JPH03118509A - 内視鏡用光源光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、硬性鏡、ビデオスコー
プ等の内視鏡用光源装置に関するものである。

［従来の技術］ 内視鏡においては、そのほとんどが外部照明での観察が
不可能で、被写体を観察するために、例えば第１５図に
示すように内視鏡自体に照明装置が組込まれている。そ
してその照明装置は、ライトガイド１２が用いられ、そ
の入射端に光源りが接続された構造である。

現在、多様な目的、用途に対応するために画角、外径、
有効長等が異なっている様々な仕様の内視鏡が作られて
おり、それにともなってこれに組込まれる照明装置も、
ＮＡが異なるつまり配光特性の異なるライトガイドを備
えたものが利用されている。

ＮＡの大きいライトガイドは、大きなＮＡを持つ光を入
射させることが出来るので、単位断面積当りの伝送光量
が大きく配光角も大きい。しかしライトガイドを構成す
るオプチカルファイバーは、そのコアーに比較的高屈折
率の着色度の太きなフリント系のガラスが用いられてい
るために、伝送される光は、黄色味を帯び、その傾向は
ライトガイドが長くなる程顕著になる。

これに対してＮＡの小さいライトガイドは、大きなＮＡ
を持つ光を入射させることが出来ないため、単位断面積
当りの伝送光量が小さ（、配光角も小さいが、そのコア
ーに比較的屈折率の低いフノント系のガラスを用いるこ
とが可能であるために伝送される光は、ＮＡの大きいラ
イトガイドに比べて白色光に近いものである。

このようなライトガイドを用いた光源装置として特開平
１−１４４００９号公報に２載された内視鏡用光源装置
がある。この光源装置は、光源光学系から射出されライ
トガイドの入射端に入射する光のＮＡがただ一つに固定
されている。

［発明が解決しようとする課題］ この従来例のように光源装置から射出される光のＮＡが
、ＮＡの大きいライトガイドに最適化して固定されてい
ると、ＮＡの大きいライトガイドの利点である広い配光
角、単位断面積当りの伝送光量の多さを生かして効果的
な照明を行なうことが出来るが、ＮＡの小さいライトガ
イドに対しては、光源装置から射出する大きいＮＡの光
が伝送されず光量が損失する。

一方光源から射出される光のＮＡが、ＮＡの小さいライ
トガイドに最適化されて固定化されている場合は、ＮＡ
の小さいライトガイドを用いても光量の損失を生ずるこ
となしにより白色に近い照明光を得ることが可能である
。しかしＮＡの大きいライトガイドを用いた場合には、
その特長である単位断面積当りの伝送光量が大きい性質
を生かしきれず、光量は、ＮＡの小さいライトガイドを
用いた場合とほぼ同じであり、しかも黄色味を帯びた照
明光になってしまう欠点を有する。

以上述べたように、内視鏡に組込まれているライトガイ
ドのＮＡや断面積の違いによって、ライトガイドに入射
する光源装置から射出される光の適性やＮＡや光束の径
は各々異なって来る。

本発明の目的は、以上の問題点を解消するためのもので
、内視鏡に使用されているライトガイドの特性に合った
照明光を入射させる内視鏡用光源光学系を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の内視鏡用光源光学系は、光源と、この光源から
の光を所定の位置に結像集光させる光学系とから構成さ
れていて、内視鏡に設けられた照明光を伝達するライト
ガイドに光を入射させる内視鏡用光源において、前記の
所定の結像位置をほぼ固定した状態にて前記照明光を伝
達する異なるＮＡを有する数種のライトガイドのうちの
任意のライトガイドのＮＡに合わせて射出ＮＡを可変。

調整する手段を有するものである。

本発明の内視鏡用光源光学系は、第１図に示すように光
源ｌと、反射鏡２°又はレンズ系２”からなり光源ｌか
らの光を所定の位置に結像、集光する集光光学系２とか
ら構成されている。この光学系２の前記の所定位置に照
明光を伝達するライトガイド３が交換可能に配置された
ものである。

そして、前記の照明光を伝送するライトガイド３として
、異なるＮＡを有する数種のライトガイドのうちのいず
れか１種を選択して使用した時、前記の所定の結像位置
を固定したまま、前記結像光学系２のＮＡを可変、調整
する手段を設け、異なるＮＡ、断面積を有する数種のラ
イトガイドの各々に最適なＮＡ、光束径の光を入射させ
得るようにしたものである。例えば第１図（Ａ）　、　
ＴＢＩ　は異なる種類のライトガイドに対して夫々ＮＡ
を調整している。

一般に、内視鏡用光源装置にて用いられる光源は、キセ
ノン・ランプ、ハロゲン・ランプ、メタル・ハライド・
ランプが多く、これらのランプは、通常反射鏡と一体に
なっていで、ランプの輝点が反射鏡の焦点位置に配設さ
れ反射光は平行光束であることが多い。光源の前方を出
射する光は、光源１の輝点の大きさや、輝点から直接出
射する光の影響によって、ある程度の角度の広がりを持
ち、その分布は第２図に示す曲線のようになる。反射鏡
による反射光も含めた光源よりの出射光の角度分布は、
当然光源１の種類によって異なるが、充分な光量が得ら
れる角度範囲は、４°〜６゜程度までである。

又内視鏡は、外径に制約があるため、ライトガイドの単
位面積当りの伝送光量を大にする必要がある。そのため
に、一般に内視鏡に使われているライトガイドのＮＡを
ＮＡＬ、とすると、ＮＡＬ、は以下の式（＋）に示す範
囲内であることがほとんどである。

０．４　　≦　ＮＡＬ（１＜　１　　　　　　　　（ｔ
ｌしたがって、ライトガイドのＮＡを有効に使用するた
めには、光源１とライトガイド３との間の光路中に集光
光学系２を配置する必要がある。そしてこの集光光学系
２から出射される光のＮＡをＮ　Ａ　Ｌ　Ｓとした時、
ＮＡｔ、ｓは次の式（１１）の範囲内であり、且つＮＡ
ＬＧとＮＡＬｓの関係は次の式（Ｈの範囲内であること
が好ましい。

０．４≦ＮＡＬｓ＜１　　　　　　　　（ｉｉ１０６≦
ＮＡＬ、／ＮＡＬＧ≦１．５　　　　（ｔｉ）ライトガ
イドのＮＡＬＯと集光光学系のＮＡｔ、ｓとの比が式［
）の下限を越えると、集光光学系のＮＡＬＳに対し、必
要以上に大きいＮＡを有するライトガイドを使用するこ
とになり、前述のように照明光が黄色味をおび、さらに
光量は増加しない。又ｆｉｉ）の上限を越えるとライト
ガイドのＮＡを光源光学系の出射ＮＡが大きく越えるた
めに光量の損失が多くなる。

本発明の内視鏡用光源光学系は、式（１）の範囲のＮＡ
のライトガイドに対してＮＡＬ、とＮＡＬ、が式（ｉｉ
ｌの関係を満足するようにし、又この範囲内でＮＡＬ３
を調整可能にしたものである。

第３図は、ＮＡＬ（１＝０．５６のライトガイドの入射
端にＮＡｔ、ｓがＯ〜０．９５の光を入射させた時のラ
イトガイドの出射端から出射される光量■の測定結果を
示したものである。

ライトガイドに入射する光は、コアーの材料による光の
吸収損失、クラッドによる全反射の時の反射損失、クラ
ッドからの光もれによる損失等の伝送損失をともなう。

ライトガイドよりの出射光量は、ライトガイドに上記の
ような伝送損失がない理想状態の場合、入射ＮＡの２乗
に比例する。この時、スキュー光線を除いて考太ると、
ＮＡＬ、＝　０．５６以上の光は伝送しないために、第
３図に破線で示すように、　ＮＡＬ。

＝０．５６のところで光量の増加は止まる。実際にはス
キュー光線の寄与によって光量は増加しつづけるが、上
記の伝送損失も増加するために、増加率は、ＮＡＬｓが
大きくなる程小さくなって行く。又ＮＡＬ＄が小さい領
域では、ＮＡｔ、ｓを小さくする程理想状態に近くなり
、伝送効率が向上する。

集光光学系２から出射されるＮＡを連続的に変化させる
手段として、第４図、第５図に示すようなズーム光学系
が用いられる。

第４図は２群ズームの光学系で、（Ａ）は長焦点側、ｔ
８）は短焦点側を示している。

光源１から発した光が、反射鏡２°によりほぼ平行光束
でズーム光学系４に入射する時次の式（ｉｖｌ　、　（
Ｖ）が成立つ。

１７ｆａｂ　＝　ｔ／ｆ’、＋　ｔ、＃ｂ−ｄｍＪｆａ
ｆｂ　　　　（扮＞１／ｍ　　１／　（ｆ−ｄ−ｂ）　
＝　１／ｆ−（Ｖｌただしｆ、は前群正レンズ群Ａの焦
点距離、ｆｌ、は後詳正レンズ群Ｂの焦点距離、ｆｌｌ
ｂはズーム光学系の任意の合成焦点距離、ｄ、。は前群
と後群の主点間隔、ｍは後群主点位置から結像位置まで
の距離である。

文武（檜）９式（Ｖ）より下記式（ｖｉｉ　、　（ｖｉ
ｌが成立つ。

ｍ　＝　ｆａ　ｂ　（ｔ　−（ａ　ａ　ｂ　／　ｔ　ａ
　）”１　　　　　　　　（＠）ｆｆ＝ｆａＪ（１−ｄ
−ｂ／ｆ−）＋（ｄａｂ／ｆ−ｂ））　　ｔｖｉ＋ただ
しβは前群の主点位置から結像位置までの距離である。

上記式（ｖｉ）　、　（ｍｌ　にしたがって、レンズの
位置を変えればライトガイド３の位置を変えることなし
にｆａｂを変化させ得るのでＮＡｔ、ｓを変えることが
出来る。

又第５図は、バリエータ−に凹レンズを用いた３群ズー
ムの光学系であって、（Ａｌは長焦点側、ｆＢｌは短焦
点側である。この光学系４で、光源１から発した光を反
射鏡２°によりほぼ平行光束で入射させるようにした点
は、第４図と同じである。

これらのズーム光学系においては、次の条件（ｖｉｌ　
、　（ｉｘ）を満足することが望ましい。

ｆ、／ｆｗ　≧　１．１　　　　　　　　　（Ｖｉｉ）
０．４　≦　Ｄ／ｆ、≦　１．０　　　（ｉｘ）ただし
ｆ７は上記ズーム光学系の長焦点側の焦点距離、ｆｗは
短焦点側の焦点距離、ｆ９は長焦点と短焦点の中間の任
意の一つの状態における焦点距離、（第４図におけるレ
ンズＩ！￥Ａ、Ｂの合成焦点距離および第５図における
焦点距離ｆ１のレンズ群Ａ、焦点距離ｆｂのレンズ群Ｂ
、焦点距離ｆｅのレンズ群Ｃの合成焦点距離）、Ｄは光
源１から発した光が反射鏡２′によりほぼ平行光束にな
った状態における光束の直径である。

上記の式（ｖｉｌは、ズーム光学系のズーム比つまりラ
イトガイドに入射する光のＮＡであるＮＡ、３の変化率
、又ｆｉｘ）はＮＡＬｓの範囲を示すものである。

先に述べたように、−６に内視鏡に使われているライト
ガイドのＮＡであるＮＡＬ、は、式（ｉｌ　に示ず範囲
内であるものが多い。そのためＮＡｔ、　ｓも式（１）
の範囲内のＮＡｔ、ａの値に合わせて、式（１１）を満
足するように変える必要がある。

上記のズーム光学系が式（ｖｍｌ　、　（ｉｘｌ　を満
足しない場合には、式（ｉｌ、ｆｉｒｌ　を満足するこ
とが困難になり、光源ｌから発した光をライトガイド３
を用いて効率的に伝送することが困難になる。

第４図、第５図に示す本発明の光源光学系にて用いるズ
ーム光学系は１反射鏡２からの平行光束が太いためレン
ズの外径が大きくなり、小型化出来ない不具合がある。

又、内視鏡光源装置は、被写体や物体迄の距離の違いに
応じて照明光量を適正に保つために、般に自動調光機構
が設けられており、写真撮影やテレビ観察等を行なう際
被写体の明るさを測定しそのデーターを光源にフィード
バックして適正な露出で観察が行なえるようになってい
る。この時、自動調光機構は、ＮＡＬｓつまり光源光学
系から出射する光のＮＡが変化しないように光量調整を
行なう必要があり、これによって配光が変わらないよう
にする必要がある。したがって自動調光に用いる絞りＳ
は、第４図、第５図にＳにて示す位置につまり結像位置
近傍におく必要がある。

しかし、第４図、第５図のＳの位置に絞りを置いた場合
、光学系の変倍によって輝点の径が変化するため、ライ
トガイドに入射する光がほぼ一定になるように光学系の
変倍と絞り径の大小を連動させる必要がり、自動調光機
構の構成が複雑になる。

自動調光機構の構成を簡単にするためには、光学系の変
倍によって、輝点径ＮＡが変化しないような構成にする
必要があり、第６図に示ずように変倍系６より光源側に
光学系５を設けることが望ましい。

以上のように、変倍系を小型にし、かつ自動調光機の構
成を簡単にするためには、第６図に示すように適正する
のが望ましい。即ち、光源１からの光を集光する集光光
学系が、光源側から順に反射鏡２°又はレンズ系２”か
らなっていて、光源１からの光を収斂する第１の光学系
２と、第１の光学系２を通過した光束の径を変換する正
レンズ群からなる第２の光学系５と、第２の光学系５よ
りもライトガイド側に配置されていて、第２の光学系５
からの光を所定の位置に結像集光させる第３の光学系６
とから構成され、前記第２の光学系又は第３の光学系内
に前記の第３の光学系により結像される位置である所定
の位置を固定した状態でその焦点距離を変化させるため
のレンズ又はレンズ群を少なくとも設けたものである。

そして次の条件（１）〜（４）を満足することが好まし
い。

は）０．８≦ｄＩＩ／　（ｆｌａ”ｆ’ｎｂ）≦１．２
［２）　　ｆｎｍｔ／ｆｎｌｌ１ｗ≧１．１！３）　　
０．８≦（ｆ［ｌゎ／　ｆ　■ａ・ｆｍ）・Ｄ＜２［４
］　　Ｆｍ−ＮＡＬｓ／Ｄ≦０．５ただしｄ［ｌは第２
の光学系の二つの群の主点間隔、ｆｎ、は第２の光学系
の光源側の群の焦点距離、ｆＤｂは第２の光学系のもう
一方の群の焦点距離、ｆ［１ｍＴは第２のレンズ系およ
び第３のレンズ系の最も長焦点側における合成焦点距離
、ｆＩＩｌ１ｗは第２のレンズ系と第３のレンズ系の最
も短焦点側における合成焦点距離、ｆｍは第３の光学系
のある焦点距離、Ｄは集光光学系から出射される光束の
径である。

条件（１１は、第２の光学系がほぼアフォーカル系であ
ることを示している。

又条件（２）は、第３の光学系の変倍比を規定したもの
で、この条件を満足しないで、変倍比が１．１未満であ
ると、光源光学系から光射するＮＡの変化が小さすぎて
、光の伝送効率を向上させると云う効果が得られない。

第２の光学系がほぼアフォーカルである時、次の式が成
立つ。

ＤＶ２　岬（ｆｎ−／ｆｎ−１・Ｄ／まただしＤ゛は、
第２の光学系通過後の光束径である。

又ｆｍ−ＮＡＬｓ　＝　Ｄ’／２であるから、ＮＡＬ、
＋１は次の式％式％ これを前記の式（ｉｉ）に代入すると次の条件のように
なる。

０４４≦ｆｉｂ／　（ｆｎａ−ｆｍｌ　・［１／２　＜
　１これから前記の条件（３）が得られる。即ち条件（
３）は、前述の式（１１）を満足するためのレンズ又は
レンズ群の焦点距離を定めるものである。この条件（３
）の上限、下限を越えると内視鏡用光源光学系として適
当ではなく、従来例の欠点を改暦できない。

条件（４）は、第３の光学系の通過する光束径Ｄ°を制
限するものである。つまりｆＩＩ−ＮＡｓＬは、前記の
第３の光学系を通過する光束径を示すもので、これが条
件（４）を外れると光束径Ｄ°が大きくなりその結果第
３の光学系の外径が大きくなり、そのため光源装置が大
型になる。

以上の第２の光学系、第３の光学系に用いられる変倍光
学系としては、第７図、第８図に示すようなズーム光学
系や第９図乃至第１１図に示すような２焦点光学系があ
る。

第７図は、第４図に示したような２群ズーム光学系を第
３の光学系に採用したものであり、＋Ａ＋は長焦点側、
（Ｂ）は短焦点側である。又第８図は、第５図に示すよ
うな３群ズーム光学系を第３の光学系に採用したもので
ある。

第９図は、第２の光学系と第３の光学系の間の光路中に
様々な倍率のアフォーカル系を挿入したものである。第
９図（Ａｌは、第２の光学系５と第３の光学系６の間の
光路中にアフォーカル倍率変換系７を挿入していない場
合である。又第９図ＦＢ＋　は、アフォーカル系７の倍
率をβ、とじた時、β、〉■のアフォーカル系を挿入し
たときのものである。第９図（Ｃ）はβａ　＜　１のア
フォーカル系７を挿入した時である。＋Ｂ）　、　（Ｃ
）は、いずれもアフォーカル系７として正の屈折力を有
する群と負の屈折力を有する群の２群で構成されたレン
ズ系を挿脱するようにしている。第９図（Ｄ）は、アフ
ォーカル系として正の屈折力を有する二つの群を用いた
形のもので、二つの群の屈折力を適当に選ぶことによっ
て６．＞　１．β、＜１の相方の倍率を得ることが可能
である。

以上の場合、出射ＮＡは次の式で与えられる。

Ｄ”＝β４Ｄ°＝β、（ｆＩｌｂ／ｆｎＪ・Ｄｆｌｓｉ
ｎθ＝　Ｄ”／２ したがって ｓｉｎθ＝　　Ｄ”／２ｆ＋　　＝　（ｆｕｂ／２ｆｎ
ａ・ｆ＋ｌβ、−Ｄ又第９図、（Ｂｌ　、　（Ｃ１、（
０１のいずれのアフ才一カル系も、レンズ群の配置を光
源側の群とライトガイ ド側の群の位置関係を反転させることによって、倍率β
、の場合と、倍率ｌ／β、の場合の両方を得ることが出
来る。この型式の変倍系は、倍率変換のための第２の光
学系がない場合にも適用出来る。

第１Ｏ図ｆＡｌ　（Ｂｌは、第２の光学系５の後群Ｂと
第３の光学系との合成の倍率をβｍｂ０ｍとすると反転
させた後の倍率がｌ／β■ゎ、Ｉになるように反転中心
Ｃの位置を定めれば、ライトガイド３の位置を変えずに
出射ＮＡを変えることが出来る。

第１１図（Ａｌ　、　（Ｂｌは、第２の光学系５の後群
Ｂと第３の光学系６を光軸に沿って平行移動させて２焦
点光学系になるようにした。この場合も第１０図と同様
Ｂ１．１１が１／βＩｌａｍになるように平行移動させ
ればライトガイド３の位置は変化しない。

以上述べたようなズーム光学系や２焦点光学系による変
倍のほか、変倍手段として第１２図に示すような方法が
ある。即ち、光路中に反射部材９を出し入れすることに
より、光路を切換えるようにし、夫々の光路には、焦点
距離の異なるレンズ１０．１１を配置したものである。

このように−方の光路には焦点距離の長いレンズ１０が
配置されＮＡの小さい光がライトガイド３に入射し又他
方の光路には焦点距離の短いレンズ１１が配置されＮＡ
の大きい光がライトガイド３°に入射する。

又、集光光学系に液晶を利用した可変焦点レンズを用い
ても前述のような変倍が可能である。

［実施例］ 次に本発明の内視鏡用光源光学系の各実施例を示す。

実施例１ ｄ、＝　２１．００００ ｒｚ＝−３５，８０６０ ｄ、＝　１９．３０００ ｒｚ＝２１．７４２０ ｄ、＝　８．００００ ｒ４＝■（非球面） ｄ、＝　７．７６２４〜ｌ ｎ、＝１．５２３０７　　　１／＋　　＝５８．４９０
ｚ＝１．５２３０７ シ２ ＝　５８．４９ ｒｓ＝−３４，６８９４ ｄ、＝　５．００００ ｒｅ”−１０，８５４７ ｄ、＝　２．５５２４〜１１．８５６ ｒ、＝　１２．０８５３ ｄ、＝５．００００ ｒｌｌ＝　−２３，８６００ ｄａ＝４．７６〜２．２２ 非球面係数 （第１面） Ｂ　＝　０．３０３９７　ｘ　１０−’Ｆ　＝　−０，
８１２９１ｘ　１０−８Ｈ＝　０．７０８６０　Ｘ　１
０−” （第４面） Ｂ　＝　−０，８５４８９ｘ　１０−’Ｆ　＝　０．１
２９９０　ｘ　１０−’Ｈ＝　−０，１７７６８ｘ　１
０−’ Ｄ、＝　１２．３ｘ　２　＝２４．６ ｄｉ／ｆｎａ＋ｆ１ｂ＝　１．００２１　　、　ｆＩＩ
Ｉｔ／ｆ＋ｕｗ（ｆｎｅ／ｆｒ１−・ｆｉ）Ｄ　＝　１
．２２６９〜０．８１７６Ｅ　＝　０．１９０３１　　
ｘ　１０−’Ｇ　＝　０．２５４４５　　ｘ　１０−’
Ｉ　＝　−０，２４３８８ｘ　１０−”　　ｐ−。

Ｅ　＝　−０，４４５５７Ｘ　１０−’Ｇ　＝−０，１
１５４４ｘ　１０−’ Ｉ　　＝０．８９３９３　　ｘｌＯ−１６Ｐ−。

ｎ５＝１．７８４７２ ｎ４＝１．７１７３６ シ３ ν４ ＝１．５ ＝２５．７１ ＝　２９．５１ ｆｌ−ＮＡＬｓ／Ｄ ＝　０．１９６７ ／ｆ２ ＝　２．０４３７ Ｒｚ／Ｒ＋ ＝　０．３１２９ Ｒ３／Ｒ− ＝−ｏ、５０６５ 実施例２ ｄ、＝　２１．００００ ｎ＋　＝　１．５２３０７ ＝　５８．４９ ｒ２＝−３５，８０６０ ｄ、＝　１９．３０００ ｒ３＝２１．７４２０ ｄ、＝　８．００００ ｎｚ＝１．５２３０７ シ２ ＝　５８．４９ ｒ４：ｏ。

（非球面） ｄ４＝７．’７６２４〜１ ｒｓ＝−３６，６２７７ ｄ％＝　５．００００ ｎｓ”　１．７８４７２ ν３ ＝２５．７１ ｒ、＝−１０，９９１９ ｄ、＝　２．５５２４〜１１，８５６ ｒ７＝　１３．１３５０ ｄ、＝　５．００００ ｎ４＝１ ８４７２ ν４ ＝　２５．７１ 「８： ２６．６８５２ ｄ８＝　４．８２〜２．２８ 非球面係数 （第１面） Ｂ＝０．３０３９７　ｘｌＯ−’　　、　Ｅ＝−０，４
４５５７ｘｌＯ−’Ｆ＝−０，８１２９１ｘｌＯ−’　
　、　Ｇ＝−０，１１５４４ｘｌＯ−９Ｔ−１＝’０．
７０８６０　ｘ　１０−３．　Ｉ　＝０．８９３９３　
ｘ　１０−”　Ｐ、０（第４面） Ｂ　＝−０，８５４８９Ｘ　１０−’　　、Ｅ　＝　０
．１９０３１　ｘ　１０−Ｆ＝０．１２９９０　ｘｌＯ
−’　　、　Ｇ＝０．２５４４５　ｘｌＯ−’Ｈ＝−〇
、１７７６１３Ｘ　１０−’　　、　Ｉ　＝　−０，２
４３８８ｘ　ｔｏ−’、。Ｐ＝ＯＤ、＝　１２．３ｘ　
２　＝　２４．６ｄｌ／ｆ［ｌａ＋ｆ［ｌｂ＝　１．０
０２１　　　、　　ｆａｉｏ／ｆｎ１ｗ　　＝　１．５
（ｆ［ｌ１１／ｆｌｌａ・ｆｌｌｌｂ　＝　１．２２６
９〜０．８１７５ｆ、・ＮＡＬ３／Ｄ　＝０．１９６７
　　、　ｆ、／ｆ２　＝２．０４３７Ｒ２／Ｒ，＝０．
３００１　　、　Ｒ，／Ｒ，＝−０，４９２２実施例３ ｄ、＝２１．ロロ００　　　　ｉｌ、＝　　１．５２３
０７　　　　　ｖ＋＝５８．４９ ｒｔ＝ ３５．８０６０ ｄ２＝　１９．３０００ ｒ３＝　２１．７４２０ ｄ、＝８．００００ １−、＝ｏｏ（非球面） ｄ、＝　７．７６２５〜１ ｒ５ニー３１．２５６２ ｄ、＝　５．００００ ｒ８ニー１０．５８３４ ｎ２＝１．５２３０７ ｎ３　＝　１．７８４７２ ν２ ν３ ＝　５８．４９ ＝　２５．７１ ｄ、＝　２．５５２４〜１１．８５５ ｒ、＝　１３．８４８０ ｄ、＝　５．００００ ｎ、＝　１．７６１８２ ν４ ＝　２６．５５ ｒｓ＝−２２，００２３ ｄ、＝４．９６〜２．４２ 非球面係数 （第１面） Ｂ　＝　０．３０３９７　ｘ　１０− Ｆ　＝−０，８１２９１ｘ　１０−” Ｈ＝　０．７０８６０　Ｘ　１０−” （第４面） Ｂ　＝−０，８５４８９ｘ　１０−’ Ｆ　＝　０．１２９９０　ｘ　１０−’Ｅ　＝　−０，
４４５５７Ｘ　１Ｏ−６Ｇ　＝−０，１１５４４ｘ　１
Ｏ−９ Ｉ　＝　０．８９３９３　　ｘ　ｌＯ−’、’ｐ＝０Ｅ
　＝　０．１９０３１　　ｘ　１０−”Ｇ　＝　０．２
５４４５　　Ｘ　１Ｏ−７Ｈ＝−０，１７７６８ｘｌＯ
−８，Ｉ＝−０，２４３８８Ｘ１０−”ｌ）、□Ｄｏ＝
　１２．３ｘ　　２　　＝　２４．６ｄｎ／ｆ１ａ＋ｆ
Ｉｌｂ＝　１．００２１　　、ｆｎｍｔ／ｆ＋＋ｍｗ　
　＝　１．５（ｆｎ！ｌ／ｆｎ−・ｆｍｌＤ　　＝　１
．２２７０〜０．８１７６ｆ１・ＮＡ＋−ｇ／Ｄ　　＝
　０．１９６７　　、　　ｆ、／ｒ２　　＝　２．０４
３７Ｒ２／Ｒ１＝　０．３３８６　　　、　　Ｒ３／Ｒ
４＝−０，６２９４実施例４ Ｑ、：　１．５２３０７　　　　ｖ＋ ｄ、＝　２１．００００ ｒｔ＝−３５，８０６０ ｄ２＝　１９．３０００ ｒａ＝２１．７４２０ ｄ、＝　８．００００ ｒ４＝ｏＯ（非球面） ｄ、＝　７．７６２４〜ｌ ｒｓ”−３９，８２０８ ｄ、＝　５．００００ ｒｓ＝−１２，２３５０ ｄ、＝　２．５５２４〜１１．８５６ ｒ＋、＝１．５２３０７ ｊ１３＝　１．８８３００ ν２ ν３ ＝５８．４９ ＝　５８．４９ ＝４０．７３ ｒ、＝　１５．０８７２ ｄ？＝　５．００００ １１４＝　１．８８３００ ν４ ＝４０．７８ ｒ８＝−２９，０１８０ ｄ、＝　４．９７〜２．４２ 非球面係数 （第１面） Ｂ＝０．３０３９７　　ｘｌＯ−’　　　、　　Ｅ＝−
０，４４５５７ｘｌＯ−’Ｆ＝−０，８１２９１ｘｌＯ
−”　　　、　　Ｇ＝−０，１１５４４ｘｌＯ−９Ｈ＝
０．７０８６０　　ｘ　１０””　　、　　Ｉ　＝０．
８９３９３　　ｘ　１０−’７Ｐ・０（第４面） Ｂ　＝　−０，８５４８９ｘ　１０−’　　　Ｅ　＝　
０．１９０３１　ｘ　１Ｏ−３Ｆ　＝　０．１２９９０
　ｘ　１０−’　　　Ｇ　＝　０．２５４４５　ｘ　１
０−’Ｈ＝０．１７７６８　Ｘｌ０−８．　　Ｉ　＝−
０，２４３８８Ｘ１０−”Ｐ、ＯＤ、＝　１２．３ｘ　
２　＝２４．６ ｄｏ／ｆｎａ＋ｆＩｌｂ＝　１．００２１　　、　ｆｎ
ｒｒ／ｆｎｍｗ　＝　１．５（ｆｎＩ、／ｆｕ−・ｆｍ
ｌＤ　＝　１．２２６８〜０．８１７４ｆｍ’ＮＡＬ、
／Ｄ　＝　０．１９６７　　、　ｆ、／ｆ、　＝　２．
０４３７Ｒ，／Ｒ，＝０．３０７３　　、　Ｒ，／Ｒ４
＝−０，，５１９９実施例５ ｆ＝３０（長焦点側）、２０（短焦点側）ｌ：２．　＝
ｔｒ、ｏｏｏ。

ｒ＋＝（資）（非球面） ｄ、＝　２１．００００ ＝　１．５２３０７ ＝　５８．４９ ｒｚ＝−３５，８０６０ ｄ２＝　２３．２４６２ ｒ３＝−８７，７５２０ ｄ３＝　８．５０００ ｎ２＝　１．７８４７２ ＝２５．７１ ｒ４＝−１２，９６３１ ｄ、＝　０．５０００ ｒｓ＝２５．５１１７ ｄｓ”５．００００ ｎ３＝　１ ８４７２ ＝　２５．７１ ｒａ　”−７２，７８３７ ｄ、＝　２．５３６８〜８．７５６ 「７：−１７，８７７１ ｄ、＝２．００００ ｎ４＝　１．７８４７２ ＝２５．７１ ｒ、＝　３７．４８７６ ｄ、＝　６．７５６３〜０．５３７ ｒｓ＝２３．９６４３ ｄ９＝　７．０００Ｏ ｒｈｏ　　”−４５，５１１７ ｄ、、　　＝Ｏ，１０００ ｎｓ　”　１．７８４７２ ＝２５．７１ ｒ、、　＝１４．３６２９　　（非球面）ｄ、、　　”
６．００００　　　ｎ、＝１．７８４７２　　　　ｖ、
　　＝２５．７１ｒ１□　＝−２３１，５０６０ ｄ１□　＝９．４４ 非球面係数 （第１面） Ｂ　＝　０．３０３９７　ｘ　１０−’　　、　Ｅ　＝
　−０，４４５５７ｘ　１０−’Ｆ　＝　−０，８１２
９１ｘ　１０−８．　Ｇ　＝−〇、１１５４４ｘ　ｔｏ
−’Ｈ＝０．７０８６０　ｘ　Ｉｎ−”　、　Ｉ　＝０
．８９３９３　ｘ　ｔｏ−１６Ｐ＝。

（第１１面） Ｅ＝−０，１１６３５ｘｌＯ−”　　　Ｆ　＝Ｏ，１３
６２１ｘｌＯ−’Ｇ　＝−０，２３６９３ｘ　１０−”
　、　Ｈ＝　−０，７５０５６ｘ　１０−’、’Ｐ＝Ｏ
Ｄｏ＝２４．６ ｄｎ／ｆｎａ”ｆＩＩｂ＝　１．００２１　　、　ｆＩ
ｒ／ｆＩ１ｍｗ　＝　１．５（ｆｎｂ／ｆｎａ・ｆ、ｌ
ｂ　＝０．７４７９〜０．５３４０７ｆｍ・ＮＡＬｓ／
Ｄ　＝０．３２２７　　、　Ｉｒ−１゜／ｆｓ３１＝１
−３９ｆ、、’／ｆ３．　　＝１．５７８ ただしｒｌ＋　ｒｚ、−・・はレンズ各面の曲率半径、
ｄ。

ｄ、、　ｄ、、・・・は各レンズの肉厚および空気間隔
、ｎｌ、ｎ２＋　・・・は各レンズの屈折率、シ１．シ
２．・・・は各レンズのアツベ数、ｆは全系の焦点距離
である。

尚ｄ０は光源から第１面までの距離、実施例１〜４のｄ
ｓ、実施例５のｄｌｌは光学系最終面からライトガイド
入射端までの距離、Ｄ、は反射鏡にて反射された光束の
大きさである。

実施例１乃至実施例４は、第１３図に示すレンズ構成で
、２群ズーム系を採用した実施例である。

これら実施例で、変倍系な構成する第３の光学系が変倍
を行なっても収差の発生が最小に押えられるためには次
の条件を満足することが望ましい。

（５１０，１＜Ｒ２／Ｒ，＜０．５ （６）−０，８＜Ｒ３／Ｒ，＜−０，３ただしＲ，、Ｒ
２は第３の光学系の光源側のレンズの両面の曲率半径、
Ｒ３，Ｒ４は第３の光学系のライトガイド側のレンズの
両面の曲率半径である。

第３の光学系を構成するレンズのうちの光源側のレンズ
は、凹面を光源側に向けたメニスカスレンズであって上
記条件（５）を満足する。この条件（５）の上限、下限
のいずれを外れても軸外コマ収差が大きく発生し、輝点
最終縁付近のＮＡ対称性が悪くなり配光特性が悪化する
。

又、第３の光学系のライトガイド側のレンズが曲率半径
の大きい面をライトガイド側に向けた両凸レンズであっ
て、条件（６）を満足するものである。この条件（６）
の上限、下限のいずれを外れても集光光学系最終面の屈
折力が強くなりすぎて最終面での全反射による光量損失
が生じ好ましくない。

又集光光学系の最終面とライトガイドの間隔が接近しす
ぎると衝突による破損の危険性が増すため、次の条件（
７）を満足することが望ましい。

（７］　　１．５＜　ｆ＋／ｆｚ　＜　２．５ただしｆ
＋、ｆｉは夫々第３の光学系の光源側およびライトガイ
ド側のレンズの焦点距離である。

この条件（７）の上限を越えると第３の光学系の全長成
長（なり、好ましくない。又下限を越えると集光光学系
最終面とライトガイドの間隔が狭く成りすぎて破損の危
険性が高（なる。

実施例５は第１４図に示す構成の光学系で、３群変倍系
の２焦点距離を採用した実施例である。

この実施例５は、第３の光学系中に凹レンズを含んでお
り、全系の焦点距離が必要以上に長くならないように凹
レンズを挟む前後の凸レンズの屈折力を強くしている。

特にライトガイド側の凸レンズの屈折力が強く、全反射
を起こしやすくなるので、これを防ぐためにこのライト
ガイド側の凸レンズを２枚に分割して各面の屈折力を分
散して全反射の発生を防止している。そして更に次の条
件（８）、（９）を満足するようにした。

（ａｌ　　Ｉｒ＋ａ＋ｎ／ｆ３３１　＞　１（９１０，
ｌ＜　ｆ３３’／ｆ３３”〈１０ただしｒｅｉｉｎは第
３の光学系のライトガイド側の二つに分割した両凸レン
ズの各面のうちの最小の曲率半径、ｆ３３は前記の二つ
に分割した両凸レンズの合成の焦点距離、ｆ３ｓ’、１
３ｇ”は夫々前記両凸レンズのうちの光源側およびライ
トガイド側のレンズの焦点距離である。

上記の条件（８）を外れると全反射が発生し光量の損失
が大になる。又条件（９）の上限、下限のいずれより外
れても、複数に分割した凸レンズのうちのいずれか一方
に屈折力が集中しそのために全反射が発生しやすくなる
。

以上の本発明の実施例にて用いている非球面の形状は、
Ｘ軸を光軸に又Ｘ軸を光軸と直角な方向にとった時、次
の式にて表わされる。

４Ｈｙ　ｌ　Ｏ＋Ｉｙ　ｌ　ま ただしＰは円錐定数、Ｂ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉは非球面
係数である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の内視鏡用光源光学
系によれば、様々なＮＡや断面積を有するライトガイド
を備えた内視鏡に対し、各々のライトガイドに最適な光
源光学系のＮＡや光束径の設定が可能であり、特にライ
トガイドの光伝送効率を向上させることが出来、ライト
ガイドから出射する光量を増加させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す図、第２図は光源より
出射する光量の角度分布を示す図、第３図は入射ＮＡに
対するライトガイドより出射する光量を示すグラフ、第
４図乃至第１２図は夫々本発明の内視鏡用光学系による
ＮＡを可変、調整する手段の各個を示す図、第１３図は
本発明の実施例１乃至実施例４の断面図、第１４図は本
発明の実施例５の断面図、第１５図は従来の内視鏡の構
成を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光源と、該光源からの光を所定位置に結像集光す
   る光学系とから構成されていて、内視鏡に設けられた照
   明光を伝達するライトガイドに光を入射させる内視鏡用
   光源装置において、前記所定結像位置をほぼ固定した状
   態で前記照明光を伝達する異なるＮＡを有する数種のラ
   イトガイドのうちの任意のライトガイドのＮＡに合わせ
   て前記集光光学系の射出ＮＡを可変、調整する手段を設
   けたことを特徴とする内視鏡用光源光学系。 （２）光源からの光を集光する光学系が光源側から順に
   、光源からの光を収斂する光源近傍に配設された第１の
   光学系と、前記第１の光学系を通過後のほぼ平行な光束
   の経を変換する二つの群よりなる第２の光学系と、前記
   第２の光学系よりライトガイド側に配置されていて第２
   の光学系からの光を所定位置に結像させる第３の光学系
   とより構成され、前記第２の光学系又は第３の光学系内
   に前記所定結像位置を固定した状態でその焦点距離を変
   化させ得るレンズ又はレンズ群を少なくとも一つ設け、
   更に次の条件（１）乃至条件（４）を満足する請求項（
   １）の内視鏡用光源光学系。 （１）０．８≦ｄ＿II／（ｆ＿II＿ａ＋ｆ＿II＿ｂ）≦
   １．２（２）ｆ＿II＿III＿Ｔ／ｆ＿II＿III＿Ｗ≧１．
   １（３）０．８≦（ｆ＿II＿ｂ／ｆ＿II＿ａ・ｆ＿III
   ）・Ｄ＜２（４）ｆ＿III・ＮＡ＿Ｌ＿Ｓ／Ｄ≦０．５ ただしｄ＿IIは第２の光学系の二つの群の主点間隔、ｆ
   ＿II＿ａ、ｆ＿II＿ｂは夫々第２の光学系の光源側およ
   びライトガイド側の群の焦点距離、ｆ＿II＿III＿Ｔ、
   ｆ＿II＿III＿Ｗは夫々第２の光学系と第３の光学系の
   長焦点側および短焦点側における合成焦点距離、ｆ＿I
   IIは第３の光学系の任意の焦点距離、Ｄは光源から出射
   される光束径、ＮＡ＿Ｌ＿Ｓは光源からの光を集光する
   光学系のＮＡである。