JP2001174712A - 内視鏡光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズの種類を減らしてレンズ加工機の条件
設定回数を減少させて原価を削減する。 【解決手段】 照明系の先端照明光学系のレンズのうち
の少なくとも一つを対物光学系のレンズの少なくとも一
つのレンズと材質、形状が同一になるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対物光学系とこれ
と並び配置された照明系とを有する内視鏡光学系に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡は、医療分野や工業分野等の広い
分野で用いられている。この内視鏡を用いた電子内視鏡
システムを示すと図１６の通りの構成である。

【０００３】この図１６において、１は内視鏡本体、２
は対物光学系、３は固体撮像素子、４は像伝送系、５は
プロセッサー、６はモニターで、これらで内視鏡の観察
系を構成する。又、７は先端照明光学系、８はライトガ
イドファイバーバンドル、９は光源であり、これらで照
明系を構成する。また１０は被写体である。

【０００４】このような内視鏡システムによる物体像の
観察は、照明系の光源９よりの光をライトガイド８によ
り伝送し、先端照明光学系７を通して被写体１０を照明
し、照明された被写体１０を対物光学系２により固体撮
像素子３の受光面上に被写体１０の像を形成する。この
固体撮像素子３にて撮像した被写体の像は像伝送系４に
よりプロセッサー５へ送り、モニター６上に表示され観
察し得る。

【０００５】また、他の内視鏡システムとして、対物光
学系の結像位置に端面をおいたイメージガイドファイバ
ーバンドルを配置し、このイメージファイバーバンドル
により内視鏡本体の他端に伝送し、接眼光学系を通して
被写体像を観察するようにしたものがある。

【０００６】このイメージファイバーバンドルを用いた
内視鏡システムも、被写体１０を照明するために図１６
に示す電子内視鏡システムにて用いるような照明系を必
要とする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の内視鏡光学系
は、対物光学系にて用いるレンズと照明系で用いるレン
ズとが全く別のレンズであり、そのために、光学系で用
いる部品の種類が多くなるという欠点がある。

【０００８】内視鏡光学系の中には、生産数が多くな
く、その場合には一つのレンズ加工機によりレンズ加工
のための治具や加工条件を変えて数種類のレンズを作る
ことが多い。そのため、レンズの種類が多くなると加工
するレンズの種類が変わる毎に条件等の設定を行なわな
ければならず、手間がかかり、量産の効果による原価の
低減を行ないにくいという欠点もあった。

【０００９】本発明は、内視鏡光学系のレンズの種類を
減らして、レンズ加工機の条件設定等の回数を減らすこ
とにより原価が安い内視鏡光学系を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡光学系
は、被写体の像を形成するための対物光学系と、被写体
を照明するための照明系とよりなり照明系の被写体側の
先端照明光学系のレンズのうちの少なくとも一つのレン
ズを、対物光学系を構成するレンズのうちの少なくとも
一つのレンズと材質、形状が同一であるようにしたこと
を特徴とする。

【００１１】本発明の内視鏡光学系は、前述のように対
物光学系の少なくとも一つのレンズと先端照明系の少な
くとも一つのレンズとを材料、形状を同一にすることよ
り共通化し、これによって生ずる加工時の量産効果によ
りレンズの原価を低減させて、安価な光学系になし得た
ものである。

【００１２】また、本発明の内視鏡光学系は、照明系の
先端照明光学系が物体側の面が平面である平凹レンズ１
枚よりなり、また対物光学系が物体側より順に、負のパ
ワーを持つ第１群と、正のパワーを持つ第２群と、正の
パワーを持つ第３群とよりなり、最も物体側のレンズが
物体側が平面である平凹レンズであり、この対物光学系
の最も物体側の平凹レンズを先端照明系の平凹レンズと
同じ材質と同じ形状にしたことを特徴としている。

【００１３】本発明の内視鏡光学系は、照明系の先端照
明光学系と対物光学系とを前述のように構成することに
より、照明光学系と対物光学系の一つのレンズを共通化
することにより原価を下げることを可能にすると共に、
対物光学系の性能を良好に維持すると共に被写体を照明
する照明系の配光を良好なものにすることにより周辺部
の明るさが十分得られる効果を有する。

【００１４】また前述の両構成の内視鏡光学系におい
て、下記条件（１）、（２）を満足することを特徴とす
る。 （１） ０．８＜｜ｆ₁ ／ｆ｜＜１．３ （２） １．２＜｜ｆ₁ ／Ｒ（Ｆ）｜＜１．６ ただし、ｆ₁ は先端照明光学系および対物光学系の最も
物体側の平凹レンズの焦点距離、ｆは対物光学系全系の
焦点距離、Ｒ（Ｆ） は内視鏡照明系のライトガイドフ
ァイバーバンドルの半径である。

【００１５】条件（１）において、｜ｆ₁ ／ｆ｜が下限
値０．８よりも小になると平凹レンズの球欠が深くなり
レンズの加工性が悪くなる。また｜ｆ₁ ／ｆ｜が条件
（１）の下限値の１．３より大になると対物光学系の像
面湾曲が強く発生する。

【００１６】条件（２）において、｜ｆ₁ ／Ｒ（Ｆ）｜
が条件（２）の下限値の１．２より小さいと、対物光学
系と平凹レンズと同一形状の照明系の先端照明光学系の
レンズの径を大にすることができず、ライトガイドファ
イバーバンドルの径が平凹レンズ球欠径より大になり、
ライトガイドファイバーバンドルからの入射光がけら
れ、光量のロスが大になる。

【００１７】｜ｆ₁ ／Ｒ（Ｆ）｜が上限値の１．６より
大になると、対物光学系と同一形状の先端照明光学系の
レンズの径がライトガイドファイバーバンドルの径に比
べて大になりすぎるためにライトガイドファイバーバン
ドルから出た光が十分に広がらず良好な配光が得られず
観察画面周辺部の明るさの比が不足する。

【００１８】前記本発明の内視鏡光学系の最も物体側の
平凹レンズおよび先端照明光学系の最も物体側の平凹レ
ンズが下記条件（５）を満足することが望ましい。 （５） １．２≧Ｒａ ／Ｒ（Ｆ） ≧０．９５ ただし、Ｒａ は対物光学系の最も物体側の平凹レンズ
および照明光学系の最も物体側の平凹レンズの凹面側の
球欠の半径である。

【００１９】条件（５）において、Ｒａ ／Ｒ（Ｆ） が
下限値０．９５より小さいとライトガイドファイバーバ
ンドルからの光がけられるために照明光による物体への
照射効率が落ちる。

【００２０】Ｒａ ／Ｒ（Ｆ） が上限値の１．２より大
になると配光がほとんど変化しない割にレンズ外径が無
意味に大になる。

【００２１】本発明の内視鏡光学系において前述の第
１、第２、第３群よりなる対物光学系のうちの第２群、
第３群が夫々平凸レンズ１枚にて構成されることが望ま
しい。また、このような構成の光学系において、条件
（１）、（２）および条件（５）のうち少なくとも一方
を満足することが望ましい。

【００２２】上述のように構成すると対物光学系、照明
光学系合わせて、四つのレンズのみにて構成され、更に
全てのレンズが片面平面であり加工工程が簡単であり原
価を低減し得る。

【００２３】本発明の内視鏡光学系は、対物光学系と、
照明系とよりなり、照明系の先端照明光学系が物体側の
面が平面である平凸レンズ１枚よりなり、対物光学系
は、物体側から順に、負のパワーを持つ第１群と、正の
パワーを持つ第２群と、正のパワーを持つ第３群とより
なり、第２群と第３群に照明光学系の平凸レンズと同じ
材質、形状のレンズを有することを特徴としている。

【００２４】このように内視鏡光学系を構成することに
より、つまり照明系の先端照明光学系を物体側が平面で
ある平凸レンズを用いることにより、先端照明光学系を
物体側が平面である平凹レンズを用いた場合よりもライ
トガイドファイバーバンドルの径を大にできるので明る
い内視鏡システムにすることができる。

【００２５】前記の対物レンズの第２群又は第３群の平
凸レンズと照明光学系の先端の平凸レンズとを共通にし
た本発明の光学系において、下記条件（３）、（４）を
満足することが望ましい。 （３） １．２＜ｆ₂ ／ｆ＜１．８ （４） １．５＜ｆ₂ ／Ｒ（Ｆ） ＜１．９ ただし、ｆ₂ は照明光学系の平凸レンズの焦点距離であ
る。

【００２６】前述のように、先端照明光学系として、平
凸レンズを用いることにより、ライトガイドファイバー
バンドルの径を平凸レンズを用いる場合よりも大にする
ことができ、したがったより明るい内視鏡システムを構
成し得る。この先端照明光学系の平凸レンズが前記の条
件（３）、（４）を満足することがより望ましい。

【００２７】条件（３）においてｆ₂ ／ｆが下限値の
１．２より小さいと、対物光学系の像面湾曲が強く発生
する。またｆ₂ ／ｆが上限値の１．８より大になると先
端照明光学系のパワーが不足して光を十分広げることが
できず配光が不足する。

【００２８】また条件（４）において、ｆ₂ ／Ｒ（Ｆ）
が下限値の１．５より小さいと先端照明光学系のレン
ズの径がライトガイドファイバーバンドルの径よりも小
になり、ライトガイドファイバーバンドルからの光がけ
られ光量のロスが大になる。またｆ₂ ／Ｒ（Ｆ） が条
件（４）の上限値の１．９より大になるとライトガイド
ファイバーバンドルから出た光が十分に広がらず配光が
不足する。

【００２９】前記の共通の平凸レンズを用いた内視鏡光
学系において、先端照明光学系および対物光学系で用い
る平凸レンズが次の条件（６）を満足することが望まし
い。 （６） ２．４≧Ｄ／Ｒ（Ｆ） ≧１．９ ただし、Ｄは先端照明光学系および対物光学系の第２群
又は第３群に用いられる平凸レンズの径（直径）であ
る。

【００３０】条件（６）において、Ｄ／Ｒ（Ｆ） の値
が下限値の１．９より小になるとライトガイドファイバ
ーバンドルからの光の多くがけられるので物体を照射す
る光の効率が落ちる。またＤ／Ｒ（Ｆ） の値が上限値
の２．４より大になると配光がほとんど変化しない割に
はレンズの外径が大になり無駄が大になる。

【００３１】また、本発明の内視鏡光学系は、対物光学
系と照明系とよりなり、対物光学系が物体側より順に、
負のパワーの第１群と、正のパワーの第２群と、正のパ
ワーの第３群とよりなり、第１群が物体側の面が平面の
平凹レンズ１枚よりなり、第２群および第３群が夫々物
体側の面が平面の平凸レンズよりなり、照明系の先端照
明光学系が物体側の面が平面である平凹レンズ又は物体
側の面が平面である平凸レンズよりなり、対物レンズの
第１群の平凹レンズと、照明光学系の平凹レンズとが同
一の材料、形状である光学系かあるいは、対物レンズの
第２群又は第３群の平凸レンズが照明光学系の平凸レン
ズと同一の材料、形状であることを特徴とするレンズ系
である。

【００３２】上記のように構成した本発明の内視鏡光学
系は、レンズが四つのみの少ないレンズ枚数で、しかも
全てのレンズが片面平面であり、加工工程が少なく簡単
であり、原価の低減を実現し得る。

【００３３】

【発明の実施の形態】次に本発明の内視鏡光学系の実施
の形態について、図示する実施例にもとづいて説明す
る。

【００３４】本発明の内視鏡光学系は、図７又は図８に
示す通りの電子内視鏡システム等にて用いられる。例え
ば本発明の内視鏡光学系は、内視鏡本体１と、対物光学
系２と、固体撮像素子３と、像伝送光学系４と、プロセ
ッサー５と、モニター６と先端照明光学系７と、ライト
ガイドファイバーバンドル８と、光源９とよりなる電子
内視鏡システムにて用いられる。

【００３５】この図に示す電子内視鏡による物体の観察
は、先端照明光学系７とライトガイドファイバーバンド
ル８と光源９とよりなる照明系により被写体１０を照明
し、つまり光源９よりの光をライトガイドファイバーバ
ンドル８により伝送し、先端照明光学系７を介して被写
体１０を照明し、被写体１０を対物光学系２により撮像
し、固体撮像素子にて像を取り込み、プロセッサー５に
て画像を電気的に処理し、モニター６上に表示して観察
する。

【００３６】このような内視鏡システムのうち、対物光
学系２と照明系のうちの先端照明光学系７とよりなる内
視鏡光学系として、本発明の内視鏡光学系が用いられ
る。

【００３７】この本発明の内視鏡光学系の各実施例を次
に示す。 実施例１ 対物光学系 ｆ＝1.000 ，Ｆ／4.819 ，像高＝0.937 ，物体距離＝13.1mm，２ω＝119.2 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4104 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝0.8148 ｄ₂ ＝0.4039 ｒ₃ ＝0.9138 ｄ₃ ＝0.8257 ｎ₂ ＝1.69895 ν₂ ＝30.13 ｒ₄ ＝∞（絞り） ｄ₄ ＝0.2395 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.7093 ｎ₃ ＝1.83300 ν₃ ＝40.76 ｒ₆ ＝-1.2743 ｄ₆ ＝0.1616 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.6462 ｎ₄ ＝1.51633 ν₄ ＝64.14 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.0966 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.4829 ｎ₅ ＝1.51633 ν₅ ＝64.14 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.6462 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.14 ｒ₁₁＝∞ Ｒａ ＝0.622 先端照明光学系 Ｒ（Ｆ） ＝0.622 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝0.4104 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝0.8148 Ｄ₂ ＝0.4039 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） Ｒａ ＝0.622 ｜ｆ₁ ／ｆ｜＝0.92 ，｜ｆ₁ ／Ｒ（Ｆ） ｜＝1.48 Ｒａ ／Ｒ（Ｆ） ＝1.00

【００３８】 実施例２ 対物光学系 ｆ＝1.000 ，Ｆ／4.819 ，像高＝0.937 ，物体距離＝13.1mm，２ω＝119.2 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4104 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝0.8148 ｄ₂ ＝0.4039 ｒ₃ ＝0.9138 ｄ₃ ＝0.8257 ｎ₂ ＝1.69895 ν₂ ＝30.13 ｒ₄ ＝∞（絞り） ｄ₄ ＝0.2395 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.7093 ｎ₃ ＝1.83300 ν₃ ＝40.76 ｒ₆ ＝-1.2743 ｄ₆ ＝0.1616 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.6462 ｎ₄ ＝1.51633 ν₄ ＝64.14 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.0966 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.4829 ｎ₅ ＝1.51633 ν₅ ＝64.14 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.6462 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.14 ｒ₁₁＝∞ Ｒａ ＝0.622 先端照明光学系 Ｒ（Ｆ） ＝0.905 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝0.7093 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝-1.2743 Ｄ₂ ＝0.01 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） ｆ₂ ／ｆ＝1.44 ，ｆ₂ ／Ｒ＝1.59 ，Ｄ／Ｒ（Ｆ） ＝2

【００３９】 実施例３ 対物光学系 ｆ＝1.000 ，Ｆ／4.649 ，像高＝0.921 ，物体距離＝12.4mm，２ω＝113.0 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3900 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝0.7982 ｄ₂ ＝0.5179 ｒ₃ ＝1.1513 ｄ₃ ＝0.8865 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.76 ｒ₄ ＝∞（絞り） ｄ₄ ＝0.1975 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.6830 ｎ₃ ＝1.83300 ν₃ ＝40.76 ｒ₆ ＝-1.4422 ｄ₆ ＝0.1535 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.6140 ｎ₄ ＝1.51633 ν₄ ＝64.14 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.2482 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.4588 ｎ₅ ＝1.51633 ν₅ ＝64.14 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.6140 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.14 ｒ₁₁＝∞ Ｒａ ＝0.59 先端照明光学系 Ｒ（Ｆ） ＝0.815 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝0.8865 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝1.1513 Ｄ₂ ＝0.01 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） ｆ₂ ／ｆ＝1.30 ，ｆ₂ ／Ｒ（Ｆ） ＝1.60 ，Ｄ／Ｒ（Ｆ） ＝2

【００４０】 実施例４ 対物光学系 ｆ＝1.000 ，Ｆ／5.766 ，像高＝0.799 ，物体距離＝13.1mm，２ω＝116.2 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4133 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.1378 ｒ₃ ＝-1.7308 ｄ₃ ＝0.27560 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.76 ｒ₄ ＝∞（絞り） ｄ₄ ＝0.04130 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.6548 ｎ₃ ＝1.83300 ν₃ ＝40.76 ｒ₆ ＝-1.2124 ｄ₆ ＝0.13780 ｒ₇ ＝1.8415 ｄ₇ ＝0.6200 ｎ₄ ＝1.83300 ν₄ ＝40.76 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.1481 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.5511 ｎ₅ ＝1.51633 ν₅ ＝64.14 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.6613 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.14 ｒ₁₁＝∞ Ｒａ ＝0.65 先端照明光学系 Ｒ（Ｆ） ＝0.772 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝0.6548 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝-1.21241 Ｄ₂ ＝0.01 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） ｆ₂ ／ｆ＝1.37 ，ｆ₂ ／Ｒ（Ｆ） ＝1.78 ，Ｄ／Ｒ（Ｆ） ＝1.99

【００４１】 実施例５ 対物光学系 ｆ＝1.000 ，Ｆ／3.969 ，像高＝0.793 ，物体距離＝15.9mm，２ω＝111.0 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3941 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝2.2833 ｄ₂ ＝0.1587 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0476 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝1.2833 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.76 ｒ₅ ＝-1.2425 ｄ₅ ＝0.2774 ｒ₆ ＝2.0012 ｄ₆ ＝0.5069 ｎ₃ ＝1.72916 ν₃ ＝54.68 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.0793 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.6348 ｎ₄ ＝1.514 ν₄ ＝75.00 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.6348 ｎ₅ ＝1.51633 ν₅ ＝64.14 ｒ₁₀＝∞ Ｒａ ＝0.85 先端照明光学系１および先端照明光学系２ Ｒ（Ｆ）＝0.85 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝1.2833 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝-1.2425 Ｄ₂ ＝0.01 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） ｆ₂ ／ｆ＝1.41 ，ｆ₂ ／Ｒ（Ｆ） ＝1.66 ，Ｄ／Ｒ（Ｆ） ＝2.00

【００４２】 実施例６ 対物光学系 ｆ＝1.000 ，Ｆ／4.819 ，像高＝0.937 ，物体距離＝13.1mm，２ω＝119.2 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4104 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.76 ｒ₂ ＝0.8148 ｄ₂ ＝0.4039 ｒ₃ ＝0.9138 ｄ₃ ＝0.8257 ｎ₂ ＝1.69895 ν₂ ＝30.13 ｒ₄ ＝∞（絞り） ｄ₄ ＝0.2395 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.7093 ｎ₃ ＝1.83300 ν₃ ＝40.76 ｒ₆ ＝-1.2743 ｄ₆ ＝0.1616 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.6462 ｎ₄ ＝1.51633 ν₄ ＝64.14 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.0966 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.4829 ｎ₅ ＝1.51633 ν₅ ＝64.14 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.6462 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.14 ｒ₁₁＝∞ Ｒａ ＝0.622 先端照明光学系１ Ｒ（Ｆ） ＝0.622 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝0.4104 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝0.8148 Ｄ₂ ＝0.4039 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） 先端照明光学系２ Ｒ（Ｆ） ＝0.905 Ｒ₁ ＝∞ Ｄ₁ ＝0.7093 Ｎ₁ ＝1.88300 Ｖ₁ ＝40.76 Ｒ₂ ＝−1.2743 Ｄ₂ ＝0.01 Ｒ₃ ＝∞（ライトガイド出射端面） ｜ｆ₁ ／ｆ｜＝0.92 ，｜ｆ₁ ／Ｒ（Ｆ） ｜＝1.48 Ｒａ ／Ｒ（Ｆ） ＝1.00 ，ｆ₂ ／ｆ＝1.44 ，ｆ₂ ／Ｒ＝1.59 Ｄ／Ｒ（Ｆ） ＝2 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・ は対物光学系のレンズ各面の曲
率半径、ｄ₁ ，ｄ₂，・・・ は対物光学系の面間隔、
ｎ₁ ，ｎ₂ ，・・・ は対物光学系の各レンズの屈折率、ν
₁ ，ν₂ ，・・・ は対物光学系の各レンズのアッベ数、Ｒ
₁ ，Ｒ₂ は先端照明光学系のレンズ面の曲率半径、Ｄ₁
は先端照明光学系のレンズの肉厚、Ｎ₁ は先端照明光学
系のレンズの屈折率、Ｖ₁ は先端照明光学系のレンズの
アッベ数である。又Ｒ₃ はライトガイドファイバーバン
ドルの端面である。

【００４３】実施例１は、前述のように図７に示す内視
鏡システムにおいて対物光学系２と先端照明光学系７と
ライトガイドファイバーバンドル８とよりなる内視鏡で
この部分を拡大して示したのが図１である。この図１に
示す通り、対物光学系が、物体側より順に、平凹レンズ
Ｌ１よりなる負のパワーを持つ第１群と、平凸レンズＬ
２よりなる正のパワーを持つ第２群と、明るさ絞りＳ
と、平凸レンズＬ３よりなる正のパワーを持つ第３群
と、色補正フィルターＦと、ＣＣＤカバーガラスＣ１お
よびＣ２とよりなる。

【００４４】この実施例１の内視鏡光学系は、対物光学
系の最も物体側の平凹レンズ（第１群の平凹レンズ）Ｌ
１と先端照明光学系のレンズＮＬとが材質および形状の
同じレンズである。

【００４５】また先端照明光学系は、平凹レンズＮＬと
ライトガイドファイバーバンドルＬＧにて構成されてい
る。

【００４６】また、この実施例１は、対物光学系および
先端照明光学系のレンズやライトガイドファイバーバン
ドルが条件（１）、（２）、（５）を満足する。

【００４７】このように条件（１）、（２）、（５）を
満足することにより、図９に示す対物光学系の収差状か
ら明らかなように、対物光学系は、像面湾曲等のような
収差発生は少なく、また照明光学系は光量ロスが少なく
図１０に示す通りの十分な配光が得られる内視鏡光学系
である。

【００４８】また、前述のように内視鏡対物光学系のレ
ンズＬ１と先端照明光学系ＮＬとを同一材質、同一形状
にしたので内視鏡光学系のレンズの種類を減らすことが
できまたすべてのレンズを片面が平面のレンズにしたた
めレンズ加工機の条件設定等の回数を少なくでき、原価
が安く安価な光学系になし得る。

【００４９】なお、図１に示す対物光学系の色補正フィ
ルターＦは、青から緑の波長に対して赤から近赤外の波
長の分光透過過率を落とした特性を有しており、赤から
近赤外の感度の高いＣＣＤからの出力特性に大して観察
画面の色再現性が適当になるように設けたものである。

【００５０】実施例２の内視鏡光学系は、図２に示す通
りの光学系である。

【００５１】この実施例２は、対物光学系が実施例１の
対物光学系の構成と同じであり、先端照明光学系が物体
側に平面を向けた平凸レンズＰＬとライトガイドファイ
バーバンドルＬＧとにて構成されている。

【００５２】この実施例２は、先端照明光学系のレンズ
ＰＬが、対物光学系の正のパワーを持つ第３群の平凸レ
ンズＬ３と材質と形状とが同じレンズである。

【００５３】この実施例２は、対物光学系および先端照
明光学系のレンズやライトガイドファイバーバンドルが
条件（３）、（４）、（６）を満足する。これによって
実施例１と同様に対物光学系に大きな像面湾曲が発生す
ることなく照明光学系における光量ロスが少なく、十分
な配光が得られる。尚この実施例２の照明光学系の配光
は図１１に示す通りである。

【００５４】また、この実施例２は前述のように対物光
学系の第３群の平凸レンズ１３と先端照明光学系のレン
ズＰＬとが材質および形状が同一であり、これにより内
視鏡光学系のレンズの種類を減らすことができ、また全
てのレンズの片面を平面にしてレンズ加工機の条件設定
等の回数を減らすことができ原価を安くし得る。

【００５５】この実施例２は、先端照明光学系のレンズ
として、対物光学系の第３群のレンズと同じ材質、形状
の平凸レンズを使用することにより、実施例１の光学系
と比べてライトガイドファイバーバンドルの径を１．４
５倍してあり、光学系全体の明るさを約２倍程度明るく
してある。

【００５６】本発明の実施例３の内視鏡光学系は、図３
に示す通りの構成である。この実施例３の内視鏡光学系
のうち、対物光学系は、物体側から順に、平凹レンズＬ
１よりなる負のパワーを持つ第１群と、平凸レンズＬ２
よりなる正のパワーを持つ第２群と、明るさ絞りＳと、
平凸レンズＬ３よりなる正のパワーの第３群と、色補正
フィルターＦと、ＣＣＤカバーガラスＣ１、Ｃ２とにて
構成されている。

【００５７】また、先端照明光学系は、物体側に平面を
向けた平凸レンズＰＬとライトガイドファイバーバンド
ルＬＧとにて構成されている。

【００５８】実施例２の光学系は、対物光学系の第３群
の平凸レンズＬ３と先端照明光学系のレンズＰＬとが同
一材質、同一形状のレンズであったが、この実施例３の
内視鏡光学系は、対物光学系の第２群の平凸レンズＬ２
を先端照明光学系のレンズＰＬとが同一の材質、同一の
形状のレンズである。

【００５９】この実施例３の対物光学系の収差状況およ
び照明光学系の配光は、図示していないが実施例２と類
似している。

【００６０】この実施例３の対物光学系、先端照明光学
系のレンズやライトガイドファイバーバンドルは、条件
（３）、（４）、（６）を満足する。これによって実施
例１と同様に対物光学系において大きな像面湾曲が発生
することはなく、また照明光学系での光量ロスは少な
く、十分な配光が得られる。

【００６１】また前記のように実施例３の内視鏡光学系
は、対物光学系の第２群の平凸レンズと先端照明光学系
の平凸レンズとが材質と形状が同一のレンズを使用して
おり、内視鏡光学系のレンズの種類を減らすことがで
き、また全てのレンズを片面が平面になるようにして、
レンズ加工機の条件設定等の回数を少なくし、安価な光
学系にした。

【００６２】実施例４は、図４に示す通りの構成の内視
鏡光学系である。

【００６３】この実施例４において、対物光学系は、物
体側から順に、平行平面板ガラスＧＰと、平凹レンズＬ
１よりなる負のパワーの第１群と、明るさ絞りＳと、平
凸レンズＬ２よりなる第２群と、平凸レンズＬ３よりな
る第３群と、色補正フィルターＦと、ＣＣＤカバーガラ
スＣとにて構成されている。

【００６４】また照明系の先端照明光学系は、物体側に
平面を向けた平凸レンズＰＬとライトガイドファイバー
バンドルＬＧとより構成されている。

【００６５】この実施例４は、対物光学系の第２群とし
て用いられている平凸レンズＬ２と先端照明光学系のレ
ンズＰＬとが、材質および形状が同一のレンズである。

【００６６】この実施例４の内視鏡光学系は、対物光学
系と先端照明光学系のレンズやライトガイドファイバー
バンドルが条件（３）、（４）、（６）を満足する。

【００６７】これにより実施例４の内視鏡光学系は、図
１２に示す収差図のように実施例１と同様、像面湾曲が
大きく発生することはない。また、照明光学系ではロス
が少なく十分な配光が得られる。

【００６８】また、この実施例４は、対物光学系の第２
群の平凸レンズと先端照明光学系の平凸レンズを同一の
材質で同一の形状にしたことにより内視鏡光学系のレン
ズの種類を減らすことができ、また全てのレンズを片面
が平面であるレンズにしたことによりレンズ加工機の条
件の設定等の回数を減らすことができ、原価を安くし得
る。

【００６９】この実施例４は、対物光学系の最も物体側
に平行平面板を配置してある。これは内視鏡は、その先
端側のレンズが傷つきやすい過酷な条件下にて使用する
場合のことがある。この実施例４は、画像に直接影響を
受けやすい対物光学系の最も物体側の面に安価な平行平
面板を配置し、この平行平面板に傷などがついた場合、
平行平面のみを新しいものに取り替え光学系を再生する
ことを可能にした。このようにすれば、より安いコスト
で光学系を修理し得る。尚、実施例４の先端照明光学系
の配光は図１３に示す通りである。

【００７０】以上述べた実施例２〜４は、いずれも実施
例１の内視鏡光学系と同様、例えば図７に示す内視鏡シ
ステムの内視鏡光学系に用いられる。

【００７１】実施例５は、図５に示す構成の内視鏡光学
系である。この実施例５の内視鏡光学系は、図８に示す
内視鏡システムに用いられる。即ち、図８の（Ａ）に示
す内視鏡システムは、内視鏡本体１と、対物光学系２
と、固体撮像素子３と、像伝送系４と、プロセッサー５
と、モニター６と光源９と、第１の先端照明光学系１１
と、第２の先端光学系１２と、ライトガイドファイバー
バンドル１３と、チャンネル１４とよりなる。

【００７２】この電子内視鏡システムは、光源９からの
光をライトガイドファイバーバンドル１３にて伝送する
際、このライトガイドファイバーバンドル１３を途中で
二つのライトガイドファイバーバンドル１３ａ、１３ｂ
に分け、その先端に配置する第１の先端照明光学系１１
と第２の先端照明光学系１２により光を広げて被写体１
０を照明する。

【００７３】このようにして照明した被写体を図７に示
す内視鏡システムと同様に、対物光学系２にて固体撮像
素子３上に結像し、像伝送系４によりプロセッサー５に
取り込み、電気的に処理してモニター上に表示する。

【００７４】また、チャンネル１４は、鉗子などの内視
鏡の先端にて処置するための道具を通すためのもので、
ここを通した鉗子等によりモニター６にて観察しながら
処置を行なう。

【００７５】尚、図８の（Ｂ）は、内視鏡本体１の先端
１ａを示す。

【００７６】本発明の実施例５の内視鏡光学系は、図８
に示す内視鏡システムに用いるもので、この内視鏡光学
系を拡大して示したのが図５である。

【００７７】この実施例５の内視鏡光学系は、対物光学
系が、物体側より順に、平凹レンズＬ１よりなる負のパ
ワーを持つ第１群と、明るさ絞りＳと、平凸レンズＬ２
よりなり正のパワーを持つ第２群と、平凸レンズＬ３よ
りなり正のパワーを持つ第３群と、色補正フィルターＦ
と、ＣＣＤカバーガラスＣとにて構成されている。

【００７８】また、実施例５の内視鏡光学系は、先端照
明光学系が平凸レンズＰＬ１とライトガイドファイバー
バンドルＬＧ１とよりなる第１の先端照明光学系と、平
凸レンズＰＬ２とライトガイドファイバーバンドルＬＧ
２とよりなる第２の先端照明光学系にて構成されてい
る。

【００７９】この実施例５は、対物光学系の第２群の平
凸レンズＬ２と第１の先端光学系の平凸レンズＰＬ１お
よび第２の先端光学系の平凸レンズＰＬ２とが材質およ
び形状が同一のレンズである。

【００８０】この実施例５の内視鏡光学系は、対物光学
系、第１、第２の先端照明光学系のレンズＰＬ１、ＰＬ
２、ライトガイドファイバーバンドルＬＧ１、ＬＧ２が
条件（３）、（４）、（６）を満足する構成になってい
る。

【００８１】これにより、実施例５の収差状況、配光状
況を示す図１４、図１５から明らかなように、対物光学
系が大きな湾曲収差を発生することはなく、また照明光
学系での光量のロスが少なく十分な配光が得られる。

【００８２】また、この実施例５の内視鏡光学系は、対
物光学系と先端照明光学系に、同一材料で同一形状のレ
ンズを使用することによって、内視鏡光学系のレンズの
種類を減らすことができ、安価な内視鏡光学系になし得
る。

【００８３】また、この実施例５は、先端照明光学系を
二つ設けることにより、明るい内視鏡が得られるだけで
なく、チャンネルを通し鉗子を用いる時、鉗子による影
を消すことができる。つまり、先端照明光学系が一つの
場合、照明光学系からの光が鉗子により遮られ、先端照
明光学系からみて後方は暗くなる。これに対しこの実施
例５のように先端照明光学系を二つ設けた場合、一方の
先端照明光学系よりの光によってできた影の部分は、も
う一方の先端照明光学系からの光によって、照明するこ
とができ、影が目立たなくなる。

【００８４】実施例６の内視鏡光学系は、図６に示す構
成で、実施例５と同様に図８に示すような内視鏡システ
ムに用いられる内視鏡光学系である。

【００８５】この実施例６の内視鏡光学系は、対物光学
系が実施例１の対物光学系と全く同じである。つまりこ
の実施例５の対物光学系は、物体側より順に、平凹レン
ズＬ１よりなり負のパワーを持つ第１群と、平凸レンズ
Ｌ２よりなり正のパワーを持つ第２群と、明るさ絞りＳ
と、平凸レンズＬ３よりなり正のパワーを持つ第３群
と、色補正フィルターＦと、ＣＣＤカバーガラスＣ１、
Ｃ２とにて構成されている。

【００８６】また、先端照明光学系は、物体側に平面を
向けた平凹レンズＮＬと第１のライトガイドファイバー
バンドルＬＧ１とよりなる第１の先端照明光学系と、物
体側に平面を向けた平凸レンズＰＬと第２のライトガイ
ドファイバーバンドルにＬＧ２とよりなる第２の先端照
明光学系とにて構成されている。

【００８７】この実施例６の内視鏡光学系は、対物光学
系の最も物体側のレンズである第１群の平凹レンズＬ１
と第１の先端照明光学系の平凹レンズＮＬとが同一の材
質で同一の形状の共通のレンズを用いており、また対物
光学系の第３群の平凸レンズＬ３と第２の先端照明光学
系の平凸レンズＰＬとが同一の材質で同一の形状の共通
のレンズを用いている。

【００８８】この実施例６は、対物光学系が実施例１と
同じでありしたがって同じ収差状況であり、また第１の
先端照明光学系による配光は実施例１の先端照明光学系
の配光と類似の配光であり、第２の先端照明光学系によ
る配光は実施例２の配光と類似の配光である。

【００８９】また、この実施例６は、対物光学系は条件
（１）、（３）を満足し、第１の先端照明光学系は条件
（１）、（５）を満足し、第２の先端照明光学系は、条
件（４）、（６）を満足する。

【００９０】したがって、対物光学系は大きな像面湾曲
を生ずることはなく、照明光学系での光のロスが少なく
十分な配光が得られる。

【００９１】また、二つの先端照明光学系を設けてある
ので実施例５と同様に明るい光学系で、鉗子などを使用
する場合も、鉗子の影を消す効果も有している。

【００９２】この実施例６は、対物光学系の二つのレン
ズと同材質、同形状のレンズを第１、第２の先端照明光
学系のレンズに使用することにより内視鏡光学系のレン
ズの種類を減らすことができ、またすべてのレンズを片
面が平面のレンズとしたので、レンズ加工機の条件設定
等の回数を減らすことができ、原価を削減できる。

【００９３】特許請求の範囲に記載する光学系のほか、
次の各項に記載する内視鏡光学系も発明の目的を達成し
得る。

【００９４】（１） 特許請求の範囲の請求項１に記載
する光学系で、下記条件（１）、（２）を満足すること
を特徴とする内視鏡光学系。 （１） ０．８＜｜ｆ₁／ｆ｜＜１．３ （２） １．２＜｜ｆ₁／Ｒ（Ｆ）｜＜１．６

【００９５】（２） 前記の（１）の項に記載する光学
系で、前記先端照明光学系の平凹レンズと前記対物光学
系の平凹レンズが下記条件（５）を満足することを特徴
とする内視鏡光学系。 （５） １．２≧Ｒａ／Ｒ（Ｆ）≧０．９５

【００９６】（３） 特許請求の範囲の請求項２あるい
は前記の（１）または（２）に記載する光学系で、前記
対物光学系の第２群および第３群が夫々平凸レンズ１枚
にて構成されていることを特徴とする内視鏡光学系。

【００９７】（４） 特許請求の範囲の請求項３に記載
する光学系で、下記条件（３）、（４）を満足すること
を特徴とする内視鏡光学系。 （３） １．２＜ｆ₂／ｆ＜１．８ （４） １．５＜ｆ₂／Ｒ（Ｆ）＜１．９

【００９８】（５） 前記の（４）の項に記載する光学
系で、前記先端照明光学系の平凸レンズおよび前記対物
光学系の平凸レンズが下記条件（６）を満足することを
特徴とする内視鏡光学系。 （６） ２．４≧Ｄ／Ｒ（Ｆ）≧１．９

【００９９】（６） 特許請求の範囲の請求項３あるい
は前記の（４）または（５）に記載する光学系で、前記
対物光学系の第１群が平凹レンズ１枚、第２群および第
３群が夫々平凸レンズ１枚にて構成されていることを特
徴とする内視鏡光学系。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、レンズの種類を減らし
てレンズ加工機の条件設定等の回数を減らし、安価な内
視鏡光学系を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示す図

【図２】本発明の実施例２の構成を示す図

【図３】本発明の実施例３の構成を示す図

【図４】本発明の実施例４の構成を示す図

【図５】本発明の実施例５の構成を示す図

【図６】本発明の実施例６の構成を示す図

【図７】本発明の実施例１の内視鏡光学系を用いた電子
内視鏡システムの構成を示す図

【図８】本発明の実施例５の内視鏡光学系を用いた他の
電子内視鏡システムの構成を示す図

【図９】実施例１の内視鏡光学系の対物光学系の収差曲
線図

【図１０】実施例１の内視鏡光学系の先端照明光学系の
配光を示す図

【図１１】実施例２の内視鏡光学系の先端対物光学系の
配光を示す図

【図１２】実施例４の内視鏡光学系の対物光学系の収差
曲線図

【図１３】実施例４の内視鏡光学系の先端対物光学系の
配光を示す図

【図１４】実施例５の内視鏡光学系の対物光学系の収差
曲線図

【図１５】実施例５の内視鏡光学系の先端対物光学系の
配光を示す図

【図１６】従来の内視鏡光学系を用いた電子内視鏡シス
テムの構成を示す図

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H040 BA00 BA13 CA04 CA09 CA11 CA12 CA23 GA02 GA11 2H087 KA10 LA01 LA24 PA01 PA03 PA17 PB01 PB03 QA01 QA02 QA03 QA05 QA07 QA13 QA18 QA21 QA25 QA33 QA38 QA41 QA46 RA32 RA42 RA43 9A001 BB01 BB04 HH31 JJ49 KK16 KK25 KK31 LL02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物光学系と、照明系とよりなり、照明
   系中の少なくとも一つのレンズが対物光学系を構成する
   レンズのうち少なくとも一つのレンズと材質、形状が同
   一であることを特徴とする内視鏡光学系。
2. 【請求項２】 前記対物光学系が物体側より順に負のパ
   ワーを持つ第１群と正のパワーを持つ第２群と正のパワ
   ーを持つ第３群よりなり、最も物体側のレンズが物体側
   の面が平面の平凹レンズよりなり、前記照明系の先端照
   明光学系が最も物体側の面が平面の平凹レンズ１枚にて
   構成され、前記対物光学系の平凹レンズと前記照明光学
   系の平凹レンズが同一材質、形状のレンズである請求項
   １の内視鏡光学系。
3. 【請求項３】 前記対物光学系が物体側から順に負のパ
   ワーを持つ第１群と正のパワーを持つ第２群と正のパワ
   ーを持つ第３群とよりなり、前記照明系の先端照明光学
   系が物体側の面が平面の平凸レンズ１枚よりなり、前記
   対物光学系の第２群又は第３群中の１枚のレンズと前記
   照明光学系の平凸レンズとが同一材質、形状のレンズで
   あることを特徴とする請求項１の内視鏡光学系。