JP2010115281A - 内視鏡照明光学系及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砂目の部分を部分的に半透明にして光量のロスを少なくするとともに、広角照明を可能とする。
【解決手段】光源からの光を平凸レンズ１５を介して物体に照射する内視鏡照明光学系１０において、平凸レンズ１５の光学機能面１５ａ，１５ｂの一方の面１５ｂが、凹凸状の山と谷を有する砂目状の面であって、その砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差を、中心部Ａと周辺部Ｂとで異なる高さとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源からの光をレンズ等の光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系及びその製造方法に関する。

内視鏡の分野においては、観察対象物を隅々にまで十分明るく、かつ照明ムラがないように照明可能な内視鏡照明光学系が求められている。また、近年では、体内の病変部を迅速に発見できるように、広範囲の視野角による観察が可能な内視鏡照明光学系も要望されている。一方、体内の細径部位を観察するためには、細径の内視鏡照明光学系が必要となる。

このため、従来から、照明光学系のレンズ面を粗面にして、配光ムラが起きないように砂目状の面を利用した内視鏡照明光学系が提案されている。
例えば、特許文献１では、レンズ面に砂目状の面を形成する方法として、１次加工において、レンズを加工ヤトイに固定し砥石を用いてレンズを研削することで砂目状の面と凸非球面とを同時に形成している。さらに、２次加工において、研磨シートで砂目状の面を磨くようにした点が開示されている。
特開２００６−５１３４５号公報

しかしながら、特許文献１では、照明光学系のレンズ面の全面に砂目状の面を形成していた。このため、総光量が減少してしまうという課題があった。
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、総光量の減少を抑え、配光ムラを防止するとともに、配光特性の制御を可能とした内視鏡照明光学系及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
光源からの光を光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系において、
前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成され、その砂目状の面の前記凹凸状の山と谷の高さの差を部分的に異ならせたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内視鏡照明光学系において、
前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が前記光源側に凸球面又は凹球面を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内視鏡照明光学系において、
前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が前記光源側に凸非球面又は凹非球面を有することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内視鏡照明光学系において、
前記光学部材の光学機能面が前記物体側に平面、前記光源側に凸球面又は凹球面を有することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の内視鏡照明光学系において、
前記光学部材の光学機能面が前記物体側に平面、前記光源側に凸非球面又は凹非球面を有することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、
光源からの光を光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系の製造方法において、
前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面で、その砂目面を部分的に加熱溶解させて前記凹凸状の山と谷の高さの差を異ならせたことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、
光源からの光を光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系の製造方法において、
前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面で、その砂目面を異なる粗さの砥石で部分的に研削加工して前記凹凸状の山と谷の高さの差を異ならせたことを特徴とする。

本発明によれば、総光量の減少を抑えつつ、配光ムラを防止すると共に、配光特性の制御を可能とした内視鏡照明光学系及びその製造方法を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、内視鏡照明光学系１０の構成を示す図である。

この内視鏡照明光学系１０は、内視鏡先端部に設けられており、光学部材としてのライトガイド１２、ロッドレンズ１３、両凸レンズ１４、及び平凸レンズ１５を組み合わせて構成されている。

本実施形態では、これら光学部材において、光の入射面及び出射面を光学機能面と称する。このため、例えば１個のレンズは光軸方向の両端側に２つの光学機能面を有する。
まず、不図示の光源から出射された照明光は、ライトガイド１２、ロッドレンズ１３、両凸レンズ１４、及び平凸レンズ１５を介して不図示の物体に照射される。そして、その反射光が不図示の観察光学系に取り込まれ、撮像素子（ＣＣＤ等）に画像として撮像される。

ライトガイド１２は光ファイバーの束で構成されている。また、ロッドレンズ１３はライトガイド１２の出射端面（平面）側に配置されている。このロッドレンズ１３は、コアガラス１３_１及びクラッドガラス１３_２を有している。このロッドレンズ１３は、物体側（図の左側）は凸球面部１３ａに形成され、光源側（図の右側）の端面は平面部１３ｂに形成されている。また、これら凸球面部１３ａと平面部１３ｂは、いずれも鏡面に仕上げられている。

両凸レンズ１４は、物体側に凸球面部１４ａを有し、光源側に凸球面部１４ｂを有している。これら凸球面部１４ａ及び凸球面部１４ｂはいずれも鏡面に仕上げられている。
平凸レンズ１５は、物体側に平面部１５ａを有し、光源側に凸球面部１５ｂを有している。平面部１５ａは鏡面に仕上げられている。また、凸球面部１５ｂは凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。さらに、この凸球面部１５ｂは、その砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差が部分的に異なる値に形成されている。これについては、図２
及び図３で後述する。

なお、本実施形態では、平凸レンズ１５の凸球面部１５ｂを砂目状の面に形成した場合について説明するが、これに限らない。例えば、平凸レンズ１５の平面部１５ａを砂目状の面に形成してもよいし、両凸レンズ１４の凸球面部１４ａ、１４ｂを砂目状の面に形成してもよい。

また、本実施形態では、平凸レンズ１５は光源側に凸球面部１５ｂを有するとして説明したが、これに限らない。例えば、凸球面部１５ｂの代わりに凸非球面部を有するとしてもよい。光学機能面を非球面とするのは、照明光学系の配光角を変化させる等の対応が可能となるためである。

なお、平凸レンズ１５の凸球面部１５ｂを砂目状の面とすることによって、配光ムラ、色ムラの発生が抑制される。砂目状の面の凹凸状の山と谷により、入射した光又は出射する光が散乱するためである。また、光学機能面を砂目状の面とするには、例えば砥石や研磨シート等で研削、研磨加工することによって得られるが、ここではその説明を省略する。

図２は、平凸レンズ１５の凸球面部１５ｂを光源方向から見た正面図であり、図３は、平凸レンズ１５の光軸方向に沿う断面図である。
図２及び図３において、凸球面部１５ｂを平坦面に投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０〜０．５Ｒの領域（中心部）Ａでは、凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。図２の中心部Ａに、この砂目状の面を明示的に＃＃の記号で示した。この砂目状の面の凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_０は、ｈ_０＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されている。また、この砂目状の面の表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍ〜０．３７μｍである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。

なお、砂目状の面の光透過特性については、凹凸状の山と谷の高さの差の他、山（谷）と山（谷）のピッチも影響すると思われるが、便宜上、全ての実施形態を通じてピッチは等しいものとして説明する。

次に、凸球面部１５ｂを投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０．５Ｒ〜１．０Ｒの領域すなわち半径０．５Ｒよりも外側の領域（周辺部）Ｂでは、凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_１は、ｈ_１＝０．１７μｍよりも小さく形成されている。また、この周辺部Ｂの表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍよりも小さい（細かい）粗さである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。すなわち、中心部Ａの表面粗さは、周辺部Ｂの表面粗さよりも粗くなっている。

なお、凸球面部１５ｂの周辺部Ｂの表面粗さのみを細かくする方法については後述する。また、上記凹凸状の山と谷の高さの差（ｈ_０、ｈ_１）は例示であり、これらの数値に限定されるものではない。

本実施形態の内視鏡照明光学系１０によれば、光軸方向に長いロッドレンズ１３等を有することで全長は長くなるが、平凸レンズ１５の凸球面部１５ｂを、その中心部Ａでは砂目状の面とし、周辺部Ｂの表面粗さのみを細かくしたことで、凸球面部１５ｂの中心から周辺に至るまで配光ムラのない均一な明るさの照明光を得ることができる。しかも、周辺部Ｂの表面粗さを中心部Ａの表面粗さよりも細かくしたことで、光量のロスを少なくし総光量をアップすることができる。
［第２の実施の形態］
図４は、内視鏡照明光学系２０の構成を示す図である。

この内視鏡照明光学系２０は、内視鏡先端部に設けられており、光学部材としてのライトガイド２２及び平凸レンズ２５を組み合わせて構成されている。また、これらの光学部材において、光の入射面及び出射面を光学機能面と称する。

ライトガイド２２は光ファイバーの束であり、照明光は、ライトガイド２２を介して平凸レンズ２５から不図示の物体に照射される。
平凸レンズ２５は、物体側（図の左側）に平面部２５ａを有し、光源側（図の右側）、すなわちライトガイド２２の出射端面側に凸球面部２５ｂを有している。平面部２５ａは鏡面に仕上げられている。また、凸球面部２５ｂは、ライトガイド２２の出射端面（平面）と接触するように配置されている。

ここで、凸球面部２５ｂは凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。さらに、この凸球面部２５ｂは、その砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差が部分的に異なる高さに形成されている。この点については、図５で後述する。なお、本実施形態では、平凸レンズ２５は光源側に凸球面部１５ｂを有するとして説明したが、これに限らない。例えば、凸球面部２５ｂの代わりに凸非球面部を有するとしてもよい。

図５は、平凸レンズ２５の凸球面部２５ｂを光源方向から見た正面図である。
前述した図３と同様に、この凸球面部２５ｂを投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０〜０．５Ｒの領域（中心部）Ａでは、凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。図５の中心部Ａに、この砂目状の面を明示的に＃＃の記号で示した。

この砂目状の面の凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_０は、ｈ_０＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されている。また、この砂目状の面の表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍ〜０．３７μｍである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。

次に、凸球面部２５ｂを平坦面に投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０．５Ｒ〜１．０Ｒの領域すなわち半径０．５Ｒよりも外側の領域（周辺部）Ｂでは、凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_１は、ｈ_１＝０．１７μｍよりも小さく形成されている。また、この周辺部Ｂの表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍよりも小さい（細かい）粗さである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。すなわち、中心部Ａの表面粗さは、周辺部Ｂの表面粗さよりも粗くなっている。

なお、凸球面部２５ｂの周辺部Ｂの表面粗さのみを細かくする方法については後述する。
本実施形態の内視鏡照明光学系２０によれば、第１の実施の形態のようなロッドレンズ１３等をなくしたことで全長を短くでき、しかも広角照明化を図ることができる。また、平凸レンズ２５の凸球面部２５ｂを、その中心部Ａでは砂目状の面とし、周辺部Ｂの表面粗さのみを細かくしたことで、配光ムラをなくしつつ光量のロスを少なくして総光量をアップすることができる。
［第３の実施の形態］
図６は、内視鏡照明光学系３０の構成を示す図である。

第２の実施の形態と同様に、この内視鏡照明光学系３０は、内視鏡先端部に設けられており、光学部材としてのライトガイド３２及び平凸レンズ３５を組み合わせて構成されている。また、これらの光学部材において、光の入射面及び出射面を光学機能面と称する。

ライトガイド３２は光ファイバーの束であり、照明光は、ライトガイド３２を介して平凸レンズ３５から不図示の物体に照射される。
平凸レンズ３５は、物体側に平面部３５ａを有し、光源側（図の右側）、すなわちライトガイド３２の出射端面側に凸球面部３５ｂを有している。平面部３５ａは鏡面に仕上げられている。また、凸球面部３５ｂは、ライトガイド３２の出射端面（平面）と接触するように配置されている。

ここで、凸球面部３５ｂは凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。さらに、この凸球面部３５ｂは、その砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差が部分的に異なる高さの差に形成されている。これについては、図７及び図８で後述する。

なお、本実施形態では、平凸レンズ３５は光源側に凸球面部３５ｂを有するとして説明したが、これに限らない。例えば、凸球面部３５ｂの代わりに凸非球面部を有するとしてもよい。

図７は、平凸レンズ３５の凸球面部３５ｂを光源方向から見た正面図であり、図８は、平凸レンズ３５の光軸方向に沿う断面図である。
図７及び図８において、凸球面部３５ｂを投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０．５Ｒ〜１．０Ｒの領域すなわち半径０．５Ｒよりも外側の領域（周辺部）Ｂでは、凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。図７の周辺部Ｂに、この砂目状の面を明示的に＃＃の記号で示した。この砂目状の面の凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_１は、ｈ_１＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されている。また、この砂目状の面の表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍ〜０．３７μｍである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。

次に、凸球面部３５ｂを投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０〜０．５Ｒの領域（中心部）Ａでは、凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_０は、ｈ_０＝０．１７μｍよりも小さく形成されている。また、この中心部Ａの表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍよりも小さい（細かい）粗さである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。すなわち、周辺部Ｂの表面粗さは、中心部Ａの表面粗さよりも粗くなっている。

なお、凸球面部３５ｂの中心部Ａの表面粗さのみを細かくする方法については後述する。
本実施形態のように、平凸レンズ３５の凸球面部３５ｂの中心部Ａの表面粗さのみを細かくすることで、中心を明るくして中心光量をアップし、周辺を暗くする照明特性にすることができる。

本実施形態の内視鏡照明光学系３０によれば、全長を短くして照明の広角化を図ることができる。また、平凸レンズ３５の凸球面部３５ｂを、その周辺部Ｂでは砂目状の面とし、中心部Ａの表面粗さのみを細かくしたことで、配光ムラをなくしつつ中心光量をアップすることができる。
［第４の実施の形態］
図９は、内視鏡照明光学系４０の構成を示す図である。

この内視鏡照明光学系４０は、内視鏡先端部に設けられており、光学部材としてのライトガイド４２及び平凹レンズ４５を組み合わせて構成されている。また、これらの光学部材において、光の入射面及び出射面を光学機能面と称する。

ライトガイド４２は光ファイバーの束であり、照明光は、ライトガイド４２を介して平凹レンズ４５から不図示の物体に照射される。
平凹レンズ４５は、物体側に平面部４５ａを有し、光源側（図の右側）、すなわちライトガイド４２の出射端面側に凹球面部４５ｂを有している。平面部４５ａは鏡面に仕上げ
られている。また、凹球面部４５ｂの周端面４５ｃ（平面）は、ライトガイド４２の出射端面（平面）と接触するように配置されている。

ここで、凹球面部４５ｂは凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。さらに、この凹球面部４５ｂは、その砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差が部分的に異なる高さに形成されている。これについては、図１０及び図１１で後述する。

なお、本実施形態では、平凹レンズ４５は光源側に凹球面部４５ｂを有するとして説明したが、これに限らない。例えば、凹球面部４５ｂの代わりに凹非球面部を有するとしてもよい。また、凹球面部４５ｂの周端面４５ｃはライトガイド４２の出射端面と接触させなくてもよい。

図１０は、平凹レンズ４５の凹球面部４５ｂを光源方向から見た正面図であり、図１１は、平凹レンズ４５の光軸方向に沿う断面図である。
図１０及び図１１において、凹球面部４５ｂを平坦面に投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０〜０．５Ｒの領域（中心部）Ａでは、凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。図１０の中心部Ａに、この砂目状の面を明示的に＃＃の記号で示した。

この砂目状の面の凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_０は、ｈ_０＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されている。また、この砂目状の面の表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍ〜０．３７μｍである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。

次に、凹球面部４５ｂを投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０．５Ｒ〜１．０Ｒの領域すなわち半径０．５Ｒよりも外側で且つ周端面４３ｃよりも内側の領域（周辺部）Ｂでは、凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈ_１は、ｈ_１＝０．１７μｍよりも小さく形成されている。また、この周辺部Ｂの表面粗さは、Ｒａ＝０．１７μｍよりも小さい（細かい）粗さである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。すなわち、中心部Ａの表面粗さは、周辺部Ｂの表面粗さよりも粗くなっている。

なお、凹球面部４５ｂの周辺部Ｂの表面粗さのみを細かくする方法については後述する。
本実施形態の内視鏡照明光学系４０によれば、平凹レンズ４５の凹球面部４５ｂを、その中心部Ａでは砂目状の面とし、周辺部Ｂの表面粗さのみを細かくしたことで、照明の広角化を図ることができるとともに、配光ムラをなくしつつ光量のロスを少なくして総光量をアップすることができる。
［比較例について］
図１２は、内視鏡照明光学系２０’の構成を示す図である。

第２の実施の形態の図４及び図５と同様に、この内視鏡照明光学系２０’は、光学部材としてのライトガイド２２’及び平凸レンズ２５’を組み合わせて構成されている。また、これらの光学部材において、光の入射面及び出射面を光学機能面と称する。

ライトガイド２２’は光ファイバーの束であり、照明光は、ライトガイド２２’を介して平凸レンズ２５’から不図示の物体に照射される。
平凸レンズ２５’は、物体側に平面部２５ａ’を有し、光源側（図の右側）、すなわちライトガイド２２’の出射端面側に凸球面部２５ｂ’を有している。平面部２５ａ’は鏡面に仕上げられている。また、凸球面部２５ｂ’は、ライトガイド２２’の出射端面（平面）と接触するように配置されている。

ここで、凸球面部２５ｂ’は全面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。
図１３は、平凸レンズ２５’の凸球面部２５ｂ’を光源方向から見た正面図であり、図１４は、平凸レンズ３５の光軸方向に沿う断面図である。

図１３及び図１４において、凸球面部２５ｂ’を平坦面に投影したときの半径をＲとしたとき、半径が０〜１．０Ｒの範囲の表面の全部が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。図１３の全面に、この砂目状の面を明示的に＃＃の記号で示した。

この砂目状の面の凹凸状の山と谷の法線方向の高さの差ｈは、ｈ＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されている。また、この砂目状の面の表面粗さはＲａ＝０．１７μｍ〜０．３７μｍである（テーラーホブソン社製フォームタリサーフの測定による）。

この比較例によれば、凸球面部２５ｂ’の全面が砂目状の面を有するため、光量ロスが多くなる。また、全面を均一な砂目状の面にするのは困難であり、部分的に配光ムラが起きるおそれがある。
［配光特性について］
図１５は、内視鏡照明光学系２０を例として、その照明光と配光角±θとの関係を示す図である。

同図１５で明らかなように、内視鏡照明光学系２０はライトガイド２２と平凸レンズ２５を有し、照明光は、その光軸中心から配光角±θが±８０°に至るまで広がっている。
図１６は、中心光量を１として規格化した場合の配光特性を示す図であり、図１７は、光の強度の絶対値で示した図である。

図１６及び図１７において、破線は内視鏡照明光学系２０（図４参照）の配光特性を示し、一点鎖線は内視鏡照明光学系３０（図６参照）の配光特性を示している。また、実線は比較例の内視鏡照明光学系２０’（図１２参照）の配光特性を示している。

図１６及び図１７において、破線の内視鏡照明光学系２０（図４参照）のように、照明レンズの周辺部の表面粗さを中心部の表面粗さよりも小さく（細かく）すると、中心〜周辺までムラのない均一な明るさは得られるが、中心光量は低下する。

また、一点鎖線の内視鏡照明光学系３０（図６参照）のように、逆に中心部の表面粗さを周辺部の表面粗さよりも小さく（細かく）することで中心は明るいが、周辺は暗い照明特性にすることも可能である。

一方、実線の比較例の内視鏡照明光学系２０’（図１２参照）のように、全面を砂目面にすると、光量ロスが大きくなる。
以上のように、平凸レンズ２５の凸球面部２５ｂの砂目面の一部を、部分的に表面粗さの異なる面に変更することで照明系の配光特性を変えることができる。すなわち、一点鎖線の内視鏡照明光学系３０のように、凸球面部２５ｂ等の周辺部を砂目面とし、中心部の表面粗さのみを細かくすると中心光強度は強くなり視野角度はシャープになる。

一方、破線の内視鏡照明光学系２０のように、凸球面部２５ｂの中心部を砂目面とし、周辺部の表面粗さのみを細かくすると照射角度は広角となる。しかも、配光ムラのない均一な明るさが得られる。しかし、中心光量は低下する。

さらに、実線の比較例の内視鏡照明光学系２０’のように、凸球面部２５ｂの全面を砂目面とすると、内視鏡照明光学系２０と内視鏡照明光学系３０の中間の特性を有する。
［第５の実施の形態］
本実施形態では、平凸レンズ７５の砂目状の面を部分的に加熱して、表面粗さを小さくする内視鏡照明光学系の製造方法について説明する。

図１８は、平凸レンズ７５を加熱して表面粗さを小さく形成する加熱装置５０を示す図である。
この加熱装置５０は、筐体５１に覆われた加熱室５２と、この加熱室５２に型セット７０を投入する投入室５４と、加熱室５２から搬出された型セット７０を冷却する冷却室５５とを有している。

加熱室５２内には、予熱ステージ５６と本加熱ステージ５７、及び徐冷ステージ５８が設けられている。加熱室５２の入口と出口には、上下に開閉自在なシャッタ５９，６０が設けられている。この入口側のシャッタ５９を開いて、型セット７０を矢印方向に加熱室５２内に搬入する。

搬入された型セット７０は、順次加熱室５２の予熱ステージ５６、本加熱ステージ５７、徐冷ステージ５８を移送される。また、出口側のシャッタ６０を開いて工程完了後の型セット７０を加熱室５２から矢印方向に冷却室５５に搬出する。

また、投入室５４には、真空チャンバ６６が設けられている。これらの真空チャンバ６６には、図示しないがホースを介して真空ポンプが接続されている。この真空ポンプにより、真空チャンバ６６内の真空度は任意に設定することができる。

なお、真空下で成形等するのは、型セット７０や内部のレンズの酸化防止、及びガス溜り等を防止するためである。また、投入室５４と冷却室５５には、図示しないが型セット７０の搬入口と搬出口が設けられている。

型セット７０は、投入室５４の真空チャンバ６６内で組み込まれる。組み込まれた型セット７０は、入口側のシャッタ５９を開いて加熱室５２内に搬入される。このとき、加熱室５２内の真空度が維持されるように考慮されている。加熱室５２から型セット７０を冷却室５５に移送するときも同様である。

型セット７０は、予熱ステージ５６で所定温度に予熱され、また、本加熱ステージ５７で加熱された後、徐冷ステージ５８で徐冷される。この工程が終わると、冷却室５５に搬出される。型セット７０はこの冷却室５５で冷却された後外部に搬出され、分解されて製品としてのレンズが取り出される。

加熱室５２には、不図示の気体流入口と気体流出口が設けられていて、加熱室５２内は、所定の真空圧で真空引き可能な構造になっている。投入室５４や冷却室５５も同様の構成を有している。なお、加熱室５２内等は、窒素（Ｎ_２）等の非酸化性ガスにより置換可能な構造とするのがより望ましい。こうして、型セット７０やレンズと酸素との接触が遮断され、レンズ等が酸化するのが防止される。

予熱ステージ５６、本加熱ステージ５７、徐冷ステージ５８には、夫々基台６２_１，６２_２，６２_３に支持された加熱プレート６３_１，６３_２，６３_３を有している。この加熱プレート６３上に型セット７０が載置される。加熱プレート６３_１，６３_２，６３_３にはカートリッジヒータ６４_１，６４_２，６４_３が内蔵されている。このカートリッジヒータ６４_１，６４_２，６４_３により、型セット７０内の平凸レンズ７５（図１９等参照）が各ステージ５６，５７，５８で予熱、本加熱、徐冷される。

図１９は、型セット７０の構成を示す断面図である。
図１９に示すように、型セット７０は、下プレート７１、型本体７２、スリーブ７３、及び中リング７４を有している。下プレート７１は平板状をなし、その上面に型本体７２及びスリーブ７３の端面が当接載置されている。型本体７２は円柱状をなし、先端に凹状の成形面７２ａを有している。中リング７４は平板状をなし、中心に平凸レンズ７５を保持する孔７４ａが形成されている。型本体７２と中リング７４は、円筒状のスリーブ７３に嵌挿されている。

平凸レンズ７５は、型本体７２の凹状の成形面７２ａに挿入され、さらに中リング７４の孔７４ａで支持されている。
本実施形態では、型本体７２の径ＤがＤ＝φ９．２ｍｍで、高さＨがＨ＝５．４５ｍｍ、中リング７４の孔７４ａの径ｄがｄ＝φ１．５ｍｍである。しかし、形状や寸法はこれに限らない。

図２０及び図２１は、図１９の要部拡大を示す図である。
図２０は、平凸レンズ７５の光学機能面７５ａの周辺部を加熱するときの工程を示している。

すなわち、型本体７２には凹非球面状の成形面７２ａが形成されており、その成形面７２ａの中央に逃げ溝７２ｂが形成されている。
そして、型セット７０の組み付け時に、型本体７２の成形面７２ａに平凸レンズ７５の光学機能面７５ａ（例えば凸非球面部）を密接させる。加熱前の平凸レンズ７５の光学機能面７５ａは、一様に凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。この砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差は、例えばｈ_０＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されているとする（図３参照）。

この状態で、型セット７０を投入室５４から加熱室５２に搬入する。続いて、予熱ステージ５６で型本体７２を所定温度に予備加熱する。さらに、本加熱ステージ５７で本加熱する。この本加熱により、平凸レンズ７５は光学機能面７５ａの中心部を除く周辺部のみが加熱される。すなわち、平凸レンズ７５の光学機能面７５ａは、型本体７２の成形面７２ａに接触している周辺部のみが加熱される。

この加熱により、光学機能面７５ａの周辺部の砂目状の面は、加熱により溶けて凹凸状の山の先端が丸みを帯びる。このため、光学機能面の周辺部の凹凸状の山と谷の高さの差は小さくなって、例えばｈ_１＝０．１７μｍよりも小さくなる（図３参照）。

次いで、型セット７０を徐冷ステージ５８に移送して徐冷する。その後、冷却室５５で常温に冷却し、外部に取り出す。
本実施形態によれば、平凸レンズ７５の周辺部の凹凸状の山と谷の高さの差を中心部よりも小さくすることができる。この平凸レンズ７５を用いることにより、光学機能面の周辺部の光量増加を図ることができる。

図２１は、平凸レンズ７５の光学機能面７５ａ（例えば凸非球面部）の中心部を加熱するときの工程を示している。
すなわち、型本体７２には平凸レンズ７５と嵌合する内径を有する有底孔７２ｃが形成されている。この有底孔７２ｃの底面の中央に非球面状の成形面７２ｄが形成されている。

そして、有底孔７２ｃに平凸レンズ７５を挿入し、その光学機能面７５ａを中央の成形面７２ｄに密接させる。平凸レンズ７５の光学機能面７５ａは、一様に凹凸状の山と谷を
有する砂目状の面に形成されている。この砂目状の面の凹凸状の山と谷の高さの差は、例えばｈ_１＝０．１７μｍ〜０．３７μｍに形成されているとする（図８参照）。

この状態で、型セット７０を投入室５４から加熱室５２に搬入する。続いて、予熱ステージ５６で型本体７２を所定温度に予備加熱する。さらに、本加熱ステージ５７で本加熱する。この本加熱により、平凸レンズ７５は周辺部を除く中心部のみが加熱される。すなわち、平凸レンズ７５の光学機能面７５ａは、型本体７２の成形面７２ｄに接触している中心部のみが加熱される。

これにより、中心部の砂目状の面は加熱により溶けて凹凸状の山の先端が丸みを帯びる。このため、中心部の凹凸状の山と谷の高さの差は小さくなって、例えばｈ_０＝０．１７μｍよりも小さくなる（図８参照）。

次いで、型セット７０を徐冷ステージ５８に移送して徐冷する。その後、冷却室５５で常温に冷却し、外部に取り出す。
本実施形態によれば、平凸レンズ７５の中心部の凹凸状の山と谷の高さの差を周辺部よりも小さくすることができる。この平凸レンズ７５を用いることにより、中心部の表面粗さを周辺部の表面粗さよりも小さく（細かく）して広角化を図りつつ、中心部の光量増加を図ることができる。
［第６の実施の形態］
本実施形態では、平凸レンズ７５を研削により、表面粗さを小さくする内視鏡照明光学系の製造方法について説明する。

図２２〜図２４は、研削により平凸レンズ７５の表面粗さを小さくする工程を示す図である。
図２２に示すように、ホルダ７７に支持された円盤状のダイヤモンド砥石７８_１が、中心軸Ｏを中心として自転しながら、平凸レンズ７５の光学機能面に沿って矢印Ｃ，Ｄ方向に移動する。

こうして、平凸レンズ７５の光学機能面の全面を球面又は非球面に荒研削加工する。これにより、平凸レンズ７５の光学機能面７５ａは、一様に凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成される。

次に、図２３に示すように、平凸レンズ７５の光学機能面の周辺部の表面粗さのみを部分的に小さく（細かく）仕上げる。
すなわち、精研削用のカップ形状のダイヤモンド砥石７８_２の研削面（先端面）を凹状の球面又は非球面に形成する。また、研削面の中央には逃げ溝７９が形成されている。こうして、ダイヤモンド砥石７８_２を中心軸Ｏを中心として矢印Ｅ方向に回転させる。すると、平凸レンズ７５の光学機能面は、中心部を除く周辺部の表面粗さのみが小さく仕上げられる。

一方、図２４に示すように、平凸レンズ７５の光学機能面の中心部の表面粗さのみを部分的に小さく（細かく）仕上げることもできる。
すなわち、平凸レンズ７５の光学機能面７５ａは、一様に凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成されている。次いで、精研削用の円柱形状のダイヤモンド砥石７８_３の研削面（先端面）の中心部のみを凸状の球面又は非球面に形成する。こうして、ダイヤモンド砥石７８_３を中心軸Ｏを中心として矢印Ｅ方向に回転させる。すると、平凸レンズ７５の光学機能面は、周辺部を除く中心部の表面粗さのみが小さく仕上げられる。

本実施形態によれば、ダイヤモンド砥石７８を用いることで、平凸レンズ７５の中心部
又は周辺部のみの凹凸状の山と谷の高さの差を異ならせることができる。

第１の実施の形態の内視鏡照明光学系の構成を示す図である。 平凸レンズの凸球面部を光源方向から見た正面図である。 平凸レンズの光軸方向に沿う断面図である。 第１の実施の形態の内視鏡照明光学系の構成を示す図である。 平凸レンズの凸球面部を光源方向から見た正面図である。 第３の実施の形態の内視鏡照明光学系の構成を示す図である。 平凸レンズの凸球面部を光源方向から見た正面図である。 平凸レンズの光軸方向に沿う断面図である。 第４の実施の形態の内視鏡照明光学系の構成を示す図である。 平凹レンズの凹球面部を光源方向から見た正面図である。 平凹レンズの光軸方向に沿う断面図である。 比較例の内視鏡照明光学系の構成を示す図である。 平凸レンズの凸球面部を光源方向から見た正面図である。 平凸レンズの光軸方向に沿う断面図である。 内視鏡照明光学系の照明光と配光角との関係を示す図である。 中心光量を１として規格化した場合の配光特性を示す図である。 光の強度の絶対値で示した図である。 第５の実施の形態の平凸レンズを加熱して表面粗さを小さくする加熱装置を示す図である。 型セットの構成を示す断面図である。 同上の要部拡大を示す図である。 同上の要部拡大を示す図である。 第６の実施の形態の研削により平凸レンズの表面粗さを小さくする工程を示す図である。 同上の研削により平凸レンズの表面粗さを小さくする工程を示す図である。 同上の研削により平凸レンズの表面粗さを小さくする工程を示す図である。

符号の説明

１０ 内視鏡照明光学系
１２ ライトガイド
１３ ロッドレンズ
１３_１ コアガラス
１３_２ クラッドガラス
１３ａ 凸球面部
１３ｂ 平面部
１４ 両凸レンズ
１４ａ 凸球面部
１４ｂ 凸球面部
１５ 平凸レンズ
１５ａ 平面部
１５ｂ 凸球面部
２０ 内視鏡照明光学系
２２ ライトガイド
２５ 両凸レンズ
３０ 内視鏡照明光学系
３２ ライトガイド
３５ 両凸レンズ
４０ 内視鏡照明光学系
４２ ライトガイド
４５ 両凹レンズ
５０ 加熱装置
５１ 筐体
５２ 加熱室
５４ 投入室
５５ 冷却室
５６ 予熱ステージ
５７ 本加熱ステージ
５８ 徐冷ステージ
５９ シャッタ
６０ シャッタ
６２_１ 基台
６２_２ 基台
６２_３ 基台
６３_１ 加熱プレート
６３_２ 加熱プレート
６３_３ 加熱プレート
６４_１ カートリッジヒータ
６４_２ カートリッジヒータ
６４_３ カートリッジヒータ
６６ 真空チャンバ
７０ 型セット
７１ 下プレート
７２ 型本体
７２ａ 成形面
７３ スリーブ
７４ 中リング
７４ａ 孔
７５ 平凸レンズ
７５ａ 光学機能面
７７ ホルダ
７８_１ ダイヤモンド砥石
７８_２ ダイヤモンド砥石
７８_３ ダイヤモンド砥石
７９ 逃げ溝

Claims (7)

1. 光源からの光を光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系において、
   前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面に形成され、その砂目状の面の前記凹凸状の山と谷の高さの差を部分的に異ならせた
   ことを特徴とする内視鏡照明光学系。
2. 前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が前記光源側に凸球面又は凹球面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡照明光学系。
3. 前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が前記光源側に凸非球面又は凹非球面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡照明光学系。
4. 前記光学部材の光学機能面が前記物体側に平面、前記光源側に凸球面又は凹球面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡照明光学系。
5. 前記光学部材の光学機能面が前記物体側に平面、前記光源側に凸非球面又は凹非球面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡照明光学系。
6. 光源からの光を光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系の製造方法において、
   前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面で、その砂目面を部分的に加熱溶解させて前記凹凸状の山と谷の高さの差を異ならせた
   ことを特徴とする内視鏡照明光学系の製造方法。
7. 光源からの光を光学部材を介して物体に照射する内視鏡照明光学系の製造方法において、
   前記光学部材の光学機能面の少なくとも１面が凹凸状の山と谷を有する砂目状の面で、その砂目面を異なる粗さの砥石で部分的に研削加工して前記凹凸状の山と谷の高さの差を異ならせた
   ことを特徴とする内視鏡照明光学系の製造方法。