JP2001264644A - 内視鏡用ファイバおよび内視鏡装置 - Google Patents

内視鏡用ファイバおよび内視鏡装置

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JP2001264644A
JP2001264644A JP2000073543A JP2000073543A JP2001264644A JP 2001264644 A JP2001264644 A JP 2001264644A JP 2000073543 A JP2000073543 A JP 2000073543A JP 2000073543 A JP2000073543 A JP 2000073543A JP 2001264644 A JP2001264644 A JP 2001264644A
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JP
Japan
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endoscope
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fiber
lights
wavelength
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JP2000073543A
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English (en)
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Masaaki Morizumi
雅明 森住
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の波長に対応する再結像距離における最
小公倍数の整数倍にほぼ等しいイメージガイド長とする
ことにより、入射光の波長の相違に基づいて発生する色
ズレや色ニジミを抑制することが可能な内視鏡用ファイ
バを提供する。 【構成】 屈折率分布型の光ファイバを用い、そのイメ
ージガイド長を、使用波長域の中から選択された複数の
波長にそれぞれ対応する再結像距離(L,L
)における最小公倍数(L)の整数倍にほぼ等し
くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡用ファイバ
および内視鏡装置に関し、特に屈折率分布型の光ファイ
バを用いた内視鏡用ファイバおよび内視鏡装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、屈折率分布型の光ファイバを
用いた内視鏡用ファイバおよび内視鏡装置が知られてい
る。この屈折率分布型の光ファイバは、屈折率分布が中
心軸から周縁部に向かって半径方向にほぼ放射線状に変
化するようになっており、入射光が中心軸を中心として
正弦波状に蛇行しながら光軸方向に伝達される。
【0003】このような屈折率分布型の光ファイバで
は、各波長に対して少しずつ異なる屈折率分布が与えら
れていることとなり、入射光は波長により異なった蛇行
ピッチを有する。したがって、波長に応じて再結像距離
が異なり、射出面において色ズレや色ニジミが発生す
る。このため、白色光源を使用する場合には、解像力が
著しく低下してしまう。屈折率分布型の光ファイバに色
収差を与える評価式は、以下に示すようになっている。
【0004】
【数1】
【0005】ただし、 P:C線における蛇行ピッチ ΔP:C線とF線における蛇行ピッチの差 n、n:光ファイバの中心軸および周縁部の屈折率 ν、ν:光ファイバの中心軸および周縁部のアッベ
【0006】上記評価式より明らかなように、右辺の値
が小さくなれば、入射光の波長の相違に基づく蛇行ピッ
チのズレも小さくなって色収差が低減される。また、入
射光の蛇行ピッチは、光ファイバの半径方向の屈折率と
アッベ数の関係に比例する。したがって、光ファイバの
半径方向の屈折率とアッベ数をコントロールすることに
より光ファイバ内部で色消しを行うことが可能となる。
【0007】ところで、従来より屈折率分布型の光ファ
イバを製造する技術として、電子分極率が大きくかつ拡
散度の大きな1価イオンをファイバ中に含ませておき、
これを電子分極が小さなイオンを含む溶融塩と高温で接
触させてイオン交換反応を起こさせることにより、光フ
ァイバを製造する方法がある。
【0008】ここで、上記評価式の右辺の値を小さくす
るために、電子分極率が大きく拡散度の大きな1価イオ
ンとしてCsイオンを用い、電子分極が小さなイオンと
してKを用いることが知られている。このように、Cs
イオンとKイオンを組み合わせて用いることにより、色
収差が低減された屈折率分布型の光ファイバとすること
ができるとされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術は、イメージガイド長が130〜180m
m程度の短いファイバの色消しには有効に機能するもの
の、イメージガイド長が長くなるにしたがって射出面に
おける色ズレや色ニジミを解消することが困難となる。
【0010】本発明は、上述した事情に鑑み提案された
もので、イメージガイド長が長い場合であっても、入射
光の波長の相違に基づいて発生する色ズレや色ニジミを
抑制することが可能な屈折率分布型の光ファイバを用い
た内視鏡用ファイバおよび内視鏡装置を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内視鏡用フ
ァイバは、上述した目的を達成するため、屈折率分布型
の光ファイバを用いた内視鏡用ファイバにおいて、その
イメージガイド長が、使用波長域の中から選択された複
数の波長光にそれぞれ対応する再結像距離における最小
公倍数の整数倍にほぼ等しいことを特徴とするものであ
る。
【0012】また、前記複数の波長光は、3つの成分光
からなり、該3つの成分光に対してアポクロマート的に
色消しを行うことが可能である。
【0013】この場合、前記3つの成分光として、R成
分光、G成分光およびB成分光を用いることが可能であ
る。
【0014】また、前記複数の波長は、2つの成分光か
らなり、該2つの成分光に対してアクロマート的に色消
しを行うことが可能である。
【0015】この場合、前記2つの成分光として、R成
分光、G成分光およびB成分光のうちのいずれか1つの
成分光と、その余の成分光の波長の平均値に等しい波長
の成分光を用いることが可能である。
【0016】また、本発明に係る内視鏡装置は、上述し
た構成からなる内視鏡用ファイバを用いたことを特徴と
するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内視鏡装置の
一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明に係る内視鏡用ファイバの原理を説明す
るための説明図、図2は、本発明の一実施形態に係る内
視鏡用ファイバを用いた内視鏡装置の断面図である。
【0018】本発明の一実施形態に係る内視鏡用ファイ
バ1は、図2に示すように、内視鏡装置6において、対
物レンズ2と接眼レンズ3との間に配設して用いられ
る。また、内視鏡用ファイバ1を覆う被覆管4内には、
内視鏡用ファイバ1とともに照明用ライトガイド5が収
容されている。なお、内視鏡装置6は、図2に示す形態
のものに限られず、他の形態からなる内視鏡装置に対し
ても本発明の実施形態に係る内視鏡用ファイバ1を用い
ることができる。
【0019】この内視鏡用ファイバ1は、屈折率分布型
の光ファイバを用いて構成されている。このような屈折
率分布型の光ファイバでは、各波長に対して少しずつ異
なる屈折率分布が与えられていることとなるために、入
射光は波長により異なった蛇行ピッチを有し、波長の相
違に応じて再結像距離が異なる。
【0020】例えば、使用波長域の中から選択した3つ
の成分光について、その再結像距離を比較すると、図1
に示すように、各成分光毎に再結像距離の1単位L
,Lがそれぞれ異なる。このため、内視鏡用ファ
イバのイメージガイド長を任意の長さとした場合には、
射出面において全ての成分光が再結像するとは限らな
い。したがって、各成分光の再結像位置がずれた場合に
は、射出面において色ズレや色ニジミが生じ、明確な像
を得ることができなくなる。
【0021】このため、本実施形態に係る内視鏡用ファ
イバでは、各成分光の再結像距離の1単位L,L
に対する最小公倍数Lを求め、イメージガイド長
がこの最小公倍数Lの整数倍となるように設定してい
る。なお、イメージガイド長は、内視鏡の用途に応じ
て、各成分光の再結像距離の1単位L,L,L
最小公倍数Lの整数倍であれば、どのような長さに設
定してもよい。
【0022】このように、イメージガイド長を各成分光
の再結像距離の1単位L,L,Lの最小公倍数L
の整数倍とすることにより、射出面において全ての成
分光が再結像し、色ズレや色ニジミのない明確な像を得
ることができる。
【0023】上述した3つの成分光は、例えば、R成分
光、G成分光およびB成分光を用いることができる。こ
の場合には、R成分光、G成分光およびB成分光に対し
てアポクロマート的に色消しを行うことができる。
【0024】なお、最小公倍数を求めるために用いる成
分光の数は3つに限られず、2つまたは4つ以上であっ
てもよい。例えば、2つの成分光を用いる場合には、R
成分光、G成分光およびB成分光のうちのいずれか1つ
の成分光と、その余の成分光の波長の平均値に等しい波
長の成分光を用いてアクロマート的に色消しを行うこと
ができる。
【0025】また、最小公倍数を求めるために用いる成
分光は、上述したR成分光、G成分光およびB成分光に
限られず、任意の成分光を用いることができる。
【0026】次に、本発明に係る内視鏡用ファイバにお
いて、イメージガイド長を決定するための具体的な方法
を説明する。本発明に係る内視鏡用ファイバは、上述し
たように、屈折率分布型の光ファイバを用いて構成され
ている。したがって、入射光は、波長により異なった蛇
行ピッチを有している。
【0027】屈折率分布型の光ファイバにおいて、軸上
の屈折率をnとし、光軸から半径rの位置における屈
折率をn(r)とすると、屈折率分布は、以下の式で表
すことができる。
【0028】n(r)=n (1−g) ただし、g:屈折率分布係数 したがって、屈折率分布係数gは、
【0029】
【数2】
【0030】となる。
【0031】ここで、例えば、波長λに対して、軸上
の屈折率n=1.52、周縁部の屈折率n′=1.4
2、光軸からの半径r=1とすると、屈折率分布係数g
=0.357となる。
【0032】また、波長λに対して、軸上の屈折率n
=1.60、周縁部の屈折率n′=1.48、光軸か
らの半径r=1とすると、屈折率分布係数g=0.3
80となる。
【0033】また、入射光の蛇行ピッチPは、 P=2π/g で表すことができる。
【0034】したがって、波長λに対する蛇行ピッチ
と波長λに対する蛇行ピッチP の最小公倍数の整
数倍となるイメージガイド長を選択することにより、λ
およびλの2つの波長に対して、結像位置の差ΔPが
「0」となる。また、λおよびλの2つの波長の近傍
の波長に対しても、結像位置の差ΔPを極めて小さくす
ることができる。
【0035】すなわち、 P・A=2πA/g,P・B=2πB/g ただし、A,B:整数 g:波長λにおける屈折率分布係数 g:波長λにおける屈折率分布係数 となるようなイメージガイド長に設定することにより、
λおよびλの2つの波長と、これらの波長の近傍の波
長に対する結像位置をほぼ一致させることができる。
【0036】上述した例において有効数字を3桁として
演算を行うと、P・A=17.6A,P・B=1
6.5Bとなる。
【0037】ここで、「17.6」と「16.5」をそ
れぞれ10倍した「176」と「165」の最小公倍数
を求めると、176=16×11,165=15×11
であるため、16×15×11=2640が最小公倍数
となる。
【0038】したがって、「2640」の整数倍となる
ようにイメージガイド長を設定すればよい。この場合、
内視鏡用ファイバのイメージガイド長を、例えば264
0mm、5280mm、7920mm等とすることによ
り、λ,λおよびこれらの波長の近傍の入射光に対し
て、射出面における色ズレや色ニジミがない良好な画像
を得ることができる。
【0039】ただし、有効数字の桁数とその数値によっ
ては、最小公倍数が著しく巨大な数値となる場合もあ
る。この場合には、図3に示すように、λおよびλ
2つの波長の結像位置の差ΔPが許容錯乱円の範囲内に
入るような解を最小公倍数として用いることにより、実
用上十分な色消し効果を得ることができる。
【0040】なお、結像位置の差ΔPは、以下の式で表
すことができる。 ΔP=L・P−M・P ただし、 L,M:整数 P:波長λに対する蛇行ピッチ P:波長λに対する蛇行ピッチ
【0041】また、上述した例は最小公倍数を求める場
合の演算方法を仮想の数値に基づいて説明したものであ
り、実際には、使用波長域の中から適宜な成分光を選択
することにより、イメージガイド長が設定される。
【0042】なお、本発明に係る内視鏡用ファイバは、
ガラス、プラスチック材料等を用いて形成することがで
きる。また、本発明に係る内視鏡用ファイバは、剛性を
有するものとしてもよいし、可撓性を有するものとして
もよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る内視
鏡用ファイバによれば、そのイメージガイド長が、使用
波長域の中から選択された複数の波長にそれぞれ対応す
る再結像距離における最小公倍数の整数倍にほぼ等しい
ため、射出面において各波長の光が再結像し、色ズレや
色ニジミがない良好な像を得ることができる。
【0044】また、3つの成分光に対してアポクロマー
ト的に色消しを行うことにより、良好に色消しを行うこ
とができる。この場合、R成分光、G成分光およびB成
分光の各波長を用いてアポクロマート的に色消しを行う
ことにより、使用波長域の全体において良好に色消しを
行うことができる。
【0045】また、2つの成分光に対してアクロマート
的に色消しを行うことにより、各成分光にそれぞれ対応
する再結像距離における最小公倍数の演算が簡略となる
ため、内視鏡用ファイバの製造が容易となる。この場
合、R成分光、G成分光およびB成分光のうちのいずれ
か1つの成分光と、その余の成分光の波長の平均値に等
しい波長の成分光を用いてアクロマート的に色消しを行
うことにより、使用波長域の全体において良好に色消し
を行うことができる。
【0046】また、本発明に係る内視鏡装置によれば、
色ズレや色ニジミがない良好な像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内視鏡用ファイバの原理を説明す
るための説明図
【図2】本発明の一実施形態に係る内視鏡用ファイバを
用いた内視鏡装置の断面図
【図3】本発明に係る内視鏡用ファイバにおいて、イメ
ージガイド長を決定する方法を説明するための説明図
【符号の説明】
1 内視鏡用ファイバ 2 対物レンズ 3 接眼レンズ 4 被覆管 5 照明用ライトガイド 6 内視鏡装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈折率分布型の光ファイバを用いた内視
    鏡用ファイバにおいて、 そのイメージガイド長が、使用波長域の中から選択され
    た複数の波長光にそれぞれ対応する再結像距離における
    最小公倍数の整数倍にほぼ等しいことを特徴とする内視
    鏡用ファイバ。
  2. 【請求項2】 前記複数の波長光は、3つの成分光から
    なり、該3つの成分光に対してアポクロマート的に色消
    しを行うことを特徴とする請求項1記載の内視鏡用ファ
    イバ。
  3. 【請求項3】 前記3つの成分光は、R成分光、G成分
    光およびB成分光であることを特徴とする請求項2記載
    の内視鏡用ファイバ。
  4. 【請求項4】 前記複数の波長光は、2つの成分光から
    なり、該2つの成分光に対してアクロマート的に色消し
    を行うことを特徴とする請求項1記載の内視鏡用ファイ
    バ。
  5. 【請求項5】 前記2つの成分光は、R成分、G成分お
    よびB成分のうちのいずれか1つの成分光と、その余の
    成分光の波長の平均値に等しい波長の成分光であること
    を特徴とする請求項4記載の内視鏡用ファイバ。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のうちのいずれか1項に記
    載の内視鏡用ファイバを用いたことを特徴とする内視鏡
    装置。
JP2000073543A 2000-03-16 2000-03-16 内視鏡用ファイバおよび内視鏡装置 Withdrawn JP2001264644A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005506865A (ja) * 2001-10-19 2005-03-10 ビジヨンスコープ・インコーポレーテツド 画像化用ファイーバーシステムを有する小型内視鏡

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005506865A (ja) * 2001-10-19 2005-03-10 ビジヨンスコープ・インコーポレーテツド 画像化用ファイーバーシステムを有する小型内視鏡
JP4831933B2 (ja) * 2001-10-19 2011-12-07 ビジヨンスコープ・テクノロジーズ・エルエルシー 画像化用ファイーバーシステムを有する小型内視鏡

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