JP3041062B2

JP3041062B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP3041062B2
Application number: JP3048551A
Authority: JP
Inventors: 寛藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2015-05-15
Also published as: JPH04284412A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、照明光学系の光伝送路
に用いる光ファイバ・バンドルを改良した内視鏡装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光ファイバ・バンドル
は、この光ファイバ・バンドルの先端に対向配置させる
拡散レンズと組み合せて（図５参照）、内視鏡における
照明光学系として配設していた。このように拡散レンズ
と組み合せた理由は、従来のこの種の光ファイバ・バン
ドルにおける先端部端面が平坦にそろえられ、これによ
り先端部端面からの照射光が中心部分付近で明るくその
周縁側ほど暗くなる配光特性を有していることによる。
つまり、上記配光特性を考慮して光ファイバ・バンドル
の中心部分の明るさと、その周縁側の明るさの差を拡散
レンズにて小さくするように工夫している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように光ファイバ・バンドルと拡散レンズとを単に組み
合せただけでは、光ファイバ・バンドルの中心部分の明
るさとその周縁側の明るさとの差を更に小さくすること
ができなかった。そのため、従来のこの種の光ファイバ
・バンドルを内視鏡の照明光学系に適用した場合におい
ては、光ファイバ・バンドルの照射光分布が不均一とな
る。従って、ＣＣＤ等の２次元固体撮像素子により被写
体を撮像して得られる画像に、画像むらが生じることに
なるという不具合があった。

【０００４】本発明は、係る課題に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、光ファイバ・バンドル
における中心部分付近とその周縁側との間の明るさの差
異を解消することにある。［発明の構成］

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、第１発明では、照明光学系の光伝送路に
光ファイバ・バンドルを有し、拡散レンズを介して被検
体を照明する内視鏡装置において、前記光ファイバ・バ
ンドルの出射端面は、平坦な端面の中心部分に該光ファ
イバ・バンドル径より小さい径で底面が平坦な凹状のく
ぼみを設けて形成された形状であることを特徴とするも
のである。また、第２発明では、前記くぼみの側面がテ
ーパ状に連続変化していることを特徴とするものであ
る。

【０００６】第３発明では、照明光学系の光伝送路に光
ファイバ・バンドルを有する内視鏡装置において、前記
光ファイバ・バンドルの出射端面は、平坦な端面の中心
部分に該光ファイバ・バンドル径より小さい径で先端が
平坦な凸状に飛び出た部分を設けて形成された形状であ
ることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明による第１及び第２の発明の構成であれ
ば、先端部端面の中心部分の照射光を周辺部まで拡散で
きるから、光ファイバ・バンドルの中心部付近とその周
縁側との間の明るさの差異を大幅に小さくできる。した
がって、被写体を広範囲に亘り一様照射できる。

【０００８】また、第３発明の構成であれば、拡散レン
ズを用いることなく、先端部端面の照射光を周辺部にま
で拡散できる。

【０００９】

【実施例】図１は第１発明が適用された光ファイバ・バ
ンドル１の構造を示す構成図、図２は第２発明が適用さ
れた光ファイバ・バンドル２の構造を示す構成図であ
る。図１の光ファイバ・バンドル１は、同図(a) の縦断
面図及び同図(b）の正面図に示すように、先端部３の端
面３ａの中央部分４が凹状に落ち込んだ先端部形状のも
ので、多数本の光ファイバ素線５を束ねて形成したもの
である。なお、図中、４ａは先端部３での延出長の長い
光ファイバ素線による側面を示している。

【００１０】図２の光ファイバ・バンドル２は、同図
(a) の縦断面及び同図(b) の正面図に示すように、先端
部３の端面３ａの中央部分４が凹状に落ち込み且つ中央
部分４からその周縁６の先端側までテーパ状に連続変化
した先端部形状のもので多数本の光ファイバ・バンドル
素線５を束ねて形成したものである。

【００１１】これらの光ファイバ・バンドル１，２は、
先端部３の端面３ａに例えば図３の如く、拡散レンズ７
を対向配置して組み合せることにより、先端部３の端面
３ａの中心部分の照射光を以下説明するように先端部３
全体の照射角近傍まで拡散できる。但し、各光ファイバ
素線５から光が射出する時の広がり角Ｎ．Ａ．をＮ．
Ａ．＝０．５５（約６７°）とする。また各光ファイバ
素線５の配光特性はガウス分布に従うものとする。

【００１２】図３は、光ファイバ・バンドル１を拡散レ
ンズ７と組み合せた本発明適用構造の照明光学系を示し
たものである。なお図中、８は光ファイバ・バンドル１
の中心に配設されている光ファイバ素線の先端を示し、
また９，１０は拡散レンズ７の両端から射出するような
光ファイバ・バンドル１の位置に配設されている光ファ
イバ素線の先端をそれぞれ示している。なお、拡散レン
ズ７の中心部７ａと先端９，１０との間の距離の２倍
が、その中心部７ａと先端８との間の距離に等しくなる
ように光ファイバ・バンドル１及び拡散レンズ７を設計
している。

【００１３】この本発明適用構造の照明光学系におい
て、光ファイバ・バンドル１における３つの各先端８，
９，１０から射出される光の広がりを計算機により算出
し、プロットすると図中の光線１１，１２，１３とな
る。即ち、光線１１は、先端８から射出した光の広がり
を表わす。同様に光線１２，１３は、それぞれ先端９，
１０より射出した光の広がりを表わす。

【００１４】図３に示した光線１１〜１３による光の広
がりの関係にある場合、光ファイバ・バンドル１の中心
部分４は凹状に落ち込んだ形状であるため、延出長の長
い光ファイバ素線による側面４ａによってその中心部分
４から射出される光の一部にけられが生じる。このけら
れを考慮し、光の広がりと明るさとの関係を計算機によ
り算出し、プロットして示したものが図４の特性曲線で
ある。なお、図４における横軸は光ファイバ・バンドル
の中心軸からの角度を表わし、縦軸に明るさを表し、最
大値を１にして規格化している。

【００１５】上述した本発明適用構造の照明光学系に対
して、従来構造の照明光学系は、図５に示すように先端
部端面が平坦にそろえられた光ファイバ・バンドル１４
と、この光ファイバ・バンドル１４の先端部に対向配置
させる拡散レンズ１５とを組み合せてなる。なお、図
中、１６は光ファイバ・バンドル１４の中心に配設され
ている光ファイバ素線の先端を示し、また１７，１８は
拡散レンズ１５の両端から射出するような光ファイバ・
バンドル１４の位置に配設されている光フィイバ素線の
先端をそれぞれ示している。

【００１６】この従来構造の照明光学系において、光フ
ァイバ・バンドル１４における３つの各先端１６，１
７，１８から射出される光の広がりを計算機により算出
し、プロットすると、図中の光線１９，２０，２１とな
る。即ち、光線１９は、先端１６から射出した光の広が
りを表わす。同様に光線２０，２１は、それぞれ先端１
６，１７より射出した光の広がりを表わす。

【００１７】図５に示した光線１９〜２１による光の広
がりの関係にある場合、光の広がりと明るさとの関係を
計算機により算出し、プロットして示したのが図６の特
性曲線である。なお、図６における横軸は光ファイバ・
バンドルの中心軸からの角度を表わし、縦軸は明るさを
表し、最大値を１に規格化している。

【００１８】前述した本発明適用構造の照明光学系と、
従来構造の照明光学系とを対比して見ると、特に図４の
特性曲線と図６の特性曲線とを比較して見ると、図１の
光ファイバ・バンドル１を用いた本発明適用構造の照明
光学系の方が従来構造のそれよりも、一様な明るさの部
分が広がっていることがわかる。また光ファイバ・バン
ドルの中心部分の明るさのゆらぎも軽減されていること
がわかる。

【００１９】また、図２の光ファイバ・バンドル２を用
いた本発明適用構造の照明光学系については図示を省略
しているが、図１の光ファイバ・バンドル１を用いたも
のと同等もしくはそれ以上に上記した利点を得ることが
できるものである。

【００２０】また、前述した第１及び第２発明の光ファ
イバ・バンドル１，２は照明光学系を構築する場合に拡
散レンズを必要としているが、図７に示すような第３発
明の光ファイバ・バンドル２２であれば、光フィイバ・
バンドル２２のみで広帯域に一様な明るさの照射光を射
出でき、また拡散レンズが不要のものである。即ち、図
７の光ファイバ・バンドル２２は、同図(a）の縦断面図
及び同図(b）の正面図に示すように、先端部３の先端３
ａの中央部分４が凸状に飛び出た先端部形状のもので、
多数本の光ファイバ素線５を束ねて形成したものである
から、上記した効果が得られるものである。

【００２１】次に、第１図，第２図及び第３図の光ファ
イバ・バンドル１，２，２２を用いた本発明適用構造の
照明光学系を内視鏡に配設した一例を図８に従って説明
する。

【００２２】図８に示すように、装置本体２３の光源２
４から内視鏡スコープ２５のスコープ先端部２６まで本
発明適用構造の照明光学系２７を配設しておけば、被写
体Ｐに対し広範囲に亘り照射むらのない一様な照射光で
照明できる。そのため、スコープ先端部２６に設けたＣ
ＣＤ２８で得られた光電交換信号をカメラコントロール
ユニット（ＣＣＵ）２９で映像信号に変換後、装置本体
２３の画像処理部３０において映像信号を基に被写体Ｐ
に対応する内視鏡画像を構成し、この内視鏡画像を表示
系３１で表示した際、上記したように照射光に照射むら
がないため、画像むらのない内視鏡画像の表示がなされ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバ・バンドルにおける中心部分付近とその周縁側
との間の明るさの差異が解消され、一様な照射光分布で
広範囲に亘り被写体を照明できる。そのため、この照明
下で被写体を撮像した場合、この撮像にて得られる画像
のＳ／Ｎ比が大幅に改善される。また、これにともない
本発明適用構造の照明光学系を採用した画像表示装置は
画像の信頼性が向上したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１発明が適用された光ファイバ・バ
ンドルの構造を示す構成図である。

【図２】本発明の第２発明が適用された光ファイバ・バ
ンドルの構造を示す構成図である。

【図３】本発明適用構造の照明光学系の作用を示す図で
ある。

【図４】本発明適用構造の照明光学系における光の広が
りと明るさとの関係を示す特性曲線図である。

【図５】本発明適用構造の照明光学系を説明するために
用いた従来構造の照明光学系の作用を示した図である。

【図６】本発明適用構造の照明光学系を説明するために
用いた従来構造の照明光学系における光の広がりと明る
さとの関係を示す特性曲線図である。

【図７】本発明の第３発明が適用された光フィイバ・バ
ンドルの構造を示す構成図である。

【図８】本発明適用構造の照明光学系が配設された内視
鏡の概略を示す構成図である。

【符号の説明】

１光ファイバ・バンドル２光ファイバ・バンドル３先端部４光ファイバ・バンドルの中心部分５光ファイバ素線６光ファイバ・バンドルの周縁部分７．拡散レンズ８，９，１０光ファイバ素線の先端２２光ファイバ・バンドル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系の光伝送路に光ファイバ・バ
ンドルを有し、拡散レンズを介して被検体を照明する内
視鏡装置において、前記光ファイバ・バンドルの出射端面は、平坦な端面の
中心部分に該光ファイバ・バンドル径より小さい径で底
面が平坦な凹状のくぼみを設けて形成された形状である
ことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】前記くぼみの側面がテーパ状に連続変化し
ていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項３】照明光学系の光伝送路に光ファイバ・バ
ンドルを有する内視鏡装置において、前記光ファイバ・バンドルの出射端面は、平坦な端面の
中心部分に該光ファイバ・バンドル径より小さい径で先
端が平坦な凸状に飛び出た部分を設けて形成された形状
であることを特徴とする内視鏡装置。