(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-26
(45)【発行日】2022-05-10
(54)【発明の名称】内視鏡装置
(51)【国際特許分類】
A61B 1/00 20060101AFI20220427BHJP
A61B 1/07 20060101ALI20220427BHJP
【ＦＩ】
A61B1/00 524
A61B1/07 733
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020563850
(86)(22)【出願日】2019-01-04
(86)【国際出願番号】 JP2019000007
(87)【国際公開番号】W WO2020141568
(87)【国際公開日】2020-07-09
【審査請求日】2021-06-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000000376
【氏名又は名称】オリンパス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118913
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 邦生
(74)【代理人】
【識別番号】100142789
【弁理士】
【氏名又は名称】柳 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100201466
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】森 健
(72)【発明者】
【氏名】熊井 克範
(72)【発明者】
【氏名】三木 健寛
(72)【発明者】
【氏名】山田 雅史
【審査官】高松 大
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２１４４５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００７－５１５２１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２９９６９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１７８２２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １／００
Ａ６１Ｂ １／０７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端部および基端部を有する長尺の挿入部と、光源からの照明光を前記先端部に向かって導光する導光光学系と、
前記先端部に配置され、前記導光光学系によって導光された前記照明光を被写体に照射する球状レンズと、
前記先端部から前記基端部まで延び、前記被写体からの観察光を受光し該観察光を導光する光導波路と、
該光導波路によって導光された前記観察光を検出する光検出部とを備え、
前記先端部において、前記光導波路が、先端に向かうにつれて前記球状レンズの光軸に近付く方向に傾いている走査型内視鏡。
【請求項2】
前記光導波路は、前記球状レンズの光軸に直交する径方向において前記球状レンズの外側に配置され、前記球状レンズの光軸回りの周方向に全周に配置される請求項１に記載の走査型内視鏡。
【請求項3】
前記導光光学系が、屈折率分布型レンズを備え、該屈折率分布型レンズの先端面に前記球状レンズが固定され、前記屈折率分布型レンズの先端または該屈折率分布型レンズを保持する外枠の先端が、前記光導波路の前記球状レンズ側の面に突き当たっている請求項１に記載の走査型内視鏡。
【請求項4】
前記挿入部が、該挿入部の最外周面を形成する筒状の剛性の外被を備え、該外被が、前記光導波路の前記球状レンズとは反対側の外側面を覆う請求項１に記載の走査型内視鏡。
【請求項5】
前記外被は、前記光導波路の前記外側面上に該外側面の形状に沿って配置されている請求項４に記載の走査型内視鏡。
【請求項6】
前記挿入部が、前記光導波路の前記球状レンズ側の内側面を覆う遮光性の内被を備える請求項４に記載の走査型内視鏡。
【請求項7】
前記内被が、剛体である請求項６に記載の走査型内視鏡。
【請求項8】
前記光導波路の先端面が、前記光導波路の光軸に対して傾斜している請求項１に記載の走査型内視鏡。
【請求項9】
先端部および基端部を有する長尺の挿入部と、前記先端部から前記基端部まで延び、光源からの照明光を前記先端部に向かって導光し被写体に照射する光導波路と、
前記先端部に配置され、前記被写体からの観察光を受光する球状レンズと、
該球状レンズによって受光された前記観察光を導光する導光光学系と、
該導光光学系によって導光された前記観察光を検出する光検出部とを備え、
前記先端部において、前記光導波路が、先端に向かうにつれて前記球状レンズの光軸に近付く方向に傾いている走査型内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、光ファイバの先端部を振動させることによって照明光を被写体上で走査し、被写体の各位置からの観察光に基づいて被写体の画像を形成する走査型の内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１１－４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
内視鏡装置の観察視野を広げるためには、照明光学系および受光光学系の両方を広角化する必要がある。特許文献１の内視鏡装置において、照明光学系として球状レンズを用いることによって、照明光学系を広角化することができる。しかしながら、特許文献１において受光光学系として用いられているイメージファイバは、照明光学系の広角化に対応することができないため、観察視野を広げることができないという不都合がある。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、球状レンズを用いた内視鏡装置において、照明光学系および受光光学系の両方の広角化を実現することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、先端部および基端部を有する長尺の挿入部と、光源からの照明光を前記先端部に向かって導光する導光光学系と、前記先端部に配置され、前記導光光学系によって導光された前記照明光を被写体に照射する球状レンズと、前記先端部から前記基端部まで延び、前記被写体からの観察光を受光し該観察光を導光する光導波路と、該光導波路によって導光された前記観察光を検出する光検出部とを備え、前記先端部において、前記光導波路が、先端に向かうにつれて前記球状レンズの光軸に近付く方向に傾いている内視鏡装置である。
【0007】
本発明の他の態様は、先端部および基端部を有する長尺の挿入部と、前記先端部から前記基端部まで延び、光源からの照明光を前記先端部に向かって導光し被写体に照射する光導波路と、前記先端部に配置され、前記被写体からの観察光を受光する球状レンズと、該球状レンズによって受光された前記観察光を導光する導光光学系と、該導光光学系によって導光された前記観察光を検出する光検出部とを備え、前記先端部において、前記光導波路が、先端に向かうにつれて前記球状レンズの光軸に近付く方向に傾いている内視鏡装置である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、球状レンズを用いた内視鏡装置において、照明光学系および受光光学系の両方の広角化を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の全体構成図である。
【図3A】テーパ部を有する光導波路の受光範囲を説明する図である。
【図3B】テーパ部を有しない比較例の光導波路の受光範囲を説明する図である。
【図4A】テーパ部を有する光導波路の設計値を説明する図である。
【図4B】テーパ部を有しない比較例の光導波路の設計値を説明する図である。
【図5A】光導波路の変形例を示す側面図である。
【図6A】光導波路の他の変形例を示す側面図である。
【図7A】照明光学系の変形例と、光導波路の他の変形例とを示す縦断面図である。
【図8A】照明光学系の他の変形例を示す縦断面図である。
【図8B】挿入部の変形例を示す縦断面図である。
【図8C】挿入部の他の変形例を示す縦断面図である。
【図9】挿入部の他の変形例を示す縦断面図である。
【図10A】照明光学系の他の変形例を示す縦断面図である。
【図10B】照明光学系の他の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１に示されるように、照明光Ｌを被写体Ｓ上で走査する走査型の内視鏡装置である。内視鏡装置１は、先端部２ａおよび基端部２ｂを有する長尺の挿入部２と、光源７からの照明光Ｌを先端部２ａに向かって導光する導光光学系３と、先端部２ａに配置され導光光学系３によって導光された照明光Ｌを被写体Ｓに照射する照明光学系４と、先端部２ａから基端部２ｂに向かって延び被写体Ｓからの観察光Ｌ’を受光し観察光Ｌ’を導光する光導波路５と、光導波路５によって導光された観察光Ｌ’を検出する光検出部６と、を備えている。
本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１に示されるように、照明光Ｌを被写体Ｓ上で走査する走査型の内視鏡装置である。内視鏡装置１は、先端部２ａおよび基端部２ｂを有する長尺の挿入部２と、光源７からの照明光Ｌを先端部２ａに向かって導光する導光光学系３と、先端部２ａに配置され導光光学系３によって導光された照明光Ｌを被写体Ｓに照射する照明光学系４と、先端部２ａから基端部２ｂに向かって延び被写体Ｓからの観察光Ｌ’を受光し観察光Ｌ’を導光する光導波路５と、光導波路５によって導光された観察光Ｌ’を検出する光検出部６と、を備えている。
【0011】
挿入部２は、円筒状の剛性の外被８を備えている。外被８は、例えば、ステンレス鋼等の金属から形成されるパイプである。外被８は、挿入部２の最も径方向外側に配置される部材であり、外被８の外周面が挿入部２の最外周面を形成している。先端部２ａは、先端に向かって次第に細くなるテーパ状である。
【0012】
導光光学系３は、光ファイバ３ａと、スキャナ３ｂとを有している。
光ファイバ３ａは、挿入部２内に配置され、挿入部２の長手方向に沿って延びている。光ファイバ３ａの基端は、挿入部２の外部に配置されたレーザ光源７に接続され、レーザ光源７から出力されたレーザ光が照明光Ｌとして光ファイバ３ａの基端に入力される。
光ファイバ３ａは、挿入部２内に配置され、挿入部２の長手方向に沿って延びている。光ファイバ３ａの基端は、挿入部２の外部に配置されたレーザ光源７に接続され、レーザ光源７から出力されたレーザ光が照明光Ｌとして光ファイバ３ａの基端に入力される。
【0013】
スキャナ３ｂは、光ファイバ３ａの先端部を光ファイバ３ａの長手方向に交差する方向に振動させることによって、光ファイバ３ａの先端から射出される照明光Ｌを所定の走査軌跡に沿って走査する。走査軌跡は、例えば、渦巻状、ラスタ状またはリサージュ状である。スキャナ３ｂは、例えば、圧電素子の伸縮によって光ファイバ３ａの先端部を振動させる圧電アクチュエータ、または、磁力によって光ファイバ３ａの先端部を振動させる電磁アクチュエータである。
導光光学系３として、ガルバノミラーによって照明光Ｌを走査する方式を採用してもよい。
導光光学系３として、ガルバノミラーによって照明光Ｌを走査する方式を採用してもよい。
【0014】
照明光学系４は、完全球状の２つの球状レンズ４ａ，４ｂを備えている。２つの球状レンズ４ａ，４ｂは、挿入部２の長手軸に平行な方向に配列し、球状レンズ４ａ，４ｂの光軸Ａは、挿入部２の長手軸に平行である。先端側の球状レンズ４ａの直径は、基端側の球状レンズ４ｂの直径よりも小さい。光ファイバ３ａの先端から射出された照明光Ｌは、２つの球状レンズ４ａ，４ｂを通過し、被写体Ｓに照射される。２つの球状レンズ４ａ，４ｂは、走査される照明光Ｌをさらに広角化する機能を有する。
【0015】
光導波路５は、先端部２ａから基端部２ｂまで延びる筒状であり、光導波路５の先端面は、挿入部２の先端に配置されている。光導波路５は、先端面において観察光Ｌ’を受光し、観察光Ｌ’を基端部２ｂに向かって導光する。すなわち、光導波路５は、観察光Ｌ’を受光する受光光学系として機能する。外被８は、光導波路５の外周面（外側面）の形状に沿って光導波路５の外周面上に配置され、光導波路５の外周面を覆っている。これにより、光導波路５は、外被８によって保護され、また、外被８によって安定的に支持される。
【0016】
先端部２ａに配置される光導波路５の先端部は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、先端に向かって次第に細くなるテーパ状のテーパ部５ａであり、テーパ部５ａ内に２つの球状レンズ４ａ，４ｂが保持されている。テーパ部５ａの先端面の開口の直径は、球状レンズ４ａの直径よりも小さく、各球状レンズ４ａ，４ｂは、テーパ部５ａの内周面と全周にわたって突き当たっている。このようなテーパ部５ａによって、球状レンズ４ａ，４ｂは先端部２ａの内側に安定的に保持される。また、テーパ部５ａは、球状レンズ４ａ，４ｂの周囲に光軸Ａ回りの周方向に全周にわたって配置されているので、観察光Ｌ’を空間的な偏りなく受光することができる。
【0017】
球状レンズ４ａの先端側のレンズ面は接着剤９ａによって覆われ、接着剤９ａによって球状レンズ４ａと光導波路５とが相互に固定されている。球状レンズ４ｂの基端側のレンズ面は接着剤９ｂによって覆われ、接着剤９ｂによって球状レンズ４ｂと光導波路５とが相互に固定されている。接着剤９ａの先端側の面および接着剤９ｂの基端側の面は、それぞれ平坦であることが好ましい。
【0018】
図３Ａは、光導波路５が観察光Ｌ’を受光することができる受光範囲Ｂ１，Ｂ２を説明している。図３Ｂは、比較例としての光導波路５’の受光範囲Ｂ１，Ｂ２を説明している。光導波路５’の先端部は、光軸Ａと平行である。
テーパ部５ａは、先端側に向かうにつれて球状レンズ４ａ，４ｂの光軸Ａに次第に近付く方向に傾いている。また、通常の内視鏡の設計において、挿入部２の直径に比べて、挿入部２の先端（光導波路５の先端）から被写体Ｓまでの観察距離は十分に大きい。したがって、図３Ａに示されるように、径方向に相互に対向する２つの位置での光導波路５の受光範囲Ｂ１，Ｂ２を考えたときに、２つの受光範囲Ｂ１，Ｂ２は、挿入部２の先端の近傍で相互に交差し、被写体Ｓに近付くにつれて、光軸Ａに直交する径方向に相互に離れていく。一方、図３Ｂに示されるように、光導波路５’の２つの受光範囲Ｂ１，Ｂ２は、相互に平行である。
このように、テーパ部５ａが設けられていることによって、被写体Ｓ上での受光範囲が径方向に拡大され、光導波路５は、光導波路５’と比較して広角化される。
テーパ部５ａは、先端側に向かうにつれて球状レンズ４ａ，４ｂの光軸Ａに次第に近付く方向に傾いている。また、通常の内視鏡の設計において、挿入部２の直径に比べて、挿入部２の先端（光導波路５の先端）から被写体Ｓまでの観察距離は十分に大きい。したがって、図３Ａに示されるように、径方向に相互に対向する２つの位置での光導波路５の受光範囲Ｂ１，Ｂ２を考えたときに、２つの受光範囲Ｂ１，Ｂ２は、挿入部２の先端の近傍で相互に交差し、被写体Ｓに近付くにつれて、光軸Ａに直交する径方向に相互に離れていく。一方、図３Ｂに示されるように、光導波路５’の２つの受光範囲Ｂ１，Ｂ２は、相互に平行である。
このように、テーパ部５ａが設けられていることによって、被写体Ｓ上での受光範囲が径方向に拡大され、光導波路５は、光導波路５’と比較して広角化される。
【0019】
光検出部６は、フォトダイオードのような受光素子を有している。光検出部６は、光導波路５の基端から受光素子に入射した観察光Ｌ’の強度を検出する。
光検出部６によって検出された観察光Ｌ’の強度の情報は、画像処理装置（図示略）に送信される。画像処理装置は、走査軌跡上における照明光Ｌの位置と、観察光Ｌ’の強度とを相互に対応づけることによって、被写体Ｓの２次元画像を形成し、ディスプレイ（図示略）に画像を表示させる。
光検出部６によって検出された観察光Ｌ’の強度の情報は、画像処理装置（図示略）に送信される。画像処理装置は、走査軌跡上における照明光Ｌの位置と、観察光Ｌ’の強度とを相互に対応づけることによって、被写体Ｓの２次元画像を形成し、ディスプレイ（図示略）に画像を表示させる。
【0020】
次に、このように構成された内視鏡装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１によれば、レーザ光源７から出力された照明光Ｌは、導光光学系３によって挿入部２内を基端部２ｂから先端部２ａに向かって導光され、先端部２ａの球状レンズ４ａ，４ｂによって広角化され、被写体Ｓに照射される。照明光Ｌは、スキャナ３ｂによって被写体Ｓ上で走査され、走査軌跡上の照明光Ｌの照射位置で観察光Ｌ’が発生する。観察光Ｌ’は、例えば、照明光Ｌの反射光、または、照明光Ｌによって励起された蛍光である。被写体Ｓで発生した観察光Ｌ’の一部は、光導波路５によって受光されて光検出部６まで導光され、光検出部６によって検出される。被写体Ｓ上の走査軌跡の各位置での観察光Ｌ’が光検出部６によって検出され、検出された観察光Ｌ’の強度に基づいて被写体Ｓの画像が形成される。
本実施形態に係る内視鏡装置１によれば、レーザ光源７から出力された照明光Ｌは、導光光学系３によって挿入部２内を基端部２ｂから先端部２ａに向かって導光され、先端部２ａの球状レンズ４ａ，４ｂによって広角化され、被写体Ｓに照射される。照明光Ｌは、スキャナ３ｂによって被写体Ｓ上で走査され、走査軌跡上の照明光Ｌの照射位置で観察光Ｌ’が発生する。観察光Ｌ’は、例えば、照明光Ｌの反射光、または、照明光Ｌによって励起された蛍光である。被写体Ｓで発生した観察光Ｌ’の一部は、光導波路５によって受光されて光検出部６まで導光され、光検出部６によって検出される。被写体Ｓ上の走査軌跡の各位置での観察光Ｌ’が光検出部６によって検出され、検出された観察光Ｌ’の強度に基づいて被写体Ｓの画像が形成される。
【0021】
この場合に、内視鏡装置１による観察視野を広げるためには、照明光学系４および受光光学系である光導波路５の両方を広角化する必要がある。本実施形態によれば、照明光学系４は、球状レンズ４ａ，４ｂによって広角化され、光導波路５は、テーパ部５ａによって広角化される。すなわち、被写体Ｓの広い観察視野に照明光Ｌを照射し、被写体Ｓの広い観察視野からの観察光Ｌ’を受光することができる。その結果、広い観察視野を観察することができるという利点がある。
【0022】
また、挿入部２の組立工程において、テーパ部５ａの内周面に球状レンズ４ａ，４ｂの外面を突き当てることによって、球状レンズ４ａ，４ｂの光軸Ａが光導波路５の中心軸に一致するように、球状レンズ４ａ，４ｂが位置決めされる。このように、光導波路５と球状レンズ４ａ，４ｂとの組み立てを容易に行うことができるという利点がある。
【0023】
図４Ａは、光軸Ａに対するテーパ部５ａの傾斜角度φと、光導波路５の受光範囲Ｈ１との関係を説明している。図４Ｂは、光導波路５’の受光範囲Ｈ２を説明している。
テーパ部５ａの傾斜角度φ（＞０）は、下式（１）を満たすことが好ましい。Ｄは、光導波路５の先端における直径である。すなわち、Ｄ／２は、光導波路５の先端と光軸Ａとの間の距離である。Ｘは、光導波路５の先端から被写体Ｓまでの観察距離である。θＮＡは、光導波路５の片側受光角である。Ｈ１，Ｈ２は、被写体Ｓ上での観察光Ｌ’の受光範囲の半径を表している。傾斜角度φは、下式（１）を満たすように設計される。式（１）を満たすことによって、光導波路５’の受光範囲Ｈ２と比較して、光導波路５の受光範囲Ｈ１を拡大することができる。
テーパ部５ａの傾斜角度φ（＞０）は、下式（１）を満たすことが好ましい。Ｄは、光導波路５の先端における直径である。すなわち、Ｄ／２は、光導波路５の先端と光軸Ａとの間の距離である。Ｘは、光導波路５の先端から被写体Ｓまでの観察距離である。θＮＡは、光導波路５の片側受光角である。Ｈ１，Ｈ２は、被写体Ｓ上での観察光Ｌ’の受光範囲の半径を表している。傾斜角度φは、下式（１）を満たすように設計される。式（１）を満たすことによって、光導波路５’の受光範囲Ｈ２と比較して、光導波路５の受光範囲Ｈ１を拡大することができる。
【0024】
【数1】
【0025】
傾斜角度φは、下式（２）を満たすことがさらに好ましい。Ｘｍａｘは、観察深度範囲の最大値である。式（２）を満たすことによって、光学系４，５の観察深度範囲内の少なくとも一部において、受光範囲Ｈ１を拡大する効果を得ることができる。なお、観察深度範囲とは、内視鏡装置１の被写界深度の近点から遠点までの間の範囲であり、Ｘｍａｘは、遠点までの観察距離に相当する。
【0026】
【数2】
【0027】
なお、式（１）は、以下のようにして導かれる。
図４Ａおよび図４Ｂにおいて、受光範囲Ｈ１，Ｈ２は光線Ｒによって決定される。光線Ｒは、被写体Ｓから光導波路５に入射する光線の内、光軸Ａに直交する径方向において最も外側の光線である。図４Ａおよび図４Ｂに示される幾何学的関係から、Ｈ１およびＨ２は、それぞれ下記のように表される。
Ｈ１＝Ｘ×ｔａｎ（φ＋θＮＡ）－Ｄ／２ …（ａ）
Ｈ２＝Ｘ×ｔａｎθＮＡ＋Ｄ／２ …（ｂ）
テーパ部５ａによる広角化の効果を得るための条件は、下式（ｃ）の通りである。
Ｈ１＞Ｈ２ …（ｃ）
式（ａ），（ｂ），（ｃ）から、式（１）が導かれる。
図４Ａおよび図４Ｂにおいて、受光範囲Ｈ１，Ｈ２は光線Ｒによって決定される。光線Ｒは、被写体Ｓから光導波路５に入射する光線の内、光軸Ａに直交する径方向において最も外側の光線である。図４Ａおよび図４Ｂに示される幾何学的関係から、Ｈ１およびＨ２は、それぞれ下記のように表される。
Ｈ１＝Ｘ×ｔａｎ（φ＋θＮＡ）－Ｄ／２ …（ａ）
Ｈ２＝Ｘ×ｔａｎθＮＡ＋Ｄ／２ …（ｂ）
テーパ部５ａによる広角化の効果を得るための条件は、下式（ｃ）の通りである。
Ｈ１＞Ｈ２ …（ｃ）
式（ａ），（ｂ），（ｃ）から、式（１）が導かれる。
【0028】
本実施形態において、球状レンズ４ａ，４ｂを、照明光学系として使用することとしたが、これに代えて、受光光学系として使用してもよい。この場合、光導波路５が照明光学系として使用される。
すなわち、レーザ光源７からの照明光Ｌは、光導波路５の基端から先端に向かって導光され、光導波路５の先端から被写体Ｓに照射される。観察光Ｌ’は、挿入部２の先端の球状レンズ４ａによって受光され、導光光学系によって挿入部２の基端部に向かって導光される。この場合の導光光学系は、例えば、複数のレンズの組み合わせである。光検出部６は、例えば、撮像素子であり、導光光学系によって導光された観察光Ｌ’を検出する。
この構成によれば、照明光学系は、テーパ部５ａによって広角化され、受光光学系は、球状レンズ４ａ，４ｂによって広角化される。したがって、広い観察視野を観察することができる。
すなわち、レーザ光源７からの照明光Ｌは、光導波路５の基端から先端に向かって導光され、光導波路５の先端から被写体Ｓに照射される。観察光Ｌ’は、挿入部２の先端の球状レンズ４ａによって受光され、導光光学系によって挿入部２の基端部に向かって導光される。この場合の導光光学系は、例えば、複数のレンズの組み合わせである。光検出部６は、例えば、撮像素子であり、導光光学系によって導光された観察光Ｌ’を検出する。
この構成によれば、照明光学系は、テーパ部５ａによって広角化され、受光光学系は、球状レンズ４ａ，４ｂによって広角化される。したがって、広い観察視野を観察することができる。
【0029】
本実施形態において、筒状の光導波路５を用いることとしたが、光導波路５の具体的な構成はこれに限定されるものではない。図５Ａから図６Ｂは、光導波路５の変形例を示している。
図５Ａおよび図５Ｂの光導波路５１は、球状レンズ４ａ，４ｂの周囲に全周にわたって均等に配列された複数本の光ファイバ５ｂから構成されている。図５Ａおよび図５Ｂの光導波路５１は、４本の光ファイバ５ｂから構成されている。光ファイバ５ｂの数は、３本以下または５本以上であってもよい。複数本の光ファイバ５ｂに代えて、複数本のファイバ形状の光導波路から光導波路５１が構成されていてもよい。光導波路５１によれば、光導波路５と同様に、観察光Ｌ’を空間的な偏りなく受光することができる。
各光ファイバ５ｂの先端部は、先端側に向かうにつれて光軸Ａに近付く方向に傾いている。テーパ部５１ａは、複数本の光ファイバ５ｂの先端部から構成されている。
図５Ａおよび図５Ｂの光導波路５１は、球状レンズ４ａ，４ｂの周囲に全周にわたって均等に配列された複数本の光ファイバ５ｂから構成されている。図５Ａおよび図５Ｂの光導波路５１は、４本の光ファイバ５ｂから構成されている。光ファイバ５ｂの数は、３本以下または５本以上であってもよい。複数本の光ファイバ５ｂに代えて、複数本のファイバ形状の光導波路から光導波路５１が構成されていてもよい。光導波路５１によれば、光導波路５と同様に、観察光Ｌ’を空間的な偏りなく受光することができる。
各光ファイバ５ｂの先端部は、先端側に向かうにつれて光軸Ａに近付く方向に傾いている。テーパ部５１ａは、複数本の光ファイバ５ｂの先端部から構成されている。
【0030】
図６Ａおよび図６Ｂの光導波路５２は、光導波路５１と同様に、複数本の光ファイバ５ｂまたは複数のファイバ形状の光導波路から構成される。ただし、複数本の光ファイバ５ｂは、球状レンズ４ａ，４ｂの周囲に不均等に配列されている。テーパ部５２ａは、テーパ部５１ａと同様に、複数本の光ファイバ５ｂの先端部から構成されている。
【0031】
本実施形態において、図７Ａに示されるように、光導波路５の先端面５ｃが、光導波路５の光軸Ａ’に対して傾斜していてもよい。
図７Ａの例において、先端面５ｃは、光軸Ａに垂直な平坦面である。このような先端面５ｃは、相互に固定された光導波路および球状レンズ４ａ，４ｂの組立体を先端側から研磨することによって形成される。したがって、球状レンズ４ａの先端側の面も、光軸Ａに垂直な平坦面であってもよい。
図７Ａの例において、先端面５ｃは、光軸Ａに垂直な平坦面である。このような先端面５ｃは、相互に固定された光導波路および球状レンズ４ａ，４ｂの組立体を先端側から研磨することによって形成される。したがって、球状レンズ４ａの先端側の面も、光軸Ａに垂直な平坦面であってもよい。
【0032】
図７Ｂは、光軸Ａ’に対する先端面５ｃの傾きと、光軸Ａに対する受光範囲Ｂ１の傾きとの関係を説明している。先端面５ｃが光軸Ａ’に対して傾いていることによって、受光範囲Ｂ１は、先端面５ｃが光軸Ａ’に垂直である場合と比較して、光軸Ａ側により大きく傾く。したがって、光導波路５をさらに広角化することができる。また、球状レンズ４ａの先端側の面が光軸Ａに垂直な平坦面である場合には、照明光Ｌを効率良く射出することができる。
【0033】
図７Ａおよび図７Ｂの例では、テーパ部５ａが光軸Ａに対して傾斜角度φ’（＞０）で傾き、先端面５ｃは、光軸Ａに垂直である。このとき、傾斜角度φ’は、下式（３）を満たすことが好ましい。ｎは、光導波路５の軸上屈折率である。式（３）を満たすことによって、先端部が光軸Ａに平行である光導波路５’の受光範囲と比較して、光導波路５の受光範囲を拡大することができる。
【0034】
【数3】
【0035】
傾斜角度φ’は、下式（４）を満たすことがさらに好ましい。式（４）を満たすことによって、光学系４，５の観察深度範囲内の少なくとも一部において、受光範囲を拡大する効果を得ることができる。
【0036】
【数4】
【0037】
なお、式（３）は、以下のようにして導かれる。
図７Ｂにおいて、スネルの法則から下式が成立する。
ｎ×ｓｉｎφ’＝１×ｓｉｎＡ …（ｄ）
式（ｄ）は、式（ｄ’）に書き替えられる。
Ａ＝ｓｉｎ－１（ｎ×ｓｉｎφ’） （ｄ’）
式（１）において、φをＡに置き換えることによって、式（１’）が得られる。
式（１’）と式（ｄ’）とから、式（３）が導かれる。
図７Ｂにおいて、スネルの法則から下式が成立する。
ｎ×ｓｉｎφ’＝１×ｓｉｎＡ …（ｄ）
式（ｄ）は、式（ｄ’）に書き替えられる。
Ａ＝ｓｉｎ－１（ｎ×ｓｉｎφ’） （ｄ’）
式（１）において、φをＡに置き換えることによって、式（１’）が得られる。
【数5】
式（１’）と式（ｄ’）とから、式（３）が導かれる。
【0038】
本実施形態において、図８Ａから図８Ｃに示されるように、照明光学系４１が、球状レンズ４ａ，４ｂの基端側に像伝送系４ｃをさらに備えていてもよい。像伝送系４ｃは、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズであり、球状レンズ４ｂは、ＧＲＩＮレンズの先端面と接着剤９ｂによって固定されている。ＧＲＩＮレンズ４ｃは、導光光学系３の一部分であってもよい。像伝送系４ｃを備える照明光学系４１は、内視鏡装置が硬性鏡である場合に好適である。像伝送系４ｃは、複数のレンズの組み合わせであってもよい。
【0039】
図８Ａの変形例において、像伝送系４ｃの直径は、球状レンズ４ｂの直径よりも大きい。組立時には、像伝送系４ｃを内部に保持する筒状の外枠１０の先端をテーパ部５ａの内周面に突き当てることによって、接着剤９ｂによって一体化された球状レンズ４ｂおよび像伝送系４ｃが光導波路５に対して位置決めされる。外枠１０が設けられていない場合には、像伝送系４ｃの先端がテーパ部５ａの内周面に突き当てられてもよい。このように構成することによって、像伝送系４ｃの直径に合わせてテーパ部５ａの傾斜を大きくした状態で位置決めすることができるため、受光光学系をより広角にすることができる。
【0040】
図８Ｂの変形例において、２つの球状レンズ４ａ，４ｂが相互に接触している。球状レンズ４ａ，４ｂの直径は、相互に等しくてもよい。
図８Ｃに示されるように、挿入部２が、円筒状の内被１１をさらに備えていてもよい。内被１１は、光導波路５１と照明光学系４１との間に配置され、光導波路５１の照明光学系４１側の内側面を覆う。内被１１は、例えば、ステンレス鋼のような金属から形成されたパイプであり、遮光性および剛性を有する。照明光学系４１と光導波路５１とが、内被１１によって相互に空間的に隔離される。したがって、照明光学系４１から光導波路５１に照明光Ｌが漏れ照明光Ｌが観察光Ｌ’に混入することを防止することができる。また、剛体の内被１１によって、照明光学系４１および光導波路５１を安定的に支持することができる。内被１１は、剛性を有しない、または剛性が低い遮光性のシート状の部材であってもよい。
図８Ｃに示されるように、挿入部２が、円筒状の内被１１をさらに備えていてもよい。内被１１は、光導波路５１と照明光学系４１との間に配置され、光導波路５１の照明光学系４１側の内側面を覆う。内被１１は、例えば、ステンレス鋼のような金属から形成されたパイプであり、遮光性および剛性を有する。照明光学系４１と光導波路５１とが、内被１１によって相互に空間的に隔離される。したがって、照明光学系４１から光導波路５１に照明光Ｌが漏れ照明光Ｌが観察光Ｌ’に混入することを防止することができる。また、剛体の内被１１によって、照明光学系４１および光導波路５１を安定的に支持することができる。内被１１は、剛性を有しない、または剛性が低い遮光性のシート状の部材であってもよい。
【0041】
本実施形態において、光導波路５，５１，５２の外側面に密着する外被８に代えて、図９に示されるように、光導波路５，５１，５２の外径よりも大きな内径を有する外被８１を採用してもよい。
外被８１は、金属から形成され、剛性を有する。外被８１は、長手軸に対して傾斜する先端面を有する中空針であってもよい。照明光学系４１および光導波路５１は、外被８１内で長手方向に移動可能である。外被８１の内周面と光導波路５１の外側面との間の隙間を流体の通路として使用してもよい。
外被８１は、金属から形成され、剛性を有する。外被８１は、長手軸に対して傾斜する先端面を有する中空針であってもよい。照明光学系４１および光導波路５１は、外被８１内で長手方向に移動可能である。外被８１の内周面と光導波路５１の外側面との間の隙間を流体の通路として使用してもよい。
【0042】
本実施形態において、照明光学系４が、２つの球状レンズ４ａ，４ｂを備えることとしたが、球状レンズの数は、図１０Ａに示されるように、１つのみであってもよい。あるいは、図１０Ｂに示されるように、３つ以上の球状レンズ４ａ，４ｂ，４ｄが設けられていてもよい。
球状レンズのレンズ面上の接着剤は、屈折力の低下を招く。したがって、球状レンズが１つのみである場合、照明光学系の全体の大きな正の屈折力を確保するために、図１０Ａに示されるように、球状レンズ４ａの先端側および基端側のレンズ面には、接着剤が設けられていないことが好ましい。
球状レンズのレンズ面上の接着剤は、屈折力の低下を招く。したがって、球状レンズが１つのみである場合、照明光学系の全体の大きな正の屈折力を確保するために、図１０Ａに示されるように、球状レンズ４ａの先端側および基端側のレンズ面には、接着剤が設けられていないことが好ましい。
【0043】
上記の実施形態および変形例において、内視鏡装置１が、走査型であることとしたが、これに代えて、非走査型であってもよい。例えば、光ファイバ３ａおよびスキャナ３ｂを有する導光光学系３に代えて、複数のレンズの組み合わせ、または、光ファイババンドルからなる導光光学系が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【0044】
１ 内視鏡装置
２ 挿入部
２ａ 先端部
２ｂ 基端部
８，８１ 外被
３ 導光光学系
３ａ 光ファイバ
３ｂ スキャナ
４ 照明光学系
４ａ，４ｂ 球状レンズ
４ｃ 像伝送系、屈折率分布型レンズ（導光光学系）
５，５１，５２ 光導波路
５ａ，５１ａ，５２ａ テーパ部
５ｂ 光ファイバ
５ｃ 先端面
６ 光検出部
７ レーザ光源
９ａ，９ｂ 接着剤
１０ 外枠
１１ 内被
Ｌ 照明光
Ｌ’ 観察光
Ａ 球状レンズの光軸
Ａ’ 光導波路の光軸
２ 挿入部
２ａ 先端部
２ｂ 基端部
８，８１ 外被
３ 導光光学系
３ａ 光ファイバ
３ｂ スキャナ
４ 照明光学系
４ａ，４ｂ 球状レンズ
４ｃ 像伝送系、屈折率分布型レンズ（導光光学系）
５，５１，５２ 光導波路
５ａ，５１ａ，５２ａ テーパ部
５ｂ 光ファイバ
５ｃ 先端面
６ 光検出部
７ レーザ光源
９ａ，９ｂ 接着剤
１０ 外枠
１１ 内被
Ｌ 照明光
Ｌ’ 観察光
Ａ 球状レンズの光軸
Ａ’ 光導波路の光軸
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10A】
【図10B】