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JP7625249B2 - Light Concentrator - Google Patents
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Description

本発明は集光装置に関する。 The present invention relates to a light collecting device.

光照射により生体組織を焼灼する際、一般的には赤外領域の光が用いられる(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載された光源においては、赤外領域の光は直接的な熱を生体組織に伝えることになる。これは、生体組織を構成する細胞の成分の7割は水分である一方、生体組織の光の吸収/散乱特性を水の吸収/散乱特性で置換えられると仮定した場合、赤外領域における水の光吸収係数は、可視光領域における水の光吸収係数に比べて高いことが理由である。 When cauterizing biological tissue by light irradiation, light in the infrared region is generally used (for example, Patent Document 1). In the light source described in Patent Document 1, light in the infrared region transfers direct heat to biological tissue. This is because, while 70% of the components of the cells that make up biological tissue are water, if it is assumed that the light absorption/scattering properties of biological tissue can be replaced by the absorption/scattering properties of water, the light absorption coefficient of water in the infrared region is higher than the light absorption coefficient of water in the visible light region.

米国特許第6530919号明細書U.S. Pat. No. 6,530,919

ところで、「“生体組織の光学特性値計測・算出”粟津邦男、大阪大学大学院生命機能研究科、光学41巻8号(2012)」によれば、生体組織を構成する細胞においては、可視光領域における光吸収係数は、近赤外領域における光吸収係数に比べて高くなっている。すなわち、赤外線領域の光の波長の熱を直接的に使用して生体組織を焼灼することは効率が悪く、水の吸収/散乱特性をそのまま代用できないことを示している。 According to "Measurement and Calculation of Optical Properties of Biological Tissues" by Awazu Kunio, Graduate School of Life and Medical Sciences, Osaka University, Optics, Vol. 41, No. 8 (2012) the optical absorption coefficient in the visible light region is higher than that in the near-infrared region in the cells that make up biological tissues. This means that it is inefficient to directly use heat with wavelengths of infrared light to cauterize biological tissues, and that the absorption/scattering properties of water cannot be used as a direct substitute.

また、生体組織の焼灼を行うには、生体組織へ光が照射された部位の温度が60℃以上に上昇させる必要がある。このためには光源から発光される光の光量や波長特性を極力損なわずに焼灼部位へ集める必要がある。 In addition, to cauterize biological tissue, it is necessary to raise the temperature of the area where light is irradiated to 60°C or higher. To achieve this, it is necessary to focus the light emitted from the light source on the area to be cauterized while minimizing loss of its light quantity and wavelength characteristics.

更に、インターネットサイト<https://www.mext.go.jp/b#menu/shingi/gijyutu/gijyutu3/toushin/attach/1333543.htm>によれば、ヘモグロビンを含む生体組織においては、紫外、可視光領域における光吸収係数は、近赤外領域における光吸収係数よりも2桁程度高い。 Furthermore, according to the internet site <https://www.mext.go.jp/b#menu/shingi/gijyutu/gijyutu3/toushin/attach/1333543.htm>, in biological tissues that contain hemoglobin, the light absorption coefficient in the ultraviolet and visible light regions is about two orders of magnitude higher than the light absorption coefficient in the near-infrared region.

従って、光照射により生体組織を焼灼する際、ヘモグロビンを含む生体組織の光吸収/散乱特性や、生体組織を構成する細胞の光吸収/散乱特性に合わせた光(光の波長域)を用いることで、生体組織が光を吸収/散乱することで発生する熱により、効率的に焼灼できると考えられる。 Therefore, when cauterizing biological tissue by irradiating it with light, it is believed that by using light (light wavelength range) that matches the light absorption/scattering characteristics of biological tissue, including hemoglobin, and the light absorption/scattering characteristics of the cells that make up the biological tissue, it is possible to cauterize efficiently using the heat generated by the biological tissue absorbing/scattering the light.

本発明の目的は、生体組織を焼灼するための光を効率よく伝達することが可能な集光装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a light collecting device that can efficiently transmit light for cauterizing biological tissue.

上記目的を達成するための発明は、生体組織が有する光吸収/散乱特性に合わせた光域の波長の光を照射する光源素子及び光学系を有する集光装置であって、前記光学系は、前記光源素子の出射面から出射された光を、導光体に導くための光学系であって、前記光を前記導光体の端部近傍に集光するための第1の反射面を有する器状の第1のミラーと、前記第1のミラーの内部に配置され、前記第1の反射面で反射した光の一部を、前記導光体に向けて反射させる第2の反射面を有する第2のミラーと、を備え、前記第1の反射面の形状は、前記光源素子から前記導光体に向かう第1の軸上に長軸を有する回転楕円体の表面のうち、前記回転楕円体の原点に対して前記導光体側の半分の表面と同様の形状であることを特徴とする集光装置である。本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。 The invention to achieve the above object is a light collecting device having a light source element and an optical system that irradiates light of a wavelength in a light range that matches the light absorption/scattering characteristics of biological tissue, the optical system being an optical system for guiding light emitted from the emission surface of the light source element to a light guide, comprising a vessel-shaped first mirror having a first reflecting surface for collecting the light near the end of the light guide, and a second mirror arranged inside the first mirror and having a second reflecting surface for reflecting a portion of the light reflected by the first reflecting surface toward the light guide, the shape of the first reflecting surface being the same as the shape of the half of the surface of the light guide side with respect to the origin of the spheroid, of the surface of a spheroid having a major axis on a first axis from the light source element toward the light guide. Other features of the invention will be made clear by the description of the specification and drawings described below.

本発明によれば、生体組織を焼灼するための光を効率よく伝達することが可能な集光装置を提供することができる。 The present invention provides a light-collecting device that can efficiently transmit light for cauterizing biological tissue.

第1実施形態の照射装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the irradiation device of the first embodiment. 第2実施形態の照射装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an irradiation device according to a second embodiment. 第3実施形態の照射装置の構成を説明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an irradiation device according to a third embodiment. 第3のミラーの構成を説明するための斜視図である。FIG. 11 is a perspective view for explaining the configuration of a third mirror. 第3のミラーの構成を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of a third mirror. 第3実施形態の変形例による照射装置の構成を説明する図である。13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of an irradiation device according to a modified example of the third embodiment. 第4実施形態の照射装置の構成を説明する図である。13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of an irradiation device according to a fourth embodiment. 第4のミラーの構成を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of a fourth mirror. 第5実施形態の照射装置の構成を説明する図である。13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of an irradiation device according to a fifth embodiment. 第6実施形態の照射装置の構成を説明する図である。13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of an irradiation device according to a sixth embodiment.

<第1実施形態>
==照射装置==
図1は、本実施形態の照射装置10の構成を説明するための断面図である。本実施形態の照射装置10は、光源素子20と、導光体30と、光学系40とを備える。なお、光源素子20と、光学系40とによって、集光装置50が構成される。
First Embodiment
==Irradiation device==
1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an irradiation device 10 of the present embodiment. The irradiation device 10 of the present embodiment includes a light source element 20, a light guide 30, and an optical system 40. The light source element 20 and the optical system 40 constitute a light collecting device 50.

以下では、説明の便宜上、図1に示すように、第1の軸X1が定義される。第1の軸X1は、光源素子20から導光体30に向かう方向の軸である(詳細は後述)。図1は、照射装置10を、第1の軸X1を通る任意の平面で切断したときの断面を示す図である。 For ease of explanation, the first axis X1 is defined as shown in FIG. 1 below. The first axis X1 is an axis in a direction from the light source element 20 toward the light guide 30 (details will be described later). FIG. 1 is a diagram showing a cross section of the irradiation device 10 cut along an arbitrary plane passing through the first axis X1.

[光源素子]
光源素子20は、照射装置10に可視光領域の光を照射させるための装置である。光源素子20は、可視光領域の光を生成する。具体的には、光源素子20は、400~750nmの波長領域の光を生成する。なお、光源素子20が生成する光は、焼灼する組織の光吸収/散乱特性に合わせて、光の波長領域を選択することが可能である。
[Light source element]
The light source element 20 is a device for causing the irradiation device 10 to irradiate light in the visible light region. The light source element 20 generates light in the visible light region. Specifically, the light source element 20 generates light in a wavelength region of 400 to 750 nm. Note that the wavelength region of the light generated by the light source element 20 can be selected according to the light absorption/scattering characteristics of the tissue to be cauterized.

光源素子20は、出射面20aを有している。光源素子20で生成された光は、出射面20aから光源素子20の外部へ出射される。このとき、光源素子20で生成された光は、出射面20aの法線方向に対して多様な方向に均等に出射されることが好ましい。つまり、光源素子20は、所謂、拡散光源素子であることが好ましい。光源素子20から出射した光が均等でなくても、第1の反射面401aの形状が楕円形状であれば、第1の焦点F1に光源素子20から出射した光は集光される。 The light source element 20 has an exit surface 20a. The light generated by the light source element 20 is emitted from the exit surface 20a to the outside of the light source element 20. At this time, it is preferable that the light generated by the light source element 20 is emitted evenly in various directions with respect to the normal direction of the exit surface 20a. In other words, it is preferable that the light source element 20 is a so-called diffuse light source element. Even if the light emitted from the light source element 20 is not uniform, if the shape of the first reflecting surface 401a is elliptical, the light emitted from the light source element 20 is concentrated at the first focal point F1.

光源素子20についての制約は上記の他は特に無いが、レーザ光源、LED光源、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を用いた光源素子20を用いることができる。また、本実施形態では、出射面20aは、第1の軸X1に対して垂直となっている。 There are no other restrictions on the light source element 20 than those mentioned above, but light source elements 20 using laser light sources, LED light sources, halogen lamps, xenon lamps, etc. can be used. In this embodiment, the emission surface 20a is perpendicular to the first axis X1.

[導光体]
導光体30は、例えば光ファイバーのような、光源素子20からの光を生体組織まで伝搬する部材である。導光体30の一端には、光学系40からの光を入射させるための入射面30aが設けられている。入射面30aから入射した光は、導光体30内を伝搬し、導光体30の他端(図示せず)から出射される。導光体30の他端から出射された光によって、生体組織が焼灼される。なお、本実施形態では、入射面30aの面積は、出射面20aの面積よりも小さい。
[Light guide]
The light guide 30 is a member, such as an optical fiber, that propagates the light from the light source element 20 to the biological tissue. One end of the light guide 30 is provided with an incident surface 30a for allowing the light from the optical system 40 to enter. The light incident from the incident surface 30a propagates through the light guide 30 and is emitted from the other end (not shown) of the light guide 30. The biological tissue is cauterized by the light emitted from the other end of the light guide 30. In this embodiment, the area of the incident surface 30a is smaller than the area of the emission surface 20a.

[光学系]
光学系40は、光源素子20の出射面20aから出射された光を、導光体30の入射面30aに導く。本実施形態の光学系40は、第1のミラー401と、第2のミラー402とを備えている。
[Optical system]
The optical system 40 guides the light emitted from the emission surface 20a of the light source element 20 to the incidence surface 30a of the light guide body 30. The optical system 40 of this embodiment includes a first mirror 401 and a second mirror 402.

(第1のミラー)
第1のミラー401は、器状の部材である。本実施形態において、第1のミラー401の内部は、楕円関数に基づく形状をしている。なお、前記、楕円関数に基づく形状を近似する直線の組み合わせで代行してもよい。第1のミラー401の外周面の形状は限定されない。本実施例では簡略化のため、外周面の形状は、内周面の形状と同じである。
(First Mirror)
The first mirror 401 is a vessel-shaped member. In this embodiment, the inside of the first mirror 401 has a shape based on an elliptical function. The shape based on the elliptical function may be replaced by a combination of straight lines that approximate the shape. The shape of the outer circumferential surface of the first mirror 401 is not limited. For simplicity, in this embodiment, the shape of the outer circumferential surface is the same as the shape of the inner circumferential surface.

第1のミラー401は、楕円関数に基づく形状をした第1の反射面401a及び出射口部401bを有する。出射口部401bは導光体30を取り付ける部分であるが、導光体30が無い場合は、光源素子20の光を集光した光の出射光の出口となる。 The first mirror 401 has a first reflecting surface 401a and an exit port 401b that are shaped based on an elliptical function. The exit port 401b is the part where the light guide 30 is attached, but if the light guide 30 is not present, it becomes the exit port for the emitted light of the light source element 20 that has been condensed.

第1の反射面401aは、第1のミラー401の内周面に設けられている。第1の反射面401aは、出射面20aから出射された光を、導光体30の入射面30a、又は入射面30aの近傍に集光するための反射面であるが、第1の反射面401aが楕円形状であれば、その楕円形状が持つ第1の焦点F1の位置に集光する。なお、本実施形態において、「入射面30aの近傍」は、入射面30aも含む。 The first reflecting surface 401a is provided on the inner peripheral surface of the first mirror 401. The first reflecting surface 401a is a reflecting surface for focusing the light emitted from the exit surface 20a on the entrance surface 30a of the light guide 30 or near the entrance surface 30a. If the first reflecting surface 401a has an elliptical shape, the light is focused at the position of the first focus F1 of the elliptical shape. In this embodiment, "near the entrance surface 30a" also includes the entrance surface 30a.

ここで、第1の反射面401aの形状について説明する。第1の反射面401aの形状は、回転楕円体の表面のうち、回転楕円体の半分の表面と同様の形状である。 Here, the shape of the first reflecting surface 401a will be described. The shape of the first reflecting surface 401a is the same as half of the surface of the spheroid.

具体的には、図1に示すような回転楕円体Eを定義した場合、第1の反射面401aは、回転楕円体Eの表面のうち、回転楕円体Eの原点に対して導光体30側の半分の表面と同様の形状である。なお、回転楕円体Eの長軸は第1の軸X1となる。つまり、回転楕円体Eは、第1の軸X1に対して軸対称である。また、図1には、回転楕円体Eの長軸を通る平面で切断したときの断面を破線で示している。 Specifically, when the spheroid E is defined as shown in FIG. 1, the first reflecting surface 401a has the same shape as the half of the surface of the spheroid E that faces the light guide 30 with respect to the origin of the spheroid E. The long axis of the spheroid E is the first axis X1. In other words, the spheroid E is symmetrical with respect to the first axis X1. Also, in FIG. 1, the cross section of the spheroid E cut along a plane passing through the long axis is shown by a dashed line.

出射口部401bは、円筒状の部分である。出射口部401bの一端は、回転楕円体Eの導光体30側の半分の表面と、第1の軸X1と交わる位置の近傍に位置している。出射口部401bの内部には、導光体30が挿通されている。 The light exit portion 401b is a cylindrical portion. One end of the light exit portion 401b is located near the position where the first axis X1 intersects with the surface of the half of the spheroid E that faces the light guide 30. The light guide 30 is inserted inside the light exit portion 401b.

ここで、第1のミラー401と、導光体30の入射面30aとの位置関係について説明する。導光体30の入射面30aは、第1の焦点F1の位置、又は第1の焦点F1の近傍の位置に配置されればよい。 Here, the positional relationship between the first mirror 401 and the incident surface 30a of the light guide 30 will be described. The incident surface 30a of the light guide 30 may be located at the position of the first focal point F1 or at a position near the first focal point F1.

図1に示したように、回転楕円体Eの2つの焦点である第1の焦点F1及び第2の焦点F2は、第1の軸X1上に配置される。第1の焦点F1は、回転楕円体Eの2つの焦点のうち導光体30側の焦点である。第2の焦点F2は、第1の焦点F1の他方の焦点である。なお、以下では、「焦点F1の近傍」とは、焦点F1を含むこととする。 As shown in FIG. 1, the two foci of the spheroid E, a first focus F1 and a second focus F2, are disposed on the first axis X1. The first focus F1 is the focus on the light guide 30 side of the two foci of the spheroid E. The second focus F2 is the other focus of the first focus F1. In the following, "near the focus F1" includes the focus F1.

入射面30aを第1の焦点F1の位置に配置することにより、入射する光の強度が最も高くなる。一方、入射面30aを第1の焦点F1の位置の近傍に配置することにより、入射面30aでの発熱を抑えることができる。 By positioning the incident surface 30a at the position of the first focal point F1, the intensity of the incident light is maximized. On the other hand, by positioning the incident surface 30a near the position of the first focal point F1, heat generation at the incident surface 30a can be suppressed.

図1に示したように、本実施形態では、入射面30aは、第1の焦点F1の近傍の位置に配置されている。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, the incident surface 30a is located near the first focal point F1.

(第2のミラー)
第2のミラー402は、円板状の部材である。本実施形態における第2のミラー402は、第1の軸X1に対して垂直に配置されている。
(Second mirror)
The second mirror 402 is a disk-shaped member and is disposed perpendicular to the first axis X1.

第2のミラー402は、第2の反射面402aを有する。第2の反射面402aは、第1の反射面401aで反射した光の一部を、導光体30の入射面30a側に向けて反射させる反射面である。第2の反射面402aは、第2のミラー402の互いに平行な2つの表面のうち、導光体30側の表面に設けられている。また、本実施形態において、第2の反射面402aは、図1で定義した回転楕円体Eの短軸を通る平面上に配置されている。 The second mirror 402 has a second reflecting surface 402a. The second reflecting surface 402a is a reflecting surface that reflects a portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a toward the incident surface 30a of the light guide 30. The second reflecting surface 402a is provided on the surface of the second mirror 402 that is closer to the light guide 30 than the two parallel surfaces of the second mirror 402. In this embodiment, the second reflecting surface 402a is disposed on a plane that passes through the minor axis of the spheroid E defined in FIG. 1.

このような第2のミラー402を設けることによって、光学系40内において、進行する経路の延長線が第2の焦点F2を通る光は、第2の反射面402aで反射した後に、第1の焦点F1に到達する。つまり、第2のミラー402を設けることによって、仮に第2のミラー402が存在しない場合に第2の焦点F2に集光する光を、第2の反射面402aで反射させることによって第1の焦点F1に集光させることができる。 By providing such a second mirror 402, light whose extension line of the path it travels passes through the second focal point F2 in the optical system 40 reaches the first focal point F1 after being reflected by the second reflecting surface 402a. In other words, by providing the second mirror 402, light that would be focused at the second focal point F2 if the second mirror 402 did not exist can be focused at the first focal point F1 by being reflected by the second reflecting surface 402a.

以上から明らかなように、本実施形態の照射装置10において、第1の反射面401aの形状は、第1の軸X1上に長軸を有する回転楕円体Eの表面のうち、回転楕円体Eの原点に対して導光体30側の半分の表面と同様の形状である。 As is clear from the above, in the irradiation device 10 of this embodiment, the shape of the first reflecting surface 401a is the same as the shape of the half of the surface of the spheroid E that has its major axis on the first axis X1 and is on the light guide 30 side with respect to the origin of the spheroid E.

このような構成によって、出射面20aから出射された光の一部は、第1の焦点F1に直接集光する。また、出射面20aから出射された光の他の一部は、第1の反射面401aで反射する。第1の反射面401aで反射した光の一部は、第1の焦点F1に集光する。また、第1の反射面401aで反射した光の他の一部は、第2の反射面402aで反射する。第2の反射面402aで反射した光の一部は、直接、又は第1の反射面401aでさらに反射した後に第1の焦点F1に集光する。 With this configuration, a portion of the light emitted from the exit surface 20a is directly focused at the first focal point F1. Another portion of the light emitted from the exit surface 20a is reflected by the first reflecting surface 401a. A portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a is focused at the first focal point F1. Another portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a is reflected by the second reflecting surface 402a. A portion of the light reflected by the second reflecting surface 402a is focused at the first focal point F1 directly or after being further reflected by the first reflecting surface 401a.

つまり、出射面20aから出射された光は、直接、又は第1の反射面401a若しくは第2の反射面402aで反射した後、第1の焦点F1の近傍に集光する。これによって、光源素子20の出射面20aから出射された光を効率的に入射面30aへ入射させることができる。従って、集光装置50は、生体組織を焼灼するための光を効率よく伝達することが可能となる。ここで、出射面20aの面積に対する入射面30aの面積の比をRとする。照射装置10によれば、出射面20aから出射する光の強度に対する入射面30aに入射する光の強度の比は、Rよりも大きくなる。そのため、照射装置10は、入射面30aよりも大きな面積を有する出射面20aから出射された光源の光を導光体30へ、前記面積比Rより、大きな値を得ることができ、生体組織へ照射される光の強度を上げることができる。 That is, the light emitted from the exit surface 20a is focused near the first focus F1 directly or after being reflected by the first reflecting surface 401a or the second reflecting surface 402a. This allows the light emitted from the exit surface 20a of the light source element 20 to be efficiently incident on the incident surface 30a. Therefore, the light focusing device 50 can efficiently transmit light for cauterizing the living tissue. Here, the ratio of the area of the incident surface 30a to the area of the exit surface 20a is R. According to the irradiation device 10, the ratio of the intensity of the light incident on the incident surface 30a to the intensity of the light emitted from the exit surface 20a is greater than R. Therefore, the irradiation device 10 can obtain a value greater than the area ratio R for the light from the light source emitted from the exit surface 20a, which has an area larger than the incident surface 30a, to the light guide 30, and can increase the intensity of the light irradiated to the living tissue.

<第2実施形態>
図2は、本実施形態の照射装置11を説明する図である。本実施形態の照射装置11は、第1実施形態の照射装置10と比べると、光学系41の構成が異なっている。具体的には、本実施形態の光学系41は、凸レンズ406を更に備える。なお、光源素子20と、光学系41とによって、集光装置51が構成される。
Second Embodiment
2 is a diagram illustrating the irradiation device 11 of the present embodiment. The irradiation device 11 of the present embodiment is different from the irradiation device 10 of the first embodiment in the configuration of the optical system 41. Specifically, the optical system 41 of the present embodiment further includes a convex lens 406. The light source element 20 and the optical system 41 constitute a light collecting device 51.

(凸レンズ)
凸レンズ406は、出射面20aと、第1の焦点F1と、の間に配置されている。凸レンズ406は、第1の軸X1を光軸とするように配置されている。ここでの凸レンズ406とは、両凸レンズ、平凸レンズ、コンデンサレンズ等を含む。本実施形態では、凸レンズ406として、平凸レンズが用いられている。
(convex lens)
The convex lens 406 is disposed between the emission surface 20a and the first focal point F1. The convex lens 406 is disposed so that the first axis X1 serves as the optical axis. The convex lens 406 here includes a biconvex lens, a plano-convex lens, a condenser lens, and the like. In this embodiment, a plano-convex lens is used as the convex lens 406.

凸レンズ406のサイズは、その外周が第1のミラー401の内周面に接触するサイズである。凸レンズ406は、その外周が第1のミラー401の内周面に固定されることによって、第1のミラー401に支持されている。なお、凸レンズ406は、第1のミラー401に支持されていればよく、サイズはこの例に限定されない。 The size of the convex lens 406 is such that its outer periphery contacts the inner periphery of the first mirror 401. The convex lens 406 is supported by the first mirror 401 by having its outer periphery fixed to the inner periphery of the first mirror 401. Note that the size of the convex lens 406 is not limited to this example, as long as it is supported by the first mirror 401.

凸レンズ406を設けることによって、出射面20aから出射された光のうち、第1の反射面401aや第2の反射面402aで反射することなく第1の焦点F1に直接集光する光の割合が増加する。これによって、第1の反射面401a又は第2の反射面402aでの反射による光の損失が減少する。 By providing the convex lens 406, the proportion of light emitted from the exit surface 20a that is directly focused on the first focal point F1 without being reflected by the first reflecting surface 401a or the second reflecting surface 402a is increased. This reduces the loss of light due to reflection on the first reflecting surface 401a or the second reflecting surface 402a.

<第3実施形態>
図3は、本実施形態の照射装置12を説明する図である。本実施形態の照射装置12は、第2実施形態の照射装置11と比べると、光学系42の構成が異なっている。具体的には、本実施形態の光学系42は、第3のミラー403を更に備える。なお、光源素子20と、光学系42とによって、集光装置52が構成される。
Third Embodiment
3 is a diagram illustrating the irradiation device 12 of the present embodiment. The irradiation device 12 of the present embodiment is different from the irradiation device 11 of the second embodiment in the configuration of the optical system 42. Specifically, the optical system 42 of the present embodiment further includes a third mirror 403. The light source element 20 and the optical system 42 constitute a light collecting device 52.

(第3のミラー)
第3のミラー403は、出射面20aと、凸レンズ406と、の間に配置されている。第3のミラー403は、遮光部403bを有する。第3のミラー403の光源素子20側の面は遮光面となり、凸レンズ406の吸収係数による温度上昇を下げる効果があり、第3の反射面403aは、第1の反射面401aから反射された光の一部を反射させる反射面である。
(Third Mirror)
The third mirror 403 is disposed between the emission surface 20a and the convex lens 406. The third mirror 403 has a light-shielding portion 403b. The surface of the third mirror 403 on the light source element 20 side is a light-shielding surface, which has the effect of reducing the temperature rise caused by the absorption coefficient of the convex lens 406, and the third reflecting surface 403a is a reflecting surface that reflects a part of the light reflected from the first reflecting surface 401a.

図4Aは、本実施形態の第3のミラー403を説明するための斜視図である。図4Bは、本実施形態の第3のミラー403を説明するための、導光体30側から第1の軸X1の方向に第3のミラー403を見た図である。本実施形態の第3のミラー403は、第3の反射面403aと、遮光部403bと、支持部403cとを有する。 Figure 4A is a perspective view for explaining the third mirror 403 of this embodiment. Figure 4B is a view for explaining the third mirror 403 of this embodiment, in which the third mirror 403 is viewed in the direction of the first axis X1 from the light guide 30 side. The third mirror 403 of this embodiment has a third reflecting surface 403a, a light shielding portion 403b, and a support portion 403c.

第3の反射面403aは、円板状の部材である。第3の反射面403aは、第1の軸X1上に中心を有し、第1の軸X1に対して垂直に配置されている。遮光部403bは、第3の反射面403aの互いに平行な2つの表面のうち、光源素子20側の表面に設けられている。 The third reflecting surface 403a is a disk-shaped member. The third reflecting surface 403a has a center on the first axis X1 and is disposed perpendicular to the first axis X1. The light-shielding portion 403b is provided on the surface of the third reflecting surface 403a that is on the light source element 20 side, out of the two parallel surfaces of the third reflecting surface 403a.

支持部403cは、遮光部403bを支持するための部材である。本実施形態では、支持部403cは、円周状のフレーム403dと、4本のアーム403eとから構成されており、表面は反射面を構成してもよい。円周状のフレーム403dは、遮光部403bの周りに、遮光部403bと同心円状に配置されている。4本のアーム403eの各々は、一端が遮光部403bに接続され、他端がフレーム403dに接続されている。4本のアーム403eは、遮光部403bの中心に対して放射状に配置されている。遮光部403bの光による熱の拡散を行うためでもある。円周状のフレーム403dは、第1のミラー401の内周面に固定されている。これによって、第3のミラー403は、第1のミラー401に対して固定されている。 The support 403c is a member for supporting the light shielding portion 403b. In this embodiment, the support 403c is composed of a circular frame 403d and four arms 403e, and the surface may form a reflective surface. The circular frame 403d is arranged around the light shielding portion 403b in a concentric manner with the light shielding portion 403b. Each of the four arms 403e has one end connected to the light shielding portion 403b and the other end connected to the frame 403d. The four arms 403e are arranged radially with respect to the center of the light shielding portion 403b. This is also for diffusing heat due to the light of the light shielding portion 403b. The circular frame 403d is fixed to the inner circumferential surface of the first mirror 401. As a result, the third mirror 403 is fixed to the first mirror 401.

第3のミラー403を設けることによって、出射面20aから出射された光のうち、凸レンズ406に直接入射する光の割合が減少する。これによって、凸レンズ406に入射する光の強度が局所的に高くなることによる発熱を抑えることができる。 By providing the third mirror 403, the proportion of light emitted from the exit surface 20a that directly enters the convex lens 406 is reduced. This makes it possible to suppress heat generation caused by a local increase in the intensity of light entering the convex lens 406.

なお、出射面20aから出射された光のうち、第3の反射面403aに到達する光以外の光は、第3のミラー403に吸収されて損失しないことが好ましい。そのため、フレーム403dやアーム403eの太さは細く、アーム403eの本数は少ないほど好ましい。また、第3のミラー403のうち、第3の反射面403aの一方の表面に形成された遮光部403bのみではなく、例えば、第3のミラー403の全表面に反射面が形成されてもよい。 It is preferable that the light emitted from the emission surface 20a, other than the light that reaches the third reflecting surface 403a, is not absorbed and lost by the third mirror 403. Therefore, it is preferable that the frame 403d and the arm 403e are thin and the number of arms 403e is small. In addition, the third mirror 403 may have a reflecting surface formed on the entire surface of the third mirror 403, rather than only the light-shielding portion 403b formed on one surface of the third reflecting surface 403a.

また、図5は、本実施形態の変形例による照射装置12´の構成を説明する図であり、遮光部403bを反射面としたとした場合の第3の反射面403b´の形状を拡大して示している。図5に示すように、第3の反射面403b´は、光源素子20側に凸であってもよい。図5の例では、第3の反射面403b´の形状は、第1の軸X1に対して軸対称な円錐面である。 Figure 5 is a diagram for explaining the configuration of an irradiation device 12' according to a modified example of this embodiment, showing an enlarged view of the shape of the third reflecting surface 403b' when the light-shielding portion 403b is used as the reflecting surface. As shown in Figure 5, the third reflecting surface 403b' may be convex toward the light source element 20. In the example of Figure 5, the shape of the third reflecting surface 403b' is a conical surface that is axially symmetric with respect to the first axis X1.

このような構成によれば、出射面20aから出射した光のうち、第3の反射面403b´で反射した光が出射面20aから光源素子20内に戻ることを抑えることができる。 With this configuration, it is possible to prevent light reflected by the third reflecting surface 403b' from returning from the exit surface 20a into the light source element 20.

<第4実施形態>
図6は、本実施形態の照射装置13を説明する図である。本実施形態の照射装置13は、第2実施形態の照射装置11と比べると、光学系43の構成が異なっている。具体的には、本実施形態の光学系43は、第4のミラー404を更に備える。なお、光源素子20と、光学系43とによって、集光装置53が構成される。
Fourth Embodiment
6 is a diagram illustrating the irradiation device 13 of the present embodiment. The irradiation device 13 of the present embodiment is different from the irradiation device 11 of the second embodiment in the configuration of the optical system 43. Specifically, the optical system 43 of the present embodiment further includes a fourth mirror 404. The light source element 20 and the optical system 43 constitute a light collecting device 53.

(第4のミラー)
第4のミラー404は、凸レンズ406と、第1の焦点F1と、の間に配置されている。
(4th mirror)
The fourth mirror 404 is disposed between the convex lens 406 and the first focal point F1.

図7は、本実施形態の第4のミラー404を説明するための斜視図である。本実施形態の第4のミラー404は、第4の反射面404aと、凸部404bと、支持部404cとを有する。第4の反射面404aは、光源素子20側に凸である。 Figure 7 is a perspective view for explaining the fourth mirror 404 of this embodiment. The fourth mirror 404 of this embodiment has a fourth reflecting surface 404a, a convex portion 404b, and a support portion 404c. The fourth reflecting surface 404a is convex toward the light source element 20.

凸部404bは、本実施形態では、円錐状の部材である。凸部404bは、第1の軸X1を回転軸とする円錐状である。第4の反射面404aは、凸部404bの錐面に設けられている。 In this embodiment, the convex portion 404b is a cone-shaped member. The convex portion 404b has a cone shape with the first axis X1 as the axis of rotation. The fourth reflecting surface 404a is provided on the conical surface of the convex portion 404b.

支持部404cは、凸部404bを支持するための部材である。本実施形態では、支持部404cは、円周状のフレーム404dと、アーム404eとから構成されている。円周状のフレーム404dは、凸部404bの周りに、凸部404bの底面と同心円状に配置されている。アーム404eは、一端が凸部404bに接続され、他端がフレーム404dに接続されている。円周状のフレーム404dは、第1のミラー401の内周面に固定されている。これによって、第4のミラー404は、第1のミラー401に対して固定されている。 The support portion 404c is a member for supporting the convex portion 404b. In this embodiment, the support portion 404c is composed of a circumferential frame 404d and an arm 404e. The circumferential frame 404d is arranged around the convex portion 404b in a concentric manner with the bottom surface of the convex portion 404b. One end of the arm 404e is connected to the convex portion 404b, and the other end is connected to the frame 404d. The circumferential frame 404d is fixed to the inner circumferential surface of the first mirror 401. This fixes the fourth mirror 404 to the first mirror 401.

なお、第1の焦点F1に向かって進行する光のうち、第4の反射面404aに到達する光以外の光は、第4のミラー404に吸収されて損失しないことが好ましい。そのため、アーム404eの太さは細く、アーム404eの本数は少ないほど好ましい。また、第4のミラー404のうち、凸部404bの錐面に形成された第4の反射面404aのみではなく、例えば、第4のミラー404の全表面に反射面が形成されてもよい。 It is preferable that, of the light traveling toward the first focal point F1, light other than the light that reaches the fourth reflecting surface 404a is not absorbed and lost by the fourth mirror 404. Therefore, it is preferable that the arm 404e is thin and the number of arms 404e is small. Also, in the fourth mirror 404, a reflecting surface may be formed on the entire surface of the fourth mirror 404, for example, rather than only on the fourth reflecting surface 404a formed on the conical surface of the convex portion 404b.

第4のミラー404を設けることによって、第1の焦点F1に集光する光の割合が減少する。これによって、導光体30に入射する光の強度が局所的に高くなることによる発熱を抑えることができる。 By providing the fourth mirror 404, the proportion of light focused at the first focal point F1 is reduced. This makes it possible to suppress heat generation caused by a local increase in the intensity of light entering the light guide 30.

<第5実施形態>
図8は、本実施形態の照射装置14を説明するための断面図である。本実施形態の照射装置14は、第3実施形態の照射装置12と比べると、光学系44の構成が異なっている。具体的には、本実施形態の光学系44は、第5のミラー405を更に備える。なお、光源素子20と、光学系44とによって、集光装置54が構成される。
Fifth Embodiment
8 is a cross-sectional view for explaining the irradiation device 14 of the present embodiment. The irradiation device 14 of the present embodiment is different from the irradiation device 12 of the third embodiment in the configuration of the optical system 44. Specifically, the optical system 44 of the present embodiment further includes a fifth mirror 405. The light source element 20 and the optical system 44 constitute a light collecting device 54.

(第5のミラー)
第5のミラー405は、円筒状の部材であり、第5の反射面405aを有する。第5の反射面405aは、第5のミラー405の内周面に設けられている。
(5th mirror)
The fifth mirror 405 is a cylindrical member and has a fifth reflecting surface 405 a. The fifth reflecting surface 405 a is provided on the inner circumferential surface of the fifth mirror 405.

第5の反射面405aの形状は、第1の軸X1に対して軸対称であって、回転楕円体Eの短軸の長さを直径とする円柱体の表面と同様の形状である。つまり、第5のミラー405の内周面の、第1の軸X1に直交する平面における断面形状は、回転楕円体Eの短軸を直径とする円である。若しくは、第5の反射面405aの形状は、第1の軸X1に対して複数回回転対称であって、回転楕円体Eの短軸の長さを直径とする円柱体を内包する柱体の表面と同様の形状であってもよい。つまり、第5のミラー405の内周面の、第1の軸X1に直交する平面における断面形状は、多角形であってもよい。多角形としては特に制限されないが、例えば正6角形であってもよい。 The shape of the fifth reflecting surface 405a is axially symmetrical with respect to the first axis X1, and is the same shape as the surface of a cylinder whose diameter is the length of the minor axis of the spheroid E. That is, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the fifth mirror 405 in a plane perpendicular to the first axis X1 is a circle whose diameter is the minor axis of the spheroid E. Alternatively, the shape of the fifth reflecting surface 405a may be multiple times rotationally symmetrical with respect to the first axis X1, and may be the same shape as the surface of a cylinder containing a cylinder whose diameter is the length of the minor axis of the spheroid E. That is, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the fifth mirror 405 in a plane perpendicular to the first axis X1 may be a polygon. There are no particular limitations on the polygon, and it may be, for example, a regular hexagon.

第5のミラー405は、第1のミラー401と、第2のミラー402と、の間に配置される。従って、第5の反射面405aは、第1の反射面401aと、第2の反射面402aと、の間に配置される。第5の反射面405aは、一端が、回転楕円体Eの表面のうち、回転楕円体Eの短軸が通る円周上で第1の反射面401aと接続される。第5の反射面405aは、他端が、第2の反射面402aと円周上で接続される。 The fifth mirror 405 is disposed between the first mirror 401 and the second mirror 402. Therefore, the fifth reflecting surface 405a is disposed between the first reflecting surface 401a and the second reflecting surface 402a. One end of the fifth reflecting surface 405a is connected to the first reflecting surface 401a on the circumference of the surface of the spheroid E through which the minor axis of the spheroid E passes. The other end of the fifth reflecting surface 405a is connected to the second reflecting surface 402a on the circumference.

<第6実施形態>
図9は、本実施形態の照射装置15を説明するための断面図である。本実施形態の照射装置15は、第3実施形態の照射装置12と比べると、集光装置55の構成が異なっている。
Sixth Embodiment
9 is a cross-sectional view for explaining the irradiation device 15 of the present embodiment. The irradiation device 15 of the present embodiment is different from the irradiation device 12 of the third embodiment in the configuration of the light collecting device 55.

本実施形態の第2のミラー402は、開口部402bを有している。光源素子21は、開口部402bを介して光源からの光を光学系45に入射させる。光源素子21は、第1のミラー401の外側に配置される。 The second mirror 402 in this embodiment has an opening 402b. The light source element 21 causes light from the light source to enter the optical system 45 through the opening 402b. The light source element 21 is disposed outside the first mirror 401.

[光源側導光体]
本実施形態の集光装置55は、光源側導光体210を更に備えている。光源側導光体210は、光源素子21からの光を光学系45に導く。光源側導光体210は、開口部402bを介して一端が第2のミラー402に接続される。本実施形態では、光源側導光体210の一端が出射面21aに相当する。光源側導光体210の他端には、光源素子21からの光が入射する。
[Light source side light guide]
The light collecting device 55 of this embodiment further includes a light-source-side light guide 210. The light-source-side light guide 210 guides light from the light source element 21 to the optical system 45. One end of the light-source-side light guide 210 is connected to the second mirror 402 via an opening 402b. In this embodiment, one end of the light-source-side light guide 210 corresponds to the emission surface 21a. The light from the light source element 21 is incident on the other end of the light-source-side light guide 210.

このような構成によれば、光源素子21を第1のミラー401の内部に設ける必要がないため、光源素子21のサイズ等の制約が緩和され、光源素子21を選択する際の自由度が増す。 With this configuration, there is no need to provide the light source element 21 inside the first mirror 401, so restrictions on the size of the light source element 21, etc. are relaxed, and the degree of freedom in selecting the light source element 21 is increased.

なお、本実施形態の集光装置55は、光源側導光体210を備えるが、これに限られるものではない。例えば、光源側導光体210を省略し、光源素子21からの光を、開口部402bから光学系45に直接入射させてもよい。このような場合、開口部402bが出射面21aに相当する。また、このような場合、開口部402bから光学系45の内部へ埃等の異物が侵入することを防止するため、開口部402bを透明の部材で覆ったり、透明の部材で充填したりしてもよい。 The light collecting device 55 of this embodiment includes the light source side light guide 210, but is not limited to this. For example, the light source side light guide 210 may be omitted, and the light from the light source element 21 may be directly incident on the optical system 45 through the opening 402b. In such a case, the opening 402b corresponds to the emission surface 21a. In addition, in such a case, in order to prevent foreign matter such as dust from entering the inside of the optical system 45 through the opening 402b, the opening 402b may be covered or filled with a transparent member.

以上、第1~6実施形態の集光装置50~55は、生体組織が有する光吸収/散乱特性に合わせた光を照射する光源素子20、21及び光学系40~45を有する集光装置50~55であって、光学系40~45は、光源素子20、21の出射面20a、21aから出射された光を、導光体30に導くための光学系40~45であって、光を導光体30の端部近傍に集光するための第1の反射面401aを有する器状の第1のミラー401と、第1の反射面401aで反射した光の一部を、導光体30に向けて反射させる第2の反射面402aを有する第2のミラー402と、を備え、第1の反射面401aの形状は、光源素子20、21から導光体30に向かう第1の軸X1上に長軸を有する回転楕円体Eの表面のうち、回転楕円体Eの原点に対して導光体30側の半分の表面と同様の形状である。 As described above, the light collecting devices 50 to 55 of the first to sixth embodiments are light collecting devices 50 to 55 having light source elements 20, 21 and optical systems 40 to 45 that irradiate light in accordance with the light absorption/scattering characteristics of biological tissue, and the optical systems 40 to 45 are optical systems 40 to 45 for guiding the light emitted from the emission surfaces 20a, 21a of the light source elements 20, 21 to the light guide 30, and have a first reflecting surface 401 for collecting the light near the end of the light guide 30. a) and a second mirror 402 having a second reflecting surface 402a that reflects a portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a toward the light guide 30. The shape of the first reflecting surface 401a is the same as the shape of the half of the surface of the spheroid E that is on the light guide 30 side with respect to the origin of the spheroid E, of the surface of the spheroid E that has a major axis on the first axis X1 that faces the light guide 30 from the light source elements 20, 21 toward the light guide 30.

このような構成によれば、出射面20a、21aから出射された光の一部は、第1の焦点F1に直接集光する。また、出射面20a、21aから出射された光の他の一部は、第1の反射面401aで反射する。第1の反射面401aで反射した光の一部は、第1の焦点F1に集光する。また、第1の反射面401aで反射した光の他の一部は、第2の反射面402aで反射する。第2の反射面402aで反射した光の一部は、直接、又は第1の反射面401aでさらに反射した後に第1の焦点F1に集光する。 With this configuration, a portion of the light emitted from the emission surfaces 20a, 21a is directly focused at the first focal point F1. Another portion of the light emitted from the emission surfaces 20a, 21a is reflected by the first reflecting surface 401a. A portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a is focused at the first focal point F1. Another portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a is reflected by the second reflecting surface 402a. A portion of the light reflected by the second reflecting surface 402a is focused at the first focal point F1 directly or after being further reflected by the first reflecting surface 401a.

つまり、出射面20a、21aから出射された光は、直接、又は第1の反射面401a若しくは第2の反射面402aで反射した後に、第1の焦点F1の近傍に集光する。このため、第1の焦点F1の近傍に導光体30の入射面30aを配置することにより、光源素子20、21の、入射面30aよりも大きな面積を有する出射面20a、21aから出射された光を効率よく入射面30aに入射させることができる。すなわち、本実施形態に係る集光装置50~55によれば、出射面20a、21aから出射された光は、前記面積比Rより、大きな値を得ることができ、生体組織へ照射される光の強度を上げることができる。 That is, the light emitted from the exit surfaces 20a, 21a is focused near the first focal point F1, either directly or after being reflected by the first reflecting surface 401a or the second reflecting surface 402a. Therefore, by arranging the incident surface 30a of the light guide 30 near the first focal point F1, the light emitted from the exit surfaces 20a, 21a of the light source elements 20, 21, which have a larger area than the incident surface 30a, can be efficiently incident on the incident surface 30a. That is, according to the light focusing devices 50 to 55 of this embodiment, the light emitted from the exit surfaces 20a, 21a can have a value larger than the area ratio R, and the intensity of the light irradiated to the living tissue can be increased.

また、第2~第6実施形態の集光装置51~55において、光学系41~45は、出射面20a、21aと、回転楕円体Eの2つの焦点のうち導光体30側の焦点である第1の焦点F1と、の間に配置された凸レンズ406を更に備える。このような構成によれば、出射面20a、21aから出射されて凸レンズ406を通過した光のうち、第1の焦点F1に直接集光する光の割合が増加する。これによって、第1の反射面401a又は第2の反射面402aでの反射による光の損失が減少する。従って、生体組織を焼灼するための光を更に効率よく伝達することが可能な集光装置51~55を提供することができる。 In the light collecting devices 51 to 55 of the second to sixth embodiments, the optical systems 41 to 45 further include a convex lens 406 disposed between the exit surfaces 20a, 21a and a first focus F1, which is the focus on the light guide 30 side of the two focuses of the spheroid E. With this configuration, the proportion of light that is directly collected at the first focus F1 among the light that is emitted from the exit surfaces 20a, 21a and passes through the convex lens 406 increases. This reduces the loss of light due to reflection at the first reflecting surface 401a or the second reflecting surface 402a. Therefore, it is possible to provide light collecting devices 51 to 55 that can transmit light for cauterizing biological tissue more efficiently.

また、第3実施形態の集光装置52において、第3のミラー403は、出射面20aと、凸レンズ406と、の間に配置され、出射面20aから出射された光の一部を反射させる第3の反射面403aを有する。このような構成によれば、第1の反射面401aで反射した光の一部が第3の反射面403aで反射し、遮光部403bにより、出射面20aからの直接光を遮光する。これによって、凸レンズ406に直接入射する光の割合が減少する。従って、凸レンズ406に入射する光の強度が局所的に高くなることによる発熱を抑えることができ、かつ、出射面20aに戻ろうとする光を第3の反射面403aで反射して、光源素子20の発熱を抑えることができる。 In the third embodiment of the light collecting device 52, the third mirror 403 is disposed between the exit surface 20a and the convex lens 406, and has a third reflecting surface 403a that reflects a portion of the light emitted from the exit surface 20a. With this configuration, a portion of the light reflected by the first reflecting surface 401a is reflected by the third reflecting surface 403a, and the light blocking portion 403b blocks the direct light from the exit surface 20a. This reduces the proportion of light that directly enters the convex lens 406. Therefore, it is possible to suppress heat generation caused by a local increase in the intensity of light incident on the convex lens 406, and it is also possible to suppress heat generation in the light source element 20 by reflecting the light that is returning to the exit surface 20a by the third reflecting surface 403a.

また、第3実施形態の集光装置52の光学系42において、遮光部403bは、光源側に凸で、かつ、反射面あってもよい。このような構成によれば、出射面20aから出射した光のうち、遮光部403bで反射した光が、出射面20aから光源素子20内に戻ることを抑えることができる。これによって、凸レンズ406に入射する光の強度が局所的に高くなることによる発熱を抑えつつ、生体組織を更に効率的に焼灼することが可能な光学系42を提供することができる。 In addition, in the optical system 42 of the focusing device 52 of the third embodiment, the light shielding portion 403b may be convex toward the light source side and may be a reflective surface. With this configuration, it is possible to prevent light reflected by the light shielding portion 403b from returning from the light exit surface 20a into the light source element 20. This makes it possible to provide an optical system 42 that can cauterize biological tissue more efficiently while suppressing heat generation caused by a local increase in the intensity of light incident on the convex lens 406.

また、第3実施形態の集光装置52の光学系42において、遮光部403bは、第1の軸X1に対して軸対称な円錐面を構成してもよい。このような構成によれば、出射面20aから出射した光のうち、遮光部403bで反射した光が出射面20aから光源素子20内に戻ることを抑え、更に、第1の反射面401aへ光を導光することができる。これによって、凸レンズ406に入射する光の強度が局所的に高くなることによる発熱を更に抑えつつ、生体組織を更に効率的に焼灼することが可能な光学系42を提供することができる。 In the optical system 42 of the focusing device 52 of the third embodiment, the light shielding portion 403b may be configured as a conical surface symmetrical with respect to the first axis X1. With such a configuration, it is possible to prevent light reflected by the light shielding portion 403b from returning from the exit surface 20a to the light source element 20, and to guide the light to the first reflecting surface 401a. This makes it possible to provide an optical system 42 that can cauterize biological tissue more efficiently while further suppressing heat generation caused by a local increase in the intensity of light incident on the convex lens 406.

また、第4実施形態の集光装置53において、光学系43は、凸レンズ406と、第1の焦点F1と、の間に配置され、光源側に凸である第4の反射面404aを有する第4のミラー404を更に備える。このような構成によれば、出射面20aから出射した光の一部が第4の反射面404aで反射する。これによって、凸レンズ406を通過した後に第1の焦点F1に直接集光する光の割合が減少する。従って、導光体30に入射する光の強度が局所的に高くなることによる発熱を抑えることができる。 In the fourth embodiment of the focusing device 53, the optical system 43 further includes a fourth mirror 404 disposed between the convex lens 406 and the first focal point F1 and having a fourth reflecting surface 404a that is convex toward the light source. With this configuration, a portion of the light emitted from the exit surface 20a is reflected by the fourth reflecting surface 404a. This reduces the proportion of light that is directly focused at the first focal point F1 after passing through the convex lens 406. This makes it possible to suppress heat generation caused by a local increase in the intensity of light incident on the light guide 30.

また、第5実施形態の集光装置54において、光学系44は、第1の反射面401aと、第2の反射面402aと、の間に配置される第5の反射面405aを有する第5のミラー405を更に備え、第5の反射面405aの形状は、第1の軸X1に対して軸対称であって、回転楕円体Eの短軸の長さを直径とする円柱体の表面と同様の形状、若しくは上記円柱体を内包する多角形であり、一端が、回転楕円体Eの表面のうち、短軸が通る円周上で第1の反射面401aと接続される第5の反射面405aを有する第5のミラー405を更に備える。このような構成によれば、第5の反射面405aの、第1の軸X1方向の長さを調節することにより、出射面20aから出射された光の、第1のミラー401を基準とするときの集光する位置を調節することができる。これによって、光学系44の設計の自由度が増す。 In the light collecting device 54 of the fifth embodiment, the optical system 44 further includes a fifth mirror 405 having a fifth reflecting surface 405a arranged between the first reflecting surface 401a and the second reflecting surface 402a, and the shape of the fifth reflecting surface 405a is axially symmetrical with respect to the first axis X1, and has a shape similar to the surface of a cylinder whose diameter is the length of the short axis of the spheroid E, or a polygon that contains the above-mentioned cylinder, and further includes a fifth mirror 405 having a fifth reflecting surface 405a whose one end is connected to the first reflecting surface 401a on the circumference of the surface of the spheroid E through which the short axis passes. With this configuration, by adjusting the length of the fifth reflecting surface 405a in the first axis X1 direction, it is possible to adjust the focusing position of the light emitted from the emission surface 20a when the first mirror 401 is used as a reference. This increases the degree of freedom in designing the optical system 44.

また、第6実施形態の集光装置55において、光学系45は、第2のミラー402は、開口部402bを有し、光源素子21は、開口部402bを介して光源素子21からの光を光学系45に入射させる。このような構成によれば、光源素子21を光学系45の内部に設ける必要がないため、光源素子21のサイズ等の制約が緩和され、光源素子21を選択する際の自由度が増す。 In the sixth embodiment of the focusing device 55, the second mirror 402 of the optical system 45 has an opening 402b, and the light source element 21 causes light from the light source element 21 to enter the optical system 45 through the opening 402b. With this configuration, it is not necessary to provide the light source element 21 inside the optical system 45, so restrictions on the size of the light source element 21, etc. are relaxed, and the degree of freedom in selecting the light source element 21 is increased.

また、第6実施形態の集光装置55は、開口部402bを介して一端が第2のミラー402に接続され、一端が出射面21aであり、他端から光源素子21からの光が入射される光源側導光体210を更に備える。このような構成によれば、光源素子21を光学系45の内部に設ける必要がないため、光源素子21のサイズ等の制約が緩和され、光源素子21を選択する際の自由度が増す。 The light collecting device 55 of the sixth embodiment further includes a light source side light guide 210, one end of which is connected to the second mirror 402 via the opening 402b, one end of which is the emission surface 21a, and the other end into which light from the light source element 21 is incident. With this configuration, it is not necessary to provide the light source element 21 inside the optical system 45, so restrictions on the size of the light source element 21, etc. are relaxed, and the degree of freedom in selecting the light source element 21 is increased.

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。 The above embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. Furthermore, the present invention may be modified or improved without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention includes equivalents.

例えば、第5実施形態の照射装置14及び第6実施形態の照射装置15において、光学系44は、凸レンズ406、第3のミラー403の少なくとも一方は備えなくてもよい。また、第5実施形態の照射装置14及び第6実施形態の照射装置15において、第4実施形態で説明した第4のミラーを更に備えてもよい。 For example, in the irradiation device 14 of the fifth embodiment and the irradiation device 15 of the sixth embodiment, the optical system 44 may not include at least one of the convex lens 406 and the third mirror 403. In addition, the irradiation device 14 of the fifth embodiment and the irradiation device 15 of the sixth embodiment may further include the fourth mirror described in the fourth embodiment.

10:照射装置
11:照射装置
12:照射装置
13:照射装置
14:照射装置
15:照射装置
20:光源素子
20a:出射面
21:光源素子
21a:出射面
210:光源側導光体
30:導光体
30a:入射面
40:光学系
41:光学系
42:光学系
43:光学系
44:光学系
45:光学系
401:第1のミラー
401a:第1の反射面
401b:出射口部
402:第2のミラー
402a:第2の反射面
402b:開口部
403:第3のミラー
403a:第3の反射面
403b:遮光部
403b´:第3の反射面
403c:支持部
403d:フレーム
403e:アーム
404:第4のミラー
404a:第4の反射面
404b:凸部
404c:支持部
405:第5のミラー
405a:第5の反射面
406:凸レンズ
50:集光装置
51:集光装置
52:集光装置
53:集光装置
54:集光装置
55:集光装置
X1:第1の軸
F1:第1の焦点
F2:第2の焦点
E:回転楕円体
10: Irradiation device 11: Irradiation device 12: Irradiation device 13: Irradiation device 14: Irradiation device 15: Irradiation device 20: Light source element 20a: Emission surface 21: Light source element 21a: Emission surface 210: Light source side light guide 30: Light guide 30a: Incident surface 40: Optical system 41: Optical system 42: Optical system 43: Optical system 44: Optical system 45: Optical system 401: First mirror 401a: First reflecting surface 401b: Emission port 402: Second mirror 402a: Second reflecting surface 402b: Opening 403: Third mirror 403a: Third reflecting surface 403b: Light shielding portion 403b': Third reflecting surface 403c: Support portion 403d: Frame 403e: Arm 404: Fourth mirror 404a: Fourth reflecting surface 404b: Convex portion 404c: Support portion 405: Fifth mirror 405a: Fifth reflecting surface 406: Convex lens 50: Light collecting device 51: Light collecting device 52: Light collecting device 53: Light collecting device 54: Light collecting device 55: Light collecting device X1: First axis F1: First focal point F2: Second focal point E: Spheroid

Claims (8)

生体組織が有する光吸収特性及び光散乱特性に合わせた光を照射する光源素子及び光学系を有する集光装置であって、
前記光学系は、前記光源素子の出射面から出射された光を、導光体に導くための光学系であって、
前記光を前記導光体の端部近傍に集光するための第1の反射面を有する器状の第1のミラーと、
前記第1のミラーの内部に配置され、前記第1の反射面で反射した光の一部を、前記導光体に向けて反射させる第2の反射面を有する第2のミラーと、
を備え、
前記第1の反射面の形状は、前記光源素子から前記導光体に向かう第1の軸上に長軸を有する回転楕円体の表面のうち、前記回転楕円体の短軸と前記長軸が交差する前記回転楕円体の中心に対して前記導光体側の半分の表面と同様の形状であることを特徴とし、
前記光学系が、前記出射面と、前記回転楕円体の2つの焦点のうち前記導光体側の焦点である第1の焦点と、の間に配置された凸レンズを更に備える
集光装置。
A light collecting device having a light source element and an optical system that irradiates light in accordance with the light absorption characteristics and light scattering characteristics of biological tissue,
The optical system is an optical system for guiding light emitted from an emission surface of the light source element to a light guide,
a first mirror having a vessel shape and a first reflecting surface for focusing the light near an end of the light guide;
a second mirror disposed inside the first mirror and having a second reflecting surface that reflects a portion of the light reflected by the first reflecting surface toward the light guide;
Equipped with
a shape of the first reflecting surface is the same as a shape of a half surface of a spheroid having a major axis on a first axis from the light source element toward the light guide, the half surface being on the light guide side with respect to a center of the spheroid where a minor axis and a major axis of the spheroid intersect ,
The optical system further includes a convex lens disposed between the emission surface and a first focus, which is one of two focuses of the spheroid and is located on the light guide side.
Light collecting device.
前記光学系が、前記出射面と、前記凸レンズと、の間に配置され、前記出射面から出射された光の一部を反射させる第3の反射面を有する第3のミラーを更に備える
請求項に記載の集光装置。
The light collecting device according to claim 1 , wherein the optical system further comprises a third mirror disposed between the exit surface and the convex lens and having a third reflecting surface that reflects a portion of the light emitted from the exit surface .
前記第3の反射面は、前記出射面側に凸であることを特徴とする
請求項に記載の集光装置。
The light collecting device according to claim 2 , wherein the third reflecting surface is convex toward the light exit surface.
前記第3の反射面は、前記第1の軸に対して軸対称な円錐面を構成することを特徴とする
請求項に記載の集光装置。
The light collecting device according to claim 3 , wherein the third reflecting surface forms a conical surface that is symmetrical with respect to the first axis.
前記光学系は、前記凸レンズと、前記第1の焦点と、の間に配置され、前記出射面側に凸である第4の反射面を有する第4のミラーを更に備える
請求項1~のいずれか一に記載の集光装置。
The focusing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the optical system further comprises a fourth mirror disposed between the convex lens and the first focal point and having a fourth reflecting surface that is convex toward the exit surface.
前記光学系は、前記第1の反射面と、前記第2の反射面と、の間に配置される第5の反射面を有する第5のミラーを更に備え、
前記第5の反射面の形状は、前記第1の軸に対して軸対称であって、前記回転楕円体の短軸の長さを直径とする円柱体の表面と同様の形状、若しくは前記円柱体を内包する多角形であり、一端が、前記回転楕円体の表面のうち、前記短軸が通る円周上で前記第1の反射面と接続される第5の反射面を有する第5のミラーを更に備える
請求項1~のいずれか一項に記載の集光装置。
the optical system further includes a fifth mirror having a fifth reflecting surface disposed between the first reflecting surface and the second reflecting surface,
The focusing device of any one of claims 1 to 5, further comprising a fifth mirror having a fifth reflecting surface, the shape of which is axially symmetrical with respect to the first axis, a shape similar to the surface of a cylinder whose diameter is the length of the short axis of the spheroid, or a polygon that contains the cylinder, and one end of which has a fifth reflecting surface that is connected to the first reflecting surface on a circumference through which the short axis passes, on the surface of the spheroid.
前記第2のミラーは、前記光源素子からの光を前記光学系に入射させるための開口部を有することを特徴とする
請求項1~に記載の集光装置。
7. The light collecting device according to claim 1, wherein the second mirror has an opening for allowing the light from the light source element to enter the optical system.
前記開口部を介して一端が前記第2のミラーに接続され、前記一端が前記出射面であり、他端から前記光源素子からの光が入射される光源側導光体を更に備える
請求項に記載の集光装置。
The light collecting device according to claim 7 , further comprising a light source side light guide, one end of which is connected to the second mirror via the opening, the one end being the emission surface, and the other end into which the light from the light source element is incident.
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