JP3187064B2 - 管内観察用側視型内視鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ほぼ円形の管内面即ち
管内壁面を側視によって観察するための側視型内視鏡に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガス管，水道管等のパイプ内面の
傷やパイプ接続部の溶接状態の検査等に、非破壊検査手
段として内視鏡が広く使用されている。前方視型の内視
鏡は有用ではあるが、管内面を斜めから観察することに
なるため、モニタ−画面上の位置に応じて傷や溶接部の
大きさが変化することになり、傷や溶接部の幅等を定量
的に計測する場合には不向きである。又、前方視型の内
視鏡の先端部前方に円錐状のミラ−を取り付ければ、管
内面のほぼ全周を一度に正面視できるが、画像の歪みが
大きく、これも正確な計測には不向きである。これに対
し、側視型内視鏡は管内面全周を一度に観察することは
できないが、管内面を正面視できると同時に画像の歪み
が少ないので、このような用途には非常に有用である。

【０００３】ところで、側視型内視鏡を用いて管内面の
全周にわたって歪みの少ない画像を得るためには、例え
ば次のような手段が必要である。先ず、管内面全周の観
察を行うためには、内視鏡先端部の対物及び照明光学系
から成る観察光学系が管に対して回転可能であることが
必要である。内視鏡の先端部と手元側の後端部とが接続
されているものであれば、手元側をねじって回転させる
ことで先端部を回転させて、観察するようにした構造が
一般的である。しかし、先端部の正確な回転制御を行う
には、図２５に示すような回転装置が必要である。即
ち、内視鏡１の先端部２内にモ−タ３を内蔵し、この先
端部を適当な方法で管内面に対して固定し、モ−タ３に
よって、内視鏡１内に軸支され且つミラ−４及び観察光
学系（図示せず）が一体になった本体５を回転させるよ
うになっている。そして、本体５を通してモ−タ３の回
転制御信号や電力の供給等を行うようになっている。
又、本体５側は回転し易いようにねじれやすくできてお
り、ある角度だけ両方向に回転させることにより、管内
面の全周を観察できるようになっている。

【０００４】又、管内面の計測を行う場合には、管内面
の観察面に対して内視鏡との距離が、回転位置にかかわ
らず大幅に変わらないようにする必要がある。そのため
には、図２６で示すように観察対象である管６の内径に
近い外径を有する内視鏡１を使用するか、或いは図２７
及び図２８に示すように、内視鏡１の外周にセンタリン
グデバイス７と呼ばれる管６内径に近い外径を有するゴ
ム製等の略リング状部材を装着する等すればよい。セン
タリングデバイス７として、管内径に応じて外径を伸縮
できるものと、径の異なるデバイス７を交換して使用す
るものとがある。

【０００５】次に、従来の側視型内視鏡について説明す
る。実開昭５３−１０１４８２号公報に示された図２９
の内視鏡は、代表的な側視型内視鏡の例である。図中、
イメ−ジガイド８，側視プリズム９ａを含む対物レンズ
９を有する対物光学系１０の入射窓と、先端部分が管内
面方向へ屈曲しているライトガイド１１，照明レンズ１
２を有する照明光学系１３の射出窓とが、内視鏡１の長
手方向に配列されている。この内視鏡は、管内面との距
離がある程度離れている場合には使用できるが、内径が
小さくて細いパイプの場合には、観察距離が短くなるた
め、対物光学系１０と照明光学系１３の各窓の位置ずれ
によるパララックスの影響が顕著に出てしまうことにな
る。そのため、画像の片側が暗くなってしまい、計測な
どの実用に耐えられないという問題がある。また、観察
対象が金属パイプ等であって管内面が比較的鏡面に近い
場合、照明光が管内面で反射して（以下、鏡面反射とい
う）対物光学系の観察用光束領域（視野）内に入り、こ
の部分が非常に強烈なハレ−ションとなり、観察や計測
に支障をきたすという問題もある。

【０００６】又、 実開昭６２−９４３１２号公報及び
特開昭６１−１０９０１３号公報に開示された図３０及
び図３１に示す内視鏡は、対物光学系及び照明光学系の
光束を共通のミラ−で反射させるようにした反射ミラ−
１４が夫々配置されている。又、図３０では、内視鏡中
央部に設けた対物レンズ９の周囲に、略三日月状にライ
トガイド１１の複数の射出端面が配設されている（図３
０（Ｂ）参照）。図３１では、同じく対物レンズ９の周
囲に環状にライトガイド１１の射出端面が配設されてい
る。従って、管内径が比較的小さくても上述の従来装置
に比べれば、反射ミラ−１４で反射させる分だけ管内面
と対物光学系及び照明光学系との距離が大きくなるの
で、パララックスの影響は減少する。しかしながら、内
視鏡に近接する管内面の観察の際には、対物光学系と照
明光学系との配設位置の違いによるパララックスは無視
しがたく、管内面に対する照明のむらが残ってしまう問
題がある。一方で、照明ムラをなくすために配光を広げ
ると、照明の効率が落ちるため、配光の広さと照明の効
率とを同時に満たすことができない。又、観察物の管内
面が鏡面に近い場合には、上述の従来技術と同様に対物
光学系の観察用光束領域内に反射光が進入し、強烈なハ
レ−ションを生じさせるという欠点がある。

【０００７】これに対し、図３２で示された特開昭６１
−３９０１９号公報記載の内視鏡は、ライトガイド１１
の射出端面から射出する光束の半分を、側視プリズム９
ａの手前側に位置するミラ−１５ａで反射させ、残りの
半分を側視プリズム９ａの前方側に位置するミラ−１５
ｂで反射させ、管内面の観察範囲に集光させるようにな
っている。しかも、この装置は、二つのミラ−１５ａ，
１５ｂの像が対物光学系の視野内に入らないように、両
ミラ−１５ａ，１５ｂを対物光学系の射出窓に対して前
後方向にかなり離して配置せしめている。これによっ
て、管内面での鏡面反射によるハレ−ションを防止でき
るようにすると共に配光を確保している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、ミラ−１５ａ，１５ｂの前後方向の離間
距離がかなり大きく、しかも両ミラ−を大きな角度に傾
けて配置するため、内視鏡の先端部が非常に長くなると
いう欠点がある。又、観察距離が変わると急速に配光ム
ラが生じるため、ある所定の内径の管にしか使用するこ
とができない。更に、管内面に対して斜めから照明する
ことになり、しかもこの構成では、照明に十分な大きさ
のミラ−を配置するスペ−スを内視鏡の特性上とれない
ため、照明の効率が悪く、暗くなる欠点がある。又、管
の内径が内視鏡の外径に近似する場合、ミラ−の傾斜角
度をさらに大きくすると共に対物光学系の射出窓から一
層離す必要があり、この点からも配光と照明の効率が悪
いという問題がある。

【０００９】本発明はこのような課題に鑑み、ハレ−シ
ョンを除去すると共に配光と照明効率の良好な管内観察
用側視型内視鏡を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による管内観察用
側視型内視鏡は、ほぼ円形の断面を有する管を観察対象
物とし、内視鏡に取り付けられるセンタリングデバイス
又は内視鏡自体の外形によってその外周が前記管の内径
に等しくなるようにして、前記管の内面を観察するため
に用いられる管内観察用側視型内視鏡において、先端部
に対物光学系の入射窓と照明光学系の射出窓とが備えら
れていて、対物光学系の入射瞳の管内面による像の光束
領域と、照明光学系の射出窓とが重ならないように、対
物光学系と照明光学系とが配置されていることを特徴と
するものである。

【００１１】又、対物光学系の入射瞳が管の中心軸の近
傍に位置するように構成されている。

【００１２】

【作用】観察時に、照明光学系の射出窓から照射される
照明光は、管内面の観察範囲を照射するが、その反射光
は対物光学系の入射瞳に入らないのでハレ−ションが発
生しない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。図１及び図２は、対物光学系の入射瞳が管内径の
ほぼ中心軸上にある場合の、本発明の原理図である。図
１において、１７は観察対象である管のほぼ円形の内
面、１８は管内面１７のほぼ中心軸Ｏ上に位置する内視
鏡の対物光学系の入射瞳であり（説明を容易にするため
に点として表されている）、この入射瞳１８が図示しな
い内視鏡外周の中心軸近傍に位置するように対物レンズ
等が配置されている。又、入射瞳１８の管内面１７に対
する位置は、管内径の大きさに応じてセンタリングデバ
イスを内視鏡に嵌合させる等して調整する。１９，１９
は管内面１７上の観察範囲１７ａの中心点と入射瞳１８
を結ぶ線分に直交し且つ中心軸Ｏを含む平面Ａ上に配置
された一対の照明光学系の射出窓であり、これらの窓１
９，１９は中心軸Ｏに対して対称的に配置されている。

【００１４】ここで、図２に基づいて射出窓１９の配設
位置について説明する。図２（Ａ）は管の長手方向に直
交する方向の断面図（以下、直交断面という）であり、
（Ｂ）は管の長手方向の断面図（以下、長手断面とい
う）である。図（Ａ）において、入射瞳１８を物体とし
た場合、そこから管内面１７に向かう光束Ｌａは観察範
囲１７ａ（幅Ｄｏ）で反射して再び入射瞳１８に収束さ
れ、結像する。又、図（Ｂ）において、入射瞳１８から
射出した光束Ｌａは観察範囲１７ａで反射して、観察範
囲１７ａの幅Ｄｏのほぼ２倍の広がり２Ｄｏをもって中
心軸Ｏを通過して、結像する。これらの反射光束Ｌによ
って、入射瞳１８の管内面１７による像１８ａが形成さ
れるが、この線状に広がった反射光束Ｌと重ならない位
置に照明光学系の射出窓を配設すれば、照明光が管内面
１７で反射しても入射瞳１８に進入することはない。よ
って、図１において、このような位置に射出窓１９，１
９を配設すれば、管内面が鏡面に近いものであってもハ
レ−ションが発生することはない。

【００１５】尚、射出窓１９，１９は図１では入射瞳１
８の真横に配置されているが、内視鏡の長手方向にずら
して配設してもよい。又、射出窓１９の数は適宜選択す
ればよい。

【００１６】上述のように本発明の第一の原理によれ
ば、管内面１７の観察時に、内視鏡の照明光学系の射出
窓１９，１９から管内面１７の観察範囲１７ａを照射す
る照明光の反射光が、対物光学系の入射瞳１８に入射す
ることはなく、ハレ−ションは発生しない。しかも、上
述の従来技術のように照明光学系の射出窓を入射瞳の長
手方向の前後に、長い間隔を開けて配置する必要がな
く、内視鏡先端部を小型に構成できる。また、照明光は
入射瞳１８の略横方向から観察範囲１７ａを照射するこ
とになるから、配光及び照明効率共に良好である。

【００１７】以下、本発明の第一の原理に基づく第一実
施例を図３によって説明する。図中、２１は管内面１７
の観察範囲１７ａの像を撮像する固体撮像素子、２２は
固体撮像素子２１の前面に位置する対物レンズ、２３は
対物レンズ２２の間に設けられた明るさ絞りであり、こ
れらは入射瞳１８が管内面１７の中心軸Ｏ上に位置する
ように配設されており（図（Ａ），（Ｂ）参照）、対物
光学系を構成する。２４，２４は先端部が管内面１７方
向へ屈曲している一対のライトガイド、２５，２５はラ
イトガイド２４，２４の先端において中心軸Ｏに対して
対称的に且つ入射瞳１８より長手方向手前側に配置され
た（図Ｃ参照）一対の照明レンズであり、その射出面は
照明光が観察範囲１７ａへ向かって視野に重なるように
傾斜して形成されている。又、各照明レンズ２５，２５
の射出面は入射瞳１８の反射光束Ｌの領域外に位置して
いる。本実施例は、入射瞳１８に対して照明レンズ２
５，２５の位置を長手方向にずらして配置してあるの
で、内視鏡を比較的小さい径にすることができる。尚、
固体撮像素子２１に代えて先端部で屈曲するイメ−ジガ
イドを配設してもよいことはいうまでもない。

【００１８】図４は第一実施例の変形例を示すものであ
り、図中、照明光学系はひとつのみ用い、ライトガイド
に代えて発光ダイオ−ド２６又は半導体レ−ザが配置さ
れている（図（Ａ），（Ｂ）参照）。又、照明レンズ２
５は入射瞳１８の斜め前方に配置されている。

【００１９】図５は第二実施例を示すものであり、対物
光学系として、入射窓に近接して側視プリズム２８を配
置すると共に、その入射面に明るさ絞り２９が設けら
れ、側視プリズム２８の後方に対物レンズ２２及び固体
撮像素子２１が配設されている。そのため、管内面１７
の中心軸上の入射瞳１８は明るさ絞り２９と同一位置に
なる。照明光学系の射出窓を構成するライトガイド２
４，２４の射出端面２４ａ，２４ａは、対物光学系の入
射窓の後方で斜め上方に傾斜して配置されている（図
（Ｂ），（Ｃ）参照）。本実施例では、ライトガイド２
４，２４の射出端面２４ａ，２４ａは管の中心軸Ｏを含
む平面Ａより少し上方で、しかも反射光束Ｌの領域外に
配置されることになる。この構成によれば、管内面１７
の観察範囲１７ａに対して配光ムラの少ない効果的な照
明を達成することができる。

【００２０】図６は第三実施例を示すものであり、照明
光学系を構成するライトガイド３１は先端部で二またに
分岐されて管内面１７方向へ屈曲し（図（Ａ）参照）、
射出窓を構成する射出端面３１ａ，３１ａは対物光学系
の入射窓の長手方向両側に直線状に広がっている（図
（Ｂ）参照）。しかも、射出端面３１ａ，３１ａから射
出される照明光が観察範囲１７ａを効率よく照射するよ
うに、射出端面３１ａ，３１ａは内側に傾斜して配置さ
れている（図（Ｃ）参照）。尚、射出端面３１ａ，３１
ａの形状は、反射光束Ｌの領域外であれば、直線状に限
定されること無く弧状，環状等適宜のものを選択するこ
とが出来る。本実施例の場合、射出端面３１ａ，３１ａ
が細いので、入射窓の真横に配置されても内視鏡の先端
部を小径且つ短いものにすることが出来る。

【００２１】図７は第四実施例を示すものであり、図
中、３３，３３は一対のライトガイド３４，３４の先端
前方であって対物光学系の側視プリズム２８の両側に夫
々配置された照明用単ファイバ−であり、断面が円形で
コア周囲にクラッドが形成された構成を有している。こ
の単ファイバ−３３の入射側端面３３ａは斜めにカット
されて半透過反射面又はフレネル面を形成し、ライトガ
イド３４から入射する照明光の一部を管内面１７の観察
範囲１７ａへ反射させると共に、残りの光を透過せしめ
る。又、射出側端面３３ｂも同一方向に斜めにカットさ
れていて、全反射面を形成し（金属被膜をコ−ティング
してもよい）て照明光を観察範囲１７ａ方向へ反射させ
るようにしてもよい。尚、図８に示すように、単ファイ
バ−３３の中間部に、斜めに半透過膜を配設した接合面
３３ｃを形成して一部の照明光を反射させるようにして
もよい。いずれにしても各単ファイバ−３３において少
なくとも二方向から照明光を照射できるから、観察範囲
１７ａ内の影をなくすことに有効である。又、単ファイ
バ−の構成については、実施例のものの他に、例えば四
角柱のガラス棒の周囲を低屈折率層で囲うなど、適宜の
ものを採用することが出来る。

【００２２】図９と図１０は上述の各実施例の対物光学
系の変形例を示すものである。図９において、対物光学
系の入射窓に位置する明るさ絞り２９と対物レンズ２２
の間に位置する側視プリズム３６は、二個のプリズム３
６ａ，３６ｂがこれらプリズムより屈折率の小さい接合
層３７を挟持して形成される。物体からの光束は明るさ
絞り２９を通ってプリズム３６に入射し、反射面３６ｃ
で反射して上方へ曲げられた後、接合層３７で全反射し
て対物レンズ２２に入射することになる。この構成によ
れば、対物レンズ２２を内視鏡の中心に寄せやすいとい
う利点がある。

【００２３】図１０は、対物光学系を、側視プリズム２
８を構成する直角プリズムと菱形ブリズム３８とを組み
合わせて形成したものである。この構成によれば、対物
光学系が比較的上方に配置されるので、射出窓以外の部
分の照明光学系と対物光学系とを上下方向に重なるよう
に配置することができ、内視鏡の小型化に有効である。

【００２４】図１１は第五実施例を示すものであり、対
物光学系が照明光学系と反対側である先端側に配置され
ている。即ち、照明光学系は、内視鏡の手元側から、一
対のライトガイド３４，３４及び照明光を上方へ曲げ且
つ観察範囲１７ａ方向へ偏向させるための三角直角プリ
ズム４０，４０が、順次配置されている。一方、対物光
学系は、内視鏡の先端部から、固体撮像素子２１，対物
レンズ２２，一対の三角直角プリズム４０，４０間に位
置する側視プリズム２８が順次配置されている。本実施
例の場合、対物光学系と照明光学系とが重ならないの
で、細径の内視鏡を実現できる。しかも内視鏡先端部は
比較的短い長さにすることができる。

【００２５】図１２は第六実施例を示すものであり、図
中、図１１と同様に配置されたライトガイド（図示せ
ず）の間に、固体撮像素子２１，像リレ−レンズ系４
２，このリレ−レンズ系４２に挟まれた明るさ絞り４
３，結像レンズ４４から成る対物光学系が配置されてい
る。しかも反射ミラ−４５上に明るさ絞り４３の像、即
ち入射瞳１８が結像せしめられている。ここで、この反
射ミラ−４５は、対物光学系の光束と照明光学系の照明
光束を反射させる共通のミラ−を構成し、しかもミラ−
４５上で一対の照明光束と管内面１７による入射瞳１８
の像とが並列して重ならないように、各光学系が配置さ
れている。尚、４６は結像レンズ４４による観察範囲１
７ａの中間像である。又、対物光学系と照明光学系を別
個の反射ミラ−を用いる等完全に分離できて、フレア−
等の影響のない場合は、反射ミラ−を視野をカバ−する
ための必要最小限の大きさとし、リレ−レンズ系４２及
び明るさ絞り４３を無くして反射ミラ−に入射瞳の機能
を持たせるようにしても良い。

【００２６】図１３は、第七実施例を示すものであり、
内視鏡１の中央部にライトガイド３４，三角直角プリズ
ム４０，照明レンズ４８が配置されて照明光学系を構成
している。照明レンズ４８は、照明光をその後方（手前
側）上方に位置する管内面１７の観察範囲１７ａへ偏向
せしめるべく、射出面が傾斜して形成されている。又、
照明レンズ４８の後方でライトガイド３４の両側には、
固体撮像素子２１，対物レンズ４９から成る一対の対物
光学系が配置されている。各対物レンズ４９，４９から
の光束が光軸に沿って進むように偏向するために、入射
面が互いに反対方向へ傾斜して形成されている。そし
て、この偏向により管内面１７で反射した反射光束Ｌ
は、夫々他方の対物レンズ４９の位置に長手方向へ広が
るようになっていて、照明光学系の射出窓とは重ならな
い。

【００２７】本実施例の場合、二つの対物光学系によっ
て観察範囲１７ａを異なる視野方向から観察することが
出来、観察像の立体視が可能になる。次に、立体視の方
法について述べれば、二つの対物光学系による観察画像
をモニタ−上に交互に表示するようにし、一方、観察者
はモニタ−画像の切り換えに同期して開閉作動するシャ
ッタ−付き眼鏡をかけて、観察を行うようにすればよ
い。このようにして、いわゆる三次元表示装置を組み合
わせれば、三次元観察が可能になる。更に、この対物光
学系によって、三次元計測のデ−タを得ることができ
る。尚、照明光学系のライトガイド３４に代えて、発光
ダイオ−ドや半導体レ−ザ等を採用してもよいこと、照
明光学系の射出窓の配設位置を対物光学系の入射窓に対
して、長手方向の手前側又は真横等に配設できること
は、上述の各実施例と同様である。

【００２８】又、上述の各実施例で、内視鏡にセンタリ
ングデバイスを取り付けた場合、両者の中心軸が一致し
ていることは必ずしも必要ではない。センタリングデバ
イスを内視鏡に取り付けた状態で、管の中心軸に対物光
学系の入射瞳が一致していればよい。

【００２９】上述の各実施例は管内面の中心軸Ｏ上に観
察範囲に対向して対物光学系の入射瞳が位置するもので
あるが、本発明は、入射瞳が中心軸Ｏ上になくても、管
の直交断面において、中心軸Ｏから第一図に示した平面
Ａに直交する線上でほぼ±Ｒ／２（Ｒ：管内面の半径）
の範囲内に入射瞳があれば、上述の場合と同様な効果を
得ることが出来る。このような本発明の第二の原理を、
図１４乃至図１６に基づいて説明する。図１４におい
て、対物光学系の入射瞳１８は管内面１７の中心軸Ｏか
ら下方に距離ｘ（図（Ａ）において、下方向を＋，上方
向を−とする）の位置にあるものとし、又管内面１７の
観察範囲１７ａの長さをＤｏとして、入射瞳１８の鏡面
反射による結像を考える。入射瞳１８の中心から観察範
囲１７ａ方向へ発した光束Ｌａが、鏡面に近い管内面で
反射した反射光束Ｌの瞳位置１８における広がりをＤｉ
とする。管の直交断面と長手断面において現れる夫々の
広がりＤｉが、図（Ａ）と図（Ｂ）とに表される。その
ため、照明光学系の射出窓は光束Ｌａ及び反射光束Ｌの
領域外に配置する必要がある。ここで、距離ｘに対する
直交断面方向の広がり（Ｓ方向とする）Ｄｉと長手断面
方向の広がり（Ｔ方向とする）Ｄｉとを、図１５に示す
線分ＳとＴとによって示すものとする。また、観察範囲
１７ａの長さＤｏは、入射瞳１８の距離ｘにかかわらず
一定とする。

【００３０】従って、図１５において、反射光束Ｌは、
Ｓ方向では、入射瞳１８が管の中心軸Ｏ上に有る場合即
ちｘ＝０のときは、Ｄｉ＝０となり、またｘ＝Ｒ／２の
ときは、Ｄｉ＝Ｄｏとなる。また、Ｔ方向では、平面反
射であるから、ｘの値にかかわらず常にＤｉ＝２Ｄｏと
なる。このため、距離ｘ＝±Ｒの場合には、広がりＤｉ
は、Ｓ方向とＴ方向とで等しくなり（Ｄｉ＝２Ｄｏ）、
距離ｘが０の場合には、直線状になる。 尚、Ｄｉ，Ｄｏ，ｘ，Ｒの関係は次式で表される。 Ｄｉ／Ｄｏ＝２｜ｘ｜／Ｒ

【００３１】次に、入射瞳１８が中心軸Ｏから上方即ち
観察範囲１７ａ方向に距離ｘ（≧−Ｒ／２）の位置にあ
る場合について説明する。図１６は、ｘ＝−Ｒ／２の位
置に入射瞳１８がある場合を示しており、図（Ａ）に示
す管内面１７の直交断面においては、反射光束Ｌは観察
範囲１７ａの長さＤｏと同一幅の平行光束となる。
（尚、図（Ｂ）に示す長手断面では、瞳位置ｘにおける
反射光束Ｌの広がりＤｉは２Ｄｏとなる。）従って、直
交断面図（Ａ）における観察範囲１７ａの幅Ｄｏが管内
面１７の円周の約１／３程度であれば、管径に対する反
射光束Ｌの幅の割合が大きくなるので、内視鏡における
照明光学系の射出窓の配設スペ−スは限界になる。又、
長さＤｏが円周の約１／１０程度内であれば、反射光束
Ｌの広がりは少なく、照明光学系の射出窓の配設スペ−
スは十分に余裕がある。

【００３２】上述のように、本発明の第二の原理によれ
ば、入射瞳１８が管内面１７の中心軸Ｏ上に位置してい
なくても、中心軸Ｏから±Ｒ／２の距離内にあれば、ハ
レ−ションを排除すると共に配光と照明効率の良好な側
視型内視鏡を得ることができる。但し、管内面１７の観
察範囲１７ａの直交断面方向の幅が管内周の１／３以上
になると、入射瞳１８が−Ｒ／２の位置ではハレ−ショ
ンを排除し得る照明光学系の射出窓の配置は困難にな
る。このような場合には、入射瞳１８を−Ｒ／２の位置
から中心軸Ｏに近づければ、反射光束Ｌは収束するよう
になるので、ハレ−ションを排除し得る射出窓の配置ス
ペ−スが広がり、これが可能になる。

【００３３】図１７は、本発明の第二の原理に基づく第
八実施例を示すものである。図中、入射瞳１８はｘ＝＋
Ｒ／２の位置にあり、対物光学系と照明光学系の各光束
は同一の反射ミラ−４５によって曲げられるようになっ
ている。又、照明光学系は管内面１７の中心軸Ｏ上にあ
って、その下側に対物光学系が配置されている。そのた
め、一対の照明光学系は対物光学系の両側に、その射出
窓が光束Ｌａ及び反射光束Ｌの領域ｅ外（図（Ａ）参
照）に位置するように配置されている。照明レンズ５１
は照明光が観察範囲１７ａに向かうように、射出面が傾
斜して構成されている。このような構成において、直交
断面方向の観察範囲１７ａの幅Ｄｏが円周の１／４程度
内であれば、光束Ｌａ及び反射光束Ｌを避けた照明光学
系の射出窓の配置が可能である。特に、幅Ｄｏが管円周
の１／６〜１／１０程度の範囲内であれば、ハレ−ショ
ンのない射出窓の配置が容易である。

【００３４】図１８は第九実施例を示すものである。図
中、入射瞳１８はｘ＝−Ｒ／２の位置にあり、直交断面
方向の観察範囲１７ａの幅Ｄｏは 管円周の約１／６と
なっている（図（Ａ）参照）。反射光束Ｌは平行である
から、照明光学系の射出窓を構成する一対の照明レンズ
５２，５２は、反射光束Ｌの領域外に配置せしめられ
る。しかも、この照明レンズ５２はくさびプリズムとし
て形成され、入射瞳１８の真横から観察範囲１７ａ方向
へ照明光を偏向せしめることになる。このため、配光，
照明効率共に良好である。尚、対物光学系とライトガイ
ド３１の構成は、図６のものとほぼ同様である。

【００３５】次に、入射瞳１８が距離ｘ≧Ｒ／２の位置
に配設された場合の、本発明の第三の原理を図１９に基
づいて説明する。対物光学系の入射瞳１８が管内面１７
の中心軸Ｏより下側即ちｘ＞０の場合、入射瞳１８から
観察範囲１７ａへ向かう光束Ｌａの領域に対し、反射光
束Ｌは中心軸Ｏの上側でしかも光束Ｌａの領域内で収束
し、入射瞳の像を結像する事になる。即ち、図１９にお
いて、入射瞳１８の管内面１７による像１８ａの位置
を、中心軸Ｏを原点としてｘ′で表すと、入射瞳像１８
ａの位置ｘ′は次式で表される。 ｘ′＝Ｒ／２・（−ｘ）／（Ｒ／２＋ｘ） この式に関連して更に説明すれば、（１）入射瞳１８が
中心軸Ｏ上にある場合は、瞳像１８ａはこれに一致し、
光束Ｌａと反射光束Ｌは重なる。（２）入射瞳１８が無
限遠にある場合（ｘ＝∞）は、上式はｘ′＝−Ｒ／２と
なる。しかも、光束Ｌａは幅Ｄｏの平行光束となるた
め、この領域内に反射光束Ｌが含まれることになる。

【００３６】従って、ｘ＞Ｒ／２の場合（０＜ｘ≦Ｒ／
２の領域については上述した）においても、光束Ｌａの
領域外に照明光学系の射出窓を配置すれば、ハレ−ショ
ンを排除することができる。入射瞳１８をｘ＞Ｒ／２の
位置に配置する手段は、上述の実施例と同様に、反射ミ
ラ−を用いてもよく、或いは直接対物光学系を配置して
もよいが、この原理の場合、ｘがおおきいので、前者の
手段の方が容易である。

【００３７】尚、入射瞳１８がｘ＜−Ｒ／２の位置にあ
る場合について説明すれば、この場合、観察範囲１７ａ
にかなり接近した位置に内視鏡１の対物光学系の入射窓
が位置することになり、しかも観察のための画角の仕様
が１００°前後に設定されているために、照明光の反射
光が入射するのを排除するのが困難となる。そのため、
ハレ−ションを除去するには、照明光学系の射出窓をか
なり外側に配置しなければならず、上述の従来技術と同
様の欠点を生じるので好ましくない。

【００３８】図２０は本発明の第三の原理を用いた第十
実施例を示すものである。図中、入射瞳１８は管内径Ｒ
にほぼ近似した内視鏡外径と同一距離の位置にあり、反
射ミラ−４５によって光束Ｌａが折り曲げられるように
なっている。又、照明光学系は一対の円柱状発光体（蛍
光灯等）５４を用い、管の長手方向且つ中心軸Ｏの上方
に、光束Ｌａを避けた位置に配置せしめている。本実施
例の場合、照明光学系の射出窓が管内面１７の観察範囲
１７ａに近接した位置にあるので、明るい画像が得られ
る。

【００３９】図２１は第十一実施例を示すものである。
図中、照明光学系は、照明光を伝送する一対のライトガ
イド３４，３４と、中央に光束Ｌａを通過させるための
円形孔５５ａと入射側に傾斜して配置されるハ−フミラ
−面５５ｂと出射側にアルミ等金属板を傾斜して配置せ
しめて全反射させる全反射面５５ｃとから成る平板ガラ
ス５５と、が備えられている。この平板ガラス５５は、
その仮面に円形孔５５ａを除いて遮光板が配置されてお
り、漏洩光によるフレア−を防止できるようになってい
る。尚、本実施例では、照明光学系の射出窓は部分的に
反射光束Ｌと長手方向で重なり、ハレ−ションを発生さ
せる。

【００４０】図２２は第十二実施例を示すものである。
本実施例は、ｘ＝Ｒの位置に入射瞳１８があるように対
物光学系が配設されている。照明光学系では、ライトガ
イド３４，３４の射出端面にアクリル，オパ−ルガラス
等の光拡散物質５６，５６が、光束Ｌａの領域外で中心
軸Ｏの上方に配置されている。

【００４１】図２３及び図２４は上述の各実施例に適用
され得る照明手段の変形例である。図２３は第十一実施
例の照明手段の変形例を示すものであり、図中、光束Ｌ
ａ（又は反射光束Ｌ）通過用の円形光５７ａが穿設され
たアクリル又はオパ−ルガラスから成る拡散板５７に、
側面から一対のライトガイド３４，３４（図（Ａ）参
照）又は側面と裏面から二本のライトガイド３４，５８
（図（Ｂ）参照）によって、照明光が供給される。そし
て、拡散板５７内の拡散物質によって光が均一に反射さ
れて曲げられ、管内面の観察範囲を照射するようになっ
ている。又、拡散板５７の裏面は円形孔５７ａを除いて
遮光膜が取り付けられている。この場合、照明光は長手
方向に関して反射光束Ｌの領域内からも観察範囲１７ａ
を照射することになるから、ハレ−ションが発生する
が、拡散板５７の表面全域で均一に拡散照明することに
なるから、強烈なハレ−ションにはならず、観察及び計
測等に与える悪影響は小さい。

【００４２】図２４は、ライトガイドの射出端面を射出
窓とするものであって、対物光学系の入射窓をほぼ囲う
ように異形成形されている。図（Ａ）は馬蹄形射出端面
５９ａを有するライトガイド５９を示すものであり、図
（Ｂ）は略コ字状の射出端面６０ａを有するライトガイ
ド６０，図（Ｃ）は矩形の射出端面６１ａを有するライ
トガイド６１を夫々示すものである。これらの射出窓
は、長手方向に広がった反射光束Ｌと部分的に重なり、
この部分でハレ−ションを生じるが、管内面までの観察
距離が短い場合即ち近点の観察には有効である。

【００４３】

【発明の効果】上述のように本発明に係る管内観察用側
視型内視鏡によれば、対物光学系の入射瞳の管内面によ
る像の光束領域が、照明光学系の射出窓と重ならないよ
うにして対物光学系及び照明光学系が配置されているか
ら、管内面の鏡面反射によって生じるハレ−ションを排
除できると共に、配光特性と照明効率を改善出来て、管
内面の観察や計測等を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の原理を示す内視鏡先端の要部斜
視図である。

【図２】（Ａ）は管内面に対する入射瞳の像を形成する
光束を示す直交断面図であり、（Ｂ）は長手断面図であ
る。

【図３】本発明の第一実施例を示すものであり、（Ａ）
は直交断面図、（Ｂ）は長手断面図、（Ｃ）は照明レン
ズと対物レンズの位置関係を示す図である。

【図４】第一実施例の変形例を示す図３と同様な図であ
る。

【図５】第二実施例についての図３と同様な図である。

【図６】第三実施例を示すもので、夫々（Ａ）は側面、
（Ｂ）は平面、（Ｃ）は正面からみた要部構成図であ
る。

【図７】第四実施例を示すもので、（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は図３と同様な図であり、（Ｄ）は単ファイバ−
の側面図である。

【図８】図７の単ファイバ−の変形例を示す図である。

【図９】対物光学系の変形例を示す図である。

【図１０】対物光学系の他の変形例を示す図である。

【図１１】第五実施例を示すもので、夫々（Ａ）は正
面、（Ｂ）は側面からみた要部構成図、（Ｃ）は光学系
の要部斜視図である。

【図１２】第六実施例の対物光学系を示す側面図であ
る。

【図１３】第七実施例を示す図３と同様な図である。

【図１４】本発明の第二の原理の説明図であり、（Ａ）
は管の直交断面図、（Ｂ）は長手断面図である。

【図１５】入射瞳の位置と光束の広がりとの関係を示す
図である。

【図１６】入射瞳が中心軸Ｏの上方にある場合の図１４
と同様な図である。

【図１７】第八実施例を示すもので、夫々（Ａ）は正
面、（Ｂ）は側面からみた要部構成図である。

【図１８】第九実施例を示すもので、夫々（Ａ）は正
面、（Ｂ）は平面からみた要部構成図である

【図１９】本発明の第三の原理を説明するための管内面
の直交断面図である。

【図２０】第十実施例を示すもので、夫々（Ａ）は正
面、（Ｂ）は側面からみた要部構成図である

【図２１】第十一実施例を示すもので、夫々（Ａ）は正
面、（Ｂ）は側面、（Ｃ）は平面からみた要部構成図、
（Ｄ）は平板ガラスの側面図である。

【図２２】第十二実施例を示すもので、夫々（Ａ）は正
面、（Ｂ）は側面からみた要部構成図である

【図２３】（Ａ），（Ｂ）は照明光学系の照明手段の変
形例である。

【図２４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は夫々ライトガイド
射出端面の変形例を示す図である。

【図２５】従来の内視鏡先端部の回転装置を示す一部断
面図である。

【図２６】管内径とほぼ同一外径の内視鏡を示す長手方
向断面図である。

【図２７】センタリングデバイスを装着した内視鏡の直
交方向断面図である。

【図２８】図２７の内視鏡の長手方向断面図である。

【図２９】従来の内視鏡の要部構成図である。

【図３０】従来の内視鏡を示すものであり、（Ａ）は側
面図、（Ｂ）は矢印Ｐ方向からみた要部正面図である。

【図３１】（Ａ）は従来の内視鏡の要部構成図、（Ｂ）
は直交断面図である。

【図３２】従来の内視鏡の要部構成図である。

【符号の説明】

１ 内視鏡 １７ 管内面 １７ａ 観察範囲 １８ 入射瞳 ２１ 固体撮像素子 ２２，４９ 対物レンズ ２３，２９ 明るさ絞り ２４，３４ ライトガイド ２５，４８ 照明レンズ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ円形の断面を有する管を観察対象物
   とし、内視鏡にセンタリングデバイスを取り付けるか又
   は内視鏡自体の外形によってその外周が前記管の内径に
   ほぼ等しくなるようにして、前記管の内面を観察するた
   めに用いられる管内観察用側視型内視鏡において、先端
   部に対物光学系の入射窓と照明光学系の射出窓とが備え
   られていて、前記対物光学系の入射瞳から射出した光束
   の前記管の内面で反射前後の領域と、前記照明光学系の
   射出窓とが重ならないように、対物光学系と照明光学系
   とが配置されていることを特徴とする管内観察用側視型
   内視鏡。
2. 【請求項２】 前記対物光学系の入射瞳が管の中心軸の
   近傍に位置するように構成されていることを特徴とす
   る、請求項１に記載の管内観察用側視型内視鏡。