内視鏡側方照明光学系
【課題】曲げ成形したライトガイドが不要で、内視鏡先端の硬質部の長さを短縮化して操作性を向上でき、配光を均一化し、近接観察においても照野と視野とのパララックスを極力抑え、伝送効率の良い照明ができ、しかも、全体にコンパクト化が可能な内視鏡側方照明光学系の提供。
【解決手段】内視鏡の先端側を向く射出開口１１ａ１を有する光源部１１と、光源部の射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面１２ａと、側視観察光学系２０の外周に配置され、断面が略Ｕ字状に形成されるとともに、外側面１３ａが内視鏡の長手方向に沿う所定軸Ｏを中心としたシリンドリカル形状に形成され、反射面で反射された照明光を側方の観察対象側に向けて導光する光伝送光学部１３を有し、光伝送光学部の射出端１３ｃが、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、側視観察光学系の観察窓２１の側方に配置されている。
【解決手段】内視鏡の先端側を向く射出開口１１ａ１を有する光源部１１と、光源部の射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面１２ａと、側視観察光学系２０の外周に配置され、断面が略Ｕ字状に形成されるとともに、外側面１３ａが内視鏡の長手方向に沿う所定軸Ｏを中心としたシリンドリカル形状に形成され、反射面で反射された照明光を側方の観察対象側に向けて導光する光伝送光学部１３を有し、光伝送光学部の射出端１３ｃが、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、側視観察光学系の観察窓２１の側方に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用の側視型内視鏡の本体部と一体的に又は着脱式に構成されている、先端部から側視観察光学系の視野に位置する観察対象を照明する内視鏡側方照明光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の側方照明光学系としては、例えば次の特許文献１〜３に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８７８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４１９１号公報
【特許文献３】特開平０６−１３８４００号公報
【０００４】
特許文献１に記載の側方照明光学系５１は、図５に示すように、観察対象を照明するための発光体５１ａと、発光体５１ａの先端に設けられた照明レンズ５１ｂを備えている。図５中、５２は側視観察光学系、５２ａ，５２ｂは夫々、側視観察光学系５２に備わる対物レンズと撮像素子である。発光体５１ａは、図示しない光源とライトガイド５１ａ１を備えている。照明レンズ５１ｂは、対物レンズ５２ａよりも内視鏡の先端側に配置されている。ライトガイド５１ａ１は、照明レンズ５１ｂ１に射出端が向くように曲げられている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の側方照明光学系６１は、図６(a)に示すように、ライトガイドファイバ束６１ａと、照明範囲変換部６１ｂを有している。図６中、６２は側視観察光学系、６２ａ，６２ｂは夫々、側視観察光学系６２に備わる観察窓と側視方向に光路を折り曲げるプリズムである。ライトガイドファイバ束６１ａは、照明範囲変換部６１ｂに射出端が向くように曲げられている。また、ライトガイドファイバ束６１ａは、観察窓６２ａよりも内視鏡の先端側に配置されている。
照明範囲変換部６１ｂは、図６(b)に示すように、第１反射面６１ｂ１１と第２反射面６１ｂ１２を有する反射板６１ｂ１と、変換部本体６１ｂ２を有している。変換部本体６１ｂ２は、側視観察光学系６２の観察窓６２ａやライトガイドファイバ束６１ａを内部に配置可能な透明円筒形状に形成され、さらに、観察窓６２ａを外部に露出させるための開口６１ｂ２１を備えている。
そして、特許文献２に記載の側方照明光学系６１は、ライトガイドファイバ束６１ａの射出端から射出した光を第１反射面６１ｂ１１で変換部本体６１ｂ２の外周方向に反射し、変換部本体６１ｂ２内を進んだ光をさらに第２反射面６１ｂ１２で変換部本体６１ｂ２の外部に向けて反射するようになっている。
【０００６】
また、特許文献３に記載の一例としての側方照明光学系７１は、図７に示すように、ライトガイド７１ａと、光学素子７１ｂを有している。図７中、７２ａ，７２ｂは側視観察光学系７２に備わる側視方向に光路を折り曲げるプリズムと対物レンズ、７３はイメージガイドである。
ライトガイド７１ａは、側視観察光学系７２及びイメージガイド７３を取り巻くようなＵ字型（図７(c)）或いはカマボコ型（図７(d)）に形成されている。光学素子７１ｂは、ライトガイド７１ａの射出端に当接する入射面７１ｂ１と入射面７１ｂ１から入射した光を反射する球面状の反射面７１ｂ２と、反射面７１ｂ２で反射された光を射出する射出面７１ｂ３を有し、側視観察光学系７２よりも内視鏡の先端側に配置されている。
そして、特許文献３に記載の一例に記載の側方照明光学系７１は、ライトガイド７１ａの射出端から射出した光を、光学素子７１ｂの入射面７１ｂ１から取り込み、球面状の反射面７１ｂ２で反射することによって一旦集光させた後に拡散させて、射出面７１ｂ３から射出するようになっている。
【０００７】
また、特許文献３に記載の他の例としての側方照明光学系７１’は、図８に示すように、ライトガイド７１ａ’と、光学素子７１ｂ’を有している。図８中、７２ａ’，７２ｂ’は側視観察光学系７２’に備わる側視方向に光路を折り曲げるプリズムと対物レンズ、７３’はイメージガイドである。
光学素子７１ｂ’は、側視観察光学系７２’の外周を覆う中空円筒を円筒の軸方向に平行に上部を切断してなり、断面がＵ字型に形成されている。そして、光学素子７１ｂ’は、ライトガイド７１ａ’の射出端に当接する入射面７１ｂ１’と、入射面７１ｂ１’に対向する他方の面を側視観察光学系７２’のプリズム７２ａ’の反射面に沿って傾斜する反射面７１ｂ２’と、入射面７１ｂ１’に垂直な射出面７１ｂ３’を有している。ライトガイド７１ａ’は、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’に合せてＵ字型に形成され、或いはライトガイド束の集合体としてＵ字型に配置されている。
そして、特許文献３に記載の他の例に記載の側方照明光学系７１’は、ライトガイド７１ａ’の射出端から射出した光を、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’から取り込み、反射面７１ｂ２’で反射し、射出面７１ｂ３’から射出するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１、２に記載の側方照明光学系のように、ライトガイドを曲げて、その射出端を側視観察光学系の観察窓よりも内視鏡先端側に配置すると、その分、内視鏡先端の硬質部が長くなってしまい、操作性が悪くなる。
また、内視鏡先端部の長手方向に沿って側方照明光学系の射出端と側視観察光学系の観察窓を配置すると、照野と視野が離れ易い。このため、側視観察系の視野と照明光学系の照野とのパララックスによる配光ムラを生じ易く、特に近接観察の場合、観察画像における先端側の視野範囲だけが明るくなってハレーションを生じ易い。
内視鏡先端部の長さを短くするためにはライトガイドを曲げる部位の曲率半径を小さくすることが望ましいが、小さい曲率半径でライトガイドを曲げるとファイバーが折れ易くなり、光が漏れて光量損失を生じ、伝送効率が悪くなる。
【０００９】
これに対し、特許文献３に記載の側方照明光学系は、ライトガイドを曲げていない。
しかし、図７の例の側方照明光学系７１のように、光学素子７１ｂを側視観察光学系７２の側視方向に光路を折り曲げるプリズム７２ａよりも内視鏡の先端側に配置すると、その分、特許文献１、２に記載の側方照明光学系と同様に、内視鏡先端の硬質部が長くなってしまい、操作性が悪くなる。
また、図７、図８のいずれの例の側方照明光学系のように、ライトガイド７１ａ，７１ａ’をＵ字型や半円型に形成、或いはライトガイド束を集合体としてＵ字型や半円型に配置する構成では、ライトガイドの加工や配置が煩雑化する。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、曲げ成形したライトガイドが不要で、内視鏡先端の硬質部の長さを短縮化して操作性を向上でき、配光を均一化し、近接観察においても照野と視野とのパララックスを極力抑え、伝送効率の良い照明ができ、しかも、全体にコンパクト化が可能な内視鏡側方照明光学系を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明による内視鏡側方照明光学系は、内視鏡先端部の側方に位置する観察対象からの光を取り込む観察窓を有する側視観察光学系を備えた内視鏡において該内視鏡先端部の側方に位置する観察対象を照明する側方照明光学系であって、前記内視鏡の先端側を向いた射出開口を有する光源部と、前記光源部の前記射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面と、前記側視観察光学系の外周に配置され、断面が略Ｕ字状又は略Ｊ字状に形成されるとともに、外側面が内視鏡の長手方向に沿う所定軸を中心としたシリンドリカル形状に形成されていて、前記反射面で反射された照明光を前記内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光する光伝送光学部を有し、前記光伝送光学部の射出端が、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、前記観察窓の側方に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、前記光伝送光学部の前記射出端の近傍に、散乱面を備えるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式を満足するのが好ましい。
１．４５＜ｎIN
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率である。
【００１４】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式を満足するのが好ましい。
０．４＜ｒ／Ｒ
但し、Ｒは前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径、ｒは前記円弧の中心から前記光源部の前記射出開口の中心までの距離である。
【００１５】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式を満足するのが好ましい。
１．４＜ｎIN／ｎOUT
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率、ｎOUTは前記光伝送光学部の前記外側面に接する物質の屈折率である。
【００１６】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、前記光伝送光学部の前記外側面に、反射膜を備えるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、前記反射面は、前記光源部の射出光軸と前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心とを含む仮想平面内において前記射出光軸に対して垂直な仮想直線と、前記反射面の反射光軸とのなす角度が９０°±２０°となり、且つ、前記反射面の法線と、前記光源部の射出光軸とのなす角度が４５°±２０°となる向きに配置するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、曲げ成形したライトガイドが不要で、内視鏡先端の硬質部の長さを短縮化して操作性を向上でき、配光を均一化し、近接観察においても照野と視野とのパララックスを極力抑え、伝送効率の良い照明ができ、しかも、全体にコンパクト化が可能な内視鏡側方照明光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
【図４】本発明の上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系を用いた内視鏡先端部の外観を示す説明図で、(a)は先端部が本体部と一体的に構成されたタイプの側視型内視鏡に用いた例を示す図、(b)は先端部が内視鏡本体部と着脱可能に構成されたタイプの側視用内視鏡先端部に用いた例を示す図である。
【図５】特許文献１に記載の側方照明光学系の要部構成を示す側視内視鏡先端部の断面図である。
【図６】特許文献２に記載の側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は側視内視鏡先端部の断面図、(b)は側方照明光学系の斜視図である。
【図７】特許文献３に記載の側方照明光学系の一例の要部構成を示す説明図で、(a)は側視内視鏡先端部の光軸に沿う断面図、(b)は側視内視鏡先端部の平面図、(c)は側方照明光学系を内視鏡先端側から見た側面図、(d)は(c)の変形例を示す側面図である。
【図８】特許文献３に記載の側方照明光学系の他の例の要部構成を示す説明図で、(a)は側視内視鏡先端部の光軸に沿う断面図、(b)は側視内視鏡先端部の平面図、(c)は側方照明光学系を内視鏡先端側から見た側面図、(d)は側方照明光学系を構成する光学素子の斜視図である。
【図９】特許文献１，２に記載の側方照明光学系のように、先端部を曲げ成形したライトガイドを備えたタイプの側方照明光学系の基本的な構成例を示す説明図である。
【図１０】図９に示すタイプの側方照明光学系による側視観察光学系の視野での照明光の配光状態を示す説明図で、(a)は通常観察時での配光状態を示す図、(b)は近接観察時での配光状態を示す図である。
【図１１】図８の例の側方照明光学系において、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’の形状に合せることなく一つのライトガイドを備えた場合の構成を示す説明図で、(a)は側方照明光学系を内視鏡先端側から見た側面図、(b)は側視内視鏡先端部の光軸に沿う断面図である。
【図１２】本発明の内視鏡側方照明光学系を構成する光伝送光学部の外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径と、円弧の中心から光源部の射出開口の中心までの距離との関係を示す説明図で、(a)は光源部の射出開口が外側面から離れた位置に配置された構成例を示す図、(b)は光源部の射出開口が外側面に近い位置に配置された構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施形態の説明に先立ち、従来技術の問題点を図面で詳しく示しながら、本発明の作用効果について説明する。
図９は特許文献１，２に記載の側方照明光学系のように、先端部を曲げ成形したライトガイドを備えたタイプの側方照明光学系の基本的な構成例を示す説明図である。この基本構成と同様の構成例は、特許文献１における図１５に従来技術として示されている。
内視鏡先端部８１は、内視鏡本体部８２と一体的に構成またはアダプタ式に着脱可能に構成されている。図９では、内視鏡先端部８１をアダプタ式に構成した例で示してある。
側視観察光学系８３は、対物レンズ８３ａと、反射面８３ｂ１を備えたプリズム８３ｂを有している。図９中、８３ｃ，８３ｄはレンズ、８３ｅは撮像素子である。図９の例では、対物レンズ８３ａが観察窓を兼ねている。
側方照明光学系８４は、図示しない光源と、ライトガイド８４ａと、照明レンズ８４ｂを有している。ライトガイド８４ａは、射出端８４ａ１が照明レンズ８４ｂに向くように曲げられており、これによって、側視観察光学系８３の視野方向に光を伝送することができるようになっている。
このような構成において、側視観察光学系８３の対物レンズ８３ａと側方照明光学系８４の照明レンズ８４ｂは、それぞれ所定の大きさの径を有している。このため、その分、側視観察光学系８３の入射光軸と側方照明光学系８４の射出光軸との間隔ｄが、大きく離れ、これに伴い内視鏡先端部８１の長さＬも長くなる。
【００２１】
ところで、内視鏡観察において、曲がった細い管の内部などの狭い空間を観察するためには、内視鏡先端の硬質部は極力短くすることが、操作性の向上のために必要である。
しかるに、内視鏡先端部８１の長さＬが長くなると、その分、内視鏡先端の硬質部が長くなって、その分、操作性が悪くなり、観察できる部位が限定されてしまう。
【００２２】
また、側視観察光学系８３の入射光軸と側方照明光学系８４の射出光軸との間隔ｄが離れれば離れるほど、側視観察光学系８３の視野と側方照明光学系８４の照野とのパララックスが大きくなる。その結果、例えば図１０(a)に示すように、近点（内視鏡の先端側）から遠点に行くに従って暗くなるような配光ムラを生じ易く、特に近接観察においては、図１０(b)に示すように、側視観察光学系８３の視野における内視鏡の先端側領域が明る過ぎてハレーションを生じる一方、反対側領域が暗くなり、得られる観察画像に悪影響を及ぼし易い。
【００２３】
また、内視鏡において、狭い空間を観察できるようにするためには、内視鏡先端部の長さを短くすることに加えて、内視鏡先端部の径を極力小型化する必要がある。このため、図９の例のように、ライトガイド８４ａを曲げ成形するとしても、極力小さい曲率半径で曲げることが望まれる。
【００２４】
しかし、ライトガイドを曲げる曲率半径を小さくして成形するのは、非常に困難であり歩留まりが悪くなる。また、曲率半径を小さくして曲げ成形しようとすると、成形したライトガイドが折れて光が漏れ、伝送効率が低下し易い。この点に関し、図５に示した特許文献１の例では、観察光学系の対物系の先端面から撮像面までを真っ直ぐに配置して、ライトガイド５１ａ１を曲げる曲率半径を大きくしているが、それでは、内視鏡先端部の径が大型化し、狭い空間を観察することができない。
【００２５】
さらに、図９に示すように、内視鏡先端部８１を内視鏡本体部８２に対し着脱可能なユニットで構成する場合には、内視鏡本体部８１に備わるライトガイド８４ａ１にさらに内視鏡先端部８１のライトガイド８４ａ２が加わることになり、その分、光の伝送効率が低下してしまう。
【００２６】
また、特許文献３に記載の側方照明光学系は、上述したように、図７、図８の例のいずれも、光学素子７１ｂ，７１ｂ’の入射面７１ｂ１，７１ｂ１’の形状に合せて、ライトガイド７１ａ，７１ａ’をＵ字型や半円型に成形、あるいはライトガイド束を集合体としてＵ字型や半円型に配置しており、ライトガイドの加工や配置が煩雑化する。ここで、例えば、図８の例の側方照明光学系において、図１１に示すように、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’の形状に合せることなく一つのライトガイドを備えるのでは、反射面７１ｂ２’で反射した光が偏り易く、配光状態が偏るとともに伝送効率が悪くなる。
【００２７】
さらに、図７の例の側方照明光学系では、上述したように、光学素子７１ｂにおける反射面７１ｂ２及び射出面７１ｂ３の一部を、観察光学系７２の側視方向に光路を折り曲げるプリズム７２ａよりも内視鏡の先端側に配置した構成であるため、その分、内視鏡先端の硬質部が長くなってしまい、操作性が悪くなる。
【００２８】
しかるに、本発明の内視鏡側方照明光学系は、内視鏡先端部の側方に位置する観察対象からの光を取り込む観察窓を有する側視観察光学系を備えた内視鏡において、内視鏡先端部の側方に位置する観察対象を照明する側方照明光学系であって、内視鏡の先端側を向いた射出開口を有する光源部と、光源部の射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面と、側視観察光学系の外周に配置され、断面が略Ｕ字状又は略Ｊ字状に形成されるとともに、外側面が内視鏡の長手方向に沿う所定軸を中心としたシリンドリカル形状に形成されていて、反射面で反射された照明光を内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光する光伝送光学部を有し、光伝送光学部の射出端が、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、観察窓の側方に配置されている。
このため、本発明の内視鏡側方照明光学系によれば、曲げ成形するライトガイドが不要となり、伝送効率良く明るい側方照明をすることができる。また、側視観察光学系から入射する光軸と光伝送光学部の細長形状に形成された射出端から射出する光軸との間隔ｄを極力短くすることができるので画像の配光ムラや近接観察時のハレーションを極力低減できる。さらに、内視鏡先端部の長さＬを短くすることができ、操作性が向上し、より狭い空間を観察することができるようになる。
【００２９】
なお、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、光伝送光学部の射出端の近傍に、散乱面を備えるのが好ましい。
このようにすれば、照明光の配光ムラをなくすことができる。
【００３０】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式(1)を満足するのが好ましい。
１．４５＜ｎIN ・・・(1)
但し、ｎINは光伝送光学部の屈折率である。
条件式(1)を満足すれば、臨界角が小さくなって光伝送光学部の内部に入射した光を外側面で全反射し易くなり、伝送効率を上げることができる。
【００３１】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式(2)を満足するのが好ましい。
０．４＜ｒ／Ｒ ・・・(2)
但し、Ｒは光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径、ｒは円弧の中心から光源部の射出開口の中心までの距離である。
光伝送光学部を省スペース化して、その内部に入射した光を伝送するには、光源部の射出開口と光伝送光学部の外側面とが互いに極力近づくような配置構成とするのが望ましい。
【００３２】
図１２は本発明の内視鏡側方照明光学系を構成する光伝送光学部の外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径と、円弧の中心から光源部の射出開口の中心までの距離との関係を示す説明図で、(a)は光源部の射出開口が外側面から離れた位置に配置された構成例を示す図、(b)は光源部の射出開口が外側面に近い位置に配置された構成例を示す図である。
図１２(a)に示すように、光源部の射出開口Ａを外側面Ｂから離れた位置に配置すると、その分、側視観察光学系を配置するための内側領域Ｃのスペースが狭くなる。また、光源部を射出し、図示しない反射面で反射された照明光の外側面Ｂへの入射角が小さくなるので、その分、外側面Ｂで全反射されないで外側面Ｂを透過して外部に漏れ出てしまう光が多くなって、伝送効率が低下し易い。また、外側面Ｂに反射膜を設ければ、外部への光の漏れ出しを阻止できるが、外側面Ｂへの入射角が小さいと内側面Ｄの方向へ反射され、内側面Ｄと外側面Ｂとの間で反射を繰り返すことで反射膜に吸収されてロスする光量が多くなり、その分、伝送効率が低下し易い。
【００３３】
これに対し、図１２(b)に示すように、光源部の射出開口Ａを外側面Ｂに近い位置に配置すると、その分、側視観察光学系を配置するための内側領域Ｃのスペースを広く確保することができる。また、光源部を射出し、図示しない反射面で反射された照明光の外側面Ｂへの入射角が大きくなるので、その分、外側面Ｂで全反射され易くなって、外側面Ｂの外部に漏れ出てしまう光量が減少し、外側面Ｂに沿って全反射されながら光線が移動し、伝送効率が向上する。また、照明光束を全反射しながら伝搬する殆どの領域が、外側面Ｂに沿った領域となるので、内側面Ｄを外側面Ｂに近づけることができ、内側領域Ｃのスペースを大きく確保できる。また、内側領域Ｃのスペースを側視観察光学系を配置するのに必要な最小限度確保して外側面Ｂを内側面Ｄに近づけることもできる。このようにすれば、内視鏡先端部の径をより一層コンパクト化できる。
【００３４】
しかるに、本発明の内視鏡側方照明光学系において、条件式(2)を満足すれば、内側の観察光学系を配置するスペースを確保でき、しかも伝送効率を良好なものとすることができる。
【００３５】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式(3)を満足するのが好ましい。
１．４＜ｎIN／ｎOUT ・・・(3)
但し、ｎINは光伝送光学部の屈折率、ｎOUTは光伝送光学部の外側面に接する物質の屈折率である。
条件式(3)を満足すれば、光伝送光学部の外側面に接する物質の屈折率に対する光伝送光学部の屈折率の比率が大きくなるので、光源部を射出し反射面で反射された光を外側面で全反射し易くなり、その結果、伝送効率を上げることができる。
【００３６】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、光伝送光学部の外側面に、反射膜を備えるのが好ましい。
このようにすれば、屈折率が条件式(1)を満足せず、光源部を射出し反射面で反射された光が外側面に臨界角よりも小さい角度で入射するような構成の光伝送光学部であっても、反射面の外部への光の漏れ出しを阻止でき、伝送効率を良好なものにすることができる。
【００３７】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、反射面は、光源部の射出光軸と光伝送光学部の外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心とを含む仮想平面内において射出光軸に対して垂直な仮想直線と、反射面の反射光軸とのなす角度が９０°±２０°となり、且つ、反射面の法線と、光源部の射出光軸とのなす角度が４５°±２０°となる向きに配置するのが好ましい。
このような範囲の向きに反射面を配置すれば、光伝送光学部の外側面を介して良好な伝送効率を維持して照明光を伝送することができる。
【００３８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０は、光源部１１と、反射面１２ａと、光伝送光学部１３を有する。
光源部１１は、ハロゲンやキセノン、或いはＬＥＤ等の光源（図示省略）と、ライトガイド１１ａを有し、内視鏡の長手方向に沿って配置されている。
ライトガイド１１ａの射出端１１ａ１は、光源部１１の射出開口をなし、内視鏡の先端側を向いている。
反射面１２ａは、図１(c)に示すように、Ｖの字状に切りかかれた楔形状部１２における楔面を構成する夫々の面に設けられており、光源部１１の射出開口から射出した照明光を２つに分割して夫々の側方に反射する。
【００３９】
光伝送光学部１３は、側視観察光学系２０の外周に配置されている。図１(a)中、２１は対物レンズ、２２は側視方向に光路を折り曲げる偏向部材である。図１の例では、対物レンズ２１の入射面２１ａは、側視観察光学系２０における観察窓をなしている。
また、光伝送光学部１３は、楔形状部１２と相俟って断面が略Ｕ字状に形成され且つ外側面１３ａが内視鏡の長手方向に沿う軸Ｏ１を中心としたシリンドリカル形状に形成されている。そして、光伝送光学部１３は、反射面１２ａで反射された照明光を内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光するようになっている。光伝送光学部１３の内側面１３ｂは、凹状に形成されている。外側面１３ａの円弧は、軸Ｏ１を中心として１８０度以上の角度を有している。
光伝送光学部１３の射出端１３ｃは、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、側視観察光学系２０の観察窓２１ａの側方に配置されている。
また、光伝送光学部１３は、１．４５以上の屈折率を持つプラスチックや高屈折率ガラスなどの材料を用いて成形されている。
【００４０】
また、第１実施形態の内視鏡側視照明光学系１０は、光伝送光学部１３の外側面１３ａにおけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径をＲ、円弧の中心Ｏ１から光源部１１の射出開口（ライトガイド１１ａの射出端１１ａ１）の中心Ｏ２までの距離をｒとするとき、次の条件式(2)を満足している。
０．４＜ｒ／Ｒ ・・・(2)
また、光伝送光学部１３の外側面１３ａは空気に接しており、光伝送光学部１３の屈折率をｎIN、光伝送光学部１３の外側面１３ａに接する物質（空気）の屈折率をｎOUTとするとき、次の条件式(3)を満足している。
１．４＜ｎIN／ｎOUT ・・・(3)
なお、光伝送光学部１３は、外側面１３ａに反射膜を備えてもよい。
また、反射面１２ａは、図１(a)に示すように、光源部１１の射出光軸と光伝送光学部１３の外側面１３ａにおけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心Ｏ１とを含む仮想平面内（不図示）において、光源部１１の射出光軸に対して垂直な仮想直線（図１(a)における円弧の中心Ｏ１と光源部１１の射出開口の中心Ｏ２とを結ぶ直線）と、反射面１２ａの反射光軸とのなす角度αが９０°±２０°となり、且つ、図１(c)に示すように、反射面１２ａの法線と、光源部１１の射出光軸とのなす角度βが４５°±２０°となる向きに配置されている。
また、光伝送光学部１３の射出端１３ｃの近傍の射出光軸上には、散乱面１４ａを備えた細長矩形状の光学部材１４が備えられている。散乱面１４ａは、細長矩形状の光学部材１４を構成する２つの光学部材１４1，１４2の間に挟まれている。なお、散乱面１４ａは、２つの光学部材１４1，１４2の間の代わりに、細長矩形状の光学部材１４の入射面１４1ａ又は射出面１４2ａに備えてもよい。
【００４１】
このように構成された本実施系形態の側方照明光学系１０では、光源部１１の射出開口から射出した照明光は、反射面１２ａで２つに分割されて夫々の側方に反射され、夫々の外側面１３ａに入射する。夫々の外側面１３ａは、入射した照明光を全反射又は反射しながら細長形状に形成された射出端１３ｃに導光する。射出端１３ｃを射出した照明光は、光学部材１４に入射し、散乱面１４ａで散乱されて光学部材１４を射出する。光学部材１４を射出した照明光は、側視観察光学系２０の視野範囲を照明する。
【００４２】
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０によれば、曲げ成形するライトガイドが不要となり、伝送効率良く明るい側方照明をすることができる。また、側視観察光学系２０に入射する光軸とライトガイドの射出端から射出する光軸との間隔ｄを極力短くすることができるので、観察画像の配光ムラを極力低減し、特に、近接観察時のハレーションを低減できる。さらに、内視鏡先端部の長さＬも短くすることができるので、より狭い空間を観察することができる。
【００４３】
また、光伝送光学部１３の射出端１３ｃの近傍に、散乱面１４ａを備えたので、照明光の配光ムラをなくすことができる。
また、条件式(1)を満足するので、臨界角が小さくなって光伝送光学部１３の内部に入射した光を外側面１３ａで全反射し易くなり、伝送効率を上げることができる。
また、条件式(2)を満足するので、側視観察光学系２０を配置する内側領域のスペースを大きく確保でき、伝送効率を良好なものとすることができる。
また、条件式(3)を満足するので、光伝送光学部１３の外側面１３ａに接する物質の屈折率に対する光伝送光学部１３ａの屈折率の比率が大きくなり、光源部１１を射出し反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａで全反射し易くなる。その結果、伝送効率を上げることができる。
また、光伝送光学部１３の外側面１３ａに反射膜を備えたので、仮に、光伝送光学部１３の屈折率が小さくても、光源部１１を射出し反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａで反射し易くなり、伝送効率を良好なものにすることができる。
また、光伝送光学部１３の反射面１３ａを、光源部１１の射出光軸と光伝送光学部１３の外側面１３ａにおけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心Ｏ１とを含む仮想平面内において、光源部１１の射出光軸に対して垂直な仮想直線と、反射面１２ａの反射光軸とのなす角度αが９０°±２０°となり、且つ、反射面１２ａの法線と、光源部１１の射出光軸とのなす角度βが４５°±２０°となる向きに配置したので、光伝送光学部１３の外側面１３ａを介して良好な伝送効率を維持して照明光を伝送することができる。
【００４４】
第２実施形態
図２は本発明の第２実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
本実施形態の内視鏡側視照明光学系１０’では、光伝送光学部１３’は、外側面１３ａと内側面１３ｂが、軸Ｏ１を中心とする同心円上に位置する円柱面に形成され、肉厚が光源部１１の射出開口（ライトガイド１１ａの射出端１１ａ１）の直径と略同じ大きさを有しており、光源部１１の射出開口は、外側面１３ａに近い位置に配置されている。
その他の構成は、第１実施形態の内視鏡側視照明光学系と略同じである。
【００４５】
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０’によれば、光源部１の射出開口を光伝送光学部１３’の外側面１３ａに近い位置に配置したので、側視観察光学系２０を配置するための内側領域のスペースを大きく確保できる上、反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａの全範囲にわたって全反射しやすくなり、伝送効率をより一層良好なものとすることができる。
その他の作用効果は、第１実施形態の内視鏡側方照明光学系１０と略同じである。
【００４６】
第３実施形態
図３は本発明の第３実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０”では、光伝送光学部１３”は、外側面１３ａと内側面１３ｂがそれぞれ異なる第１の軸Ｏ１1、第２の軸Ｏ１2を中心とする非同心の半径Ｒ１，Ｒ２を持つ円柱面に形成され、肉厚が反射面１２ａに対向する部位から射出面１３ｃに向かうに従って薄くなっている。内側面１３ｂの円弧は、第２の軸Ｏ１2を中心として１８０度の角度にとどめている。
散乱面１４ａを備える光学部材１４は、第１及び第２実施形態に比べて、入射面１４1ａから射出面１４2ａまでの厚みが大きくなっている。また、入射面１４1ａ及び射出面１４2ａのまわりの側面には、反射膜が備えられている。
その他の構成は、第１実施形態の内視鏡側方照明光学系と略同じである。
【００４７】
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０”によれば、側視観察光学系２０を配置する内側領域のスペースを確保しながら、側視観察光学系２０の外周に配置する光学部材の外径を極力小さくすることができ、より一層狭い空間を観察することができる。また、全体のコンパクト化を達成しがなら、外側面１３ａの円弧の曲率半径を大きくすることができるので、反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａで全範囲にわたって全反射しやすくなり、伝送効率をより一層良好なものとすることができる。
その他の作用効果は、第１実施形態の内視鏡側方照明光学系と略同じである。
【００４８】
このように構成される上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系は、図４に示すように、内視鏡先端部が本体部と一体型の内視鏡、内視鏡先端部が本体部に着脱可能な内視鏡のいずれにも適用できる。
図４は本発明の上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系を用いた内視鏡先端部の外観を示す説明図で、(a)は先端部が本体部と一体的に構成されたタイプの側視型内視鏡に用いた例を示す図、(b)は先端部が内視鏡本体部と着脱可能に構成されたタイプの側視用内視鏡先端部に用いた例を示す図である。図４中、１は側視型内視鏡、１ａは側視型内視鏡先端部、１ａ１は側視用内視鏡先端部、１ａ２は前方観察用内視鏡先端部、１ｂは内視鏡本体部、２０’は前方観察用観察光学系、２１’は前方観察用照明光学系である。
【００４９】
以上、本発明の実施形態の内視鏡側方照明光学系について説明したが、各実施形態の内視鏡側方照明光学系においては、光伝送光学部は、図１〜図３に示したような断面がＵ字状のものに限定されるものではなく、例えば断面がＪ字状に形成されたものでもよい。その場合、反射面１２ａは、光源部１１からの光を一方に反射させるように構成したものを用いるとよい。
また、図１〜３に示した上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系では、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の外側面１３ａに空気が接する構成としたが、外側面１３ａは、接着剤を介して内視鏡先端部筐体に固定されていてもよい。その場合において、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の屈折率と接着剤の屈折率とに関し、条件式(3)を満足することができないときは、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の外側面１３ａに反射膜を備えるとよい。また、上記各実施形態においては、反射面１２ａを、Ｖの字の楔形状部１２の楔面を構成する夫々の面に設けたが、楔形状部を介在させずに直接備えても良い。
また、反射面１２ａを有する楔形状部１２と光伝送光学部１３（１３’，１３”）は、互いを一体成形又は接合のいずれでもよい。
また、上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系では、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の射出端１３ｃを、内視鏡の長手方向に沿う細長形状に形成したが、例えば、ある程度の幅を持たせた矩形状に形成してもよい。
また、本発明の内視鏡側方照明光学系は、工業用の側視型内視鏡に用途が限定されるものではなく、例えば、医療用の側視型内視鏡に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の内視鏡側方照明光学系は、例えば、スペースの狭い観察空間において側方に位置する観察対象を観察することが求められるあらゆる分野に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 側視型内視鏡
１ａ 側視型内視鏡先端部
１ａ１ 側視用内視鏡先端部
１ａ２ 前方観察用内視鏡先端部
１ｂ 内視鏡本体部
１０、１０’、１０” 内視鏡側方照明光学系
１１ａ ライトガイド
１１ａ１ 射出端
１２ Ｖの字状に切りかかれた楔形状部
１２ａ 反射面
１３、１３’、１３” 光伝送光学部
１３ａ 外側面
１３ｂ 内側面
１３ｃ 射出端
１４、１４1、１４2 光学部材
１４ａ 散乱面
１４1ａ 入射面
１４2ａ 射出面
２０ 側視観察光学系
２０’ 前方観察用観察光学系
２１ 対物レンズ
２１ａ 入射面（観察窓）
２１’ 前方観察用照明光学系
２２ 偏向部材
５１ 側方照明光学系
５１ａ 発光体
５１ａ１ ライトガイド
５１ｂ 照明レンズ
５２ 側視観察光学系
５２ａ 対物レンズ
６１ 側方照明光学系
６１ａ ライトガイドファイバ束
６１ｂ 照明範囲変換部
６１ｂ１ 反射板
６１ｂ１１ 第１反射面
６１ｂ１２ 第２反射面
６１ｂ２ 変換部本体
６１ｂ２１ 開口
６２ 側視観察光学系
６２ａ 観察窓
６２ｂ プリズム
７１ 側方照明光学系
７１ａ ライトガイド
７１ｂ 光学素子
７１ｂ１ 入射面
７１ｂ２ 反射面
７１ｂ３ 射出面
７２ 側視観察光学系
７２ａ プリズム
７２ｂ 対物レンズ
７３ イメージガイド
７１’ 側方照明光学系
７１ａ’ ライトガイド
７１ｂ’ 光学素子
７１ｂ１’ 入射面
７１ｂ２’ 反射面
７２’ 側視観察光学系
７２ａ’ プリズム
７２ｂ’ 対物レンズ
７３’ イメージガイド
８１ 内視鏡先端部
８２ 内視鏡本体部
８３ 側視観察光学系
８３ａ 対物レンズ
８３ｂ プリズム
８３ｂ１ 反射面
８３ｃ、８３ｄ レンズ
８３ｅ 撮像素子
８４ 側視観察光学系
８４ａ ライトガイド
８４ａ１ 射出端
８４ｂ 照明レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用の側視型内視鏡の本体部と一体的に又は着脱式に構成されている、先端部から側視観察光学系の視野に位置する観察対象を照明する内視鏡側方照明光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の側方照明光学系としては、例えば次の特許文献１〜３に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８７８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４１９１号公報
【特許文献３】特開平０６−１３８４００号公報
【０００４】
特許文献１に記載の側方照明光学系５１は、図５に示すように、観察対象を照明するための発光体５１ａと、発光体５１ａの先端に設けられた照明レンズ５１ｂを備えている。図５中、５２は側視観察光学系、５２ａ，５２ｂは夫々、側視観察光学系５２に備わる対物レンズと撮像素子である。発光体５１ａは、図示しない光源とライトガイド５１ａ１を備えている。照明レンズ５１ｂは、対物レンズ５２ａよりも内視鏡の先端側に配置されている。ライトガイド５１ａ１は、照明レンズ５１ｂ１に射出端が向くように曲げられている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の側方照明光学系６１は、図６(a)に示すように、ライトガイドファイバ束６１ａと、照明範囲変換部６１ｂを有している。図６中、６２は側視観察光学系、６２ａ，６２ｂは夫々、側視観察光学系６２に備わる観察窓と側視方向に光路を折り曲げるプリズムである。ライトガイドファイバ束６１ａは、照明範囲変換部６１ｂに射出端が向くように曲げられている。また、ライトガイドファイバ束６１ａは、観察窓６２ａよりも内視鏡の先端側に配置されている。
照明範囲変換部６１ｂは、図６(b)に示すように、第１反射面６１ｂ１１と第２反射面６１ｂ１２を有する反射板６１ｂ１と、変換部本体６１ｂ２を有している。変換部本体６１ｂ２は、側視観察光学系６２の観察窓６２ａやライトガイドファイバ束６１ａを内部に配置可能な透明円筒形状に形成され、さらに、観察窓６２ａを外部に露出させるための開口６１ｂ２１を備えている。
そして、特許文献２に記載の側方照明光学系６１は、ライトガイドファイバ束６１ａの射出端から射出した光を第１反射面６１ｂ１１で変換部本体６１ｂ２の外周方向に反射し、変換部本体６１ｂ２内を進んだ光をさらに第２反射面６１ｂ１２で変換部本体６１ｂ２の外部に向けて反射するようになっている。
【０００６】
また、特許文献３に記載の一例としての側方照明光学系７１は、図７に示すように、ライトガイド７１ａと、光学素子７１ｂを有している。図７中、７２ａ，７２ｂは側視観察光学系７２に備わる側視方向に光路を折り曲げるプリズムと対物レンズ、７３はイメージガイドである。
ライトガイド７１ａは、側視観察光学系７２及びイメージガイド７３を取り巻くようなＵ字型（図７(c)）或いはカマボコ型（図７(d)）に形成されている。光学素子７１ｂは、ライトガイド７１ａの射出端に当接する入射面７１ｂ１と入射面７１ｂ１から入射した光を反射する球面状の反射面７１ｂ２と、反射面７１ｂ２で反射された光を射出する射出面７１ｂ３を有し、側視観察光学系７２よりも内視鏡の先端側に配置されている。
そして、特許文献３に記載の一例に記載の側方照明光学系７１は、ライトガイド７１ａの射出端から射出した光を、光学素子７１ｂの入射面７１ｂ１から取り込み、球面状の反射面７１ｂ２で反射することによって一旦集光させた後に拡散させて、射出面７１ｂ３から射出するようになっている。
【０００７】
また、特許文献３に記載の他の例としての側方照明光学系７１’は、図８に示すように、ライトガイド７１ａ’と、光学素子７１ｂ’を有している。図８中、７２ａ’，７２ｂ’は側視観察光学系７２’に備わる側視方向に光路を折り曲げるプリズムと対物レンズ、７３’はイメージガイドである。
光学素子７１ｂ’は、側視観察光学系７２’の外周を覆う中空円筒を円筒の軸方向に平行に上部を切断してなり、断面がＵ字型に形成されている。そして、光学素子７１ｂ’は、ライトガイド７１ａ’の射出端に当接する入射面７１ｂ１’と、入射面７１ｂ１’に対向する他方の面を側視観察光学系７２’のプリズム７２ａ’の反射面に沿って傾斜する反射面７１ｂ２’と、入射面７１ｂ１’に垂直な射出面７１ｂ３’を有している。ライトガイド７１ａ’は、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’に合せてＵ字型に形成され、或いはライトガイド束の集合体としてＵ字型に配置されている。
そして、特許文献３に記載の他の例に記載の側方照明光学系７１’は、ライトガイド７１ａ’の射出端から射出した光を、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’から取り込み、反射面７１ｂ２’で反射し、射出面７１ｂ３’から射出するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１、２に記載の側方照明光学系のように、ライトガイドを曲げて、その射出端を側視観察光学系の観察窓よりも内視鏡先端側に配置すると、その分、内視鏡先端の硬質部が長くなってしまい、操作性が悪くなる。
また、内視鏡先端部の長手方向に沿って側方照明光学系の射出端と側視観察光学系の観察窓を配置すると、照野と視野が離れ易い。このため、側視観察系の視野と照明光学系の照野とのパララックスによる配光ムラを生じ易く、特に近接観察の場合、観察画像における先端側の視野範囲だけが明るくなってハレーションを生じ易い。
内視鏡先端部の長さを短くするためにはライトガイドを曲げる部位の曲率半径を小さくすることが望ましいが、小さい曲率半径でライトガイドを曲げるとファイバーが折れ易くなり、光が漏れて光量損失を生じ、伝送効率が悪くなる。
【０００９】
これに対し、特許文献３に記載の側方照明光学系は、ライトガイドを曲げていない。
しかし、図７の例の側方照明光学系７１のように、光学素子７１ｂを側視観察光学系７２の側視方向に光路を折り曲げるプリズム７２ａよりも内視鏡の先端側に配置すると、その分、特許文献１、２に記載の側方照明光学系と同様に、内視鏡先端の硬質部が長くなってしまい、操作性が悪くなる。
また、図７、図８のいずれの例の側方照明光学系のように、ライトガイド７１ａ，７１ａ’をＵ字型や半円型に形成、或いはライトガイド束を集合体としてＵ字型や半円型に配置する構成では、ライトガイドの加工や配置が煩雑化する。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、曲げ成形したライトガイドが不要で、内視鏡先端の硬質部の長さを短縮化して操作性を向上でき、配光を均一化し、近接観察においても照野と視野とのパララックスを極力抑え、伝送効率の良い照明ができ、しかも、全体にコンパクト化が可能な内視鏡側方照明光学系を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明による内視鏡側方照明光学系は、内視鏡先端部の側方に位置する観察対象からの光を取り込む観察窓を有する側視観察光学系を備えた内視鏡において該内視鏡先端部の側方に位置する観察対象を照明する側方照明光学系であって、前記内視鏡の先端側を向いた射出開口を有する光源部と、前記光源部の前記射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面と、前記側視観察光学系の外周に配置され、断面が略Ｕ字状又は略Ｊ字状に形成されるとともに、外側面が内視鏡の長手方向に沿う所定軸を中心としたシリンドリカル形状に形成されていて、前記反射面で反射された照明光を前記内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光する光伝送光学部を有し、前記光伝送光学部の射出端が、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、前記観察窓の側方に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、前記光伝送光学部の前記射出端の近傍に、散乱面を備えるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式を満足するのが好ましい。
１．４５＜ｎIN
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率である。
【００１４】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式を満足するのが好ましい。
０．４＜ｒ／Ｒ
但し、Ｒは前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径、ｒは前記円弧の中心から前記光源部の前記射出開口の中心までの距離である。
【００１５】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式を満足するのが好ましい。
１．４＜ｎIN／ｎOUT
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率、ｎOUTは前記光伝送光学部の前記外側面に接する物質の屈折率である。
【００１６】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、前記光伝送光学部の前記外側面に、反射膜を備えるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、前記反射面は、前記光源部の射出光軸と前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心とを含む仮想平面内において前記射出光軸に対して垂直な仮想直線と、前記反射面の反射光軸とのなす角度が９０°±２０°となり、且つ、前記反射面の法線と、前記光源部の射出光軸とのなす角度が４５°±２０°となる向きに配置するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、曲げ成形したライトガイドが不要で、内視鏡先端の硬質部の長さを短縮化して操作性を向上でき、配光を均一化し、近接観察においても照野と視野とのパララックスを極力抑え、伝送効率の良い照明ができ、しかも、全体にコンパクト化が可能な内視鏡側方照明光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
【図４】本発明の上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系を用いた内視鏡先端部の外観を示す説明図で、(a)は先端部が本体部と一体的に構成されたタイプの側視型内視鏡に用いた例を示す図、(b)は先端部が内視鏡本体部と着脱可能に構成されたタイプの側視用内視鏡先端部に用いた例を示す図である。
【図５】特許文献１に記載の側方照明光学系の要部構成を示す側視内視鏡先端部の断面図である。
【図６】特許文献２に記載の側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は側視内視鏡先端部の断面図、(b)は側方照明光学系の斜視図である。
【図７】特許文献３に記載の側方照明光学系の一例の要部構成を示す説明図で、(a)は側視内視鏡先端部の光軸に沿う断面図、(b)は側視内視鏡先端部の平面図、(c)は側方照明光学系を内視鏡先端側から見た側面図、(d)は(c)の変形例を示す側面図である。
【図８】特許文献３に記載の側方照明光学系の他の例の要部構成を示す説明図で、(a)は側視内視鏡先端部の光軸に沿う断面図、(b)は側視内視鏡先端部の平面図、(c)は側方照明光学系を内視鏡先端側から見た側面図、(d)は側方照明光学系を構成する光学素子の斜視図である。
【図９】特許文献１，２に記載の側方照明光学系のように、先端部を曲げ成形したライトガイドを備えたタイプの側方照明光学系の基本的な構成例を示す説明図である。
【図１０】図９に示すタイプの側方照明光学系による側視観察光学系の視野での照明光の配光状態を示す説明図で、(a)は通常観察時での配光状態を示す図、(b)は近接観察時での配光状態を示す図である。
【図１１】図８の例の側方照明光学系において、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’の形状に合せることなく一つのライトガイドを備えた場合の構成を示す説明図で、(a)は側方照明光学系を内視鏡先端側から見た側面図、(b)は側視内視鏡先端部の光軸に沿う断面図である。
【図１２】本発明の内視鏡側方照明光学系を構成する光伝送光学部の外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径と、円弧の中心から光源部の射出開口の中心までの距離との関係を示す説明図で、(a)は光源部の射出開口が外側面から離れた位置に配置された構成例を示す図、(b)は光源部の射出開口が外側面に近い位置に配置された構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施形態の説明に先立ち、従来技術の問題点を図面で詳しく示しながら、本発明の作用効果について説明する。
図９は特許文献１，２に記載の側方照明光学系のように、先端部を曲げ成形したライトガイドを備えたタイプの側方照明光学系の基本的な構成例を示す説明図である。この基本構成と同様の構成例は、特許文献１における図１５に従来技術として示されている。
内視鏡先端部８１は、内視鏡本体部８２と一体的に構成またはアダプタ式に着脱可能に構成されている。図９では、内視鏡先端部８１をアダプタ式に構成した例で示してある。
側視観察光学系８３は、対物レンズ８３ａと、反射面８３ｂ１を備えたプリズム８３ｂを有している。図９中、８３ｃ，８３ｄはレンズ、８３ｅは撮像素子である。図９の例では、対物レンズ８３ａが観察窓を兼ねている。
側方照明光学系８４は、図示しない光源と、ライトガイド８４ａと、照明レンズ８４ｂを有している。ライトガイド８４ａは、射出端８４ａ１が照明レンズ８４ｂに向くように曲げられており、これによって、側視観察光学系８３の視野方向に光を伝送することができるようになっている。
このような構成において、側視観察光学系８３の対物レンズ８３ａと側方照明光学系８４の照明レンズ８４ｂは、それぞれ所定の大きさの径を有している。このため、その分、側視観察光学系８３の入射光軸と側方照明光学系８４の射出光軸との間隔ｄが、大きく離れ、これに伴い内視鏡先端部８１の長さＬも長くなる。
【００２１】
ところで、内視鏡観察において、曲がった細い管の内部などの狭い空間を観察するためには、内視鏡先端の硬質部は極力短くすることが、操作性の向上のために必要である。
しかるに、内視鏡先端部８１の長さＬが長くなると、その分、内視鏡先端の硬質部が長くなって、その分、操作性が悪くなり、観察できる部位が限定されてしまう。
【００２２】
また、側視観察光学系８３の入射光軸と側方照明光学系８４の射出光軸との間隔ｄが離れれば離れるほど、側視観察光学系８３の視野と側方照明光学系８４の照野とのパララックスが大きくなる。その結果、例えば図１０(a)に示すように、近点（内視鏡の先端側）から遠点に行くに従って暗くなるような配光ムラを生じ易く、特に近接観察においては、図１０(b)に示すように、側視観察光学系８３の視野における内視鏡の先端側領域が明る過ぎてハレーションを生じる一方、反対側領域が暗くなり、得られる観察画像に悪影響を及ぼし易い。
【００２３】
また、内視鏡において、狭い空間を観察できるようにするためには、内視鏡先端部の長さを短くすることに加えて、内視鏡先端部の径を極力小型化する必要がある。このため、図９の例のように、ライトガイド８４ａを曲げ成形するとしても、極力小さい曲率半径で曲げることが望まれる。
【００２４】
しかし、ライトガイドを曲げる曲率半径を小さくして成形するのは、非常に困難であり歩留まりが悪くなる。また、曲率半径を小さくして曲げ成形しようとすると、成形したライトガイドが折れて光が漏れ、伝送効率が低下し易い。この点に関し、図５に示した特許文献１の例では、観察光学系の対物系の先端面から撮像面までを真っ直ぐに配置して、ライトガイド５１ａ１を曲げる曲率半径を大きくしているが、それでは、内視鏡先端部の径が大型化し、狭い空間を観察することができない。
【００２５】
さらに、図９に示すように、内視鏡先端部８１を内視鏡本体部８２に対し着脱可能なユニットで構成する場合には、内視鏡本体部８１に備わるライトガイド８４ａ１にさらに内視鏡先端部８１のライトガイド８４ａ２が加わることになり、その分、光の伝送効率が低下してしまう。
【００２６】
また、特許文献３に記載の側方照明光学系は、上述したように、図７、図８の例のいずれも、光学素子７１ｂ，７１ｂ’の入射面７１ｂ１，７１ｂ１’の形状に合せて、ライトガイド７１ａ，７１ａ’をＵ字型や半円型に成形、あるいはライトガイド束を集合体としてＵ字型や半円型に配置しており、ライトガイドの加工や配置が煩雑化する。ここで、例えば、図８の例の側方照明光学系において、図１１に示すように、光学素子７１ｂ’の入射面７１ｂ１’の形状に合せることなく一つのライトガイドを備えるのでは、反射面７１ｂ２’で反射した光が偏り易く、配光状態が偏るとともに伝送効率が悪くなる。
【００２７】
さらに、図７の例の側方照明光学系では、上述したように、光学素子７１ｂにおける反射面７１ｂ２及び射出面７１ｂ３の一部を、観察光学系７２の側視方向に光路を折り曲げるプリズム７２ａよりも内視鏡の先端側に配置した構成であるため、その分、内視鏡先端の硬質部が長くなってしまい、操作性が悪くなる。
【００２８】
しかるに、本発明の内視鏡側方照明光学系は、内視鏡先端部の側方に位置する観察対象からの光を取り込む観察窓を有する側視観察光学系を備えた内視鏡において、内視鏡先端部の側方に位置する観察対象を照明する側方照明光学系であって、内視鏡の先端側を向いた射出開口を有する光源部と、光源部の射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面と、側視観察光学系の外周に配置され、断面が略Ｕ字状又は略Ｊ字状に形成されるとともに、外側面が内視鏡の長手方向に沿う所定軸を中心としたシリンドリカル形状に形成されていて、反射面で反射された照明光を内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光する光伝送光学部を有し、光伝送光学部の射出端が、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、観察窓の側方に配置されている。
このため、本発明の内視鏡側方照明光学系によれば、曲げ成形するライトガイドが不要となり、伝送効率良く明るい側方照明をすることができる。また、側視観察光学系から入射する光軸と光伝送光学部の細長形状に形成された射出端から射出する光軸との間隔ｄを極力短くすることができるので画像の配光ムラや近接観察時のハレーションを極力低減できる。さらに、内視鏡先端部の長さＬを短くすることができ、操作性が向上し、より狭い空間を観察することができるようになる。
【００２９】
なお、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、光伝送光学部の射出端の近傍に、散乱面を備えるのが好ましい。
このようにすれば、照明光の配光ムラをなくすことができる。
【００３０】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式(1)を満足するのが好ましい。
１．４５＜ｎIN ・・・(1)
但し、ｎINは光伝送光学部の屈折率である。
条件式(1)を満足すれば、臨界角が小さくなって光伝送光学部の内部に入射した光を外側面で全反射し易くなり、伝送効率を上げることができる。
【００３１】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式(2)を満足するのが好ましい。
０．４＜ｒ／Ｒ ・・・(2)
但し、Ｒは光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径、ｒは円弧の中心から光源部の射出開口の中心までの距離である。
光伝送光学部を省スペース化して、その内部に入射した光を伝送するには、光源部の射出開口と光伝送光学部の外側面とが互いに極力近づくような配置構成とするのが望ましい。
【００３２】
図１２は本発明の内視鏡側方照明光学系を構成する光伝送光学部の外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径と、円弧の中心から光源部の射出開口の中心までの距離との関係を示す説明図で、(a)は光源部の射出開口が外側面から離れた位置に配置された構成例を示す図、(b)は光源部の射出開口が外側面に近い位置に配置された構成例を示す図である。
図１２(a)に示すように、光源部の射出開口Ａを外側面Ｂから離れた位置に配置すると、その分、側視観察光学系を配置するための内側領域Ｃのスペースが狭くなる。また、光源部を射出し、図示しない反射面で反射された照明光の外側面Ｂへの入射角が小さくなるので、その分、外側面Ｂで全反射されないで外側面Ｂを透過して外部に漏れ出てしまう光が多くなって、伝送効率が低下し易い。また、外側面Ｂに反射膜を設ければ、外部への光の漏れ出しを阻止できるが、外側面Ｂへの入射角が小さいと内側面Ｄの方向へ反射され、内側面Ｄと外側面Ｂとの間で反射を繰り返すことで反射膜に吸収されてロスする光量が多くなり、その分、伝送効率が低下し易い。
【００３３】
これに対し、図１２(b)に示すように、光源部の射出開口Ａを外側面Ｂに近い位置に配置すると、その分、側視観察光学系を配置するための内側領域Ｃのスペースを広く確保することができる。また、光源部を射出し、図示しない反射面で反射された照明光の外側面Ｂへの入射角が大きくなるので、その分、外側面Ｂで全反射され易くなって、外側面Ｂの外部に漏れ出てしまう光量が減少し、外側面Ｂに沿って全反射されながら光線が移動し、伝送効率が向上する。また、照明光束を全反射しながら伝搬する殆どの領域が、外側面Ｂに沿った領域となるので、内側面Ｄを外側面Ｂに近づけることができ、内側領域Ｃのスペースを大きく確保できる。また、内側領域Ｃのスペースを側視観察光学系を配置するのに必要な最小限度確保して外側面Ｂを内側面Ｄに近づけることもできる。このようにすれば、内視鏡先端部の径をより一層コンパクト化できる。
【００３４】
しかるに、本発明の内視鏡側方照明光学系において、条件式(2)を満足すれば、内側の観察光学系を配置するスペースを確保でき、しかも伝送効率を良好なものとすることができる。
【００３５】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、次の条件式(3)を満足するのが好ましい。
１．４＜ｎIN／ｎOUT ・・・(3)
但し、ｎINは光伝送光学部の屈折率、ｎOUTは光伝送光学部の外側面に接する物質の屈折率である。
条件式(3)を満足すれば、光伝送光学部の外側面に接する物質の屈折率に対する光伝送光学部の屈折率の比率が大きくなるので、光源部を射出し反射面で反射された光を外側面で全反射し易くなり、その結果、伝送効率を上げることができる。
【００３６】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、光伝送光学部の外側面に、反射膜を備えるのが好ましい。
このようにすれば、屈折率が条件式(1)を満足せず、光源部を射出し反射面で反射された光が外側面に臨界角よりも小さい角度で入射するような構成の光伝送光学部であっても、反射面の外部への光の漏れ出しを阻止でき、伝送効率を良好なものにすることができる。
【００３７】
また、本発明の内視鏡側方照明光学系においては、反射面は、光源部の射出光軸と光伝送光学部の外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心とを含む仮想平面内において射出光軸に対して垂直な仮想直線と、反射面の反射光軸とのなす角度が９０°±２０°となり、且つ、反射面の法線と、光源部の射出光軸とのなす角度が４５°±２０°となる向きに配置するのが好ましい。
このような範囲の向きに反射面を配置すれば、光伝送光学部の外側面を介して良好な伝送効率を維持して照明光を伝送することができる。
【００３８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０は、光源部１１と、反射面１２ａと、光伝送光学部１３を有する。
光源部１１は、ハロゲンやキセノン、或いはＬＥＤ等の光源（図示省略）と、ライトガイド１１ａを有し、内視鏡の長手方向に沿って配置されている。
ライトガイド１１ａの射出端１１ａ１は、光源部１１の射出開口をなし、内視鏡の先端側を向いている。
反射面１２ａは、図１(c)に示すように、Ｖの字状に切りかかれた楔形状部１２における楔面を構成する夫々の面に設けられており、光源部１１の射出開口から射出した照明光を２つに分割して夫々の側方に反射する。
【００３９】
光伝送光学部１３は、側視観察光学系２０の外周に配置されている。図１(a)中、２１は対物レンズ、２２は側視方向に光路を折り曲げる偏向部材である。図１の例では、対物レンズ２１の入射面２１ａは、側視観察光学系２０における観察窓をなしている。
また、光伝送光学部１３は、楔形状部１２と相俟って断面が略Ｕ字状に形成され且つ外側面１３ａが内視鏡の長手方向に沿う軸Ｏ１を中心としたシリンドリカル形状に形成されている。そして、光伝送光学部１３は、反射面１２ａで反射された照明光を内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光するようになっている。光伝送光学部１３の内側面１３ｂは、凹状に形成されている。外側面１３ａの円弧は、軸Ｏ１を中心として１８０度以上の角度を有している。
光伝送光学部１３の射出端１３ｃは、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、側視観察光学系２０の観察窓２１ａの側方に配置されている。
また、光伝送光学部１３は、１．４５以上の屈折率を持つプラスチックや高屈折率ガラスなどの材料を用いて成形されている。
【００４０】
また、第１実施形態の内視鏡側視照明光学系１０は、光伝送光学部１３の外側面１３ａにおけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径をＲ、円弧の中心Ｏ１から光源部１１の射出開口（ライトガイド１１ａの射出端１１ａ１）の中心Ｏ２までの距離をｒとするとき、次の条件式(2)を満足している。
０．４＜ｒ／Ｒ ・・・(2)
また、光伝送光学部１３の外側面１３ａは空気に接しており、光伝送光学部１３の屈折率をｎIN、光伝送光学部１３の外側面１３ａに接する物質（空気）の屈折率をｎOUTとするとき、次の条件式(3)を満足している。
１．４＜ｎIN／ｎOUT ・・・(3)
なお、光伝送光学部１３は、外側面１３ａに反射膜を備えてもよい。
また、反射面１２ａは、図１(a)に示すように、光源部１１の射出光軸と光伝送光学部１３の外側面１３ａにおけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心Ｏ１とを含む仮想平面内（不図示）において、光源部１１の射出光軸に対して垂直な仮想直線（図１(a)における円弧の中心Ｏ１と光源部１１の射出開口の中心Ｏ２とを結ぶ直線）と、反射面１２ａの反射光軸とのなす角度αが９０°±２０°となり、且つ、図１(c)に示すように、反射面１２ａの法線と、光源部１１の射出光軸とのなす角度βが４５°±２０°となる向きに配置されている。
また、光伝送光学部１３の射出端１３ｃの近傍の射出光軸上には、散乱面１４ａを備えた細長矩形状の光学部材１４が備えられている。散乱面１４ａは、細長矩形状の光学部材１４を構成する２つの光学部材１４1，１４2の間に挟まれている。なお、散乱面１４ａは、２つの光学部材１４1，１４2の間の代わりに、細長矩形状の光学部材１４の入射面１４1ａ又は射出面１４2ａに備えてもよい。
【００４１】
このように構成された本実施系形態の側方照明光学系１０では、光源部１１の射出開口から射出した照明光は、反射面１２ａで２つに分割されて夫々の側方に反射され、夫々の外側面１３ａに入射する。夫々の外側面１３ａは、入射した照明光を全反射又は反射しながら細長形状に形成された射出端１３ｃに導光する。射出端１３ｃを射出した照明光は、光学部材１４に入射し、散乱面１４ａで散乱されて光学部材１４を射出する。光学部材１４を射出した照明光は、側視観察光学系２０の視野範囲を照明する。
【００４２】
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０によれば、曲げ成形するライトガイドが不要となり、伝送効率良く明るい側方照明をすることができる。また、側視観察光学系２０に入射する光軸とライトガイドの射出端から射出する光軸との間隔ｄを極力短くすることができるので、観察画像の配光ムラを極力低減し、特に、近接観察時のハレーションを低減できる。さらに、内視鏡先端部の長さＬも短くすることができるので、より狭い空間を観察することができる。
【００４３】
また、光伝送光学部１３の射出端１３ｃの近傍に、散乱面１４ａを備えたので、照明光の配光ムラをなくすことができる。
また、条件式(1)を満足するので、臨界角が小さくなって光伝送光学部１３の内部に入射した光を外側面１３ａで全反射し易くなり、伝送効率を上げることができる。
また、条件式(2)を満足するので、側視観察光学系２０を配置する内側領域のスペースを大きく確保でき、伝送効率を良好なものとすることができる。
また、条件式(3)を満足するので、光伝送光学部１３の外側面１３ａに接する物質の屈折率に対する光伝送光学部１３ａの屈折率の比率が大きくなり、光源部１１を射出し反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａで全反射し易くなる。その結果、伝送効率を上げることができる。
また、光伝送光学部１３の外側面１３ａに反射膜を備えたので、仮に、光伝送光学部１３の屈折率が小さくても、光源部１１を射出し反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａで反射し易くなり、伝送効率を良好なものにすることができる。
また、光伝送光学部１３の反射面１３ａを、光源部１１の射出光軸と光伝送光学部１３の外側面１３ａにおけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心Ｏ１とを含む仮想平面内において、光源部１１の射出光軸に対して垂直な仮想直線と、反射面１２ａの反射光軸とのなす角度αが９０°±２０°となり、且つ、反射面１２ａの法線と、光源部１１の射出光軸とのなす角度βが４５°±２０°となる向きに配置したので、光伝送光学部１３の外側面１３ａを介して良好な伝送効率を維持して照明光を伝送することができる。
【００４４】
第２実施形態
図２は本発明の第２実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
本実施形態の内視鏡側視照明光学系１０’では、光伝送光学部１３’は、外側面１３ａと内側面１３ｂが、軸Ｏ１を中心とする同心円上に位置する円柱面に形成され、肉厚が光源部１１の射出開口（ライトガイド１１ａの射出端１１ａ１）の直径と略同じ大きさを有しており、光源部１１の射出開口は、外側面１３ａに近い位置に配置されている。
その他の構成は、第１実施形態の内視鏡側視照明光学系と略同じである。
【００４５】
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０’によれば、光源部１の射出開口を光伝送光学部１３’の外側面１３ａに近い位置に配置したので、側視観察光学系２０を配置するための内側領域のスペースを大きく確保できる上、反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａの全範囲にわたって全反射しやすくなり、伝送効率をより一層良好なものとすることができる。
その他の作用効果は、第１実施形態の内視鏡側方照明光学系１０と略同じである。
【００４６】
第３実施形態
図３は本発明の第３実施形態にかかる内視鏡側方照明光学系の要部構成を示す説明図で、(a)は内視鏡側方照明光学系を光源部側からみた正面図,(b)は(a)の側面図、(c)は(a)を上方から見た図、(d)は内視鏡側方照明光学系を内視鏡先端側からみた斜視図である。
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０”では、光伝送光学部１３”は、外側面１３ａと内側面１３ｂがそれぞれ異なる第１の軸Ｏ１1、第２の軸Ｏ１2を中心とする非同心の半径Ｒ１，Ｒ２を持つ円柱面に形成され、肉厚が反射面１２ａに対向する部位から射出面１３ｃに向かうに従って薄くなっている。内側面１３ｂの円弧は、第２の軸Ｏ１2を中心として１８０度の角度にとどめている。
散乱面１４ａを備える光学部材１４は、第１及び第２実施形態に比べて、入射面１４1ａから射出面１４2ａまでの厚みが大きくなっている。また、入射面１４1ａ及び射出面１４2ａのまわりの側面には、反射膜が備えられている。
その他の構成は、第１実施形態の内視鏡側方照明光学系と略同じである。
【００４７】
本実施形態の内視鏡側方照明光学系１０”によれば、側視観察光学系２０を配置する内側領域のスペースを確保しながら、側視観察光学系２０の外周に配置する光学部材の外径を極力小さくすることができ、より一層狭い空間を観察することができる。また、全体のコンパクト化を達成しがなら、外側面１３ａの円弧の曲率半径を大きくすることができるので、反射面１２ａで反射された光を外側面１３ａで全範囲にわたって全反射しやすくなり、伝送効率をより一層良好なものとすることができる。
その他の作用効果は、第１実施形態の内視鏡側方照明光学系と略同じである。
【００４８】
このように構成される上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系は、図４に示すように、内視鏡先端部が本体部と一体型の内視鏡、内視鏡先端部が本体部に着脱可能な内視鏡のいずれにも適用できる。
図４は本発明の上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系を用いた内視鏡先端部の外観を示す説明図で、(a)は先端部が本体部と一体的に構成されたタイプの側視型内視鏡に用いた例を示す図、(b)は先端部が内視鏡本体部と着脱可能に構成されたタイプの側視用内視鏡先端部に用いた例を示す図である。図４中、１は側視型内視鏡、１ａは側視型内視鏡先端部、１ａ１は側視用内視鏡先端部、１ａ２は前方観察用内視鏡先端部、１ｂは内視鏡本体部、２０’は前方観察用観察光学系、２１’は前方観察用照明光学系である。
【００４９】
以上、本発明の実施形態の内視鏡側方照明光学系について説明したが、各実施形態の内視鏡側方照明光学系においては、光伝送光学部は、図１〜図３に示したような断面がＵ字状のものに限定されるものではなく、例えば断面がＪ字状に形成されたものでもよい。その場合、反射面１２ａは、光源部１１からの光を一方に反射させるように構成したものを用いるとよい。
また、図１〜３に示した上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系では、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の外側面１３ａに空気が接する構成としたが、外側面１３ａは、接着剤を介して内視鏡先端部筐体に固定されていてもよい。その場合において、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の屈折率と接着剤の屈折率とに関し、条件式(3)を満足することができないときは、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の外側面１３ａに反射膜を備えるとよい。また、上記各実施形態においては、反射面１２ａを、Ｖの字の楔形状部１２の楔面を構成する夫々の面に設けたが、楔形状部を介在させずに直接備えても良い。
また、反射面１２ａを有する楔形状部１２と光伝送光学部１３（１３’，１３”）は、互いを一体成形又は接合のいずれでもよい。
また、上記各実施形態の内視鏡側方照明光学系では、光伝送光学部１３（１３’，１３”）の射出端１３ｃを、内視鏡の長手方向に沿う細長形状に形成したが、例えば、ある程度の幅を持たせた矩形状に形成してもよい。
また、本発明の内視鏡側方照明光学系は、工業用の側視型内視鏡に用途が限定されるものではなく、例えば、医療用の側視型内視鏡に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の内視鏡側方照明光学系は、例えば、スペースの狭い観察空間において側方に位置する観察対象を観察することが求められるあらゆる分野に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 側視型内視鏡
１ａ 側視型内視鏡先端部
１ａ１ 側視用内視鏡先端部
１ａ２ 前方観察用内視鏡先端部
１ｂ 内視鏡本体部
１０、１０’、１０” 内視鏡側方照明光学系
１１ａ ライトガイド
１１ａ１ 射出端
１２ Ｖの字状に切りかかれた楔形状部
１２ａ 反射面
１３、１３’、１３” 光伝送光学部
１３ａ 外側面
１３ｂ 内側面
１３ｃ 射出端
１４、１４1、１４2 光学部材
１４ａ 散乱面
１４1ａ 入射面
１４2ａ 射出面
２０ 側視観察光学系
２０’ 前方観察用観察光学系
２１ 対物レンズ
２１ａ 入射面（観察窓）
２１’ 前方観察用照明光学系
２２ 偏向部材
５１ 側方照明光学系
５１ａ 発光体
５１ａ１ ライトガイド
５１ｂ 照明レンズ
５２ 側視観察光学系
５２ａ 対物レンズ
６１ 側方照明光学系
６１ａ ライトガイドファイバ束
６１ｂ 照明範囲変換部
６１ｂ１ 反射板
６１ｂ１１ 第１反射面
６１ｂ１２ 第２反射面
６１ｂ２ 変換部本体
６１ｂ２１ 開口
６２ 側視観察光学系
６２ａ 観察窓
６２ｂ プリズム
７１ 側方照明光学系
７１ａ ライトガイド
７１ｂ 光学素子
７１ｂ１ 入射面
７１ｂ２ 反射面
７１ｂ３ 射出面
７２ 側視観察光学系
７２ａ プリズム
７２ｂ 対物レンズ
７３ イメージガイド
７１’ 側方照明光学系
７１ａ’ ライトガイド
７１ｂ’ 光学素子
７１ｂ１’ 入射面
７１ｂ２’ 反射面
７２’ 側視観察光学系
７２ａ’ プリズム
７２ｂ’ 対物レンズ
７３’ イメージガイド
８１ 内視鏡先端部
８２ 内視鏡本体部
８３ 側視観察光学系
８３ａ 対物レンズ
８３ｂ プリズム
８３ｂ１ 反射面
８３ｃ、８３ｄ レンズ
８３ｅ 撮像素子
８４ 側視観察光学系
８４ａ ライトガイド
８４ａ１ 射出端
８４ｂ 照明レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡先端部の側方に位置する観察対象からの光を取り込む観察窓を有する側視観察光学系を備えた内視鏡において該内視鏡先端部の側方に位置する観察対象を照明する側方照明光学系であって、
前記内視鏡の先端側を向いた射出開口を有する光源部と、
前記光源部の前記射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面と、
前記側視観察光学系の外周に配置され、断面が略Ｕ字状又は略Ｊ字状に形成されるとともに、外側面が内視鏡の長手方向に沿う所定軸を中心としたシリンドリカル形状に形成されていて、前記反射面で反射された照明光を前記内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光する光伝送光学部を有し、
前記光伝送光学部の射出端が、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、前記観察窓の側方に配置されていることを特徴とする内視鏡用側方照明光学系。
【請求項２】
前記光伝送光学部の前記射出端の近傍に、散乱面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡側方照明光学系。
【請求項３】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡側方照明光学系。
１．４５＜ｎIN
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率である。
【請求項４】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
０．４＜ｒ／Ｒ
但し、Ｒは前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径、ｒは前記円弧の中心から前記光源部の前記射出開口の中心までの距離である。
【請求項５】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
１．４＜ｎIN／ｎOUT
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率、ｎOUTは前記光伝送光学部の前記外側面に接する物質の屈折率である。
【請求項６】
前記光伝送光学部の前記外側面に、反射膜を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
【請求項７】
前記反射面は、前記光源部の射出光軸と前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心とを含む仮想平面内において前記射出光軸に対して垂直な仮想直線と、前記反射面の反射光軸とのなす角度が９０°±２０°となり、且つ、前記反射面の法線と、前記光源部の射出光軸とのなす角度が４５°±２０°となる向きに配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
【請求項１】
内視鏡先端部の側方に位置する観察対象からの光を取り込む観察窓を有する側視観察光学系を備えた内視鏡において該内視鏡先端部の側方に位置する観察対象を照明する側方照明光学系であって、
前記内視鏡の先端側を向いた射出開口を有する光源部と、
前記光源部の前記射出開口から射出した照明光を側方に反射する反射面と、
前記側視観察光学系の外周に配置され、断面が略Ｕ字状又は略Ｊ字状に形成されるとともに、外側面が内視鏡の長手方向に沿う所定軸を中心としたシリンドリカル形状に形成されていて、前記反射面で反射された照明光を前記内視鏡先端部の側方に位置する観察対象側に向けて導光する光伝送光学部を有し、
前記光伝送光学部の射出端が、内視鏡の長手方向に沿って細長形状に形成され、且つ、前記観察窓の側方に配置されていることを特徴とする内視鏡用側方照明光学系。
【請求項２】
前記光伝送光学部の前記射出端の近傍に、散乱面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡側方照明光学系。
【請求項３】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡側方照明光学系。
１．４５＜ｎIN
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率である。
【請求項４】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
０．４＜ｒ／Ｒ
但し、Ｒは前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の半径、ｒは前記円弧の中心から前記光源部の前記射出開口の中心までの距離である。
【請求項５】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
１．４＜ｎIN／ｎOUT
但し、ｎINは前記光伝送光学部の屈折率、ｎOUTは前記光伝送光学部の前記外側面に接する物質の屈折率である。
【請求項６】
前記光伝送光学部の前記外側面に、反射膜を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
【請求項７】
前記反射面は、前記光源部の射出光軸と前記光伝送光学部の前記外側面におけるシリンドリカル形状をなす円弧の中心とを含む仮想平面内において前記射出光軸に対して垂直な仮想直線と、前記反射面の反射光軸とのなす角度が９０°±２０°となり、且つ、前記反射面の法線と、前記光源部の射出光軸とのなす角度が４５°±２０°となる向きに配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡側方照明光学系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３５８２１（Ｐ２０１２−２３５８２１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５０３３（Ｐ２０１１−１０５０３３）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]