JPH0349406B2 - - Google Patents

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JPH0349406B2
JPH0349406B2 JP59219840A JP21984084A JPH0349406B2 JP H0349406 B2 JPH0349406 B2 JP H0349406B2 JP 59219840 A JP59219840 A JP 59219840A JP 21984084 A JP21984084 A JP 21984084A JP H0349406 B2 JPH0349406 B2 JP H0349406B2
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JP
Japan
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prism
refractive index
reflective surface
light
layer
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JP59219840A
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JPS6198316A (ja
Inventor
Susumu Takahashi
Akihiro Taguchi
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Priority to DE19853537155 priority patent/DE3537155A1/de
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Publication of JPH0349406B2 publication Critical patent/JPH0349406B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、硬性内視鏡の斜視用光学系に関する
ものである。
〔従来の技術〕
従来の斜視用光学系としては、例えば特開昭50
−91333号に開示されたものがある。第3図はこ
の光学系の対物レンズ部分を示したもので、対物
レンズL0は傾斜凹レンズ1と第一プリズム2と
第二プリズム3と凸レンズ4とを組み合わせて成
る前群レンズL1と、後群レンズL2とから構成さ
れており、硬性内視鏡の長手方向に対して斜めに
入射した光は、第一プリズム2と第二プリズム3
との境界を一旦透過した後、第二プリズム3の第
一反射面5及び第二反射面6で順次反射して、硬
性内視鏡の長手方向と一致する方向に射出される
ようになつている。ところがこの斜視用光学系の
場合、第二プリズム3の第一反射面5が硬性内視
鏡の長手方向とかなり大きな角度を為しているた
め、第二プリズム3の外径が小さくなり、径の細
い内視鏡の先端内部に配置することを考慮する
と、第二プリズム3の加工や対物レンズL0の組
み立てが非常に面倒になるという問題があつた。
また第二プリズム3の長さが短かくなるので、傾
いて視野方向のずれが大きくなり易いという問題
があつた。更に、第二プリズム3の後端面7の幅
が小さくならざるを得ないので、光束の幅の広い
(明るい)光学系の場合、光束がケラレて光量損
失が大きいという問題があつた。更にまた、この
斜視用光学系の場合、第一プリズム2と第二プリ
ズム3との境界に空気層8を設けてこの空気層8
と各プリズム2,3との屈折率差を利用してこの
境界において透過と反射が行われるようにしてい
るが、極小の対物レンズL0の前群レンズL1に空
気層を設けることは困難を伴い、その結果対物レ
ンズL0の組み立てが一層面倒になるという問題
があつた。
このような欠点を解決したものとして、本出願
人は特願昭58−245549号(特開昭60−140313号公
報)に以下のようなものを開示している。これ
は、第4図に示した如く、対物レンズL0の前群
L1を、傾斜凹レンズ1と入射面を視野方向と直
角にした第一プリズム9と第一反射面10を硬性
内視鏡の長手方向と平行にした第二プリズム11
とから成る視野変換プリズム系と凸レンズ4とで
構成したものである。ここで、これより後方の光
学系(リレーレンズ系、接眼レンズ等)により定
まる硬性鏡光学系全体としての明るさ絞りの像が
仮想絞り12として考えられる。そして第一プリ
ズム9と第二プリズム11との境界面を硬性内視
鏡の長手方向と鋭角を為すようにすると共に、こ
れを第二プリズム11の第二反射面13とし、こ
の境界面を接着剤で接合するようにしたもので、
それと同時に次の条件 |cos(3/2α)|<nC/nG<|cos(α/2)| (αは視野方向角、nCは接着剤の屈折率、nGは両
プリズムの屈折率) を満足するようにし、入射光線が第一反射面10
で反射し、続いて第二反射面13で反射して硬性
内視鏡の長手方向へ進むようにし、かつ第二プリ
ズム11の長大化及び第一プリズム9と第二プリ
ズム11との接着により簡単な構成で組み立ても
容易にし、上述の従来の欠点を解決したものであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこの斜視用光学系では、第5図に
示すようにゴーストの原因となる光線口が第一プ
リズム9と第二プリズム11との境界面のa点を
透過後、第二プリズム11の第一反射面10のb
点で全反射した後、第二プリズム11と接着剤と
の境界面c点で反射し、正常光線イの経路に重な
つてしまい、良い画質が得られないという欠点が
あつた。
本願発明は、このような問題点に着目してなさ
れたものであり、細径で、部品加工及び組み立て
が容易で、更にゴーストがなく画質の優れた斜視
用光学系を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この斜視用光学系では、第1図に示すように、
斜視方向から入射する光イを第一の反射面10及
び第二の反射面13で反射して内視鏡の長手方向
に向ける視野変換プリズム11があり、このプリ
ズム11の第一反射面10の外側にこのプリズム
11より屈折率の低い層14が設けられている。
また、更にこの低屈折率層14の外側に吸収層
15が設けられている。
〔作用〕
この構成によれば、視野変換プリズム11の第
一反射面10の外側に低屈折率層14を設けるこ
とで、観察されるべき正常光線イを第一反射面1
0で全反射させた後更に第二反射面13で反射さ
せて図示しない接眼系に導き、ゴーストとなる光
線ロを第一反射面10で透過させ接眼系へ向かわ
せない。
また、更にこの低屈折率層14の外側に吸収層
15を設けることで、第一反射面10で透過させ
たゴーストとなる光線ロを吸収させ、この透過し
た光線ロが低屈折率層14の外側の面で反射して
ゴースト光線となるのを防ぐ。また、この吸収層
15は外部より侵入してくるフレアー光線を遮る
役割も果たしている。
〔実施例〕
第1図及び第2図は、本願発明の一実施例を示
す図で、対物レンズの先端の視野変換プリズム系
の部分のみを拡大して示したものであり、図示し
ない部分の構成は第4図のものと同様である。こ
の実施例の視野変換プリズム系は、第1図に示し
た如く、入射面を視野方向と直角にした第一プリ
ズム9と、第一反射面10を硬性内視鏡の長手方
向と平行にした第二プリズム11とで構成し、第
一プリズム9と第二プリズム11との境界面を硬
性内視鏡の長手方向と鋭角を為すようにすると共
に、これを第二プリズム11の第二反射面13と
し、この境界面を接着剤で接合するようにしたも
ので、それと同時に次の条件 |cos(3/2α)|<nC/nG<|cos(α/2)| (αは視野方向角、nCは接着剤の屈折率、nGは両
プリズムの屈折率) を満足するようにしたものになつている。そし
て、上記第一反射面10の外側に上記第二プリズ
ム11より屈折率の低いMgF2の透過層14が設
けられており、更にその外側にいカーボン等の黒
い塗料でできた吸収層15が設けられている。
また、視野方向角αと第二プリズム11の屈折
率nGと透過層14の屈折率nMとの間に以下の関係
が満たされているとよい。
|cos2α|<nM/nG<|cosα| この関係を満たすことにより、視野方向角αに
平行に入射する光即ち第二プリズム11の第一反
射面10に入射角90°−αで入射する光は全反射
し、この光の経路にゴーストとなつて重なる入射
光即ち第二プリズム11の第一反射面10に入射
角90°−2αで入射する光は透過する。
更に、透過層14の膜厚を(透過層14の膜
厚)×(透過層14の屈折率nM)の値が使用波長
(この場合可視光であるから最大波長で700nm)
の1.2倍以上になるようにするとよい。膜厚をこ
のように設定することで、光の漏れをほぼ防ぐこ
とができ、光量ロスにより像が暗くなるのを防止
する。
次に上記構成に基づく作用を第2図を用いて説
明する。観察されるべき正常光線イは、傾斜凹レ
ンズ1及び第一プリズム9を介して第二プリズム
11に入射し、第一反射面10で全反射した後更
に第二反射面13で反射し、図示しない絞りを通
つて接眼系に導かれる。一方、上記正常光線イの
経路に伴重なつてゴーストとなる光線ロは、同様
に傾斜凹レンズ1及び第一プリズム9を介して第
二プリズム11に入射するが、第一反射面10で
MgF2層14があるためにこの面の臨界角が大き
くなつているので反射せずに透過する。そして更
に吸収層15に致つて吸収され、ゴースト光とな
らない。
以下、プリズムの屈折率と具体的形状の関係に
ついて述べる。一例として30°斜視のものを示す。
具体的データは次のとおりである。
第1プリズム9の屈折率nG=1.7859 第二プリズム11の屈折率nG=1.7859 接着剤の屈折率nC=1.56 透過層14の屈折率nM=1.38 透過層14の膜厚d=0.7μm 使用波長の最大長λ≒700nm 第一プリズム9の傾斜凹レンズ1と第二プリズ
ム11との挾角θ1=45° 第二プリズム11の第一プリズム9と透過層1
4との挾角θ2=15° 上記データにより、接着剤と第二プリズム11
との全反射角は60.8°であり、透過層14と第二
プリズム11との全反射角は50.6°である。この
構成により、視野方向に平行な光線について考え
ると、第二プリズム11内で2回反射して図示し
ない絞りを通る正常光線イは、傾斜凹レンズ1を
通過後、接着剤と各プリズム9,11との境界面
c点では入射角θ3=45°であるので透過し、MgF2
の蒸着膜14と第二プリズム11との境界面d点
ではθ4=60°であるので全反射し、接着剤と第二
プリズム11との境界面e点ではθ5=75°で全反
射し、内視鏡内を通つて図示しない接眼レンズを
通して観察される。
一方、上記の光線と重なる第二プリズム11内
で4回反射するゴーストとなる光線は、傾斜凹レ
ンズ2を通過後、接着剤と各プリズム9,11と
の境界面a点では入射角θ6=15°であるので透過
し、MgF2の蒸着膜14と第二プリズム11との
境界面b点では入射角θ7=30°となる。このため、
MgF2の蒸着膜の内部に透過し、吸収層15にて
吸収され、ゴーストとならない。
また、この実施例では、 (透過層14の膜厚)×(透過層14の屈折率nM)/(
使用波長) =1.38 となつており、光量ロスも十分に抑え得ている。
ここで、この実施例においてMgF2の蒸着膜1
4及び吸収層15をつけない状態、即ち第二プリ
ズム11の第一反射面10が空気に接触している
場合を考えると、空気と第二プリズム11との間
の臨界角はθ=34°であるので、上述したゴース
トとなる光線は、第二プリズム11が空気と接触
している第一反射面10で第二プリズム11外に
透過して抜けるため、ここではゴースト光線とな
らない。しかしながら、実際の観察光は、ガラス
の中で視野方向よりさらに両側にそれぞれ8°程度
の開き幅があるため、この光線については第二プ
リズム11の第一反射面10で全反射してゴース
トとなる光線がある。また、第二プリズム11の
第一反射面10の外からフレアー光線が入つてし
まう恐れがある。更に、組み立て時にこの面に接
着剤がつき易く、ついてしまうと正常光線がこの
面で全反射せずに抜けてしまう。
このため、第二プリズム11を空気に接触させ
ないように、正常光線が通る部分にだけアルミ蒸
着を施し、それ以外の部分に吸収層となる塗料を
塗る方法も考えられるが、この方法が適用できる
のは、正常光線とゴースト光線が通る反射面での
位置が全く異なる場合だけ限られるため、この実
施例には不適である。また、適用できる場合で
も、アルミ蒸着をある限られた場所に施すこと
は、プリズムが微小であるため、困難を伴う。
次に上記データを持つ実施例における蒸着物質
の屈折率の好適条件について述べる。
正常光線の第二プリズム11の第一反射面10
への入射角を考えると、視野方向に平行に入射す
る光は、入射角θ4=60°で入射する。ここで観察
光の拡がり幅8°を考えると、入射角は52°〜68°の
幅を持つことになる。一方、第二プリズム11内
を4回反射する。上記正常光線に重なるゴースト
となる光の第一反射面10への最初の入射角はθ6
=30°となるため、22°〜38°の幅を持つことにな
る。以上のことから、臨界角が38°〜52°の間に来
るように蒸着物質の屈折率を定めると、特によ
い。よつて、プリズムの屈折率はnG=1.7859であ
るので、蒸着物質の屈折率はnM=1.1〜1.407の間
であると特によいことがわかる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本願発明による斜視用光学系は、
視野変換プリズムの第一反射面の外側に低屈折率
層を設けることにより、正常な光線は反射して接
眼系に導き、ゴーストとなる光線は透過してゴー
ストを発生させないようにした画質の優れた光学
系を、簡単な構成で組み立ても容易に精度もよく
実現したものである。
また更に、この低屈折率層の外側に吸収層を設
けることにより、ゴースト光のより完全な除去及
び外部からのフレアー光の入射防止を可能ならし
めたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明による斜視用光学系の
一実施例を示す図、第3図、第4図は従来の内視
鏡の斜視用光学系を示す図、第5図は第4図の要
部拡大図である。 1……傾斜凹レンズ、2,9……第一プリズ
ム、3,11……第二プリズム(視野変換プリズ
ム)、8……空気層、10……第一反射面、12
……仮想絞り、13……第二反射面、14……透
過層(低屈折率層)、15……吸収層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 斜視方向から入射する光を第一の反射面及び
    第二の反射面で反射して内視鏡の長手方向に向け
    る視野変換プリズムを備えた斜視用光学系におい
    て、前記プリズムの第一反射面の外側に前記プリ
    ズムより屈折率の低い層を設けたことを特徴とす
    る斜視用光学系。 2 前記低屈折率層の外側に吸収層を設けたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の斜視用
    光学系。 3 前記低屈折率層が以下の条件を満足すること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の斜視
    用光学系。 |cos2α|<nM/nG<|cosα| 但し、αは視野方向角、nGは前記プリズムの屈
    折率、nMは前記低屈折率層の屈折率である。
JP59219840A 1984-10-19 1984-10-19 斜視用光学系 Granted JPS6198316A (ja)

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JP59219840A JPS6198316A (ja) 1984-10-19 1984-10-19 斜視用光学系
DE19853537155 DE3537155A1 (de) 1984-10-19 1985-10-18 Optisches schraegblicksystem fuer endoskope

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JPS6198316A JPS6198316A (ja) 1986-05-16
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Also Published As

Publication number Publication date
DE3537155A1 (de) 1986-04-24
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