JP2000028929A - 内視鏡対物光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレアーやゴーストを引き起こすことなく、開
口の中心を光軸に対して容易に一致させることができる
絞りを内蔵した内視鏡対物光学系を、提供する。 【解決手段】内視鏡対物光学系内に内蔵された平行平面
板Ｐの表面には、開口１ａを有する蒸着膜１として、絞
りＡが形成されている。この平行平面板Ｐは、絞りＡの
形成後において、開口１ａの中心とその外周の曲率中心
とが一致するように、心取りされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟性鏡や硬性鏡等
の内視鏡に用いられる対物光学系に関し、特に、固定絞
りを有する内視鏡対物光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡の対物光学系には、固定絞りが設
けられている。

【０００３】従来、内視鏡の対物光学系に内蔵される絞
りＡは、図５に示すように、対物光学系を構成するレン
ズＬ１〜４や平行平面ガラスＰとは別体の金属製薄板１
１から構成されていた。即ち、円盤状の金属製薄板１１
の中心に円形の開口１１ａを打ち抜くことによって、絞
りＡが構成されていた。

【０００４】このようにして構成された絞りＡは、図６
に示されるように、レンズ枠１２の内部の貫通孔１２ａ
内に填め込まれることによって、このレンズ枠１２に対
して固定される。この絞りＡを構成する金属製薄板１１
の外径は貫通孔１２ａの内径とほぼ同径に設計されてい
るとともに、その開口１１ａは金属製薄板１１の外縁と
同心円状に形成されている。従って、絞りＡが設計値通
りに構成されているならば、この絞りＡをレンズ枠１２
にはめ込みさえすれば、開口１１ａの中心と対物光学系
（レンズＬ１〜４）の光軸とが一致することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような開口１１ａを打ち抜くためには、金属製薄板１
１の厚さは、３０〜５０μｍ程度なければならない。金
属製薄板１がこのような厚さを有しているために、開口
１１ａの内側には、幅３０〜５０μｍの内周面が形成さ
れてしまう。従って、図５に示すように、この開口１１
ａの内周面で光線が反射してしまい、この反射光が迷光
として撮像素子１３（又は、イメージガイドファイバ）
に入射してしまってフレアーやゴーストを引き起こす可
能性があった。これが、従来における第１の問題点であ
る。

【０００６】また、金属製薄板１１から開口１１ａを打
ち抜く際に、金属製薄板１１の外縁に対する開口１１ａ
の同心度を正確に出すことが困難であるために、図７に
示すように、開口１１ａが偏心してしまう可能性が高
い。このように開口１１ａが一旦偏心してしまうと、そ
の修正は全く不可能であるので、図６に示すように、絞
りＡをレンズ枠１２に填め込んだときに、開口１１ａの
中心が対物光学系の光軸からずれてしまう結果となる。
また、金属製薄板１１の外径は、一旦プレス加工等によ
って形成された後では修正不可能であり、この外径のバ
ラツキ如何に依っては、絞りＡ（金属製薄板１１）の外
径がレンズ枠１２の内径よりも小さくなってしまうはめ
合い誤差が生じる場合がある。このようなはめ合い誤差
があると、図８に示すように、レンズ枠１２に対する絞
りＡのガタが生じて、開口１１ａの中心が対物光学系の
光軸からずれてしまう。これらのように、開口１１ａの
中心が対物光学系の光軸からずれてしまうと、この対物
光学系によって形成される画像の画質が劣化する問題を
生じる。これが、従来における第２の問題点である。

【０００７】以上の各問題点に鑑みてなされた本発明の
課題は、フレアーやゴーストを引き起こすことなく、開
口の中心を光軸に対して容易に一致させることができる
絞りを内蔵した内視鏡対物光学系を、提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、請
求項１記載の発明は、平行平面板とレンズとから構成さ
れて物体の像を結像する内視鏡対物光学系であって、前
記平行平面板の表面には、前記レンズの光軸を中心とし
た透過口を有する薄膜が、絞りとして一体に形成されて
いることを、特徴とする。

【０００９】このように構成されると、絞りは薄膜を用
いて構成されているので、透過口の内側において反射光
が生じることはない。従って、絞りでの反射光によって
フレアーやゴーストが引き起こされることはない。ま
た、絞りは、平行平面板の表面上に形成されているの
で、絞りの形成後に平行平面板の外縁を研削することに
よって、透過口の中心に対する平行平面板の心出しを容
易に行うことができる。従って、透過口の中心をレンズ
の光軸に合致させることが容易になる。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１の薄膜
が、光を吸収する物質からなるとともに前記透過口が開
口している蒸着薄膜であることで、特定したものであ
る。このように、薄膜が蒸着薄膜によって構成されてい
ると、薄膜の膜厚を更に薄くすることができるので、開
口の内周面の面積が極小となるので、反射光が生じる可
能性が、更に低くなる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２の薄膜
が、酸化クロムからなる蒸着薄膜であることで、特定し
たものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１の薄膜
が、感光体からなるとともに、露光及び現像処理によっ
て前記透過口のみが透明になっていることで、特定した
ものである。このように、薄膜が感光体によって構成さ
れていると、透過口の内縁において反射光を生じる界面
が発生しない。従って、絞りでの反射光の発生を完全に
防ぐことができる。なお、この感光体は、感光後に現像
されることによって不透明になるネガ型であっても良い
し、未感光のまま現像されることによって不透明になる
ポジ型であっても良い。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１の平行平
面板が、前記絞りの形成後にその外縁の曲率中心と前記
透過口の中心とが合致するように心取りされていること
で、特定したものである。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項５の平行平
面板が、隣接するレンズに対して貼り合わされているこ
とで、特定したものである。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項５の平行平
面板及びレンズが、レンズ枠の貫通孔内に填め込まれて
いることで、特定したものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【実施形態１】図１は、本発明の第１実施形態による内
視鏡対物光学系を組み込んだ内視鏡対物光学系ユニット
の断面図である。この図１から明らかなように、本発明
の第１の実施形態は、本発明を電子内視鏡用の対物光学
系として適用したものである。

【００１７】図１に示すように、本第１実施形態の対物
光学系は、物体側（図１の左側）から順に、凹面を像側
に向けた平凹レンズである第１レンズＬ１，収差補正用
の平行平面ガラスＰ，凸面を像側に向けた平凸レンズで
ある第２レンズＬ２，負レンズである第３レンズＬ３、
及び、正レンズである第４レンズＬ４から構成されてお
り、これらのうちの第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４
は、互いに貼り合わされることによって正のパワーを有
する接合レンズをなしている。

【００１８】このような構成の各光学部材から構成され
る対物光学系は、全体としてレトロフォーカスタイプの
広角レンズとなっており、レンズ枠２の貫通孔内に填め
込まれて固定されている。具体的には、レンズ枠２の貫
通孔２ａは、その物体側開口端近傍のみが比較的大径と
なっており、他の部分が比較的小径となっている。そし
て、大径部分に第１レンズＬ１及び平行平面ガラスＰが
填め込まれているとともに、小径部分における物体側の
領域に、第２レンズＬ２乃至第４レンズＬ４が填め込ま
れている。また、小径部分における像側開口端近傍に
は、ＣＣＤエリアセンサからなる撮像素子３が固定され
ている。この撮像素子３の撮像面には、この撮像面に埃
やゴミ等が付着するのを防止するために、平行平面ガラ
スからなるカバーガラス４が重ねられている。このよう
にしてレンズ枠２に固定された対物光学系は、物体の像
を撮像素子３の撮像面上に結ぶ。

【００１９】平行平面ガラスＰの像側面（図１の右側の
面），即ち、レンズ枠２の大径部分と小径部分との段差
に当接している面は、有効径が低くなっている。この面
に、透過口としての開口１ａを有する蒸着膜１が、絞り
Ａとして形成されている。

【００２０】以下、この絞りＡの形成手順について説明
する。前提として、対物光学系を構成する平行平面ガラ
スＰ以外の各レンズＬ１〜４，及び、レンズ枠２は、設
計値通りに作成されており、レンズ枠２に、第２レンズ
Ｌ２乃至第４レンズＬ４が填め込まれているとともに、
撮像素子３が固定されているとする。

【００２１】上述した平行平面板Ｐは、通常の光学研磨
により、設計値よりも大径の円盤状に予め形成される。
そして、その片面に対して、酸化クロム等の吸収物質の
蒸着膜１を形成する蒸着工程が施される。この蒸着工程
においては、平行平面板Ｐの片面の中心が開口１ａと同
形状にマスクされる。これにより、開口１ａが蒸着膜１
の中心に形成される。

【００２２】なお、蒸着膜１の中心に開口１ａを形成す
るには、以下のようなエッチング工程が採用されても良
い。即ち、先ず、マスクを施すことなく平行平面板Ｐの
片面全面に蒸着膜１を形成した後に、蒸着膜１上にレジ
スト剤を塗布する。そして、写真製版の手法によって開
口１ａのパターンを投影することによって、レジスト剤
における開口１ａに相当する箇所以外の領域を露光する
（レジスト剤がネガ型である場合）。若しくは、レーザ
ー描画装置を用いてレーザ光を変調しつつ走査すること
によって、レジスト剤における開口１ａに相当する箇所
以外の領域を露光する（レジスト剤がネガ型である場
合）。何れの手法による場合でも、次に、露光後のレジ
スト剤を現像することにより、開口１ａの形状通りにレ
ジスト剤を除去する。次に、レジスト剤越しに蒸着膜１
に対してドライエッチング又はウェットエッチング処理
を施すことにより、蒸着膜１から開口１ａに相当する部
分を除去した後、蒸着膜１上からレジスト剤を除去す
る。なお、レジスト剤がポジ型である場合には、レジス
ト剤における開口１ａに相当する領域のみを露光する。

【００２３】このようにして形成された開口１ａは、マ
スクの精度又は露光の誤差に依り、平行平面板Ｐの中心
に対して、必ずしも正確に同心とはならない。そこで、
開口１ａの中心を平行平面板Ｐの中心と一致させるため
に、平行平面板Ｐに対する心取り（外形の丸め）を行
う。この心取りを行うには、平行平面板Ｐを心取り機に
セットして回転させる。そして、回転に伴う開口１ａの
内縁のブレがなくなるように、平行平面板Ｐを回転軸に
対して相対的にずらして調整することにより、開口１ａ
の中心を心取り機の回転軸に合致させる。次に、この状
態で回転している平行平面板Ｐの外周に対してバイトを
当て付けることにより、平行平面板Ｐの半径が設計値通
りになるまで、平行平面板Ｐの外周を研削する。以上の
結果、平行平面板板Ｐの外縁の曲率中心は、回転軸，従
って、開口１ａの中心に対して、正確に合致する。しか
も、平行平面板Ｐの外径は、レンズ枠２の内径と、正確
に合致する。

【００２４】次に、以上のようにして絞りＡが形成され
た平行平面板Ｐを、レンズ枠２の貫通孔２ａの大径部分
に対して、物体側開口からはめ込み、小径部分との段差
に当て付けて固定する。最後に、第１レンズＬ１を貫通
孔２ａにはめ込んで接着固定して、内視鏡対物光学系ユ
ニットを完成させる。

【００２５】以上説明したように、本第１実施形態によ
る絞りＡは、厚さ１μｍ以下の蒸着薄膜１を用いて形成
されているので、その開口１ａの内側には、光を反射可
能な面積を持った内周面は形成されない。従って、フレ
アやゴーストの原因となる有害な反射光が絞りＡによっ
て生じることはない。また、絞りＡは、平行平面板Ｐの
像側面上に形成されているので、薄膜１の開口１ａを形
成した後に、平行平面板Ｐの外縁を、開口１ａの中心に
合わせて研削することができる。換言すれば、平行平面
板Ｐの中心を、開口１ａの中心に合わせて変位させるこ
とができる。従って、開口１ａの中心を平行平面板Ｐの
中心に対して高精度に一致させることができる。なお、
研削によって平行平面板Ｐの外径をレンズ枠２の内径に
合致させることができるので、平行平面板Ｐをレンズ枠
２にはめ込みさえすれば、開口１ａの中心が対物光学系
（第１レンズＬ１乃至第４レンズＬ４）の光軸と一致す
る。これにより、鮮明な画像が撮像素子３によって撮像
される。

【００２６】これに対して、絞りＡがレンズに形成され
るならば、凹面や凸面に形成される場合は勿論のこと、
平凸や平凹レンズの平面に形成される場合においても、
レンズの光軸に対して開口１ａの中心を高精度に一致さ
せて蒸着膜を形成しなければならない。即ち、絞りＡの
形成後にレンズの心取りを行って、レンズの中心を変位
することはできない。従って、レンズの光軸と絞りＡの
開口１ａの中心とを合致させることが、非常に困難とな
る。特に、内視鏡レンズのような微少レンズにおいて、
レンズの光軸と絞りＡの開口１ａの中心とを一致させる
ような、微妙な位置合わせを行っての絞りＡの一体形成
は、非常に困難である。従って、本実施形態による絞り
Ａの構成は、内視鏡対物レンズにこそ有効である。

【実施形態２】本発明の第２実施形態は、図２に示すよ
うに、上記第１実施形態と比較して、第２レンズＬ２が
凹面を物体側に向けた正メニスカスレンズであることを
特徴としている。本第２実施形態においても、絞りＡ
は、平行平面板Ｐの像側面（図２の右側面）上に、薄膜
１を用いて第１実施形態と同手法によって形成されてい
る。従って、本第２実施形態の作用効果は、第１実施形
態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。

【実施形態３】図３は、本発明の第３実施形態による内
視鏡対物光学系の断面図である。本第３実施形態におけ
る各レンズ（第１レンズＬ１乃至第４レンズＬ４）の構
成，平行平面板Ｐ自体の構成，及び撮像素子３の構成
は、第１実施形態のものと全く同じである。

【００２７】本第３実施形態においては、絞りＡは、平
行平面板Ｐの像側面上に、透明な透過口である透孔５ａ
を有する感光体膜５として、形成されている。

【００２８】以下、この絞りＡの形成手順について説明
する。前提として、対物光学系を構成する平行平面ガラ
スＰ以外の各レンズＬ１〜４，及び、レンズ枠２は、設
計値通りに作成されており、レンズ枠２に、第２レンズ
Ｌ２乃至第４レンズＬ４が填め込まれているとともに、
撮像素子３が固定されているとする。

【００２９】上述した平行平面板Ｐは、通常の光学研磨
により、設計値よりも大径の円盤状に予め形成される。
そして、その片面に対して、銀塩等の透明な感光体から
なる厚さ１０μｍ程度の感光体膜５を貼り付けるか、若
しくは、感光体材料を厚さ１０μｍ程度塗布することに
よって感光体膜５を含む乾板構造を形成する。そして、
透孔５ａのパターンを投影することによって、感光体膜
５における透孔５ａに相当する箇所以外の領域を露光し
た後に、現像する（感光体がネガ型である場合）。これ
により、感光されなかった透孔５ａに相当する領域のみ
が透明なまま残り、残りの領域が不透明となる。なお、
感光体がポジ型である場合には、開口体膜５における透
孔５ａに相当する領域のみを露光する。

【００３０】このようにして形成された透孔５ａは、露
光の誤差に依り、平行平面板Ｐの中心に対して、必ずし
も正確に同心とはならない。そのため、上述した第１実
施形態において説明した心取りを行うことによって、透
孔５ａの中心を平行平面板Ｐの中心に対して高精度に一
致させると同時に、平行平面板Ｐの外径をレンズ枠２の
内径に対して正確に合致させる。

【００３１】次に、以上のようにして形成した平行平面
板Ｐを、レンズ枠２の貫通孔２ａの大径部分に対して、
物体側開口からはめ込み、小径部分との段差に当て付け
て固定する。最後に、第１レンズＬ１を貫通孔にはめ込
んで接着固定して、内視鏡対物光学系ユニットを完成さ
せる。

【００３２】以上説明したように、本第１実施形態によ
る絞りＡは、平行平面板Ｐの像側面上において感光体膜
５を用いて形成されているので、感光体によって絞りＡ
を形成した後に、平行平面板Ｐの外縁を、透孔５ａの中
心に合わせて研削することができる。換言すれば、平行
平面板Ｐの中心を、透孔５ａの中心に合わせて変位させ
ることができる。従って、透孔５ａの中心を平行平面板
Ｐの中心に対して高精度に一致させることができる。な
お、研削によって平行平面板Ｐの外径をレンズ枠２の内
径に合致させることができるので、平行平面板Ｐをレン
ズ枠２にはめ込みさえすれば、透孔５ａの中心が対物光
学系（第１レンズＬ１乃至第４レンズＬ４）の光軸と一
致する。この感光体膜５の厚さは１０μｍ程度であり、
しかも、透孔５ａの外縁部分には、反射を生じる界面が
形成されない。従って、フレアやゴーストの原因となる
有害な反射光が絞りＡによって生じることはない。これ
により、鮮明な画像が撮像素子３によって撮像される。

【実施形態４】本発明の第４実施形態は、図４に示すよ
うに、上述した第１実施形態と比較して、平行平面板Ｐ
が省略されているとともに、第２レンズＬ２が、平行平
面板部Ｌ２ａと平凸レンズ部Ｌ２ｂとに分割され、この
平行平面板部Ｌ２ａの物体側面（図４の左側面）に絞り
Ａが形成されていることを特徴とする。この絞りＡは、
第１実施形態と同様に、蒸着薄膜１によって形成される
が、第３実施形態と同様に、感光体膜５によって形成さ
れても良い。このようにして絞りＡが形成された平行平
面板部Ｌ２ａは、第１実施形態における平行平面板Ｐと
同様にして心取りされた後に、平凸レンズ部Ｌ２ｂに対
して、その光軸に絞りＡの中心を一致させた状態で貼り
合わされる。

【００３３】本第４実施形態によるその他の構成及び作
用効果は、第１実施形態のものと同じであるので、その
説明を省略する。

【００３４】

【発明の効果】本発明の内視鏡対物光学系によれば、平
行平面板の表面上に絞りが薄膜として一体に形成されて
いるので、フレアーやゴーストを引き起こすことないば
かりか、絞り形成後に平行平面板を心取りすることによ
って、容易に絞りの中心を平行平面板の中心に一致させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態による内視鏡対物
光学系を組み込んだ内視鏡対物光学系ユニットの断面図

【図２】 本発明の第２の実施の形態による内視鏡対物
光学系を組み込んだ内視鏡対物光学系ユニットの断面図

【図３】 本発明の第３の実施の形態による内視鏡対物
光学系を組み込んだ内視鏡対物光学系ユニットの断面図

【図４】 本発明の第４の実施の形態による内視鏡対物
光学系を組み込んだ内視鏡対物光学系ユニットの断面図

【図５】 従来の内視鏡対物光学系の光学構成図

【図６】 図５の内視鏡対物光学系を組み込んだ内視鏡
対物光学系ユニットの断面図

【図７】 開口が偏心した絞りの正面図

【図８】 絞りががたついた状態の内視鏡対物光学系ユ
ニットの断面図

【符号の説明】

１ 蒸着薄膜 ２ 鏡枠 ５ 感光体膜 Ａ 絞り Ｐ 平行平面板 Ｌ レンズ Ｌ２ａ 平行平面板部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行平面板とレンズとから構成されて物体
   の像を結像する内視鏡対物光学系であって、 前記平行平面板の表面には、前記レンズの光軸を中心と
   した透過口を有する薄膜が、絞りとして一体に形成され
   ていることを特徴とする内視鏡対物光学系。
2. 【請求項２】前記薄膜は、光を吸収する物質からなると
   ともに前記透過口が開口している蒸着薄膜であることを
   特徴とする請求項１記載の内視鏡対物光学系。
3. 【請求項３】前記薄膜は、酸化クロムからなる蒸着薄膜
   であることを特徴とする請求項２記載の内視鏡対物光学
   系。
4. 【請求項４】前記薄膜は、感光体からなるとともに、露
   光及び現像処理によって前記透過口のみが透明になって
   いることを特徴とする請求項１記載の内視鏡対物光学
   系。
5. 【請求項５】前記平行平面板は、前記絞りの形成後にそ
   の外縁の曲率中心と前記透過口の中心とが合致するよう
   に心取りされていることを特徴とする請求項１記載の内
   視鏡対物光学系。
6. 【請求項６】前記平行平面板は、隣接するレンズに対し
   て貼り合わされていることを特徴とする請求項５記載の
   内視鏡対物光学系。
7. 【請求項７】前記平行平面板及びレンズは、レンズ枠の
   貫通孔内に填め込まれていることを特徴とする請求項５
   記載の内視鏡対物光学系。