JPH06160729A - 観察装置用の撮像具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光ファイバを用い照明系で照明した観察物の像
を屈折率分布形像伝送体のような細長い像伝送体で取り
込むようになっている撮像具について、照明光用の光フ
ァイバの加工を像伝送体の長さのバラツキに影響される
ことなく行えるような構造の提供。 【構成】照明光用の光ファイバ５の各出射端面５ｉを像
伝送体１２の出射端面１２ｉの周縁に環状に配列させ、
各光ファイバの出射端面から出射した照明光を像伝送体
中の伝播により観察物に照射するように照明系を形成し
ている。この結果、光ファイバの加工を像伝送体の長さ
に合わせて行なう必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばビデオシステム
方式の拡大観察装置に用いられる撮像具で、とりわけ狭
い部分や穴の内部を観察したり、あるいは内視鏡的に用
いるのに好適な撮像具に関する。

【０００２】

【従来の技術】当出願人は、先に、拡大観察装置用の撮
像具として、光学系に屈折率分布形像伝送体を用いた撮
像具を提案した（特願平２−４１５１８７号）。屈折率
分布形像伝送体は、中心軸から外側に向かって屈折率が
分布する構造を持っており、一方の入射端面から入射し
た像が分布屈折率により遠隔的に伝送されて他方の出射
端面に結像するか、あるいは出射端面から一定の位置に
結像するようになったもので、細長い像伝送体の代表的
なものの一つである。このような細長い像伝送体を用い
た撮像具は、例えば、機械装置の穴や狭隘部の観察ある
いは内視鏡的利用等に有効である。

【０００３】ところで、このような撮像具については常
に観察物の照明という問題が付きまとうが、前記特願平
２−４１５１８７号では、この照明を細長い漏斗状の集
光ガイドにより、あるいは屈折率分布形像伝送体の周囲
に沿って配した光ファイバにより行なうことを開示して
いる。

【０００４】後者の光ファイバ方式は前者の集光ガイド
方式に比べ全体をより細くできるという長所があるもの
の、その加工性において問題がある。即ち、特により強
力な照明力を得るために複数本の光ファイバを用いる場
合に、その照射端面の加工に伴って生じる問題である。

【０００５】具体的には、光ファイバの照射端面は屈折
率分布形像伝送体の先端面（正確には屈折率分布形像伝
送体の先端に設けられる対物レンズを覆うカバーガラス
の先端面）と正確に一致した状態に整える必要があり、
しかも散乱や反射を少なくするために正確な研磨を必要
とするが、一方屈折率分布形像伝送体は製品のバラツキ
で個々に長さの違いがある。

【０００６】従って、撮像具を製作するについては先ず
屈折率分布形像伝送体を入手し、この屈折率分布形像伝
送体の実際の長さに合わせて光ファイバを切断し、また
その照射端面の研磨加工を行なう必要があり、これによ
り得られた製品は屈折率分布形像伝送体と光ファイバと
が完全にワンセットのものとなる。

【０００７】このことは次の結果をもたらす。第１に、
常に現物合わせであるために光ファイバの加工に多くの
手間と時間を要し、またこの関係から高価な屈折率分布
形像伝送体の仕入れから製品の出荷までに長いブランク
を生じるし、さらに加工コストの増大からも高価格化を
避けられない。第２に、屈折率分布形像伝送体を損傷し
た場合には前記のように大きなコスト比率を占める光フ
ァイバも破棄せざるを得なくなる。

【０００８】以上のような問題は、屈折率分布形像伝送
体の場合に限らず、例えばイメージファイバ、あるいは
直列に配列した複数のレンズで等倍結像を繰り返して像
の伝送を行うリレー系の像伝送体等を用いる場合につい
ても同様に当てはまる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような事情を背景
になされたのが本発明で、屈折率分布形像伝送体に代表
されるような細長い像伝送体と光ファイバ方式の照明系
を備えた撮像具について、像伝送体の長さのバラツキに
影響されることなく、より簡単に加工を行えるような構
造の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的のために
本発明では、観察物を照明するための照明系、観察物の
像を取り込むための細長い像伝送体、及び像伝送体で取
り込んだ観察物の像を撮像する撮像素子を備えてなる撮
像具において、発光源からの照明光を導光する複数の光
ファイバの各出射端面を像伝送体の出射端面の周縁に環
状に配列させ、各光ファイバの出射端面から出射して像
伝送体の出射端面より像伝送体に入射した照明光を像伝
送体中の伝播により観察物に照射するように照明系を形
成している。

【００１１】この撮像具は、像の伝送路である像伝送体
を照明光の伝播路にも兼用するようにしたもので、像伝
送体の出射端面から入射した照明光は像伝送体の入射端
面から出射して観察物を照明することになる。この結
果、光ファイバの加工を像伝送体の実際の長さに合わせ
て行なう必要がなくなってその加工が容易になると共
に、高価な像伝送体の仕入れから製品の出荷までの時間
を短縮できる。また、像伝送体と光ファイバを分離させ
ることができるので、たとえ像伝送体を損傷してもこれ
を交換するだけで済むようになり、負担を軽減できる。
さらに、撮像具の細身部分が像伝送体だけで済むのでそ
の太さを最大限まで細くでき、狭隘部の観察により適し
たものにできる。

【００１２】細長い像伝送体には、屈折率分布形の像伝
送体を用いるのが好ましいが、この屈折率分布形像伝送
体の他にも、例えばイメージファイバ、あるいは直列に
配列した複数のレンズで等倍結像を繰り返して像の伝送
を行うリレー系の像伝送体等を用いることができる。

【００１３】屈折率分布形の像伝送体を用いるについ
て、本発明では、出射端面から外れた位置に結像する長
さの屈折率分布形像伝送体を用いると共に、撮像素子の
受光面を屈折率分布形像伝送体の外部結像位置に臨ませ
るようにしている。

【００１４】このような外部結像式とすることにより、
屈折率分布形像伝送体の通常の使用法である端面結像、
つまり屈折率分布形像伝送体の出射端面に結像させる方
法に比べ、接眼レンズが不要となり、この結果、色収差
の問題が解消すると共に構造も簡単になり、また、出射
端面の研磨精度や付着ゴミの影響を受けずに済み、良質
の像を安定して得られる。

【００１５】さらに、本発明では、上記像伝送体と光フ
ァイバの分離という点を活用した構造を与えるようにし
ている。即ち、像伝送体をユニット化し、この像伝送体
ユニットを本体部に対し着脱できるようにすることによ
り、像伝送体の損傷あるいは倍率の変更の際の像伝送体
の交換を行い易くしている。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。この実施
例の撮像具１は、図１に示すように、本体部２と像伝送
体ユニット３よりなっており、これにより捉えた観察物
の像は図外の画像再生装置に再生して観察が行われるこ
とになる。

【００１７】本体部２は、筒状でその内部に撮像ユニッ
ト４を内蔵すると共に、光源系を形成する複数の光ファ
イバ５、５、……が通され、また撮像ユニット４からの
信号ケーブル６及び光ファイバ５、５、……を束ねた光
源ケーブル７が外部へ延設されている。

【００１８】撮像ユニット４は、図２により詳細に示す
ように、前端部分が円錐状に細くなっている遮光筒８の
内部にカメラユニットの固体撮像素子９やこの固体撮像
素子９の受光面９ｆに必要最小限の像光路Ｔを与える遮
光絞り１０、１０、……等を設けてなっている。

【００１９】光源系を形成する光ファイバ５、５、……
は、先端部が固定リング１１に植設されてその照射端面
５ｉが図３に示すような円環状配列となるようにされて
いる。そして、この円環状配列の照射端面５ｉ、５ｉ、
……が後述の像伝送体１２の出射端面１２ｉの周縁と対
応するようにされている。つまり、各光ファイバ５の照
射端面５ｉから照射される照明光は、像伝送体１２にそ
の出射端面１２ｉから入射し、その内部を伝播して観察
物Ｍを照射することになる。

【００２０】像伝送体ユニット３は、細長い保護筒１３
内に先端から順にカバーガラス１４、対物レンズ１５、
及び像伝送体１２を配列すると共に、保護筒１３の基端
部に螺合部材１６を取り付けてなっており、この螺合部
材１６を介して本体部２に着脱できるようにされてい
る。

【００２１】像伝送体１２は、屈折率分布形が用いられ
ており、光路の蛇行周期のピッチ長Ｐに対し、（ｎ＋
Ｘ）×Ｐ（ｍｍ）（ｎ＝０、１、２、３、……；Ｘは約
0.8 程度）という関係を持つ長さとされている。この結
果、対物レンズ１５（図１）により入射端面１２ｈに結
像した観察物Ｍの像を出射端面１２ｉの外部、具体的に
は光路曲線に対する接線Ｌが交差する位置に結像させる
ことができる（図４）。従って、この結像位置に固体撮
像素子９の受光面９ｆを臨ませることにより、そこに直
接的に観察物Ｍの像を結像させることができる。

【００２２】このような端面外結像による固体撮像素子
９の受光面９ｆへの直接結像は、従来の屈折率分布形像
伝送体の使い方である端面結像に比べ以下のような利点
がある。即ち、端面結像の場合には出射端面に結像した
像を接眼レンズを介して再度結像させることになるの
で、この接眼レンズの色収差という問題があるが、端面
外結像ではこれを避けられる。また、接眼レンズが不要
な分、その構造が簡易化する。さらに、端面外結像では
出射端面の研磨精度や付着ゴミの影響を受けずに済み、
良質の像を安定して得られる。

【００２３】以上の実施例では像伝送体に屈折率分布形
のものを用いていたが、この他に、例えばよく知られて
いるイメージファイバ、あるいは図５に示すようなリレ
ー構造の像伝送体２０、つまり直列に配列した複数のレ
ンズ２１ａ、２１ｂで等倍結像を繰り返して像の伝送を
行う像伝送体等を用いることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明による撮像具は、以上説明してき
た如く、像の伝送路である細長い像伝送体を照明光の伝
播路にも兼用するようになっているので、照明系を形成
する光ファイバの加工を像伝送体の実際の長さに合わせ
て行なう必要がなく、従ってその加工が容易になり、ま
た高価な像伝送体の仕入れから製品の出荷までの時間を
短縮でき、さらに像伝送体を損傷してもこれを交換する
だけで済むようになって負担を軽減でき、さらにまた細
身部分が像伝送体だけで済むので狭隘部への挿入部分を
より細くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像具の一部断面を含む側面図。

【図２】図１の撮像具の部分拡大断面図。

【図３】光ファイバの出射端面と像伝送体の出射端面と
の関係を示す図。

【図４】像伝送体による撮像素子の受光面への結像関係
を示す説明図。

【図５】他の例による像伝送体の断面図。

【符号の説明】

１ 撮像具 ２ 本体部 ３ 像伝送体ユニット ５ 光ファイバ ５ｉ 出射端面 ９ 撮像素子 ９ｆ 受光面 １２ 像伝送体 １２ｉ 出射端面 Ｍ 観察物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察物を照明するための照明系、観察物
   の像を取り込むための細長い像伝送体、及び像伝送体で
   取り込んだ観察物の像を撮像する撮像素子を備えてなる
   撮像具において、 発光源からの照明光を導光する複数の光ファイバの各出
   射端面を像伝送体の出射端面の周縁に環状に配列させ、
   各光ファイバの出射端面から出射して像伝送体の出射端
   面より像伝送体に入射した照明光を像伝送体中の伝播に
   より観察物に照射するように照明系を形成したことを特
   徴とする撮像具。
2. 【請求項２】 像伝送体に屈折率分布形像伝送体が用い
   られる請求項１に記載の撮像具。
3. 【請求項３】 出射端面から外れた位置に結像する長さ
   の屈折率分布形像伝送体を用いると共に、撮像素子の受
   光面を屈折率分布形像伝送体の外部結像位置に臨ませる
   ようにした請求項２に記載の撮像具。
4. 【請求項４】 像伝送体をユニット化し、この像伝送体
   ユニットを本体部に対し着脱可能とした請求項１〜請求
   項３の何れかに記載の撮像具。