JP2000258699A - 直視型共焦点光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光路上に存在する光学要素からの戻り光による
ノイズ成分の少ない直視型共焦点光学系を提供する。 【解決手段】共焦点光学系は光ファイバー１０と光走査
光学系２０と集光光学系３０とを有している。光走査光
学系２０は、光ファイバー１０からの光ビームを一定方
向に偏向する反射面２２と、反射面２２からの光ビーム
を二次元的に走査する走査ミラー２４を含んでいる。集
光光学系３０は、光走査光学系２０からの光ビームを被
検面Ｓに収束する光ビームに変えるレンズ３２と、レン
ズ３２を保護するためのカバーガラス３４を含んでい
る。光ファイバー１０の端面１２は、実質的に点光源と
見なすことができ、共焦点ピンホールとして機能する。
反射面２２と走査ミラー２４は共に光ビームが斜めに入
射するように配置されている。レンズ３２は、光ビーム
が通過する面はいずれも曲面となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型共焦点光学
系、特に、内視鏡のチャンネルを通じて使用される小型
共焦点光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−２３０２４８号や特開平３−
８７８０４号は、このような小型共焦点光学系を搭載し
た共焦点光学系プローブを開示している。これらの文献
に開示される共焦点光学系プローブはいずれも、その視
野方向とプローブの長手方向が直交している、いわゆる
側視型の共焦点光学系プローブである。

【０００３】これに対して、図７に示すように内視鏡は
一般に、その挿入方向と視野方向が一致する直視型であ
り、側視型の共焦点光学系プローブをこのような直視型
の内視鏡のチャンネルを通じて使用する場合、共焦点光
学系プローブによる観察範囲を特定し難いという不便が
ある。

【０００４】このような理由から、図７に示すように、
一般に直視型である内視鏡のチャンネルを利用した共焦
点光学系プローブには、その長手方向と視野方向が一致
した直視型の共焦点光学プローブが好適である。すなわ
ち、直視型の共焦点光学系プローブを使用することによ
り、その観察範囲を内視鏡画像で特定し易く、操作性の
向上が図れる。

【０００５】以上により、直視型共焦点光学系プローブ
に搭載できる、小型の直視型共焦点光学系の提供が望ま
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、生体等の被
写体は反射率が低いため、生体で反射されて受光される
信号成分は非常に小さい。従って、被写体に生体を想定
している光学系では、被写体に到達せずに光学系内部の
レンズ表面や反射面で反射されて受光されるノイズ成分
を極力抑えることが重要である。

【０００７】特に、直視型の光学系では、その光学要素
が一直線上に並ぶ傾向が強いため、ノイズ成分に対して
十分な対策を考慮することが大切である。

【０００８】本発明は、このような実状を考慮して成さ
れたものであり、その目的は、光路上に存在する光学要
素からの戻り光によるノイズ成分が少ない直視型共焦点
光学系を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による直視型共焦
点光学系は、点光源を形成するための共焦点ピンホール
と、点光源からの光ビームを走査する光走査光学系と、
点光源からの光ビームを被検面に集光させる集光光学系
とを備えており、光走査光学系は少なくとも１つの走査
ミラーを含む複数の反射面を有し、これら複数の反射面
は光ビームが斜めに入射するように配置されており、点
光源からの光ビームの主光線と集光光学系の光軸とが略
平行に設定されている。ここで、点光源は、実質的に点
光源と見なせるあらゆる光源を指し、例えば光ファイバ
ーの端面がこれに該当する。

【００１０】ある好適な実施の形態では、集光光学系は
複数の透過面を含んでおり、これら複数の透過面は、曲
面であるか、光ビームが斜めに入射するように配置され
た平面である。

【００１１】また他の好適な実施の形態では、走査光学
系は少なくとも１つの透過面を含んでおり、この透過面
は光ビームが斜めに入射するように配置されている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１３】［第一の実施の形態］まず、第一の実施の
形態による直視型共焦点光学系について図１を用いて説
明する。

【００１４】図１に示されるように、共焦点光学系は、
図示しない光源からの光を伝達する光ファイバー１０
と、光ファイバー１０から射出される光ビームを走査す
る光走査光学系２０と、光走査光学系からの光ビームを
被検面Ｓに集光させる集光光学系３０とを有している。

【００１５】光走査光学系２０は、光ファイバー１０か
らの光ビームを一定方向に偏向する反射面２２と、反射
面２２からの光ビームを集光光学系３０に向けて可変に
偏向する二次元走査可能な走査ミラー２４を含んでい
る。

【００１６】集光光学系３０は、光走査光学系２０から
の光ビームを収束性の光ビームに変えるレンズ３２と、
レンズ３２を保護するために設けられるカバーガラス３
４を含んでいる。

【００１７】光ファイバー１０は好ましくは単一モード
ファイバーから成る。光ファイバー１０の端面１２は、
実質的に点光源と見なすことができ、共焦点ピンホール
として機能する。

【００１８】反射面２２は光ビームが斜めすなわち非垂
直に入射するように配置されている。同様に、走査ミラ
ー２４は光ビームが斜めすなわち非垂直に入射するよう
に配置されている。

【００１９】走査ミラー２４は、二本の軸周りに揺動可
能であり、静電力等によって駆動される。このような二
次元走査可能な好適な走査ミラーは、例えば、半導体Ｉ
Ｃ製造技術を利用して作製される、いわゆるジンバル構
造のデバイスで構成されうる。

【００２０】レンズ３２は、光ビームが通過する面はい
ずれも曲面すなわち非平面となっている。カバーガラス
３４は、光学的に透明な平行平板から成っている。

【００２１】光ファイバー１０から射出される光ビーム
の主光線とレンズ３２の軸は、互いにずれており、好ま
しくは、ほぼ平行となるように設定される。しかし、両
者は、特に平行である必要はなく、光ファイバー１０か
ら射出される光ビームの方向とレンズ３２の軸が大まか
に揃っていればよい。

【００２２】光ファイバー１０から射出される光ビーム
は、反射面２２と走査ミラー２４で順に反射された後、
レンズ３２によって収束光に変えられ、カバーガラス３
４を通り、被検面Ｓに集光される。被検面上の集光点
は、走査ミラー２４の揺動に応じて被検面上を移動すな
わち走査される。

【００２３】被検面からの光は、集光時の光路を逆に辿
り、すなわち、カバーガラス３４，レンズ３２，走査ミ
ラー２４，反射面２２を経て、光ファイバー１０に入射
する。光ファイバー１０に入射した光は、図示しない検
出系によって検出され、被検面Ｓの情報の取得に利用さ
れる。

【００２４】本実施の形態では、上述したように、反射
面２２と走査ミラー２４は共に光が斜めに入射するよう
に配置されているので、反射面２２と走査ミラー２４か
らの戻り光が少ない。また、レンズ３２は光ビームが通
過する面はいずれも曲面となっているので、レンズ３２
の面からの戻り光が少ない。従って、ノイズ成分の少な
い直視型共焦点光学系が得られる。

【００２５】図５は、上述した本実施形態の直視型共焦
点光学系を適用した直視型共焦点光学系プローブの断面
図である。この直視型共焦点光学系プローブ８０は、図
５に示されるように、上述した直視型共焦点光学系を筒
状のメカ枠８２の内部に備えている。

【００２６】直視型共焦点光学系プローブ８０は、図７
に示されるように、一般的な直視型内視鏡のチャンネル
の利用に好適であり、チャンネルを通して対物レンズの
視野方向に沿って生体に近づけられる。従って、対物レ
ンズを用いて生体を広い範囲で光学観察しながら、直視
型共焦点光学系プローブ８０による狭い範囲の生体表面
すなわち被検面Ｓの観察を行なうことができる。

【００２７】図１では、光ファイバー１０の端面１２
は、光ファイバー１０の長手方向に対して垂直になって
いるが、光ファイバー１０の端面１２を、光ファイバー
１０の長手方向に対して斜めにカットしてもよい。特
に、光ファイバー１０のＮＡに相当する角度θよりも、
大きな角度αで端面１２をカットしておくことで、端面
の反射光が光ファイバー１０を伝播しなくなるために、
光ファイバー１０の端面１２で発生するノイズ成分を除
去できる。

【００２８】［第二の実施の形態］次に、第二の実施の
形態による直視型共焦点光学系について図２を用いて説
明する。図中、第一の実施の形態で既に説明した部材と
同じ参照符号で示される部材は、同様の部材を示してい
る。

【００２９】本実施の形態の直視型共焦点光学系は、第
一の実施の形態の直視型共焦点光学系と殆ど同じであ
り、カバーガラス３４の面がレンズ３２の軸に対して傾
くすなわち非垂直となるように配置されている点だけが
異なっている。

【００３０】このカバーガラス３４の配置により、カバ
ーガラス３４の面からの戻り光が軽減される。従って、
第一の実施の形態の直視型共焦点光学系よりも、さらに
ノイズ成分の少ない直視型共焦点光学系が得られる。

【００３１】［第三の実施の形態］続いて、第三の実施
の形態による直視型共焦点光学系について図３を用いて
説明する。図中、第一の実施の形態で既に説明した部材
と同じ参照符号で示される部材は、同様の部材を示して
いる。

【００３２】本実施の形態の直視型共焦点光学系は、光
走査光学系が異なる以外は、第一の実施の形態の直視型
共焦点光学系と同じである。

【００３３】図３に示されるように、光走査光学系４０
は、光ファイバー１０からの光ビームを偏向する第一の
反射面４２と、第一の反射面４２からの光ビームを偏向
する第二の反射面４４と、第二の反射面４４からの光ビ
ームを集光光学系３０に向けて偏向する第三の反射面４
６を含んでいる。

【００３４】第一の反射面４２と第二の反射面４４と第
三の反射面４６は、例えば、ひとつが二次元走査可能な
走査ミラーから成り、残るふたつが固定の反射面から成
る。あるいは、ひとつが固定の反射面から成り、残るふ
たつが一次元走査可能な走査ミラーから成り、残るふた
つの走査ミラーの組み合わせにより二次元走査を行なっ
てもよい。

【００３５】第一ないし第三の反射面４２と４４と４６
はいずれも、光ビームが斜めすなわち非垂直に入射する
ように配置されている。従って、第一ないし第三の反射
面４２と４４と４６からの戻り光が少なく、第一の実施
の形態の直視型共焦点光学系と同様に、ノイズ成分の少
ない直視型共焦点光学系が得られる。

【００３６】［第四の実施の形態］最後に、第四の実施
の形態による直視型共焦点光学系について図４を用いて
説明する。図中、第一の実施の形態で既に説明した部材
と同じ参照符号で示される部材は、同様の部材を示して
いる。

【００３７】本実施の形態の直視型共焦点光学系は、光
走査光学系が異なる以外は、第一の実施の形態の直視型
共焦点光学系と同じである。

【００３８】図３に示されるように、光走査光学系５０
は、光ファイバー１０からの光ビームを偏向するための
プリズム６０と、プリズム６０からの光ビームを二次元
的に走査する走査ミラー５２を含んでいる。

【００３９】プリズム６０は、光ビームが導入される入
射面６２と、これに対向する反射面６４と、光ビームが
射出されると共に非検面Ｓからの戻り光が入射する透過
面６６とを有している。

【００４０】プリズム６０の入射面６２は、光ファイバ
ー１０の端部の軸に対して傾斜しており、光ファイバー
１０の端面１２に接着剤により接合されている。光ファ
イバー１０のコアとプリズム６０と接着剤は、ほぼ同等
の屈折率を有していることが好ましい。プリズム６０の
反射面６４は、例えば、アルミニウム等の金属コートか
ら成る。

【００４１】プリズム６０は、反射面６４と透過面６６
に対して光ビームが斜めすなわち非垂直に入射するよう
に設計され配置されている。また、走査ミラー５２は、
光ビームが斜めすなわち非垂直に入射するように配置さ
れている。

【００４２】本実施の形態の直視型共焦点光学系では、
反射面６４と透過面６６と走査ミラー５２に対して、光
ビームが非垂直に入射するため、戻り光によるノイズ成
分が低く抑えられる。また、反射面６４が比較的寸法の
大きいプリズム６０に形成されるため、製造性と組立性
がよい。

【００４３】さらに、光ファイバー１０のコアとプリズ
ム６０と接着剤がほぼ同等の屈折率を有しているため、
光ファイバー１０の端面１２における反射の発生が防止
される。これにより、第一ないし第三の実施の形態の直
視型共焦点光学系よりも、さらにノイズ成分の少ない直
視型共焦点光学系が得られる。

【００４４】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれ
るすべての実施を含む。

【００４５】［まとめ］本実施の形態における直視型共
焦点光学系について、以下のことが言える。

【００４６】（１）光源からの光が点光源を形成するた
めの共焦点ピンホールと、少なくとも１つの走査ミラー
を含む複数の反射面を有し、前記点光源からの光を走査
する光走査光学系と、前記点光源からの光を被検面上に
合焦させる集光光学系とを備え、前記光走査光学系の複
数の反射面は、該反射面への入射光に対して傾斜するよ
うに配置され、前記点光源からの光の光軸と前記集光光
学系の光軸とが略平行に配置されていることを特徴とす
る直視型共焦点光学系。

【００４７】（作用効果） 反射面を入射光に対して傾
斜して配置させているので、反射面からの戻り光による
ノイズ成分を減らし、良好な観察像を得ることができ
る。

【００４８】（２）前記集光光学系内の透過面は、該透
過面への入射光に対して傾斜するように配置されている
か、又は透過面がＲ面であることを特徴とする（１）に
記載の直視型共焦点光学系。

【００４９】（作用効果） 透過面での戻り光によるノ
イズ成分を減らし、良好な観察像をえることができる。

【００５０】（３）前記走査光学系は透過面を有し、前
記透過面は該透過面への入射光に対して傾斜するように
配置されていることを特徴とする（１）または（２）に
記載の直視型共焦点光学系。

【００５１】（作用効果） 透過面での戻り光によるノ
イズ成分を減らし、良好な観察像をえることができる。

【００５２】（４）前記光源からの光を前記走査光学系
に伝送するための光ファイバーを有することを特徴とす
る（１）ないし（３）のいずれかに記載の直視型共焦点
光学系。

【００５３】（５）前記光ファイバーは単一モード光フ
ァイバーであって、前記光ファイバーの前記走査光学系
側の端面が共焦点ピンホールであることを特徴とする
（４）に記載の直視型共焦点光学系。

【００５４】（６）前記走査ミラーは２次元走査ミラー
であることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれか
に記載の直視型共焦点光学系。

【００５５】（作用効果） １次元走査ミラー２つで２
次元走査を実現する場合と比べて、走査光学系での反射
面を少なくでき、反射面での光の損失及びノイズ成分の
発生を低減することができる。また、部品点数が少なく
て済み、装置の小型化につながる。

【００５６】（７）前記走査光学系は、２つの反射面か
らなることを特徴とする（１）ないし（６）のいずれか
に記載の直視型共焦点光学系。

【００５７】（作用効果） 走査光学系での反射面を少
なくでき、反射面での光の損失及びノイズ成分の発生を
低減することができる。また、部品点数が少なくて済
み、装置の小型化につながる。

【００５８】（８）前記走査光学系の点光源側の反射面
は、点光源からの光の光路を９０度以上折り返すように
配置され、前記点光源からの光の光軸と前記集光光学系
の光軸とが平行に構成されていることを特徴とする
（７）記載の直視型共焦点光学系。

【００５９】（作用効果） 直視方向の長さを短縮でき
る。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、光路上に存在する光学
要素からの戻り光の発生が極力抑えられるため、戻り光
に起因するノイズ成分の少ない直視型共焦点光学系が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態による直視型共焦点
光学系を示している。

【図２】本発明の第二の実施の形態による直視型共焦点
光学系を示している。

【図３】本発明の第三の実施の形態による直視型共焦点
光学系を示している。

【図４】本発明の第四の実施の形態による直視型共焦点
光学系を示している。

【図５】図１の直視型共焦点光学系を適用した直視型共
焦点光学系プローブの断面図である。

【図６】図１の直視型共焦点光学系に適用可能な端面が
斜めにカットされた光ファイバーを示している。

【図７】一般的な直視型内視鏡の先端部とそのチャンネ
ルの利用に好適な直視型共焦点光学系プローブを示して
いる。

【符号の説明】

１０ 光ファイバー １２ 端面 ２０ 光走査光学系 ２２ 反射面 ２４ 走査ミラー ３０ 集光光学系 ３２ レンズ ３４ カバーガラス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点光源を形成するための共焦点ピンホー
   ルと、 点光源からの光ビームを走査する光走査光学系と、 点光源からの光ビームを被検面に集光させる集光光学系
   とを備えており、 光走査光学系は少なくとも１つの走査ミラーを含む複数
   の反射面を有し、これら複数の反射面は光ビームが斜め
   に入射するように配置されており、 点光源からの光ビームの主光線と集光光学系の光軸とが
   略平行に設定されている、直視型共焦点光学系。
2. 【請求項２】 集光光学系は複数の透過面を含んでお
   り、これら複数の透過面は、曲面であるか、光ビームが
   斜めに入射するように配置された平面である、請求項１
   に記載の直視型共焦点光学系。
3. 【請求項３】 走査光学系は少なくとも１つの透過面を
   含んでおり、この透過面は光ビームが斜めに入射するよ
   うに配置されている、請求項１または請求項２に記載の
   直視型共焦点光学系。