(57)【要約】本開示は、複数の構造素子の２つ以上の対向する面を有するレンズおよびスペーサなどの複数の構造素子が互いに接合されて固定されている光学ユニットである。接合部分の接触部分は接着剤の拡がりを防止するように構成され、接着剤溜めが接合部分に設けられる。本開示は、さらに、管状通路の側面を撮像するように構成された撮像光学系と、撮像光学系内で中心に配置された照明光学系とを有する装置を提供する。【選択図】図１
2019500108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームが通過するための空気または真空空間を含む光学系であって、
複数の構造素子の２つ以上の対向する面が互いに接合されて固定され、
前記２つ以上の対向する面に対して垂直なベクトルが、前記光学系の光軸と平行な方向の成分を有し、
前記対向する面の一部分が、接着剤で接合される接合部分であり、
前記接着剤の拡がりを防止するように構成された接触部分が、前記接合部分の外側に設けられ、
前記空気または前記真空空間に隣接する接着剤溜めが前記接合部分に設けられる、光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の光学系と、前記光学系を収容する収容部材とを含む光学ユニットであって、前記光学系と前記収容部材との間にクリアランスが設けられる、光学ユニット。
【請求項３】
前記光学系の前記複数の構造素子が、第１のレンズと、第２のレンズと、スペーサとを含み、
前記第１のレンズの光学面の一部分と前記スペーサとが、互いに前記接着剤で接合され、
前記接触部分が、前記クリアランスと、接着剤で接合される前記接合部分との間に形成され、
瞳が、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に形成され、
前記接着剤溜めが前記接合部分に形成される、請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記スペーサがテーパ構造を有する、請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記スペーサが、前記瞳の位置に開口を有する絞りを含む、請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記瞳に対向する前記第１のレンズの面および前記瞳に対向する前記第２のレンズの面のうちの少なくとも一方が凹面である、請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記光学系が、駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトが、前記光軸と平行な方向に移動可能である、請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記光ビームの径が、前記光学系の前記空気または前記真空空間（前記光学系の前記瞳）において最も小さい、請求項１に記載の光学系。
【請求項９】
前記接着剤溜めおよび前記瞳が、実質的に同じ面にある、請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
光学デバイスを含む第１の光学群であり、前記光学デバイスが、少なくとも２つの回転対称反射面と、前記２つの回転対称反射面間に置かれた１つの透過面とを含む、第１の光学群
を含む、管状通路の側面を撮像するように構成された撮像光学系と、
前記管状通路の前記側面の一部分の方に照明光を伝送するように構成された少なくとも１つの反射素子
を含む照明光学系と
を含む装置であって、
前記照明光学系が、前記撮像光学系内で中心に配置され、前記反射素子の回転対称軸が、前記回転対称反射面の中心軸と一致し、前記照明光が前記回転対称反射面の前記中心軸を通過した後、前記照明光が前記反射素子によって伝送される、装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの反射素子が、奇数次の非球面形状を有する反射照明面である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記回転対称反射面が、リング形状部分の回転対称反射面を通してのみ光を伝送するように構成されるか、または前記回転対称反射面がリング形状である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
式０．２＜Ｔ／Ｌ＜０．８が満たされ、ここで、Ｔは、第２の光学群に含まれる最も厚いレンズの厚さであり、Ｌは、前記撮像光学系の全長である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の光学群が負屈折力を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
正屈折力を有する第２の光学群と、結像面とをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の光学群が１つのレンズから構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記結像面からの光を受け取るように位置づけられた画像伝送用ファイババンドルをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記照明光学系が、前記ファイババンドルと一体形成された光ファイバを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記結像面に配置された撮像素子をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
前記照明光学系が、
照明ファイバであって、前記撮像素子の中心に穴が設けられ、前記照明ファイバが前記穴の中に配置される、照明ファイバ
をさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記光学デバイスが穴を含み、前記穴は前記光学デバイスの中心を通る前記照明光の通過を可能にする、請求項１０に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置が、生体内使用のために設計された医療用内視鏡であるか、または工業用内視鏡である、請求項１０に記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの解剖学的構造を分析するための内視鏡装置であって、
負屈折力を有し光学デバイスを含む第１の光学群であり、前記光学デバイスが、少なくとも２つの回転対称反射面と、前記２つの回転対称反射面間に置かれた１つの透過面とを含む、第１の光学群、
正屈折力を有する第２の光学群、および
結像面
を含む、管状通路の側面を撮像するように構成された撮像光学系と、
前記管状通路の前記側面の一部分の方に照明光を伝送するように構成された少なくとも１つの反射素子
を含む照明光学系と
を含み、
前記照明光学系が、前記撮像光学系内で中心に配置され、前記反射素子の回転対称軸が、前記回転対称反射面の中心軸と一致し、前記照明光が前記回転対称反射面の前記中心軸を通過した後、前記照明光が前記反射素子によって伝送される、内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系（optical system）に関し、より詳細には医療用途および工業用途に適用可能な内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系（例えば、内視鏡）は、臓器を観察し、診断し、治療するために使用される医療用内視鏡と、観察することが困難な機械装置または設備の場所、例えば、パイプの内部または機器間の隙間などを観察または修理するために使用される工業用内視鏡とを含む。これらの光学系は、一般に、数ｍｍから１０ｍｍ超の太さを有しており、広角光学系によって内視鏡の正面から斜め方向までの画像を取得するように構成される。対照的に、特開２００８−３０９８５９号公報に開示されているような、空孔の側面の画像を取得する構成が知られている。このタイプの内視鏡は、内視鏡の側面にある空孔の内壁を撮像することができる。
【０００３】
しかしながら、細い管の内壁を観察する場合、内視鏡自体を非常に細くする必要がある。これは、観察光学系だけでなく、レンズバレルに含まれ得る照明系も含む径全体の減少を必要とする。しかしながら、特開２００８−３０９８５９号公報に開示されている光学系は、大きい径を有しており、上述のような内視鏡に適していない。特開２０１１−４８０８６号公報および特開２０１１−１７８２４号公報に開示されている光学系は、観察光学系自体の径を低減することが可能である。しかしながら、別個の照明系を必要とし、したがって、内視鏡全体の細径化に課題が依然として残っている。さらに、別個の照明系が必要とされるので、構成要素の数が増加する。
【０００４】
小さいサイズが必要とされるため、内視鏡のレンズバレルは、顕微鏡のレンズバレルのような高い形状精度で容易に加工することができない。多くの場合、光学系（内視鏡）は、円筒レンズバレルに収容され、レンズはスペーサに位置づけられることによって保持される。特開平７−１９１２６７号公報は、レンズをスペーサに位置づけ、レンズを円筒レンズバレルに接合し円筒レンズバレルで保持する例示的な内視鏡を開示している。
【０００５】
しかしながら、特開平７−１９１２６７号公報のように光学系をレンズバレルで保持する場合、光学系の外径とレンズバレルの厚さの和に等しいサイズの空間が必要とされる。それゆえに、径を減少させる必要がある用途では、レンズバレルのための空間が、径を減少させることへの妨げになる。
【０００６】
対照的に、光学系が、レンズバレルを使用することなしにスペーサに接続することによってレンズを保持するものである場合、レンズバレルのための空間が必要とされず、その結果、そのような光学系は径を減少させるのに適する。レンズは、レンズをレンズバレルに固定するためにしばしば使用される方法、すなわち、光学面の周辺部分をスペーサに接合させるための方法を使用することによって、スペーサに接続することができる。
【０００７】
レンズの前述の接合を実行する際に、内視鏡などの小さい径を有する光学系では、レンズおよびスペーサが小さいので、接着剤の塗布量を非常に少なくすることが必要とされる。接着剤が所定量を超える量で誤って塗布された場合、接着剤は、レンズから外にはみ出し、径を減少させることへの妨げになることがある。加えて、はみ出した接着剤は、レンズの外側に配設された部材に接触し、望ましくない接合を引き起こすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、管状通路の側面の観察を可能にすることができる新しい光学系、ならびに光学系で必要とされる小さい径を有するように製造することができる光学系の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、接着剤のはみ出しが生じるのを防止した光学系を提供する。
【００１０】
本開示は、撮像光学系を含む、管状通路の側面を観察するように構成された撮像光学系と、観察されるべき部分を照明するための照明光を伝送するように構成された照明光学系とを含む内視鏡をさらに提供し、照明光学系は、撮像光学系の結像面の中心に配置され、伝送された照明光を管状通路の側面の方に導くように構成された少なくとも１つの反射素子を含む。いくつかの実施形態では、撮像光学系は、少なくとも２つの光学群、すなわち、正屈折力をもつ光学群および負屈折力をもつ光学群を含み、負屈折力を有する光学群は、少なくとも２つの回転対称反射面と、それら２つの反射面間に置かれた１つの透過面とを含む。使用時には、照明ファイバから射出した照明光は、好ましくはリング形状にされた反射面の中心を通過し、結像面の反対の側に配置された撮像光学系の反射素子によって管状通路側面に偏向される。
【００１１】
観察光学系の中心に照明系を配置することによって、光学系全体の径を減少させることができ、その結果、内視鏡の細径化および小型化が達成される。画像伝送ファイバの中心に照明系を配置することによって、構成要素の数を減少させることができる。
【００１２】
本発明のさらなる特徴は、添付図面を参照した例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の例を示す説明図である。
【図２】第１の例の光学デバイスの拡大図である。
【図３】第１の例のファイババンドルの端面の像領域を示す図である。
【図４】第１の例の反射面の拡大図である。
【図５】本発明の第２の例を示す説明図である。
【図６】第２の例の光学デバイスの拡大図である。
【図７】第２の例の撮像素子の像領域を示す図である。
【図８】本発明の第３の例を示す説明図である。
【図９】図９（ａ）は、第３の例の光学デバイスの拡大図である。図９（ｂ）は、第３の例の反射面の拡大図である。
【図１０】本発明の第４の例を示す説明図である。
【図１１】本発明による光学系の構造を示すための断面図である。
【図１２】本発明による光学系の接触部分および接合部分の構造を示すための部分断面図である。
【図１３】本発明による光学系の構造を示すための断面図である。
【図１４】本発明による光学系の接触部分および接合部分の構造を示すための部分断面図である。
【図１５】本発明による光学系の構造を示すための断面図である。
【図１６】本発明による光学系の接触部分および接合部分の構造を示すための部分断面図である。
【図１７】本発明による光学系の構造を示すための断面図である。
【図１８】本発明による光学ユニットを示すための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の実施形態
次に図１を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態で使用する光学系の断面図である。光学系は、２つの構成要素、すなわち、撮像光学系１０１と照明光学系１０２とを含み、撮像光学系１０１と照明光学系１０２とは、部分的に共有される。撮像光学系１０１は、２つの部品、すなわち、レンズ１０３と光学デバイス１０４とを含む。照明光学系１０２は、レンズ１０３と、光学デバイス１０４と、反射面１０５とを含む。
【００１５】
ファイババンドル１０６の中心にある照明ファイバ１０７から射出した光束１１６は、レンズ１０３と光学デバイス１０４とを通過し、反射面１０５によって、管状通路の内壁１０８である管状通路の側面の方に反射される。
【００１６】
管状通路は、例えば、人間の大動脈などの内腔である。
【００１７】
反射面１０５は、管状通路内壁１０８の広い周囲を照明するために奇数次の非球面形状を有する。この仕組みは、管状通路の周囲の少なくとも５０％、６０％、７０％  ８０％、９０％、またはそれ以上を一度に照明できるように設計される。
【００１８】
図２を参照して、管状通路内壁１０８からの反射光がファイババンドル１０６の端面（結像面）に結像する結像工程を説明する。図２は、図１の光学デバイス１０４の一部分の拡大図である。矢印で示すように、照明された管状通路内壁１０８からの反射光１０９は、光学デバイス１０４の側面１１０から第１の光学群１０４に入射する。側面１１０は透過面として働き、そこで光が入射し、次いで、反射面１１１ａおよび反射面１１２ａによって反射され、表面１１１ｂを通り抜ける。続いて、図１に示すように、反射光１０９は、レンズ１０３として示されている第２の光学群を通過し、ファイババンドル１０６の端面１１５に像を形成する。側面１１０は円筒形状であり、光学デバイス１０４は回転対称形状である。いくつかの実施形態では、光学デバイス１０４を含む第１の光学群は負屈折力を有し、第２の光学群１０３は正屈折力を有する。
【００１９】
反射面１１２ａおよび反射面１１１ａは、例えば、反射コーティング（例えば、Ａｌコーティング）を使用することによって反射を行うことができる。反射コーティングは、Ａｌの蒸着によって光学デバイス１０４の一部分に形成することができ、コーティングされた部分は、例えば、リング形状を形成する。反射面を形成するためのコーティングは、例えば、Ａｌ、多層膜、Ａｇ、Ａｕなどとすることができる。使用するコーティング材料は、使用する波長およびコストに依存し得る。光軸の近傍のレンズ１０３および光学デバイス１０４の部分は、透過面として使用される。それゆえに、２つの光学デバイス（１０３、１０４）の中心の近くの部分は照明光学系の一部として使用され、周辺のリング形状領域は撮像光学系の一部として使用される。
【００２０】
管状通路壁面の少なくとも一部分の像が、撮像光学系１０１によってファイババンドル１０６の端面１１５に形成される。端面１１５において、像は、結像面に形成され、図３に示すように、端面１１５の周辺（領域Ａ）にのみ見いだされる。これは、撮像光学系１０１がレンズ１０３および光学デバイス１０４の周辺部分のみを使用するように構成されており、そのために、管状通路内壁１０８からの光束は領域Ｂに達しないからである。それゆえに、ファイババンドル１０６の中心領域（図３に領域Ｂとして例示される）は、撮像に寄与しない領域である。実際には、像面に形成された像は、光ファイババンドルなどを介して、像を見て、保存し、処理することができる検出器まで横断する。
【００２１】
照明光学系は、撮像光学系内で中心に配置される。それにより、光学系を照明するための光は、撮像光学系において像が形成される結像面の中心（領域Ｂ）を通過する。照明光学系が撮像光学系の中心を通過するので、画像信号は結像面の中心に見いだされない。
【００２２】
光は、第１の光学群および／または第２の光学群のいずれかを通過するか、または第１の光学群および／または第２の光学群は、照明光学系のための光が通過できる中心またはコアを通る通路をもつように設計される。この領域の中心に照明ファイバを配置することによって、ファイババンドル１０６と違う領域に照明ファイバを配置することがもはや必要でなくなり、その結果、光学系全体の細径化を達成することができる。照明ファイバ１０７をファイババンドル１０６と一体的に配置することによって、構成要素の数の減少も達成することができる。
【００２３】
図４は、反射素子の反射面１０５の拡大図である。反射面１０５は、管状通路内壁１０８を大きい角度にわたって照明する。この例示的な構成では、反射素子は奇数次の非球面形状を有する。他の実施形態では、反射素子は、例えば、円錐形または円錐ピラミッドである。例示したように、反射光は、反射面１０５から照明ファイバ１０７に戻らないようにすることができ、管状通路内壁１０８の効率的な照明が可能になる。
【００２４】
図１において、Ｔがレンズ１０３の光軸上の厚さを表し、Ｌが面１１２ｂの頂点からファイバの端面１１５までの光学系の全長を表す場合、
０．２＜Ｔ／Ｌ＜０．８  （１）
の式が、いくつかの特定の実施形態において満たされる。この光学系では、全長をある程度減じるために、絞り１１７からレンズ１０３および光学デバイス１０４までの距離が短い。それゆえに、高い視野を確保するために、レンズ面１１３の光学的パワーが制限される。この状態で管状通路内壁１０８から集めた像の解像度を確保する必要があるので、絞り１１７の径が決まり、その結果、面１１３でのビーム径が決まる。ビーム径を確保するために、面１１３は、ファイババンドル端面１１５から離れた位置にある必要がある。レンズ面１１４は、像面湾曲を補正するためにファイババンドル端面１１５の近くの位置にあることが好ましい。上述の理由から、Ｔの値が大きくなり、その結果、Ｔ／Ｌが式１の下限（０．２）を超えることが好ましい。
【００２５】
対照的に、Ｔ／Ｌが１の上限（０．８）を超えると、光学デバイス１０４の厚さが減少する。その結果、光ビームを２つの反射面間に入射させる構成を採用することができず、その結果、管状通路内壁１０８の観察範囲を広げることが困難になる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、式１の範囲は、
０．３＜Ｔ／Ｌ＜０．６  （２）
を満たすことが好ましい。
【００２７】
このようにして、撮像光学系の中心を照明光学系と共用することによって、撮像光学系で観察できる領域を照明することができ、その結果、内視鏡全体の細径化が可能になる。同時に、画像を伝送するためのファイババンドルと照明のためのファイバを一体化することによって、画像伝送系の細径化になる。
【００２８】
第２の実施形態
次に図５を参照して、本発明の実施形態２を説明する。実施形態２では、実施形態１において共用されていた光学デバイスの面の一部が異なる曲率を備え、一体化されている光学系が使用される。撮像素子が、実施形態１で例示したファイババンドルの代わりに撮像光学系の像面に配置される。
【００２９】
実施形態１と同じように、照明ファイバ２０７から射出した光束２１５は、レンズ２０３の面２１１ｂおよび２１２ｂと光学デバイス２０４とを通過し、反射面２０５に入射し、次いで、管状通路内壁２０８に偏向される。管状通路内壁２０８で反射された光束２０９は、光学デバイス２０４の側面２１０から光学デバイス２０４に入射し、反射面２１１ａによって反射され、次いで、反射面２１２ａによって反射される。次いで、光束２０９は、面２１１ａを通過し、後レンズ２０３に入射する。光束２０９は、続いて、レンズ２０３によって集められ、撮像デバイス２０６に像を形成する。
【００３０】
図６を参照して光学デバイス２０４を説明する。図６は、光学デバイス２０４の拡大図である。照明ファイバ（図示せず）からの光束は、光学デバイス２０４の中心の近くに形成された光学デバイス２０４の一部である面２１１ｂを通過し、デバイスに入射し、２１２ｂから出射する。言い換えれば、面２１１ｂおよび２１２ｂは、照明光学系２０２の一部を構成する。同様に、管状通路内壁（図示せず）からの光束は、光学デバイス２０４の側面２１０から光学デバイス２０４に入射し、面２１１ａ、２１２ａから反射し、面２１１ａから再び出射する。この例示的な実施形態において、面２１１ｂは、面２１１ａと異なる屈折率関数によって表される面である。例えば、実施形態２では、面２１１ａは負の光学的パワーを有し、一方、面２１１ｂは正の光学的パワーを有する。照明光学系の面２１１ａおよび２１１ｂは互いに十分に分離されているので、２つの別個の屈折率関数が同じ面にあり得る。面２１１ａは反射と透過の両方で使用されるので、面２１０から面２１１ａに入射する光束は、全反射の条件を満たす。このように全反射を使用することによって、１つの面を反射および透過で同時に使用することができ、光学デバイス２０４の小型化が可能になる。
【００３１】
サイドは、実施形態２では異なる関数で表される面２１１ａ、２１１ｂから構成されているが、面２１２の側は同じ特性を有することができる。面２１１と面２１２の両方において中心と周辺との間で異なる関数で表される面を有する構成も本発明に適用することができる。
【００３２】
実施形態２では、撮像光学系２０１によって形成された像は、撮像デバイス２０６を使用することによって外部に伝送される。撮像素子は、例えば、ＣＣＤおよび／またはＣＭＯＳセンサを含むことができる。図７に示すように、像は撮像光学系２０１によって撮像デバイス２０６の領域Ａにのみ形成され、像は中心の近くの領域（領域Ｂ）には形成されない。それゆえに、穴７０１が領域Ｂの中心に形成され、照明ファイバ２０７がその中に挿入される。この構成において、照明ファイバ２０７からの光束２０９は、撮像光学系２０１の中心を通過できるようになり、その結果、光学系全体の径を減少させることができる。
【００３３】
第３の実施形態
次に図８を参照して、本発明の実施形態３を説明する。この例示的な実施形態の基本的構成は、実施形態１および実施形態２と同じである。しかしながら、実施形態３では、穴が光学デバイスの中心に形成されており、その穴を照明光束が通過することができる。
【００３４】
実施形態１と同様に、照明ファイバ４０７から射出した光束４１６は、レンズ４０３を通過し、光学デバイス４０４の穴４１７を通過し、反射面４０５に入射し、そこで偏向され、管状通路内壁４０８に導入される。管状通路内壁４０８で反射された光束４０９は、光学デバイス４０４の側面４１０から光学デバイス４０４に入射し、反射面４１１および反射面４１４で反射され、反射面４１１を透過し、後レンズ４０３に入射する。続いて、光束４０９は、レンズ４０３によって集められ、ファイババンドル４０６の端面４１５に像を形成する。
【００３５】
図９（ａ）は、実施形態３の光学デバイス４０４の拡大図である。図９（ａ）に示すように、光学デバイス４０４に穴があることによって、照明光束４１６が反射しファイババンドル端面４１５（図示せず）上に戻ってフレアを生じさせることが防止される。特に、照明光は、反射光に対して非常に強い傾向があり、そのためにフレアを発生する傾向がある。それゆえに、実施形態３の反射面の数を減らす方式は有効であり得る。この構成により、照明光束４１６が照明ファイバ４０７（図示せず）に戻り、例えば、レーザ光源が光源（図示せず）として使用される場合、そのために、光源が不安定になるような事象が防止される。
【００３６】
実施形態３の反射面４０５の拡大図を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）に示すように、反射面４０５は、頂点および正の光学的パワーを有する反射面である。この構成では、照明光束４１６は、管状通路内壁４０８の広い周囲に達することが可能である。
【００３７】
第４の実施形態
次に図１０を参照して、本発明の実施形態４を説明する。実施形態４は、実施形態３で説明した光学系を有する例示的な内視鏡装置である。
【００３８】
内視鏡の遠位端には、実施形態３で説明したように撮像および照明が一体化されている構成である光学系１１０１が配置され、光学系１１０１によって形成された管状通路内壁１１１１の像が、ファイババンドル１１１２によって伝送され、光学系１１０１の反対側の端面１１１３に投影される。端面１１１３上の像は、撮像光学系１１０５を介してカメラ１１０７によって撮影される。
【００３９】
参照番号１１０６は光源を示し、ここでは、レーザ光源の場合を想定している。光源１１０６から射出した照明光は、カップリングレンズ１１０４によって収束光束に変換され、ビームスプリッタ１１０３を介して照明ファイバ１１１４に入射する。ここで利用するビームスプリッタ１１０３は、偏光ビームスプリッタまたはハーフミラーとすることができる。
【００４０】
カメラ１１０７によって撮影された画像は、画像処理回路１１０９を介してメモリ１１０８に保存される。画像は、画像処理回路１１０９からモニタ１１１０に表示され、その結果、ユーザは画像を観察することができる。光学系１１０１によって撮られる画像はリング形状画像である。それゆえに、画像処理回路１１０９は、リング形状画像を通常の長方形画像に変換する変換機能を有することができる。
【００４１】
数値実施例
表１から表３は、数値の実施例を示す。表において、光源位置を絶対座標系の基準とする。表１、表２、表３、および表４は、実施形態１に対応し、表５、表６、表７、および表８は、実施形態２に対応し、表９、表１０、表１１、および表１２は、実施形態３に対応する。
【００４２】
絶対座標系の３次元座標軸をＺ軸、Ｙ軸、およびＸ軸とし、以下のように定義する。
Ｚ軸：第０の面の中心から第１の面の中心（絶対座標原点の原点）を通る直線であり、この軸の方向を正の方向とする。
Ｙ軸：第１の面の中心（絶対座標原点の原点）を通り、Ｚ軸に対して反時計回りに９０度をなす直線である。
Ｘ軸：原点を通り、Ｚ軸およびＹ軸に対して垂直となる直線である。
【００４３】
本実施例では、回転対称非球面が使用され、その面の形状は、以下の式で表される。
【数１】
2019500108.tif 000003
ここで、ｋは、コーニック係数（Korenich coefficient）である。
【００４４】
同様に、本実施例では、奇数次の非球面形状が採用され、その面の形状は、以下の式で表される。
【数２】
2019500108.tif 000004
【００４５】
本実施例では、シリンドリカル面が採用されている。表では、面の形状が「タイプ」の欄に分類されており、空白は球形状を意味し、ＡＬは回転対称非球面形状を意味し、ＯＤＤは奇数次の非球面形状を意味し、ＣＹＬはシリンドリカル形状を意味し、それぞれの係数は異なる表に示されている。絞り面（stop surface）は、ＳＴＯで表されている。それぞれの面が回転または移動される場合、ＯＢＪ面に比べた回転および移動の量が表に規定されている。
【００４６】
数値の実施例は、すべて、結像面としてのファイババンドル端面または撮像素子の面から、物点である管状通路内壁の方に向けられた値である。
【００４７】
実施例１
表１は実施形態１における撮像光学系の面構成を示しており、表２はその非球面係数を示している。表３は実施形態１における照明光学系の面構成を示しており、表４はその非球面係数を示している。この光学系の像側ＮＡは０．０７であり、絞り径は０．０２８ｍｍである。
【表１】
2019500108.tif 000005
【表２】
2019500108.tif 000006
【表３】
2019500108.tif 000007
【表４】
2019500108.tif 000008
レンズ厚さＬ１＝１．０５３
全長Ｌ２＝２．１８６
Ｌ１／Ｌ２＝０．４８２
最大像高（Maximum Image Height）：０．１８ｍｍ
【００４８】
実施例２
表５は実施形態２における撮像光学系の面構成を示しており、表６はその非球面係数を示している。表７は実施形態１における照明光学系の面構成を示しており、表８はその非球面係数を示している。この光学系の像側ＮＡは０．０７であり、絞り径は０．０２８ｍｍである。
【表５】
2019500108.tif 000009
【表６】
2019500108.tif 000010
【表７】
2019500108.tif 000011
【表８】
2019500108.tif 000012
レンズ厚さＬ１＝０．７７８
全長Ｌ２＝１．８８４
Ｌ１／Ｌ２＝０．４１３
最大像高（Maximum Image Height）：０．１８ｍｍ
【００４９】
実施例３
表９は実施形態２における撮像光学系の面構成を示しており、表１０はその非球面係数を示している。表１１は実施形態１における照明光学系の面構成を示しており、表１２はその非球面係数を示している。この光学系の像側ＮＡは０．０７であり、絞り径は０．０２８ｍｍである。
【表９】
2019500108.tif 000013
【表１０】
2019500108.tif 000014
【表１１】
2019500108.tif 000015
【表１２】
2019500108.tif 000016
レンズ厚さＬ１＝０．８０２
全長Ｌ２＝１．８８４
Ｌ１／Ｌ２＝０．４４０
最大像高（Maximum Image Height）：０．１８ｍｍ
【００５０】
第５の実施形態
第５の実施形態は、本発明による光学系を提供する。図１１は、この例示的な光学系６００の構造の断面図である。
【００５１】
最初に、図１１を参照して光学系６００の構造を説明する。光学系６００は、第１のレンズ６０１と、第２のレンズ６１１と、スペーサ６２１と、撮像ファイバ６３１とを含み、それらは同軸状に配設される。撮像ファイバ６３１は、ファイバ保持ユニット６３２とファイバユニット６３３とを含む。
【００５２】
第１のレンズ６０１および第２のレンズ６１１は、光学的に、環状物面６７１および撮像ファイバ６３１のファイバユニット６３３の端面を共役位置に位置づけるように機能する。すなわち、環状物面６７１の近くに位置づけられた環状物の像は、撮像ファイバ６３１のファイバユニット６３３の端面に合焦される。
【００５３】
第２のレンズ６１１および撮像ファイバ６３１は両方ともスペーサ６２１に接触する。第２のレンズ６１１および撮像ファイバ６３１は、それらがスペーサ６２１と接触する部分と異なる第２のレンズ６１１および撮像ファイバ６３１の部分で、互いに接合および固定される。図１２（ａ）は、接触部分６２２および６２３とスペーサ６２１の接合部分との拡大図である。
【００５４】
スペーサ６２１は、接触部分６２２および６２３と、接着剤溜め（adhesive reservoir）６２４および６２５とを含む。したがって、この実施形態では、接着剤溜め６２４および６２５は、光ビームが通過する空気または真空空間に隣接して設けられる。しかしながら、接着剤は、光学系を通して導かれる光ビームと重ならないことが好ましい。第２のレンズ６１１は、接触部分６２２に接触し、接着剤溜め６２４に塗布された接着剤６４１によってスペーサ６２１に固定される。同様に、撮像ファイバ６３１のファイバ保持ユニット６３２は、接触部分６２３に接触し、接着剤溜め６２５に塗布された接着剤６４２によってスペーサ６２１に固定される。
【００５５】
第２のレンズ６１１およびスペーサ６２１を、以下の手順で互いに接触させ互いに接合させる。
【００５６】
最初に、接着剤６４１を接着剤溜め６２２に塗布する。この時、重力による接着剤の滴下を考慮して、スペーサの方位を適宜調節することができる。
【００５７】
次に、第２のレンズ６１１をスペーサ６２１の接触部分６２２に接触させる。この時、第２のレンズ６１１およびスペーサ６２１を偏心方向に位置決めするために、治具を用いて偏心方向のそれらの変位を制限する方法を使用することができる。
【００５８】
最後に、接着剤６４１を硬化処理する。例えば、接着剤６４１が紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤である場合、接着剤６４１は紫外線で照射され、接着剤６４１が熱硬化型接着剤である場合、接着剤６４１は加熱される。
【００５９】
撮像ファイバ６３１とスペーサ６２１とを互いに接触させ、撮像ファイバ６３１とスペーサ６２１とを互いに接合させるための手順は、上述の手順と同じである。
【００６０】
次に、光学系６００の利点を説明する。図１２（ａ）は、接着剤６４１の適正量および接着剤６４２の適正量が塗布された状態を示し、一方、図１２（ｂ）は、接着剤６４３の過剰量および接着剤６４４の過剰量が誤って塗布された状態を示す。
【００６１】
過剰に塗布された接着剤６４３は、第２のレンズ６１１とスペーサ６２１とを互いに接触させる工程において圧縮されるので、接着剤６４３は、接着剤６４３が塗布されたところから近傍に拡がろうとする。
【００６２】
本発明では、接着剤溜め６２４は光ビーム６６１が通過する空間に開口しているので、接着剤６４３は光ビーム６６１の方向に拡がる傾向がある。第２のレンズ６１１とスペーサ６２１との間の接触部分６２２は接着剤溜め６２４の外側に配設されるので、接着剤６４３が接触部分６２２を越えて外側に拡がる可能性が低い。ここで、「外側に」という用語は、光軸６５１から離れる方向を参照する。
【００６３】
以下の説明では、「外側に」、「外側の」、および「外側」という用語は、光軸６５１から離れる方向を参照し、「内側に」および「内側の」という用語は、光軸６５１に近づく方向を参照する。
【００６４】
上記のように、本発明では、過剰に塗布された接着剤６４３は光ビーム６６１の方向に積極的に拡がるので、接着剤６４３は接着剤溜め６２４から外側に拡がり、その結果として、接着剤６４３が第２のレンズ６１１およびスペーサ６２１から外側にはみ出すのを防止することが可能である。
【００６５】
同様に、過剰に塗布された接着剤６４４はやはり光ビーム６６１の方向に積極的に拡がるので、その結果、接着剤６４４が接着剤溜め６２５から外側に拡がること、および撮像ファイバ６３１およびスペーサ６２１から外側にはみ出すことを防止することが可能である。
【００６６】
図１１から図１２（ｂ）に示すように、光学系６００の光ビーム６６１の外径は、撮像ファイバ６３１の端面で最も小さい。光学系６００において、接着剤溜め６２５は、撮像ファイバ６３１の端面の近くに形成される。それゆえに、接着剤溜め６２５から内側に拡がった接着剤６４４が光ビーム６６１を遮る可能性を低減することが可能である。
【００６７】
前記の利点により、本発明による光学系６００では、第２のレンズ６１１およびスペーサ６２１から外側にはみ出す接着剤、ならびにスペーサ６２１および撮像センサ６３１から外側にはみ出す接着剤に起因して、光学系６００の外径が増加する可能性が低い。それゆえに、外側にはみ出した接着剤が光学系６００の外側に配設された部材に接触する結果として、望ましくない接合が生じる可能性が低い。上述により、本発明による光学系６００は、接着剤の塗布の量の精度を向上させることおよび接着剤の塗布の量の変動の許容範囲を大きくすること、ならびに必要な処理および組立コストを低減することを可能にする。
【００６８】
本実施形態では、接触部分６２２の面に対する法線と接触部分６２３の面に対する法線とが、光軸６５１に平行な場合を説明している。しかしながら、本発明の利点を提供するには、接触部分６２２の面に対する法線および接触部分６２３の面に対する法線が光軸６５１と平行な方向の成分を含むだけでよい。例えば、接触部分６２２および６２３は、各々、光軸６５１が中心軸であるテーパ面とすることができる。
【００６９】
各接着剤溜めは、対応する接触部分が形成される面に形成されるだけでよい。例えば、各接触部分が上述のものなどのテーパ面である場合、各接着剤溜めは、対応するテーパ面に形成されるだけでよい。
【００７０】
第６の実施形態
第６の実施形態では、接着剤溜めが形成される位置は、有効光ビームの外径が最も小さい瞳の近くにあり、その結果、内側に拡がる接着剤が光ビームを遮る可能性を低減することが可能である。ここで、「内側に」という用語は、光軸に近づく方向を参照する。
【００７１】
以下の説明では、「外側に」、「外側の」、および「外側」という用語は、光軸から離れる方向を参照し、「内側に」および「内側の」という用語は、光軸に近づく方向を参照する。
【００７２】
図６３は、本発明による光学系３００の断面図である。最初に、図６３を参照して、光学系３００の構造を説明する。光学系３００は、第１のレンズ３０１と、第２のレンズ３１１と、スペーサ３２１と、撮像センサ３３１とを含み、それらは同軸状に配設される。撮像センサ３３１は、センサ保持ユニット３３２とセンサユニット３３３とを含む。
【００７３】
第１のレンズ３０１および第２のレンズ３１１は、光学的に、環状物面３７１と、撮像センサ３３１のセンサユニット３３３の端面とを共役位置に位置づけるように機能する。すなわち、環状物面３７１の近くに位置づけられた環状物の像は、撮像センサ３３１のセンサユニット３３３の端面に合焦される。
【００７４】
第１のレンズ３０１および第２のレンズ３１１は、両方ともスペーサ３２１に接触する。第１のレンズ３０１および第２のレンズ３１１は、それらがスペーサ３２１と接触する部分と異なる第１のレンズ３０１および第２のレンズ３１１の部分で、互いに接合および固定される。図１４（ａ）は、スペーサ１２１における接触部分３２２および３２３と接合部分との拡大図である。
【００７５】
スペーサ３２１は、接触部分３２２および３２３と、接着剤溜め３２４および３２５とを含む。第１のレンズ３０１は、接触部分３２２に接触し、接着剤溜め３２４に塗布された接着剤３４１によってスペーサ３２１に固定される。同様に、第２のレンズ３１１は、接触部分３２３に接触し、接着剤溜め３２５に塗布された接着剤３４２によってスペーサ３２１に固定される。
【００７６】
第１のレンズ３０１とスペーサ３２１とを互いに接触させ、第１のレンズ３０１とスペーサ３２１とを互いに接合させるための手順、および第２のレンズ３１１とスペーサ３２１とを互いに接触させ、第２のレンズ３１１とスペーサ３２１とを互いに接合させるための手順は、第１の実施形態で説明した手順と同じとすることができる。
【００７７】
接着剤溜め３２４が形成される面と同じ面に、開口紋り３２６が形成される。光学系３００の光ビーム３６１のための射出瞳３８１は、開口紋り３２６の開口部分の位置に実質的に対応する位置に形成される。このようにして、開口紋り３２６をスペーサ３２１に一体化することによって、それらが別々に形成される場合と比較して、構成部品の数、組立エラーの原因の数などを減らすことが可能である。
【００７８】
図１４（ａ）および本明細書に示す他の図で分かるように、接着剤３４２は、第１のレンズ３０１のように凹レンズ面に、または第２のレンズ３１１のように凸レンズ面のどちらかに塗布することができる。この実施形態では２つのレンズしか示していないが、面の接合部分として凸面または凹面をもつ３つ以上のレンズを有する他の実施形態が考えられる。
【００７９】
次に、光学系３００の利点を説明する。図１４（ａ）は、接着剤３４１の適正量および接着剤３４２の適正量が塗布された状態を示し、一方、図１４（ｂ）は、接着剤３４３の過剰量および接着剤３４４の過剰量が誤って塗布された状態を示す。
【００８０】
過剰に塗布された接着剤３４３は、第１のレンズ３０１とスペーサ３２１とを互いに接触させる工程において圧縮されるので、接着剤３４３は、接着剤１４３が塗布されたところから近傍に拡がろうとする。
【００８１】
本発明では、接着剤溜め３２４は光ビーム３６１が通過する空間に開口しているので、接着剤３４３は光ビーム３６１の方向に拡がる傾向がある。第１のレンズ３０１とスペーサ３２１との間の接触部分３２２は、接着剤溜め３２４の外側に配設されるので、接着剤３４３が、接触部分３２２を越えて外側に拡がる可能性が低い。
【００８２】
図１５は、本発明による光学系３００の変形である光学系５００の断面図である。光学系５００は、スペーサ５２１における接着剤溜め５２４の構造的特徴が異なることを除いて光学系３００と同じ構造的特徴を有する。それゆえに、光学系５００のスペーサ５２１における接着剤溜め５２４の構造と、光学系５００によって与えられる利点とに注目しながら光学系５００を説明する。
【００８３】
最初に、接着剤溜め５２４の構造を説明する。図１６（ａ）は、スペーサ５２１における接触部分５２２および５２３と接合部分との拡大図である。スペーサ５２１に形成された接着剤溜め５２４は、光ビーム５６１が通過する空間に開口している２つの部分を有する。光学系３００のスペーサ３２１に形成された接着剤溜め３２４と同様に、２つの部分の一方は、第１のレンズ５０１の光学面５０２の方向に開口している開口部分５２４ａである。他方の部分は、スペーサ５２１の内部に開口している開口部分５２４ｂである。第１のレンズ５０１とスペーサ５２１とを互いに接触させ、第１のレンズ５０１とスペーサ５２１とを互いに接合させるための手順は、第５の実施形態で説明した手順と同じとすることができる。
【００８４】
次に、接着剤溜め５２４の利点を説明する。図１６（ａ）は、接着剤５４１の適正量および接着剤５４２の適正量が塗布された状態を示し、一方、図１６（ｂ）は、接着剤５４３の過剰量および接着剤５４４の過剰量が誤って塗布された状態を示す。過剰に塗布された接着剤５４３は、第１のレンズ５０１とスペーサ５２１とを互いに接触させる工程において圧縮されるので、接着剤５４３は、接着剤５４３が塗布されたところから近傍に拡がろうとする。
【００８５】
本発明において、接着剤溜め５２４は、第１のレンズ５０１の光学面５０２の方向に開口しているだけでなく、スペーサ５２１の内部にも開口している。それゆえに、接着剤５４３は、光学面５０２の方向に拡がる傾向があるだけでなく、スペーサ５２１の内部の方向にも拡がる傾向がある。その結果、過剰に塗布された接着剤５４３は、接着剤溜め５２４の内側にさらに積極的に拡がる。その結果、接着剤５４３は、接着剤溜め５２４の外側に形成された接触部分５２２を越えて外側に拡がる可能性が低い。
【００８６】
上記のように、本発明による光学系３００および光学系５００では、過剰に塗布された接着剤３４３および過剰に塗布された接着剤５４３は、それぞれ、光ビーム３６１の方向および光ビーム５６１の方向に積極的に拡がる。それゆえに、接着剤３４３および５４３が、それぞれの接着剤溜め３２４および５２４から外側に拡がり、それぞれの第１のレンズ３０１および５０１ならびにそれぞれのスペーサ３２１および５２１から外側にはみ出すのを防止することが可能である。
【００８７】
同様に、過剰に塗布された接着剤３４４および過剰に塗布された接着剤５４４は、それぞれ、光ビーム３６１の方向および光ビーム５６１の方向に積極的に拡がる。それゆえに、接着剤３４４および５４４が、それぞれの接着剤溜め３２５および５２５から外側に拡がり、それぞれの第２のレンズ３１１および５１１ならびにそれぞれのスペーサ３２１および５２１から外側にはみ出すのを防止することが可能である。
【００８８】
特に、接着剤溜め３２４は、光学系３００の光ビーム３６１のための瞳３８１と実質的に同じ面に形成され、接着剤溜め５２４は、光学系５００の光ビーム５６１のための瞳５８１と実質的に同じ面に形成される。光ビーム３６１の外径は瞳３８１の位置で最も小さく、光ビーム５６１の外径は瞳５８１の位置で最も小さい。瞳３８１または５８１は、光学系において空気または真空空間がある場所である。それゆえに、瞳３８１および接着剤溜め３２４を実質的に同じ面に形成することによって、ならびに瞳５８１および接着剤溜め５２４を実質的に同じ面に形成することによって、それぞれ、接着剤溜め３２４から内側に拡がった接着剤３４３が光ビーム３６１を遮る可能性を低減し、接着剤溜め５２４から内側に拡がった接着剤５４３が光ビーム５６１を遮る可能性を低減することが可能である。
【００８９】
第６の実施形態による光学系３００において、瞳３８１に対向する第１のレンズ３０１の光学面３０２は凹面である。変形例による光学系５００において、瞳５８１に対向する第１のレンズ５０１の光学面５０２は凹面である。それゆえに、光学面３０２および５０２が凸面である場合と比較して、接着剤溜め３２４が形成される面と光学面３０２との間の空間、および接着剤溜め５２４が形成される面と光学面５０２との間の空間が、広くなる。それゆえに、接着剤溜め３２４から内側に拡がった接着剤３４３が光ビーム３６１を遮る可能性を低減し、接着剤溜め５２４から内側に拡がった接着剤５４３が光ビーム５６１を遮る可能性を低減することが可能である。
【００９０】
前記の利点により、接着剤３２３がスペーサ３２１および撮像センサ３３１から外側にはみ出し、接着剤３２４が第１のレンズ３０１およびスペーサ３２１から外側にはみ出す結果として光学系３００の外径が増加する可能性が低い。加えて、接着剤５２３がスペーサ５２１および撮像センサ５３１から外側にはみ出し、接着剤５２４が第１のレンズ５０１およびスペーサ５２１から外側にはみ出す結果として光学系５００の外径が増加する可能性が低い。さらに、外側にはみ出した接着剤３２３および３２４が光学系３００の外側に配設された部材に接触する結果として、望ましくない接合が生じる可能性が低い。加えて、外側にはみ出した接着剤５２３および５２４が光学系５００の外側に配設された部材に接触する結果として、望ましくない接合が生じる可能性が低い。それゆえに、本発明による光学系３００および５００は、接着剤の塗布の量の精度を向上させることおよび接着剤の塗布の量の変動の許容範囲を大きくすること、ならびに必要な処理および組立コストを低減することを可能にする。
【００９１】
本実施形態において、本発明による最も有利な構造の例として、接着剤溜め３２４が瞳３８１と実質的に同じ面に形成されている例と、接着剤溜め５２４が瞳５８１と実質的に同じ面に形成されている例とが説明されている。しかしながら、接着剤溜め３２４が形成された位置が瞳３８１の近くにあり、接着剤溜め５２４が形成された位置が瞳５８１の近くにある場合でも、本発明の利点を提供することができる。接着剤溜め３２４は、開口紋り３２６が一体化されるスペーサ３２１に形成されることが望ましく、接着剤溜め５２４は、開口紋り５２６が一体化されるスペーサ５２１に形成されることが望ましい。
【００９２】
第７の実施形態
第７の実施形態では、開口紋りと一体化されたスペーサの構造を、開口部分の径が最も小さい内側テーパ構造に形成し、その結果、開口紋りにおける曲げ強度が増大されて、接着剤の圧縮によって引き起こされる開口紋りの変位および変形を低減することが可能になる。
【００９３】
図１７は、本発明による光学系７００の断面図である。最初に、図１７を参照して光学系７００の構造を説明する。光学系７００は、第１のレンズ７０１と、第２のレンズ７１１と、スペーサ７２１と、撮像ファイバ７３１とを含み、それらは同軸状に配設される。撮像ファイバ７３１は、ファイバ保持ユニット７３２とファイバユニット７３３とを含む。
【００９４】
第１のレンズ７０１および第２のレンズ７１１は、光学的に、環状物面７７１と、撮像ファイバ７３１のファイバユニット７３３の端面とを共役位置に位置づけるように機能する。すなわち、環状物面７７１の近くに位置づけられた環状物の像は、撮像ファイバ７３１のファイバユニット７３３の端面に合焦される。
【００９５】
第１のレンズ７０１および第２のレンズ７１１は両方ともスペーサ７２１に接触し、両方ともそれに接着剤で固定される。スペーサ７２１は、接触部分７２２および７２３と、接着剤溜め７２４および７２５とを含む。第１のレンズ７０１は、接触部分７２２に接触し、接着剤溜め７２４に塗布された接着剤７４１によってスペーサ７２１に固定される。同様に、第２のレンズ７１１は、接触部分７２３に接触し、接着剤溜め７２５に塗布された接着剤７４２によってスペーサ７２１に固定される。
【００９６】
第１のレンズ７０１とスペーサ７２１とを互いに接触させ、第１のレンズ７０１とスペーサ７２１とを互いに接合させるための手順、および第２のレンズ７１１とスペーサ７２１とを互いに接触させ、第２のレンズ７１１とスペーサ７２１とを互いに接合させるために手順は、第５の実施形態で説明した手順と同じとすることができる。
【００９７】
開口紋り７２６は、接着剤溜め７２４が形成される面の近くに形成される。開口紋り７２６の近傍の構造は、開口紋り７２６の開口部分の径が最も小さいテーパ構造である。光学系７００の光ビーム７６１のための瞳７８１は、開口紋り７２６の開口部分の位置に実質的に対応する位置に形成される。
【００９８】
このようにして、開口紋り７２６をスペーサ７２１に一体化することによって、それらが別々に形成される場合と比較して、構成部品の数、組立エラーの原因の数などを減らすことが可能である。
【００９９】
次に、光学系７００の利点を説明する。光学系３００の利点と共通する光学系７００の利点は、以下の通りである。光学系７００において、接着剤溜め７２４は接触部分７２２の内側に形成され、接着剤溜め７２５は接触部分７２３の内側に形成される。加えて、接着剤溜め７２４および７２５は、光ビーム７６１が通過する空間に開口している。それゆえに、過剰に塗布された接着剤７４１および７４２を積極的に内側に拡げ、それらが外側に拡がりはみ出すのを防止することが可能である。
【０１００】
さらに、接着剤溜め７２４は、光ビーム７６１の外径が最も小さい瞳の近くに形成されるので、内側に拡がる接着剤７４１が光ビーム７６１を遮る可能性を低減することが可能である。
【０１０１】
瞳７８１に対向する第１のレンズ７０１の光学面７０２は凹面であるので、光学面７０２と接着剤溜め７２４との間の空間は広い。それゆえに、内側に拡がる接着剤７２４が光ビーム７６１を遮る可能性を低減することが可能である。ここで、「内側に」および「内側の」という用語は、光軸に近づく方向を参照し、「外側の」という用語は、光軸から離れる方向を参照する。
【０１０２】
以下の説明では、「外側に」、「外側の」、および「外側」という用語は、光軸から離れる方向を参照し、「内側に」および「内側の」という用語は、光軸に近づく方向を参照する。
【０１０３】
光学系７００の特徴である利点を以下で説明する。光学系７００では、開口紋り７２６の近傍の構造がテーパ構造である。それゆえに、一般に開口紋りとして使用される、ピンホールを薄肉板に形成した構造と比較して、曲げ剛性が高く、その結果として、光学系７００は屈曲する可能性が低い。その結果、例えば、接着剤７４１および７４２が硬化処理されるときそれらの圧縮の影響により力が開口紋り７２６の近傍に作用する場合でも、変形および位置変位が生じる可能性が低い。
【０１０４】
前記の利点により、接着剤７４１が第１のレンズ７０１およびスペーサ７２１から外側にはみ出し、接着剤７４２がスペーサ７２１および撮像センサ７３１から外側にはみ出す結果として光学系７００の外径が増加する可能性が低い。さらに、外側にはみ出した接着剤７４１および７４２が光学系７００の外側に配設された部材に接触する結果望ましくない接合が生じる可能性が低い。それゆえに、本発明による光学系７００は、接着剤の塗布の量の精度を向上させることおよび接着剤の塗布の量の変動の許容範囲を大きくすること、ならびに必要な処理および組立コストを低減することを可能にする。
【０１０５】
接着剤７４１および７４２の圧縮に起因して開口紋り７２６の近傍の変位および変形が生じる可能性が低いので、組立工程で発生する欠陥製品の発生率を低減することが可能である。
【０１０６】
第８の実施形態
第８の実施形態では、第５の実施形態から第７の実施形態によって提供された利点を有する光学系が円筒状収容部材の内側部分に対して摺動されるとき、接着剤のはみ出しによって引き起こされる光学系の不適当な摺動の発生を低減することができる場合を説明する。
【０１０７】
図１８は、本発明による光学ユニット８００の断面図である。第５の実施形態で説明した光学系６００の構造に加えて、光学ユニット８００は、第１のレンズ６０１と第２のレンズ６１１との間にスペーサ８２１を配設した構造を有する。
【０１０８】
それゆえに、光学ユニット８００を説明する際、第５の実施形態で説明した光学系６００の構造素子に添えた数字を使用し、光学ユニット６００の構造素子に対応するものの説明は行わない。
【０１０９】
最初に、図１８を参照して光学ユニット８００の構造を説明する。光学ユニット８００では、第１のレンズ６０１および第２のレンズ６１１は両方ともスペーサ８２１に接触し、両方ともそれに接着剤で固定される。スペーサ８２１は、第６の実施形態で説明した光学ユニット３００のスペーサ３２１と同じ構造であり、スペーサ３２１と同じ利点を有する。それゆえに、スペーサ８２１については以下で説明しない。
【０１１０】
第１のレンズ６０１とスペーサ８２１とを互いに接触させ、第１のレンズ６０１とスペーサ８２１とを互いに接合させるための手順、および第２のレンズ６１１とスペーサ８２１とを互いに接触させ、第２のレンズ６１１とスペーサ８２１とを互いに接合させるための手順は、第５の実施形態で説明した手順と同じとすることができる。
【０１１１】
以下の説明では、第１のレンズ６０１と、第２のレンズ６１１と、スペーサ６２１および８２１と、撮像ファイバ６３１とを含む光学系を光学系８９９と呼ぶ。
【０１１２】
撮像ファイバ６３１のファイバ保持ユニット６３２は、円筒状駆動シャフト８９１に接続される。駆動シャフト８９１が光軸８５１と平行な方向に移動すると、ファイバ保持ユニット６３２も駆動シャフト８９１と一緒に移動する。光学系８９９の構造素子は互いに接続されているので、駆動シャフト８９１が移動するとき、光学系８９９もそれと一緒に移動する。
【０１１３】
光学系８９９は、円筒状収容部材９００に収容することができる。所定のクリアランスが、光学系８９９と収容部材９００との間に設けられる。したがって、駆動シャフトにより、光学系は、光軸と平行な方向に、収容部材に対して移動することができる。
【０１１４】
次に、光学ユニット８００の利点を説明する。上記のように、光学系６００の構造に加えて、光学ユニット８００は、光学ユニット３００のスペーサ３２１と同じ利点を有するスペーサ８２１を含む。それゆえに、光学ユニット８００は、光学ユニット６００および３００と同じ利点を提供する。
【０１１５】
すなわち、光学ユニット８００では、接着剤が光学系８９９から外側にはみ出す結果として光学系８９９の外径が増加する可能性が低い。それゆえに、外側にはみ出した接着剤が光学系８９９の外側に配設された収容部材９００に接触する結果として、望ましくない接合が生じる可能性が低い。ここで、「外側に」という用語は、光軸から離れる方向を参照する。
【０１１６】
それゆえに、駆動シャフト８９１を光軸８５１と平行な方向に移動させ、光学系８９９を光軸８５１と平行な方向に移動させると、望ましくない接着剤が光学系８９９と収容部材９００との間の摺動部分からはみ出し、光学系８９９および収容部材９００が互いに対して摺動するのを妨げる可能性が低い。
【０１１７】
本発明による光学ユニット８００が内視鏡の端部部分として使用される場合、光学ユニット８００を所定の観察位置に配するとともに光軸に平行な方向に駆動シャフト８９１を移動させることにより、観察位置を徐々に変えながら対象物を観察することが可能になる。
【０１１８】
光学系８９９をＯＣＴまたはＩＶＵＳに好適な光学系と交換することによって、観察位置を徐々に変えながらＯＣＴまたはＩＶＵＳ情報を取得することが可能である。
【０１１９】
第５の実施形態によれば、接着剤溜めは、接触部分から内側に形成され、光ビームが通過する空間に開口しているので、過剰に塗布された接着剤を内側に積極的に拡げ、それが外側にはみ出すのを防止することが可能である。さらに、接着剤溜めは、光ビームの外径が最も小さい面の近くに形成されるので、内側に拡がる接着剤が光ビームを遮る可能性を低減することが可能である。
【０１２０】
第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様に、過剰に塗布された接着剤を内側に積極的に拡げ、それが外側に拡がりはみ出すのを防止することが可能である。加えて、接着剤溜めは、光ビームの外径が最も小さい面の近くに形成されるので、内側に拡がる接着剤が光ビームを遮る可能性を低減することが可能である。さらに、スペーサと開口紋りを互いに一体化することによって、構成部品の数、組立エラーの原因の数などを減らすことが可能である。なおもさらに、接着剤溜めと瞳とを実質的に同じ面に形成することによって、光ビームの外径が最も小さい瞳の面に接着剤を塗布することが可能であり、その結果、内側に拡がる接着剤が光ビームを遮る可能性を低減することが可能である。なおもさらに、瞳に対向する第１のレンズの光学面が凹面であるので、光学面と、面の接合部分との間の空間が広くなり、その結果、内側に拡がる接着剤が光ビームを遮る可能性を低減することが可能である。
【０１２１】
第７の実施形態によれば、第５の実施形態と同様に、過剰に塗布された接着剤を内側に積極的に拡げ、それが外側に拡がりはみ出すのを防止することが可能である。さらに、第６の実施形態と同様に、接着剤溜めは、光ビームの外径が最も小さい瞳の近くに形成されるので、内側に拡がる接着剤が光ビームを遮る可能性を低減することが可能である。さらに、開口部分の径が最も小さい内側テーパ構造に開口紋りを一体化したスペーサの構造を形成することによって、接着剤の圧縮によって引き起こされる開口紋りの変位および変形を低減することが可能である。
【０１２２】
第８の実施形態によれば、収容部材と光学系との間の摺動部分に接着剤がはみ出すことが防止されるので、接着剤のはみ出しによって引き起こされる不適当な摺動の発生を低減する光学系を提供することが可能である。
【０１２３】
用途
今説明した内視鏡装置の特定の用途は、レーザスペックル撮像である。この方法は、米国特許出願公開第２０１４／０３７８８４６号明細書に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、全方向性反射器を、本明細書で説明した照明光学系の一部として使用することができる。今説明した内視鏡装置の第２の特定の用途は、工業用内視鏡としてのものである。例えば、このデバイスは、摩耗および疲労に最も影響されやすい領域の内部検査ためにジェットエンジンなどの航空宇宙産業で使用することができる。このデバイスは、さらに、例えばセキュリティシステムにおいて、自動車もしくは船舶用エンジンにおいて、化学プラント、石油化学プラント、もしくは発電所において、または食品産業において使用することができる。
【０１２４】
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は開示した例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。以下の特許請求の範囲の範囲は、すべてのそのような変形ならびに等価構造および機能を包含するように最も広い解釈が与えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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