JP6314008B2 - 内視鏡システム - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡システムに関する。
例えば特許文献１に開示されている光コネクタにおいて、カプラが光源と内視鏡頭部との間に配設されている。カプラと光源とは第１のファイバによって接続しており、カプラと内視鏡頭部とは第２のファイバによって接続している。このような構成において、カプラを通る光の量を検出するため、カプラと接続する第３のファイバと、第３のファイバと接続し光量を検出するためのモニタとがさらに配設されている。
特開２００５−４９８２０号公報
前記した特許文献１の構成において、光量を測定するためには、検出専用の構成である第３のファイバとモニタとが必要となっている。この場合、検出専用の構成が配設されてしまうと共に、光の損失が検出のために発生してしまう。
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、検出専用の構成が配設されることなく光量を測定できると共に、検出のために光の損失が発生することを防止できる内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明の内視鏡システムの一態様は、光源から出射された１次光が入射する複数の入射端部と、前記１次光を出射する複数の出射端部とを有する光学ユニットと、挿入部を有する内視鏡と、前記光源を有し、前記内視鏡に接続される光源装置とを具備する内視鏡システムであって、前記光学ユニットは、前記入射端部と、前記出射端部と、前記各入射端部から入射した前記各１次光が前記出射端部側に向かって導光されるように前記各入射端部から入射した前記各１次光を合波する合波部と、前記入射端部側から導光された前記１次光が前記各出射端部にさらに導光されるように前記１次光を前記各出射端部に向けて分波する分波部とを有し、前記１次光を前記入射端部から前記合波部と前記分波部とを介して前記出射端部に導光する導光路として機能する光学素子と、前記合波部と前記分波部とを含む前記入射端部から前記出射端部の間の前記導光路から前記導光路の外部に漏れ出た漏れ光を検出し、前記合波部近傍と前記分波部近傍とに配設された検出部と、を有し、前記光学ユニットは、前記挿入部の先端部と、前記光源装置とのいずれかに配設されたことを特徴とする。
本発明によれば、検出専用の構成が配設されることなく光量を測定できると共に、検出のために光の損失が発生することを防止できる内視鏡システムを提供することができる。
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムの概略図である。 図１Ｂは、内視鏡システムにおける光学ユニットの配置位置を示す図である。 図２Ａは、入射端部が２つ配設され、出射端部が２つ配設されている状態で、光学ユニットを上方から見た図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す光学ユニットを側方から見た図である。 図２Ｃは、検出部が合波部と分波部との間に配設された状態で、図２Ａに示す光学ユニットを側方から見た図である。 図３Ａは、入射端部が１つ配設され、出射端部が２つ配設されている状態で、光学ユニットを上方から見た図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す光学ユニットを側方から見た図である。 図４Ａは、入射端部が２つ配設され、出射端部が１つ配設されている状態で、光学ユニットを上方から見た図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す光学ユニットを側方から見た図である。 図５Ａは、第１の実施形態の第１の変形例における光学ユニットを側方から見た図である。 図５Ｂは、第１の実施形態の第２の変形例における光学ユニットを側方から見た図である。 図６は、第２の実施形態における光学ユニットを側方から見た図である。 図７は、第２の実施形態の第１の変形例における光学ユニットを側方から見た図である。 図８Ａは、入射端部が２つ配設され、出射端部が２つ配設されている状態で、第２の実施形態の第２の変形例における光学ユニットを上方から見た図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す光学ユニットを側方から見た図である。 図９は、入射端部が２つ配設され、出射端部が２つ配設されている状態で、第３の実施形態における光学ユニットを上方から見た図である。
以下、図面を参照して本発明の各実施形態について詳細に説明する。なお例えば、図２Ａにおいて光ファイバ２０ａのカバー部材や図２Ｂにおいて光ファイバ２０ａを省略するように、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略している。
［第１の実施形態］
［構成］
図１Ａと図１Ｂと図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとを参照して第１の実施形態について説明する。
［光学ユニット１０の主な構成］
図１Ａに示すように、光学ユニット１０は、光源１０１から出射された１次光を光変換ユニット１０３に導光する導光部材として機能する。このため、光学ユニット１０は、光源１０１から出射された１次光が入射する入射端部１１と、入射端部１１から入射され光学ユニット１０によって導光された１次光が出射する出射端部１３とを有している。なお本実施形態では、入射端部１１と出射端部１３との少なくとも一方は、複数配設されている。このため、光学ユニット１０は、カプラとしても機能することとなる。
なお入射端部１１と出射端部１３との数は、特に限定されない。以下に、図１Ａと図２Ａと図２Ｂと図２Ｃとに示すように、入射端部１１が２つ配設され、出射端部１３が２つ配設されている第１の状態と、図３Ａと図３Ｂとに示すように、入射端部１１が１つ配設され、出射端部１３が２つ配設されている第２の状態と、図４Ａと図４Ｂとに示すように、入射端部１１が２つ配設され、出射端部１３が１つ配設されている第３の状態とを一例に説明する。なお図示はしないが、入射端部１１と出射端部１３とが複数配設されている場合、入射端部１１の数と出射端部１３の数が同数である必要はない。
また前記したような入射端部１１は、１つまたは複数（ここでは２股）配設されている。この点は、出射端部１３も同様である。この状態において、入射端部１１から出射端部１３における各導光路、具体的には光学ユニット１０の後述する光学素子２０は、導光路の一部がカーブするように、曲がっている。このため例えば二股は、二股の一方の一部が光学素子２０の中心軸に対して傾斜しており、二股の他方の一部が光学素子２０の中心軸に対して傾斜していることを言う。言い換えると、二股の例えば一方全体が光学素子２０の中心軸と同軸上に配設されてはいない。
［光学ユニット１０の構成１・光学素子２０］
図１Ａと図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、光学ユニット１０は、前記した入射端部１１と出射端部１３とを有する光学素子２０をさらに有している。入射端部１１は光学素子２０の一端部に配設されており、出射端部１３は光学素子２０の他端部に配設されている。この光学素子２０は、図１Ａと図２Ａと図２Ｂ図２Ｃと図４Ａと図４Ｂとに示すように入射端部１１が複数配設されている場合に配設され、各入射端部１１から入射した各１次光が出射端部１３側に向かって導光されるように各入射端部１１から入射した各１次光を合波する合波部２１と、図２Ａと図２Ｂ図２Ｃと図３Ａと図３Ｂとに示すように出射端部１３が複数配設されている場合に配設され、入射端部１１側から導光された１次光が各出射端部１３にさらに導光されるように１次光を各出射端部１３に向けて分波する分波部２３とを有している。合波部２１は入射端部１１と出射端部１３との間に配設されており、分波部２３は合波部２１と出射端部１３との間に配設されている。
光学素子２０は、光学ユニット１０において、１次光を入射端部１１から合波部２１と分波部２３とを介して出射端部１３に導光する導光路として機能する。図２Ａと図３Ａと図４Ａとに示すように、このような光学素子２０は、光ファイバ２０ａを有しており、合波部２１と分波部２３とによって形成される光ファイバカプラとして機能する。光学素子２０の光ファイバ２０ａは、例えば、コア２０ｂと、コア２０ｂの屈折率とは異なる屈折率を有し、コアの外周面を覆うクラッド２０ｃと、クラッド２０ｃの外周面を覆う図示しないカバー部材とを有している。入射端部１１と出射端部１３とが配設されるため、光ファイバ２０ａの両端部は入射端部１１の数と出射端部１３の数とに応じて１つまたは複数（ここでは２股）に分岐している。
前記したように入射端部１１と出射端部１３と光ファイバ２０ａとを有する光学素子２０は、光源１０１側と光変換ユニット１０３側との間に配設され、光源１０１側から光変換ユニット１０３側へ光を導光する導光部材として機能する。つまり、光学素子２０は、導光のためにも配設されており、導光以外の目的のみ、例えば検出専用の構成として配設されるのではない。
なお一般的に、光ファイバカプラとして機能する光学素子２０には、光ファイバのコア同士を直接結合させる集中結合型と、光ファイバ同士のコア同士を波長レベルで近接させることによりモード結合させる分布結合型とが存在する。本実施形態の光学素子２０は、集中結合型と分布結合型との両方に対応可能となっている。なおコア同士とは、例えば、光学素子２０のコア２０ｂと後述する第１の導光部材１０１ａのコアとを示し、さらに光学素子２０のコア２０ｂと後述する第２の導光部材１０３ａのコアとを示す。
［光学ユニット１０の構成２・固定基板部３０・第１の外装部材４０］
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、光学ユニット１０は、合波部２１と分波部２３とを含む光学素子２０が固定基板部３０の中空部３５に位置決めされるように、光学素子２０が配設される固定基板部３０と、入射端部１１と出射端部１３とが第１の外装部材４０を貫通するように入射端部１１と出射端部１３と光学素子２０と固定基板部３０とを外装する第１の外装部材４０とをさらに有している。
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、固定基板部３０は、例えば、矩形形状の平板部３１と、平板部３１に対して立設され、平板部３１と一体に配設されている矩形形状の枠部３３とを有している。このため固定基板部３０において、平板部３１が底部として機能し、平板部３１と枠部３３とによって囲まれる中空部３５が配設されることとなる。
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、入射端部１１は、枠部３３に載置されおり、図示しない接着部材によって枠部３３に固定されている。
また図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、出射端部１３は、枠部３３に載置されており、図示しない接着部材によって枠部３３に固定されている。
このため、光学素子２０の軸方向において、入射端部１１と出射端部１３との間に位置し、合波部２１と分波部２３とを含む光学素子２０の一部分は、枠部３３の内部に位置する中空部３５に配設され、中空部３５において浮遊している自由端部として機能する。そしてこの部分は、固定基板部３０と第１の外装部材４０とに対して、非接触である。
また入射端部１１と出射端部１３とは、固定端部として機能する。固定端部は、導光路として機能する光学素子２０が動かないように、光学素子２０を固定することとなる。また固定基板部３０は、光学素子２０の機械的な強度を確保することとなる。
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、第１の外装部材４０は、中空部３５を含む光学ユニット１０の各構成部材を外装することとなる。第１の外装部材４０は、例えば、熱耐性を有しており、熱膨張の影響が少ない部材によって形成されている。
［光学ユニット１０の構成３・検出部５０］
図１Ａと図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、光学ユニット１０は、合波部２１と分波部２３とを含む入射端部１１から出射端部１３の間の導光路から導光路の外部に漏れ出た１次光（以下、漏れ光と称する）を本実施形態では直接的に検出する検出部５０をさらに有している。この場合、漏れ光は、例えば、光学素子２０のクラッド２０ｃから光学素子２０のクラッド２０ｃの外側に漏れ出た１次光を示す。また外側は、クラッド２０ｃの内周面側に位置するコア２０ｂ側ではなく、クラッド２０ｃの外周面側に位置する外部を示す。本実施形態では、図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂとに示すように、検出部５０は、漏れ光の光量を直接的に検出する検出部材５０ａを有している。この検出部材５０ａは、例えば、フォトダイオードと撮像素子との少なくとも一方を有している。フォトダイオードが１次光を受光することで、検出部５０は１次光を検出することとなる。撮像素子が１次光を画像として撮像することで、検出部５０は１次光を検出することとなる。
図２Ｂと図２Ｃと図３Ｂと図４Ｂとに示すように、検出部５０は、光学ユニット１０の高さ方向において光学素子２０に対向するように光学素子２０から離れた位置に配設されている。この場合、検出部５０は、合波部２１と分波部２３との少なくとも１か所から漏れ出た漏れ光が届く範囲に配設されている。そして、検出部５０は、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が合波部２１に対向するように合波部２１近傍と光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が分波部２３に対向するように分波部２３近傍との少なくとも一方に、少なくとも１つ配設されている。
図４Ｂに示すように、検出部５０は、例えば、合波部２１から漏れ出た漏れ光を検出できるように合波部２１近傍に配設されている。この場合、例えば、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が合波部２１に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１の表面と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。このように検出部５０は、光学素子２０に直接配設されるのではなく、合波部２１から漏れ出た漏れ光が届く範囲に配設される。
また図２Ｂと図３Ｂとに示すように、検出部５０は、例えば、分波部２３から漏れ出た漏れ光を検出できるように分波部２３近傍に配設されていてもよい。この場合、例えば、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が分波部２３に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１の表面と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。このように検出部５０は、光学素子２０に直接配設されるのではなく、分波部２３から漏れ出た漏れ光が届く範囲に配設される。
また図２Ｃに示すように、検出部５０は、例えば、合波部２１から漏れ出た漏れ光と、分波部２３から漏れ出た漏れ光との少なくとも一方を検出できるように、光学素子２０の軸方向において分波部２３と合波部２１との間に配設されていてもよい。この場合、例えば、第１の外装部材４０の高さ方向において検出部５０が光学素子２０に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。このように検出部５０は、合波部２１から漏れ出た漏れ光と分波部２３から漏れ出た漏れ光とが届く範囲に配設される。
前記において、図２Ａと図３Ａと図４Ａとに示すように固定基板部３０の平板部３１に配設される検出部５０は、複数配設されているが、少なくとも１つ配設されていればよい。また、図示はしないが、前記と同様に、第１の外装部材４０の内周面に配設される検出部５０は、少なくとも１つ配設されていればよい。
［合波部２１と分波部２３とから漏れる１次光のメカニズム］
図２Ａと図３Ａと図４Ａとに示すように、本実施形態の光学素子２０において、入射端部１１と出射端部１３との数に応じて、光学素子２０の端部は複数の股に分かれている。これにより、合波部２１と分波部２３とが形成される。
図２Ａと図４Ａとに示すように、合波部２１において、光学素子２０は、曲げられている合波部２１によって形成され、合波部２１の一部である合波側アール形状部２１ａを有している。また図２Ａと図３Ａとに示すように、分波部２３において、光学素子２０は、曲げられている分波部２３によって形成され、分波部２３の一部である分波側アール形状部２３ａを有している。
図２Ａと図４Ａとに示すように、１次光は合波側アール形状部２１ａのクラッド２０ｃにて屈折し、これにより１次光の一部は合波部２１から光学素子２０の外側に漏れ出る。このとき図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図４Ａと図４Ｂとに示すように、漏れ光は、前後左右上下方向といった全方位に向かって進行する。前後方向は、例えば図２Ａと図２Ｂとの紙面上における左右方向である光学素子２０の軸方向を示す。左右方向は、例えば図２Ａの紙面上における上下方向である光学素子２０の幅方向を示し、光学素子２０の軸方向に直交する方向である。上下方向は、例えば図２Ｂの紙面上における上下方向である光学素子２０の高さ方向を示し、光学ユニット１０の高さ方向を示し、光学素子２０の軸方向と幅方向とに直交する方向を示す。
また１次光が分波部２３に進行すると、図２Ａと図３Ａとに示すように、１次光の一部は分波部２３の２股に分かれた根本部分２３ｂによって分波部２３から光学素子２０の外側に漏れ出る。また１次光の別の一部は、分波部２３の分波側アール形状部２３ａのクラッド２０ｃにて屈折し、これにより１次光の一部は分波部２３から光学素子２０の外側に漏れ出る。このとき図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂとに示すように、また前記同様に、漏れ光は、前後左右上下方向といった全方位に向かって進行する。
前記したメカニズムは、シミュレーションによって確認されている。
前記を考慮して、検出部５０は、合波部２１近傍、詳細には、合波部２１からから漏れ出た漏れ光が届くように、合波部２１を中心に合波部２１周辺に配設される。なお漏れ光は、合波部２１から合波部２１の後方（入射端部１１）側よりも合波部２１の前方（出射端部１３）側に多く漏れる。このため、検出部５０は、合波部２１の後方よりも合波部２１の前方に配設されることが好適である。この点は、分波部２３における検出部５０についても同様である。
［光学ユニット１０周辺の構成］
図１Ａと図１Ｂとに示すように、前記したような光学ユニット１０は、内視鏡２０１、内視鏡２０１が接続する光源装置２０３及び制御装置２０５を有する内視鏡システム２００に組み込まれる。内視鏡システム２００は、光源１０１と、出射端部１３から出射された１次光を光変換して外部に出射する光変換ユニット１０３と、光学ユニット１０の検出部５０が検出した漏れ光を基に、導光路上における光量を算出する算出部１０５とをさらに有している。光源１０１は、光源装置２０３に配設される。光変換ユニット１０３は、内視鏡２０１の挿入部２０１ａの先端部に配設される。算出部１０５は、制御装置２０５に配設される。
図１Ａに示すように、入射端部１１は、光源１０１から出射された１次光が入射端部１１に入射するように、光源１０１と光学的に接続している。光源１０１と入射端部１１との関係において、１つの光源１０１から出射された１次光が１つの入射端部１１に入射されている。なお１つの光源１０１から出射された１次光が分波されて各入射端部１１に入射されてもよい。このように光源１０１の数と入射端部１１の数との関係は、特に限定されない。光源１０１は、１次光を出射する例えばレーザダイオードを有している。
図１Ａに示すように、入射端部１１は、光源１０１から出射された１次光を導光する第１の導光部材１０１ａを介して光源１０１と間接的に接続している。第１の導光部材１０１ａは、例えば光ファイバを有している。例えば、入射端部１１と接続する第１の導光部材１０１ａの端部を除いて、第１の導光部材１０１ａの大部分は図示しないカバー部材によって覆われている。第１の導光部材１０１ａは、図示はしないが、例えば、コアと、コアの屈折率とは異なる屈折率を有し、コアの外周面を覆うクラッドとを有している。なお例えば、入射端部１１は、光源１０１と直接的に接続していてもよい。
図１Ａに示すように、出射端部１３は、光学ユニット１０によって導光された１次光が光変換ユニット１０３に入射するように、光変換ユニット１０３と光学的に接続している。出射端部１３と光変換ユニット１０３との関係において、１つの出射端部１３から出射された１次光が１つの光変換ユニット１０３に入射されている。なお各出射端部１３から出射された１次光が１つの光変換ユニット１０３に入射されてもよい。このように出射端部１３の数と光変換ユニット１０３の数との関係は、特に限定されない。
図１Ａに示すように、出射端部１３は、出射端部１３から出射された１次光を導光する第２の導光部材１０３ａを介して光変換ユニット１０３と間接的に接続している。第２の導光部材１０３ａは、例えば光ファイバを有している。例えば、出射端部１３と接続する第２の導光部材１０３ａの端部を除いて、第２の導光部材１０３ａの大部分は図示しないカバー部材によって覆われている。第２の導光部材１０３ａは、例えば、コアと、コアの屈折率とは異なる屈折率を有し、コアの外周面を覆うクラッドとを有している。なお例えば、出射端部１３は、光変換ユニット１０３と直接的に接続していてもよい。
光変換ユニット１０３は、１次光の光学特性を変換して、２次光を生成し、２次光を照明光として出射する。光学特性の変換は、例えば、光スペクトルを変換する機能（波長変換を含む蛍光体、エレクトロルミネッセンス、半導体発光、光フィルタ、２次高調波発生）、配光を変換する機能（光拡散、レンズ作用など）、偏光を変換する機能などを含む。
このような光学ユニット１０は、図１Ｂに示すように、例えば内視鏡２０１に内蔵される。具体的には、光学ユニット１０は、挿入部２０１ａの先端部と、操作部２０１ｂと、ユニバーサルコード２０１ｃの接続部２０１ｄと、接続部２０１ｄが接続する光源装置２０３とにいずれかに配設される。
例えば、第１の導光部材１０１ａは光源１０１と光学ユニット１０の間に配設され、第２の導光部材１０３ａは光学ユニット１０と挿入部２０１ａの先端部との間に配設され、光変換ユニット１０３は挿入部２０１ａの先端部に配設される。
光学ユニット１０が例えば操作部２０１ｂに配設される場合、第１の導光部材１０１ａは接続部２０１ｄとユニバーサルコード２０１ｃと操作部２０１ｂとに配設され、第２の導光部材１０３ａは操作部２０１ｂと挿入部２０１ａとに配設されることとなる。そして、１次光は、光源装置２０３が有する光源１０１から出射され、第１の導光部材１０１ａと光学ユニット１０と第２の導光部材１０３ａとを介して光変換ユニット１０３に入射され、光変換ユニット１０３によって光変換されて２次光として挿入部２０１ａの先端部から外部に出射される。
光学ユニット１０が例えば内視鏡２０１や光源装置２０３に搭載された状態で実際に使用される前に、算出部１０５は、光源１０１から出射された１次光の光量を予め算出しておく。同時に、算出部１０５は、検出部５０が検出した検出結果である漏れ光を基に、合波部２１における漏れ光の光量と、分波部２３における漏れ光の光量とを予め算出しておく。なお漏れ光の光量の度合いは、例えば光学素子２０の曲がり具合や入射端部１１に入射する１次光の光量によって変化する。そして算出部１０５は、光源１０１から出射された１次光の光量と合波部２１における漏れ光の光量との相関関係と、光源１０１から出射された１次光の光量と分波部２３における漏れ光の光量との相関関係とを予め算出しておく。
図１Ａと図１Ｂとに示すように、制御装置２０５は、検出部５０が検出した検出結果や算出部１０５によって予め算出された算出結果である前記した相関関係を記録する記録部２０５ａを有している。また制御装置２０５は、漏れ光の光量が所望の値となり、光変換ユニット１０３に導光される１次光の光量が所望となるように、例えば検出部５０が検出した検出結果と記録部２０５ａが記録している相関関係とを基に、光源１０１を制御する光源制御部２０９をさらに有している。光源制御部２０９は、光源１０１が出射する１次光において、検出結果と相関関係とを基に光源１０１の出力量が増減するように、例えば光源１０１の駆動電流量等を制御する。また内視鏡システム２００は、検出結果や相関関係等を表示する表示部２０７をさらに有している。
［作用］
光源１０１から出射された光は、入射端部１１にまで導光される。そして光は、入射端部１１から光学素子２０に入射する。
図３Ａと図３Ｂとに示すように、入射端部１１が１つ配設され、合波部２１が配設されていない場合、１次光は、光学素子２０によって出射端部１３に向かって導光される。
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図４Ａと図４Ｂとに示すように、入射端部１１が複数配設され、合波部２１が配設されている場合、各１次光は、合波部２１における合波側アール形状部２１ａにて屈折する。これにより、各１次光の一部は合波部２１から光学素子２０の外側に漏れ出る。また各１次光の他部は、合波部２１において合波され、合波された状態で光学素子２０によって出射端部１３に向かって導光される。
図４Ａと図４Ｂとに示すように、合波部２１近傍に配設されている検出部５０は、合波部２１において漏れ出た漏れ光を検出する。具体的には、検出部５０は、１次光を受光する、または１次光を画像として撮像する。
検出部５０の検出結果は、例えば表示部２０７に表示される。また算出部１０５は、この検出結果と、予め算出された算出結果とを基に、検出した漏れ光の光量に対する光源１０１から出射された１次光の光量を算出する。なお算出結果は、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された１次光の光量と合波部２１における漏れ光の光量との相関関係とを示す。そして、算出部１０５が算出した算出結果は、表示部２０７に表示される。
図４Ａと図４Ｂとに示すように、出射端部１３が１つ配設され、分波部２３が配設されていない場合、１次光は、出射端部１３から出射されて光変換ユニット１０３に導光される。１次光は、光変換ユニット１０３によって光変換されて外部に向かって出射される。
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂとに示すように、出射端部１３が複数配設され、分波部２３が配設されている場合、１次光の一部は、分波部２３の２股に分かれた根本部分２３ｂによって分波部２３から光学素子２０の外側に漏れ出る。また１次光の別の一部は、分波部２３における分波側アール形状部２３ａにて屈折する。これにより、１次光の一部は分波部２３から光学素子２０の外側に漏れ出る。そして、１次光の他部は、分波部２３によって分波され、各出射端部１３に進行する。そして１次光は、出射端部１３から出射されて光変換ユニット１０３に導光される。１次光は、光変換ユニット１０３によって２次光に光変換されて外部に向かって出射される。
図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図３Ａと図３Ｂとに示すように、分波部２３近傍に配設されている検出部５０は、分波部２３において漏れ出た漏れ光を検出する。具体的には、検出部５０は、１次光を受光する、または１次光を画像として撮像する。
検出部５０の検出結果は、例えば表示部２０７に表示される。また算出部１０５は、この検出結果と、予め算出された算出結果とを基に、検出した漏れ光の光量に対する光源１０１から出射された１次光の光量を算出する。なお算出結果は、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された１次光の光量と分波部２３における漏れ光の光量との相関関係とを示す。そして、算出部１０５が算出した算出結果は、表示部２０７に表示される。
［効果］
本実施形態では、光学素子２０は、導光のためにも配設されており、導光以外の目的のみ、例えば検出専用の構成として配設されるのではない。よって本実施形態では、検出専用の構成が配設されることなく漏れ光を用いて光量を検出できると共に、検出のために光の損失が発生することを防止できる。
また本実施形態では、合波部２１近傍に配設される検出部５０によって、合波部２１における漏れ光の光量を確実に検出できる。また本実施形態では、この検出結果と、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された１次光の光量と合波部２１における漏れ光の光量との相関関係とを基に、光学素子２０の内部を導光する１次光の光量を検出できる。また本実施形態では、この検出結果と、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された１次光の光量と合波部２１における漏れ光の光量との相関関係とを基に、検出した漏れ光の光量に対する光源１０１から出射された１次光の光量を測定できる。
また本実施形態では、分波部２３近傍に配設される検出部５０によって、分波部２３における漏れ光の光量を確実に検出できる。また本実施形態では、この検出結果と、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された出射光の光量と分波部２３における漏れ光の光量との相関関係とを基に、光変換ユニット１０３の内部を導光した１次光の光量を検出できる。また本実施形態では、この検出結果と、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された出射光の光量と分波部２３における漏れ光の光量との相関関係とを基に、検出した漏れ光の光量に対する出射端部１３から出射される１次光の光量を測定できる。
また例えば、光学ユニット１０が挿入部２０１ａの先端部に配設された状態で、検出部５０が漏れ光を検出したとする。この場合、先端部において異常が発生したと判別できる。このように、本実施形態では、光学ユニット１０の配設位置に応じて、配設位置における異常を判別できる。
また本実施形態では、光学ユニット１０が接続部２０１ｄよりも挿入部２０１ａの先端部側に配設されるほど、先端部側における光量を正確に検出できる。
また本実施形態では、光学ユニット１０が挿入部２０１ａの先端部側よりも接続部２０１ｄ側に配設されるほど、光学ユニット１０の設置スペースを容易に確保できる。
また本実施形態では、検出結果と相関関係とを基に光源制御部２０９によって光源１０１の出力量を制御することで、光学ユニット１０から出射される１次光の光量を制御できる。
なお、検出部５０が漏れ光を容易に検出するために、漏れ出る１次光が多いことが好適である。このため、合波部２１や分波部２３において、光学素子２０の図示しないカバー部材は除去されていてもよいし、光学素子２０のクラッド２０ｃは薄く形成されてもよい。
また検出部５０は、漏れ光が届くように、光学素子２０から離れた位置に配設されていればよい。このため、検出部５０は、例えば合波部２１や分波部２３の側方に位置する枠部３３の内周面に配設されていてもよい。また検出部５０は、合波部２１や分波部２３に密着するように、配設されていてもよい。
［第１の実施形態の第１の変形例］
本変形例において、固定基板部３０は、１次光が透過可能な部材によって形成されていてもよい。この部材は、例えば、透明な石英ガラスを有している。
この場合、図５Ａに示すように、合波部２１や分波部２３から漏れ出た漏れ光が固定基板部３０を透過可能であるため、検出部５０は固定基板部３０の平板部３１の裏面に配設可能となる。
これにより本変形例では、検出部５０の配設の自由度を高めることができる。
［第１の実施形態の第２の変形例］
本変形例において、第１の外装部材４０は、１次光が透過可能な部材によって形成されていてもよい。この部材は、例えば、透明な石英ガラスを有している。
この場合、図５Ｂに示すように、合波部２１や分波部２３から漏れ出た漏れ光が第１の外装部材４０を透過可能であるため、検出部５０は第１の外装部材４０の外周面に配設可能となる。
またこの場合、図５Ｂに示すように、光学ユニット１０は、入射端部１１と出射端部１３と光学素子２０と固定基板部３０と第１の外装部材４０とを外装し、第１の外装部材４０を透過した１次光が第２の外装部材４１を透過して第２の外装部材４１の外部に出射されないように１次光を遮光する第２の外装部材４１をさらに有する。
これにより本変形例では、検出部５０の配設の自由度を高めることができる。
［第２の実施形態］
［構成］
主に図６を参照して、以下に、第１の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。なお、第１の実施形態の構成と同じ構成には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図６に示すように、検出部５０は、例えば、合波部２１から漏れ出た漏れ光を検出できるように合波部２１近傍と、分波部２３から漏れ出た漏れ光を検出できるように分波部２３近傍とに配設される。
この場合、図６に示すように、例えば、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が合波部２１に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１の表面と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。
またこの場合、図６に示すように、例えば、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が分波部２３に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１の表面と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。
前記において、図２Ａと図３Ａと図４Ａとに示すように固定基板部３０の平板部３１に配設される検出部５０は、少なくとも１つ配設されていればよい。また、図示はしないが、前記と同様に、第１の外装部材４０の内周面に配設される検出部５０は、少なくとも１つ配設されていればよい。
算出部１０５は、合波部２１における検出部５０の検出結果と、分波部２３における検出部５０の検出結果との差分を算出する。
［効果］
本実施形態では、検出部５０が合波部２１近傍と分波部２３近傍との２か所に配設されることで、算出部１０５は差分を検出できる。よって本実施形態では、この差分によって、光学素子２０の軸方向において合波部２１と分波部２３との間に位置する光学素子２０そのものの故障や劣化を検出できる。
［第２の実施形態の第１の変形例］
［構成］
図７に示すように、光学素子２０は、例えば合波部２１と分波部２３といった漏れ光が漏れ出る箇所に配設され、光学素子２０の最外層として機能するクラッドの屈折率と同等以上の屈折率を有する屈折率部材２５をさらに有している。屈折率部材２５は、例えば、接着樹脂などを有している。
屈折率部材２５の屈折率がクラッドの屈折率と同等以上であるため、屈折率部材２５は、漏れ光の光量を多く発生させることとなる。
なお屈折率部材２５が合波部２１に配設されることで、屈折率部材２５は、光学素子２０において強度が低い合波部２１の強度を補強することとなる。また屈折率部材２５は、光学素子２０に応力がかかった際に、合波部２１を保護する。また屈折率部材２５は、合波部２１を固定基板部３０に固定する。
この点は、分波部２３についても同様である。
［効果］
本変形例では、屈折率部材２５によって漏れ光を多く発生できる。よって本変形例では、検出部５０は１次光をより確実に検出できる。
また本変形例では、屈折率部材２５によって、光学素子２０において強度が低い合波部２１の強度を補強できる。また本変形例では、光学素子２０に応力がかかった際に、屈折率部材２５によって合波部２１を保護できる。また本変形例では、屈折率部材２５によって合波部２１を固定基板部３０に固定できる。この点は、分波部２３についても同様である。
［第２の実施形態の第２の変形例］
［構成］
図８Ａに示すように、検出部５０が各入射端部１１と合波部２１との間に位置する導光路（光学素子２０ａ）の近傍に配設されている場合、検出部５０は、一方の入射端部１１と合波部２１との間に位置する導光路の近傍と、他方の入射端部１１と合波部２１との間に位置する導光路の近傍とに配設されている。このように検出部５０は、例えば光学素子２０に軸方向において入射端部１１と合波部２１との間に配設されている。
この場合、検出部５０は、例えば、漏れ光を検出できるように導光路（光学素子２０ａ）の近傍に配設されている。図８Ｂに示すように、例えば、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が導光路の近傍に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１の表面と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。このように検出部５０は、光学素子２０に直接配設されるのではなく、導光路の近傍から漏れ出た漏れ光が届く範囲に配設される。
また図８Ａに示すように、検出部５０が分波部２３と各出射端部１３との間に位置する導光路（光学素子２０ａ）の近傍に配設されている場合、検出部５０は、分波部２３と一方の出射端部１３との間に位置する導光路の近傍と、分波部２３と他方の出射端部１３との間に位置する導光路の近傍とに配設されている。このように、検出部５０は、例えば光学素子２０に軸方向において分波部２３と出射端部１３との間に配設されている。
この場合、検出部５０は、例えば、漏れ光を検出できるように導光路（光学素子２０ａ）の近傍に配設されている。図８Ｂに示すように、例えば、光学ユニット１０の高さ方向において検出部５０が導光路の近傍に対向するように、検出部５０は、固定基板部３０の平板部３１の表面と第１の外装部材４０の内周面との両方に配設されている。なお、検出部５０は、表面と内周面との少なくとも一方に配設されてもよい。このように検出部５０は、光学素子２０に直接配設されるのではなく、導光路の近傍から漏れ出た漏れ光が届く範囲に配設される。
前記において、図８Ａに示すように固定基板部３０の平板部３１に配設される検出部５０は、少なくとも１つ配設されていればよい。また、図示はしないが、前記と同様に、第１の外装部材４０の内周面に配設される検出部５０は、少なくとも１つ配設されていればよい。
なお、検出部５０が漏れ光を容易に検出するために、漏れ出る１次光が多いことが好適である。このため、前記した導光路として機能し、入射端部１１と合波部２１との間に位置する光学素子２０の一部や、出射端部１３と分波部２３との間に位置する光学素子２０の一部において、光学素子２０の図示しないカバー部材は除去されていてもよいし、光学素子２０のクラッド２０ｃは薄く形成されてもよい。
［効果］
本変形例では、検出部５０よって、各入射端部１１側における漏れ光の光量を検出できる。そして、本変形例では、検出部５０よって、一方の入射端部１１側における漏れ光の光量と他方の入射端部１１側における漏れ光の光量との比を検出できる。この点は、出射端部１３についても同様である。
また本変形例では、例えば、一方の光源１０１が第１の１次光を出射し、他方の光源１０１が第２の１次光を出射するとする。第１の１次光の光学特性、例えば波長は、第２の１次光の光学特性とは異なる。そして各入射端部１１近傍に配設される検出部５０において、一方の検出部５０は第１の１次光を検出し、他方の検出部５０は第２の１次光を検出してもよい。この場合、検出部５０の例えばフォトダイオードは、所定の波長を有する光のみを透過させるフィルタを有している。これにより、各検出部５０は１次光を選択的に検出でき、算出部１０５は光源１０１が出射した光の光量を個別に算出できる。
［第３の実施形態］
［構成］
図９を参照して、以下に、第１の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。なお、第１の実施形態の構成と同じ構成には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
検出部５０は、第１の外装部材４０の内周面の例えば全面に配設される熱変換部材５０ｂを有している。熱変換部材５０ｂは、合波部２１や分波部２３から漏れ出た１次光を吸収して熱に変換する。熱変換部材５０ｂが１次光を吸収して熱に変換することによって、検出部５０は、熱の変化を検出し、熱の変化を基に漏れ光を間接的に検出することとなる。
また光学ユニット１０は、入射端部１１と出射端部１３と光学素子２０と固定基板部３０と第１の外装部材４０とを外装する第３の外装部材４３と、第３の外装部材４３の内周面と外周面との少なくとも一方に配設され、外気の気温を検出する外気検出部５１をさらに有している。
光学ユニット１０が例えば内視鏡２０１や光源装置２０３に搭載された状態で実際に使用される前に、算出部１０５は、光源１０１から出射された１次光の光量を予め算出しておく。また算出部１０５は、検出部５０が検出した漏れ光を基に、漏れ光を予め算出しておく。そして算出部１０５は、光源１０１から出射された１次光の光量と漏れ光との相関関係を予め算出しておく。
［効果］
本実施形態では、第３の外装部材４３によって、外部の光や外気の温度が検出部５０の温度検出に影響を与えることを防止できる。これにより本実施形態では、検出部５０は第１の外装部材４０内部の漏れ光のみを確実に検出できる。また本実施形態では、外気検出部５１によって、外気の気温も検出できる。
また本実施形態では、検出部５０が検出した検出結果と、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された１次光の光量と漏れ光との相関関係とを基に、光学素子２０の内部を導光する１次光の光量を検出できる。また本実施形態では、この検出結果と、記録部２０５ａに記録されている光源１０１から出射された出射光の光量と漏れ光との相関関係とを基に、光変換ユニット１０３の内部を導光した１次光の光量を検出できる。
なお本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
１０…光学ユニット、１１…入射端部、１３…出射端部、２０…光学素子、２１…合波部、２３…分波部、３０…固定基板部、４０…第１の外装部材、５０…検出部、５０ａ…検出部材、５０ｂ…熱変換部材、１０１…光源、１０１ａ…第１の導光部材、１０３…光変換ユニット、１０３ａ…第２の導光部材、１０５…算出部、２００…内視鏡システム、２０１…内視鏡、２０３…光源装置、２０５…制御装置、２０５ａ…記録部、２０７…表示部、２０９…光源制御部。

Claims (13)

  1. 光源から出射された１次光が入射する複数の入射端部と、前記１次光を出射する複数の出射端部とを有する光学ユニットと、挿入部を有する内視鏡と、前記光源を有し、前記内視鏡に接続される光源装置とを具備する内視鏡システムであって、
    前記光学ユニットは、
    前記入射端部と、前記出射端部と、前記各入射端部から入射した前記各１次光が前記出射端部側に向かって導光されるように前記各入射端部から入射した前記各１次光を合波する合波部と、前記入射端部側から導光された前記１次光が前記各出射端部にさらに導光されるように前記１次光を前記各出射端部に向けて分波する分波部とを有し、前記１次光を前記入射端部から前記合波部と前記分波部とを介して前記出射端部に導光する導光路として機能する光学素子と、
    前記合波部と前記分波部とを含む前記入射端部から前記出射端部の間の前記導光路から前記導光路の外部に漏れ出た漏れ光を検出し、前記合波部近傍と前記分波部近傍とに配設された検出部と、
    を有し
    前記光学ユニットは、前記挿入部の先端部と、前記光源装置とのいずれかに配設されたことを特徴とする内視鏡システム。
  2. 前記検出部は、前記各入射端部と前記合波部との間に位置する前記導光路の一部と、前記合波部と、前記分波部と、前記分波部と前記各出射端部との間に位置する前記導光路の一部との少なくとも１か所から漏れ出た前記漏れ光が届く範囲に配設され、前記漏れ光を検出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 前記検出部は、前記漏れ光の光量を検出する検出部材を有することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  4. 前記検出部は、前記光学ユニットの高さ方向において前記検出部が前記合波部に対向するように前記合波部近傍と、前記光学ユニットの高さ方向において前記検出部が前記分波部に対向するように前記分波部近傍とに配設されたことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
  5. 前記光学素子は、前記漏れ光が漏れ出る箇所に配設され、前記光学素子の最外層の屈折率と同等以上の屈折率を有する屈折率部材をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
  6. 前記検出部が前記各入射端部と前記合波部との間に位置する前記導光路の近傍に配設されている場合、前記検出部は、一方の前記入射端部と前記合波部との間に位置する前記導光路の近傍と、他方の前記入射端部と前記合波部との間に位置する前記導光路の近傍とに配設され、
    前記検出部が前記分波部と前記各出射端部との間に位置する前記導光路の近傍に配設されている場合、前記検出部は、前記分波部と一方の前記出射端部との間に位置する前記導光路の近傍と、前記分波部と他方の前記出射端部との間に位置する前記導光路の近傍とに配設されたことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
  7. 前記光学素子を外装する第１の外装部材をさらに具備し、
    前記検出部は、前記第１の外装部材の内周面に配設され、前記漏れ光を吸収して熱に変換する熱変換部材を有し、
    前記検出部は、前記熱変換部材によって、前記漏れ光を検出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  8. 前記第１の外装部材を外装する第２の外装部材と、
    前記第２の外装部材の内周面と外周面との少なくとも一方に配設され、外気の気温を検出する外気検出部と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
  9. 前記光学素子は、光ファイバを有しており、前記合波部と前記分波部とによって形成される光ファイバカプラとして機能し、
    前記光ファイバは、コアと、前記コアの屈折率とは異なる屈折率を有し、前記コアの外周面を覆うクラッドとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれに記載の内視鏡システム。
  10. 前記出射端部から出射された前記１次光を光変換して外部に出射する光変換ユニットと、
    前記光学ユニットの前記検出部が検出した前記漏れ光を基に、前記導光路上における光量を算出する算出部と、
    を具備することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  11. 前記算出部は、前記合波部における前記検出部の検出結果と、前記分波部における前記検出部の検出結果との差分を算出することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。
  12. 前記光源から出射された前記１次光の光量と前記合波部近傍に配設された前記検出部によって検出された前記漏れ光の光量との相関関係を記録している記録部と、
    前記相関関係を基に前記漏れ光の光量に対する前記光源から出射された前記１次光の光量を算出する算出部と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  13. 前記光源から出射された前記１次光の光量と前記分波部近傍に配設された前記検出部によって検出された前記漏れ光の光量との相関関係を記録している記録部と、
    前記相関関係を基に前記漏れ光の光量に対する前記光源から出射された前記１次光の光量を算出する算出部と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
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