JP2009198736A - 照明装置および内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置において、発散光を出射する光源からの光を高効率に導光部材へ入射させる。
【解決手段】照明装置１は、発散光を出射する光源２と、コア部４ａ、および該コア部４ａの外周に配設されて該コア部４ａより屈折率の低いクラッド部４ｂを有する導光部材４と、光源２と導光部材４の間の光路に配置されて、光源２および導光部材４を光結合させるコンデンサー光学系３とを備える。コンデンサー光学系３の焦点距離をｆとし、光源２の発光部からコンデンサー光学系３の光源側の焦点位置までの距離をＤＬとしたとき、下記条件式（１）を満足する。
１．５≦ｆ／ＤＬ≦４ … （１）
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置および内視鏡装置に関し、より詳しくは、光源からの光をコンデンサー光学系により集光して導光部材に入射させる照明装置、および該照明装置を備えた内視鏡装置に関するものである。

従来、医療現場等において患者の体腔内の観察あるいは治療を行う際などに、内視鏡が用いられている。内視鏡の照明装置は、一般に、大別して、光源と、光源からの光を集光する集光光学系と、集光光学系により集光された光を内視鏡の先端部まで伝送するライトガイドと、内視鏡の先端部に配設されて前記ライトガイドから射出された光を観測対象へ向けて照射する照明光学系とにより構成されている。

光源としては、キセノンランプやハロゲンランプ等が一般によく使用されている。集光光学系としては、図１２に示すような、光源１０からの光をミラー１１により集光してライトガイド１２の入射端面に入射させるもの、あるいは、図１３に示すような、光源１０からの光をミラー１３により平行光にしてその平行光を集光レンズ１４により集光してライトガイド１２の入射端面に入射させるもの等が知られている（特許文献１，２参照）。図１２のミラー１１としては楕円面形状のものを使用でき、図１３のミラー１３としては、放物面形状のものを使用することができる。ライトガイドとしては光ファイバ等の光学繊維束が用いられている。
実開昭５０−１２５８６号公報 特開平６−１７５０４２号公報

しかしながら、キセノンランプは、高価であり、消費電力も大きく、発熱量も大きい。特にこの発熱量のため、キセノンランプを用いた装置では、大型で高価な冷却装置が必要となってしまう。また、キセノンランプやハロゲンランプは、配光角度が非常に広く、１８０度以上、つまり前方のみならず、後方へも光を発散させる光源であるため、図１２、図１３に示すようなミラーを用いた集光光学系では、ミラーの反対側にも光が出射することになる。この反対側の光は集光されないため、光量損失となり、光効率が悪い。さらに、図１２、図１３に示すようなミラーを用いた光学系では、ミラーからライトガイドに向かう光のうち、軸上付近の光を光源自身が遮光してしまうため、光効率が悪い。

近年、上記分野の光源として、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという）を用いることが考えられるようになってきた。ＬＥＤは、小型で、消費電力および発熱量も少なく、低コストであるという多数の優れた点を備えている。また、ＬＥＤは、キセノンランプと異なり、ほぼ１８０°以内の前方のみに光を放射するものであるから、光効率の点でも好ましいと言える。

しかし、キセノンランプほど広角ではないが、ＬＥＤも発散光を出射するものであるから、この点の考慮が必要となる。光ファイバからなるライトガイドは、入射可能な開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ：以下、ＮＡともいう）の範囲が決まっているため、この開口数に適合するように光を入射させる必要がある。そこで、光源からの光を効率良く集光してライトガイドへ効率良く入射させるために、いかに光源からライトガイドまでの光学系の構成を適切に設定するか、が重要な課題となる。

本発明は、上記事情に鑑み、発散光を出射する光源からの光を高効率にライトガイド等の導光部材へ入射させることが可能な照明装置、及び該照明装置を備えた内視鏡装置を提供することを目的とするものである。

本発明の照明装置は、発散光を出射する光源と、コア部と、該コア部の外周に配設されて該コア部より低い屈折率を有するクラッド部とを有する導光部材と、前記光源と前記導光部材の間の光路に配置されて、前記光源および前記導光部材を光結合させるコンデンサー光学系とを備え、前記コンデンサー光学系の焦点距離をｆとし、前記コンデンサー光学系の前記光源側の焦点位置から前記光源の発光部までの距離をＤＬとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とするものである。
１．５≦ｆ／ＤＬ≦４ … （１）

本発明の照明装置に用いる光源には、比較的広角の配光特性を有するものを使用することができ、例えば半値角が約６０°〜８０°の広い配光特性を有するものを好適に使用することができる。ここで、半値角とは、最高強度の方向を０°とし、それからの傾き角をとったとき、光強度が最高強度の半分となる角度のことをいう。

なお、本発明の照明装置に用いる光源としては、点発光光源であってもよく、面発光光源であってもよい。

本発明の照明装置の光源は、ＬＥＤを有するものであるように構成することができる。その場合、光源は、ＬＥＤのみから構成されていてもよいし、ＬＥＤと該ＬＥＤ以外の光学部材とを有するものであってもよい。

その場合、光源が有するＬＥＤとしては、白色ＬＥＤを用いてもよく、単色のＬＥＤを用いてもよく、あるいは、赤、青、緑等の異なる色を発光するＬＥＤを組み合わせて使用し、これらを同時に発光、または交互に発光させるようにしてもよい。

本発明の照明装置においては、導光部材のコア部の屈折率をｎ_１とし、クラッド部の屈折率をｎ_２としたとき、下記条件式（２）を満足するように構成することができる。
０．５５＜√（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）＜０．９０ … （２）

なお、導光部材としては、ロッド状の部材でもよく、光ファイバでもよく、光学繊維束であってもよく、あるいはこれらを組み合わせたものであってもよい。

本発明の照明装置においては、前記コンデンサー光学系が、最も光源側および最も導光部材側の面が凹面であるレンズ系からなるように構成することができる。

また、本発明の照明装置においては、前記コンデンサー光学系が、光源側から順に、凹面を光源側に向けた正のメニスカスレンズと、１枚以上の正レンズと、凹面を導光部材側に向けた正のメニスカスレンズとからなるように構成することができる。

本発明の照明装置においては、前記コンデンサー光学系がレンズ系からなる場合は、最も光源側の面の曲率半径の絶対値が、最も導光部材側の面の曲率半径の絶対値よりも小さいことが好ましい。

本発明のコンデンサー光学系としては、例えば屈折レンズからなるコンデンサーレンズを用いることができるが、これに限定されず、レンズ以外にも回折光学素子や、ミラー等を含んで構成されるものであってもよい。

本発明の内視鏡装置は、上記記載の本発明の照明装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明の照明装置によれば、光源と導光部材を光結合させる際に、条件式（１）を満たすように光源とコンデンサー光学系の位置を設定しているため、光源からの発散光を導光部材に高効率に入射させることができる。

また、本発明の内視鏡装置は、本発明の照明装置を備えているため、観測対象を照明するための光を高効率に得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に、本発明の一実施形態にかかる照明装置１の構成図を示す。照明装置１は、光源２と、導光部材４と、光源２と導光部材４の間に配置されて光源２および導光部材４を光結合させるコンデンサー光学系３とを含んで構成される。

光源２としては、本実施形態では、ＬＥＤが用いられている。ＬＥＤは、発散光を出射するものであるが、発熱量が少なく、低消費電力であり、寿命が長く、小型化および薄型化が可能で、設計自由度が高い、という多数の利点を有する。

図２に、現時点で代表的なものとされる２種類のＬＥＤの配光特性をそれぞれ実線と点線で示す。図２の角度は、最高強度の方向を０°とし、それからの傾き角を示している。図２からわかるように、２種類のＬＥＤとも配光角が１８０°以内であり、一側方向にのみ発散光を出射するものである。図２に示す２種類の光源とも比較的広角の配光特性を示すものであり、図２の実線で示すものは、角度６０°でも最高強度の５０％程度にしか減衰しておらず、さらに図２の点線で示すものは、角度８０°でも最高強度の５０％程度にしか減衰していない。

コンデンサー光学系３は、光源２から出射した発散光を集光して導光部材４の入射面に入射させるものである。本実施形態においては、コンデンサー光学系として、ミラーを用いた光学系ではなく、屈折型レンズからなるコンデンサーレンズを用いている。

コンデンサーレンズは、最も光源２側の面が凹面であることが好ましく、この場合には、コンデンサー光学系の入射ＮＡを大きくすることが容易になり、光源２からの発散光を多く取り込みやすくなる。また、コンデンサーレンズでは、最も導光部材４側の面が凹面であることが好ましく、この場合には、コンデンサー光学系の射出ＮＡを大きくすることが容易になる。

さらに、コンデンサーレンズとしては、最も光源側の面の曲率半径の絶対値が、最も導光部材側の面の曲率半径の絶対値よりも小さいことが好ましい。これにより、コンデンサー光学系の入射ＮＡを射出ＮＡよりも大きくすることが容易となる。後述するように、光源２の発散光が拡がっている角度よりも、導光部材４へ入射可能な光の角度の方が小さいため、コンデンサー光学系の入射ＮＡを射出ＮＡよりも大きくしておけば、高効率な光結合を実現させやすくなる。

なお、コンデンサーレンズとしては、図１に示すように、例えば、光源２側から順に、凹面を光源２側に向けた正のメニスカスレンズ、１枚以上の正レンズ、凹面を導光部材４側に向けた正のメニスカスレンズからなるように構成することができる。かかる構成によれば、大きなＮＡの確保とコンデンサー光学系に必要とされる程度の光学性能を得ることがより容易になる。

導光部材４は、コア部４ａと該コア部４ａの外周に配設されて該コア部４ａより低い屈折率を有するクラッド部４ｂを備えたものである。このような構成の導光部材４によれば、コア部４ａとクラッド部４ｂの境界面において、コア部４ａとクラッド部４ｂの屈折率の違いによる全反射を利用して光を伝送することができる。このような構成の導光部材としては、光ファイバが周知であり、内視鏡装置においては一般にライトガイドと呼ばれる光学繊維束が使用されることが多い。

図１に示す例では導光部材４として、ロッド状の部材を用い、その出射端に光コネクタ５を接続している。光コネクタ５は、光ファイバ等の光学繊維と光結合可能である。なお、本発明の導光部材は、図１に示す態様に限定されるものではなく、例えば、長尺の光ファイバを用いてもよく、また、光コネクタ５を省略することも可能である。

図１において、光源２の発光部は光源２の右端面上にあるとしており、最高強度がコンデンサー光学系３の光軸方向となるように配置されている。また、コンデンサー光学系３の光軸上に導光部材４の入射端面が配置されている。

照明装置１は、光源２の発光部の像がコンデンサー光学系３により導光部材４の入射面に結ばれるような、クリティカル照明の構成を採っている。コンデンサー光学系３によりこのような光源２と導光部材４との共役関係を保持するだけであれば、光源２とコンデンサー光学系３との距離は一意的に決まらない。しかし、高効率に光結合させるには、これらを適切に配置することが必要になる。

そこで、照明装置１では、下記条件式（１）を満たすように設定することにより、高効率の光結合を実現させている。
１．５≦ｆ／ＤＬ≦４ … （１）
ここで、図１に示すように、ｆはコンデンサー光学系３全系の焦点距離であり、ＤＬは光源２の発光部からコンデンサー光学系３の光源側の焦点位置Ｆまでの距離である。また、コンデンサー光学系３の光源側の焦点位置Ｆとは、コンデンサー光学系の前側焦点の位置のことである。なお、図１では、コンデンサー光学系３の光源側の主点位置をＨとして図示している。

以下、条件式（１）の導出およびその作用・効果について説明する。以下では、コンデンサー光学系３に対して、光源２側を物体側、導光部材４側を像側として説明する。

有限物体の場合、光学系の明るさは、一般に、開口数ＮＡに依存する。光学系の入射瞳が物体側に張る半角をθ_０とし、物体側空間の屈折率をｎ_０とし、物体側の開口数をＮＡ_０とすると、ＮＡ_０＝ｎ・ｓｉｎθ_０となる。また、光学系の射出瞳が像側に張る半角をθ’とし、像側空間の屈折率をｎ’とすると、像側の開口数ＮＡ’は、ＮＡ’＝ｎ’・ｓｉｎθ’となる。そして、無収差光学系では、近軸の横倍率をβとすると、下記式が成り立つ。

ＮＡ_０＝βＮＡ’
なお、物体側、像側の媒質がともに空気の場合は、ｎ_０＝ｎ’＝１となるから、ＮＡ_０＝ｓｉｎθ_０、ＮＡ’＝ｓｉｎθ’となり、下記式（Ａ）が成立する。

ｓｉｎθ_０＝βｓｉｎθ’ … （Ａ）

コンデンサー光学系３の物体側、すなわち光源２側について考える。図２の配光特性に示すように、代表的なＬＥＤの半値角は６０°以上、８０°以上と考えることができる。このような広角配光特性の光源から射出された光を高効率にコンデンサー光学系３に取り込むには、コンデンサー光学系３の入射瞳が物体側に張る半角が６０°以上、さらには８０°以上であることが好ましい。すなわち、コンデンサー光学系３の物体側の入射ＮＡを決める上記のθ_０は好ましくは６０°以上、さらには８０°以上となる。

次に、コンデンサー光学系３の像側、すなわち導光部材４側について考える。導光部材４に入射可能な光の角度、つまりは導光部材４の入射ＮＡには限界がある。これについて、図３を参照しながら説明する。

図３は、導光部材４の概略断面図である。導光部材４のコア部４ａの屈折率をｎ_１、クラッド部４ｂの屈折率をｎ_２とする。コア部４ａとクラッド部４ｂの境界面で全反射が起こる状態で、空気から導光部材４のコア部４ａへの入射可能な最大の入射角をθ_ｍとし、コア部４ａにおける出射角をφとすると、
導光部材４の入射端面において、 ｓｉｎθ_ｍ＝ｎ_１・ｓｉｎφ
コア部とクラッド部の境界面において、 ｎ_１・ｓｉｎφ＝ｎ_２
が成立し、これらの式から、下記式が得られる。
ｓｉｎθ_ｍ＝√（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）

上記ｓｉｎθ_ｍは、いわゆる最大理論開口数と呼ばれるものである。上記ｓｉｎθ_ｍを、ＮＡ_ｍとおくと、下記式が得られる。
ＮＡ_ｍ＝√（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）

一般的なライトガイドと呼ばれる光学繊維では、ｎ_１＝１．６２，ｎ_２＝１．５２であり、このときの最大理論開口数と入射可能な最大の入射角は
ＮＡ_ｍ＝０．５６， θ_ｍ＝３４．１° となる。

高ＮＡ仕様の光学繊維では、ｎ_１＝１．７２，ｎ_２＝１．４８であり、このときの最大理論開口数と入射可能な最大の入射角は
ＮＡ_ｍ＝０．８８， θ_ｍ＝６１．２° となる。

ただし、上記θ_ｍの角度は、導光部材４を通過可能な限界の角度であり、導光部材として長い光ファイバを用いる場合には、吸収による限界もあり、実際に有効に利用可能な光の入射角度は、上記の５割〜６割となり、つまり１５°〜３５°程度となる。よって、コンデンサー光学系３の像側の開口数ＮＡ’を決める上記のθ’を、１５°〜３５°とする。

以上より、物体側の入射角度θ_０を６０°〜８０°、像側の入射角度θ’を１５°〜３５°として、式（Ａ）を考慮して、倍率βの範囲を求めると、
ｓｉｎ６０°／ｓｉｎ３５°≦β≦ｓｉｎ８０°／ｓｉｎ１５°
となり、これを計算すると、下記式（Ｂ）が得られる。
１．５１≦β≦３．８１ … （Ｂ）

一方、光学系の焦点距離を物体距離で割ったものが近軸の横倍率であるから、コンデンサー光学系３全系の焦点距離をｆとし、光源２の発光部からコンデンサー光学系３の光源側焦点位置Ｆまでの距離をＤＬとすると、ｆ／ＤＬ＝βである。そして、式（Ｂ）の上限値、下限値の端数を整理すると、上述した条件式（１）が得られる。

条件式（１）の下限を超えると、コンデンサー光学系３の射出ＮＡが大きくなるため、十分な光が導光部材４へ入射できなくなり、光効率が悪くなる。

条件式（１）の上限を超えると、コンデンサー光学系３の入射ＮＡは大きくなるが、結像の倍率βが大きくなってしまう。光源２の発光部は微小とはいえ有限の大きさを有するため、コンデンサー光学系３による発光部の像は、結像位置付近ではほぼ倍率をかけた大きさになる。高効率に光結合するには、この像を導光部材４の入射面にできるだけ入射させることが必要である。そのためには導光部材４の入射面の面積を大きくする必要があり、導光部材４の径を太くしなくてはならない。照明装置１が内視鏡装置に適用される場合には、これは内視鏡の挿入部の大径化を招くことになり好ましくない。以上の理由から、コンデンサー光学系３の入射ＮＡを稼ぐために倍率βを大きくするのは好ましくない。同様の理由から、光源２として、発光部の面積が大きいものを用いるのは、好ましくない。

よって、本実施形態の照明装置１によれば、条件式（１）を満たすように構成しているため、広角の配光特性を有する光源からの光を高効率にライトガイド等の導光部材に入射させることができる。

なお、条件式（１）は、現時点で代表的なものとされる２種類のＬＥＤの配光特性を考慮したものであるが、図２に実線で示すような半値角が約６０°の光源に対する適合性を向上させたい場合は、光源からの光を取り込む角度であるθ_０を６０°とし、倍率βの範囲を決める際に、
ｓｉｎ６０°／ｓｉｎ３５°≦β≦ｓｉｎ６０°／ｓｉｎ１５°
として、
１．５≦ｆ／ＤＬ≦３．３ … （１−１）
を満たすように構成すればよい。

あるいは、図２に点線で示すような半値角が約８０°の光源に対する適合性を向上させたい場合は、光源からの光を取り込む角度であるθ_０を８０°とし、倍率βの範囲を決める際に、
ｓｉｎ８０°／ｓｉｎ３５°≦β≦ｓｉｎ８０°／ｓｉｎ１５°
として、
１．７≦ｆ／ＤＬ≦４ … （１−２）
を満たすように構成すればよい。

さらに、半値角が約６０°〜８０°の光源に対して、より確実に高効率な光結合を得るためには、倍率βの範囲を決める際に、
ｓｉｎ８０°／ｓｉｎ３５°≦β≦ｓｉｎ６０°／ｓｉｎ１５°
として、
１．７≦ｆ／ＤＬ≦３．３ … （１−３）
を満たすように構成すればよい。

なお、上記の最大理論開口数の考察から、導光部材４としては、コア部４ａの屈折率をｎ_１とし、クラッド部４ｂの屈折率をｎ_２としたとき、下記条件式（２）を満足するものを用いることができる。
０．５５＜√（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）＜０．９０ … （２）

ここで、ＬＥＤを光源とした本実施形態の照明装置１と、キセノンランプを光源とし、図１２，図１３に示すような集光光学系を有する従来の照明装置とを比較する。ＬＥＤは、キセノンランプに比べ、低コスト、低消費電力であり、発熱量も小さい。また、キセノンランプは、配光角が１８０度以上、つまり前方のみならず、後方へも光を放射するものであるのに対し、ＬＥＤはほぼ１８０°以内の前方のみ、すなわち一側方向にのみ光を放射するものであることから、照明装置１では課題の項において述べた不具合を解消でき、従来の照明装置に比べ光効率を向上させることができる。

なお、本発明の照明装置は上記態様のものに限定されず、各種変形が可能である。

例えば、図１では光源２として１つのＬＥＤしか図示していないが、複数のＬＥＤを用いてもよい。ＬＥＤとしては、白色ＬＥＤを用いてもよいが、図４に示すように、赤を発光するＬＥＤ２１Ｒと，緑を発光するＬＥＤ２１Ｇと，青を発光するＬＥＤ２１Ｂとを近接配置させて同時に発光させることにより、白色光を得るようにしてもよい。あるいは、ＬＥＤ２１Ｒと，ＬＥＤ２１Ｇと，ＬＥＤ２１Ｂとを交互に発光させて、面順次の受光素子に対応させるようにしてもよい。

コンデンサー光学系３としては、屈折型レンズを用いた光学系に限定されず、ミラーや回折光学素子等のその他の光学素子からなるものや、屈折型レンズ、ミラーや回折光学素子等を組み合わせたものでもよい。

また、図１では、光源２，コンデンサー光学系３，導光部材４が一直線上に配置された構成を示しているが、ミラー等を用いて光路を折り返す構成としてもよい。

導光部材４としては、図１に示すものに限定されず、長尺の光ファイバや、図５に示すような光学繊維束、すなわち、複数本の光ファイバ４１を束ねたバンドルファイバ４２を用いてもよい。あるいは、図６に示すように、導光部材４と同様の構成のロッド状の部材４３と、バンドルファイバ４２とを光結合させた導光部材４４を用いてもよい。

次に、本発明の照明装置のコンデンサー光学系に適用可能なコンデンサーレンズの具体的な数値実施例について説明する。

＜実施例１＞
実施例１にかかるコンデンサーレンズのレンズデータを表１に、レンズ構成図を図７Ａに示す。図７Ａにおける符号ｒｉ、ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は表１のｒｉ、ｄｉと対応している。図７Ａでは、図の左側を物体側（光源側に対応）、右側を像側（導光部材側に対応）としている。

表１のレンズデータにおいて、面番号は最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示す。表１のｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径を示し、ｄｉはｉ（ｉ＝１、２、３、…）番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔を示す。また、ｎｄｊは最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

図７Ｂ，図７Ｃにそれぞれ、実施例１における、ｆ／ＤＬ＝４（すなわち近軸倍率β＝４）のときの光線追跡を示す図、ｆ／ＤＬ＝１．５（すなわち近軸倍率β＝１．５）のときの光線追跡を示す図を示す。図７Ｂ，図７Ｃはともに、物体面２ａから出射した軸上光線および軸外光線にかかる光線追跡を示すものであり、物体側の焦点位置（コンデンサーレンズの前側焦点の位置）をＦ，軸上光線が集光する点を位置Ｐｉｍとして図示している。コンデンサーレンズを照明装置に適用する場合には、導光部材４の入射面を位置Ｐｉｍに、または、実際には光源が完全な点ではなく広がりを持つものであることや、収差が残存していることを考慮すると、位置Ｐｉｍ近傍に配置すれば、効率良く光源からの光を導光部材に入射させることができる。

実施例１にかかるコンデンサーレンズの各種データを表２に示す。表２において、ｆは焦点距離、ｒ１−Ｆは全系の最も物体側のレンズ面から焦点位置Ｆまでの距離、ＯＢＪは全系の最も物体側のレンズ面から物体面２ａまでの距離、１．５×時はｆ／ＤＬ＝１．５（すなわち近軸倍率β＝１．５）のとき、４．０×時はｆ／ＤＬ＝４．０（すなわち近軸倍率β＝４．０）のときを意味する。

なお、光源からの光束をより多く取り込むには、レンズ径が大きい方が好ましいが、図７Ｂ，図７Ｃ、各種データは、現実的なサイズを考え、物体面２ａの物体高を１．５ｍｍ、全系の最も物体側のレンズ面の有効直径を２０ｍｍ、全系の最も像側のレンズ面の有効直径を３０ｍｍ、その他のレンズ面の有効直径を３２ｍｍとして、軸上最周縁光線、軸外最周縁光線を追跡して得られたものである。

なお、実施例１における上記説明の各種記号の意味や図示方法は、後述の実施例についても同様である。

＜実施例２＞
実施例２にかかるコンデンサーレンズのレンズデータを表３に、各種データを表４に、レンズ構成図を図８Ａに示す。図８Ａにおいて、符号ｒｉ、ｄｉは表２のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例２における、ｆ／ＤＬ＝４のときの光線追跡を示す図、ｆ／ＤＬ＝１．５のときの光線追跡を示す図をそれぞれ図８Ｂ，図８Ｃに示す。

＜実施例３＞
実施例３にかかるコンデンサーレンズのレンズデータを表５に、各種データを表６に、レンズ構成図を図９Ａに示す。図９Ａにおいて、符号ｒｉ、ｄｉは表３のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例３における、ｆ／ＤＬ＝４のときの光線追跡を示す図、ｆ／ＤＬ＝１．５のときの光線追跡を示す図をそれぞれ図９Ｂ，図９Ｃに示す。

＜実施例４＞
実施例４にかかるコンデンサーレンズのレンズデータを表７に、各種データを表８に、レンズ構成図を図１０Ａに示す。図１０Ａにおいて、符号ｒｉ、ｄｉは表４のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例４における、ｆ／ＤＬ＝４のときの光線追跡を示す図、ｆ／ＤＬ＝１．５のときの光線追跡を示す図をそれぞれ図１０Ｂ，図１０Ｃに示す。

上記実施例１〜４のコンデンサーレンズは、いずれも、物体側および像側が面が凹面であり、最も物体側の面の曲率半径の絶対値が最も像側の面の曲率半径の絶対値よりも小さい。また、上記実施例１〜４のコンデンサーレンズは、いずれも、物体側から順に、凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズと、１枚以上の正レンズと、凹面を像側に向けた正のメニスカスレンズとからなるものである。

また、実施例１、２，４のコンデンサーレンズにおいては、同じレンズを２枚用いた構成となっており、低コスト化を図っている。

次に、図１１を参照しながら、本発明の実施形態にかかる内視鏡について説明する。図１１は、本発明の実施形態にかかる内視鏡を有する内視鏡装置１００の一例を示す概略的な全体構成図である。

図１１に示す内視鏡装置１００は大別して、内視鏡１０１と、内視鏡１０１に照明光を供給する光源装置１２０と、内視鏡で撮像された画像を処理するプロセッサ１２２と、処理された画像を表示する表示装置１２４とからなる。光源装置１２０には、照明装置１が内蔵されており、光源装置１２０の一側面には、光コネクタが設けられている。

内視鏡１０１は、主として、操作部１０２と、操作部１０２の先端側に連結された挿入部１０４と、操作部１０２の基端側から引き出されてプロセッサ１２０と接続されたユニバーサルコード１０６とを備える。

挿入部１０４は、患者の体内に挿入されるものであり、その大半は挿入経路に沿って任意の方向に曲がる軟性部１０７であり、この軟性部１０７の先端には、湾曲部１０８が連結され、この湾曲部１０８の先端には、先端部１１０が順次連結されている。湾曲部１０８は、先端部１１０を所望の方向に向けるために設けられるものであり、操作部１０２に設けられた湾曲走査ノブ１０９を回動させることにより湾曲操作が可能となっている。先端部１１０の内部には、本発明の実施形態にかかるコンデンサーレンズ１が配設されている。

ユニバーサルコード１０６は途中から光源接続コード１０６ａとプロセッサ接続コード１０６ｂの２つに分岐している。光源接続コード１０６ａは、光源装置１２０の光コネクタ５と接続されている。プロセッサ接続コード１０６ｂは、プロセッサ１２２の一側面に設けられたコネクタ６と接続されている。

光源装置１２０内部の照明装置１からの光は、光コネクタ５を介し、光源接続コード１０６ａ、ユニバーサルコード１０６、内視鏡１０１の挿入部１０４を経由して、先端部１１０から測定対象に向かって照射される。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

本発明の照明装置の概略構成図 光源の配光特性を示す図 導光部材の入射ＮＡを説明するための図 光源の変形例を示す図 導光部材の変形例を示す図 導光部材の別の変形例を示す図 本発明の実施例１のコンデンサーレンズのレンズ構成を示す図 本発明の実施例１のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例１のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例２のコンデンサーレンズのレンズ構成を示す図 本発明の実施例２のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例２のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例３のコンデンサーレンズのレンズ構成を示す図 本発明の実施例３のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例３のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例４のコンデンサーレンズのレンズ構成を示す図 本発明の実施例４のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の実施例４のコンデンサーレンズの光線追跡を示す図 本発明の一実施形態にかかる内視鏡装置の概略的な全体構成図 従来の照明装置の概略構成図 従来の照明装置の概略構成図

符号の説明

１ 照明装置
２ 光源
３ コンデンサー光学系
４ 導光部材
４ａ コア部
４ｂ クラッド部
５ 光コネクタ
６ コネクタ
１００ 内視鏡装置
１０１ 内視鏡
１０２ 操作部
１０４ 挿入部
１０６ ユニバーサルコード
１２０ 光源装置
１２２ プロセッサ
１２４ 表示装置
Ｆ 焦点位置
Ｈ 主点位置

Claims (7)

1. 発散光を出射する光源と、
   コア部、および該コア部の外周に配設されて該コア部より屈折率の低いクラッド部を有する導光部材と、
   前記光源と前記導光部材の間の光路に配置されて、前記光源および前記導光部材を光結合させるコンデンサー光学系とを備え、
   前記コンデンサー光学系の焦点距離をｆとし、前記光源の発光部から前記コンデンサー光学系の前記光源側の焦点位置までの距離をＤＬとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とする照明装置。
   １．５≦ｆ／ＤＬ≦４ … （１）
2. 前記光源が、ＬＥＤを有するものであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記導光部材の前記コア部の屈折率をｎ_１とし、前記クラッド部の屈折率をｎ_２としたとき、下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
   ０．５５＜√（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）＜０．９０ … （２）
4. 前記コンデンサー光学系が、最も光源側および最も導光部材側の面が凹面であるレンズ系からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の照明装置。
5. 前記コンデンサー光学系が、光源側から順に、凹面を光源側に向けた正のメニスカスレンズと、１枚以上の正レンズと、凹面を導光部材側に向けた正のメニスカスレンズとからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の照明装置。
6. 前記コンデンサー光学系において、最も光源側の面の曲率半径の絶対値が、最も導光部材側の面の曲率半径の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項４または５記載の照明装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の照明装置を備えたことを特徴とする内視鏡装置。

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