴とするファイバスコープ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載された画像伝送ファイバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２００４２７（Ｐ２０１２−２００４２７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８２１１（Ｐ２０１１−６８２１１）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１１５７２８）リコー光学株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１１５７２８）リコー光学株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
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