JPH0555846B2 - - Google Patents

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JPH0555846B2
JPH0555846B2 JP58173628A JP17362883A JPH0555846B2 JP H0555846 B2 JPH0555846 B2 JP H0555846B2 JP 58173628 A JP58173628 A JP 58173628A JP 17362883 A JP17362883 A JP 17362883A JP H0555846 B2 JPH0555846 B2 JP H0555846B2
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JP
Japan
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light guide
illumination
transparent member
illumination lens
lens
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JP58173628A
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English (en)
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JPS6064321A (ja
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Kimihiko Nishioka
Hiroyuki Kimura
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Priority to US06/652,566 priority patent/US4666246A/en
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Publication of JPH0555846B2 publication Critical patent/JPH0555846B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0008Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
    • 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
    • G02B23/2407Optical details
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    • G02B23/2469Illumination using optical fibres

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  • Endoscopes (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、内視鏡の照明光学系に関するもので
ある。
従来技術 一般に内視鏡においてはライトガイドによる照
明光学系が内蔵されているが、このライトガイド
からの出射光は周辺に行くほど強度が弱いために
視野周辺が暗いという欠点があつた。
このため従来、第1図に示した通り内視鏡先端
部1内でライトガイド2の出射端2aの前方に凹
レンズ3を配設することが一般に行なわれてい
る。しかしながら、この構成によれば周辺の照明
光量は増えるが、十分とは言えず視野周辺は依然
として暗い。さらに周辺光量を増やすために凹レ
ンズ3を強くした場合には、第2図に示した如
く、ライトガイド2の出射端2aの周辺部から出
射される光線の一部は矢印Aの如く凹レンズ3の
出射面で全反射してしまうので、周辺の照明光量
の損失が大きくなるという欠点があつた。
目 的 本発明は、以上の点に鑑み、周辺の照明光量が
十分にあつて而も光量損失の少ない内視鏡の照明
光学系を提供することを目的としている。
概 要 前記目的は、本発明によれば、ライトガイドの
出射端の前方に、周辺において屈折力が弱い部分
を有する照明用凹レンズが配設されている内視鏡
の照明光学系において、該照明光学系が特定の条
件を満足して配置されることにより達成される。
実施例 以下図面に示した実施例により本発明を説明す
れば、第3図には本発明の第一の実施例が示され
ており、11は例えばガラス板の如き透明部材、
12は周辺において屈折力の弱い平面透過部12
aを有する屈折率が一様な材質よりなる凹レンズ
である。
本案実施例は以上のように構成されているか
ら、ライトガイド2の軸に対して角度をもつ光線
L1は凹レンズ12の平面透過部12aを透過し
て内視鏡の視野周辺部を照明し、ライトガイド2
の軸に平行な光L2は凹レンズ12の中央のレン
ズ部分を透過するので、レンズの作用により屈折
せしめられて内視鏡視野周辺部を照明する。ここ
で、ライトガイド2の半径をc、凹レンズ12の
レンズ部分の半径をr、透明部材11の厚さをa
とし、ライトガイド2の軸に対して最大の傾斜角
をもつ光線L3の透明部材11内での傾斜角をα
とした場合良好な照明光を得るためには下記の二
つの条件式(1),(2)を満たすことが要求される。
即ち、ライトガイド2の軸に平行なすべての光
線が凹レンズ12のレンズ部分により屈折せしめ
られるために、 r>c ……(1) が満足され、また凹レンズ12の平面透過部12
aを透過する光線がすべてのライトガイド繊維に
ついて少なくとも一本だけは在るために、 a・tanα>r ……(2) が満足されなければならない。ところで、式(1)に
おいて、視野全体への配光が均一に成される範囲
内であれば、軸に平行な光線は或る程度は屈折さ
れずに平面透過部12aを透過してもよい。即
ち、ライトガイド2の射出端面の面積は半径の二
乗に比例するので、 r>0.5c ……(1)′ とした場合は、ライトガイド2の軸に平行な光線
のうち25%以上が屈折力の強い凹レンズ12のレ
ンズ部分で屈折せしめられる。ライトガイド2の
軸に平行な光線は強度が強いため、式(1)′に示す
条件を満たすことにより、視野周辺部は十分な光
量で照明され得、従つて、式(1)の条件は式(1)′ま
で緩和することができる。また、式(2)の左辺
(a・tanα)は凹レンズ12のおける角度αの光
線高(ライトガイド2の軸からの距離)を表して
いるが、式(2)においては最大傾斜角αをもつ光線
が凹レンズ12のレンズ部分を透過したとして
も、その光線の強度は弱いため、光量の損失は僅
かとなり、ある程度まで条件を緩和することがで
きる。第8図に示すように、光線高(a・tanα)
が凹レンズ12のレンズ部分の半径rより小さい
場合、ライトガイド2の軸に対し大きな角度をな
す光線が凹レンズ12のレンズ部分に入射して該
レンズにより大きな角度で屈折せしめられるため
好ましくない。図中、Dで示す領域から射出され
る光線についてこのような現象が起こるので、領
域Dの面がなるべく小さくなるようにすることが
望ましい。図において、 D/2=r−a・tanα なので、ライトガイド2の射出端の総面積に対す
る領域Dの比率は、 (D/2)2/c2=(r−a・tanα)2/c2 となる。ここで、損失光量の割合を少なくするこ
とを考慮し、 a・tanα=r/3 とし、更に、式(1)に示す条件が、軸に平光な光線
が総て凹レンズ12のレンズ部分を通過するため
の下限値r=cであるとすると、 (r−a・tanα)2/c2=(2/3)2≒44% となる。つまり、上記条件によれば、屈折力の強
い部分で発散されるライトガイド2の軸に対する
角度の大きい光線の光量を、ライトガイド2から
射出される角度の大きい光線の全光量の半分以下
に抑えることができる。従つて、式(2)の条件は式
(2)′まで緩和することができる。
a・tanα>r/3 ……(2)′ 第4図は本発明による他の実施例を示してお
り、11′は単フアイバーにより構成された透明
部材、12′は単フアイバーにより構成された周
辺において平面透過部12′aを有する凹レンズ、
13は単フアイバーにより構成された光学系の全
長を延長するための光学部材であつて、その作用
は第3図の実施例と同様であり而も単フアイバー
を用いているので光量の損失がなく従つて光学系
を細くまた小型化することができる。
第5図は本発明の他の実施例を示しており、透
明部材11が省略されていることを除いては第3
図の実施例と同じ構成であり、その作用も第3図
の実施例と同様である。
第6図においては、第3図の実施例における周
辺において平面透過部を有する凹レンズの代り
に、周辺において屈折力の弱い凹レンズ部を中心
部に屈折力の強い凹レンズ部を有する二重凹レン
ズ14が配設されている。この場合、第3図の実
施例に比べてより広い範囲が照明され、また条件
式(1)′,(2)′が適用されるが、条件式(2)′について
は透明部材11の厚さaの代りに a′=a+nb n:透明部材11の屈折率 b:二重凹レンズの二つの凹レンズ部の境界
線と透明部材出射端面との距離 で与えられるa′が用いられ a′・tanα=(a+nb)tanα>r/3 ……(2)″ なる条件式が適用される。
第7図においては、第3図の実施例における周
辺において平面透過部を有する凹レンズの代り
に、周辺において屈折力の弱い凸レンズを中心部
に凹レンズ部を有する凹レンズ15が配設されて
いる。従つて凹レンズ15の周辺部を透過した光
は凸レンズの作用により少し集束せしめられて内
視鏡の視野周辺部を照明する。この構成は、ライ
トガイド2自体の配光が比較的広い場合に特に有
効である。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、ライトガイ
ドの出射端の前方に、周辺において屈折力の弱い
平面透過部、凹レンズ部または凸レンズ部を有す
る凹レンズを配設したことにより、ライトガイド
の軸に対して平行な光線は広範囲に拡散せしめら
れて内視鏡の視野周辺部を照明し、角度をもつ光
線は僅かに屈折せしめられて同じく視野周辺部を
照明する。その際出射端面における全反射による
光量損失が生じないため、内視鏡の視野全体に亘
つて明るい照明が行なわれ、さらにライトガイド
の出射端と凹レンズとの間に透明部材を配設し、
また凹レンズ及び透明部材の少なくとも一方を単
フアイバーにより構成することによつてなお一層
光量の損失が減少せしめられ、極めて効果的であ
る。
尚、以上のすべての実施例において凹レンズ及
び凸レンズの形状は非球面でもよいことはいうま
でもない。また第6図及び第7図の実施例におい
て、各々凹レンズ14または15をプラスチツク
ガラスモールド等により成形すれば、より安価に
製造され得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の内視鏡の照明光学系を示す概略
図、第2図は第1図の部分拡大図、第3図は本発
明による内視鏡の照明光学系の一実施例を示す概
略図、第4図、第5図、第6図及び第7図は他の
実施例を示す図、第8図は本発明の条件式を説明
するための照明光学系の概略図である。 1……内視鏡、2……ライトガイド、3……凹
レンズ、11……透明部材、12,12′……周
辺に平面透過部を有する凹レンズ、13……光学
部材、14……周辺に弱い凹レンズ部を有する凹
レンズ、15……周辺に弱い凸レンズ部を有する
凹レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ライトガイドの射出端の前方に一様な屈折率
    を持つ材質で構成された照明レンズを配置した内
    視鏡の照明光学系において、 前記照明レンズは、前記ライトガイドからの照
    明光束の有効径より直径が小さい凹面よりなる負
    レンズ部と、該負レンズ部周辺の屈折力の弱い透
    過部を備えており、 前記ライトガイド及び照明レンズが、以下に示
    す条件(a)及び(b)を満足して配設されていることを
    特徴とする内視鏡の照明光学系。 (a) r>c (b) a・tanα>r/3 但し、cはライトガイドの半径、rは照明レン
    ズの負レンズ部の凹面の半径、aはライトガイド
    と照明レンズの間の距離、αはライトガイドより
    射出される光線の該ライトガイドの軸に対する最
    大傾斜角である。 2 照明レンズとライトガイドとの間に透明部材
    を設置すると共に、該透明部材及び前記照明レン
    ズの少なくとも一方が単フアイバーにより構成さ
    れた、特許請求の範囲1に記載の内視鏡の照明光
    学系。 3 ライトガイドの射出端の前方に一様な屈折率
    を持つ材質で構成された照明レンズを配置した内
    視鏡の照明光学系において、 前記照明レンズは、前記ライトガイドからの照
    明光束の有効径より直径が小さい第1の凹面と該
    凹面周辺の屈折力が弱い第2の凹面とからなる屈
    折面を備えており、該照明レンズと前記ライトガ
    イドとの間には透明部材を設置し、 前記ライトガイド、照明レンズ及び透明部材
    が、以下に示す条件(a)及び(b)を満足して配設され
    ていることを特徴とする内視鏡の照明光学系。 (a) r>c (b) (a+nb)・tanα>r/3 但し、cはライトガイドの半径、rは照明レン
    ズの第1の凹面の半径、aは透明部材の厚さ、n
    は透明部材の屈折率、bは透明部材の射出面から
    照明レンズの第1の凹面と第2の凹面との境界線
    までの距離、αは透明部材の内部におけるライト
    ガイドより射出される光線の該ライトガイドの軸
    に対する最大傾斜角である。 4 照明レンズとライトガイドとの間に透明部材
    を設置すると共に、該透明部材及び前記照明レン
    ズの少なくとも一方が単フアイバーにより構成さ
    れた、特許請求の範囲3に記載の内視鏡の照明光
    学系。
JP58173628A 1983-09-20 1983-09-20 内視鏡の照明光学系 Granted JPS6064321A (ja)

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US06/652,566 US4666246A (en) 1983-09-20 1984-09-20 Illuminating optical system for endoscopes

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JPS6064321A JPS6064321A (ja) 1985-04-12
JPH0555846B2 true JPH0555846B2 (ja) 1993-08-18

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