JP2001292956A - 内視鏡照明光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細径で広視野角のアダプタ交換式内視鏡にお
いて、光量及び配光特性が良好な照明光学系を提供する
こと。 【解決手段】 内視鏡本体内の照明光学系は、光源から
の光を伝送するライトガイドファイバーＬＧを含んでい
る。内視鏡本体の先端部に着脱自在のアダプタＡＤは、
被観察物体側から順に配置された平凹レンズＬと平行平
板のロッド部材から構成された照明レンズＩＬとを含ん
でいる。照明レンズＩＬの光軸に垂直な断面の形状は、
内視鏡本体に内蔵された実質上長方形の固体撮像素子Ｃ
ＣＤの形状に類似していて、その長辺は固体撮像素子の
長辺と平行に延びている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡照明光学
系、特に実質上長方形の固体撮像素子を含む内視鏡本体
の先端部に、照明光学系の一部を含むアダプタを着脱自
在に設けて成る内視鏡照明光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空洞や人間の体腔内に細長の挿入
部を入れて観察等を行う内視鏡が、工業分野、医療分野
において広く用いられている。内視鏡を用いて観察する
場合、観察部位により最適な視野方向、観察範囲が異な
る。しかし、それぞれの観察部位に応じて内視鏡を用意
することは大変である。そこで、内視鏡挿入部先端に光
学アダプタを着脱出来るようにし、そのアダプタを取り
換えることにより視野角・ピント等の変換を可能にする
アダプタ交換式内視鏡が提案されている。このような内
視鏡は、例えば特開平６−２２２２６３号や特開平５−
２７３４７４号公報に記載されている。これらの公報に
記載のアダプタ交換式内視鏡は、ユーザーがアダプタを
交換する方式であるが、他のアダプタ交換式内視鏡とし
て、ユーザーはアダプタを交換出来ないが内視鏡製造メ
ーカーが組立時に、先端部のみ異なるユニット部品を組
み付けるという方式のものもある。

【０００３】一方、内視鏡装置においては、従来よりも
狹い部位を観察したいというニーズや、特に医療用にお
いては低侵襲化の流れがあり、内視鏡の細径化が望まれ
ている。図１８は、特開平１−１３１５１１号公報に記
載のアダプタ交換式直視用ビデオ内視鏡を横から見た断
面図であるが、この内視鏡では、内視鏡本体の先端に、
アダプタが取り付けられるようになっている。また、こ
の図に示すように観察光学系と照明光学系が配置されて
いる。図１９は、この内視鏡の光軸に垂直な断面図であ
る。本光学系では、細径化を達成するために、観察光学
系を構成するレンズの内、外径の大きいレンズの形状を
円形状の下側部分を切り欠いたものとしている。一方、
この例では照明光学系を構成するレンズは円形状である
が、円形状のままこれ以上内視鏡の外径を小さくしよう
とすると、照明光学系の外径が小さくなり照明光量が足
りなくなるという問題が生じる。

【０００４】従来のアダプタ交換式内視鏡の他の例で、
細径であっても照明光量を確保した例として、特開昭６
２−２８７２１５号公報記載のものがあるが、これを図
２０及び図２１を用いて説明する。図２０は直視観察用
のファイバースコープ用光学系を横から見た図であり、
この光学系は広角度に配光を広げるための照明レンズ６
７とライトガイド５８からの出射光を照明レンズ６７に
導く為の単ファイバ５９より構成されている。また図２
１は図２０における光学系の光軸に垂直な断面形状であ
り、点線で示した単ファイバ５９は半円形状であり、実
線で示した照明レンズ６７の形状は円の一部を切り欠い
た二つのレンズを接着剤で接合し一体化している。この
ように円形状にとらわれない構成をとることにより、限
られた内視鏡の太さの中で効率良く照明光を確保するこ
とが出来るし、二つの各照明レンズでファイバースコー
プの丸い視野を十分照明していると言える。しかし、こ
の構造のものは、一方で、二つの照明レンズを一体化し
ていることから、張り合わせている部分の接着剤を介し
て、一方のレンズ６７Ａからもう一方のレンズ６７Ｂへ
の迷光により照明ムラが発生することが懸念される。ま
た、単ファイバ５９と照明レンズ６７の形状が違うこと
から、レンズを保持する枠構造が複雑になってしまうの
が難点である。

【０００５】これに対して、円形状でなく、照明レンズ
の張り合わせではない照明系の構成例として、図２２，
２３に示す例がある。図２２は直視観察用のファイバー
スコープ用光学系を横から見た図であり、これは、ライ
トガイド５８の物体側に配置された単ファイバースコー
プ５９のみから構成されている。また図２３は図２２に
おける光学系の光軸に垂直な断面図であり、単ファイバ
５９は半円形状である。この構成は、狭角の観察視野を
照らす場合は配光上問題はないが、広角の視野を照らす
には、単ファイバ５９より物体側に照明レンズが設けら
れていないため、配光上問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、細径で広角視野のアダプタ交
換式内視鏡において、光量及び配光特性が良好な照明光
学系を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による内視鏡照明光学系は、実質上長方形の
固体撮像素子を含む内視鏡本体の先端部にアダプタを着
脱自在に設けて成る内視鏡照明光学系において、内視鏡
本体内の照明光学系は光源からの光を伝送するライトガ
イドファイバーを含み、前記アダプタ内の照明光学系は
被観察物体側から順に配置された凹レンズと平行平板の
ロッド部材から構成された照明レンズとを含み、該照明
レンズの光軸に垂直な断面の形状は前記固体撮像素子の
形状に類似していて、その長辺は前記固体撮像素子の長
辺と略平行に延びていることを特徴としている。本発明
によれば、Ｙを前記固体撮像素子の短辺と平行な照明レ
ンズの短辺の最大長さ、Ｘを前記固体撮像素子の長辺と
平行な前記照明レンズの長辺の最大長さとしたとき、
０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．９なる条件を満足するように構成
されている。また、本発明によれば、前記凹レンズの凹
面は砂目であり、Ｙを前記固体撮像素子の短辺と平行な
前記照明レンズの短辺の最大長さ、Ｘを前記固体撮像素
子の長辺と平行な前記照明レンズの長辺の最大長さとし
たとき、０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．７なる条件を満足するよ
うに構成されている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
した実施例に基づき説明する。各実施例において、実質
上同一の光学部材には同一符号が付されており、また、
アダプタ交換式内視鏡とは、ユーザーがアダプタを交換
する方式のものと、ユーザーはアダプタを交換すること
は出来ないが内視鏡製造メーカーが組立時に先端部のみ
異なるユニット部品を組み付ける方式のものとを含むも
のとする。

【０００９】実施例１ 図１は本発明に係る内視鏡照明光学系の第１実施例を示
すアダプタ交換式直視ビデオ内視鏡の光軸に沿う断面
図、図２は図１に示した内視鏡の光軸に垂直な断面図で
ある。図中、ＣＣＤは内視鏡本体に横長に内蔵された正
面形状が長方形の固体撮像素子（図２）、ＬＧは内視鏡
本体に内蔵されていて図示しない光源からの光を伝送す
るライトガイドファイバー、ＯＬ１は内視鏡本体に組み
込まれた対物レンズ、ＡＤは内視鏡本体の先端部に着脱
自在なアダプタ、ＬはアダプタＡＤの先端に組み込まれ
ていて照明光を視野角に合せて広げるための平凹レン
ズ、ＩＬはアダプタＡＤに組み込まれた平行平板のロッ
ド部材から成る照明レンズ、ＣＧはライトガイドファイ
バーＬＧを水密に結合するための結合部材、ＯＬ２はア
ダプタＡＤに組み込まれた対物レンズで、対物レンズＯ
Ｌ１とＯＬ２は観察光学系を、また、ライトガイドファ
イバーＬＧと結合部材ＣＧと照明レンズＩＬと平凹レン
ズＬは照明光学系を夫々構成している。平凹レンズＬ
と、照明レンズＩＬの光軸に垂直な断面形状（正面形
状）は円形の上下を平行にカットした横長の小判状をな
し、その長手方向は固体撮像素子ＣＣＤの長手方向と夫
々平行になるように配置されている。また、ライトガイ
ドファイバーＬＧの出射端面即ち結合部材ＣＧの端面の
形状は、図２に破線で示した如くかまぼこ状をなしてい
る。

【００１０】なお、結合部材ＣＧ，照明レンズＩＬ及び
平凹レンズＬは、何れも円柱型の周面が鏡面であるクラ
ッド無しのガラスロッドから上下をカットして加工され
ている。一般的にこの種のガラスロッドは、コア硝材と
その周りに設けられたクラッド硝材とからなっており、
クラッドの屈折率がコアの屈折率より低くなっていてコ
アとクラッドの境界で光が反射する構成となっている。
本実施例におけるクラッド無しのガラスロッドは側面に
ＣＥ剤を回し込まれて枠に接着固定されるが、ガラスロ
ッドの屈折率よりＣＥ剤の屈折率の方が低いものを使用
しているので、レンズ側面に当たった光は反射すること
が可能となっている。光の通る部分はコアの部分だけで
あることを考えると、細径の内視鏡の場合、クラッド硝
材のない本実施例のようなガラスロッドは、光量を確保
するのに有効である。また、本実施例ではカットされた
側面も光量ロスをしないように鏡面仕上げされていて、
保持枠に接着固定されている。このようなガラスロッド
は、比較的高い屈折率を有するプラスチックロッドによ
り置換されても良い。このように、本実施例では、固体
撮像素子ＣＣＤの撮像エリアは横長の長方形のものを採
用し、固体撮像素子ＣＣＤの撮像可能制御範囲全体に光
学像を結像させて、固体撮像素子ＣＣＤで取り込んだ画
像を横長のモニタに表示するようにしている。

【００１１】また、図示しない照明光源からライトガイ
ドファイバーＬＧに導入された照明光は、ライトガイド
ファイバーＬＧの出射端まで伝送され、結合部材ＣＧを
介してアダプタＡＤ内へ導かれ、照明レンズＩＬを透過
し、平凹レンズＬにより視野角に合せて広げられ、被観
察物体へ照射される。この場合、互いに異なる視野角
（最大視野角１２５゜程度）と焦点距離を有する対物レ
ンズＯＬ２と平凹レンズＬを内蔵したアダプタＡＤを複
数種類用意して交換することにより、一台の内視鏡本体
を用いて複数種類の視野角と焦点距離を有する直視ビデ
オ内視鏡を提供することが出来る。

【００１２】図２０，２１に示した従来例はファイバー
スコープであり、丸い画面形状に合せて照明する範囲も
丸に近い必要がある。しかしながら、本発明のように略
長方形の固体撮像素子を用いるビデオスコープの場合に
は、照明範囲は丸い必要性はなく、画面形状に合わせて
略長方形の範囲を照明できれば良いと云える。従って、
この場合には、照明レンズにおける光軸に垂直な断面形
状を固体撮像素子の形状に類似させ、且つ固体撮像素子
の長手方向と略平行にレンズの長手方向が配置されてい
れば、必要な視野範囲を照明することが可能である。ま
た、通常のモニタは縦横サイズの比が３：４であるが、
ハイビジョンでは９：１６であるので、ハイビジョンの
場合には、配光上照明レンズの形状は一層横長にするこ
とが必要である。

【００１３】照明レンズの断面形状を固体撮像素子の正
面形状に類似させることのメリットは、図１９の従来例
に示す如く断面形状が丸い場合に比べて照明レンズの断
面積を大きくとることができ、照明光量を多くとること
が可能となると云うことである。更に、本発明では、照
明レンズは図２１に示す従来例のように２つのレンズの
張り合わせではないので、接着剤を介することによる照
明ムラの発生はなく、また、図２２，２３に示す従来例
の場合とは違って、先端に照明範囲を広げるための凹レ
ンズを設けているので、広角の視野を十分に照明するこ
とが可能となる。

【００１４】次に、図２を参照して照明レンズＩＬの形
状について望ましい条件を説明する。照明レンズＩＬの
形状は、Ｙを固体撮像素子ＣＣＤの短辺と平行な方向に
測った照明レンズの最大長さ、Ｘを固体撮像素子ＣＣＤ
の長辺と平行な方向に測った照明レンズの最大長さとし
たとき、下記条件式（１）を満足することが望ましい。 ０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．９ （１） この条件の上限を超えて大きくなると、照明レンズＩＬ
を固体撮像素子ＣＣＤの形状に類似させた効果が失わ
れ、内視鏡の太径化を招く結果となる。また、下限を超
えて小さくなると、画面の上下方向の配光に影響するレ
ンズの幅が狭くなり過ぎて、画面の上下方向の照明光量
が足りなくなる。

【００１５】ところで、照明レンズＩＬの形状を固体撮
像素子ＣＣＤの形状に類似させる場合、ライトガイドフ
ァイバーＬＧの成形性等の問題からライトガイドファイ
バーＬＧの出射端面の形状と照明レンズＩＬの断面形状
とが異なる場合が考えられ、ライトガイドファイバーＬ
Ｇの出射端面の方が照明レンズＩＬの光軸に垂直な断面
よりも極端に小さい場合には、或る角度方向へ行くべき
光の量が、ライトガイドファイバーＬＧから照明レンズ
ＩＬに入射する時点で少なくなり、結果的に配光ムラが
発生する可能性がある。図３を参照し、簡単のために先
端に凸レンズを置いた場合を例に説明する。図３は、α
＝−３０゜方向に照明光学系を出射する場合の光の光線
の通り方を示しているが、この図から判るように、−３
０゜方向へ出射するためには、照明レンズＩＬの入射端
面のＡで示す位置に光が入射する必要がある。仮にライ
トガイドファイバーＬＧの出射端面が照明レンズＩＬの
入射端面に比べて小さくＡの位置に入射する光が少なく
なると、−３０゜の角度で照明光学系を出射する光は少
なくなってしまう。色々な角度の光について考えると、
角度によって照明レンズＩＬの入射端面での光線入射必
要位置（Ａの位置に相当）が異なるので、角度によって
光量の大小が発生し、照明ムラにつながる。

【００１６】また、ライトガイドファイバーＬＧの出射
端面の形状と照明レンズＩＬの入射端面の形状が同じで
も、アダプタ交換式の内視鏡の場合、ライトガイドファ
イバーＬＧを含む内視鏡本体と照明レンズＩＬを含むア
ダプタＡＤとが、取り付け時に偏心するようなことがあ
ると、上述と同様な事態が発生する可能性がある。そこ
で、特に０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．７の範囲では、照明レン
ズＩＬの短辺方向の幅が小さく画面上下方向への影響が
出易いことを踏まえ、 ０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．７ （２） の時には、内視鏡本体やアダプタＡＤの外表面以外の少
なくとも一面に拡散面を設けるようにする。本実施例の
場合には、この目的のために、例えば、凹レンズＬのＲ
面側に砂目を設けると良い。この砂目は、レンズの研磨
工程前において、精研削若しくは荒研削と呼ばれる工程
でレンズを抜き取ることにより簡単に得ることが出来
る。砂目の作成については、上記の方法に限らずプレス
加工によっても良い。砂目を設ける位置は、照明レンズ
ＩＬの物体側の面であっても良く、何れにしても、砂目
を設ける面は耐性及び効果の点から外面に出ない部分に
配置するのが望ましい。

【００１７】なお、本実施例の照明光学系では、照明レ
ンズＩＬの形状はＹ＝０．５５ｍｍ、Ｘ＝１．３ｍｍで
Ｙ／Ｘ＝０．４２であり、条件式（１）を満足してい
る。以下、本実施例の照明光学系のレンズデータを示
す。 ｒ１＝∞ ｄ１＝０．３５ ｎ１＝１．８０５１８ ν１＝２５．４ ｒ２＝０．８０４ ｄ２＝０．２７ ｒ３＝∞ ｄ３＝２．５ ｎ３＝１．８０５１８ ν３＝２５．４ ｒ４＝∞ ｄ４＝０．１５ ｒ５＝∞ ｄ５＝０．５５ ｎ５＝１．８０５１８ ν５＝２５．４ ｒ６＝∞（ライトガイドファイバーＬＧの出射端面）

【００１８】図４は本実施例の配光特性データを示して
おり、ここでは、画面形状に合わせ画面中心の上下方向
及び左右方向についての配光特性が示されている。同視
野角を狙った従来例と比較し、画面左右方向の特性は殆
ど変わらないが、画面上下方向については本実施例の特
性の方が低くなっている。従来は、上下方向の配光に余
裕が有ったことを踏まえると、本実施例では、画面上の
上下・左右方向で配光のバランスが取られており、効率
の良い問題のない配光が得られている。

【００１９】本実施例では、固体撮像素子ＣＣＤが横長
に配置されている場合について説明したが、この固体撮
像素子ＣＣＤを縦長に配置し、これに合わせてライトガ
イドファイバーＬＧ，結合部材ＣＧ，照明レンズＩＬ及
び平凹レンズＬを固体撮像素子ＣＣＤの側方にこれと平
行に縦長に配置するように構成しても良く、その場合で
も上述と同様の作用効果を得ることが出来ることは云う
までもない。また、照明レンズＩＬの正面形状も図５に
示すように図２に示した形状のもの（図５（ａ）参照）
のほか、かまぼこ状のもの（図５（ｂ）参照）や、長方
形のもの（図５（ｃ）参照）や、小判状のもの（図５
（ｄ）参照）等、種々の形状のものを採用することが出
来る。なお、図示の寸法は単なる例示に過ぎない。

【００２０】図６は本第１実施例の変形例を示してい
る。この図は照明光学系の光軸に沿う断面図であるが、
矢印方向に見た正面形状は図２と同様であって、前述と
同様の平凹レンズＬを使用して側視内視鏡を達成するこ
とが出来る。このように視野方向が直視以外であって
も、照明レンズ系の構成要素即ちアダプタＡＤ側に配置
されたライトガイドファイバーＬＧ′の光軸に垂直な断
面形状と平凹レンズＬの正面形状を固体撮像素子ＣＣＤ
の形状と類似させると、内視鏡を大型化させることなく
照明光量を確保することが出来る。また、固体撮像素子
ＣＣＤの長手方向と略平行にライトガイドファイバーＬ
Ｇ′の上記断面形状における長手方向及び平凹レンズＬ
の正面形状における長手方向を配置させれば、問題のな
い配光が得られる。

【００２１】実施例２ 図７は本発明に係る内視鏡照明光学系の第２実施例を示
す光軸に沿う断面図である。本実施例では、観察光学系
は第１実施例と同じであり、而も観察光学系と照明光学
系の位置関係及び長手方向の光軸に垂直な断面形状は第
１実施例と同様であるので図示説明は省略されている。
本実施例は、照明光学系における平凹レンズＬの形状は
第１実施例と同じであるが、そのＲ面側に砂目を設けた
点で第１実施例とは異なっている。以下、砂目を設けた
理由について説明する。第１実施例では、ライトガイド
ファイバーＬＧの成形の容易さから、ライトガイドファ
イバーＬＧの出射端面の形状と照明レンズＩＬの光軸に
垂直な断面形状とは異なっている。先端に凸レンズＬ′
を置いた場合の図３に示したように、照明レンズＬの光
軸に垂直な断面の大きさよりもライトガイドファイバー
ＬＧの出射端面の方が小さいと、或る角度方向に行くべ
き光の量がライトガイドファイバーＬＧから照明レンズ
Ｌに入射する時点で少なくなり、結果的に配光ムラが発
生する可能性がある。特に第１実施例の場合、０．３≦
Ｙ／Ｘ≦０．７の範囲であるので、照明レンズＩＬの光
軸に垂直な断面の短辺方向の長さが短く画面の上下方向
へ影響が出易いため、光学系の一部に光拡散面を用いて
いる。

【００２２】ところで、砂目を配置する面は、耐性面及
び効果を考え外面に出ない部分に配置するのが望まし
い。よって、本実施例では図７に示すように平凹レンズ
ＬのＲ面側に砂目を設けているが、照明レンズＩＬの物
体側の面を砂目としても同様の効果を得ることが出来
る。また、このような砂目は、レンズ面の研磨工程前に
おいて、精研削若しくは荒研削と呼ばれる工程でレンズ
を抜き取れば簡単に得ることが出来る。砂目は、粗いと
拡散効果は高いが光量ロスが大きくなるし、逆に弱い砂
目であると光量ロスは問題にならないが、配光ムラ消し
の効果は薄くなる。従って、配光ムラを消したいレベル
に合わせて、工程でレンズを抜き取る段階を加減するこ
とによって砂目のレベルを制御することが望まれる。実
験では、荒研削工程で、＃３００〜＃２０００の砥粒を
使用した場合に良い配光ムラの消し効果が得られた。特
に、配光ムラの強く発生している場合には、＃３００〜
＃１２００程度の荒い砂目とするのが良く、配光ムラが
弱い場合には、＃１０００〜＃２０００程度の細かい砂
目とするのが良い。また、砂目については上記の製法で
作製する以外にも、プレス加工による方法も考えられ
る。本実施例の照明光学系のレンズデータは、実施例１
と同様であるので省略する。

【００２３】実施例３ 図８は本発明に係る内視鏡照明光学系の第３実施例を示
す光軸に沿う断面図、図９は図８のIX−IX線に沿う拡大
断面図である。この実施例においても、観察光学系は第
１実施例と同じであり、而も観察光学系と照明光学系の
位置関係は第１実施例と同様であるので、この部分の図
示説明は省略されている。本実施例では、照明光学系
は、ライトガイドファイバーＬＧと、結合部材ＣＧと、
照明レンズＩＬと、照明レンズＩＬの出射端面上に配置
された透明な多数の略球状部材ＳＨと、該略球状部材Ｓ
Ｈを挾んで照明レンズＩＬと同一の光軸に垂直な断面形
状を有する平行平板ＯＰとから構成されている。平行平
板ＯＰは、照明レンズＩＬと同様に光量ロスを防止する
ために外周を鏡面にしたロッド部材を使用することが望
ましい。

【００２４】図９に示された如く、ライトガイドファイ
バーＬＧの出射端面の形状はかまぼこ状をなしており
（破線図示）、照明レンズＩＬと平行平板ＯＰの光軸に
垂直な断面形状は円形を上下カットした小判状をなして
いる（実線図示）。多数の略球状部材ＳＨは、照明レン
ズＩＬと平行平板ＯＰの間で小判状の端面を大きな隙間
なく埋めるように略１段に並べられ接着固定されてい
る。このように一段に並べるには、接着剤に略球状部材
を混ぜ込んだものを、保持枠に接着固定された例えば照
明レンズＩＬの出射端面上に適量落とし、平行平板ＯＰ
の対向端面をその上に載せて略球状部材ＳＨを均すこと
により、達成することが出来る。本実施例で使用する保
持枠は、図１０に示すように四隅にスペースＳＰを設け
てあるので、組立時に発生した余分な略球状部材入り接
着剤を逃がすことが出来る。この場合、接着剤と略球状
部材とは屈折率が異なるように選定されているので、照
明レンズＩＬから出射した光は略球状部材により屈折さ
れ、照明光を広げることが出来る。

【００２５】本実施例では、略球状部材ＳＨとして屈折
率１．９３程度、大きさ約１００μのものを使用し、接
着剤として屈折率１．５程度のものを使用しており、最
大画角が１２０゜程度の観察光学系に対応出来るよう照
明光学系の最適化を図っている。観察光学系の画角が狹
い場合には、略球状部材と接着剤の屈折率の差を減らす
か、或いは略球状部材の径を大きくする等で最適な配光
を調整することが出来る。多数の略球状部材は、その１
個１個が夫々光を広げるので、照明レンズＩＬの光軸に
垂直な断面形状が仮に条件式（１）から外れたとして
も、配光上問題が起こらないと云う利点がある。なお、
本実施例では、第１実施例と同等の結合部材ＣＧ及び照
明レンズＩＬが用いられている。以下、本実施例の照明
光学系のレンズデータを示す。 ｒ１＝∞ ｄ１＝０．５５ ｎ１＝１．８０５１８ ν１＝２５．４ ｒ２＝∞ ｄ２≒０．１（略球状部材＋接着剤） ｒ３＝∞ ｄ３＝２．５ ｎ３＝１．８０５１８ ν３＝２５．４ ｒ４＝∞ ｄ４＝０．１５ ｒ５＝∞ ｄ５＝０．５５ ｎ５＝１．８０５１８ ν５＝２５．４ ｒ６＝∞（ライトガイドファイバーの出射端面）

【００２６】一方、接着剤で略球状部材ＳＨを固定する
場合に、微小な空気間隙が出来ることがある。この場
合、その隙間がピンホールカメラの役割を果たし、ライ
トガイドファイバーＬＧの出射端面の形状が被観察物体
の表面上に投影するような照明ムラ等が発生する可能性
がある。このような照明ムラが気になる場合は、例え
ば、図１１に示すように、平行平板ＯＰの略球状部材Ｓ
Ｈと接着剤で接合される面を砂目にすると良い。砂目を
使用する場合、砂目の粗さが粗くないと、例えば照明レ
ンズＩＬと接着剤の間に屈折率があったとしても接着剤
により砂目の面が均され、あまり照明ムラ消し効果が望
めない。そこで、砂目としては、レンズ製作工程におい
て荒研削の段階で抜き取ったものや、レンズ表面を荒ら
したもの等比較的荒い砂目（砥粒で＃３００〜＃１２０
０程度）を使用すると良い。

【００２７】図１２は第３実施例の変形例を示す図で、
図１２（ａ）は図８に、図１２（ｂ）は図１１に夫々対
応している。この変形例は、照明レンズＩＬと平行平板
ＯＰの配列順序が入れ替わっている点で第３実施例と異
なるが、略球状部材ＳＨ及び砂目による作用効果は第３
実施例で述べたのと総て同様であるので、説明を省略す
る。

【００２８】実施例４ 図１３は本発明に係る内視鏡照明光学系の第４実施例を
示す光軸に沿う断面図である。この実施例においても、
観察光学系は第１実施例と同じであり、而も観察光学系
と照明光学系の位置関係は第１実施例と同様であるの
で、この部分の図示説明は省略されている。本実施例の
照明光学系は、内視鏡本体側に、光源からの光を伝送す
るライトガイドファイバーＬＧとその先端に水密を保つ
ための結合部材ＣＧが、アダプタＡＤ側に、ライトガイ
ドファイバーＬＧからの出射光を被観察物体側へ伝送す
るための照明レンズＩＬとその先端に平凸レンズＬ′が
夫々配置されている。ライトガイドファイバーＬＧの出
射端面の形状、結合部材ＣＧ，照明レンズＩＬ及び平凸
レンズＬ′の光源に垂直な断面形状は、Ｙ／Ｘ値は若干
異なるものの図２に示した第１実施例と略同じであるの
で、詳細な説明は省略する。この場合、平凸レンズＬ′
は、側面が鏡面ではない通常のレンズの上下をカットし
て加工することにより作成されている。この平凸レンズ
Ｌ′は、凸レンズが集光型のレンズであるため、円周側
面や上下カット面を鏡面にしなくても光量ロスは無視し
得る程度である。

【００２９】また、本実施例においても、照明レンズの
光軸に垂直な断面形状は、Ｙ＝０．６５mm、Ｘ＝１．１
mmでＹ／Ｘ＝０．５９であるから条件式（１）を満足し
ている。以下、本実施例の照明光学系のレンズデータを
示す。 ｒ１＝∞ ｄ１＝０．６７ ｎ１＝１．８８３ ν１＝４０．７６ ｒ２＝−０．８３２ ｄ２＝０ ｒ３＝∞ ｄ３＝２．５ ｎ３＝１．８０５１８ ν３＝２５．４ ｒ４＝∞ ｄ４＝０．１５ ｒ５＝∞ ｄ５＝０．５５ ｎ５＝１．８０５１８ ν５＝２５．４ ｒ６＝∞（ライトガイドファイバーＬＧの出射端面）

【００３０】図１４は、第４実施例の変形例を示す図１
３と同様の断面図である。この変形例では、平凸レンズ
Ｌ′が光軸方向に長く形成されていて、その分照明レン
ズＩＬが短く、ライトガイドファイバーＬＧからの最も
強い光が集まる凸レンズの前側焦点位置がアダプタＡＤ
内に入っているように構成されているので、ライトガイ
ドファイバーＬＧの本数が多い場合でも、内視鏡先端部
の表面が熱くなるようなことは無く、凸レンズの前側焦
点位置がアダプタＡＤの外側に出て内視鏡先端部が熱く
なる第４実施例の問題点を解消することが出来るように
なっている。この場合、ライトガイドファイバーＬＧ，
結合部材ＣＧ，照明レンズＩＬ及び平凸レンズＬ′の光
軸に垂直な横断面形状は第４実施例と同じであるが、平
凸レンズＬ′の長さが長いので、上下のカット面を鏡面
にして側面に当たる光を反射させるようにする必要があ
る。

【００３１】また、この変形例においても、照明レンズ
ＩＬの光軸に垂直な断面形状は、Ｙ＝０．５mm、Ｘ＝
０．７５mmで、Ｙ／Ｘ＝０．６７であるから条件式
（１）を満足している。以下、この変形例の照明光学系
のレンズデータを示す。 ｒ１＝∞ ｄ１＝２．５ ｎ１＝１．８０５１８ ν１＝２５．４ ｒ２＝−０．８０４ ｄ２＝０ ｒ３＝∞ ｄ３＝０．５５ ｎ３＝１．８０５１８ ν３＝２５．４ ｒ４＝∞ ｄ４＝０．１５ ｒ５＝∞ ｄ５＝０．５５ ｎ５＝１．８０５１８ ν５＝２５．４ ｒ６＝∞（ライトガイドファイバーＬＧの出射端面） 第１実施例と同様、上記第４実施例及びその変形例の構
成では、Ｙ／Ｘは０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．７の範囲であ
り、配光ムラ等が気になる場合には、光学系の一部に砂
目等の拡散面を用いるのが望ましい。砂目の面は、耐性
面及び効果を考え外面に出ない部分に配置するのが望ま
しく、凸レンズのＲ面側、若しくは平行平板のロッド部
材の物体側の面に第２実施例で述べたような砂目を設け
るのが望ましい。

【００３２】実施例５ 図１5 本発明に係る内視鏡照明光学系の第５実施例を示
す光軸に沿う断面図である。この実施例においても、観
察光学系の構成及び観察光学系と照明光学系の位置関係
は第１実施例と同様であり、照明光学系を構成する光学
部材の光軸に垂直な断面形状は図２に示した第１実施例
と同様であるので、この部分の図示説明は省略されてい
る。本実施例は、アダプタ交換式ではなく一体式の内視
鏡である点で、既述の実施例とは異なる。この実施例で
は、照明光学系は、光源側から順に配置されたライトガ
イドファイバーＬＧと平凹レンズＬとから構成されてい
て、光学的な作用効果は既述の実施例で述べたものと変
わらないので説明は省略する。なお、本実施例の照明光
学系のレンズデータについては、前述の実施例において
照明レンズＩＬとして参照したロッド部材を除いて、既
述の実施例における照明光学系と同等であるので省略す
る。

【００３３】図１６及び１７は本実施例の互いに異なる
変形例を夫々示している。即ち、図１６に示す照明光学
系は、光源側から順に配置されたライトガイドファイバ
ーＬＧと透明な多数の略球状部材ＳＨと平行平板のロッ
ド部材ＯＰから構成されており、図１７に示す照明光学
系は、光源側から順に配置されたライトガイドファイバ
ーＬＧと平凸レンズＣＬから構成されている。なお、こ
れらの変形例についても、照明光学系の作用効果及びレ
ンズデータは既述の実施例の照明光学系と同等であるこ
とは云うまでもない。

【００３４】以上、説明したように、アダプタ交換式の
場合も一体式の場合も、照明光学系を構成する各光学部
材の光軸に垂直な断面形状を固体撮像素子ＣＣＤの形状
に類似させ、且つ固体撮像素子ＣＣＤの長手方向と前記
各光学部材の長手方向が略平行になるように各光学部材
を配置すれば、内視鏡として細径であっても十分な照明
光量を確保し得る照明光学系を得ることが可能となる。
なお、前記各実施例のレンズデータにおいて、ｒはレン
ズ面の曲率、ｄはレンズ面間の距離、ｎはレンズの屈折
率、νはレンズのアツベ数である。

【００３５】以上説明したように、本発明は、特許請求
の範囲に記載した特徴のほかに下記の特徴を有してい
る。 （１）Ｙを前記固体撮像素子の短辺と平行な前記照明レ
ンズの短辺の最大長さ、Ｘを前記固体撮像素子の長辺と
平行な前記照明レンズの長辺の最大長さとしたとき、
０．３≦Ｙ／Ｘ≦０．９なる条件を満足する請求項１に
記載の内視鏡照明光学系。

【００３６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、特に細径の
内視鏡においても十分な光量と良好な配光特性を確保し
得る内視鏡照明光学系を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内視鏡照明光学系の第１実施例を
示すアダプタ交換式直視ビデオ内視鏡の光軸に沿う断面
図である。

【図２】図１に示した内視鏡の光軸に垂直な断面図であ
る。

【図３】ライトガイドファイバーの出射端面が照明レン
ズの光軸に垂直な断面よりも極端に小さい場合に発生す
る照明ムラを説明するための図である。

【図４】第１実施例の照明光学系の配光特性データを示
す線図である。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は照明レンズ
の互いに異なる正面形状を示す説明図である。

【図６】第１実施例の照明光学系の変形例を示す光軸に
沿う断面図である。

【図７】本発明に係る内視鏡照明光学系の第２実施例を
示す光軸に沿う断面図である。

【図８】本発明に係る内視鏡照明光学系の第３実施例を
示す光軸に沿う断面図である。

【図９】図８のIX−IX線に沿う拡大断面図である。

【図１０】照明レンズ等の保持枠の正面図である。

【図１１】第３実施例の照明光学系の変形例を示す光軸
に沿う断面図である。

【図１２】第３実施例の照明光学系の他の変形例を示す
光軸に沿う断面図で、（ａ）は図８に、（ｂ）は図１１
に夫々対応している。

【図１３】本発明に係る内視鏡照明光学系の第４実施例
を示す光軸に沿う断面図である。

【図１４】第４実施例の照明光学系の変形例を示す図１
３と同様の断面図である。

【図１５】本発明に係る内視鏡照明光学系の第５実施例
を示す光軸に沿う断面図である。

【図１６】第５実施例の照明光学系の変形例を示す光軸
に沿う断面図である。

【図１７】第５実施例の照明光学系の他の変形例を示す
光軸に沿う断面図である。

【図１８】従来のアダプタ交換式直視用ビデオ内視鏡の
一例の光軸に沿う断面図である。

【図１９】図１８に示した内視鏡の光軸に垂直な断面図
である。

【図２０】従来のアダプタ交換式直視観察用内視鏡の他
の例の光軸に沿う断面図である。

【図２１】図２０に示した内視鏡の光軸に垂直な断面図
である。

【図２２】従来の直視観察用内視鏡の更に他の例の光軸
に沿う断面図である。

【図２３】図２２に示した内視鏡の光軸に垂直な断面図
である。

【符号の説明】

ＣＣＤ 固体撮像素子 ＬＧ，ＬＧ′ ライトガイドファイバー ＯＬ１，ＯＬ２ 対物レンズ ＡＤ アダプタ Ｌ 平凹レンズ ＩＬ 照明レンズ ＣＧ 結合部材 Ｌ′ 平凸レンズ ＳＨ 略球状部材 ＯＰ 平行平板 ＳＰ スペース

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質上長方形の固体撮像素子を含む内視
   鏡本体の先端部にアダプタを着脱自在に設けて成る内視
   鏡照明光学系において、内視鏡本体内の照明光学系は光
   源からの光を伝送するライトガイドファイバーを含み、
   前記アダプタ内の照明光学系は被観察物体側から順に配
   置された凹レンズと平行平板のロッド部材から構成され
   た照明レンズとを含み、該照明レンズの光軸に垂直な断
   面の形状は前記固体撮像素子の形状に類似していて、そ
   の長辺は前記固体撮像素子の長辺と略平行に延びている
   ことを特徴とする内視鏡照明光学系。
2. 【請求項２】 実質上長方形の固体撮像素子を含む内視
   鏡本体の先端部にアダプタを着脱自在に設けて成る内視
   鏡照明光学系において、内視鏡本体内の照明光学系は光
   源からの光を伝送するライトガイドファイバーを含み、
   前記アダプタ内の照明光学系は物体側から順に配置され
   た第１の平行平板と多数の透明な略球状部材と第２の平
   行平板から構成され、前記第１及び第２の平行平板の光
   軸に垂直な断面形状は前記固体撮像素子の形状に類似し
   ていて、その長辺は前記固体撮像素子の長辺と平行に延
   びていることを特徴とする内視鏡照明光学系。
3. 【請求項３】 前記凹レンズの凹面は砂目であり、Ｙを
   前記固体撮像素子の短辺と平行な前記照明レンズの短辺
   の最大長さ、Ｘを前記固体撮像素子の長辺と平行な前記
   照明レンズの長辺の最大長さとしたとき、０．３≦Ｙ／
   Ｘ≦０．７なる条件を満足する請求項１に記載の内視鏡
   照明光学系。