JPH06148519A - 内視鏡用照明光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、平面状物体、球面状物体、管腔
状物体に良好な照度分布を与えるもので、更に色むらの
生じない内視鏡用照明光学系を提供することを目的とす
る。 【構成】 本発明の内視鏡用照明光学系は、少なくと
も１面が非球面である正レンズを有し、この非球面が光
軸から垂直方向に行くにしたがって近似曲率より曲率が
弱くなるもので、下記条件を満足するものである。 ０＜ｎ×｛ｄ^３ Ｆ（ｈ） ／ｄｈ^３ ｝_Ｈ ＜６５

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡用の照明光学系
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年内視鏡の観察光学系が広角化するに
つれて照明系も広角なものが要求されるようになってき
た。又観察対象物に対して適切な照度分布を与える照明
光学系の要求も高まっている。

【０００３】上記のような要求に対して、広角な内視鏡
用照明光学系の例として特開昭５６−２０４２８号公報
に記載された光学系が知られている。それは図６に示す
ようにオプチカルファイバーバンドルからなるライトガ
イド１の前に正のレンズ系２を配置し、このレンズ系２
によりライトガイド１よりの光を一度集光させた後に発
散させて広角な照明を可能にしたものである。

【０００４】この従来例は、ライトガイドより光軸に平
行に発した光線がレンズ系への入射高ｈと、この入射光
線高ｈに対する照明光学系からの射出角θとの関係が、
ほぼｈ＝ｆsin θになっている。尚ｆは照明光学系の焦
点距離である。

【０００５】この従来例による平面状物体上における相
対的照度分布は、次のようにして求められる。

【０００６】完全拡散面の平面状物体における中心に対
する周辺の相対的照度分布は、一般に次の式（１）で表
わされる。 Ｆ（θ）＝（β／β_M ×β／β_S ）^-1 （１） ただしβは物体面に対する近軸倍率、β_M ，β_S は夫々
物体面に対するメリジオナル方向およびサジタル方向の
倍率である。

【０００７】上記式のβ_M ，β_S は、物体距離が、レン
ズ系の射出瞳位置より十分離れている時には、夫々次の
式（２），（３）で与えられる。 β_M ＝βcos²θ {dA（θ)/ｄθ} （２） β_S ＝β {A(θ)/tanθ} （３） ただしＡ（θ）＝h/f である。

【０００８】上記の式（２），（３）より、前記の従来
例における完全拡散面の平面状物体を照明した時の相対
的照度分布は、Ｆ（θ）＝cos⁴θとなり、図７における
曲線Ｆ（θ）に示すように中心から周辺に行くにしたが
ってcos⁴θに比例して暗くなる。

【０００９】またこの従来例により球面状物体および管
腔状物体を照明した時の相対的な照度分布は、以下のよ
うにして求められる。

【００１０】一般に完全拡散面の球面状物体の相対的な
照度分布と管腔状物体の相対的な照度分布は、夫々下記
式（５），（６）にて与えられる。 Ｇ（θ）＝Ｆ（θ）×1/cos³θ （５） Ｈ（θ）＝Ｆ（θ）×tan³θ （６） ただし、Ｇ（θ），Ｈ（θ）は夫々完全拡散面の球面状
物体および管腔状物体の相対的な照度分布である。

【００１１】上記の式（５），（６）より、上記従来例
における完全拡散の球面状物体および管腔状物体の相対
的な照度分布は、夫々Ｇ（θ）＝cos θ，Ｈ（θ）＝co
sθ・sin³θとなり、図７の曲線Ｇ（θ）およびＨ
（θ）に示すようになる。

【００１２】上記の図７から明らかなように、球面状物
体の場合は、中心から周辺に行くにつれて、cos θにし
たがって照度が下るが、実用上は問題のない照度分布が
得られる。また管腔状物体の照度分布は、視野周辺で急
激に明るくなることはなく適正な照度分布が得られてい
る。

【００１３】しかし上記従来例のようにほぼｈ＝ｆsin
θの関係を満足する照明光学系は、視野角が１１０°以
上の広角な観察光学系に対し適用した場合、広角化に伴
って物体側から数えて第２面、第３面のパワーが強くな
りすぎてｈとsin θとが比例しなくなり、入射光線高の
高い光線は物体側から数えて第１面または第３面で全反
射する。又入射光線高の高い光線程全反射を起こし易
い。そのために１１０°以上の広角域での照度は、あま
り増加せず光量だけが急激に減少してしまう。又視野角
が１１０°以上の広角な観察光学系に適用できる照明光
学系の例として、特開昭５８−９５７０６号公報に記載
された光学系がある。それは図８に示す構成で、図６に
示す従来例と比べ、レンズ枚数が多く、コスト高になる
欠点がある。

【００１４】更に平面状物体照明時に均一な照度分布と
なる照明光学系として入射高ｈと射出角θとの間に、ｈ
とtan θとがほぼ比例する光学系が知られている。それ
は、図９に示す特開昭６２−１７８２０７号公報に記載
されたものである。

【００１５】しかし、内視鏡による観察は、対象物体が
平面状物体だけでなく前述のように球面状物体と管腔状
物体等の様々である。 例えば、医療用内視鏡の場合、
胃の内面はほぼ球面状であり、食道や気管岐の内面はほ
ぼ管腔状である。

【００１６】ｈがtanθに比例する照明光学系により球
面状物体を照明する時、式（１），式（５）より照度分
布は、図１０の曲線Ｇ（θ）に示すように中心から周辺
に行くにしたがって1/cos³θに比例して明るくなってし
まう。更に周辺部ではレンズ内を通る光線がレンズ外周
部の内面にて乱反射して消滅したり、全反射したりする
ことによって、図１１の曲線ｂに示すように急激に暗く
なる。そのため球面状物体を照明した時の照度分布は、
リング状のむらを有するものになっている。尚図１１の
曲線ａ，ｂ，ｃは夫々平面状物体、球面状物体、管腔状
物体に対する照度分布を示す。

【００１７】この従来例の照明光学系により管腔状物体
を照明した時、式（１），式（６）によりその照度分布
は、視野周辺に行くにしたがってtan³θに比例して急激
に明るくなり、適正な明るさで観察できる範囲が非常に
狭くなり、観察しにくい照明であり好ましくない。

【００１８】以上のような問題点を解決した内視鏡用照
明光学系として本出願人が開発し特願平３−３０５５４
０号として出願した発明がある。この照明光学系は、視
野角が１１０°以上の広角の内視鏡に用い得るもので、
しかも球面状物体に対してはほぼ均一な照度分布を与
え、又平面状物体と管腔状物体に対しても良好な照度分
布を与え、しかも光量ロスの少ない安価内視鏡用照明光
学系である。

【００１９】それは、少なくとも一つの正レンズを含む
レンズ系を有し、前記正レンズの少なくとも一つの面が
非球面で、この非球面が光軸から光軸に垂直な方向に行
くにしたがって、非球面の曲率（近似曲率）よりも曲率
が弱くなる曲面で構成され光源から光軸に対して平行に
発した光線の光学系への入射光線高ｈとその光線高ｈに
対する照明光学系からの射出角θとの関係がほぼｈ＝ｆ
θとなるようにしたものである。尚ｆは非球面を近似曲
率で表わした時の光学系の焦点距離である。

【００２０】また上記の照明光学系は、次の条件（７）
を満足することも特徴としている。

【００２１】尚上記条件式で、ｆ₁は非球面を有する正
レンズで非球面側の曲率を近似曲率とした時のこの正レ
ンズの焦点距離、Ｆ（ｈ）は非球面の形状を表わす関
数、ｎは非球面を有する正レンズのｄ線に対する屈折率
である。

【００２２】この特願平３−３０５５４０号の光学系
は、照明レンズが例えば図１２に示すような、物体側の
面が非球面の単レンズになっている。

【００２３】ここで、図１２に示す照明レンズにおい
て、入射光線高ｈとｈに対する照明光学系からの射出角
θとの関係が、ｈ＝ｆ・θになる時の非球面の形状は、
次のようにして求められる。

【００２４】図１２において、光軸方向をｘ軸、光軸と
垂直な方向をｈ軸とし、求める面の関数をＦ（ｈ）、座
標値（ｈ，ｘ）＝（ｈ，Ｆ(h) ）の位置で面Ｆ（ｈ）の
接線のｈ軸に対する傾き角をω、座標（ｈ，Ｆ(h) ）の
位置での法線ｌに対するその高さでの入射光線の屈折角
をα、この光線の照明光学系の物体側の面への入射角を
β、その出射角をθ、照明レンズの硝子の屈折率をｎ、
照明光学系の焦点距離をｆとすると、入射光線高ｈと光
線の射出角θとの関係は、ｈがθに比例する場合、次の
式にて与えられる。 ｈ＝ｆ・θ （８） る。そのための条件は、次の五つの式である。 α＋β＝ω （９） ｎsin α＝sin ω （１０） ｎsin β＝sin θ （１１） ｈ＝ｆ・θ （８） 式（８），（９），（１０），（１１）より次の関係が
導かれる。

【００２５】式（１２）と式（１３）とから次の式（１
４）が求められる。

【００２６】

【００２７】このように単レンズで物体側の面が、平面
の照明レンズの場合、入射光線高と射出角θとの関係
は、非球面の面の傾きによって決まる。そのためにｈ＝
ｆθを満足する照明レンズは、式（１５）を満足する非
球面を有することになる。

【００２８】この式（１５）は、図１３の曲線ＡＳＰ１
に示すように同じ近軸焦点距離の球面レンズの面の傾き
の増加量に比べて少ない増加量になっている。更に図１
２に示す単レンズでは、非球面の形状が光軸から光軸に
垂直な方向に行くにしたがって近似曲率よりも面の曲率
が弱くなる凸面になっているので、物体面に照射する範
囲は、非球面に入射する光線高ｈと相関がある。つまり
非球面の周辺部に入射した光線は、視野周辺の照度分布
に寄与しているので、光源の大きさが変化すると、視野
周辺部分の照度分布のみが変化する。そのため、この照
明光学系では、照明レンズを変えることなく、光源の大
きさを変化させるだけで、観察視野角の異なるものに対
応させての照明が可能になり、多種類の内視鏡に共通な
照明光学系として使用出来、照明レンズの原価の低減に
とって大きな効果をもたらし得る。

【００２９】しかし、一般に、単レンズにて構成される
照明光学系は、使用する硝材の分散特性によって照明光
が分光し、色むらが生ずる。特に上記の照明レンズは、
非球面形状が光軸から光軸に垂直な方向にいくにしたが
って、近似曲率よりも弱くなる凸面であるため、条件
（７）を満足する場合、非球面の周辺部においては、曲
率がほとんど零になる部分が存在する。この曲率がほぼ
零の部分に入射した光線は、図１５のようにその面のプ
リズム効果（図にＰにて示す部分）によって分光し図１
４，図１５に示すような、照明光の周辺部に色むら（図
にＭにて示す部分）を生ずる。このように、照明光の周
辺部の色むらが観察視野内にある場合、観察のさまたげ
になり好ましくない。

【００３０】また、本出願人は特願平３−３０５５３１
号に示す発明の内視鏡用照明光学系を提供した。この内
視鏡用照明光学系は、少なくとも一つの正レンズを含
み、この正レンズのうちの少なくとも一つの面を非球面
としたもので、この非球面が光軸から光軸に垂直な方向
に行くにしたがって近似曲率よりも曲率が弱くなる曲面
で光源から光軸に対して平行に発した光線の光学系への
入射光線高ｈとその光線高ｈに対する照明光学系からの
射出角θとの関係がほぼｈ＝ｆsin θとなるようにし更
に次の条件（１６），（１７）を満足することを特徴と
するものである。

【００３１】ただしｆは照明光学系の焦点距離、ｆ₁ は
非球面を有する正レンズの焦点距離、Ｆ(h) は非球面を
表わす関数、ｎは非球面を有する正レンズのｄ線に対す
る屈折率である。

【００３２】上記の照明光学系は、上記のような構成を
有することによって、視野角が１１０°以上の広角の内
視鏡に対して用いることが出来、かつ球面上物体に対し
てはほぼ均一な照度分布を与え、更に平面状物体と管腔
状物体ても良好な照度分布を与え、しかも光量ロスの少
ない安価な内視鏡用照明光学系を得られるようにした。

【００３３】この照明光学系は、特願平３−３０５５４
０号の光学系と同様に、物体側が平面で入射光線側が非
球面である単レンズを用いたもので、非球面形状は下記
の式（１８）で表わされる。

【００３４】この式（１８）は図１３に曲線ＡＳＰ２で
示される。

【００３５】この図によれば、この特願平３−３０５５
３１号の発明の照明光学系で用いる非球面は、前記の特
願平３−３０５５４０号の発明の照明光学系で用いる非
球面形状を表わす曲線ＡＳＰ１よりも、周辺部での面の
傾きの増加量が多いことがわかる。したがって、非球面
の周辺部でもある程度の曲率を有しており、この部分に
入射した光線が広がるために照明光の色むらは、あらわ
れにくい。

【００３６】しかし、非球面の周辺部に入射する光線高
に対して、非球面の周辺の曲率が適当でない場合には、
入射光線が十分に広がらず照明光の色むらがあらわれ
る。一例として、特願平３−３０５５３１号の発明のう
ち単レンズの照明光学系についてのＣ線、Ｆ線の球面照
度分布曲線をプロットしたグラフを図１６に示してあ
る。この例では、照明する角度が６０°を越えるとＣ線
とＦ線との強度差が急激に大きくなり、照明光に色むら
を生ずる。このことは、照明する角度が６０°よりも広
角な範囲の照度分布に寄与する非球面の周辺部の形状
が、その部分に入射する光線を十分に広げるだけの曲率
をもっていないことによるものである。このことを概念
的に図で示すと、非球面の形状がその部分に入射する光
線を十分に広げるだけの曲率を有しない場合には、非球
面周辺部の微小領域に入射する光線高の異なる光線は、
図１７（Ａ）に示すように光線高の低い光線Ａの非球面
での屈折角θ_A と光線高の高い光線Ｂの非球面での屈折
角θ_B とが等しいかほぼ等しくなるため、ほぼ平行に非
球面から射出する。一方、非球面の周辺部での形状が、
その部分に入射する光線を十分に拡散させるだけの曲率
を有している場合は、図１７（Ｂ）に示すようにθ_A ≠
θ_B となり、非球面から射出される光線は広げられる。

【００３７】このように、非球面の微小領域での入射光
線の屈折角θ_A とθ_B とがθ_A ≠θ_B となるためには、
光線Ａと光線Ｂの高さの差Δｈに対する非球面の曲率の
変化量を規定すればよい。これはΔｈ→０とすれば、あ
る光線高ｈでの非球面の曲率の変化量を規定することと
等しい。また非球面の全体的な形状は凸面であるため非
球面に入射する光線の光線高が高い光線ほど照明する角
度が広角な部分の照度分布に寄与することになる。した
がって非球面に入射する光軸に平行な光線の最大光線高
Ｈでの非球面の曲率の変化量を規定すれば、視野の中心
から周辺にかけての色むらのない照明レンズを実現し得
る。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な特願平３−３０５５３１号の発明の欠点である色むら
を除去した内視鏡用照明光学系を提供することを目的と
するものである。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡照明光学
系は、少なくとも一つの正レンズを含み、その正レンズ
の少なくとも１面が非球面であり、この非球面が光軸か
ら光軸に垂直な方向に行くにしたがって近似曲率よりも
曲率が弱くなる曲面であって、次の条件を満足するもの
である。 （Ａ） ０＜ｎ×｛ｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ ｝_H ＜６５ ここでＦ(h) は非球面の形状を表わす関数、ｎは非球面
を有する正レンズのｄ線に対する屈折率、｛ｄ³ Ｆ(h)
／ｄｈ³ ｝_H は、この光学系に光軸に対して平行に入射
する最大光線高Ｈでのｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ である。

【００４０】すでに述べたように照明光の色ずきは、非
球面に入射する光線高に対する非球面の曲率を適当に選
べば防ぐことが出来る。そのため上記条件のように、光
源から光軸に対して平行に発した光線の光学系への最大
入射光線高Ｈでの非球面の曲率の増加量を規定した。こ
のときの非球面の座標は、非球面と光軸の交点を原点と
して光源側を負としている。また、非球面形状を表わす
関数Ｆ(h) は、光学系へ入射する最大光線高で規格化し
ている。

【００４１】上記の条件（Ａ）においてｄ³ Ｆ(h) ／ｄ
ｈ³ は、光線高ｈでの非球面の傾きの増加量の微分であ
り、その光線高における曲率の増加量に等しい。

【００４２】この条件（Ａ）の下限を越えると非球面の
周辺部での曲率が小であるため照明光の周辺で色むらが
生ずる。又条件（Ａ）の上限を越えると非球面の周辺部
での曲率が強くなりすぎて光線が射出する面での全反射
量が大になり、視野周辺で十分な明るさを保てない。ま
た非球面を含むレンズをプレス加工にて加工する場合、
成形用型の加工性が悪くなる。

【００４３】尚条件（Ａ）は、比較的屈折率の高い硝子
材料を選ぶことによって非球面の周辺部での曲率の増大
をある程度抑えながら照明光の色むらを抑えることが出
来ることを示している。

【００４４】ところで、照明光の周辺に色むらがあって
も色ずきが視野内に入らなければ実用上問題がない。例
えば前述のような照明レンズ系のように照明する角度が
６０°より広角な範囲で図１５に示すように色むらが発
生する照明光学系であっても、視野角が片側６０°より
も狭い観察光学系との組合わせなら、色むらの問題は生
じない。又同照明光学系を二つ以上組合わせることによ
って、物体面上での視野（Ｆ₁）と照明光（Ｆ₂，Ｆ₃）
の関係が図１８（Ｍの部分が色むらの部分）に示すよう
にスコープの先端に配置すれば実用上問題がない。この
時視野内に入る照明光の色むらは、複数の照明光が重な
り合うことにより打ち消され観察のさまたげにならな
い。また照明光が重なり合わない部分は視野外なので問
題ない。

【００４５】また特開昭５６−７０４２８号公報に記載
されているような色むらの生じない照明光学系に本発明
を適用すれば、スコープの先端に照明レンズを配置する
際の自由度が増大すると共に広角な視野に対応するため
に照明光学系を配置しなければならない場合には原価の
低減が可能になる。

【００４６】

【実施例】次に本発明の内視鏡用照明光学系の各実施例
を示す。 実施例１ ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝2.4043 ｎ₁ ＝1.7847
2 ν₁ ＝25.71 ｒ₂ ＝-0.8543 （非球面）ｄ₂ ＝0.0000 ｒ₃ ＝∞ 非球面係数 Ｐ＝-0.0224，Ｅ＝-0.10588，Ｆ＝-0.42499×10^-1 焦点距離＝1.089 ，｛ｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ ｝_H ＝7.54 実施例２ ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝2.5111 ｎ₁ ＝1.7847
2 ν₁ ＝25.71 ｒ₂ ＝-0.8111 （非球面）ｄ₂ ＝0.0000 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝3.8444 ｎ₂ ＝1.7282
5 ν₂ ＝28.46 ｒ₄ ＝∞ 非球面係数 Ｐ＝0.3750，Ｅ＝-0.24967×10^-1，Ｆ＝-0.13613×10^-2 焦点距離＝1.034 ，｛ｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ ｝_H ＝17.6 実施例３ ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝2.7021 ｎ₁ ＝1.7847
2 ν₁ ＝25.71 ｒ₂ ＝-0.8032 （非球面）ｄ₂ ＝0.0000 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝3.6809 ｎ₂ ＝1.7282
5 ν₂ ＝28.46 ｒ₄ ＝∞ 非球面係数 Ｐ＝0.3004，Ｅ＝-0.57073×10^-1，Ｆ＝0.16475 ×10^-1 焦点距離＝1.024 ，｛ｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ ｝_H ＝9.41 実施例４ ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝2.40 ｎ₁ ＝1.78472
ν₁ ＝25.71 ｒ₂ ＝-0.8543 （非球面）ｄ₂ ＝0.0000 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝3.680 ｎ₂ ＝1.7282
5 ν₂ ＝28.46 ｒ₄ ＝∞ 非球面係数 Ｐ＝0.3623，Ｅ＝-0.20054×10^-1，Ｆ＝-0.94475×10^-3 焦点距離＝1.089 ，｛ｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ ｝_H ＝29.79 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・ はレンズ各面の曲率半径、ｄ
₁ ，ｄ₂ ，・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ
₁ ，ｎ₂ ，・・・ は各レンズの屈折率、ν₁ ，ν₂ ，・・・
は各レンズのアッベ数である。

【００４７】又本発明で用いる非球面形状は、光軸をｘ
軸、光軸と直角な方向をｙ軸とした時、下記の式で表わ
される。

【００４８】ただし、Ｃは光軸近傍での曲率半径の逆数
（近似曲率）、Ｐは円錐定数、Ｅ，Ｆ，Ｇ，・・・は夫
々４次，６次，８次，・・・の非球面係数である。

【００４９】実施例１は図１に示す通りで非球面を有す
る正レンズ１枚で構成されている。この実施例は、観察
視野角１５０°程度まで対応し得る。尚この実施例１の
ｒ₃はファイバーバンドルの射出端面である。

【００５０】実施例２〜４は、図２〜４に示す構成で、
いずれも、非球面を有する正レンズと光源との間に単フ
ァイバーを挿入している。このように単ファイバーを挿
入することによって、平面状光源となるファイバーバン
ドルの網目状のむらが映りにくくなる。これら実施例
も、観察視野１５０°程度まで対応し得る。実施例２の
照明光学系のＣ線とＦ線の球面照度分布を図５に示して
ある。このグラフからわかるように、中心から周辺まで
Ｃ線とＦ線との急激な強度差があらわれることがなく、
したがって照明むらが発生しない。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、視野角が１１０°以上
の広角な内視鏡に用いることが出来、平面状物体、球面
状物体、管腔状物体のいずれに対しても適正な照度分布
で光量のロスが少なく、観察のさまたげになる色むらが
なく安価な内視鏡用照明光学系を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の断面図

【図２】 本発明の実施例２の断面図

【図３】 本発明の実施例３の断面図

【図４】 本発明の実施例４の断面図

【図５】 実施例２の照明光学系のＣ線とＦ線の球面
照度分布

【図６】 従来の照明光学系の構成を示す図

【図７】 従来の照明系による各物体に対する照度分
布

【図８】 他の従来の照明光学系の構成を示す図

【図９】 更に他の照明系の構成を示す図

【図１０】 図９に示す照明系の照度分布を示す図

【図１１】 上記の図９に示す照明光学系で全反射等の
影響を考慮した時の照度分布を示す図

【図１２】 非球面を有する照明レンズにおける光線の
入射と射出の状況を示す図

【図１３】 球面等におけるｈと面の傾きとの関係を示
す図

【図１４】 非球面を有するレンズによる色むらの現象
を表わす図

【図１５】 非球面を有するレンズによる色むらの原因
を説明する図

【図１６】 特願平３−３０５５３１号の照明光学系の
Ｃ線とＦ線球面照度分布を示す図

【図１７】 非球面の周辺での光線の屈折状況を示す図

【図１８】 二つの照明光学系を組合わせた時の内視鏡
視野と色むらの関係を示す図

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【手続補正書】

【提出日】平成５年８月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】以上のような問題点を解決した内視鏡用照
明光学系として本出願人が開発し特願平３−３０５５４
０号として出願した発明がある。この照明光学系は、視
野角が１１０°以上の広角の内視鏡に用い得るもので、
しかも球面状物体に対してはほぼ均一な照度分布を与
え、又平面状物体と管腔状物体に対しても良好な照度分
布を与え、しかも光量ロスの少ない安価な内視鏡用照明
光学系である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】上記の照明光学系は、上記のような構成を
有することによって、視野角が１１０°以上の広角の内
視鏡に対して用いることが出来、かつ球面状物体に対し
てはほぼ均一な照度分布を与え、更に平面状物体、球面
状物体、管腔状物体のいずれに対しても適正な照度分布
を与え、しかも光量ロスの少ない安価な内視鏡用照明光
学系を得られるようにした。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】この図によれば、この特願平３−３０５５
３１号の発明の照明光学系で用いる非球面は、前記の特
願平３−３０５５４０号の発明の照明光学系で用いる非
球面形状を表わす曲線ＡＳＰ１よりも、周辺部での面の
傾きの増加量が多いことがわかる。したがって、非球面
の周辺部でもある程度の曲率を有しており、この部分に
入射した光線が屈折されて一旦収束した後拡げられるた
めに照明光の色むらは、あらわれにくい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】しかし、非球面の周辺部に入射する光線高
に対して、非球面の周辺の曲率が適当でない場合には、
入射光線が十分に広がらず照明光の色むらがあらわれ
る。一例として、特願平３−３０５５３１号の発明のう
ち単レンズの照明光学系についてのＣ線、Ｆ線の球面照
度分布曲線をプロットしたグラフを図１６に示してあ
る。この例では、照明する角度が６０°を越えるとＣ線
とＦ線との強度差が急激に大きくなり、照明光に色むら
を生ずる。このことは、照明する角度が６０°よりも広
角な範囲の照度分布に寄与する非球面の周辺部の形状
が、その部分に入射する光線を十分に拡げるだけの曲率
をもっていないことによるものである。このことを概念
的に図で示すと、非球面の形状がその部分に入射する光
線を十分に拡げるだけの曲率を有しない場合には、非球
面周辺部の微小領域に入射する光線高の異なる光線は、
図１７（Ａ）に示すように光線高の低い光線Ａの非球面
での屈折角θ_Ａと光線高の高い光線Ｂの非球面での屈折
角θ_Ｂとが等しいかほぼ等しくなるため、ほぼ平行に非
球面から射出する。一方、非球面の周辺部での形状が、
その部分に入射する光線を十分に拡散させるだけの曲率
を有している場合は、図１７（Ｂ）に示すようにθ_Ａ≠
θ_Ｂとなり、非球面から射出される光線は拡げられる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】ところで、照明光の周辺に色むらがあって
も色ずきが視野内に入らなければ実用上問題がない。例
えば前述のような照明レンズ系のように照明する角度が
６０°より広角な範囲で図１５に示すように色むらが発
生する照明光学系であっても、視野角が片側６０°より
も狭い観察光学系との組合わせなら、色むらの問題は生
じない。又同照明光学系を二つ以上組合わせる場合、物
体面上での視野（Ｆ_１）と照明光（Ｆ_２’Ｆ_３）の関係
が図１８（Ｍの部分が色むらの部分）に示すようにスコ
ープの先端に配置すれば実用上問題がない。この時視野
内に入る照明光の色むらは、複数の照明光が重なり合う
ことにより打ち消され観察のさまたげにならない。また
照明光が重なり合わない部分は視野外なので問題ない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】また、組合わせる照明光学系の一方を特開
昭５６−２０４２８号公報に記載されているような色む
らの生じない照明光学系とすれば、スコープの先端部に
照明レンズを配置する際の自由度が増大する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの正レンズを含み、その正
   レンズの少なくとも１面が非球面であり、この非球面が
   光軸から光軸に垂直な方向に行くにしたがって近似曲率
   よりも曲率が弱くなる曲面であって、次の条件を満足す
   る内視鏡用照明光学系。 （Ａ） ０＜ｎ×｛ｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ ｝_H ＜６５ ここでＦ(h) は非球面の形状を表わす関数、ｎは非球面
   を有する正レンズのｄ線に対する屈折率、｛ｄ³ Ｆ(h)
   ／ｄｈ³ ｝_H は、この光学系に光軸に対して平行に入射
   する最大光線高Ｈでのｄ³ Ｆ(h) ／ｄｈ³ である。