JPH06109982A

JPH06109982A - 内視鏡対物光学系

Info

Publication number: JPH06109982A
Application number: JP4258417A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Tateyama; 徳之立山; Akira Hasegawa; 晃長谷川; Shiyuuichirou Ogasawara; 秋一郎小笠原; Takayuki Suzuki; 隆之鈴木; Naoki Hasegawa; 直樹長谷川; Akira Yokota; 朗横田; Ko Tanaka; 耕田中; Takao Mori; 孝夫森; Tsutomu Igarashi; 勉五十嵐
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-04-22
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JP3317451B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光学部品点数が少なく組み立てが容易な、内
視鏡の細径化に対応した内視鏡対物光学系を提供する。【構成】内視鏡内において、内視鏡の外形と略相似な
形状を有する柱状屈折面（２）と該柱状屈折面（２）を
介して入射した光束を所望の方向へ反射せしめる反射面
（４）とを備えた視野変換結像素子（１）を、柱状屈折
面（２）が内視鏡外部に露出するように配置する。柱状
屈折面（２）に入射した物体からの光は、反射面（４）
で進行方向が変換せしめられ、視野変換結像素子（１）
を射出してイメージガイド（５）に集光する。視野変換
結像素子として、回折格子から成る光束収斂面と入射光
束を所望の方向へ反射せしめる反射面とを備えたものを
用いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡対物光学系、特
に細径側視型内視鏡に適した対物光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】直視型内視鏡は前方視には適している
が、その側面が死角となるため、視野方向を変換して内
視鏡側面の物体を観察可能に構成した側視型内視鏡が種
々提案されている。図１２は実開昭５９−１６６２１９
号公報に開示された側視型内視鏡の光学系を示す図であ
る。この内視鏡は、半球レンズ５１の平面部に全反射膜
をコーティングして光学的反射面を形成し、これをイメ
ージガイド５２の端部に設置された固定台５３の傾斜面
に配置してイメージガイド５２の視野方向を内視鏡側面
側に変換せしめるように構成されている。

【０００３】また、図１３は実開昭６２−９４３１２号
公報に開示された側視型内視鏡の光学系を示す図であ
る。この内視鏡は、切欠窓６１が形成されたファイバー
スコープ６２の先端に光学反射面６３を有する反射光学
素子６５を配置し、ライトガイド６６から出射した照明
光を上記光学反射面６３を介して内視鏡側面の物体面上
へ指向させると共に、該物体面からの観察光を光学反射
面６３を介して対物光学系６４へ導入するように構成さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
図１２に示したものは、組み立て時、半球レンズ５１の
曲率中心とイメージガイド５２の光軸Ｏとが一致するよ
うに位置合わせをした後、更に半球レンズ５１がファイ
バースコープ５４内に確実に収納されるように固定台５
３上で位置合わせをしなければならず、これら部品の位
置調整作業が煩雑であった。また、図１３に示したもの
は、切欠窓６１を隔てて光学反射面６３と対物光学系６
４の端部とが対向して配置されるため、反射光学素子６
５と対物光学系６４とを各々異なる方向からファイバー
スコープ６２に挿入しなければならず、組み立てが面倒
であった。従って、全体の径が１〜２ｍｍに過ぎない細
径内視鏡にこれら従来の構成を適用しようとすれば、光
学素子の位置調整及び組み立て作業が極めて困難で多大
の工数を要するという問題があった。

【０００５】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、光学部品点数が少なく組み立てが容易に成し得
る、内視鏡の細径化に対応した内視鏡対物光学系を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡対物
光学系は、内視鏡の外形と略相似な形状を有する柱状屈
折面と該柱状屈折面を介して入射した光束を所望の方向
へ反射せしめる反射面とを備えた視野変換結像素子を含
み、柱状屈折面が内視鏡外部に露出するように視野変換
結像素子を配置したことを特徴としてなるものである。
また、上記視野変換結像素子として、回折格子から成る
光束収斂面と入射光束を所望の方向へ反射せしめる反射
面とを備えたものを用いたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明にかかる視野変換結像素子は、光束の入
射面となる柱状屈折面とかかる光束を所望の方向へ反射
せしめる反射面を備え、入射した光束の進行方向を変換
せしめて所望の位置に結像する。従って、視野変換結像
素子を内視鏡外部に露出するように配置して物体面から
の光を入射し、該視野変換結像素子からの光をイメージ
ガイドに入射するように構成することにより、内視鏡の
対物光学系は該視野変換結像素子一つで構成することが
できる。また、かかる柱状屈折面を内視鏡の外形と略相
似に形成すれば、組み立て時、内視鏡内への挿入，固定
が容易に成され得、位置調整作業が殆ど必要なくなっ
て、内視鏡本体を容易に組み立てることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１に示す第１実施例は、一つの柱状屈折面を有
する光学素子を対物光学系中に一つ配置した場合であ
る。図中、１は側面に柱状屈折面２を有する光学素子で
あって、該光学素子１の端部の一方には球面３、他方に
は柱面に対して一定の角度で傾斜する平面より成る光学
的反射面４が夫々形成されている。５はイメージガイ
ド、４０は物体面、Ｏは光軸である。

【０００９】光学素子１の柱状屈折面２及び球面３は夫
々結像作用を成し、また光学的反射面４が光軸Ｏの方向
を変換せしめる作用を成す。従って、物体面４０を発し
た光は、柱状屈折面２を通過した後、光学的反射面４で
反射せしめられて方向を変え、球面３によりイメージガ
イド５に集光される。

【００１０】光学素子１の形状は、内視鏡の形状に合致
する，即ち円筒状の物体内に固定が容易な円柱状である
ため、かかる光学素子１を内視鏡内で固定するための部
品は最小限の数に抑えられ、内視鏡の外径を必要以上に
大きくすることはない。また、光学素子１は、その内部
の反射面４において光軸Ｏの方向を変換するように形成
されているので、光学素子１はイメージガイド５の挿入
方向と同じ方向から内視鏡内へ挿入され得、内視鏡本体
の組み立ては容易に行うことができる。更に、本実施例
の構成によれば、レンズの接合等がない上、調整作業も
不要である。

【００１１】また、図２に示す如く、上記柱状屈折面２
をファイバースコープの外径の曲率と等しくなる大きさ
に形成すれば、ファイバースコープの外径を更に小さく
することができる。尚、上記球面３をアナモフィック面
にすれば、投影倍率の違いによる像の歪みを補正するこ
とができる。

【００１２】図３に示す第２実施例は、光学素子１が、
互いに直交するシリンドリカル面を形成する二つの柱状
屈折面２ａ，２ｂと光学的反射面４を有している。６は
イメージガイド５の入射端部に配置された結像レンズで
ある。物体面４０を発した光は、屈折面が内視鏡の長手
方向と並行となる第１の柱状屈折面２ａを通過した後、
光学的反射面４で反射せしめられて方向を変え、更に屈
折面が内視鏡の長手方向と直交する第２の柱状屈折面２
ｂを通過し、結像レンズ６によりイメージガイド５に集
光される。上記光学的反射面４は平面に限らず、ダハ面
であっても良い。

【００１３】図４に示す第３実施例は、光学素子１が、
二つの柱状屈折面２ａ，２ｂと光学的反射面４を有し、
また結像レンズ６も柱状屈折面６ａを有している。物体
４０を発した光は、屈折面が内視鏡の長手方向と並行と
なる第１の柱状屈折面２ａを通過した後、光学的反射面
４で反射せしめられて方向を変え、更に屈折面が内視鏡
の長手方向と直交する凹面よりなる第２の柱状屈折面２
ｂを通過し、結像レンズ６の柱状屈折面６ａにより集光
されてイメージガイド５に導かれる。尚、柱状屈折面６
ａは、柱状屈折面２ｂと直交するように形成されてい
る。また、柱状屈折面６ａの代わりに、球状屈折面を用
いても良い。

【００１４】図５に示す第４実施例は、光学素子１が柱
状屈折面２と柱状反射面１４を有している。物体面４０
を発した光は、屈折面が内視鏡の長手方向と並行となる
柱状屈折面２を通過した後、屈折面が内視鏡の長手方向
と直交する柱状反射面１４で反射せしめられて方向を変
え、更にかかる柱状反射面１４により集光されてイメー
ジガイド５に導かれる。本実施例によれば、光軸Ｏから
見た場合、対物光学系は直交するシリンドリカル面が２
面存在する全体として円柱状である光学素子１のみで構
成され、かかる光学素子１一つで側視が可能である。
尚、柱状反射面１４にＡｌ（アルミニウム）薄膜をコー
トすれば反射率を向上させることができる。また、光学
素子１の外径をファイバースコープの外径の曲率と等し
くなるように形成すれば、ファイバースコープの外径を
更に小さくすることができる。

【００１５】図６に示す第５実施例は、光軸の方向の切
り換えを偏光ビームスプリッタを用いて行う場合であ
る。図６において、本実施例の光学素子１は側面に柱状
屈折面２を有すると共に、光学的反射面４には誘電体多
層膜がコートされていてこの面が偏光ビームスプリッタ
になっている。また、該光学素子１の端部の一方は球面
３、他方は平面が夫々形成されていて、全体としては円
柱状をなしている。６は柱状屈折面６ａを有する結像レ
ンズ、７は偏光シャッターである。本実施例によれば、
光学的反射面４は誘電体多層膜面であるため、イメージ
ガイド５の光軸Ｏは該多層膜面により、図中、光軸Ｏ₁
とＯ₂で示す二つの方向に分割される。従って、偏光シ
ャッター７において該シャッター７を通過する光の偏光
方向を切り換えれば、内視鏡側部の物体４０からの光と
内視鏡前方の物体４０′からの光とを選択してイメージ
ガイド５に導くことができるので、フレキシブルな視野
方向の変換が可能である。

【００１６】図７に示す第６実施例は、光学素子１が一
つの光学的球面状反射面２４を有するプリズムにより構
成されている。球面状反射面２４は光軸Ｏの方向を変換
せしめる作用と光束を集光せしめる作用とを併せ持つの
で、対物光学系はかかる光学素子一つで構成され、光学
素子１のみで物体面４０からの光をイメージガイド５へ
集光することができる。図７は球状のプリズムの側面を
切削して光学素子１を形成した態様を示しているが、球
状のプリズムを円柱状に切削した後、更に底辺を切削し
て形成しても良い。

【００１７】図８は、図７に示した光学素子１の上面
に、かかる光学素子１の上面と一体に重合し得る内径を
有するスコップ状のライトガイドレンズ８を配設した場
合を示している。ライトガイド９より出射された照明光
は、ライトガイドレンズ８の内部を反射しつつ進行し、
該ライトガイドレンズ８を射出して物体を照射する。光
学素子１とライトガイドレンズ８とを一体的に構成する
ことにより、内視鏡をより小さく精密に製作することが
できる。

【００１８】図９に示す第７実施例は、光学素子１の光
学的反射面４に反射型回折格子３４を形成することによ
り、該光学素子１に光軸方向変換作用と光束の集光作用
とを併せ持つように構成したものである。本実施例の反
射型回折格子３４は、光軸Ｏに垂直となる方向に設けら
れた格子縞と、更にこの格子縞と直交する方向に設けら
れた格子縞より成り、物体面４０からの光を反射し且つ
その方向を変換せしめてイメージガイド５に結像せしめ
る作用を成している。また、反射型回折格子３４とイメ
ージガイド５の間の空間１０には光透過性媒質が充填さ
れていて、空間１０に異物が進入して視野が妨げられる
ことを防止している。本実施例によれば、反射型回折格
子３４により、光軸の変換及び集光が行なわれるので、
上述した各実施例の如く、光学的反射面４を精密な曲率
で形成する必要ななく、光学素子の加工が容易である。

【００１９】図１０に示す第８実施例は、光学素子１
が、光軸方向を変換する光学的反射面４を有する反射ミ
ラー１１と、内視鏡本体の長手方向と平行であって光軸
Ｏと直交する観察光入射面に回折格子２２が形成された
プリズム２１により構成されている。プリズム２１に形
成された回折格子２２は、光軸Ｏに垂直となる方向に設
けられた格子縞と、更にこの格子縞と直交する方向に設
けられた格子縞より成り、物体面４０からの光を光学的
反射面４を介してイメージガイド５に結像せしめる作用
を成している。光学的反射面４を、プリズム２１に形成
すれば光学素子１を用いなくても良い。

【００２０】図１１に示す第９実施例は、光学素子１
が、光学的反射面４とイメージガイド５の入射端面と相
対する位置に形成された柱状屈折面２とを有していて、
内視鏡本体の長手方向と平行であって光軸Ｏと直交する
観察光入射面に回折格子３２が形成されたプリズムによ
り構成されている。本実施例の回折格子３２は、柱状屈
折面２が光束に対して集光作用をなさない方向に対して
集光作用がなされるような格子縞が形成されている。ま
た、同図（ｃ）に示すように、柱状屈折面２の代わりに
球状反射面２４を設けてもよい。

【００２１】上述したように、図１〜図６に示した実施
例は、いずれのものも光学素子が内視鏡の外形と略相似
な形状を有する柱状屈折面により形成されているので、
内視鏡本体への挿入，固定，接合が一方向から容易に行
うことができると共に、光学素子の位置の調整作業を殆
ど必要せず、簡単に組み立てることができる。

【００２２】また、柱状屈折面を用いた場合に、かかる
屈折面に入射する光の方向により投影倍率の違いが生じ
て像の歪みが発生するが、この歪みは、イメージガイド
の入射端面を光軸に対して傾斜せしめて配置することに
より、又は光学素子の曲率を調整することにより、或い
はイメージガイドから得られた像に画像処理を施すこと
により補正することができる。また、柱状屈折面の円柱
として単ファイバーを用いれば、色収差補正像の歪みを
良好に補正することができる。

【００２３】また、図７〜図１１に示した実施例は、い
ずれのものも対物光学系が一つの光学素子で構成されて
いるので、内視鏡本体の組み立て・調整が容易になると
共に、内視鏡本体の外径をより小さくすることができ
る。尚、上記各実施例では側視型内視鏡の実施態様例に
ついて説明したが、上記光学的反射面の反射角を変える
ことにより、後方視，斜視，前方視等、内視鏡の使用目
的に応じた視野方向の変換が可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上、本発明によれば、光学部品点数が
少なく、且つ調整作業が不要で組み立てが容易に成し得
る、内視鏡の細径化に対応した内視鏡対物光学系を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内視鏡対物光学系の第１実施例の
構成を示す図である。

【図２】第１実施例の柱状屈折面の曲率をファイバース
コープの外径と等しくした場合の光学素子及びイメージ
ガイドの配置状態を（ａ）は側面から、（ｂ）は正面か
ら夫々見たときの図である。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示しており、夫々
（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図であ
る。

【図４】本発明の第３実施例の構成を示しており、夫々
（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図であ
る。

【図５】本発明の第４実施例の構成を示しており、夫々
（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明の第５実施例における光学素子
の斜視図、（ｂ）は第５実施例の構成を示す図である。

【図７】（ａ）は本発明の第６実施例における光学素子
の斜視図、（ｂ）は第６実施例の構成を示す図である。

【図８】第６実施例の光学素子にライトガイドレンズを
重合したときの構成を示す図である。

【図９】（ａ）は本発明の第７実施例における光学素子
の斜視図、（ｂ）は第７実施例の構成を示す図である。

【図１０】（ａ）は本発明の第８実施例における光学素
子の斜視図、（ｂ）は第８実施例の構成を示す図であ
る。

【図１１】（ａ）は本発明の第９実施例における光学素
子の斜視図、（ｂ）は第９実施例の構成を示す図、
（ｃ）は第９実施例の他の光学素子の斜視図である。

【図１２】従来の側視型内視鏡の構成を示す図である。

【図１３】従来の他の側視型内視鏡の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・光学素子２，２ａ，２ｂ・・・柱
状屈折面３・・・球面４・・・光学的反射面５・・・イメージガイド６・・・結像レンズ７・・・偏光シャッター１１・・・反射ミラー１４・・・柱状反射面２１・・・プリズム２２，３２・・・回折格子２４・・・球状反射面３４・・・反射型回折格子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木隆之東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者長谷川直樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者横田朗東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者田中耕東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者森孝夫東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者五十嵐勉東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内視鏡の外形と略相似な形状を有する柱
状屈折面と該柱状屈折面を介して入射した光束を所望の
方向へ反射せしめる反射面とを備えた視野変換結像素子
を含み、前記柱状屈折面が内視鏡外部に露出するように
前記視野変換結像素子を配置した内視鏡対物光学系。
【請求項２】回折格子から成る光束収斂面と入射光束
を所望の方向へ反射せしめる反射面とを備えた視野変換
結像素子を含む内視鏡対物光学系。