JP3534853B2 - 内視鏡の光照射部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内視鏡の光照射部材、特
に先端部から被観察体内へ光を照射するために配置され
た照射光学系部材の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置では、内視鏡先端部に、
ライトガイドを含む照射光学系部材、固体撮像素子であ
るＣＣＤ（Charge Coupled Device）に接続される観察
光学系部材が備えられている。この照射光学系部材によ
れば、ライトガイドを介して光源部からの光が先端部ま
で導かれ、この先端部から被観察体内へ照射されること
になり、この光照射に基づいて上記ＣＣＤでは被観察体
内像が捉えられる。そして、このＣＣＤから出力される
画像信号を信号処理回路で処理することによって、最終
的に被観察体内の画像がモニタ上に表示される。また、
光学的に観察する内視鏡では、イメージガイド及び接眼
レンズが設けられ、この場合も上記照射光学系部材によ
り照射された光で捉えられる被観察体内を接眼レンズで
観察することができる。

【０００３】図７には、上記照射光学系部材の構成が示
されており、この照射光学系部材は、多数本の光ファイ
バーからなるライトガイド１と照射窓レンズ（投光レン
ズ）２から構成される。そして、この光ファイバーに
は、図示のように光源から角度θ1 の範囲で光が入射す
ると、出射端からは角度θ2 の広がりを以て光が出射す
ることになり、この出射光が観察窓レンズ２で拡散され
て被観察体内へ照射される。図８は、各光ファイバーか
ら出射される光の状態を模式的に表したものであるが、
このような広がりを有することにより、観察窓レンズ２
から所定の拡散光を得ることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の内視鏡の光照射部材では、照射光が正面に真っ直ぐ
出力されるように配置されており、またその照射範囲が
上記ライトガイド１の太さや照射窓レンズ２の構成等で
限定されるため、特に近距離では必ずしも良好な照射状
態とはならないという問題があった。内視鏡の撮影距離
は数ｍｍ（近距離）から十数ｃｍ（遠距離）程度である
が、先端面から真っ直ぐ出力される照射光によれば、遠
距離の観察、撮影に有利であり、近距離から遠距離まで
の全ての距離において、均一な照射状態とすることは困
難であった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、遠距離から近距離までの被観察体
に均一かつ良好な照射光を与えることができる内視鏡の
光照射部材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項記載の発明は、被観察体内を観察するた
めの観察光学系部材と共に設けられ、被観察体内へ光照
射するための光ファイバー束からなるライトガイドを有
する内視鏡の照射光学系部材において、上記ライトガイ
ドの出射端面に、上記観察光学系部材側へ行く程、個々
のマイクロレンズの曲率半径が小さくなるように形成し
たマイクロレンズ（集合）体を配置したことを特徴とす
る。第２請求項記載の発明は、観察光学系部材と共に設
けられ、光ファイバー束からなるライトガイドを有する
内視鏡の照射光学系部材において、上記ライトガイドの
出射端面に、周辺部へ行く程、個々のマイクロレンズの
曲率半径が小さくなるように形成したマイクロレンズ体
を配置したことを特徴とする。第３請求項記載の発明
は、上記マイクロレンズ体を、照射光が上記観察光学系
部材側へ斜めに出力されるように、その一部又は全部に
おいて個々のマイクロレンズを個々の光ファイバーに対
してオフセット状態となるように設けたことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、ライトガイドの出射端面
上のマイクロレンズ体において、個々のマイクロレンズ
の曲率半径を観察光学系部材側へ行く程小さくなるよう
に変化させたので、照射光が観察光学系部材側へ傾くよ
うに配分され、遠距離側を犠牲にすることなく、近距離
側を照射できることになる。

【０００８】また、周辺部へ行く程、個々のマイクロレ
ンズの曲率半径を小さくなるように変化させた場合は、
ライトガイドから出射される光束の幅が全体的に拡大さ
れることになり、この結果、近距離側の照射範囲を広げ
ることが可能となる。この場合、例えば中心から観察光
学系部材側のマイクロレンズを、個々の光ファイバーに
対してオフセット状態となるように形成し、幅が広がっ
た光束の一部を観察光学系部材側に傾けることができ
る。これによれば、近距離側の照射範囲が更に拡大する
利点がある。

【０００９】

【実施例】図１には、第１実施例に係る電子内視鏡の光
照射部材の構成が示され、図２には内視鏡先端部の構成
が示されている。まず、図２において、先端部１０に
は、観察光学系部材として、観察窓レンズ１１及び対物
レンズ１２等が設けられ、これら観察光学系部材（１
１，１２）の後方にＣＣＤ１３が取り付けられている。
このＣＣＤ１３には、信号線を介してプロセッサ装置が
接続されており、このプロセッサ装置でＣＣＤ１３から
出力された画像信号が処理される。

【００１０】また、上記観察光学系部材（１１，１２）
の両サイドに、照射光学系部材として、照射窓レンズ
（投光レンズ）１５Ａ，１５Ｂ、光ファイバー束からな
るライトガイド１６Ａ，１６Ｂが設けられており、この
ライトガイド１６Ａ，１６Ｂは、電子内視鏡本体内を通
って光源装置まで配設される。従って、光源装置からの
光が２本のライトガイド１６Ａ，１６Ｂを介して先端部
１０へ導かれることになる。

【００１１】図１において、上記ライトガイド１６は多
数本の光ファイバー１７−１〜１７−ｎ（説明の都合上
５本の光ファイバーのみ描いてある）からなり、このラ
イトガイド１６の出射端面に、マイクロレンズ１８−１
〜１８−ｎを有するマイクロレンズ体２０が配置され
る。即ち、このマイクロレンズ１８−１〜１８−ｎは光
ファイバー１７−１〜１７−ｎのそれぞれに対応して形
成される。また、このライトガイド１６では、光ファイ
バー１７−１及びマイクロレンズ１８−１側が上述した
観察光学系部材側に配置されることになるため、マイク
ロレンズ１８−ｎからマイクロレンズ１８−１に行くに
従って、その曲率半径が小さくなるように形成される。

【００１２】従って、図１に示されるように、光ファイ
バー１７−１内を通過する光は、マイクロレンズ１８−
１によって短い距離で収束した後に広い角度で拡散し、
一方光ファイバー１７−ｎ内を通過する光は、マイクロ
レンズ１８−ｎによって、長い距離で収束した後に狭い
角度で拡散することになる。この結果、マイクロレンズ
体２０から出力される光は、二次出射端面Ｓ1 から出射
されたことと同様の結果となり、照射光（主光線）は観
察光学系部材側に傾くように配分されることになる。

【００１３】この第１実施例のマイクロレンズ体２０を
配置したときの照射状態が図２に示されており、従来の
光照射は範囲１００であり、上記マイクロレンズ体２０
による光照射は範囲２００となる。この図から明らかな
ように、観察光学系部材側へ向かう程、マイクロレンズ
１８の曲率半径を小さくすることにより、近距離側の照
射範囲が従来に比べて広がることになる。なお、遠距離
側では周囲の光が少し減少することになるが、観察光学
系部材で観察する領域に影響を与えることはない。この
ようにして、最適な照射状態で捉えられる被観察体内
は、観察窓レンズ１１、対物レンズ１２を介してＣＣＤ
１３で撮像されることになる。

【００１４】図３には、参考例の光照射部材の構成が示
されており、これはマイクロレンズをオフセット状態に
配置したものである。即ち、図３のライトガイド２２は
光ファイバー２３−１〜２３−ｎからなり、このライト
ガイド２２の出射端面に、マイクロレンズ２４−１〜２
４−ｎからなるマイクロレンズ体２５が取り付けられ
る。第１実施例と同様に、光ファイバー２３−１及びマ
イクロレンズ２４−１が観察光学系部材（１１，１２）
側に配置される。このマイクロレンズ２４−１〜２４−
ｎは同じ曲率半径で形成されており、このマイクロレン
ズ２４−１〜２４−ｎのそれぞれの球面の中心位置が対
応する光ファイバー２３−１，２３−ｎのそれぞれの中
心軸から観察光学系部材（１１，１２）の方向に長さｔ
だけオフセットされて配置されている。

【００１５】この参考例によれば、各光ファイバー２３
−１〜２３−ｎの出力光（主光線）は図の上側に傾くこ
とになり、第１実施例の場合と同様に、二次出射端面Ｓ
2 が形成される。従って、この場合も、図２と同様に、
近距離側へ広がる照射範囲を得ることが可能となる。

【００１６】図４には、第３実施例の照射光学系部材の
構成が示されており、この第３実施例は全体的に照射範
囲を拡張したものである。即ち、図４のライトガイド２
６は多数本の光ファイバー２７−１〜２７−ｎからな
り、このライトガイド２６の出射端面に、マイクロレン
ズ２８−１〜２８−ｎからなるマイクロレンズ体２９が
取り付けられており、この光ファイバー２７−１及びマ
イクロレンズ２８−１が観察光学系部材（１１，１２）
側に配置される。この第３実施例のマイクロレンズ体２
９では、中心部のマイクロレンズ２８−ｉから周辺部の
マイクロレンズ２８−１，２８−ｎに行く程、その曲率
半径が小さくなるように形成される。

【００１７】この第３実施例によれば、周辺部へ行く
程、マイクロレンズ２８の照射範囲は広くなり、この場
合は球面状の二次出射端面Ｓ3 が形成されることにな
る。この球面状の二次出射端面Ｓ3 によれば、照射範囲
が全体に広がり、この結果近距離側にも光が良好に照射
されることになる。

【００１８】図５には、第４実施例の構成が示されてお
り、この第４実施例は上記第３実施例において観察光学
系部材側の一部のマイクロレンズをオフセットさせたも
のである。即ち、光ファイバー２７−１〜２７−ｎに
は、周辺部に行く程その曲率半径が小さくなるマイクロ
レンズ３０−１〜３０−ｎ（マイクロレンズ体３１）が
設けられる。また同時に、中心部のマイクロレンズ３０
−ｉから観察光学系部材側のマイクロレンズ３０−１ま
で（マイクロレンズ体３１の半分）、マイクロレンズ３
０−１に行く程、それぞれの球面の中心位置が対応する
光ファイバー２７−ｉ〜２７−１のそれぞれの中心軸か
ら観察光学系部材（１１，１２）の方向に長さｔ（この
ｔは３０−１に向かう程大きくしてもよい）だけオフセ
ットさせている。従って、観察光学系部材側のマイクロ
レンズ３０ではその照射範囲が拡張された上、照射光が
更に観察光学系部材側に傾けられる。なお、上記の球面
中心位置とは、完全なレンズ球面における中心位置であ
り、実施例ではレンズの一部をカットした形となってい
る。

【００１９】図６には、上記第４実施例の照射状態が示
されており、第４実施例では図示３００の照射範囲が得
られることになる。即ち、両方の照射窓レンズ１５Ａ，
１５Ｂの内視鏡の外周側では、図２の場合と比較する
と、従来の照射範囲１００よりも広い照射範囲が確保さ
れると共に、照射窓レンズ１５Ａ，１５Ｂの観察光学系
部材（１１，１２）側では、更に近距離側に照射範囲が
拡張されることになる。従って、遠距離から近距離まで
の広い撮影範囲に照射光を配分することが可能となる。
なお、この第４実施例では、マイクロレンズ部３１の半
分について、オフセット状態とするようにしたが、マイ
クロレンズ３０の全体をオフセット状態としてもよい。

【００２０】上記実施例では、電子内視鏡に適用した例
を示したが、本発明は光学的に観察する内視鏡に適用す
ることができる。また、上記実施例の２系統の照射光学
系部材は、１系統とすることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、第１請求項記載の
発明によれば、光ファイバー束からなるライトガイドの
出射端面に、観察光学系部材側へ行く程、個々のマイク
ロレンズの曲率半径を小さく形成したマイクロレンズ
（集合）体を配置したので、ライトガイドからの出射光
の配光分布を変えることができ、照射領域を近距離側へ
拡張したり、遠距離から近距離まで照射光を均一に与え
たりすることが可能となる。

【００２２】第２請求項記載の発明によれば、周辺部へ
行く程、個々のマイクロレンズの曲率半径を小さく形成
したマイクロレンズ体を配置したので、照射領域を全体
的に拡張することにより、照射領域を近距離側へも拡張
することができ、遠距離から近距離まで照射光が良好に
与えられることになる。

【００２３】第３請求項記載の発明によれば、上記マイ
クロレンズ体の個々のマイクロレンズを個々の光ファイ
バーに対してオフセット状態となるようにし、照射光が
観察光学系部材側へ斜めに出力されるようにしたので、
単独の構成により、光ファイバーからの出力光を近距離
側へシフトすることができ、また上記の構成との組合せ
により、近距離側への配光を促進することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る内視鏡（電子内視
鏡）の光照射部材の構成を示す図である。

【図２】図１の光照射部材を取り付けた内視鏡先端部の
構成及び照射光の出力状態を示す図である。

【図３】参考例の光照射部材の構成を示す図である。

【図４】第３実施例の光照射部材の構成を示す図であ
る。

【図５】第４実施例の光照射部材の構成を示す図であ
る。

【図６】第４実施例における照射光の出力状態を示す図
である。

【図７】従来の光照射部材の構成を示す図である。

【図８】図７のライトガイドにおける光出力状態を模式
的に描いた図である。

【符号の説明】

１０ … 先端部、 １１ … 観察窓レンズ、 １２ … 対物レンズ、 ２，１５（Ａ，Ｂ） … 照射窓レンズ、 １，１６（Ａ，Ｂ），２２，２６（Ａ，Ｂ） … ライ
トガイド、 １７，２３，２７ … 光ファイバー、 １８，２４，２８，３０ … マイクロレンズ、 ２０（Ａ，Ｂ），２５，２９，３１（Ａ，Ｂ） … マ
イクロレンズ（集合）体。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察光学系部材と共に設けられ、光ファ
   イバー束からなるライトガイドを有する内視鏡の照射光
   学系部材において、上記ライトガイドの出射端面に、上
   記観察光学系部材側へ行く程、個々のマイクロレンズの
   曲率半径が小さくなるように形成したマイクロレンズ体
   を配置したことを特徴とする内視鏡の光照射部材。
2. 【請求項２】 観察光学系部材と共に設けられ、光ファ
   イバー束からなるライトガイドを有する内視鏡の照射光
   学系部材において、上記ライトガイドの出射端面に、周
   辺部へ行く程、個々のマイクロレンズの曲率半径が小さ
   くなるように形成したマイクロレンズ体を配置したこと
   を特徴とする内視鏡の光照射部材。
3. 【請求項３】 上記マイクロレンズ体は、照射光が上記
   観察光学系部材側へ斜めに出力されるように、その一部
   又は全部において個々のマイクロレンズを個々の光ファ
   イバーに対してオフセット状態となるように設けたこと
   を特徴とする上記第１又は第２請求項記載の内視鏡の光
   照射部材。