JPH0629910B2 - 内視鏡用照明光学系 - Google Patents
内視鏡用照明光学系Info
- Publication number
- JPH0629910B2 JPH0629910B2 JP59118838A JP11883884A JPH0629910B2 JP H0629910 B2 JPH0629910 B2 JP H0629910B2 JP 59118838 A JP59118838 A JP 59118838A JP 11883884 A JP11883884 A JP 11883884A JP H0629910 B2 JPH0629910 B2 JP H0629910B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- light
- light guide
- optical system
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内視鏡用照明光学系に関するものである。
従来技術 内視鏡用照明光学系としては、従来はライトガイドの前
方に凹レンズを配してライトガイドからの出射光を物体
の広い範囲に拡散照射させるものが通例であつた。しか
し、近年内視鏡の広角化に伴つて例えば実公昭５６−４
３７６８号公報に記載のものは、第１３図に示すように
ライトガイド１の出射端の前方に正レンズ系２を配置し
て、ライトガイド１の出射光を一旦強く収斂させた後物
体面３に対して拡散させるタイプのものが使用されるよ
うになつてきた。このタイプのものは広角してもレンズ
外径が大きくならないので、細いことが望まれる内視鏡
としては好適である。しかしながら、正レンズ系２は結
像作用を有しているため、正レンズ系２とライトガイド
１との位置関係によつてはライトガイド１の出射端面の
斑点模様が照野に現われて見にくい場合がある。特に、
照野を周辺まで明るく照らすためにはライトガイド１の
出射端面を物体面３に投影することが効果的であるが、
この場合には第１４図に示した如く斑点模様が物体面３
にはつきり出てしまい非常に見難いという問題があつ
た。
方に凹レンズを配してライトガイドからの出射光を物体
の広い範囲に拡散照射させるものが通例であつた。しか
し、近年内視鏡の広角化に伴つて例えば実公昭５６−４
３７６８号公報に記載のものは、第１３図に示すように
ライトガイド１の出射端の前方に正レンズ系２を配置し
て、ライトガイド１の出射光を一旦強く収斂させた後物
体面３に対して拡散させるタイプのものが使用されるよ
うになつてきた。このタイプのものは広角してもレンズ
外径が大きくならないので、細いことが望まれる内視鏡
としては好適である。しかしながら、正レンズ系２は結
像作用を有しているため、正レンズ系２とライトガイド
１との位置関係によつてはライトガイド１の出射端面の
斑点模様が照野に現われて見にくい場合がある。特に、
照野を周辺まで明るく照らすためにはライトガイド１の
出射端面を物体面３に投影することが効果的であるが、
この場合には第１４図に示した如く斑点模様が物体面３
にはつきり出てしまい非常に見難いという問題があつ
た。
目的 本発明は、上記問題点に鑑み、例えばライトガイドの出
射端面のような微小な発光点を多数配列して成る光源を
正レンズ系により物体面に投影するようにした内視鏡用
照明光学系において、微小発光点により形成される斑点
模様が物体面に現われないようにしたものである。
射端面のような微小な発光点を多数配列して成る光源を
正レンズ系により物体面に投影するようにした内視鏡用
照明光学系において、微小発光点により形成される斑点
模様が物体面に現われないようにしたものである。
概要 本発明による内視鏡用光学系は、上記光学系において、
次式(1),(2)，及び(3)又は(4)を満足する位相部を多数
個斑点状に設けた位相構造体を、前記光源と物体との間
に配置することにより、斑点模様が物体面に現われない
ようにしたものである。
次式(1),(2)，及び(3)又は(4)を満足する位相部を多数
個斑点状に設けた位相構造体を、前記光源と物体との間
に配置することにより、斑点模様が物体面に現われない
ようにしたものである。
π−π／３≦φ≦π＋π／３ (1) ３λ／δ≧３ＮＡ′ (2) ０．２５≦Ｒ≦０．６５ (3) ０．２５≦１−Ｒ≦０．６５ (4) 但し、φは前記位相構造体によって前記光源からの光の
平均波長に付与される位相差、ＮＡ′は一つの位相差を
通る光束の前記光源側角度を２θとしたときのｓｉｎ
θ、δは前記微小な発光点間の平均間隔、Ｒは前記位相
部にある部分とない部分との面積の比である。
平均波長に付与される位相差、ＮＡ′は一つの位相差を
通る光束の前記光源側角度を２θとしたときのｓｉｎ
θ、δは前記微小な発光点間の平均間隔、Ｒは前記位相
部にある部分とない部分との面積の比である。
一般に光学系中に微小な位相部（光学的厚さの異なる部
分）を多数設けた位相構造体を配置すると光学系の高周
波レスポンスが低下することが知られている。例えば
「応用物理第２７巻第１０号（１９５８年）６２３〜６
３２頁」によれば、ガラス等の透明板に位相膜を微小斑
点状に多数付着させたフイルターを写真製版機の結像光
学系中に配置すると、網点印刷された写真をリスクリー
ニングする際に生じるモアレ縞が消失することが知られ
ている。本発明は、このフイルターの如き位相構造体を
内視鏡の照明光学系に応用することにより、ライトガイ
ドの出射端面の如き照明光源の特殊性により物体面上に
現われる斑点模様を消失させるようにしたものである。
分）を多数設けた位相構造体を配置すると光学系の高周
波レスポンスが低下することが知られている。例えば
「応用物理第２７巻第１０号（１９５８年）６２３〜６
３２頁」によれば、ガラス等の透明板に位相膜を微小斑
点状に多数付着させたフイルターを写真製版機の結像光
学系中に配置すると、網点印刷された写真をリスクリー
ニングする際に生じるモアレ縞が消失することが知られ
ている。本発明は、このフイルターの如き位相構造体を
内視鏡の照明光学系に応用することにより、ライトガイ
ドの出射端面の如き照明光源の特殊性により物体面上に
現われる斑点模様を消失させるようにしたものである。
実施例 以下、第１図乃至第３図に示した一実施例に基づき本発
明を詳細に説明すれば、４はライトガイド１の出射端の
前方に配置された凸レンズ、５は凸レンズ４の一面に斑
点状に設けられた多数の微小な位相膜（位相部）５ａか
らなる位相構造体であつて、これらの位相膜５ａは例え
ばCeO2又はMgF2等の誘電体を蒸着することにより形成さ
れている。そして、この位相構造体５によれば、位相膜
５ａの部分を通つた光と位相膜５ａのない部分を通つた
光との間に所定の位相差が与えられるので、両光の干渉
効果と位相差を与えたことによる見かけ上のアパーチヤ
が制限される効果とにより高周波レスポンスが低下せし
められ、その結果ライトガイド１の出射端面の斑点模様
が物体面３に結像されても目立たないようになる。
明を詳細に説明すれば、４はライトガイド１の出射端の
前方に配置された凸レンズ、５は凸レンズ４の一面に斑
点状に設けられた多数の微小な位相膜（位相部）５ａか
らなる位相構造体であつて、これらの位相膜５ａは例え
ばCeO2又はMgF2等の誘電体を蒸着することにより形成さ
れている。そして、この位相構造体５によれば、位相膜
５ａの部分を通つた光と位相膜５ａのない部分を通つた
光との間に所定の位相差が与えられるので、両光の干渉
効果と位相差を与えたことによる見かけ上のアパーチヤ
が制限される効果とにより高周波レスポンスが低下せし
められ、その結果ライトガイド１の出射端面の斑点模様
が物体面３に結像されても目立たないようになる。
但し、上記位相差（膜厚），位相膜（斑点）５ａの大き
さ，位相膜５ａのある部分とない部分との面積比を適正
に定める必要がある。
さ，位相膜５ａのある部分とない部分との面積比を適正
に定める必要がある。
まず、位相構造体５によりライトガイド出射光の平均波
長に付与される位相差について述べる。位相膜５ａのな
い部分の媒質の屈折率をｎ、位相膜５ａの屈折率ｎ′、
位相膜５ａの厚さをｄ、ライトガイド１からの出射光の
平均波長をλとするとき、位相差φは次式で与えられ
る。
長に付与される位相差について述べる。位相膜５ａのな
い部分の媒質の屈折率をｎ、位相膜５ａの屈折率ｎ′、
位相膜５ａの厚さをｄ、ライトガイド１からの出射光の
平均波長をλとするとき、位相差φは次式で与えられ
る。
この場合、 であれば、凸レンズ４のレスポンス関数の高周波成分が
カツトされる。
カツトされる。
次に、一つの位相膜（斑点）５ａの大きさについて述べ
る。第３図において、一つの位相膜５ａを通る光束のラ
イトガイド１側の角度を２θとしてsinθ＝NA′とし、
ライトガイド１の繊維間の平均間隔をδとするとき、 であれば、凸レンズ４のレスポンスの低下する周波数を
ほぼライトガイド１の繊維間の平均間隔程度にすること
が出来る。収差等の影響も含めると実用的には、 の程度まで許される。
る。第３図において、一つの位相膜５ａを通る光束のラ
イトガイド１側の角度を２θとしてsinθ＝NA′とし、
ライトガイド１の繊維間の平均間隔をδとするとき、 であれば、凸レンズ４のレスポンスの低下する周波数を
ほぼライトガイド１の繊維間の平均間隔程度にすること
が出来る。収差等の影響も含めると実用的には、 の程度まで許される。
次に、位相膜５ａのある部分とない部分との面積比につ
いて述べる。位相膜５ａのある部分を通過した光と位相
膜５ａのない部分を通過した光との干渉でレスポンス関
数の高周波成分を低下させるのであるから、位相膜５ａ
のある部分とない部分の面積比Ｒはほぼ0.5程度が望ま
しい。更に、第２図において、位相膜間の距離を位相膜
５ａの直径と同程度にするとレスポンス関数の高周波成
分をより完全に低下せしめることが出来るので、面積比
Ｒは0.5よりやや小さく、0.4程度にするのが良い。実用
的には、 0.25≦Ｒ≦0.65 ……(3) 程度まで許される。
いて述べる。位相膜５ａのある部分を通過した光と位相
膜５ａのない部分を通過した光との干渉でレスポンス関
数の高周波成分を低下させるのであるから、位相膜５ａ
のある部分とない部分の面積比Ｒはほぼ0.5程度が望ま
しい。更に、第２図において、位相膜間の距離を位相膜
５ａの直径と同程度にするとレスポンス関数の高周波成
分をより完全に低下せしめることが出来るので、面積比
Ｒは0.5よりやや小さく、0.4程度にするのが良い。実用
的には、 0.25≦Ｒ≦0.65 ……(3) 程度まで許される。
尚、位相膜５ａの分布は、第２図に示した如くランダム
でも良いし、第４図に示した如く規則的でも良い。又、
位相膜５ａの形状は、第５図に示した如く六角形にして
も良いし、或は四角形でも良い。但し、この場合のNA′
の計算は多角形を等積の円で置き換えて考えるものとす
る。又、位相膜５ａは、第６図に示した如く大小のもの
にして組み合わせても良い。
でも良いし、第４図に示した如く規則的でも良い。又、
位相膜５ａの形状は、第５図に示した如く六角形にして
も良いし、或は四角形でも良い。但し、この場合のNA′
の計算は多角形を等積の円で置き換えて考えるものとす
る。又、位相膜５ａは、第６図に示した如く大小のもの
にして組み合わせても良い。
又、第７図に示した如く、斑点部分以外の部分に位相膜
５ａを設けるようにしても良い。この場合、面積比Ｒに
対する制限は、 0.25≦１−Ｒ≦0.65 ……(4) となる。
５ａを設けるようにしても良い。この場合、面積比Ｒに
対する制限は、 0.25≦１−Ｒ≦0.65 ……(4) となる。
第８図は第二の実施例を示しており、これは位相膜５ａ
をレンズ表面に設ける代りに、ガラス板の表面に位相膜
５ａを蒸着して成るフイルターの如き位相構造体５をラ
イトガイド１の出射端面と凸レンズ４との間に配置する
ようにしたものである。
をレンズ表面に設ける代りに、ガラス板の表面に位相膜
５ａを蒸着して成るフイルターの如き位相構造体５をラ
イトガイド１の出射端面と凸レンズ４との間に配置する
ようにしたものである。
第９図は第三の実施例を示しており、これは光源として
ライトガイド１の代りに、微細なＬＥＤ等の発光素子６
を用いている。尚、発光素子６としては半導体レーザー
等を用いても良い。
ライトガイド１の代りに、微細なＬＥＤ等の発光素子６
を用いている。尚、発光素子６としては半導体レーザー
等を用いても良い。
第１０図は第四の実施例を示しており、これは繊維が規
則正しく配列されたライトガイド７を用いると共に、第
１１図に示した如き立体計測用パターン８をライトガイ
ド７の入射端面上に配置して、該計測用パターン８を物
体面３上に投影するようにしたものである。ライトガイ
ド７はイメージガイドのように繊維の配列が入射端と出
射端とで１対１に対応しているものである。又、９は光
源ランプである。この場合、ライトガイド７の出射端面
の斑点模様が物体面３に写つては計測の障害となるの
で、上記式(2)の条件は適用されるが、逆に計測用パタ
ーン８が写らないほど凸レンズ４のレスポンス関数が低
下しても困る。そこで、計測用パターン８の線ＥＮδｐ
とするとき、NA′は、 をも満たすことが望ましい。実用的には、 程度まで許される。
則正しく配列されたライトガイド７を用いると共に、第
１１図に示した如き立体計測用パターン８をライトガイ
ド７の入射端面上に配置して、該計測用パターン８を物
体面３上に投影するようにしたものである。ライトガイ
ド７はイメージガイドのように繊維の配列が入射端と出
射端とで１対１に対応しているものである。又、９は光
源ランプである。この場合、ライトガイド７の出射端面
の斑点模様が物体面３に写つては計測の障害となるの
で、上記式(2)の条件は適用されるが、逆に計測用パタ
ーン８が写らないほど凸レンズ４のレスポンス関数が低
下しても困る。そこで、計測用パターン８の線ＥＮδｐ
とするとき、NA′は、 をも満たすことが望ましい。実用的には、 程度まで許される。
第１２図は第五の実施例を示しており、これはライトガ
イド１の出射端面上に置かれた単フアイバー１０の物体
側端面を凸レンズ１１によつて物体面３に投影するよう
にしたものであつて、単フアイバー１０の物体側端面上
のゴミが物体面３に写つて困ることがあるので、それを
目立たなくするために凸レンズ１１の一表面に位相構造
体５を設けたものである。この場合、ゴミの大きさをδ
ｄとすると、 であれば良い。実用的には、 まで許される。
イド１の出射端面上に置かれた単フアイバー１０の物体
側端面を凸レンズ１１によつて物体面３に投影するよう
にしたものであつて、単フアイバー１０の物体側端面上
のゴミが物体面３に写つて困ることがあるので、それを
目立たなくするために凸レンズ１１の一表面に位相構造
体５を設けたものである。この場合、ゴミの大きさをδ
ｄとすると、 であれば良い。実用的には、 まで許される。
次に数値例を示す。
例えば、第１図に示した如き照明系において、ライトガ
イド１の一本の繊維の径を５０μ、面積比をＲ＝0.5、
平均波長をλ＝0.55μとし、ライトガイド１の出射端面
から位相膜５ａまでの距離をｌ＝１mmとすると、位相膜
５ａの直径は0.04mmとなる。
イド１の一本の繊維の径を５０μ、面積比をＲ＝0.5、
平均波長をλ＝0.55μとし、ライトガイド１の出射端面
から位相膜５ａまでの距離をｌ＝１mmとすると、位相膜
５ａの直径は0.04mmとなる。
発明の効果 上述の如く、本発明による内視鏡用照明光学系は、微小
な発光点を多数配列して成る光源を正レンズ系により物
体面に投影する場合に、微小発光点により形成される斑
点模様が物体面に現われないという実用上重要な利点を
有している。
な発光点を多数配列して成る光源を正レンズ系により物
体面に投影する場合に、微小発光点により形成される斑
点模様が物体面に現われないという実用上重要な利点を
有している。
第１図は本発明による内視鏡用照明光学系の一実施例を
示す図、第２図は上記実施例の位相膜５ａの分布を示す
図、第３図は上記実施例の位相膜５ａを通る光束を示す
図、第４図乃至第７図は夫々位相膜５ａ又５ｂの種々の
分布例を示す図、第８図乃至第１０図は夫々第二乃至第
四の実施例を示す図、第１１図は上記第四の実施例の計
測用パターン８を示す図、第１２図は第五の実施例を示
す図、第１３図は従来例を示す図、第１４図は上記従来
例による物体面３上の照明状態を示す図である。 １…ライトガイド、３…物体面、４…凸レンズ、５…位
相構造体、５ａ，５ｂ…位相膜。
示す図、第２図は上記実施例の位相膜５ａの分布を示す
図、第３図は上記実施例の位相膜５ａを通る光束を示す
図、第４図乃至第７図は夫々位相膜５ａ又５ｂの種々の
分布例を示す図、第８図乃至第１０図は夫々第二乃至第
四の実施例を示す図、第１１図は上記第四の実施例の計
測用パターン８を示す図、第１２図は第五の実施例を示
す図、第１３図は従来例を示す図、第１４図は上記従来
例による物体面３上の照明状態を示す図である。 １…ライトガイド、３…物体面、４…凸レンズ、５…位
相構造体、５ａ，５ｂ…位相膜。
Claims (1)
- 【請求項１】微小な発光点を多数配列してなる光源から
の光を正レンズ系により物体面に照射するようにした内
視鏡用照明光学系において、次式(1),(2)，及び(3)又は
(4)を満足する位相部を有する位相構造体を前記光源と
の間に配置したことを特徴とする内視鏡用照明光学系。 π−π／３≦φ≦π＋π／３ (1) ３λ／δ≧３ＮＡ′ (2) ０．２５≦Ｒ≦０．６５ (3) ０．２５≦１−Ｒ≦０．６５ (4) 但し、φは前記位相構造体によって前記光源からの光の
平均波長に付与される位相差、ＮＡ′は一つの位相差を
通る光束の前記光源側角度を２θとしたときのｓｉｎ
θ、δは前記微小な発光点間の平均間隔、Ｒは前記位相
部にある部分とない部分との面積の比である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118838A JPH0629910B2 (ja) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | 内視鏡用照明光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118838A JPH0629910B2 (ja) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | 内視鏡用照明光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262120A JPS60262120A (ja) | 1985-12-25 |
| JPH0629910B2 true JPH0629910B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=14746405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59118838A Expired - Lifetime JPH0629910B2 (ja) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | 内視鏡用照明光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629910B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011215425A (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Fujifilm Corp | 照明レンズ及び該照明レンズを備えた内視鏡 |
| JP5345171B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2013-11-20 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡 |
-
1984
- 1984-06-09 JP JP59118838A patent/JPH0629910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60262120A (ja) | 1985-12-25 |
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