JP2000193894A - 内視鏡用照明光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で且つ広い視野にわたって照明光を導く
ことが可能な内視鏡用照明光学系を提供する。 【解決手段】 本発明の内視鏡用照明光学系は、図示し
ない光源装置からの光を導くライトガイドファイバー１
の出射端面側（物体側）に正のパワーを有する光学系１
１を配置して構成する。そして、この光学系１１を構成
する光学部材の最も物体側の面を除く少なくとも１面に
光拡散面１１ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に小型の内視鏡
に用いるのに好適な照明光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内視鏡用照明光学系には、例え
ば、図３６に示すように、ライトガイド１の出射端面の
前側に配置された凹レンズ２で構成され、ライトガイド
１からの出射光によって図示しない観察光学系の視野全
体を照射できるようになっているものがある。しかし、
このような照明光学系では、ライトガイド１からの出射
光を外側に向けて屈折させるので、凹レンズ２の周辺で
光線がけられ、観察光学系の視野周辺の光量が不足する
という問題があった。

【０００３】そこで、ライトガイド１の外径に対して凹
レンズ２の外径を大きくすることで前記問題の解決を図
ることも考えられるが、この場合は内規鏡先端部の外径
もさらに大きくする必要が生じ、細径化が望まれる内視
鏡の性質上現実的ではない。

【０００４】このような問題を解決する内視鏡用照明光
学系としては、例えば、特開平４−３２６３１８号公報
に開示されているものがある。この内視鏡用照明光学系
は、図３７に示すように、ライトガイド１の出射端面の
前側に配置された、正のパワーを有する平凸レンズ３の
みにより構成されている。このような正のパワーを有す
る内視鏡用照明光学系は、ライトガイド１からの出射光
を一度収斂させてから拡散させるので、前述の凹レンズ
により構成したものと比較して、レンズの外径を小さく
することが可能である。

【０００５】ところで、通常、ライトガイド１は、複数
の光ファイバーを束ねた状態に構成され、コア部分のみ
が光を透過するようになっているため出射端面は図３８
（ａ）に示すように網目状になる。したがって、正のパ
ワーを有する照明光学系では、図３８（ｂ）に示すよう
に、ライトガイド１の出射端面が拡大されて物体面４に
投影することになる。このため物体面４上に投影された
照明光は、図３８（ｃ）に示すように、網目状の配光ム
ラを生じることになる。

【０００６】この問題点を解決する内視鏡用照明光学系
としては、例えば、特開平５−１５７６７号，特開平６
−１４８５１９号等の各公報に開示されているものがあ
る。これらは、図３９（ａ），（ｂ）に示すように、照
明光学系６中に単ファイバー５を挿入したものである。
これらの照明光学系６は、単ファイバー５により、ライ
トガイド１の出射端面の結像位置を照明光学系６の近傍
若しくは内部になるようにすると共に、単ファイバー５
の側面で反射される光線による拡散効果により、ライト
ガイド１の出射端面からの照明光を均一化させること
で、物体面上に綱目状の配光ムラが生じないようにして
いる。

【０００７】図３９（ａ），（ｂ）に示した構成におい
て、網目状の配光ムラが全く生じないようにするための
拡散効果を単ファイバー５のみで得るには、単ファイバ
ー５の長さを十分とる必要がある。しかしながら、単フ
ァイバー５を長くすることは、照明光学系６の全長も長
くなり、このため図４０に示すように、硬質部長といわ
れる内視鏡先端部から湾曲部までの長さＬも長くなり、
内視鏡の操作性を悪化させるという問題が新たに生じ
る。

【０００８】また、網目状の配光ムラを防止する内視鏡
用照明光学系としては、例えば、特開平１−１９８７１
７号公報に開示されているものがある。この照明光学系
は、図４１に示すように、ライトガイト１の出射端面の
前側にすりガラス等の光拡散体７が配置されている。し
かし、単に光拡散体７をライトガイド１の出射端面の前
側に配置しただけでは、例えば観察範囲が１２０°とな
るような広角の内視鏡では、照明光の配光範囲が狭く、
視野周辺が暗くなってしまうという問題がある。また、
観察範囲が９０°以下となる狭角の内視鏡では、非常に
粗い砂目面が形成された光拡散体７を用いることで、視
野周辺まで均−に照明光を配光することができるが、光
拡散体７の内部や内視鏡の筐体内部での乱反射が多量に
発生するため、観察物体の視野範囲内へ導かれる照明光
の光量が滅少し、視野全体が暗くなってしまうという問
題がある。

【０００９】また、特開平６−２７３６７８号公報に記
載されている照明光学系は、図４２に示すように、砂目
８を凹レンズ２の凹面に形成し広角化させているが、前
述のように、凹レンズを用いた照明光学系では内視鏡の
太径化を招いてしまうという欠点が解消されない。ま
た、図４３に示す特開平１０−９９２６８号公報に記載
された照明光学系のように、拡散板９を照明光学系中に
配置して照明光の配光ムラを防止しているものがある。
しかし、この照明光学系は構成が複雑で、且つ部品点数
も非常に多いため、製造コストも高くなる。また照明光
学系の全長が長いことから、内視鏡先端部の硬質部長も
長くなり、操作性が悪化するという問題が残る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来技術の有する問題点に鑑み、小型で且つ広い視野に
わたって照明光を導くことが可能な内視鏡用照明光学系
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のような特徴を備えている。

【００１２】請求項１に記載の発明は、光源装置からの
光を物体側へ導くライトガイドファイバーの出射端側に
配置される内視鏡用照明光学系であって、照明光学系を
構成する光学部材のうち、最も物体側の面を除く少なく
とも１面以上を光拡散面として構成し、且つ全体で正の
パワーを備えたことを特徴とするものである。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の照明光学系において、平行平板と正のパワーを有する
レンズにより構成したことを特徴とするものである。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の照明光学系において、全て正のパワーを有するレンズ
のみで構成したことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の内視鏡用照明光
学系の基本構成を示す光軸に沿う断面図である。本発明
の照明光学系は、図示しない光源装置からの光を導くラ
イトガイドファイバー１の出射端面側（物体側）に正の
パワーを有する光学系１１を配置して構成する。そし
て、この光学系１１を構成する光学部材の最も物体側の
面を除く少なくとも１面に光拡散面１１ａを形成してい
る。

【００１６】図２は、本発明の内視鏡用照明光学系の作
用を説明するための図である。前述のように、本発明の
照明光学系は、最も物体側の面を除く少なくとも１面に
光拡散面１１ａを形成した正のパワーを有する光学系１
１により構成している。なお、本発明の照明光学系で
は、光拡散面１１ａは通常曲率面に形成されるものとす
る。

【００１７】ここで、光学系１１に光拡散面１１ａが形
成されていないとすると、図２に示すように、ライトガ
イド１の出射端面の中心部から出射された光は、光学系
１１の屈折作用により、物体面４上にａ，ｂの振る舞い
で投影される。一方、ライトガイド１の出射端面の周辺
部から出射された光は、光学系１１の屈折作用により、
物体面４上にｃ，ｄの振る舞いで投影される。このた
め、ライトガイド１の出射端面の網目模様がそのまま拡
大されて物体面４上に投影され、配光ムラを生じること
になる。しかし、本発明の内視鏡用照明光学系では、前
述のように、最も物体側の面を除く少なくとも１面にす
りガラスのような光拡散面１１ａが形成されているた
め、ライトガイド１からの出射光がこの光拡散面１１ａ
を通過する際、各々拡散し、前記光線ａ，ｂ，ｃ，ｄは
それぞれ光線ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’のように物体面４
上に投影されることになる。このため、物体面４上での
網目状の配光ムラが軽減若しくは消滅し、実用上，品位
上の問題はなくなる。

【００１８】次に、図２に示した光学系１１の拡散面１
１ａ側をライトガイド１の出射端面に密着させた場合に
ついて考える。図３はこの状態を示している。このと
き、光学系１１の光拡散面１１ａが形成されている面を
前側面とし、物体面４側の面を後側面としたとき、ライ
トガイド１の出射端面を光学系１１の前側焦点位置ｆｆ
よりも光学系１１側に配置できる。

【００１９】図３に示す構成において、まず、光学系１
１に拡散面１１ａが形成されていない場合について考え
る。この場合、ライトガイド１の出射端面から出射した
光線は、ａ，ｂ，ｃ，ｄの振る舞いのごとく収斂するも
のの結像はせず、よって物体面４上での網目状の配光ム
ラは若干改善されるが、依然残る。また、実際に照明光
学系を組み立てる場合には、観察光学系等を構成する他
の部材との干渉等から、ライトガイド１の出射端面と光
学系１１との間に間隔が生じてしまうことがある。この
ような状態が生じると、ライトガイド１の出射端面が前
側焦点位置ｆｆに近づき、ライトガイド１の出射端面の
網目状の模様が結像面４上に結像することになって、結
像面４上において照明光の配光ムラが顕著になる。

【００２０】そこで、光学系１１とライトガイド１の出
射端面とを近接させる場合にも、光学系１１の曲率面に
拡散面１１ａを形成することが必要になる。このように
することにより、ライトガイド１の出射端面からの出射
光が拡散面１１ａを通過する際、拡散される。すなわ
ち、拡散面１１ａが形成されていない場合には、図中、
ａ〜ｄのように振る舞う光線が、光拡散面１１ａを通過
することによってａ’〜ｄ’のように物体面４上に投影
されることになり、配光ムラが解消される。

【００２１】以上のように、光学系１１の曲率面に光拡
散面１１ａを形成することにより、この光学系１１とラ
イトガイド１の出射端面との位置関係にかかわらず、物
体面４上に投影される照明光の配光ムラを解消すること
ができ、実用上および品位上の問題を解消することがで
きる。

【００２２】また、本発明の内視鏡用照明光学系では、
全体で正のパワーを有するように構成されているため、
単なる光拡散板を用いた光学系よりも、視野内へ光線を
有効に照射しつつ広配光が得られ、また凹レンズを用い
た光学系と比較して光学系の外径を小型化することがで
きる。

【００２３】ところで、一般に、レンズの製作方法とし
ては研削研磨加工と、プレス加工がある。研削研磨加工
では、大きい粒子の砥石から段階的に細かい粒子の砥石
に代えてレンズ面の鏡面仕上げが行われる。そこで、本
発明の照明光学系をこの研削研磨加工を用いて製作する
と、通常のレンズ製作の途中工程までで本発明の照明光
学系が完成する。なぜなら、本発明の照明光学系では全
てのレンズ面を鏡面に仕上げる必要はなく、最も物体側
の面を除く少なくとも１面以上は光拡散面とするからで
ある。このように、本発明の照明光学系を研削研磨加工
により製作すれば、工程時間も通常のレンズを製作する
場合より短くて済み、コストを低減することができる。
なお、研削研磨加工により形成される光拡散面は、砂目
形状となる。

【００２４】また、本発明の照明光学系を製作する場
合、プレス加工を用いることもできる。この場合には、
成形用の金型も研削により製作するため、その表面を鏡
面に仕上げず、数〜数十マイクロメートル程度の粗さの
ままにしておくと、その金型を用いれば１回の工程で光
拡散面が形成されたレンズを製作することができ、加工
工程を減らし、レンズの原価を安くすることができる。
なお、前記金型の表面はマイクロレンズ形状やディフュ
ーザー形状或いはフレネルレンズであってもよい。

【００２５】また、一般的に研磨によって砂目処理が施
された光拡散面は、図４に示すように、表面が粗れてい
る。特に８００番程度の大きい粒子の砥石を用いて形成
された光拡散面では表面が非常に粗れており、その光の
透過率は３０％程度になってしまう。このように、粗い
粒子の砥石で形成した光拡散面は、光拡散効果が高く照
明光の配光ムラの回避には非常に有効である。しかし、
かかる光拡散面はレンズ内部や筐体内で光の乱反射を多
量に発生させ、ライトガイドからの出射光を観察視野内
へ効率よく導くことができなくなり、光の利用効率が劣
化してしまう。そこで、前述のような砂目処理を施して
図４に示した光拡散面を形成した後に、例えばフッ化水
素水を用いた化学的な表面処理を施して、図５に示すよ
うな滑らかな光拡散面を形成することにより、光の透過
率を向上させることができる。そして、これにより光拡
散効果を滅少させ、前述したような網目状の配光ムラを
実用上問題ないレベルまで減少させつつ、物体面の視野
内へ照明光を効率よく導くことができるようになる。

【００２６】図６は、研削研磨加工のみにより形成され
た光拡散面の光透過率（ａ）と、研削研磨加工により形
成された後に化学処理が施された光拡散面の光透過率
（ｂ）を示すグラフである。ここに示されているよう
に、研削研磨加工のみにより形成された光拡散面の光の
透過率は２０％程度であるが、その光拡散面にさらに化
学処理を施すことにより光の透過率を６５％程度にまで
高めることができ、光拡散効果を減少させることができ
る。また、光拡散面の化学処理では、薬剤等と光拡散面
とを反応させる時間を制御することで、照明光学系に要
求される照明光の利用効率と配光ムラ回避のレベルとを
両立させることができる光学系が得られる。なお、プレ
ス加工により形成した光拡散面においても、このような
化学処理は有効である。

【００２７】さらに、本発明の照明光学系では、光拡散
面を最も物体側の面を除く面に設けている。よって、手
技や保管時に付着する汚物やごみ等が、滅菌，消毒後に
照明光学系の最も物体側面に残留することがなく、衛生
上の問題が生じることはない。

【００２８】以下、図示した実施例に基づき本発明をさ
らに詳細に説明する。

【００２９】第１実施例 図７は本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成を示
す光軸に沿う断面図である。図７に示すように、本実施
例の照明光学系１２は、図示しない物体側の面１２ａが
平面である平凸レンズ１枚からなっており、ライトガイ
ド１の出射端面の前側に配置される。光拡散面１２ｂは
曲率を有する凸面に形成されている。

【００３０】このように、本実施例の照明光学系１２は
平凸レンズ１枚のみで構成しているため、広配光を維持
しながらも、光学系の全長および外径の小型化が達成さ
れる。また、部材数が少ないことから生産コストの低減
および組立性の向上も図られている。さらに、本実施例
の照明光学系１２では曲率面に光拡散面１２ｂを形成し
たため、物体面上に網目模様となって現れる配光ムラを
防止することができる。また、光拡散面１２ｂを砂目状
に形成する場合には、通常のレンズ製作工程の途中で照
明光学系１２が完成するので、製造時間の短縮によりさ
らなるコストダウンを図ることができる。

【００３１】また、本実施例の照明光学系１２を内視鏡
に搭載した場合、外部に露出するのは物体側の面１２ａ
のみである。そして、この物体側の面１２ａは光拡散面
とはなっていないことから、手技や保管時に付着する汚
物やごみ等が、滅菌，消毒後に物体側の面１２ａに残留
することがなく、衛生上の問題は生じない。

【００３２】ところで、一般に、研磨によるレンズ製作
では、１ケ加工と呼ばれる方法が採用されている。この
方法では、レンズ１枚毎に各面を研磨して仕上げるもの
であるため、レンズ製作にかかるコストは高くなる。し
かしながら、本実施例の照明光学系１２は、球レンズと
呼ばれる母材からの切り出しによる製作が可能である。
そこで、本実施例の照明光学系１２を球レンズから製作
すれば、球レンズは同一の工程で大量生産が可能なた
め、前記１ケ加工方法を採用するよりもコスト低減が図
れる。この球レンズからの切り出しによる方法で本実施
例の照明光学系１２を製作する場合、特に大量に生産す
ることが必要とされる場合に、大幅なコストダウンを実
現でき、好都合である。

【００３３】さらに、レンズ製作後、フツ化水素水等を
用いてレンズ表面の化学処理を行うことで、本実施例の
照明光学系１２の拡散面１２ｂにおける光の透過率を向
上させ、物体面へ導く照明光量を増加させることができ
る。また、かかる化学処理を行わずとも、プレス加工法
によりこの照明光学系１２を製作すれば、同様の効果が
得られる。

【００３４】さらに、本実施例の照明光学系１２は、図
８に示すように、側面１２ｃを鏡面に仕上げてもよく、
また、図９に示すように、単ファイバーレンズにより構
成することもできる。このようにすることによって、拡
散面１２ｂで乱反射した光線も物体面の視野内へ照射で
き、ライトガイド１の出射端面からの照明光を効率よく
利用できる。

【００３５】第２実施例 図１０は本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成を
示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系１
３は、ライトガイド１の出射端面の前側に配置された、
２つの曲率面１３ａ，１３ｂを有する両凸レンズ１枚か
らなり、ライトガイド１の出射端面側の曲率面１３ｂに
光拡散処理を施している。この照明光学系１３では、パ
ワーを有する面が２面あるため、各面にパワーを分散さ
せることで物体面へ照射する光線を容易に制御できるこ
とになり、より広配光が得られる。また、この照明光学
系１３のように各面にパワーを分散させることで、各曲
率面１３ａ，１３ｂの曲率半径を大きくすることができ
るため、特に曲率半径が１より小さい光学系が必要な場
合には加工性の向上が図れる。

【００３６】第３実施例 図１１は本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成を
示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系１
４は、ライガイド１の出射端面側に凸面を向けて配置さ
れた凸メニスカスレンズ１枚からなり、ライトガイド１
の出射端面側の曲率面１４ｂに拡散処理を施している。
本実施例の照明光学系１４も、第２実施例に示したもの
と同様に、曲率面１４ａ，１４ｂを形成しパワーを分散
させることで、配光の制御や加工性の向上を図ってい
る。

【００３７】第４実施例 図１２は本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成を
示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系１
５は、ライガイド１の出射端面側に凸面を向けて配置さ
れた平凸レンズ１６と、平凸レンズ１６の平面１６ａに
接するように配置した平行平板１７とからなり、平凸レ
ンズ１６の平面１６ａに光拡散処理を施している。この
照明光学系１５では、平凸レンズ１６の平面１６ａに光
拡散処理を施しているため、曲率面１６ｂの面精度測定
に、通常のレンズの面精度検査を行うための光の干渉を
用いたニュートンリング測定を採用することができる。
このように、照明光学系１５は特殊な検査工程を必要と
せず、通常のレンズと同様の検査方法を用いることがで
きるため、品質を確保する上でのコスト上昇を招くこと
はない。

【００３８】ところで、レンズ表面に光拡散面を形成す
る処理（光拡散処理）は、前述のようにフッ化水素水等
による化学反応を利用し、ガラス表面を溶かして行われ
る。ところが、一般に医療用内視鏡では挿入部は薬液に
よって消毒されるため、照明光学系の最も物体側にある
レンズもこの薬液にさらされることになる。そこで、こ
のレンズには、薬液による消毒や洗浄によってガラス表
面が化学変化を起こさないような耐酸性の強いガラス材
料が用いられる。そのため、照明光学系の最も物体側に
あるレンズのガラス材料には、耐酸性の強いガラス材料
であって、なお且つフッ化水素水等による光拡散処理が
行えるという条件を満たすことが必要となり、使用でき
るガラス材料は限定されてしまう。

【００３９】本実施例の照明光学系１５では、平行平板
１７を平凸レンズ１６の平面１６ａ側（物体側）に配置
しているため、平行平板１７のみを消毒や洗浄に用いら
れる薬液等に耐性を有する材料で形成すればよい。一
方、平凸レンズ１６は、本実施例の照明光学系１５の光
学性能を決定するための重要な役割を果たす部材である
が、平行平板１７によって消毒や洗浄に用いられる薬液
等から保護されるため、必要な光学性能やレンズ加工
性、および光拡散処理の容易性を考慮して最良のガラス
材料を選択することができる他、低コスト化にも有利と
なる。

【００４０】第５実施例 図１３は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
１８は、ライトガイド１の出射端面側に凸面を向けて配
置した平凸レンズ１９と、平凸レンズ１９の平面１９ａ
に接するように配置した平行平板２０とからなり、平凸
レンズの平面１９ａ，曲率面１９ｂにそれぞれ光拡散処
理を施している。この照明光学系１８では、２つの面に
光拡散処理を施したことで、網目状となって現れる配光
ムラを防止するための光拡散効果を分散させることによ
って、各面での光の拡散率を減少させることができる。
このため、光拡散処理が施された面１９ａ，１９ｂでの
光の透過率を向上させ、ライトガイド１から導かれた照
明光の利用効率を向上させながら、配光ムラを防止する
ことができる。

【００４１】一般的に、内視鏡で使用されているライト
ガイドの素線径は３０μｍ前後のものが多いが、５０〜
７０μｍ程度のものが用いられる場合もある。図１４
（ａ）に示すように、３０μｍ程度の小径の素線を用い
たライトガイド２１よりも、同図（ｂ）に示すように、
５０〜７０μｍ程度の太径の素線を用いたライトガイド
２２の方が、各繊維間隔が広くなり、光が導かれない領
域２３の面積が大きくなって、実際に内視鏡用照明光学
系に用いた場合に網目状の配光ムラが目立つようにな
る。このようなライトガイド２２を内視鏡用照明光学系
に用いた場合、光拡散面を１面設けただけでは、その光
拡散面の光の透過率を３０％程度にしないと、配光ムラ
を回避することはできない。しかし、光の透過率が低く
なると、光拡散面において光の乱反射が多量に発生し
て、内視鏡の視野内へ導かれる照明光が激減し、内視鏡
の観察画面全体が非常に暗くなってしまう。

【００４２】しかしながら、本実施例の照明光学系１８
は、光拡散面を２面備えているため、各光拡散面で段階
的に光を拡散させることができるため、各光拡散面にお
ける光の透過率を落とすことなく、網目状の配光ムラが
生じるのを防止することが可能になる。さらに、この照
明光学系１８では、図８や図９に示したものと同様に、
平凸レンズ１９と平行平板２０の側面をそれぞれ鏡面仕
上げにするか、または平凸レンズ１９と平行平板２０を
単ファイバーで構成することで、乱反射した光線も観察
視野内へ導くことができ、光線の利用効率を向上させる
ことができる。

【００４３】第６実施例 図１５は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
２４は、ライトガイド１の出射端面側に凸面を向けて配
置した平凸レンズ２５と、平凸レンズ２５の平面２５ａ
に接するように配置した平行平板２６からなり、平行平
板２６の平凸レンズ２５側の面２６ａに光拡散処理を施
している。この照明光学系２４に用いられる平凸レンズ
２５は、通常の平凸レンズ２５と何ら変わらないため、
レンズの芯取りが精度よくできるという加工性上の利点
がある。

【００４４】また、本実施例では、平行平板２６に光拡
散処理を施しているが、例えばこの光拡散処理を砂目面
を形成することにより行うとすると、照明光学系２４を
製作する工程を簡易化できる。すなわち、図１６に示す
ように、まず、砂目面が形成された１枚の大きな平板２
７を製作した後、この平板２７から微小な平板２６を切
り出すことによって、本実施例の照明光学系２４に用い
る平行平板２６が容易に得られる。このようにすること
により、少ないレンズの加工工程で大量に砂目面が形成
された平行平板２６を製作することができ、照明光学系
２４の生産コストを低減することができる。

【００４５】第７実施例 図１７は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
２８は、ライトガイド１の出射端面側に凸面を向けて配
置した平凸レンズ２９と、平凸レンズ２９の平面２９ａ
に接するように配置した平行平板３０からなり、平行平
板３０の平凸レンズ２９側の面３０ａに光拡散処理を施
している。また、この照明光学系２８では、図１８に示
すように、ライトガイド１の出射端面側を前側、物体側
を後側としたとき、照明光学系２８の後側焦点位置ｆｂ
が照明光学系２８の内部にくるように平行平板３０を厚
く形成している。

【００４６】近年、ビデオスコープに用いられるＣＣＤ
等の固体撮像素子は、その受光素子の光入射側前面にア
レイレンズを搭載することで感度の向上を図っている。
このような撮像素子を用いた内視鏡では低出力の光源装
置を用いても、十分な明るさの観察像が得られ、光源装
置の安値化が図れる。

【００４７】しかし、このような改善がなされていない
従来の固体撮像素子を用いた内視鏡では、十分な明るさ
の観察像を得るためには、大出力の光源装置を用いる必
要がある。この場合、照明光学系に凸レンズ系を用いる
と、ライトガイドから出射した光線は収斂するため、図
１８に示したように、集光点を光学系の内部に置くこと
で、熱による患部への影響を避けることができる。

【００４８】また、一般に、曲率半径が１以下であるレ
ンズは、加工が非常に困難である。しかし、本実施例の
照明光学系２８を構成する平凸レンズ２９は、図１９に
示すように、球レンズ３１から切り出して製作すること
が可能であることから、加工は非常に容易である。しか
しながら、この平凸レンズ２９のみでは、図１８に示し
たような後側焦点位置ｆｂを照明光学系２８の内部に配
置することはできない。したがって、本実施例では平凸
レンズ２９と平行平板３０で照明光学系２８を構成する
ことによって、照明光学系２８の内部に後側焦点位置ｆ
ｂを配置できるようにした。

【００４９】以下、本実施例にかかる内視鏡用照明光学
系に関する各種数値データを示す。

【００５０】 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝1.3000 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝∞ (光拡散面) ｄ₂ ＝0 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝1.0000 ｎ₃ ＝1.88300 ν₃ ＝40.76 ｒ₄ ＝-0.9610 ｄ₄ ＝0 ｒ₅ ＝∞ (ライトガイドの出射端面) 焦点距離：１．０８８３４ｍｍ

【００５１】但し、前記数値データにおいて、ｒ₁ ，ｒ
₂ ，・・・・は各レンズ面等の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ₂ ，・・・・
は各レンズ等の肉厚またはそれらの間隔、ｎ₁ ，ｎ₂ ，
・・・・は各レンズの屈折率、ν₁ ，ν₂ ，・・・・は各レンズ
のアッベ数を示している。

【００５２】また、図２０は、本実施例の照明光学系２
８において、平行平板３０の面３０ａに光拡散処理を施
した場合と光拡散処理を施さない場合との配光特性を実
測値によって比較した相対強度を示すグラフである。な
お、光拡散処理を施した場合と施さない場合の配光特性
は殆ど一致しているため、図２０では一本の線となって
いる。このグラフから、平凸レンズ２９により得られる
光学性能を光拡散面が阻害することはなく、すなわち配
光特性は光拡散面の有無に何ら影響を受ないことが分か
る。また、物体面上の観察視野内へ導かれる照明光の利
用効率は、光拡散面がない場合と比較して、約１０％程
度の劣化が生じるのみであり、網目状の配光ムラは実用
上問題ないレベルにまで改善されることが分かる。

【００５３】さらに、本実施例の照明光学系は、図２１
に示すように、ライトガイド１の出射端面側に凸面を向
けて配置した厚い１枚の平凸レンズ３２のみで構成し、
その曲率面３２ａに光拡散処理を施してもよい。このよ
うに構成することで、図１８に示したものと同様に、照
明光学系内部に後側焦点位置を配置することができる。
但し、図２１に示す照明光学系の場合、球レンズ母材か
ら製作することは不可能であるため、プレス加工により
光拡散処理を施し、製作する方法を用いる。また、図２
１に示した照明光学系は、図２２に示すような簡易構成
の金型３３，３４を用いることで大量生産が可能になる
ため、生産コストを低く抑えることができる。

【００５４】なお、特開平６−２７３６７８号公報にお
いて、本実施例の照明光学系と同様に集光位置をレンズ
系内部に設ける旨の記載があるが、具体的な方法論等の
詳細は何ら示されていない。

【００５５】第８実施例 図２３は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
３５は、ライトガイド１の出射端面側に凸面を向けて配
置した平凸レンズ３６と、平凸レンズ３６の平面３６ａ
に対して間隔を有するように配置した平行平板３７によ
り構成し、平行平板３７の平凸レンズ３６側の面３７ａ
に光拡散処理を施している。

【００５６】ここで、内視鏡では、胃液等の体液や、洗
浄に使われる薬液等が内視鏡内部へ流入するのを防止す
るため、十分な水密性を保つ必要がある。したがって、
図２４に示すように、十分な水密性を確保するため、通
常組み立て時に、図中矢印で示す物体側から接着材３８
を流し込み、平凸レンズ３６，平行平板３７とレンズ枠
３９との間を接着剤３８で埋める必要がある。この際、
接着剤３８が粘性の弱いものであった場合、平行平板３
７の肉厚が非常に薄いとライトガイド１の出射端面側へ
向けて接着剤３８が必要以上に流れ込んでしまう。も
し、平凸レンズ３６と平行平板３７が密着していると、
毛細管現象により面３６ａと３７ａとの間の光軸中心の
近傍（図中、Ａで示す範囲）まで接着剤３８が流れ込ん
でしまうことになる。こうなると、平行平板３７に形成
された光拡散面の主要部分が接着剤３８で覆われてしま
い、もはや光拡散面としての効果を発揮できなくなって
しまう。また、接着剤３８が耐熱性を備えたものでない
場合には、ライトガイド１からの光により接着剤３８が
焼けてしまうことがある。

【００５７】そこで、かかる不具合を解消するため、本
実施例の照明光学系３５では、平凸レンズ３６と平行平
板３７との間に間隔を設けた構成を採用した。このよう
にすることで、レンズ面へ接着剤が流れ込むのを回避す
ることができる。

【００５８】平凸レンズ３６と平行平板３７との間に間
隔を設ける具体的な方法としては、図２５に示すよう
に、平凸レンズ３６と平行平板３７との間に間隔管４０
を配置することが考えられる。また、図２６に示すよう
に、間隔管４０をレンズ枠と一体化させてもよい。さら
に、他の方法を用いることもできる。また、図２７に示
すように、平凸レンズに代えて両凸レンズ４１を用いる
ことで、間隔管を配置するのと同様の効果が得られる。
なお、これら何れの方法を用いる場合にも、接着剤は耐
熱性があり、粘性の強いものを用いることが好ましい。

【００５９】また、図２５ないし図２７に示した照明光
学系では、全て凸レンズを採用しているため、例えば図
２５に示すように、ライトガイド１からの出射光は収斂
し、面３６ａおよび面３７ａ付近では殆ど光線がレンズ
周辺部に到達しないため、この部分に多少接着剤が回り
込んでも、実用上の問題はない。

【００６０】第９実施例 図２８は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
４２は、平凸レンズ４３，４４を用い、両レンズの平面
４３ａと平面４４ａを密着させて配置し、平凸レンズ４
３の曲率面４３ｂに光拡散処理を施したものである。な
お、耐熱性の接着剤を用いることが可能な場合には、両
レンズ４３，４４を接合してもよい。この照明光学系４
２は、曲率面４３ｂ，４４ｂを備えパワーを分散させて
いるため、各曲率面４３ｂ，４４ｂの曲率半径を大きく
することが可能になる。よって、レンズの加工性を向上
させつつ、広い配光が得られる。また、この照明光学系
４２を構成する平凸レンズ４３，４４は、球レンズ母材
から切り出すことにより形成できるので、生産コストを
低減できる。なお、本実施例の照明光学系４２におい
て、光拡散処理を施す面は、最も物体側に位置する面４
４ｂ以外の面であればどの面に施してもよく、また複数
の面に施してもよい。

【００６１】また、本実施例の照明光学系４２は、図２
９に示すように、平凸レンズ４３とと平凹レンズ４５と
を組合せて構成してもよい。但し、照明光学系４２全体
として正のパワーを備えている必要がある。

【００６２】第１０実施例 図３０は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
４６は、両凸レンズ４７とライトガイド１の射出端面側
に凸面を向けて配置した平凸レンズ４８からなり、平凸
レンズ４８の曲率面４８ａに光拡散処理を施している。
この照明光学系４６では、曲率面４７ａ，４７ｂ，４８
ａの３面がパワーを有しているため、観察系の視野角が
１３０°以上の内視鏡に使用しても、十分な配光が得ら
れる。また、両凸レンズ４７と平凸レンズ４８の２枚の
レンズを用いているため、図３１に示すように、後側焦
点位置ｆｂを照明光学系４６の内部に配置することが容
易であり、高出力の光源との組み合わせにも適してい
る。

【００６３】なお、特開平８−３２０４４０号公報に
も、凸レンズ２枚を用いることでレンズのパワー配置を
工夫し、配光ムラを防止している光学系が示されてい
る。しかし、この光学系は結像光学系であるため、配光
ムラを完全に除去することは難しい。これに対して、本
実施例の照明光学系４６では、２枚の凸レンズを備え、
且つ光拡散面を形成しているので、広配光が得られると
共に、網目状となって現れる配光ムラを防止できる。

【００６４】第１１実施例 図３２は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
４９は、凸面をライトガイド１の出射端面側に向けて配
置した２枚の平凸レンズ５０，５１と、平凸レンズ５１
の平面５１ａに接するように配置した平行平板５２から
なっている。そして、平行平板５２の平凸レンズ５１側
の面５２ａに光拡散処理を施している。このように、本
実施例の照明光学系４９では、凸レンズ２枚を備え且つ
光拡散面を光学系の内部に配置したことにより、広配光
が得られると共に、物体面上に網目状となって現れる配
光ムラを防止できる。また、光拡散面を平行平板に形成
したことで、凸レンズは通常の加工方法および検査が行
え、また光拡散面が平行平板にあることよりこの平行平
板（光拡散板）も大量生産に向いている。

【００６５】なお、本実施例の照明光学系４９では、光
拡散面を凸レンズ面に形成してもよい。このような構成
を採用した場合でも、光拡散面が内視鏡の外表面に出な
いため、光拡散面を形成する凸レンズの材質にはより配
光性能やレンズ加工性を高めることが可能なものを選択
できる。

【００６６】第１２実施例 図３３は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
５３は、凸面をライトガイド１の出射端面側に向けて配
置した平凸レンズ５４と、平凸レンズ５４の平面５４ａ
に接するように配置した平行平板５５と、凸面をライト
ガイド１の出射端面側に向けて配置した平凸レンズ５６
からなっている。そして、平行平板５５の平凸レンズ５
４側の面５５ａに光拡散処理を施している。

【００６７】本実施例の照明光学系５３では、２枚の凸
レンズと光拡散面を備えたことにより、広配光が得られ
ると共に、物体面上に網目状となって現れる配光ムラを
防止できる。また、光拡散面を平行平板に設けたこと
で、凸レンズは通常の加工方法および検査が行える。光
拡散面が設けられている平行平板も大量生産に向いてい
る。また、光拡散面が内視鏡の外表面に出ないことにな
るため、凸レンズの材質にはより配光性能やレンズ加工
性を高めることが可能なものを選択できるため、好都合
である。

【００６８】第１３実施例 図３４は、本実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。本実施例の照明光学系
５７は、ライトガイド１の出射端面側に凸面を向けて配
置した平凸レンズ５８と、平凸レンズ５８の平面５８ａ
に接するように配置したプリズム５９からなっている。
そして、平凸レンズ５８の平面５８ａに光拡散処理を施
している。

【００６９】通常、観察方向が斜視や側視用の内視鏡の
照明光学系は、図３５に示すように、ライトガイド１を
観察方向へ屈曲させ、照明レンズとしての凹レンズ２が
用いられている。しかしながら、この構成では、ライト
ガイド１を屈曲させているため、組み立て時にライトガ
イド１を形成している素線が折れ易いという問題があ
る。また、凹レンズ２を使用しているため、レンズの外
径が大きくなり、内視鏡の挿入部が太径化するという問
題もある。

【００７０】かかる問題に対して、本実施例の照明光学
系５７では、平凸レンズ５８を用いているため光学系の
細径化が可能になる。また、プリズム５９を用い光軸を
曲げることによって、斜視や側視用の内視鏡において、
小型でありながらも視野周辺まで良好な配光が得られ
る。また、ライトガイド１を屈曲させる必要がないた
め、ライトガイド１を形成する素線の折れも回避でき
る。

【００７１】以上説明したように、本発明の内視鏡用照
明光学系は、特許請求の範囲に記載の特徴と併せ、以下
(1) 〜(17)に示すような特徴も備えている。

【００７２】(1) 前記光拡散面をパワーを有する部材に
形成したことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに
記載の内視鏡用照明光学系。

【００７３】(2) 前記光拡散面を平行平板に形成したこ
とを特徴とする請求項１ないし３何れかに記載の内視鏡
用照明光学系。

【００７４】(3) 前記光拡散面はすりガラス面であるこ
とを特徴とする請求項１ないし３または前記(1),(2) の
何れかに記載の内視鏡用照明光学系。

【００７５】(4) 前記光拡散面はアレイレンズからなる
ことを特徴とする請求項１ないし３または前記(1),(2)
の何れかに記載の内視鏡用照明光学系。

【００７６】(5) 前記光拡散面はディフューザーからな
ることを特徴とする請求項１ないし３または前記(1),
(2) の何れかに記載の内視鏡用照明光学系。

【００７７】(6) 前記光拡散面は、フレネルレンズから
なることを特徴とする請求項１ないし３または前記(1),
(2) の何れかに記載の内視鏡用照明光学系。

【００７８】(7) 請求項１ないし３または前記(1),(2)
の何れかに記載の内視鏡用照光学系において、ライトガ
イドの出射端面側を前側とし、物体側を後側としたと
き、前記照明光学系の後側焦点位置が光学系内部にある
ことを特徴とする内視鏡用照明光学系。

【００７９】(8) 凸レンズ１枚からなることを特徴とす
る請求項１，２または前記(3) ないし(7) の何れかに記
載の内視鏡用照明光学系。

【００８０】(9) 凸レンズ２枚からなることを特徴とす
る請求項１，２または前記(3) ないし(7) の何れかに記
載の内視鏡用照明光学系。

【００８１】(10)ライトガイドの出射端面側に凸面を向
けて配置した平凸レンズ１枚からなりることを特徴とす
る請求項１または前記(3) ないし(7) の何れかに記載の
内視鏡用照明光学系。

【００８２】(11)ライトガイドの出射端面側に配置した
１枚の凸レンズと１枚の平行平板からなることを特徴と
する請求項１，３または前記(2) ないし(9) の何れかに
記載の内視鏡用照明光学系。

【００８３】(12)ライトガイドの出射端面側に配置した
１枚の平凸レンズと１枚の平行平板からなることを特徴
とする請求項１，３または前記(2) ないし(9) の何れか
に記載の内視鏡用照明光学系。

【００８４】(13)ライトガイドの出射端面側に凸面を向
けて配置した２枚の平凸レンズからなることを特徴とす
る請求項１，３または前記(2) ないし(9) の何れかに記
載の内視鏡用照明光学系。

【００８５】(14)単ファイバーからなることを特徴とす
る請求項１ないし３または前記(1)ないし(13)の何れか
に記載の内視鏡用照明光学系。

【００８６】(15)側面が鏡面であることを特徴とする請
求項１ないし３または前記(1) ないし(13)の何れかに記
載の内視鏡用照明光学系。

【００８７】(16)ライトガイドの出射端面と前記照明光
学系を構成する光学部材とが接していることを特徴とす
る請求項１ないし３または前記(1) ないし(15)の何れか
に記載の内視鏡用照明光学系。

【００８８】(17)前記平行平板はプリズムであること特
徴とする請求項１または前記(1) ないし(7) の何れかに
記載の内視鏡用照明光学系。

【００８９】

【発明の効果】上述のように、本発明による内視鏡用照
明光学系は、細径の内視鏡に用いるのに好適であり、小
型で、配光ムラもなく、広い視野範囲にわたって明る
く、且つ光量ロスの少ない良好な配光特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内視鏡用照明光学系の基本構成を示す
光軸に沿う断面図である。

【図２】本発明の内視鏡用照明光学系の作用を説明する
ための図である。

【図３】本発明の内視鏡用照明光学系の作用を説明する
ための図である。

【図４】研削研磨加工のみによって形成された光拡散面
の構成を示す図である。

【図５】研削研磨加工の後、化学的な表面処理を行うこ
とによって形成された光拡散面の構成を示す図である。

【図６】研削研磨加工のみにより形成された光拡散面の
光透過率（ａ）と、研削研磨加工により形成された後に
化学処理が施された光拡散面の光透過率（ｂ）を示すグ
ラフである。

【図７】第１実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。

【図８】図７に示した内視鏡用照明光学系の他の一例を
示す図である。

【図９】図７に示した内視鏡用照明光学系の他の一例を
示す図である。

【図１０】第２実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１１】第３実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１２】第４実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１３】第５実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１４】（ａ），（ｂ）はライトガイドの構成を示す
図である。

【図１５】第６実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１６】第６実施例に用いる平行平板の製作方法を説
明するための図である。

【図１７】第７実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１８】第７実施例の内視鏡用照明光学系の作用を説
明するための図である。

【図１９】第７実施例の内視鏡用照明光学系に用いる平
凸レンズの製作方法を説明するための図である。

【図２０】第７実施例の内視鏡用照明光学系に光拡散処
理が施された平行平板を用いる場合とそれを用いない場
合との配光特性を実測値によって比較した相対強度を示
すグラフである。

【図２１】図１８に示した内視鏡用照明光学系の他の一
例を示す図である。

【図２２】図２１に示した内視鏡用照明光学系に用いる
平凸レンズを製作するための金型の例を示す図である。

【図２３】第８実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図２４】第８実施例の内視鏡用照明光学系をレンズ枠
に組み込む手順を説明するための図である。

【図２５】第８実施例の内視鏡用照明光学系を実際にレ
ンズ枠に組み込んだ状態を示す図である。

【図２６】図２５に示した内視鏡用照明光学系の他の一
例を示す図である。

【図２７】図２５に示した内視鏡用照明光学系の他の一
例を示す図である。

【図２８】第９実施例にかかる内視鏡用照明光学系の構
成を示す光軸に沿う断面図である。

【図２９】図２７に示した内視鏡用照明光学系の他の一
例を示す図である。

【図３０】第１０実施例にかかる内視鏡用照明光学系の
構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図３１】第１０実施例の内視鏡用照明光学系の作用を
説明するための図である。

【図３２】第１１実施例の内視鏡用照明光学系の作用を
説明するための図である。

【図３３】第１２実施例の内視鏡用照明光学系の作用を
説明するための図である。

【図３４】第１３実施例の内視鏡用照明光学系の作用を
説明するための図である。

【図３５】一般的な斜視，側視用の内視鏡に備えられる
照明光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図３６】従来の内視鏡用照明光学系の構成を示す光軸
に沿う断面図である。

【図３７】従来の内視鏡用照明光学系の構成を示す光軸
に沿う断面図である。

【図３８】（ａ）はライトガイドの構成を説明するため
の図である。（ｂ）は従来の内視鏡用照明光学系の構成
を示す光軸に沿う断面図である。（ｃ）は（ｂ）に示し
た内視鏡用照明光学系における配光ムラの状態を示す図
である。

【図３９】（ａ），（ｂ）は従来の内視鏡用照明光学系
の構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図４０】内視鏡の挿入部先端の様子を示す図である。

【図４１】従来の内視鏡用照明光学系の構成を示す光軸
に沿う断面図である。

【図４２】従来の内視鏡用照明光学系の構成を示す光軸
に沿う断面図である。

【図４３】従来の内視鏡用照明光学系の構成を示す光軸
に沿う断面図である。

【符号の説明】

１，２１，２２ ライトガイド ２ 凹レンズ ３，１６，１９，２５，２９，３２，３６，４３，４
４，４８，５０，５１，５４，５６，５８ 平凸レンズ ４ 物体面 ５ 単ファイバー ６，１２，１３，１４，１５，１８，２４，２８，３
５，４２，４６，４９，５３，５７ 照明光学系 ７ 光拡散体 ８ 砂目 ９ 拡散板 １１ 光学系 １１ａ，１２ｂ 光拡散面 １２ａ，２６ａ，３０ａ，３７ａ，５１ａ，５５ａ 面 １２ｃ 鏡面 １３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１６ｂ，１９ｂ，３
２ａ，４３ｂ，４４ａ，４７ａ，４７ｂ，４８ａ 曲率
面 １６ａ，１９ａ，２５ａ，２９ａ，３６ａ，４３ａ，４
４ａ，５１ａ，５４ａ，５８ａ 平面 １７，２０，２６，３０，３７，５２，５５ 平行平板 ２３ 光が導かれない領域 ２７ 平板 ３１ 球レンズ ３３，３４ 金型 ３８ 接着剤 ３９ レンズ枠 ４０ 間隔管 ４１，４７ 両凸レンズ ４５ 平凹レンズ ５９ プリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 9/06 Ｇ０２Ｂ 9/06 Ｆターム(参考） 2H040 BA09 BA13 BA14 CA11 CA12 2H042 BA04 BA15 BA18 CA14 CA17 2H087 KA10 LA24 PA01 PA02 PB01 PB02 QA02 QA03 QA07 QA11 QA12 QA13 QA14 QA21 QA31 QA32 QA33 QA34 QA41 RA41 RA42 4C061 AA00 BB00 CC00 DD00 FF35 FF40 JJ06 JJ11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源装置からの光を物体側へ導くライト
   ガイドファイバーの出射端側に配置される内視鏡用照明
   光学系であって、 該照明光学系を構成する光学部材のうち、最も物体側の
   面を除く少なくとも１面以上を光拡散面として構成し、
   且つ全体で正のパワーを備えたことを特徴とする内視鏡
   用照明光学系。
2. 【請求項２】 平行平板と正のパワーを有するレンズに
   より構成したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡
   用照明光学系。
3. 【請求項３】 全て正のパワーを有するレンズのみで構
   成したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明
   光学系。