JP3017268B2

JP3017268B2 - 逆投影ピント出し方法

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Publication number: JP3017268B2
Application number: JP2274852A
Authority: JP
Inventors: 直樹長谷川
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 2000-03-06
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: JPH04149509A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ファイバースコープの像位置調整方法及び
該調整方法により調整されるファイバースコープの光学
系に関する。

［従来の技術］ファイバースコープの組立てにおいては、対物レンズ
とイメージガイドファイバー束との間隔を適正な値に調
整しておくことが必要である。それは、ファイバースコ
ープは先端部の太さに制約があるため対物レンズにピン
ト合わせ機能を持たせることが困難な場合が多く、大部
分のファイバースコープは固定焦点となっており、対物
レンズの被写界深度を利用して所定の範囲を観察できる
ようにしているからである。したがって前記の間隔調整
すなわち像位置調整が適正でないと鮮明に観察できる範
囲が狂ってしまい、病変部を明確に観察できない等の重
大な欠陥につながれる虞れがある。

従来ファイバースコープの像位置調整は以下の様な方
法で行なわれていた。ここで説明するのは最も高精度に
像位置の調整を行なう場合の例である。対物レンズとイ
メージガイドとを備えたファイバースコープの対物レン
ズの前方に白黒ラインペアを描いた不透明の解像力チャ
ートとこのチャートを照明する光源とを設け、対物レン
ズとイメージガイド端面とが各々中心軸を一致させてお
り、しかも両者の間隔は移動可能な状態としてある。ま
ず被写界深度の遠点に解像力チャートを配し、その解像
力チャートを光源から射出された光線により斜め方向か
ら照明する。照明光がチャートにより反射されて対物レ
ンズによりチャートの白黒パターンの像がイメージガイ
ドの一端面に形成される。この像をイメージガイドファ
イバー束の他端面を接眼レンズや顕微鏡等を介して観察
する。そして、上記遠点に置かれた解像力チャートの白
黒ラインペアのコントラストがはっきり見える位置にイ
メージガイドを動かしてイメージガイド端面の対物レン
ズとの間隔を調整する。次に上記解像力チャートを近点
に移動させ白黒ラインペアのコントラストを見る。遠点
と同様はっきりと見えればイメージガイドと対物レンズ
との間隔は適正であるので、この位置で対物レンズとイ
メージガイドファイバー束との間隔を固定する。しか
し、近点に移動させたときに白黒ラインペアがぼやけて
しまったら今度は近点において白黒ラインペアがはっき
りと見えるようにイメージガイドを移動させる。そして
再び解像力チャートを遠点に動かして解像力チャートが
ぼけなければその位置にて対物レンズとイメージガイド
の間隔を固定する。以上の方法から内視鏡のイメージガ
イドと対物レンズとの距離を決定していた。

また、血管等極めて細い管を観察する時に使用される
極細の内視鏡には対物レンズとしてセルフォック（商品
名）等の自己集束型ロッドから成るレンズを用いるのが
主流となっている。この自己集束型ロッドから成るレン
ズは通常イメージガイド端面に接合して使用するため上
記像位置調整方法において、解像力チャートがはっきり
見えるようにイメージガイド端面と対物レンズとの間隔
を変化させて調整する代わりに、イメージガイド端面を
固定状態とし、予め長さの異なった自己集束型ロッドか
ら成るレンズを複数用意しておき、それらを交互にイメ
ージガイド端面に配し、近点でも遠点でもチャートパタ
ーンがはっきりと見えるものを選択するようにしてい
た。

［発明が解決しようとする課題］しかしこのファイバースコープの像位置調整方法で
は、評価する解像力チャートの白と黒のラインをイメー
ジガイド端面の網目模様を通して観察するので、チャー
トのパターン像の白と黒との境界線がイメージガイドの
入射端でファイバーの上にかかると射出端ではその部分
が灰色に見える。この灰色部分は、だいたいファイバー
束の単繊維２本から３本の間で形成されている。このよ
うに従来までの像位置調整方法は白と黒の境界がはっき
りとせず白黒パターンが鮮明に結像しているか否かの判
断が容易ではなかった。また不明瞭なパターン像を見て
判断するので、観察者が変わるごとに評価の判断基準に
大きなバラツキが生じていた。さらに、チャートのパタ
ーンの大きさとイメージガイドのファイバー配列によっ
て定まる網目模様の繰返し周期の関係が適当でないと、
白黒ラインペアとイメージガイド端面の網目模様とが干
渉してモアレ縞が生じてしまい評価できなくなるといっ
た問題もあった。このため種々のチャートを用意してお
いてスコープ毎に適当なものを選ばなくてはならず面倒
である。

また、例えば血管用観察に用いられるファイバースコ
ープの近点位置は自己集束型ロッドから成るレンズ端面
から0.5mmから1mmとたいへん近い距離にあるためこの近
点に解像力チャートを配置すること及びこの狭いすき間
から照明を行ない解像力チャートを均一に照明するとい
うことは非常に困難であった。さらに照明不均一性によ
ってますますイメージガイド端面の網目模様を介した白
黒ラインペアの評価があいまいとなり判断基準にさらに
大きなバラツキを生んでしまい、評価の信頼性が低下し
てしまうという問題もあった。

更に、対物レンズが空中像を結ぶ距離は、スコープの
仕様により種々様々である。しかし、この距離が非常に
近い場合にこの評価面上にTVカメラのCCD面を設定する
と、CCD保護用に設けられたカバーガラスと、対物レン
ズとがぶつかり合ってしまい所定の距離間に設定できな
くなる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、観
察する人の個人差による判断規準のバラツキの無い評価
のできる内視鏡の像位置調整方法を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、光源と、該光
源光を投射するように一端を光源に対向させたイメージ
ガイドファイバー束と、該イメージガイドファイバー束
を透過した光源光によって他端面上に生ずる明暗パター
ン像を結像させる対物レンズと、該対物レンズによって
結像された上記明暗パターン像をさらに再結像させるた
めに設けた投影レンズとから構成され、上記イメージガ
イドファイバー束の他端面と上記対物レンズとの光軸上
での相対距離を変化させることにより、上記再結像され
た明暗パターン像のコントラストを調整し、対物レンズ
とイメージガイドファイバー束との間隔を決定すること
を特徴とする逆投影ピント出し方法を用いた。

また、極細の内視鏡では対物レンズとしてセルフォッ
ク等の自己集束型ロッドから成るレンズを用いており、
そのレンズの選別を従来の方法で行なった場合に生ずる
問題点を解決するための手段として、光源と、明暗パタ
ーンを有し上記光源光が投射するように設けた評価部材
と、該評価部材の端面を透過した光源光により生ずる明
暗パターン像を結像させる対物レンズと、該対物レンズ
によって結像された上記明暗パターン像をさらに再結像
させるために設けた投影レンズとから構成され、上記対
物レンズとして結像性能の異なった複数の自己集束型ロ
ッドの中から任意のものを配設してゆくことにより、上
記投影レンズによって再結像された像面上での明暗パタ
ーンのコントラストを調整することにより適切な自己集
束型ロッドを選択することを特徴とする逆投影ピント出
し方法を用いた。

［作用］この方法によれば、イメージガイド内を照明光が通っ
て、イメージガイド端面のコア部とクラッド部による網
目模様を解像力チャートの代りとして用いられる。

よって評価はそのコントラストによって行なわれるの
でイメージガイドファイバー束を通して観察する従来の
方法とは異なり、白黒ラインペアの境界が不明確である
といったような不具合は生じない。更に、本願発明は解
像力チャートの代わりにファイバー端面の網目構造を利
用しているので数多い解像力チャートから最も適したも
のを選別する作業も必要ない。それと共に、本願発明で
は解像力チャートを使用しないので、イメージガイド端
面の網目模様と干渉してモアレ縞ができるというような
障害も一際起こり得ないのである。加えて、対物レンズ
とその対物レンズによって生じる空中像（評価面）との
距離が非常に短かく、評価面を観察する等の目的により
設置するTVカメラのCCDが納まらない時でも本発明によ
れば以下に記す通り解決されている。それは、空中像を
更に投影レンズによってリレーして結像させ、その結像
面を評価面として用いるためである。よって、投影レン
ズの最も物体側の面からその投影レンズによってリレー
された評価面までの距離を充分大きく設定することが出
来るので、対物レンズの種類によって評価面が近接し、
実際に評価面での観察が行なえないという様な不具合は
生じない。

また、極細の内視鏡では、対物レンズとしてセルフォ
ック等の自己集束型ロッドから成るレンズを用いる。こ
の自己集束型ロッドから成るレンズの選別を従来の方法
で行なった場合に生ずる課題を解決する上記方法によれ
ば、例えば血管用のファイバースコープのようにセルフ
ォック等の自己集束型ロッドから成るレンズの端面と被
写界深度の近点との間隔が0.5mmから1mm程とたいへん狭
くとも前文に記したように照明光はイメージガイド内を
通ってくるのでまったく問題とはならない。また、イメ
ージガイドの入射端を均一に照明することが容易であ
り、網目模様に照明斑が生ずることが無いと共に照明斑
により判断規準のバラツキがさらに広がるという不具合
も存在しない。

更に自己集束型ロッドから成るレンズの一端に明暗の
パターンを形成した指標板を設け、該指標板を前記レン
ズと反対側から照明することにより、前記レンズから所
定の距離離れた位置に設けた評価面上に該レンズを介し
て前記パターンを投影し、該パターンの前記評価面上に
おける結像状態によって前記レンズの結像性能を検査す
る自己集束型ロッドから成るレンズの結像検査方法を考
える。この検査方法を用いれば、前記の効果に加えて、
長手軸方向に長さの長いイメージガイドを設置するため
のスペースをはぶくことができるので場所をとらずにセ
ルフォック等の自己集束型ロッドから成るレンズの結像
検査を行なうことができる。加えて、セルフォック等の
自己集束型ロッドから成るレンズによって生ずる空中像
（評価面）との距離が充分確保できず、評価面の観察が
行なえない時でも、本方法によれば、セルフォック等の
自己集束型ロッドによる空中像を更に投影レンズにより
リレーして結像させ、その結像面を評価面として用いて
いるため、セルフォック等の自己集束型ロッドの種類に
よっては結像検査が行なえないというような問題は生じ
ない。

また、照明手段として、イメージガイド端面に照明光
が斜めから入射するような方法を用いれば、網目像がぼ
けたとき各点が輪帯状にぼけるため像位置のずれの確認
が容易となり調整がしやすくなる。また対物レンズのF
No.に合わせて光源の角度を変化させればより網目模様
の明暗をはっきりと区別できるようになる。

［実施例］第１図は本願発明の第１実施例を示している。像位置
調整を行なう装置は電球Ｑと集光レンズＬとを有する光
源装置１とから成り、調整されるべきファイバースコー
プ光学系はイメージガイド２とイメージガイド２の第２
端面に対物レンズ４を固定した対物枠３と対物枠３に配
設したマイクロメーター16とがあり、マイクロメーター
16によってイメージガイドの対物レンズ４に近い側の第
２の端面が光軸方向に移動可能となるように取り付けら
れ構成されている。対物枠３のイメージガイド２とは反
対の側に固体撮像素子７を有したカメラヘッド８が固体
撮像素子７が、所定の位置となるように配されている。
そのカメラヘッド８と対物枠３とを固定取り付け部17が
固定している。そしてカメラヘッド８の出力信号がTVカ
メラコントロールユニット９に供給されTVカメラコント
ロールユニット９の出力信号がTVモニター11および波形
モニター12に供給されるように電気的に接続されてい
る。なお、10は電源である。また、上記固体撮像素子７
と対物レンズ４との間には投影レンズ６が、投影レンズ
枠５に固定されて設けられている。

以上の構成から本実施例の作用を以下に記す。対物レ
ンズ４を介して形成されたイメージガイド２の網目模様
は、一旦レチクル18の面上に空中像として形成した後投
影レンズ６を介して、評価面として配置した固体撮像素
子７上に結像する。

上記固体撮像素子７に結像された網目画像は電気信号
となってTVカメラコントロールユニット９を介してTVモ
ニター11に映像として映し出される。一方、波形モニタ
ー12においては、供給された映像信号のうちから１フィ
ールドを構成する各水平走査線の明暗変化を加え合わせ
た積算信号を形成し、この信号の振幅をモニター画面上
に表示する。したがって、波形モニター12上では、例え
ば第１水平走査線と第２水平走査線の明暗変化が同期し
ていれば両走査線の積算信号の明暗変化が増大して表示
されるのに対し、第１走査線と第２走査線の明暗の変化
が逆転している場合には、積算信号の明暗変化は減少し
て表示されることになる。ここでTVカメラがカラーの場
合はＹ（輝度）信号のみを波形モニターでひろうように
すると波形は非常に見やすくなる。もちろんモノクロの
TVカメラを用いても良い。観察に際しては、TVモニター
11および波形モニター12の中心が対物レンズ４の光軸と
合うように固体撮像素子７の有効撮像位置の中心と光軸
とが合うように芯出しをカメラヘッド８と対物レンズ４
とを調整して行なう。波形モニター12からの出力並びに
TVモニター11の網目模様の画像を見ながらマイクロメー
ター16を動かしてイメージガイド２端面の網目模様のコ
ア部とクラッド部との明暗のコントラストが最も大きく
なる所で対物枠とイメージガイドとを固定する。

本実施例の効果はTVモニター11でイメージガイド２の
網目模様の画像を観察すると同時に人間の眼であやふや
になりがちなコア部とクラッド部との明暗のコントラス
トの低い網目模様でも波形モニター12の波形の振幅値か
ら評価することができ、観察者の感覚による判断規準の
バラツキも解消できる。また、対物レンズ４で形成され
た空中像の位置（レチクル18の位置）と、該空中像が投
影レンズ６によってリレーされた評価面（固体撮像素子
７面）の位置との関係は投影レンズによって左右され
る。即ち、レチクル18面は対物レンズによって決定さ
れ、常に固定であるため、固体撮像素子７の位置は、投
影レンズによって決定される。よって、レチクル面から
対物レンズまでの距離が、つきあたるまでの任意の距離
のどこであっても、投影レンズ６の設定を変化させるこ
とによって、固体撮像素子７の位置を自由に設定でき
る。よって、固体撮像素子７の前面に厚いフィルターが
必要となっても投影レンズ６による制限をうけることな
く評価面上に固体撮像素子７の面を一致させることがで
きる。

なお、以下の条件を付加することにより精度はさらに
向上する。まず、固体撮像素子７としてイメージガイド
２のファイバー束の単繊維のコア部の像に対して複数の
面素が対応するような面素数の多いものを選定すること
により面像の解像力が上がる。また、イメージガイドと
固体撮像素子の位置関係の設定の仕方によっても精度の
向上を図ることができる。次にこの点を説明する。

第２図（ａ−１），（ｂ−１）はTVモニター11に表示
されるイメージガイド２の第２の端面像であり、第２図
（ａ−２），（ｂ−２）は波形モニターに表示される波
形を示す。第３図（ａ−１）では走査線方向に対してイ
メージガイド２のコア部とクラッド部との間隔（コア−
クラッド間隔）が最も狭い配列となるようにイメージガ
イド２の第２端面を固体撮像素子７に対してセッティン
グしたテレビモニター像を示し、その波形出力が示され
た波形モニター像を第２図（ａ−２）に示した。これに
対し走査線方向に対してイメージガイド２のコア−クラ
ッド間隔が最も広い配列となるようにイメージガイド２
の第２端面を固体撮像素子７に対してセッティングした
テレビモニター像を第２図（ｂ−１）にその波形出力が
示された波形モニター像を第２図（ｂ−２）に示す。い
ずれの場合も水平走査方向の１列のファイバー束の各フ
ァイバーの間にその隣りのファイバー束のファイバーが
挟まる形となっているが、第２図（ａ−１）では水平方
向のファイバー間隔が狭いため、１つのファイバー列の
クラッドにより形成される暗部を隣りのファイバー列の
コアの明部がちょうど埋めるような状態となってしま
う。したがって波形モニター12に表示される積算信号の
振幅は第２図（ａ−２）に示すように小さくなり、ぼけ
が判別しにくくなる。これに対し、第２図（ｂ−１）で
は、水平方向のファイバー間隔が広いので１つのファイ
バー列のクラッドの暗部も広く、隣りのファイバー列の
コアのコアの明部がその中に余裕を持って含まれる幅を
有している。したがって、積算信号は暗部のみを加え合
わせた部分と明部のみを加え合わせた部分とが繰返す明
暗パターンとなり、第２図（ｂ−２）に示すように振幅
がきわめて大きくなる。第２図（ａ−１）と比べて走査
線上に乗るイメージガイドの繊維束の単繊維あたりのコ
ア−クラッド間距離に対応する画素数がコア−クラッド
間距離が長い分だけ増え、固体撮像素子７自体の輝度並
びに色の信号の検出能力が向上するため、TVモニター11
の画面上も網目像が明瞭に見やすくなり、輝度の向上が
期待できる。以上の事は一般的には言えるが、血管等の
超極細ファイバースコープにおいては以下の点を留意す
ることが望ましい。即ち、超極細ファイバースコープ
は、ファイバーの繊維本数は非常に少なく、しかも一本
の繊維径も極めて細いため、単繊維当りのコア−グラッ
ド間距離に対応する画素数が少なくなってしまう。いい
かえれば、各繊維による解像度に画素の解像度がおいつ
かなくなり、ファイバー上では良好なコントラストの像
も撮像素子を通して見ると非常に鈍い像となってしま
う。この場合は、投影倍率を高くして、単繊維あたりの
コア−クラッド間距離を大きくすれば良い。この様に投
影レンズは使用するファイバーの繊維径に合わせて数種
類を交換できる様な構造にしておくことが望ましい。

次に像面湾曲の影響について述べる。イメージガイド
２の第２端面の網目模様の結像は像面湾曲の影響がある
ため中心部が最も像が鮮鋭になるように調整すると周辺
に行くに従いぼけた状態となってくる。それを示した図
が第３図（ａ−１），（ａ−２）であり、その波形を示
した図が第３図（ｂ−１），（ｂ−２）である。ここで
第３図（ａ−１）は十文字にしかファイバーの繊維が描
かれていないが、イメージガイド２の第２端面の像なの
で実際は単繊維が画面全てにおよんでいるが記載上省略
したものである。このように像面湾曲が存在するとTVモ
ニター11を積算して波形モニター12に表わすと画面の中
心部は像面湾曲の影響を受けていない像なので明と暗と
のコントラストがはっきりとしているのでその波形も振
幅の大きなものとなる。それに対し、画面の周辺部は像
面湾曲の影響を受けているので像はゆがみ、コア−クラ
ッドの境目がぼけてしまい明暗のコントラスト低下する
ので波形の振幅も小さくなる。ここで、画面の中心を走
る走査線での波形は中心部の振幅が最も大きく周辺部に
行くに従ってその振幅は小さくなるような波形を示す。
また、画面の上側もしくは下側を走る走査線での波形は
走査線上全ての像が像面湾曲の影響を受けているので振
幅が小さい振幅変動のない波形となる。従って、全画面
での積算によって表わされる波形モニター12には第３図
（ａ−２）のような中心軸での振幅が最も大きく、左右
両端に向かうにしたがって振幅が徐々に小さくなるよう
な波形が示される。第３図（ａ−２）で最も振幅の大き
い中心の振幅値をｃ、最も振幅の小さな両端の振幅値を
ｄとする。

ここで、第３図（ｂ−１）は、第３図（ａ−１）の上
下部に相当する映像信号の一部をカットして、残り部分
だけをTVモニター11および波形モニター12に供給すると
第３図（ｂ−１），（ｂ−２）に示すようになる。波形
モニター12の波形は中心部の振幅の大きさに対して両端
部の振幅は極端に小さいものになっている。これは、画
面の上下側の走査線に当る映像信号が除かれたため波形
モニター12に出力される積算波形から上下部に相当する
振幅の小さな波形がカットされたため、波形モニター12
に表示される波形の中心の振幅と両端の振幅との差が大
きく広がってしまったためである。この中心部の最も大
きい振幅値をｅ、両端部の最も小さな振幅値をｆとす
る。上下部を遮断する前の第４図（ａ−２）の波形と遮
断した後の第４図（ｂ−２）の波形との関係はで表わされる。このように映像信号の上下部を除去する
ことにより波形モニター12には像面湾曲による周辺部で
の像のゆがみがある場合、像の鮮鋭な部分とぼけた部分
と振幅の低下率が拡大される。したがって、ぼけを一層
容易に判断することができる。また、波形モニター12の
波形出力によって像の鮮鋭な部分を正確に知ることがで
きるので中心部を最良像面にしたり、周辺部を最良像面
にしたりする選択を容易に行なうことができ、対物レン
ズの収差状態を考慮した像位置調整が可能となる。

なお、これらの実施例において、対物レンズ４が自己
集束型ロッドで構成されている場合は通常イメージガイ
ドの端面に取り付けて使用されるため、通常の対物レン
ズ４のようにイメージガイド２との間隔を変えることに
よる像位置調整が不可能である。この場合には、固体撮
像素子７とイメージガイド２の第２端面の間隔を予め決
められた値に固定しておき複数用意した少しづつ焦点距
離の異なる対物レンズ４の中の１つをその一端をイメー
ジガイド２の第２端面に密着させて固定取り付け部17に
保持しTVモニター11および波形モニター12により結像状
態を見る。そして所望の結像状態となるまで対物レンズ
４を次々と交換するようにして像位置調整を行なえばよ
い。

第４図は本願発明の第２実施例を示したものであり、
自己集束型ロッドから成るレンズの結像検査方法に関す
るものである。結像検査を行なう装置は、光源1,固体撮
像素子7,カメラヘッド8,TVカメラコントロールユニット
9,電源10,TVモニター11,波形モニター12が前記第１実施
例同様配されており、光源１とカメラヘッド８とを結ぶ
光軸上に格子パターンを描いた指標板13が固体撮像素子
７とある所定の距離離れて配置されている。検査される
自己集束型ロッドから成るレンズ14は、指標板13とカメ
ラヘッド８との間に、指標板13に近い側の第１端面が指
標板13に密着して指標板13に遠い側の第２端面が固体撮
像素子７と対向するように配設されている。ここで前記
指標板13と固体撮像素子７との関係を示すある所定の距
離は、レンズ14を使用する内視鏡の用途によって定めら
れている。

本実施例の作用は、光源１により指標板13が照明さ
れ、その指標板13の格子パターンの模様はレンズ14を介
して固体撮像素子７上に結像される。以下固体撮像素子
７に受光された結像は第１実施例同様TVカメラコントロ
ールユニット9,TVモニター11,波形モニター12に伝送さ
れる。観察に際しては予め小しずつ焦点距離が違う長さ
の異なったレンズ14を複数用意しておき、TVモニター11
および波形モニター12により結像状態を見ながら所望の
結像となるまでレンズ14を次々と交換するようにして結
像検査を行なう。

本実施例の効果はレンズ14のように、第２端面と被写
界深度の近点との差が極端に狭いものでも、指標板13を
裏から照明する透過照明を用いているので従来の反射照
明に比べ照明の不均一性が大幅に改善される。なお、TV
モニター11および波形モニター12を用いて客観的評価が
できる点等は第１実施例と同様である。また、本実施例
では格子パターンを描いた指標板13を用いたが、それ以
外にもレチクル線等のように明暗の境界がはっきりとし
ていてコントラストによる評価が可能なものならば何を
用いても良い。

第５図は、本願発明の第３実施例を示したものであ
る。本実施例は光源部分の構成を変化させたものであ
り、イメージガイド２の第１の端面への照明を行なう光
源１を光軸から角度θずらし、イメージガイド２への射
光が全て角度θを持って入射するように配置したもので
ある。イメージガイド２の第２端面には対物レンズ4,評
価面15が設けてある。本願発明の第３実施例の作用は光
源１からイメージガイド２の第１の端面に角度θで入射
した光線はイメージガイド２の第２の端面からやはり角
度θを持った円錐状に射出して、対物レンズ４を介して
評価面15に投影される。以上の作用により本願発明の第
４実施例はイメージガイド２の網目模様の像がぼけた時
各点が環状にぼけるため、シャープに結像した状態とぼ
けた状態とで像の見え方が極端に変化する。このため、
網目模様のコア部とクラッド部との境界部でのコントラ
ストがはっきりとした位置からイメージガイド２の第２
の端面をほんの少しずらしてデフォーカスした時の明暗
のコントラスト低下度合いがたいへん大きくなる。即ち
ピントが少しでもずれた状態とピントが合った状態との
明暗コントラストの差がたいへん大きいためピント出し
輝度を向上させることができる。また、対物レンズ４の
F No.はそのレンズ毎に様々であるので入射光の角度θ
はイメージガイド２の第１端面に対して光軸から所定の
角度ずらしてやることによりF No.に合った最適な角度
の入射光が得られるような光源１の位置を選択できる。

なお、本実施例の評価面15の部分には第１実施例のよ
うなメッシュフィルター5,顕微鏡6,を用いても良いし、
第２実施例のように固体撮像素子7,カメラヘッド8,TVカ
メラコントロールユニット9,電源10,TVモニター11,波形
モニター12を用いても良い。

又、本発明の像位置調整方法により調整されるファイ
バースコープは、以下の様な光学系にすることが望まし
い。

第６図に本発明の第４実施例を示す。

自己集束型ロッドからなる対物レンズ19にイメージガ
イド２を接着剤22を介して接合されており、上記対物レ
ンズに絞り21を設けた構成となっている。

絞り21は、印刷,3層クロム蒸着（Cr₂O₃−Cr−Cr
₂O₃），プラスチック，黒色接着剤などで形成されたも
のである。

実施例では、対物レンズに自己集束型ロッドレンズを
用いたが、均質媒質からなる球面レンズを用いても何ら
さしつかえない。

今、第６図を見る限り、セルフォックルの選別がすみ
イメージガイド２に接合されているため、一見、ピント
出しは不要に思われる。

しかし、血管用等の超極細ファイバースコープでは、
レンズが非常に小さい為、従来の接着剤厚22のバラツキ
が相対的に大きなものとなり、ピントに影響を与えるよ
うなことがしばしば起こる。

この場合は、接着厚でピント出しを行なうことが必要
となる。接着剤は紫外線硬化型のものを用いると良い。

まずはじめに接着剤厚を充分にとり、ロッドレンズと
イメージガイドを接合し、可視光下でピントを観察す
る。

ピントの確認では、従来の様にスコープをのぞいても
よいし、本発明の方法を用いて、TVモニタや、波型モニ
タをみてもよい。

この状態では、接着剤は硬化しないのでイメージガイ
ドを光軸に沿って前後動することでピントの調整ができ
る。イメージガイドは微動可能なステージの上に固定
し、微妙な前後移動が可能な構成としておくことが望ま
しい。そして、望むピント位置に、イメージガイド端面
が来た所で、紫外光を照射し、接着剤を硬化し、ピント
位置を固定すれば良い。この方法だと、硬化までにかか
る時間も非常に短いので、従来の様に硬化中にピント位
置がずれるといった不具合もなくなる。

また、微小レンズを接合する場合、接着剤は一液タイ
プ（接着剤の成分が単種独立のもの）のものを用いるこ
とが望ましい。なぜならば、接着面積が小さい場合、従
来のエポキシ系の様な二液混合タイプの接着剤では充分
均一に攪拌しきれないことにより、接着強度が低下し接
合面がはがれる等の不具合が生じるためである。

第１面に設けた絞りは、以下の条件（１）を満足する
様に設けることが望ましい。

NA₀＜NA₁ ……（１）但し、NA₀は対物レンズの出射開口数、NA₁はイメージ
ガイドの入射開口数である。こうすることにより、被写
界シンドは拡がり、対物から出た光はイメージガイド中
で抜けることがなくなり、コントラストの良い像を得る
ことができるのである。

第７図は第５実施例である。自己集束ロッドから成る
対物レンズ19をイメージガイド２に接合しており、該ロ
ッドレンズ19の周辺に、遮光部23を設けた構成になって
いる。遮光部は印刷等により形成されているロッドレン
ズをイメージガイドに貼る場合、枠構造が不要となる。
このことにより、細径化が容易となる為、血管用等の超
極細ファイバースコープでは、ロッドレンズを用いたも
のが主流となっている。しかしこの様なスコープでは、
ロッドレンズの周辺に、照明用のライトガイドをまきつ
ける様な構成となっている為、周辺よりライトガイドの
光が対物レンズに入り込み、強いフレアを発生させる要
因となっている。この為、ロッドレンズの周囲に遮光部
を設けることにより、フレアの無いコントラストのよい
像を得ることができるのである。

また、ロッドレンズの周辺にカーボンブラック等の遮
光部を設けることが通常のロッドレンズでは行われてい
たが微小ロッドレンズでは前処理として周辺部をエッチ
ング等をして、面を荒らすことが困難である。このよう
な微小ロッドレンズにはパット印刷などの様な、印刷を
用いることで容易に遮光部を形成することができる。

第８図は第６実施例を示す。ロッドレンズ19をイメー
ジガイド２に接合しているのは第７図と同じ構成である
が、本実施例では絞りと周辺部の遮光とを同時に形成し
た遮光部24を設けている。絞りの開口部分を予め保護シ
ールをしておき、全周黒ぬり処理を施した後、絞り開口
部の保護シールをはがすことにより形成する。

第９図は第７実施例を示す。ロッドレンズ19とイメー
ジガイド２のまわりに、ライトガイド25をまきつけてお
り、ロッドレンズ19の第１面の周辺からライトガイド内
周部にかけて遮光部26が設けられた構成となっている。
ロッドレンズ19は、均質球面レンズを用いても、何らさ
しさわりはない。また、ライトガイドから出た光が、対
物レンズの第１面から入射してしまうとフレア光とな
り、コントラストが低下する。このようなフレア光を無
くすためには、第９図の様に遮光部を設けた方がよく、
ライトガイドからの進入光がカットささるため、フレア
光が無くコントラストの良好な像が得られる。又、遮光
部は、明るさ絞りをかねてよい。

第10図は第９図を正面から見た図である。第11図は第
８実施例を示す。対物レンズ19とイメージガイド２のま
わりにライトガイド25をまきつけており、対物レンズ1
9,ライトガイド28のそれぞれ端面に、輪帯状の遮光部2
7,28を各々個別に設けた、構成となっている。図中で
は、自己集束型のロッドレンズになっているが、均質球
面レンズでも何らかまわない。

第12図は第11図を正面からみた図である。又、この遮
光部は、印刷又は金属により形成されていることを特徴
としている。

第13図は第９実施例を示す。対物レンズ19とイメージ
ガイド２と照明レンズ29とライトガイド25とからなり、
対物レンズ19と照明レンズ29の第１面にコートがされて
いる構成となっている。コート30は、水中で最も反射防
止効果が高くなる様に最適化されたものである。

血管用等、体内で水中観察する目的のファイバースコ
ープでは、この様なコートを設けることが望ましい。

第14図は第10実施例を示す。対物レンズ枠３の中に設
けられた対物レンズ３とイメージガイド２からなり、対
物レンズの一部がイメージガイドに接合されており、該
接合レンズの接合面は研削面31となっている。

図中では省略しているが対物レンズは、自己集束型の
ロッドレンズも用いてもかまわない。イメージガイドの
かわりに固体撮像素子を用いても良い。この場合接着剤
は接合する対物レンズの屈折率に近いものを選ぶと良
い。このような構成とすれば研磨不要となる為、レンズ
のコスト低減が出来る。

第15図に第11実施例を示す。対物レンズ19とイメージ
ガイド２と、レンズ枠３により構成され、対物レンズ
は、第１面から、イメージガイド端面まで中心部の空気
間隔が０（零）となる様に構成されている。この様な光
学系では、対向する曲率が弱まるので、レンズの加工が
簡単になると共に高い精度を求められる。

又、ピント出しによる画角のバラツキもなくなる為、
画角が大きくなりすぎて、配向不足になったり、ケラレ
たりする心配がなくなる。この為、安定した広角を得る
ことができる。レンズの仕上がり誤差による、ピントの
ずれは実施例４でも述べた様に接着厚22の厚みを調整す
ることで吸収すればよい。

第16図は、第12実施例を示す。対物レンズ19とイメー
ジガイド２と、そのまわりにまきつけたライトガイド25
から構成され、ライトガイドの物体側の端面をねじった
構造になっている。このような構成とすることにより、
ライトガイドは、夫々１本毎に周辺部を向くことになる
ので、周辺の配光を上げることができる。

超極細ファイバースコープ等の様に、先端部に照明レ
ンズを設ける余裕のない場合、この様な方法が有効であ
る。

第17図は正面からみた図である。ライトガイドは正面
からみて、円周方向へひねった形となっている。

第18図は第13実施例を示す。本実施例の構成は、先に
記述した実施例12と同じであり、ライトガイドの先端正
面からみて放射状にひろげたものである。

この様な形にしても実施例12と同様な効果を得ること
ができる。

第19図は第14実施例を示す。テーパ状の自己集束ロッ
ド33とイメージガイド２のまわりにライトガイド25をま
きつけており、該ライトガイドとテーパ状のロッドレン
ズのすき間を黒色接着剤32で埋めた構成となっている。
このように黒接着剤でライトガイドの光は遮光されるの
で、フレアのないコントラストの良い像を得ることがで
きる。

第20図は第15実施例を示す。本構成は、テーパ状の自
己集束ロッド33とイメージガイド２のまわりにライトガ
イド25をテーパの形状に沿ってまきつけた構成となって
いる。この様な構成によて、ライトガイドが周辺を照ら
す為、周辺の配光を上げることができる。又、先端がテ
ーパ状となるので、スコープの挿入性が非常によくな
る。

実施例４乃至実施例15では、第１面に絞が設けられて
いる。絞りの耐性を必要としない場合は、本実施例の如
く第１面に絞りを設けてよく、耐性を要求される場合に
は、図では省略したが、第１面にカバーガラスを設けれ
ばよい。

〔発明の効果〕

本願発明によれば、観察者による判断基準のバラツキ
を無くし、調整並びに検査の精度向上が行なえ、高い精
度の評価をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の第１実施例を示す図、第２図及び第
３図は本願発明の第１実施例におけるモニター出力図、
第４図乃至第９図は本願発明の第２実施例乃至第７実施
例を示す図、第10図は第７実施例の正面図、第11図は本
願発明の第８実施例を示す図、第12図は第８実施例の正
面図、第13図乃至第16図は、本願発明の第９実施例乃至
第12実施例を示す図、第17図は第12実施例の正面図、第
18図乃至第20図は本願発明の第13実施例乃至第15実施例
を示す図である。１……光源２……イメージガイド（イメージガイドファイバー束）３……対物枠４……対物レンズ５……投影レンズ枠６……投影レンズ７……固体撮像素子８……カメラヘッド９……TVカメラコントロールユニット 10……電源 11……TVモニター 12……波形モニター 13……格子パターンを描いた指標板（評価部材） 14……自己集束型ロッドから成るレンズ 15……評価面 16……マイクロメーター 17……固定取付け部 18……レチクル（空中像面） 19……自己集束型ロッドからなる対物レンズ 21……絞り 22……接着剤厚 23,24,26,27,28……遮光部 25……ライトガイド 29……照明レンズ 30……コート 31……研削面 32……黒接着剤 33……テーパ状の自己集束型ロッドレンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源光を投射するように一端を
光源に対向させたイメージガイドファイバー束と、該イ
メージガイドファイバー束を透過した光源光によって他
端面上に生ずる明暗パターン像を結像させる対物レンズ
と、該対物レンズによって結像された上記明暗パターン
像をさらに再結像させるために設けた投影レンズとから
構成され、上記イメージガイドファイバー束の他端面と
上記対物レンズとの光軸上での相対距離を変化させるこ
とにより、上記再結像された明暗パターン像のコントラ
ストを調整し、対物レンズとイメージガイドファイバー
束との間隔を決定することを特徴とする逆投影ピント出
し方法。
【請求項２】光源と、明暗パターンを有し上記光源光が
投射するように設けた評価部材と、該評価部材の端面を
透過した光源光により生ずる明暗パターン像を結像させ
る対物レンズと、該対物レンズによって結像された上記
明暗パターン像をさらに再結像させるために設けた投影
レンズとから構成され、上記対物レンズとして結像性能
の異なった複数の自己集束型ロッドの中から任意のもの
を配設してゆくことにより、上記投影レンズによって再
結像された像面上での明暗パターンのコントラストを調
整し、適切な自己集束型ロッドを選択することを特徴と
する逆投影ピント出し方法。
【請求項３】光源と、該光源光を投射するように一端を
光源に対向させたイメージガイドファイバー束と、該イ
メージガイドファイバー束を透過した光源光によって他
端面上に生ずるコア部とクラッド部による明暗パターン
像を結像させる対物レンズと、上記明暗パターン像の結
像位置若しくは上記対物レンズと上記結像位置との距離
が非常に短い場合に投影レンズを介して形成される共役
面たる再結像位置に配置され上記明暗パターン像を受光
する電子撮像素子とを有し、上記イメージガイドファイ
バー束の他端面と上記対物レンズとの光軸上での相対距
離を変化させて上記電子撮像素子により受光された明暗
パターン像のコントラストを調整することによって、解
像力チャートを用いることなく上記対物レンズと上記イ
メージガイドファイバー束との適切な間隔を決定するこ
とができるように構成されたことを特徴とする逆投影ピ
ント出し装置。
【請求項４】光源と、明暗パターンを有し上記光源光が
投射するように設けた評価部材と、該評価部材の端面を
透過した光源光によって他端面上に生ずる明暗パターン
像を結像させる対物レンズと、上記明暗パターン像の結
像位置若しくは上記対物レンズと上記結像位置との距離
が非常に短い場合に投影レンズを介して形成される共役
面たる再結像位置に配置され上記明暗パターン像を受光
する電子撮像素子とを有し、上記対物レンズとして結像
性能の異なった複数の自己集束型ロッドの中から任意の
ものを配設してゆくことにより、上記電子撮像素子によ
って受光された明暗パターンのコントラストを調整し、
適切な自己集束型ロッドが選択できるように構成された
ことを特徴とする逆投影ピント出し装置。