JP6461665B2 - 光源光学系及び光源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光源光学系及び光源装置に関する。
患者の体腔内を観察するための内視鏡システムが知られている。内視鏡システムには、患者の体腔内を照明するための光源光学系が備えられている。この種の光源光学系の具体的構成は、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の光源光学系は、光源より射出された光を導光体に入射させる光源側レンズ（凸レンズ又は球状レンズ）を備えている。導光体は、コア部とクラッド部を有する光ファイバであり、コア径が入射端面側で円錐状に広げられている。特許文献１では、導光体の入射端面の面積が大きく形成されることにより、多くの光量の光が導光体内に取り込まれて体腔内が明るく照明される。
特開２００２−３３３５３３号公報
特許文献１には、導光体の製造について、「光ファイバ母材から紡糸する工程で、光ファイバ母材の下端が順に外径が小さくなってゆき、所定のファイバ径以後はその外径が継続する紡糸状況を考え、その母材の下端の円錐状部分を含めて下方に細いファイバが延びているものを切り取った」と記載されている。しかし、特許文献１には、導光体をどのような方法で製造すれば、光ファイバ母材の下端（入射端面）側の径寸法を精度良く管理することができるかについて何ら記載が無い。一般に、このような特殊な形状を持つ導光体を高品質に量産することは難しいため、特許文献１に記載の導光体は製造の歩留まりが悪いものと考えられる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、入射口（光源側に配置される入射端面）の面積が射出口に対して大きい形状でありつつも製造が簡易な導光部材を備える光源光学系及び光源装置を提供することである。
本発明の一実施形態に係る光源光学系は、少なくとも１枚のレンズを有しており、光源より入射される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が入射される入射口と、該入射口より入射される光の導光路を規定する反射内側面と、該反射内側面にて全反射されることにより該導光路内を導光された光が射出される射出口とを有する導光ロッドとを備える。導光ロッドの反射内側面は、入射口から射出口に至るまでの全体又は途中位置から該射出口に至るまでの部分が、導光路の軸線に徐々に近付く方向に傾いたテーパ部となっている。
本発明の一実施形態に係る導光ロッドは、少なくとも一部がテーパ部となっている単純な形状を持つ光学ロッドであるため、高品質に量産することが難しくない。そのため、本発明の一実施形態によれば、歩留まりの低下が抑えられる。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドの射出口の面積は、例えば、入射口の面積よりも小さい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドの射出口は、入射口から射出口に至る導光路全体の中で該導光路の軸線と直交する面内における面積が最も小さく構成されてもよい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドの入射口及び射出口は円形状であってもよい。この場合、導光ロッドは、入射口の直径をＤＥＮ（単位：ｍｍ）と定義し、射出口の直径をＤＥＸ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
１．５≦ＤＥＮ／ＤＥＸ≦３．０
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドは、軸線方向におけるテーパ部の長さをＬ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
０．０３≦ＤＥＮ／Ｌ≦０．１６
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドは、次の条件
１０≦ＤＥＸ／ＤＥＮ×Ｌ≦６０
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドは、次の条件
１０００≦ＤＥＸ／ＤＥＮ×Ｌ２≦４０００
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態に係る光源光学系は、集光光学系の開口数をＮＡ１と定義した場合に、次の条件
０．７≦ＤＥＮ／ＤＥＸ×ＮＡ１≦１．５
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態に係る光源光学系は、集光光学系内において導光ロッドに最も近いレンズ面から入射口までの距離をＢｆ（単位：ｍｍ）と定義し、該レンズ面の有効径をφ（単位：ｍｍ）と定義し、（Ｂｆ／φ）をＮＡ２と定義した場合に、次の条件
０．７≦ＤＥＮ／ＤＥＸ×ＮＡ２≦１．５
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドは、射出口より射出された光が入射されるライトガイドの入射口の直径をＤＬ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
ＤＬ＜ＤＥＸ
が満たされる構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態において、導光ロッドの反射内側面は、テーパ部において導光路の軸線に徐々に近付く方向に線形又は非線形に傾いたテーパ形状を持つ構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態において、集光光学系は、光源より入射された光を導光ロッドの入射口付近に集光する構成であってもよい。
また、本発明の一実施形態に係る光源装置は、光を射出する光源と、光源より射出された光が入射される上記の光源光学系とを備える。
本発明の一実施形態によれば、入射口（光源側に配置される入射端面）の面積が射出口に対して大きい形状でありつつも製造が簡易な導光部材を備える光源光学系及び光源装置が提供される。
本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの外観図である。 本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムに備えられるプロセッサの筐体内に組み込まれている光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例５に係る光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例６に係る光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施例７に係る光源装置の構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。
［電子内視鏡システム１の構成］
図１は、本実施形態に係る電子内視鏡システム１の外観図である。図１に示されるように、本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子スコープ１００及びプロセッサ２００を備えている。なお、説明の便宜上、図１において紙面と直交する方向をＸ方向と定義し、紙面と平行で且つ互いに直交する２つの方向をそれぞれＹ方向、Ｚ方向と定義する。Ｙ方向は、天地方向（重力線の方向）であり、Ｘ及びＺ方向は、天地方向と直交する水平方向である。他の図のＸＹＺの各方向についても同様に定義される。
図１に示されるように、電子スコープ１００は、可撓性を有するシースによって外装された挿入部可撓管１１を備えている。挿入部可撓管１１の先端部分（湾曲部１３）は、挿入部可撓管１１の基端に連結された手元操作部１４からの遠隔操作に応じて屈曲する。屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、手元操作部１４の湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１３を屈曲させる。湾曲部１３の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部１２の基端が連結している。先端部１２の方向が湾曲操作ノブの回転操作による屈曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ１００による撮影領域が移動する。また、手元操作部１４からはユニバーサルケーブル１５が延びており、その基端にコネクタ部１６が接続されている。
コネクタ部１６は、硬質性を有する合成樹脂で成形されたコネクタケース１６ａを備えている。コネクタケース１６ａは、略対称形状を持つ表側ケースと裏側ケースからなり、表側ケースと裏側ケースとを嵌め合わせることによって規定される閉空間内に電子回路基板等の各種部品を収容し保持すると共に外部衝撃から保護している。コネクタケース１６ａは、電気接続用プラグ１６ｂ、光接続用プラグ１６ｃを保持している。
プロセッサ２００は、光源装置と画像信号処理を行う構成要素とが一体化した装置となっている。プロセッサ２００が持つ筐体２０ａのフロントパネル面には、コネクタ部が設けられている。コネクタ部は、電気接続用ジャック２０ｂ及び光接続用ジャック２０ｃを備えている。電気接続用ジャック２０ｂは、プロセッサ２００に搭載されている画像信号処理を行う構成要素と電気的に接続されており、光接続用ジャック２０ｃは、プロセッサ２００に搭載されている光源装置と光学的に接続されている。
電気接続用ジャック２０ｂは、電気接続用プラグ１６ｂに対応する接続構造を有しており、光接続用ジャック２０ｃは、光接続用プラグ１６ｃに対応する接続構造を有している。電気接続用プラグ１６ｂ、光接続用プラグ１６ｃがそれぞれ、電気接続用ジャック２０ｂ、光接続用ジャック２０ｃと接続されることで、電子スコープ１００とプロセッサ２００とが電気的及び光学的に接続される。
［光源装置２５０の構成］
図２は、本実施形態に係るプロセッサ２００の筐体２０ａ内に組み込まれている光源装置２５０の構成を示す図である。図２では、光源装置２５０の構成を示す便宜上、各構成要素を側断面図で示している。
図２に示されるように、光源装置２５０は、光源２５２、集光光学系２５４及び導光ロッド２５６を備えている。
光源２５２はアークランプであり、具体的には、白色の略平行光束を射出するリフレクタ付きのキセノンショートアークランプである。なお、別の実施形態では、光源ランプ２５２は、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の他の高輝度ランプであってもよく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。
光源２５２より射出された略平行光束は、集光光学系２５４に入射される。集光光学系２５４は、少なくとも１枚（図２の例では一枚）のレンズを有している。集光光学系２５４に入射された略平行光束は、集光光学系２５４により集光されて、導光ロッド２５６の入射口２５６ａ（光源２５２側の端面）近傍で焦点を結び、導光ロッド２５６内に入射される。集光光学系２５４による集光位置に導光ロッド２５６の入射口２５６ａを配置すればよいことから、集光光学系２５４と導光ロッド２５６との位置合わせが容易となる。
導光ロッド２５６は、導光機能を持つ光学ロッドであり、例えばシングルロッドやガラスロッドである。シングルロッドは、コアとクラッドの少なくとも二重構造を持つロッドであり、ガラスロッドは、クラッドを持たないロッドである。導光ロッド２５６の内部には、入射口２５６ａより入射される光の導光路ＬＧＰを規定する反射内側面２５６ｂが形成されている。図２に示されるように、入射口２５６ａより導光路ＬＧＰ内に入射された光は、反射内側面２５６ｂにて全反射されることによって導光路ＬＧＰ内を導光されて、射出口２５６ｃ（電子スコープ１００側の端面）より射出される。
射出口２５６ｃより射出された光は、光接続用プラグ１６ｃが有するＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１７の入射端面に集光されて、ＬＣＢ１７内に入射される。ＬＣＢ１７内に入射された照射光は、ＬＣＢ１７内を伝播して電子スコープ１００の先端部１２内に配置されたＬＣＢ１７の射出端面より射出され、不図示の配光レンズを介して被写体に照射される。
［導光ロッド２５６の詳細説明］
次に、本実施形態に係る光源装置２５０について導光ロッド２５６を中心に説明を加える。
導光ロッド２５６が有する反射内側面２５６ｂは、入射口２５６ａから射出口２５６ｃに至るまでの全体又は途中位置から射出口２５６ｃに至るまでの部分が、導光路ＬＧＰ（導光ロッド２５６）の軸線ＡＬ（中心軸の線）に徐々に近付く方向に傾いたテーパ部となっている。本実施形態では、テーパ部は、線形のテーパ形状を有しているが、別の実施形態では、非線形のテーパ形状（例えば指数関数テーパ形状や放物線テーパ形状等）を有していてもよい。説明の便宜上、入射口２５６ａから射出口２５６ｃに至るまでの全体がテーパ部となっている構成を「全体テーパ構成」と記し、途中位置から射出口２５６ｃに至るまでの部分がテーパ部となっている構成を「部分テーパ構成」と記す。
全体テーパ構成では、反射内側面２５６ｂは、入射口２５６ａから射出口２５６ｃに至るまでの全体が軸線ＡＬに徐々に近付く方向に傾いている。そのため、導光路ＬＧＰは、入射口２５６ａと射出口２５６ｃとを互いに平行な面とする錐台形状となっている。また、軸線ＡＬと直交する面内における面積が入射口２５６ａから射出口２５６ｃに向かって徐々に小さくなっている。また、射出口２５６ｃは、入射口２５６ａよりも面積が小さく、且つ入射口２５６ａから射出口２５６ｃに至る導光路ＬＧＰ全体の中で軸線ＡＬと直交する面内における面積が最も小さくなっている。
部分テーパ構成では、反射内側面２５６ｂは、入射口２５６ａから所定の途中位置に至るまでの部分が軸線ＡＬと平行となっており、途中位置から射出口２５６ｃに至るまでの部分が軸線ＡＬに徐々に近付く方向に傾いている。そのため、導光路ＬＧＰは、入射口２５６ａから所定の途中位置に至るまでの部分が円柱形状となっており、途中位置から射出口２５６ｃに至るまでの部分が錐台形状となっている。導光路ＬＧＰは、前者の部分では軸線ＡＬと直交する面内における面積が一定であり、後者の部分では該面積が徐々に小さくなっている。そのため、射出口２５６ｃは、入射口２５６ａよりも面積が小さく、且つ入射口２５６ａから射出口２５６ｃに至る導光路ＬＧＰ全体の中で軸線ＡＬと直交する面内における面積が最も小さくなっている。
全体テーパ構成、部分テーパ構成の何れの構成においても、導光ロッド２５６のテーパ部が軸線ＡＬに徐々に近付く方向に傾いて形成されることにより、入射口２５６ａより導光路ＬＧＰ内に第一の角度で入射された光線が、第一の角度よりも大きい第二の角度で射出口２５６ｃから射出されて、ＬＣＢ１７及び配光レンズを介して被写体に照射される。すなわち、より高いＮＡ（開口数）を持つ角度の大きい光線がＬＣＢ１７内に入射されるため、配光レンズより射出される照射光の配光角が広がって、照射光による被写体の照射範囲が拡大される。別の観点によれば、集光光学系２５４が持つべきパワーを導光ロッド２５６が一部負担している。そのため、集光光学系２５４に対する設計の自由度が上がる。例示的には、焦点距離の長い集光光学系２５４を設計することが可能となる。この場合、集光光学系２５４と導光ロッド２５６との間のスペースを広く取ることができるため、例えば、このスペースに絞り等の部材を配置することが可能となる。
また、導光路ＬＧＰ内で光線が反射を繰り返しながら伝播されることにより、照射光による配光の分布（光強度分布）及び照射光のスペクトルが均一化される。そのため、例えば、導光ロッド２５６とＬＣＢ１７とが軸線ＡＬと直交する面内で誤差を持って配置された場合であっても、その配置誤差の影響を受けて、ＬＣＢ１７内に入射される照射光の強度分布及びスペクトルが実質的に変化することがない。
また、集光光学系２５４と導光ロッド２５６とが軸線ＡＬと直交する面内で誤差を持って配置されることにより、集光光学系２５４による集光位置が入射口２５６ａに対してずれることが考えられる。しかし、入射口２５６ａの面積が大きいことから、集光位置がずれた場合であっても入射口２５６ａ内に充分に収まるため、結合損失の低下が抑えられる。
また、導光ロッド２５６は、少なくとも一部がテーパ部となっている単純な形状を持つ光学ロッドであるため、高品質に量産することが難しくない。
また、特許文献１に例示される特殊なライトガイド形状を持つ電子スコープを用意する必要がない。すなわち、電子内視鏡システムを汎用的な電子スコープで構成することができるため、コストが抑えられる。
入射口２５６ａ及び射出口２５６ｃは、円形状や矩形状であり、互いに相似する形状（一例として何れも円形状）であっても、互いに相似しない形状（一例として一方が円形状で他方が矩形状）であってもよい。なお、以降に挙げる各条件は、入射口２５６ａ及び射出口２５６ｃが円形状である場合の条件である。
導光ロッド２５６は、入射口２５６ａの直径をＤＥＮ（単位：ｍｍ）と定義し、射出口２５６ｃの直径をＤＥＸ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件（１）
１．５≦ＤＥＮ／ＤＥＸ≦３．０・・・（１）
を満たす構成としてもよい。
条件（１）は、導光ロッド２５６の入射口２５６ａと射出口２５６ｃとの直径比を規定するものである。条件（１）が満たされることにより、導光ロッド２５６のテーパ部が軸線ＡＬに対して適正な傾斜角度を持つ。これにより、より高いＮＡを持つ角度の大きい光線がＬＣＢ１７に入射されるため、配光レンズより射出される照射光の配光角が広がって、照射光による被写体の照射範囲がより一層拡大される。また、導光路ＬＧＰ内で光線が適度な回数反射しながら伝播されることにより、照射光による配光の分布及び照射光のスペクトルがより一層均一化される。
条件（１）の中辺の値が右辺の値を上回ると、軸線ＡＬに対するテーパ部の傾斜角度が大きくなりすぎるため、光線が導光路ＬＧＰ内で反射する際の光量損失が大きくなり、被写体を明るく照射することが難しくなる。また、ＬＣＢ１７内に入射される光のＮＡがＬＣＢ１７の入射端面側のＮＡ（例えば一般に０．６〜０．８程度）を超えるため、導光ロッド２５６とＬＣＢ１７との結合損失が大きくなる。また、入射口２５６ａは、ＬＣＢ１７の径に合わせて大きさが決まる射出口２５６ｃの３倍を超える直径を持つ。そのため、入射口２５６ａが大きくなりすぎて、導光路ＬＧＰで反射内側面２５６ｂに到達する光線の割合が少なくなり、反射を繰り返すことによる、照射光による配光の分布及び照射光のスペクトルの均一化の効果が充分に得られない。
条件（１）の中辺の値が左辺の値を下回ると、軸線ＡＬに対するテーパ部の傾斜角度が小さくなりすぎるため、射出口２５６ｃより射出される光線の角度があまり大きくならない。そのため、配光角の拡大の効果が充分に得られない。
導光ロッド２５６は、軸線ＡＬ方向におけるテーパ部の長さをＬ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件（２）
０．０３≦ＤＥＮ／Ｌ≦０．１６・・・（２）
を満たす構成としてもよい。
条件（２）は、導光ロッド２５６の入射口２５６ａの直径とテーパ部の長さとの比を規定するものである。条件（２）が満たされることにより、テーパ部が軸線ＡＬに対してより一層適正な傾斜角度を持つため、照射光による配光の分布及び照射光のスペクトルの均一化の効果がより一層高くなると共に光線が導光路ＬＧＰ内で反射する際の光量損失がより一層抑えられる。
条件（２）の中辺の値が右辺の値を上回ると、入射口２５６ａが大きくなりすぎて、導光路ＬＧＰで反射内側面２５６ｂに到達する光線の割合が少なくなり、反射を繰り返すことによる、照射光による配光の分布及び照射光のスペクトルの均一化の効果が充分に得られない。
条件（２）の中辺の値が左辺の値を下回ると、導光路ＬＧＰ内において光線が多くの回数反射することから、反射による光量損失が大きくなりすぎて、被写体を明るく照射することが難しくなる。また、ＬＣＢ１７内に入射される光のＮＡがＬＣＢ１７の入射端面側のＮＡ（例えば一般に０．６〜０．８程度）を超えるため、導光ロッド２５６とＬＣＢ１７との結合損失が大きくなる。
導光ロッド２５６は、次の条件（３）及び（４）の少なくとも一方
１０≦ＤＥＸ／ＤＥＮ×Ｌ≦６０・・・（３）
１０００≦ＤＥＸ／ＤＥＮ×Ｌ２≦４０００・・・（４）
を満たす構成としてもよい。
条件（３）及び（４）は、導光ロッド２５６の入射口２５６ａと射出口２５６ｃとの直径比及びテーパ部の長さとの関係を規定するものである。条件（３）又は（４）が満たされることにより、導光ロッド２５６が集光光学系２５４のＮＡに応じた適切な形状（集光光学系２５４と導光ロッド２５６との結合損失が少ない形状）となる。
条件（３）又は（４）の中辺の値が右辺の値を上回ると、導光路ＬＧＰ内において光線が多くの回数反射することから、反射による光量損失が大きくなりすぎて、被写体を明るく照射することが難しくなる。また、ＬＣＢ１７内に入射される光のＮＡがＬＣＢ１７の入射端面側のＮＡ（例えば一般に０．６〜０．８程度）を超えるため、導光ロッド２５６とＬＣＢ１７との結合損失が大きくなる。
条件（３）又は（４）の中辺の値が左辺の値を下回ると、導光路ＬＧＰ内における光線の反射回数が少なすぎて、反射を繰り返すことによる、照射光による配光の分布及び照射光のスペクトルの均一化の効果が充分に得られない。
導光ロッド２５６は、集光光学系２５４のＮＡ（開口数）をＮＡ１と定義した場合に、次の条件（５）
０．７≦ＤＥＮ／ＤＥＸ×ＮＡ１≦１．５・・・（５）
を満たす構成としてもよい。
条件（５）は、導光ロッド２５６の入射口２５６ａと射出口２５６ｃとの直径比及び集光光学系２５４のＮＡの関係を規定するものである。条件（５）が満たされることにより、導光ロッド２５６が集光光学系２５４のＮＡに応じた適切な形状（集光光学系２５４と導光ロッド２５６との結合損失が少ない形状）になると共に、照射光による配光の分布及び照射光のスペクトルの均一化の効果がより一層高くなる。
条件（５）の中辺の値が右辺の値を上回ると、入射口２５６ａと射出口２５６ｃとの直径比が集光光学系２５４のＮＡに対して大きくなり、軸線ＡＬに対するテーパ部の傾斜角度が大きくなりすぎるため、光線が導光路ＬＧＰ内で反射する際の光量損失が大きくなり、被写体を明るく照射することが難しくなる。また、ＬＣＢ１７内に入射される光のＮＡがＬＣＢ１７の入射端面側のＮＡ（例えば一般に０．６〜０．８程度）を超えるため、導光ロッド２５６とＬＣＢ１７との結合損失が大きくなる。
条件（５）の中辺の値が左辺の値を下回ると、射出口２５６ｃより射出される光線の角度が十分に大きくならない。そのため、配光角の拡大の効果が充分に得られない。また、集光光学系２５４のＮＡが小さすぎるため集光点が大きくなり、入射口２５６ａにて導光路ＬＧＰ内に充分な量の光を取り込むことができず、光量損失が大きくなる。
なお、集光光学系２５４の球面収差が非球面レンズ等により良好に補正されている場合、近軸計算によるＮＡで直接的に規定される条件（すなわち条件（５））であってもよいが、集光光学系２５４の球面収差が大きい場合、条件（５）を次の条件（６）に置き換えることが好ましい。すなわち、導光ロッド２５６は、集光光学系２５４内において導光ロッド２５６に最も近いレンズ面から入射口２５６ａまでの距離をＢｆ（単位：ｍｍ）と定義し、該レンズ面の有効径つまり直径をφ（単位：ｍｍ）と定義し、（Ｂｆ／φ）をＮＡ２と定義した場合に、次の条件（６）
０．７≦ＤＥＮ／ＤＥＸ×ＮＡ２≦１．５・・・（６）
を満たす構成が好ましい。
導光ロッド２５６は、射出口２５６ｃより射出された光が入射されるＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）をＤＬ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件（７）
ＤＬ＜ＤＥＸ・・・（７）
を満たす構成としてもよい。
条件（７）は、導光ロッド２５６の射出口２５６ｃとＬＣＢ１７の入射端面との関係を規定するものである。条件（７）が満たされることにより、導光ロッド２５６とＬＣＢ１７との結合損失が抑えられる。
次に、これまで説明した光源装置２５０の具体的数値実施例を７例説明する。
（実施例１）
図３は、本発明の実施例１に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図３に示されるように、本実施例１において、集光光学系２５４は、一枚構成となっている。数値表１に、本実施例１に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表１）
Figure 0006461665
数値表１（面データ）中、「ＮＯ」は面番号を示す。面番号ＮＯは、光源２５２側に配置された面から順に付けられている。また、数値表１（面データ）中、「Ｒ」は、集光光学系２５４を構成する各光学部材の各面の曲率半径（単位：ｍｍ）を示し、「Ｄ」は、各光学部材の厚み又は各光学部材の配置間隔（単位：ｍｍ）を示し、「Ｎ（Ｄ）」は、ｄ線に対する各光学部材の屈折率を示し、「ＶＤ」は、各光学部材のｄ線のアッベ数を示す。「＊」が付された面番号の面は、非球面形状となっている。なお、非球面素子における曲率半径Ｒは、光軸上での曲率半径（近軸曲率半径）を示す。
数値表１（非球面データ）は、面番号１のレンズ面の形状（非球面形状）を示す。なお、非球面は、サグ量をｘと定義し、曲率（１／ｒ）をｃと定義し、光軸からの高さをｙ（単位：ｍｍ）と定義し、円錐係数をＫと定義し、４次以上の偶数次の非球面係数をＡ４、Ａ６、・・・と定義した場合に、次式で表される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12・・・
数値表１（各種データ）は、集光光学系２５４内において導光ロッド２５６に最も近いレンズ面から入射口２５６ａまでの距離Ｂｆ（単位：ｍｍ）、該レンズ面の有効径（直径）φ（単位：ｍｍ）及び開口ＮＡ１を示す。なお、本実施例１の図表についての説明は、以降の各実施例の図表においても適用される。
また、本実施例１に係る導光ロッド２５６は部分テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：８．０
ＤＥＸ：５．０
Ｌ ：５０
また、本実施例１に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが２．９ｍｍのものを想定している。
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図４に示されるように、本実施例２において、集光光学系２５４は、二枚構成となっている。数値表２に、本実施例２に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表２）
Figure 0006461665
また、本実施例２に係る導光ロッド２５６は全体テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：８．０
ＤＥＸ：３．０
Ｌ ：９０
また、本実施例２に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが２．９ｍｍのものを想定している。
（実施例３）
図５は、本発明の実施例３に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図５に示されるように、本実施例３において、集光光学系２５４は、三枚構成となっている。数値表３に、本実施例３に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表３）
Figure 0006461665
また、本実施例３に係る導光ロッド２５６は全体テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：４．５
ＤＥＸ：３．０
Ｌ ：４０
また、本実施例３に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが２．９ｍｍのものを想定している。
（実施例４）
図６は、本発明の実施例４に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図６に示されるように、本実施例４において、集光光学系２５４は、三枚構成となっている。数値表４に、本実施例４に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表４）
Figure 0006461665
また、本実施例４に係る導光ロッド２５６は全体テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：８．２
ＤＥＸ：４．２
Ｌ ：６０
また、本実施例４に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが４．１ｍｍのものを想定している。
（実施例５）
図７は、本発明の実施例５に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図７に示されるように、本実施例５において、集光光学系２５４は、四枚構成となっている。数値表５に、本実施例５に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表５）
Figure 0006461665
また、本実施例５に係る導光ロッド２５６は部分テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：８．０
ＤＥＸ：５．０
Ｌ ：８０
また、本実施例５に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが４．０ｍｍのものを想定している。
（実施例６）
図８は、本発明の実施例６に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図８に示されるように、本実施例６において、集光光学系２５４は、一枚構成となっている。数値表６に、本実施例６に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表６）
Figure 0006461665
また、本実施例６に係る導光ロッド２５６は全体テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：８．０
ＤＥＸ：３．０
Ｌ ：８０
また、本実施例６に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが２．９ｍｍのものを想定している。
（実施例７）
図９は、本発明の実施例７に係る光源装置２５０の構成を示す図である。図９に示されるように、本実施例７において、集光光学系２５４は、三枚構成となっている。数値表７に、本実施例７に係る集光光学系２５４の具体的数値データを示す。
（数値表７）
Figure 0006461665
また、本実施例７に係る導光ロッド２５６は全体テーパ構成であり、その具体的数値データは、次に示される通りである。
ＤＥＮ：８．０
ＤＥＸ：３．０
Ｌ ：６０
また、本実施例７に係る光源装置２５０と接続される電子スコープ１００として、ＬＣＢ１７の入射端面の直径（入射口の直径）ＤＬが２．９ｍｍのものを想定している。
（検証）
一覧表８に、各実施例１〜７に係る光源装置２５０に対して各条件（１）〜（７）を適用したときに得られる結果を一覧で示す。一覧表８に示されるように、各実施例１〜７に係る光源装置２５０は、条件（１）〜（５）及び条件（７）を満たす。実施例１、３及び４に係る光源装置２５０については、条件（６）も満たす。従って、各実施例１〜７では、各条件を満たすことによる上述した効果が奏される。
（一覧表８）
Figure 0006461665
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本発明の実施形態に含まれる。
上記の実施形態では、光源装置２５０は、画像信号処理を行う構成要素と共に単一の装置（プロセッサ２００）を構成しているが、本発明はこの構成に限定されない。光源装置２５０は、例えば、画像信号処理を行う構成要素と分離した別の装置として構成されてもよい。
また、上記の実施形態では、光源装置２５０は、電子スコープ用の光源装置として構成されているが、本発明はこの構成に限定されない。光源装置２５０は、例えば、ファイバスコープ用の光源装置として構成されてもよい。
１ 電子内視鏡システム
１１ 挿入部可撓菅
１２ 先端部
１３ 湾曲部
１４ 手元操作部
１５ ユニバーサルケーブル
１６ コネクタ部
１６ａ コネクタケース
１６ｂ 電気接続用プラグ
１６ｃ 光接続用プラグ
１７ ＬＣＢ
２０ａ 筐体
２０ｂ 電気接続用ジャック
２０ｃ 光接続用ジャック
１００ 電子スコープ
２００ プロセッサ
２５０ 光源装置
２５２ 光源
２５４ 集光光学系
２５６ 導光ロッド
２５６ａ （導光ロッド２５６ａの）入射口
２５６ｂ （導光ロッド２５６ａの）反射内側面
２５６ｃ （導光ロッド２５６ａの）射出口

Claims (12)

  1. 少なくとも１枚のレンズを有しており、光源より入射される光を集光する集光光学系と、
    前記集光光学系により集光された光が入射される入射口と、該入射口より入射される光の導光路を規定する反射内側面と、該反射内側面にて全反射されることにより該導光路内を導光された光が射出される射出口と、を有する導光ロッドと、
    を備え、
    前記反射内側面は、
    前記入射口から前記射出口に至るまでの全体又は途中位置から該射出口に至るまでの部分が、前記導光路の軸線に徐々に近付く方向に傾いたテーパ部となっており、
    前記集光光学系による前記光源からの光の集光位置付近に前記導光ロッドの前記入射口が配置されている、
    光源光学系。
  2. 前記射出口の面積は、
    前記入射口の面積よりも小さい、
    請求項１に記載の光源光学系。
  3. 前記射出口は、
    前記入射口から前記射出口に至る導光路全体の中で該導光路の軸線と直交する面内における面積が最も小さい、
    請求項１又は請求項２に記載の光源光学系。
  4. 前記入射口及び前記射出口が円形状であり、該入射口の直径をＤＥＮ（単位：ｍｍ）と定義し、該射出口の直径をＤＥＸ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
    １．５≦ＤＥＮ／ＤＥＸ≦３．０
    が満たされる、
    請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光源光学系。
  5. 前記軸線方向における前記テーパ部の長さをＬ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
    ０．０３≦ＤＥＮ／Ｌ≦０．１６
    が満たされる、
    請求項４に記載の光源光学系。
  6. 次の条件
    １０≦ＤＥＸ／ＤＥＮ×Ｌ≦６０
    が満たされる、
    請求項５に記載の光源光学系。
  7. 次の条件
    １０００≦ＤＥＸ／ＤＥＮ×Ｌ２≦４０００
    が満たされる、
    請求項５又は請求項６に記載の光源光学系。
  8. 前記集光光学系の開口数をＮＡ１と定義した場合に、次の条件
    ０．７≦ＤＥＮ／ＤＥＸ×ＮＡ１≦１．５
    が満たされる、
    請求項４から請求項７の何れか一項に記載の光源光学系。
  9. 前記集光光学系内において前記導光ロッドに最も近いレンズ面から前記入射口までの距離をＢｆ（単位：ｍｍ）と定義し、該レンズ面の有効径をφ（単位：ｍｍ）と定義し、（Ｂｆ／φ）をＮＡ２と定義した場合に、次の条件
    ０．７≦ＤＥＮ／ＤＥＸ×ＮＡ２≦１．５
    が満たされる、
    請求項４から請求項７の何れか一項に記載の光源光学系。
  10. 前記射出口より射出された光が入射されるライトガイドの入射口の直径をＤＬ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
    ＤＬ＜ＤＥＸ
    が満たされる、
    請求項４から請求項９の何れか一項に記載の光源光学系。
  11. 前記反射内側面は、
    前記テーパ部において前記導光路の軸線に徐々に近付く方向に線形又は非線形に傾いたテーパ形状を持つ、
    請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の光源光学系。
  12. 平行光を射出する光源と、
    前記光源より射出された平行光が入射される、請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の光源光学系と、
    を備える、
    光源装置。
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