照明装置および光学装置
【課題】レーザ光源を使用して均一な照明光を得る。
【解決手段】本発明の一態様としての照明装置は、レーザ光を射出する光源部１１０〜１４０と、レーザ光を入射され、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を照明光として射出する光学素子１６０と、光源部１１０〜１４０から射出されたレーザ光を光学素子１６０に伝送し、屈曲可能に構成される照明光路部１５０と、を備える。このような構成においては、照明光ＤＬ１は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に射出される。このため、光学素子を入射方向に沿ってそのまま通過したレーザ光ＤＬ０が、照明光ＤＬ１による照明範囲ＲＩ内に射出されない。よって、照明光ＤＬ１が射出される部分に高輝度のスポットが現れず、均一な照明光を得ることができる。
【解決手段】本発明の一態様としての照明装置は、レーザ光を射出する光源部１１０〜１４０と、レーザ光を入射され、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を照明光として射出する光学素子１６０と、光源部１１０〜１４０から射出されたレーザ光を光学素子１６０に伝送し、屈曲可能に構成される照明光路部１５０と、を備える。このような構成においては、照明光ＤＬ１は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に射出される。このため、光学素子を入射方向に沿ってそのまま通過したレーザ光ＤＬ０が、照明光ＤＬ１による照明範囲ＲＩ内に射出されない。よって、照明光ＤＬ１が射出される部分に高輝度のスポットが現れず、均一な照明光を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光源を使用した照明装置および光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光源を照明として使用した内視鏡装置が存在する。レーザ光においては、ごく限られた領域にエネルギーが集中する。このため、そのままでは病変部分などの一定の面積を有する範囲を均一に照らす照明光を得ることはできない。たとえば、ある従来技術においては、内視鏡の先端に設けた凹レンズ１１を利用してレーザ光を屈折させ、病変部分に対する均一な照明を実現しようとしている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２４２０８号公報
【０００４】
レーザ光においては、非常に限られた範囲にエネルギーが集中している。このため、上記の技術においてこれを緩和するための凹レンズも、中心から周辺部分に向かって非常に鋭角的な形状を有することになる。このため、レーザの中心と凹レンズの中心とが少しでもずれると、エネルギー密度の高い光が照射される。その結果、照射範囲内に高輝度の光点が現れて、均一な照明を得ることができなくなってしまう。
【０００５】
一方で内視鏡においては、光源と先端部分との間には光ファイバが存在している。そして、この光ファイバの部分を自由に屈曲させることで、内視鏡先端部分の病変部位への挿入を実現している。よって、内視鏡の先端部分に配された凹レンズ等の光学素子の中心と、他端に配されたレーザの中心とを厳密に一致させることは困難である。よって、上記の従来技術によっては、内視鏡において均一な照明を得ることは難しい。
【０００６】
このような問題は内視鏡に限られず、エネルギー密度の高い光を照明に使用する場合であって、光を均一化するための光学素子と光源装置との相対位置を厳密に設定することが難しい場合に、広く生じうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を取り扱うものであり、レーザ光源を使用して均一な照明光を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様としての照明装置は、以下のような構成を備える。この照明装置は、レーザ光を射出する光源部と、レーザ光を入射され、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を照明光として射出する光学素子と、光源部から射出されたレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される照明光路部と、を備える。
【０００９】
このような構成においては、照明光は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に射出される。このため、光学素子を入射方向に沿ってそのまま通過したレーザ光が、照明光による照明範囲内に射出されない。よって、照明光が射出される部分に高輝度のスポットが現れず、均一な照明光を得ることができる。
【００１０】
なお、光学素子は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を照明光として射出するホログラフィック光学素子とすることができる。このような構成とすれば、ホログラフィック光学素子を適切に構成することによって、照明光が照らす範囲を好ましい形状とすることができる。なお、「ホログラフィック光学素子」とは、ホログラムの干渉縞を利用した回折光学素子である。
【００１１】
さらに、光学素子は、１次の回折光が平面に投影された場合に平面の四辺形の範囲が照らされるように１次の回折光を射出することが好ましい。このような態様とすれば、人間が見るのに適した四辺形の領域を照明光で照射することができる。
【００１２】
なお、光学素子は、コンピュータ合成ホログラムとすることが好ましい。このような構成とすれば、入射したレーザ光を効率的に照明光としての１次の回折光とするように、光学素子を構成することができる。
【００１３】
また、光学素子は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を照明光として射出する回折格子とすることもできる。このような構成としても、照明光が射出される部分に高輝度のスポットが現れない照明装置を実現できる。
【００１４】
なお、光学素子に対してレーザ光が入射する側とは逆の側であって、光学素子からレーザ光の入射方向を延長した方向に、光を吸収しその光を照明装置外に射出させない吸光部を備えることが好ましい。
【００１５】
このような構成とすれば、入射方向に沿ってそのまま光学素子を通過したレーザ光が照明装置外に射出されることを防止することができる。よって、ユーザが意図しない物にレーザ光が当たる可能性を低くすることができる。
【００１６】
なお、上記のいずれかの態様の照明装置を備える光学装置を、以下のように構成することができる。この光学装置は、対象物から反射された光を受けて対象物の画像を形成する画像処理部と、照明光を受けて対象物が反射した反射光を画像処理部に伝送し、屈曲可能に構成される反射光路部と、を備える。
【００１７】
このような態様とすれば、照明装置の照明光に照らされた対象物の画像を、画像処理部によって得ることができる。
【００１８】
光学素子と反射光路部とは、反射光路部が反射光を受け取る対象物の範囲が、光学素子からレーザ光の入射方向を延長した方向に射出された光によって対象物が照射されうる部分を含まないように構成されることが好ましい。
【００１９】
このような態様とすれば、反射光路部が反射光を受け取る対象物の範囲内に、光学素子を入射方向に沿ってそのまま通過したレーザ光による高輝度のスポットが形成されない。よって、均一な照明のもとで画像を得ることができる。
【００２０】
なお、光源部は、赤色のレーザ光を射出する第１の光源と、緑色のレーザ光を射出する第２の光源と、青色のレーザ光を射出する第３の光源と、を備えることが好ましい。そして、光学素子は、赤色のレーザ光の少なくとも一部と、緑色のレーザ光の少なくとも一部と、青色のレーザ光の少なくとも一部とを、それぞれ照明光として対象物上の互いに重複する範囲に射出するように構成されることが好ましい。このような構成とすれば、画像処理部によってカラー画像を形成することができる。
【００２１】
また、照明光路部は、第１の光源から射出された赤色のレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第１の照明光路と、第２の光源から射出された緑色のレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第２の照明光路と、第３の光源から射出された青色のレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第３の照明光路と、を備えることが好ましい。そして、光学装置は、さらに、第１ないし第３の照明光路と、反射光路部と、を２行２列の配置で保持する保持部を備えることが好ましい。
【００２２】
このような構成とすれば、第１ないし第３の照明光路と反射光路部とをまとめて保持することができ、３個の照明光路と反射光路部とを屈曲させても、それぞれの相対位置が変動しにくい。その結果、照明光路部と反射光路部とを屈曲させても、画像処理部において良好な画像が得られる。
【００２３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、照明装置、光学装置、撮像装置、照明方法、撮像方法、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図である。内視鏡ＥＳは、レーザダイオード１１０と、第二高調波発生器１２０と、共振器１３０と、レンズ１４０と、光ファイバ１５０と、コンピュータ合成ホログラム１６０と、アブソーバ１７０と、ホルダ１８０と、を備えている。また、内視鏡ＥＳは、受光部２１０と、光ファイバ２２０と、カメラ２３０とを備えている。
【００２５】
内視鏡ＥＳにおいて、光ファイバ１５０と、コンピュータ合成ホログラム１６０と、受光部２１０と、光ファイバ２２０とは、屈曲可能なカバー１５５とアブソーバ１７０とに覆われている。カバー１５５は開口１５５ｏを有している。コンピュータ合成ホログラム１６０（以下、「ＣＧＨ１６０」と表記する。ＣＧＨは、Computer Generated Hologramの略字である）から照射された光の一部は、開口１５５ｏを通って患部ＡＰを照射する。また、患部ＡＰからの反射光ＲＬは、開口１５５ｏを通って受光部２１０に受光される。
【００２６】
レーザダイオード１１０は、レーザ光を射出する。第二高調波発生器１２０は、レーザダイオード１１０からレーザ光を受け取ってその周波数の２倍の周波数を有するレーザ光を発生させる。共振器１３０は、第二高調波発生器１２０から受け取ったレーザ光を共振させる。その後、共振器１３０から射出されたレーザ光は、レンズ１４０を介して、光ファイバ１５０に入射する。
【００２７】
光ファイバ１５０は、レーザ光をＣＧＨ１６０に伝える。光ファイバ１５０は、先端部分１５０ｆが屈曲されて、ＣＧＨ１６０に接続されている。その結果、光ファイバ１５０は、ＣＧＨ１６０の中心線ＣＩに対して所定の角度−Θ０をなしてレーザ光を入射させる。なお、本明細書においては、ＣＧＨ１６０の中心線ＣＩに対する角度の符号は、受光部２１０に近づく向きを＋とし、受光部２１０から遠ざかる向きを−とする。
【００２８】
図２は、ＣＧＨ１６０の一部を拡大して示す正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。ＣＧＨ１６０は、ほぼ板状の部材であり、一方の側には平らな面１６０ｐを有しており、他方の側には凹凸を有している。面１６０ｐに垂直な線をＣＧＨ１６０の中心線ＣＩと呼ぶ。ＣＧＨ１６０は、中心線ＣＩ方向に沿った厚みが互いに異なる複数の矩形領域ａ〜ｄを有している。矩形領域ａ〜ｄは、その順に厚みが大きい。互いに異なる厚みを有する矩形領域ａ〜ｄは、それぞれＣＧＨ１６０に多数設けられている。
【００２９】
このような構成を有するＣＧＨ１６０は、入射光ＬＩによって生じる透過光ＤＬ０、ならびに１次の回折光ＤＬ１、２次の回折光ＤＬ２、３次の回折光ＤＬ３等を、互いに異なる角度範囲に照射する。なお、図３では、説明のために透過光ＤＬ０、１次の回折光ＤＬ１、２次の回折光ＤＬ２、３次の回折光ＤＬ３を示しているが、図３は、本実施例におけるＣＧＨ１６０の射出光の方向を正確に示すものではない。本明細書において、透過光ＤＬ０、１次の回折光ＤＬ１、２次の回折光ＤＬ２、３次の回折光ＤＬ３を含め、ＣＧＨ１６０から射出される光をまとめて射出光ＬＯと呼ぶことがある。
【００３０】
ＣＧＨ１６０は、反復フーリエ法などの所定のシミュレーション手法を使用して設計されている。本実施例におけるＣＧＨ１６０は、入射光ＬＩのエネルギーのほとんどを１次の回折光ＤＬ１として照射する。そして、透過光ＤＬ０（本明細書において「０次の回折光」ともいう）ならびに２次以上の回折光ＤＬｉ（ｉ＝２，３，．．．）はほとんど射出しない。
【００３１】
また、本実施例におけるＣＧＨ１６０は、１次の回折光ＤＬ１を、回折光ＤＬ１の進行方向と交わる断面において四辺形の形状をなすように、放射状に射出する。なお、図３においては、理解を容易にするために１次の回折光ＤＬ１を矢印で示しているが、実際には、１次の回折光ＤＬ１は所定範囲の角度で照射される。
【００３２】
図１の構成において、ＣＧＨ１６０に対して入射光は所定の角度−Θ０をなして入射する。このため、仮にＣＧＨ１６０から透過光ＤＬ０が射出された場合には、そのままＣＧＨ１６０の中心線ＣＩに対して−Θ０の角度で射出される。
【００３３】
ＣＧＨ１６０に対してレーザ光が入射する側とは逆の側であって、ＣＧＨ１６０からレーザ光の入射方向を延長した方向（図１において透過光ＤＬ０が示されている方向）には、アブソーバ１７０が設けられている。アブソーバ１７０は、黒色のアルミ板である。
仮にＣＧＨ１６０から透過光ＤＬ０が照射された場合には、アブソーバ１７０が、透過光ＤＬ０を吸収しこれを内視鏡ＥＳ外に射出させない。
【００３４】
一方、１次の回折光ＤＬ１は、＋Θ１１〜＋Θ１２の角度をなしてＣＧＨ１６０から射出される。そして、１次の回折光ＤＬ１は、開口１５５ｏを通って患部ＡＰの照射部分ＲＩを照射する。
【００３５】
患部ＡＰは、ＣＧＨ１６０から射出された照明光としての１次の回折光ＤＬ１を受けて、反射光を生じさせる。受光部２１０は、患部ＡＰの照射部分ＲＩ内に含まれる撮像部分ＲＣが反射した反射光の少なくとも一部ＲＬを受け取る。受光部２１０は、偏心レンズ２１１を有している。受光部２１０は、偏心レンズ２１１によって、受光部２１０の正面からずれた位置にある撮像部分ＲＣからの反射光ＲＬを受光する。そして、その反射光ＲＬは、偏心レンズ２１１によって、平行光とされ、光ファイバ２２０に伝えられる。
【００３６】
光ファイバ２２０は、偏心レンズ２１１から伝えられた平行光をカメラ２３０に伝送する。カメラ２３０は、光ファイバ２２０から受け取った光で写真を撮影する。
【００３７】
なお、ホルダ１８０は、光ファイバ１５０，２２０の患部ＡＰ側の端部近傍において、光ファイバ１５０，２２０を保持する。そして、ホルダ１８０から患部ＡＰ側の部分では、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０，２２０は、ほとんど屈曲しない。このため、本実施例においては、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０，２２０が屈曲されても、光ファイバ１５０と光ファイバ２２０の相対位置および姿勢が変化しにくい。このため、照明光ＤＬ１の向きが変化しにくく、患部についての高品質な写真画像を得ることができる。
【００３８】
図４は、ＣＧＨ１６０から射出される１次の回折光ＤＬ１によって照らされる患部の範囲である照射部分ＲＩと、受光部２１０が反射光を受け取る撮像部分ＲＣの関係を示す図である。患部ＡＰが、ＣＧＨ１６０の基準面１６０ｐに対して平行な平面である場合には、１次の回折光ＤＬ１によって照らされる範囲ＲＩは、長方形となる。一方、受光部２１０が反射光を受け取る撮像部分ＲＣは、患部ＡＰが、ＣＧＨ１６０の基準面１６０ｐに対して平行な平面である場合には、範囲ＲＩ内に含まれる長方形の範囲である。なお、患部ＡＰが、ＣＧＨ１６０の基準面１６０ｐに対して平行ではない平面である場合には、範囲ＲＩは、四辺形となる。
【００３９】
なお、仮にＣＧＨ１６０から透過光ＤＬ０が照射された場合であって、仮にアブソーバ１７０（図１参照）が存在しなかった場合には、患部ＡＰに、透過光ＤＬ０による高輝度のスポットＳ０が現れる。本実施例の内視鏡ＥＳのＣＧＨ１６０および受光部２１０は、
透過光ＤＬ０と照明光ＤＬ１とが異なる方向に射出されるように構成されており（図１参照）、さらに、スポットＳ０と範囲ＲＩおよび撮像部分ＲＣが重ならないように構成されている。このため、照明光で照らしてカメラ２３０で撮影する患部の撮像部分ＲＣ内に高輝度のスポットＳ０が現れない。よって、良好な照明を行って患部を撮影することができる。
【００４０】
Ｂ．第２実施例：
図５は、本発明の第２実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図である。第２実施例の内視鏡ＥＳｂは、光ファイバ１５０の屈曲された先端部分１５０ｆに代えてプリズム１５２を有する。また、第２実施例の内視鏡ＥＳｃは、ＣＧＨ１６０に代えて回折格子１６２を有する。第２実施例の内視鏡ＥＳｂの他の点は、第１実施例の内視鏡ＥＳと同じである。
【００４１】
プリズム１５２は、光ファイバ１５０から受け取ったレーザ光の向きを変えて、そのレーザ光を回折格子１６２に向けて射出する。なお、図５において、レーザ光の回折格子１６２の中心線に対する入射方向を−Θ０で示す。
【００４２】
回折格子１６２は、一方向（図５においては上下方向）に沿ってくり返しパターンが形成されている光学素子である。なお、図５においては、くり返しパターンの特徴を強調して示している。回折格子１６２は、中心線に対して−Θ０をなす角度で入射光を入射されて、中心線に対して−Θ０とは異なる＋Θ２の角度に１次の回折光ＤＬ１を照射する。回折格子１６２を透過する透過光ＤＬ０は、中心線に対して−Θ０をなす方向に射出されて、アブソーバ１７０に吸収される。
【００４３】
このような態様としても、回折格子１６２による１次の回折光ＤＬ１を照明光として利用して、患部ＡＰの照射部分ＲＩを照らすことができる。そして、照明光で照らされカメラ２３０で撮影される撮像部分ＲＣ内に高輝度のスポットＳ０が現れることがない。
【００４４】
Ｃ．第３実施例：
第１実施例では、レーザダイオード１１０と、第二高調波発生器１２０と、共振器１３０と、レンズ１４０と、光ファイバ１５０と、ＣＧＨ１６０と、アブソーバ１７０と、を１セット備えている内視鏡ＥＳについて説明した。第３実施例の内視鏡ＥＳｃは、これらのセットを３組備え、それぞれのＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂからぞれぞれ赤色光、緑色光、青色光を照射する。それらの赤色光、緑色光、青色光は、ＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂから所定の距離にある患部ＡＰにおいて、重複する範囲ＲＩを照射する。第３実施例の内視鏡ＥＳｃの他の点は、第１実施例の内視鏡ＥＳと同じである。
【００４５】
図６は、レーザ光を伝送する３本の光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂと、患部ＡＰからの反射光を伝送する光ファイバ２２０とを保持するホルダ１８０ｃを示す平面図である。第３実施例の内視鏡ＥＳｃは、互いに異なる周波数のレーザ光を射出するレーザダイオード１１０ｒ，１１０ｇ，１１０ｂを備えている。なお、内視鏡ＥＳｃを構成する各要素の符号において、ｒは、赤色光の照明光学系の構成要素であることを示す。ｇは、緑色光の照明光学系の構成要素であることを示す。ｂは、青色光の照明光学系の構成要素であることを示す。
【００４６】
各色のレーザ光は、それぞれ第二高調波発生器１２０ｒ，１２０ｇ，１２０ｂと、共振器１３０ｒ，１３０ｇ，１３０ｂと、レンズ１４０ｒ，１４０ｇ，１４０ｂと、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂを経て、ＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂから赤色光、緑色光、青色光の照明光として範囲ＲＩに照射される。このため、受光部２１０は撮像部分ＲＣからカラーの反射光を受光することができる。よって、第３実施例においては、カメラ２３０は、カラー画像を撮影することができる。
【００４７】
光ファイバ１５０ｒは、赤色レーザ光を伝送する光ファイバである。光ファイバ１５０ｇは、緑色レーザ光を伝送する光ファイバである。光ファイバ１５０ｂは、青色レーザ光を伝送する光ファイバである。
【００４８】
図６のホルダ１８０ｃは、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０の患部ＡＰ側の端部近傍において、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０を２行２列の配置で保持する。なお、ホルダ１８０ｃの設置位置は、図１に示す第１の実施例の内視鏡ＥＳのホルダ１８０と同じである。
【００４９】
ホルダ１８０ｃから患部ＡＰ側の部分では、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０は、ほとんど屈曲しない。このため、第３実施例においては、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０が屈曲されても、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０の相対位置が変化しにくい。このため、レッド、グリーン、ブルーの照明光の向きが変化しにくい。よって、患部についての高品質な写真画像を得ることができる。
【００５０】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５１】
Ｄ１．変形例１：
上記第３実施例の内視鏡ＥＳｂは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を射出するように、構成される。しかし、対象物を照らす光は、赤色光、緑色光、青色光以外の色光とすることもできる。たとえば、光ファイバ１５０に入射される前に、赤色光、緑色光、青色光を合成して、白色光として光ファイバ１５０に入射させて照明光としてもよい。そのような態様とすれば、白色光で対象物が照らされる。このため、カメラ２３０等の画像処理部において、対象物のカラー画像を得ることができる。
【００５２】
また、対象物を照らす光は、赤外線や紫外線とすることもできる。それらの非可視光を射出するように、レーザダイオード１１０と、第二高調波発生器１２０と、共振器１３０と、レンズ１４０等を構成する場合には、画像処理部としてのカメラ２３０等も、非可視光の照明光による反射光を受けて対象物の画像を形成することができる態様とすることが好ましい。
【００５３】
Ｄ２．変形例２：
上記第３実施例においては、それぞれ赤色光用、緑色光用、青色光用のＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂが設けられている。これらの光学素子は、個別に設けることもでき、一体として設けることもできる。互いに異なる色光用の光学素子を一体で設けた態様においては、光ファイバの部分を屈曲させても、各色光の射出方向が互いにずれにくい。よって、光ファイバの部分を屈曲させても、良好な画像を得ることができる。
【００５４】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例においては、屈曲可能な光路部として、任意の部位で任意に曲げられる光ファイバが採用されている。しかし、光路部としては、プリズム、レンズ、ミラーなどを組み合わせて、所定の箇所で光の向きを任意の角度に変えられる構成を採用することもできる。すなわち、照明光のための光路部は、光源から射出された光をＣＧＨなどの光学素子に伝送することができ、屈曲可能な構成であればよい。そして、反射光のための光路部は、対象物が反射した反射光を伝送することができ、屈曲可能な構成であればよい。
【００５５】
Ｄ４．変形例４：
上記第１実施例においては、ホルダ１８０において光ファイバ１５０の先端部分１５０ｆが屈曲されている（図１参照）。しかし、光ファイバ１５０は、光ファイバ１５０の長手方向に沿った複数箇所を保持するホルダを使用して、たとえば光ファイバの外径の１０倍以上の長さを有する部分において屈曲させることもできる。そのような態様においては、光ファイバの曲率が小さくなる。このため、光ファイバの破損の可能性を低減できる。また、光ファイバから光が漏れる可能性を低減できる。なお、そのような態様においては、照射光を伝送し、緩やかに曲がる光ファイバ１５０と、反射光を伝送する光ファイバ２２０とを、交差させて配置することもできる。
【００５６】
Ｄ５．変形例５：
上記第１および第２実施例においては、１次の回折光が照明光として使用される。しかし、光学素子の２次以上の高次の回折光を照明光として使用する態様とすることもできる。
【００５７】
また、上記実施例においては、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を射出する光学素子として、ＣＧＨ１６０と回折格子１６２が採用されている。しかし、そのような機能を奏する光学素子として、他の構成を採用することも可能である。たとえば、すりガラスなどの光の拡散性および透光性を有する拡散板を、ＣＧＨ１６０や回折格子１６２の代わりに採用することもできる。そのような態様においては、レーザ光の入射方向とは異なる方向に拡散される光が照明光として利用される。
【００５８】
Ｄ６．変形例６：
第１実施例では、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を射出する光学素子として、コンピュータ合成ホログラム１６０が採用されている。しかし、コンピュータ合成ホログラム以外のホログラフィック光学素子を使用することもできる。たとえば、黒い背景に白い長方形の板を置いて、互いにコヒーレントな成分の光ビームを使用してその白い長方形のホログラムを記録したホログラフィック光学素子を、ＣＧＨ１６０に代えて使用することもできる。
【００５９】
Ｄ７．変形例７：
上記実施例においては、透過光を吸収するアブソーバ１７０はアルミで構成されている。しかし、アブソーバ１７０はＡＢＳ（Acrylonitrile Bbutadiene Styrene：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）など、他の素材で構成することもできる。
【００６０】
Ｄ８．変形例８：
上記実施例では、対象物の画像を形成する画像処理部として、カメラが採用されている。しかし、画像処理部としては、記録媒体に画像を記録する記録装置（たとえば、デジタルカメラ、ポラロイドカメラ、プリンタなど）、表示部に画像を表示する表示部（たとえば、光学式のスクリーン、液晶モニタ、プロジェクタなど）などの、他の構成を採用することもできる。
【００６１】
Ｄ９．変形例９：
上記実施例では、本発明の実施例として、患部の画像を得るための内視鏡について説明した。しかし、本発明は他の態様で実現することもできる。たとえば、本発明は、構造物内や事故現場などにおいて、内部の画映像を得るための機器として構成することもできる。また、本発明は、反射光を処理するための構成を備えない、照明装置として構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図。
【図２】ＣＧＨ１６０の一部を拡大して示す正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】照射部分ＲＩと、撮像部分ＲＣの関係を示す図。
【図５】本発明の第２実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図。
【図６】ホルダ１８０ｃを示す平面図
【符号の説明】
【００６３】
１１０…レーザダイオード
１２０…第二高調波発生器
１３０…共振器
１４０…レンズ
１５０…光ファイバ
１５０ｆ…屈曲された光ファイバの先端部分
１５０ｒ…赤色のレーザ光を伝送する光ファイバ
１５０ｇ…緑色のレーザ光を伝送する光ファイバ
１５０ｂ…青色のレーザ光を伝送する光ファイバ
１５２…プリズム
１５５…カバー
１５５ｏ…開口
１６０…コンピュータ合成ホログラム（ＣＧＨ）
１６０ｐ…ＣＧＨの基準面
１６２…回折格子
１７０…アブソーバ
１８０，１８０ｃ…ホルダ
２１０…受光部
２１１…偏心レンズ
２２０…光ファイバ
２３０…カメラ
ＡＰ…患部
ＣＩ…ＣＧＨの中心線
ＤＬ０…透過光（０次の回折光）
ＤＬ１…１次の回折光（照明光）
ＤＬ２…２次の回折光
ＤＬ３…３次の回折光
ＥＳ，ＥＳｂ…内視鏡
ＬＩ…ＣＨＧへの入射光
ＬＯ…ＣＨＧからの射出光
ＲＣ…撮像部分
ＲＩ…照射部分
ＲＬ…反射光
Ｓ０…スポット
ａ〜ｄ…互いに厚みが異なる矩形領域
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光源を使用した照明装置および光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光源を照明として使用した内視鏡装置が存在する。レーザ光においては、ごく限られた領域にエネルギーが集中する。このため、そのままでは病変部分などの一定の面積を有する範囲を均一に照らす照明光を得ることはできない。たとえば、ある従来技術においては、内視鏡の先端に設けた凹レンズ１１を利用してレーザ光を屈折させ、病変部分に対する均一な照明を実現しようとしている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２４２０８号公報
【０００４】
レーザ光においては、非常に限られた範囲にエネルギーが集中している。このため、上記の技術においてこれを緩和するための凹レンズも、中心から周辺部分に向かって非常に鋭角的な形状を有することになる。このため、レーザの中心と凹レンズの中心とが少しでもずれると、エネルギー密度の高い光が照射される。その結果、照射範囲内に高輝度の光点が現れて、均一な照明を得ることができなくなってしまう。
【０００５】
一方で内視鏡においては、光源と先端部分との間には光ファイバが存在している。そして、この光ファイバの部分を自由に屈曲させることで、内視鏡先端部分の病変部位への挿入を実現している。よって、内視鏡の先端部分に配された凹レンズ等の光学素子の中心と、他端に配されたレーザの中心とを厳密に一致させることは困難である。よって、上記の従来技術によっては、内視鏡において均一な照明を得ることは難しい。
【０００６】
このような問題は内視鏡に限られず、エネルギー密度の高い光を照明に使用する場合であって、光を均一化するための光学素子と光源装置との相対位置を厳密に設定することが難しい場合に、広く生じうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を取り扱うものであり、レーザ光源を使用して均一な照明光を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様としての照明装置は、以下のような構成を備える。この照明装置は、レーザ光を射出する光源部と、レーザ光を入射され、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を照明光として射出する光学素子と、光源部から射出されたレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される照明光路部と、を備える。
【０００９】
このような構成においては、照明光は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に射出される。このため、光学素子を入射方向に沿ってそのまま通過したレーザ光が、照明光による照明範囲内に射出されない。よって、照明光が射出される部分に高輝度のスポットが現れず、均一な照明光を得ることができる。
【００１０】
なお、光学素子は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を照明光として射出するホログラフィック光学素子とすることができる。このような構成とすれば、ホログラフィック光学素子を適切に構成することによって、照明光が照らす範囲を好ましい形状とすることができる。なお、「ホログラフィック光学素子」とは、ホログラムの干渉縞を利用した回折光学素子である。
【００１１】
さらに、光学素子は、１次の回折光が平面に投影された場合に平面の四辺形の範囲が照らされるように１次の回折光を射出することが好ましい。このような態様とすれば、人間が見るのに適した四辺形の領域を照明光で照射することができる。
【００１２】
なお、光学素子は、コンピュータ合成ホログラムとすることが好ましい。このような構成とすれば、入射したレーザ光を効率的に照明光としての１次の回折光とするように、光学素子を構成することができる。
【００１３】
また、光学素子は、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を照明光として射出する回折格子とすることもできる。このような構成としても、照明光が射出される部分に高輝度のスポットが現れない照明装置を実現できる。
【００１４】
なお、光学素子に対してレーザ光が入射する側とは逆の側であって、光学素子からレーザ光の入射方向を延長した方向に、光を吸収しその光を照明装置外に射出させない吸光部を備えることが好ましい。
【００１５】
このような構成とすれば、入射方向に沿ってそのまま光学素子を通過したレーザ光が照明装置外に射出されることを防止することができる。よって、ユーザが意図しない物にレーザ光が当たる可能性を低くすることができる。
【００１６】
なお、上記のいずれかの態様の照明装置を備える光学装置を、以下のように構成することができる。この光学装置は、対象物から反射された光を受けて対象物の画像を形成する画像処理部と、照明光を受けて対象物が反射した反射光を画像処理部に伝送し、屈曲可能に構成される反射光路部と、を備える。
【００１７】
このような態様とすれば、照明装置の照明光に照らされた対象物の画像を、画像処理部によって得ることができる。
【００１８】
光学素子と反射光路部とは、反射光路部が反射光を受け取る対象物の範囲が、光学素子からレーザ光の入射方向を延長した方向に射出された光によって対象物が照射されうる部分を含まないように構成されることが好ましい。
【００１９】
このような態様とすれば、反射光路部が反射光を受け取る対象物の範囲内に、光学素子を入射方向に沿ってそのまま通過したレーザ光による高輝度のスポットが形成されない。よって、均一な照明のもとで画像を得ることができる。
【００２０】
なお、光源部は、赤色のレーザ光を射出する第１の光源と、緑色のレーザ光を射出する第２の光源と、青色のレーザ光を射出する第３の光源と、を備えることが好ましい。そして、光学素子は、赤色のレーザ光の少なくとも一部と、緑色のレーザ光の少なくとも一部と、青色のレーザ光の少なくとも一部とを、それぞれ照明光として対象物上の互いに重複する範囲に射出するように構成されることが好ましい。このような構成とすれば、画像処理部によってカラー画像を形成することができる。
【００２１】
また、照明光路部は、第１の光源から射出された赤色のレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第１の照明光路と、第２の光源から射出された緑色のレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第２の照明光路と、第３の光源から射出された青色のレーザ光を光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第３の照明光路と、を備えることが好ましい。そして、光学装置は、さらに、第１ないし第３の照明光路と、反射光路部と、を２行２列の配置で保持する保持部を備えることが好ましい。
【００２２】
このような構成とすれば、第１ないし第３の照明光路と反射光路部とをまとめて保持することができ、３個の照明光路と反射光路部とを屈曲させても、それぞれの相対位置が変動しにくい。その結果、照明光路部と反射光路部とを屈曲させても、画像処理部において良好な画像が得られる。
【００２３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、照明装置、光学装置、撮像装置、照明方法、撮像方法、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図である。内視鏡ＥＳは、レーザダイオード１１０と、第二高調波発生器１２０と、共振器１３０と、レンズ１４０と、光ファイバ１５０と、コンピュータ合成ホログラム１６０と、アブソーバ１７０と、ホルダ１８０と、を備えている。また、内視鏡ＥＳは、受光部２１０と、光ファイバ２２０と、カメラ２３０とを備えている。
【００２５】
内視鏡ＥＳにおいて、光ファイバ１５０と、コンピュータ合成ホログラム１６０と、受光部２１０と、光ファイバ２２０とは、屈曲可能なカバー１５５とアブソーバ１７０とに覆われている。カバー１５５は開口１５５ｏを有している。コンピュータ合成ホログラム１６０（以下、「ＣＧＨ１６０」と表記する。ＣＧＨは、Computer Generated Hologramの略字である）から照射された光の一部は、開口１５５ｏを通って患部ＡＰを照射する。また、患部ＡＰからの反射光ＲＬは、開口１５５ｏを通って受光部２１０に受光される。
【００２６】
レーザダイオード１１０は、レーザ光を射出する。第二高調波発生器１２０は、レーザダイオード１１０からレーザ光を受け取ってその周波数の２倍の周波数を有するレーザ光を発生させる。共振器１３０は、第二高調波発生器１２０から受け取ったレーザ光を共振させる。その後、共振器１３０から射出されたレーザ光は、レンズ１４０を介して、光ファイバ１５０に入射する。
【００２７】
光ファイバ１５０は、レーザ光をＣＧＨ１６０に伝える。光ファイバ１５０は、先端部分１５０ｆが屈曲されて、ＣＧＨ１６０に接続されている。その結果、光ファイバ１５０は、ＣＧＨ１６０の中心線ＣＩに対して所定の角度−Θ０をなしてレーザ光を入射させる。なお、本明細書においては、ＣＧＨ１６０の中心線ＣＩに対する角度の符号は、受光部２１０に近づく向きを＋とし、受光部２１０から遠ざかる向きを−とする。
【００２８】
図２は、ＣＧＨ１６０の一部を拡大して示す正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。ＣＧＨ１６０は、ほぼ板状の部材であり、一方の側には平らな面１６０ｐを有しており、他方の側には凹凸を有している。面１６０ｐに垂直な線をＣＧＨ１６０の中心線ＣＩと呼ぶ。ＣＧＨ１６０は、中心線ＣＩ方向に沿った厚みが互いに異なる複数の矩形領域ａ〜ｄを有している。矩形領域ａ〜ｄは、その順に厚みが大きい。互いに異なる厚みを有する矩形領域ａ〜ｄは、それぞれＣＧＨ１６０に多数設けられている。
【００２９】
このような構成を有するＣＧＨ１６０は、入射光ＬＩによって生じる透過光ＤＬ０、ならびに１次の回折光ＤＬ１、２次の回折光ＤＬ２、３次の回折光ＤＬ３等を、互いに異なる角度範囲に照射する。なお、図３では、説明のために透過光ＤＬ０、１次の回折光ＤＬ１、２次の回折光ＤＬ２、３次の回折光ＤＬ３を示しているが、図３は、本実施例におけるＣＧＨ１６０の射出光の方向を正確に示すものではない。本明細書において、透過光ＤＬ０、１次の回折光ＤＬ１、２次の回折光ＤＬ２、３次の回折光ＤＬ３を含め、ＣＧＨ１６０から射出される光をまとめて射出光ＬＯと呼ぶことがある。
【００３０】
ＣＧＨ１６０は、反復フーリエ法などの所定のシミュレーション手法を使用して設計されている。本実施例におけるＣＧＨ１６０は、入射光ＬＩのエネルギーのほとんどを１次の回折光ＤＬ１として照射する。そして、透過光ＤＬ０（本明細書において「０次の回折光」ともいう）ならびに２次以上の回折光ＤＬｉ（ｉ＝２，３，．．．）はほとんど射出しない。
【００３１】
また、本実施例におけるＣＧＨ１６０は、１次の回折光ＤＬ１を、回折光ＤＬ１の進行方向と交わる断面において四辺形の形状をなすように、放射状に射出する。なお、図３においては、理解を容易にするために１次の回折光ＤＬ１を矢印で示しているが、実際には、１次の回折光ＤＬ１は所定範囲の角度で照射される。
【００３２】
図１の構成において、ＣＧＨ１６０に対して入射光は所定の角度−Θ０をなして入射する。このため、仮にＣＧＨ１６０から透過光ＤＬ０が射出された場合には、そのままＣＧＨ１６０の中心線ＣＩに対して−Θ０の角度で射出される。
【００３３】
ＣＧＨ１６０に対してレーザ光が入射する側とは逆の側であって、ＣＧＨ１６０からレーザ光の入射方向を延長した方向（図１において透過光ＤＬ０が示されている方向）には、アブソーバ１７０が設けられている。アブソーバ１７０は、黒色のアルミ板である。
仮にＣＧＨ１６０から透過光ＤＬ０が照射された場合には、アブソーバ１７０が、透過光ＤＬ０を吸収しこれを内視鏡ＥＳ外に射出させない。
【００３４】
一方、１次の回折光ＤＬ１は、＋Θ１１〜＋Θ１２の角度をなしてＣＧＨ１６０から射出される。そして、１次の回折光ＤＬ１は、開口１５５ｏを通って患部ＡＰの照射部分ＲＩを照射する。
【００３５】
患部ＡＰは、ＣＧＨ１６０から射出された照明光としての１次の回折光ＤＬ１を受けて、反射光を生じさせる。受光部２１０は、患部ＡＰの照射部分ＲＩ内に含まれる撮像部分ＲＣが反射した反射光の少なくとも一部ＲＬを受け取る。受光部２１０は、偏心レンズ２１１を有している。受光部２１０は、偏心レンズ２１１によって、受光部２１０の正面からずれた位置にある撮像部分ＲＣからの反射光ＲＬを受光する。そして、その反射光ＲＬは、偏心レンズ２１１によって、平行光とされ、光ファイバ２２０に伝えられる。
【００３６】
光ファイバ２２０は、偏心レンズ２１１から伝えられた平行光をカメラ２３０に伝送する。カメラ２３０は、光ファイバ２２０から受け取った光で写真を撮影する。
【００３７】
なお、ホルダ１８０は、光ファイバ１５０，２２０の患部ＡＰ側の端部近傍において、光ファイバ１５０，２２０を保持する。そして、ホルダ１８０から患部ＡＰ側の部分では、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０，２２０は、ほとんど屈曲しない。このため、本実施例においては、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０，２２０が屈曲されても、光ファイバ１５０と光ファイバ２２０の相対位置および姿勢が変化しにくい。このため、照明光ＤＬ１の向きが変化しにくく、患部についての高品質な写真画像を得ることができる。
【００３８】
図４は、ＣＧＨ１６０から射出される１次の回折光ＤＬ１によって照らされる患部の範囲である照射部分ＲＩと、受光部２１０が反射光を受け取る撮像部分ＲＣの関係を示す図である。患部ＡＰが、ＣＧＨ１６０の基準面１６０ｐに対して平行な平面である場合には、１次の回折光ＤＬ１によって照らされる範囲ＲＩは、長方形となる。一方、受光部２１０が反射光を受け取る撮像部分ＲＣは、患部ＡＰが、ＣＧＨ１６０の基準面１６０ｐに対して平行な平面である場合には、範囲ＲＩ内に含まれる長方形の範囲である。なお、患部ＡＰが、ＣＧＨ１６０の基準面１６０ｐに対して平行ではない平面である場合には、範囲ＲＩは、四辺形となる。
【００３９】
なお、仮にＣＧＨ１６０から透過光ＤＬ０が照射された場合であって、仮にアブソーバ１７０（図１参照）が存在しなかった場合には、患部ＡＰに、透過光ＤＬ０による高輝度のスポットＳ０が現れる。本実施例の内視鏡ＥＳのＣＧＨ１６０および受光部２１０は、
透過光ＤＬ０と照明光ＤＬ１とが異なる方向に射出されるように構成されており（図１参照）、さらに、スポットＳ０と範囲ＲＩおよび撮像部分ＲＣが重ならないように構成されている。このため、照明光で照らしてカメラ２３０で撮影する患部の撮像部分ＲＣ内に高輝度のスポットＳ０が現れない。よって、良好な照明を行って患部を撮影することができる。
【００４０】
Ｂ．第２実施例：
図５は、本発明の第２実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図である。第２実施例の内視鏡ＥＳｂは、光ファイバ１５０の屈曲された先端部分１５０ｆに代えてプリズム１５２を有する。また、第２実施例の内視鏡ＥＳｃは、ＣＧＨ１６０に代えて回折格子１６２を有する。第２実施例の内視鏡ＥＳｂの他の点は、第１実施例の内視鏡ＥＳと同じである。
【００４１】
プリズム１５２は、光ファイバ１５０から受け取ったレーザ光の向きを変えて、そのレーザ光を回折格子１６２に向けて射出する。なお、図５において、レーザ光の回折格子１６２の中心線に対する入射方向を−Θ０で示す。
【００４２】
回折格子１６２は、一方向（図５においては上下方向）に沿ってくり返しパターンが形成されている光学素子である。なお、図５においては、くり返しパターンの特徴を強調して示している。回折格子１６２は、中心線に対して−Θ０をなす角度で入射光を入射されて、中心線に対して−Θ０とは異なる＋Θ２の角度に１次の回折光ＤＬ１を照射する。回折格子１６２を透過する透過光ＤＬ０は、中心線に対して−Θ０をなす方向に射出されて、アブソーバ１７０に吸収される。
【００４３】
このような態様としても、回折格子１６２による１次の回折光ＤＬ１を照明光として利用して、患部ＡＰの照射部分ＲＩを照らすことができる。そして、照明光で照らされカメラ２３０で撮影される撮像部分ＲＣ内に高輝度のスポットＳ０が現れることがない。
【００４４】
Ｃ．第３実施例：
第１実施例では、レーザダイオード１１０と、第二高調波発生器１２０と、共振器１３０と、レンズ１４０と、光ファイバ１５０と、ＣＧＨ１６０と、アブソーバ１７０と、を１セット備えている内視鏡ＥＳについて説明した。第３実施例の内視鏡ＥＳｃは、これらのセットを３組備え、それぞれのＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂからぞれぞれ赤色光、緑色光、青色光を照射する。それらの赤色光、緑色光、青色光は、ＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂから所定の距離にある患部ＡＰにおいて、重複する範囲ＲＩを照射する。第３実施例の内視鏡ＥＳｃの他の点は、第１実施例の内視鏡ＥＳと同じである。
【００４５】
図６は、レーザ光を伝送する３本の光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂと、患部ＡＰからの反射光を伝送する光ファイバ２２０とを保持するホルダ１８０ｃを示す平面図である。第３実施例の内視鏡ＥＳｃは、互いに異なる周波数のレーザ光を射出するレーザダイオード１１０ｒ，１１０ｇ，１１０ｂを備えている。なお、内視鏡ＥＳｃを構成する各要素の符号において、ｒは、赤色光の照明光学系の構成要素であることを示す。ｇは、緑色光の照明光学系の構成要素であることを示す。ｂは、青色光の照明光学系の構成要素であることを示す。
【００４６】
各色のレーザ光は、それぞれ第二高調波発生器１２０ｒ，１２０ｇ，１２０ｂと、共振器１３０ｒ，１３０ｇ，１３０ｂと、レンズ１４０ｒ，１４０ｇ，１４０ｂと、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂを経て、ＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂから赤色光、緑色光、青色光の照明光として範囲ＲＩに照射される。このため、受光部２１０は撮像部分ＲＣからカラーの反射光を受光することができる。よって、第３実施例においては、カメラ２３０は、カラー画像を撮影することができる。
【００４７】
光ファイバ１５０ｒは、赤色レーザ光を伝送する光ファイバである。光ファイバ１５０ｇは、緑色レーザ光を伝送する光ファイバである。光ファイバ１５０ｂは、青色レーザ光を伝送する光ファイバである。
【００４８】
図６のホルダ１８０ｃは、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０の患部ＡＰ側の端部近傍において、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０を２行２列の配置で保持する。なお、ホルダ１８０ｃの設置位置は、図１に示す第１の実施例の内視鏡ＥＳのホルダ１８０と同じである。
【００４９】
ホルダ１８０ｃから患部ＡＰ側の部分では、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０は、ほとんど屈曲しない。このため、第３実施例においては、カバー１５５に覆われた光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０が屈曲されても、光ファイバ１５０ｒ，１５０ｇ，１５０ｂ，２２０の相対位置が変化しにくい。このため、レッド、グリーン、ブルーの照明光の向きが変化しにくい。よって、患部についての高品質な写真画像を得ることができる。
【００５０】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５１】
Ｄ１．変形例１：
上記第３実施例の内視鏡ＥＳｂは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を射出するように、構成される。しかし、対象物を照らす光は、赤色光、緑色光、青色光以外の色光とすることもできる。たとえば、光ファイバ１５０に入射される前に、赤色光、緑色光、青色光を合成して、白色光として光ファイバ１５０に入射させて照明光としてもよい。そのような態様とすれば、白色光で対象物が照らされる。このため、カメラ２３０等の画像処理部において、対象物のカラー画像を得ることができる。
【００５２】
また、対象物を照らす光は、赤外線や紫外線とすることもできる。それらの非可視光を射出するように、レーザダイオード１１０と、第二高調波発生器１２０と、共振器１３０と、レンズ１４０等を構成する場合には、画像処理部としてのカメラ２３０等も、非可視光の照明光による反射光を受けて対象物の画像を形成することができる態様とすることが好ましい。
【００５３】
Ｄ２．変形例２：
上記第３実施例においては、それぞれ赤色光用、緑色光用、青色光用のＣＧＨ１６０ｒ，１６０ｇ，１６０ｂが設けられている。これらの光学素子は、個別に設けることもでき、一体として設けることもできる。互いに異なる色光用の光学素子を一体で設けた態様においては、光ファイバの部分を屈曲させても、各色光の射出方向が互いにずれにくい。よって、光ファイバの部分を屈曲させても、良好な画像を得ることができる。
【００５４】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例においては、屈曲可能な光路部として、任意の部位で任意に曲げられる光ファイバが採用されている。しかし、光路部としては、プリズム、レンズ、ミラーなどを組み合わせて、所定の箇所で光の向きを任意の角度に変えられる構成を採用することもできる。すなわち、照明光のための光路部は、光源から射出された光をＣＧＨなどの光学素子に伝送することができ、屈曲可能な構成であればよい。そして、反射光のための光路部は、対象物が反射した反射光を伝送することができ、屈曲可能な構成であればよい。
【００５５】
Ｄ４．変形例４：
上記第１実施例においては、ホルダ１８０において光ファイバ１５０の先端部分１５０ｆが屈曲されている（図１参照）。しかし、光ファイバ１５０は、光ファイバ１５０の長手方向に沿った複数箇所を保持するホルダを使用して、たとえば光ファイバの外径の１０倍以上の長さを有する部分において屈曲させることもできる。そのような態様においては、光ファイバの曲率が小さくなる。このため、光ファイバの破損の可能性を低減できる。また、光ファイバから光が漏れる可能性を低減できる。なお、そのような態様においては、照射光を伝送し、緩やかに曲がる光ファイバ１５０と、反射光を伝送する光ファイバ２２０とを、交差させて配置することもできる。
【００５６】
Ｄ５．変形例５：
上記第１および第２実施例においては、１次の回折光が照明光として使用される。しかし、光学素子の２次以上の高次の回折光を照明光として使用する態様とすることもできる。
【００５７】
また、上記実施例においては、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を射出する光学素子として、ＣＧＨ１６０と回折格子１６２が採用されている。しかし、そのような機能を奏する光学素子として、他の構成を採用することも可能である。たとえば、すりガラスなどの光の拡散性および透光性を有する拡散板を、ＣＧＨ１６０や回折格子１６２の代わりに採用することもできる。そのような態様においては、レーザ光の入射方向とは異なる方向に拡散される光が照明光として利用される。
【００５８】
Ｄ６．変形例６：
第１実施例では、レーザ光の入射方向とは異なる方向に、入射されたレーザ光の少なくとも一部を射出する光学素子として、コンピュータ合成ホログラム１６０が採用されている。しかし、コンピュータ合成ホログラム以外のホログラフィック光学素子を使用することもできる。たとえば、黒い背景に白い長方形の板を置いて、互いにコヒーレントな成分の光ビームを使用してその白い長方形のホログラムを記録したホログラフィック光学素子を、ＣＧＨ１６０に代えて使用することもできる。
【００５９】
Ｄ７．変形例７：
上記実施例においては、透過光を吸収するアブソーバ１７０はアルミで構成されている。しかし、アブソーバ１７０はＡＢＳ（Acrylonitrile Bbutadiene Styrene：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）など、他の素材で構成することもできる。
【００６０】
Ｄ８．変形例８：
上記実施例では、対象物の画像を形成する画像処理部として、カメラが採用されている。しかし、画像処理部としては、記録媒体に画像を記録する記録装置（たとえば、デジタルカメラ、ポラロイドカメラ、プリンタなど）、表示部に画像を表示する表示部（たとえば、光学式のスクリーン、液晶モニタ、プロジェクタなど）などの、他の構成を採用することもできる。
【００６１】
Ｄ９．変形例９：
上記実施例では、本発明の実施例として、患部の画像を得るための内視鏡について説明した。しかし、本発明は他の態様で実現することもできる。たとえば、本発明は、構造物内や事故現場などにおいて、内部の画映像を得るための機器として構成することもできる。また、本発明は、反射光を処理するための構成を備えない、照明装置として構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図。
【図２】ＣＧＨ１６０の一部を拡大して示す正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】照射部分ＲＩと、撮像部分ＲＣの関係を示す図。
【図５】本発明の第２実施例の内視鏡ＥＳを示す断面図。
【図６】ホルダ１８０ｃを示す平面図
【符号の説明】
【００６３】
１１０…レーザダイオード
１２０…第二高調波発生器
１３０…共振器
１４０…レンズ
１５０…光ファイバ
１５０ｆ…屈曲された光ファイバの先端部分
１５０ｒ…赤色のレーザ光を伝送する光ファイバ
１５０ｇ…緑色のレーザ光を伝送する光ファイバ
１５０ｂ…青色のレーザ光を伝送する光ファイバ
１５２…プリズム
１５５…カバー
１５５ｏ…開口
１６０…コンピュータ合成ホログラム（ＣＧＨ）
１６０ｐ…ＣＧＨの基準面
１６２…回折格子
１７０…アブソーバ
１８０，１８０ｃ…ホルダ
２１０…受光部
２１１…偏心レンズ
２２０…光ファイバ
２３０…カメラ
ＡＰ…患部
ＣＩ…ＣＧＨの中心線
ＤＬ０…透過光（０次の回折光）
ＤＬ１…１次の回折光（照明光）
ＤＬ２…２次の回折光
ＤＬ３…３次の回折光
ＥＳ，ＥＳｂ…内視鏡
ＬＩ…ＣＨＧへの入射光
ＬＯ…ＣＨＧからの射出光
ＲＣ…撮像部分
ＲＩ…照射部分
ＲＬ…反射光
Ｓ０…スポット
ａ〜ｄ…互いに厚みが異なる矩形領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源部と、
前記レーザ光を入射され、前記レーザ光の入射方向とは異なる方向に、前記入射されたレーザ光の少なくとも一部を照明光として射出する光学素子と、
前記光源部から射出された前記レーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される照明光路部と、を備える照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置であって、
前記光学素子は、前記レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を前記照明光として射出するホログラフィック光学素子である、照明装置。
【請求項３】
請求項２記載の照明装置であって、
前記光学素子は、前記１次の回折光が平面に投影された場合に前記平面の四辺形の範囲が照らされるように前記１次の回折光を射出する、照明装置。
【請求項４】
請求項３記載の照明装置であって、
前記光学素子は、コンピュータ合成ホログラムである、照明装置。
【請求項５】
請求項１記載の照明装置であって、
前記光学素子は、前記レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を前記照明光として射出する回折格子である、照明装置。
【請求項６】
請求項１記載の照明装置であって、
前記光学素子に対して前記レーザ光が入射する側とは逆の側であって、前記光学素子から前記レーザ光の入射方向を延長した方向に、光を吸収し前記光を前記照明装置外に射出させない吸光部を備える、照明装置。
【請求項７】
請求項１記載の照明装置を備える光学装置であって、さらに、
対象物から反射された光を受けて前記対象物の画像を形成する画像処理部と、
前記照明光を受けて前記対象物が反射した反射光を前記画像処理部に伝送し、屈曲可能に構成される反射光路部と、を備える光学装置。
【請求項８】
請求項７記載の照明装置を備える光学装置であって、
前記光学素子と前記反射光路部とは、前記反射光路部が前記反射光を受け取る前記対象物の範囲が、前記光学素子から前記レーザ光の入射方向を延長した方向に射出された光によって前記対象物が照射されうる部分を含まないように構成される、光学装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の光学装置であって、
前記光源部は、
赤色のレーザ光を射出する第１の光源と、
緑色のレーザ光を射出する第２の光源と、
青色のレーザ光を射出する第３の光源と、を備え、
前記光学素子は、前記赤色のレーザ光の少なくとも一部と、前記緑色のレーザ光の少なくとも一部と、前記青色のレーザ光の少なくとも一部とを、それぞれ照明光として前記対象物上の互いに重複する範囲に射出するように構成される、光学装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光学装置であって、
前記照明光路部は、
前記第１の光源から射出された前記赤色のレーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第１の照明光路と、
前記第２の光源から射出された前記緑色のレーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第２の照明光路と、
前記第３の光源から射出された前記青色のレーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第３の照明光路と、を備え、
前記光学装置は、さらに、前記第１ないし第３の照明光路と、前記反射光路部と、を２行２列の配置で保持する保持部を備える、光学装置。
【請求項１】
レーザ光を射出する光源部と、
前記レーザ光を入射され、前記レーザ光の入射方向とは異なる方向に、前記入射されたレーザ光の少なくとも一部を照明光として射出する光学素子と、
前記光源部から射出された前記レーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される照明光路部と、を備える照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置であって、
前記光学素子は、前記レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を前記照明光として射出するホログラフィック光学素子である、照明装置。
【請求項３】
請求項２記載の照明装置であって、
前記光学素子は、前記１次の回折光が平面に投影された場合に前記平面の四辺形の範囲が照らされるように前記１次の回折光を射出する、照明装置。
【請求項４】
請求項３記載の照明装置であって、
前記光学素子は、コンピュータ合成ホログラムである、照明装置。
【請求項５】
請求項１記載の照明装置であって、
前記光学素子は、前記レーザ光の入射方向とは異なる方向に、１次の回折光を前記照明光として射出する回折格子である、照明装置。
【請求項６】
請求項１記載の照明装置であって、
前記光学素子に対して前記レーザ光が入射する側とは逆の側であって、前記光学素子から前記レーザ光の入射方向を延長した方向に、光を吸収し前記光を前記照明装置外に射出させない吸光部を備える、照明装置。
【請求項７】
請求項１記載の照明装置を備える光学装置であって、さらに、
対象物から反射された光を受けて前記対象物の画像を形成する画像処理部と、
前記照明光を受けて前記対象物が反射した反射光を前記画像処理部に伝送し、屈曲可能に構成される反射光路部と、を備える光学装置。
【請求項８】
請求項７記載の照明装置を備える光学装置であって、
前記光学素子と前記反射光路部とは、前記反射光路部が前記反射光を受け取る前記対象物の範囲が、前記光学素子から前記レーザ光の入射方向を延長した方向に射出された光によって前記対象物が照射されうる部分を含まないように構成される、光学装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の光学装置であって、
前記光源部は、
赤色のレーザ光を射出する第１の光源と、
緑色のレーザ光を射出する第２の光源と、
青色のレーザ光を射出する第３の光源と、を備え、
前記光学素子は、前記赤色のレーザ光の少なくとも一部と、前記緑色のレーザ光の少なくとも一部と、前記青色のレーザ光の少なくとも一部とを、それぞれ照明光として前記対象物上の互いに重複する範囲に射出するように構成される、光学装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光学装置であって、
前記照明光路部は、
前記第１の光源から射出された前記赤色のレーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第１の照明光路と、
前記第２の光源から射出された前記緑色のレーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第２の照明光路と、
前記第３の光源から射出された前記青色のレーザ光を前記光学素子に伝送し、屈曲可能に構成される第３の照明光路と、を備え、
前記光学装置は、さらに、前記第１ないし第３の照明光路と、前記反射光路部と、を２行２列の配置で保持する保持部を備える、光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１５８０３０（Ｐ２００８−１５８０３０Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４０００（Ｐ２００６−３４４０００）
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ポラロイド
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ポラロイド
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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