JPH07104492B2 - 内視鏡用照明光学系 - Google Patents
内視鏡用照明光学系Info
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- JPH07104492B2 JPH07104492B2 JP60293645A JP29364585A JPH07104492B2 JP H07104492 B2 JPH07104492 B2 JP H07104492B2 JP 60293645 A JP60293645 A JP 60293645A JP 29364585 A JP29364585 A JP 29364585A JP H07104492 B2 JPH07104492 B2 JP H07104492B2
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- aspherical
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2461—Illumination
- G02B23/2469—Illumination using optical fibres
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- Optics & Photonics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔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。
従来知られている内視鏡用照明光学系は、一般に第３図
に示すような構成のもので、ライトガイド１の出射端面
の前方即ち物体側に照明レンズ３を配置してライトガイ
ドから出射した光を広い範囲に拡散するようにしたもの
であるが、ライトガイドの出射端面から広角度で出射し
た光が照明レンズの外周部内面で乱反射して消滅した
り、該外周部内面で全反射して視野中心部やライトガイ
ドに向かつたりすることによつて、視野周辺部への配光
が不十分になり広い範囲にわたつての均一な照明が得ら
れないと云う問題点を有していた。
に示すような構成のもので、ライトガイド１の出射端面
の前方即ち物体側に照明レンズ３を配置してライトガイ
ドから出射した光を広い範囲に拡散するようにしたもの
であるが、ライトガイドの出射端面から広角度で出射し
た光が照明レンズの外周部内面で乱反射して消滅した
り、該外周部内面で全反射して視野中心部やライトガイ
ドに向かつたりすることによつて、視野周辺部への配光
が不十分になり広い範囲にわたつての均一な照明が得ら
れないと云う問題点を有していた。
このような問題点を解決するためになされた従来例とし
て例えば実開昭57-170701号公報に記載された従来例も
知られている。この従来の内視鏡用光学系は、ライトガ
イド側が球面形状の中央部分と錐面形状の周辺部分とか
らなる複合面である照明レンズをライトガイドの前に配
置したものであるがこの従来例は、球面と錐面の複合面
と云う制限のために、配光を自由にコントロールでき
ず、組合わせる光源によつては照明むらを生ずるなどの
欠点がある。
て例えば実開昭57-170701号公報に記載された従来例も
知られている。この従来の内視鏡用光学系は、ライトガ
イド側が球面形状の中央部分と錐面形状の周辺部分とか
らなる複合面である照明レンズをライトガイドの前に配
置したものであるがこの従来例は、球面と錐面の複合面
と云う制限のために、配光を自由にコントロールでき
ず、組合わせる光源によつては照明むらを生ずるなどの
欠点がある。
本発明は、以上のような従来例の欠点に鑑みなされたも
ので、広角の内視鏡に用い得てしかも視野周辺まで明る
く照明でき光量のロスの少ない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。
ので、広角の内視鏡に用い得てしかも視野周辺まで明る
く照明でき光量のロスの少ない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。
本発明は、前記の問題点を解決するために、照明レンズ
に少なくとも一つの非球面レンズを配置するようにした
もので、これによつて広角の内視鏡の視野周辺まで明る
く照明し得る内視鏡用照明光学系を得るようにした。
に少なくとも一つの非球面レンズを配置するようにした
もので、これによつて広角の内視鏡の視野周辺まで明る
く照明し得る内視鏡用照明光学系を得るようにした。
本発明の内視鏡用照明光学系は、例えば第１図に示すよ
うな構成のもので、ライトガイド１の射出側端面の前に
例えばその物体側の面が非球面の非球面レンズである照
明レンズ２を配置したものである。この非球面レンズの
形状としては、第２図に示すような座標系において次の
式（１）にて表わされるものである。
うな構成のもので、ライトガイド１の射出側端面の前に
例えばその物体側の面が非球面の非球面レンズである照
明レンズ２を配置したものである。この非球面レンズの
形状としては、第２図に示すような座標系において次の
式（１）にて表わされるものである。
ただし （Ｒは非球面の頂点の曲率半径）である。又Ｓは光軸
（ｘ軸）からはかつた半径、Ｐは円錐定数、b,B,e,E・
・・は非球面係数である。
（ｘ軸）からはかつた半径、Ｐは円錐定数、b,B,e,E・
・・は非球面係数である。
更に本発明の内視鏡用照明光学系は、次の各条件式を満
足することを特徴とするものである。
足することを特徴とするものである。
｜x1｜≦｜x2｜ （４） ここでｈは光線高で第１図に示す光学系では、ライトガ
イドの軸に平行な光線ｌ（以下主光線と呼ぶ）のライト
ガイドの軸からの距離、Ａ（ｈ）は光線ｌの非球面レン
ズを通過後の光線（ｘ軸）からはかつた屈折角、ｒは光
源（第１図のライトガイド）の半径、x1は非球面レンズ
の第１面の最も物体寄の点と最も光源寄の点のｘ座標の
差、x2は非球面レンズの第２面の最も物体寄りの点と光
源位置のｘ座標の差である。
イドの軸に平行な光線ｌ（以下主光線と呼ぶ）のライト
ガイドの軸からの距離、Ａ（ｈ）は光線ｌの非球面レン
ズを通過後の光線（ｘ軸）からはかつた屈折角、ｒは光
源（第１図のライトガイド）の半径、x1は非球面レンズ
の第１面の最も物体寄の点と最も光源寄の点のｘ座標の
差、x2は非球面レンズの第２面の最も物体寄りの点と光
源位置のｘ座標の差である。
次に各条件式の意味について説明する。まず条件式
（２）について説明する。
（２）について説明する。
第３図に示す従来のレンズは、第４図に示すようにＡ
（ｈ）がｈの増加にともなつて急速に大きくなる。その
ために内視鏡の視野周辺では主光線の光線密度が低下し
配光が悪くなる。ここでライトガイドの１本のオプチカ
ルフアイバーから出る光線の強度は、ライトガイドの軸
に平行に近い光線ほど強いので、光線は主光線で代表さ
せている。尚この第３図に示す従来のレンズは次のデー
ターを有する。
（ｈ）がｈの増加にともなつて急速に大きくなる。その
ために内視鏡の視野周辺では主光線の光線密度が低下し
配光が悪くなる。ここでライトガイドの１本のオプチカ
ルフアイバーから出る光線の強度は、ライトガイドの軸
に平行に近い光線ほど強いので、光線は主光線で代表さ
せている。尚この第３図に示す従来のレンズは次のデー
ターを有する。
従来例１ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.1818 従来例２ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.045 上記データにおいて、r1，r2は夫々レンズ各面の曲率半
径、d1はレンズの肉厚、n1はレンズの屈折率、ν1はレ
ンズのアッベ数である。
径、d1はレンズの肉厚、n1はレンズの屈折率、ν1はレ
ンズのアッベ数である。
したがつて内視鏡用照明光学系の照明レンズは の値がほぽ一定でつまり ならば、ほぼ球面状の胃などの内面を物体としてみる場
合には、ほぼ一様な配光が得られる。第５図にこの状態
を示す。
合には、ほぼ一様な配光が得られる。第５図にこの状態
を示す。
しかしながら実際には内視鏡対物レンズは強い負の歪曲
収差があるために周辺の物体は小さく写るので視野周辺
は多少暗くてもよく、dsinA/dhの値がほぼ一定であれ
ば、つまり であればよい。又 の場合、視野周辺がより明るくなることも考えられる
が、胃の内面であつても胃壁に接近すればほぼ平面とみ
なせるようになり、又周辺ほど明るくなつても不都合が
生ずることはない。したがつて次の条件式を満足すれば
よい。
収差があるために周辺の物体は小さく写るので視野周辺
は多少暗くてもよく、dsinA/dhの値がほぼ一定であれ
ば、つまり であればよい。又 の場合、視野周辺がより明るくなることも考えられる
が、胃の内面であつても胃壁に接近すればほぼ平面とみ
なせるようになり、又周辺ほど明るくなつても不都合が
生ずることはない。したがつて次の条件式を満足すれば
よい。
つまり前記の条件式（２）を満足すればよい。
次に第６図に前記データーの従来例のレンズのsinAのｈ
に対するグラフを、又第７図に後に示す本発明の一実施
例のレンズのsinAのｈに対するグラフを示してある。
に対するグラフを、又第７図に後に示す本発明の一実施
例のレンズのsinAのｈに対するグラフを示してある。
これらの図から、従来例のものは上記グラフが下に凸に
なつていて であるが、本発明の実施例の場合は、グラフが上に凸で
あつて になつている。つまり従来例では、視野周辺に向かうに
つれ、光線の密度が小になるが本発明の実施例では周辺
でも光線密度がほぼ均一であるか逆にやや大になる。
なつていて であるが、本発明の実施例の場合は、グラフが上に凸で
あつて になつている。つまり従来例では、視野周辺に向かうに
つれ、光線の密度が小になるが本発明の実施例では周辺
でも光線密度がほぼ均一であるか逆にやや大になる。
尚０≦ｈ≦ｒのすべてのｈに対して条件式（２）を満足
する必要はなく第８図に示すように となるｈの範囲が０≦ｈ≦ｒに存在すれば実用上は充分
である。又 を満足するｈの範囲はライトガイドの射出端面（又は光
源の発光面）において面積として20％程度以上あれば実
用配光特性も改善がみられる。又視野周辺の配光を良く
するという点からはｈ≧0.4rの領域に条件を満たす部分
が存在することが望ましい。この領域において更に条件
が0.15r以上の範囲に亘つて満足されていれば一層良好
な配光に改善される。
する必要はなく第８図に示すように となるｈの範囲が０≦ｈ≦ｒに存在すれば実用上は充分
である。又 を満足するｈの範囲はライトガイドの射出端面（又は光
源の発光面）において面積として20％程度以上あれば実
用配光特性も改善がみられる。又視野周辺の配光を良く
するという点からはｈ≧0.4rの領域に条件を満たす部分
が存在することが望ましい。この領域において更に条件
が0.15r以上の範囲に亘つて満足されていれば一層良好
な配光に改善される。
次に条件式（３）について説明する。近年内視鏡の画角
は広角化しており、90°〜130°程度の画角のものが多
くなつている。一方ライトガイドのみの配光角は60°程
度であるので、レンズによつて30°以上広げる必要があ
る。そのためには、レンズによる主光線の屈折角が15°
以上あればよいことになる。ここで視野の周辺を照らす
のはｈの大きい領域の光線であつて、およそｈ≧0.8rの
光線高の光線である。したがつてＡ（0.8r）≧15°つま
り次の条件式（５）のとおりであれば良い。
は広角化しており、90°〜130°程度の画角のものが多
くなつている。一方ライトガイドのみの配光角は60°程
度であるので、レンズによつて30°以上広げる必要があ
る。そのためには、レンズによる主光線の屈折角が15°
以上あればよいことになる。ここで視野の周辺を照らす
のはｈの大きい領域の光線であつて、およそｈ≧0.8rの
光線高の光線である。したがつてＡ（0.8r）≧15°つま
り次の条件式（５）のとおりであれば良い。
sinA（0.8r）≧0.2588 （５） あるいは、ライトガイドの周辺の範囲についての平均を
考えて、 とすると ▲▼≧0.2588 であればよい。つまり前記の条件式（３）を満足すれば
よい。
考えて、 とすると ▲▼≧0.2588 であればよい。つまり前記の条件式（３）を満足すれば
よい。
最後に条件式（４）について説明する。第９図に示すよ
うに第１面の最も物体寄の点O1と最もライトガイド寄の
点G1とのｘ座標の差をx1、第２面の最も物体寄の点O2と
ライトガイドの出射端面G2とのｘ座標の差をx2とした時
にx1とx2の関係を示したのが条件式（４）である。
うに第１面の最も物体寄の点O1と最もライトガイド寄の
点G1とのｘ座標の差をx1、第２面の最も物体寄の点O2と
ライトガイドの出射端面G2とのｘ座標の差をx2とした時
にx1とx2の関係を示したのが条件式（４）である。
この条件式（４）は、この式に示されたx1，x2が第１
面，第２面のおよその屈折力の大きさを表わすことにな
り、したがつて屈折力値が第２面の方が第１面よりも大
きいことを示している。
面，第２面のおよその屈折力の大きさを表わすことにな
り、したがつて屈折力値が第２面の方が第１面よりも大
きいことを示している。
もし、x1，x2の関係がx1＞x2であると、第11図のように
屈折力が第１面の方が強くなり、ライトガイドからの開
口数NAの大きな光線l1が全反射しやすく光量のロスが大
になる。尚第10図は条件式（４）を満足する場合を示
す。
屈折力が第１面の方が強くなり、ライトガイドからの開
口数NAの大きな光線l1が全反射しやすく光量のロスが大
になる。尚第10図は条件式（４）を満足する場合を示
す。
以上のように本発明の内視鏡用照明光学系の非球面レン
ズは、第１面，第２面の少なくとも一方が例えば式
（１）にて表わされるような形状の非球面をもつもの
で、この非球面は凹面でも凸面でもよく更にいくつかの
山をもつ面であつてもよい。又条件式（２），（３），
（４）を満足することを特徴とするものである。そして
このような非球面レンズを備えた内視鏡用照明光学系は
前述のように本発明の目的を達成するものである。
ズは、第１面，第２面の少なくとも一方が例えば式
（１）にて表わされるような形状の非球面をもつもの
で、この非球面は凹面でも凸面でもよく更にいくつかの
山をもつ面であつてもよい。又条件式（２），（３），
（４）を満足することを特徴とするものである。そして
このような非球面レンズを備えた内視鏡用照明光学系は
前述のように本発明の目的を達成するものである。
上記の条件（２），（３），（４）を満足する非球面形
状を決めるのに解析的に解くことはむずかしい。しかし
計算機による光線追跡の手法を、一般の結像レンズと同
様に用いることによつて実現出来る。
状を決めるのに解析的に解くことはむずかしい。しかし
計算機による光線追跡の手法を、一般の結像レンズと同
様に用いることによつて実現出来る。
又本発明の光学系で用いる非球面レンズの非球面形状
は、ｘ軸（光軸）のまわりの回転対称なものに限らな
い。第12図に示すように対物レンズ４とのパララツクス
を除去するためには少なくとも一方の面をδだけ偏心さ
せてもよいし、傾けてもよい。この場合照明レンズを複
数のレンズで構成したものでは、照明レンズ全体又は一
部のレンズを偏心または傾けても同様の効果がある。
は、ｘ軸（光軸）のまわりの回転対称なものに限らな
い。第12図に示すように対物レンズ４とのパララツクス
を除去するためには少なくとも一方の面をδだけ偏心さ
せてもよいし、傾けてもよい。この場合照明レンズを複
数のレンズで構成したものでは、照明レンズ全体又は一
部のレンズを偏心または傾けても同様の効果がある。
上記のようにレンズの曲面をｘ軸のまわりの非回転形状
にした場合、ライトガイドの少なくとも一つのフアイバ
ーのほぼ中心をとおる軸を含む平面で切つた場合に曲面
形状が式（１）にて表わされる非球面形状であればよ
い。そしてこのようにして決まる式（１）で表わされる
非球面で条件式（２），（３），（４）を満足するよう
にすれば本発明の目的にかなつた配光の良い照明レンズ
が得られる。
にした場合、ライトガイドの少なくとも一つのフアイバ
ーのほぼ中心をとおる軸を含む平面で切つた場合に曲面
形状が式（１）にて表わされる非球面形状であればよ
い。そしてこのようにして決まる式（１）で表わされる
非球面で条件式（２），（３），（４）を満足するよう
にすれば本発明の目的にかなつた配光の良い照明レンズ
が得られる。
なおライトガイドの断面形状は円形とは限らず、例えば
第13図に示すような四角形状のものもあり、その場合の
本発明の照明レンズは図示する通りで４回対称性を持つ
形状でありそのｙ方向,u方向の曲面形状は、第14図に示
す通りである。このようにライトガイドの断面形状が円
形でない場合、条件式（３）のｒは等面積の円でおきか
えて考えればよい。
第13図に示すような四角形状のものもあり、その場合の
本発明の照明レンズは図示する通りで４回対称性を持つ
形状でありそのｙ方向,u方向の曲面形状は、第14図に示
す通りである。このようにライトガイドの断面形状が円
形でない場合、条件式（３）のｒは等面積の円でおきか
えて考えればよい。
又式（１）にて決定される曲面のかわりに曲線を短い折
れ線で近似した第15図のような曲線でもよい。第16図の
ように短い直線と曲線を組合わせて近似させた曲線でも
よい。
れ線で近似した第15図のような曲線でもよい。第16図の
ように短い直線と曲線を組合わせて近似させた曲線でも
よい。
上記のように曲面を折れ線で近似する場合、レンズの物
体側面にこのような曲面を設けると折れ曲がり部がやや
とがつた形状になるので物体に傷をつける惧れがある。
したがつて折れ線で近似させた曲面にする場合はなるべ
く内側に用いる方が好ましい。
体側面にこのような曲面を設けると折れ曲がり部がやや
とがつた形状になるので物体に傷をつける惧れがある。
したがつて折れ線で近似させた曲面にする場合はなるべ
く内側に用いる方が好ましい。
なお曲面が第17図のようなレンズでも本発明の考えを適
用し得る。つまり二つの非球面のうちどこかで を満足するようにすればよいし、より望ましい範囲（射
出端面の20％以上、ｈ≧0.4r等）については一つの非球
面の場合と同様である。
用し得る。つまり二つの非球面のうちどこかで を満足するようにすればよいし、より望ましい範囲（射
出端面の20％以上、ｈ≧0.4r等）については一つの非球
面の場合と同様である。
更に第18図に示すように二つ以上の非球面レンズを用い
た照明レンズをライトガイドの前方に置いて本発明の光
学系を構成することも可能である。この場合条件式
（２），（３）は二つの（複数の）非球面レンズを通つ
たあとの光線に適用され、条件式（４）は少なくとも一
つの非球面レンズに対して適用されればよい。
た照明レンズをライトガイドの前方に置いて本発明の光
学系を構成することも可能である。この場合条件式
（２），（３）は二つの（複数の）非球面レンズを通つ
たあとの光線に適用され、条件式（４）は少なくとも一
つの非球面レンズに対して適用されればよい。
尚本発明では折れ線で近似させたもの等上述のような近
似させた曲線からなる面を含めて非球面と称している。
似させた曲線からなる面を含めて非球面と称している。
次に本発明内視鏡用照明光学系の照明レンズの各実施例
を示す。
を示す。
実施例１ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.1364 P1＝１ x1＝0.059、x2＝0.8182、Smax.＝1.30 B1＝−0.55×10-1、E1＝0.6442×10-2 実施例２ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.2627 P1＝１ x1＝0.092、x2＝0.6278、Smax.＝1.368 B1＝−0.715×10-1、E1＝0.6442×10-2 実施例３ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.1364（非球面） P1＝1,P2＝１ x1＝0.046、x2＝0.8181、Smax.＝1.18 B1＝−0.55×10-1、F1＝0.6442×10-2 F2＝0.6442×
10-2 実施例４ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.2627 P1＝１ x1＝0.1、x2＝0.6273、Smax.＝1.53 B1＝−0.88×10-1、E1＝0.29282×10-1 実施例５ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.2627 P1＝１、x1＝０、x2＝0.6273 F1＝0.19197×10-1 実施例６ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） B2＝0.44、P2＝１ 実施例７ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） P2＝１、B2＝0.55 実施例８ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） P2＝１、B2＝0.66 実施例９ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） P2＝１、B2＝0.55、E2＝−0.6442×10-2 上記データーで、r1，r2は夫々照明レンズの第１面と第
２面の曲率半径、d1は照明レンズの肉厚、n1は照明レン
ズの屈折率、ν1は照明レンズのアツベ数である。非球
面形状は、前掲の非球面形状を示す式（１）にて与えら
れる。又データー中のP1は第１面の円錐定数Ｐ、B1，
E1，e1，F1は第１面の非球面係数B,E,e,Fを又P2は第２
面の円錐定数Ｐ、B2，E2，F2は第２面の非球面係数B,E,
Fを示す。又これらデーターは光源の半径ｒ＝１に規格
化してある。
10-2 実施例４ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.2627 P1＝１ x1＝0.1、x2＝0.6273、Smax.＝1.53 B1＝−0.88×10-1、E1＝0.29282×10-1 実施例５ r1＝∞（非球面） d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝1.2627 P1＝１、x1＝０、x2＝0.6273 F1＝0.19197×10-1 実施例６ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） B2＝0.44、P2＝１ 実施例７ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） P2＝１、B2＝0.55 実施例８ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） P2＝１、B2＝0.66 実施例９ r1＝∞ d1＝0.4545 n1＝1.883 ν1＝40.78 r2＝∞（非球面） P2＝１、B2＝0.55、E2＝−0.6442×10-2 上記データーで、r1，r2は夫々照明レンズの第１面と第
２面の曲率半径、d1は照明レンズの肉厚、n1は照明レン
ズの屈折率、ν1は照明レンズのアツベ数である。非球
面形状は、前掲の非球面形状を示す式（１）にて与えら
れる。又データー中のP1は第１面の円錐定数Ｐ、B1，
E1，e1，F1は第１面の非球面係数B,E,e,Fを又P2は第２
面の円錐定数Ｐ、B2，E2，F2は第２面の非球面係数B,E,
Fを示す。又これらデーターは光源の半径ｒ＝１に規格
化してある。
実施例1,2は夫々第19図，第20図に示すものでいずれも
第１面が非球面である。これら実施例のsinAのグラフは
第７図に曲線a,bにて示す通りである。
第１面が非球面である。これら実施例のsinAのグラフは
第７図に曲線a,bにて示す通りである。
実施例３は第21図に示す通りで第１面と第２面の両方が
非球面である。この実施例は、第２面の周辺の曲率が弱
くなつているのでレンズの縁に当る光線が少なく明るい
のが特徴である。sinAのグラフは第７図に曲線ｃにて示
す通りである。
非球面である。この実施例は、第２面の周辺の曲率が弱
くなつているのでレンズの縁に当る光線が少なく明るい
のが特徴である。sinAのグラフは第７図に曲線ｃにて示
す通りである。
実施例４は、第22図に示すように第１面が非球面のレン
ズであるが実施例1,2と異なり２次と４次の非球面係数
は零でない。この実施例のsinAのグラフは第７図に曲線
ｄにて示す通りである。
ズであるが実施例1,2と異なり２次と４次の非球面係数
は零でない。この実施例のsinAのグラフは第７図に曲線
ｄにて示す通りである。
以上の実施例１〜４はいずれも第１面の中央が凹面で周
辺部が凸レンズになつているのが特徴である。これは主
光線以外のNAの大きな光線がレンズ第１面の周辺部で全
反射するのを防ぎ、配光を上げる効果がある。そのため
曲面の最もとび出した部分が存在する。光軸から上記の
点までの距離をSmax.とする時 とすることが望ましい。Smax.が より小さくなると周辺の凸の作用の部分が強くなりすぎ
て配光が狭くなつてしまう。
辺部が凸レンズになつているのが特徴である。これは主
光線以外のNAの大きな光線がレンズ第１面の周辺部で全
反射するのを防ぎ、配光を上げる効果がある。そのため
曲面の最もとび出した部分が存在する。光軸から上記の
点までの距離をSmax.とする時 とすることが望ましい。Smax.が より小さくなると周辺の凸の作用の部分が強くなりすぎ
て配光が狭くなつてしまう。
実施例５は、第23図に示す通りで第１面が非球面である
が中央に凹部がない。この実施例は、配光角は狭いが均
一な配光が得られるのが特徴である。この実施例のsinA
のグラフは第７図に曲線ｅにて示す通りである。
が中央に凹部がない。この実施例は、配光角は狭いが均
一な配光が得られるのが特徴である。この実施例のsinA
のグラフは第７図に曲線ｅにて示す通りである。
実施例6,7,8は、夫々第24,25,26図に示す通りで第２面
が放物面になつている例で、実施例６が最もゆるく実施
例８が最もきつい放物面で、したがつてこの順で配光が
広くなつている。
が放物面になつている例で、実施例６が最もゆるく実施
例８が最もきつい放物面で、したがつてこの順で配光が
広くなつている。
これら実施例は、いずれも第２面の周辺の曲率が弱いた
レンズの縁に当る光線が少なく光量の損失が少ないこと
が特徴である。又曲面に変曲点がないので加工しやすい
ことも特徴である。又これら実施例では、２次の非球面
係数Ｂは、Ｂ≧0.2であることが望ましい。Ｂ＜0.2の場
合、放物面がゆるくなりすぎ、配光不足となり性能的に
不充分になる。
レンズの縁に当る光線が少なく光量の損失が少ないこと
が特徴である。又曲面に変曲点がないので加工しやすい
ことも特徴である。又これら実施例では、２次の非球面
係数Ｂは、Ｂ≧0.2であることが望ましい。Ｂ＜0.2の場
合、放物面がゆるくなりすぎ、配光不足となり性能的に
不充分になる。
これら実施例6,7,8のsinAのグラフは第29図に夫々曲線
f,g,hにて示す通りである。
f,g,hにて示す通りである。
これら実施例で第１面を平面、第２面を放物面にした場
合、sinAはh,B（第２面の２次の非球面係数）,n（レン
ズの屈折率）の関数として解析的に表わされる。第28図
に示すようにi2，γ2，i1を定義すると、 であるから、 となる。したがつてＳ＝0.8r,A＝15°,n＝1.5〜1.9とし
て式（６）を解くと条件式（５）を満足するＢの下限値
が求まる。又条件式（３）も同様にして解くことが出来
る。
合、sinAはh,B（第２面の２次の非球面係数）,n（レン
ズの屈折率）の関数として解析的に表わされる。第28図
に示すようにi2，γ2，i1を定義すると、 であるから、 となる。したがつてＳ＝0.8r,A＝15°,n＝1.5〜1.9とし
て式（６）を解くと条件式（５）を満足するＢの下限値
が求まる。又条件式（３）も同様にして解くことが出来
る。
又第１面を平面、第２面が式（１）で表わされる非球面
（Ｐ≠０の場合の）の場合、第２面の方程式をｘ＝ｆ
（ｓ）とすると、 となる。したがつてＳ＝0.8r,A＝15°,n＝1.5〜1.9とし
て式（７）を解けば式（５）を満たすＣ及び非球面係数
の値が求まる。したがつて式（６）又は式（７）を用い
て条件式（３）を満足するレンズを形成すれば配光特性
の良好な照明系が得られる。
（Ｐ≠０の場合の）の場合、第２面の方程式をｘ＝ｆ
（ｓ）とすると、 となる。したがつてＳ＝0.8r,A＝15°,n＝1.5〜1.9とし
て式（７）を解けば式（５）を満たすＣ及び非球面係数
の値が求まる。したがつて式（６）又は式（７）を用い
て条件式（３）を満足するレンズを形成すれば配光特性
の良好な照明系が得られる。
実施例９は第27図に示すもので第２面を６次曲面にした
もので実施例6,7,8と比べて光量の損失が少なくなつて
いる。この実施例のsinAのカーブは第29図に曲線ｉにて
示してある。
もので実施例6,7,8と比べて光量の損失が少なくなつて
いる。この実施例のsinAのカーブは第29図に曲線ｉにて
示してある。
以上の実施例は全てＰ＝１つまり放物面になつている
が、楕円面（０＜Ｐ＜１）、双曲面（Ｐ＜０）でも同様
の効果が得られるものが実現できる。尚、ライトガイド
の代りにLED半導体レーザー、ランプ等の発光素子を用
いてもよい。又、非球面レンズは、ガラスプレス、プラ
スチックモールドで作ればコスト低減になる。
が、楕円面（０＜Ｐ＜１）、双曲面（Ｐ＜０）でも同様
の効果が得られるものが実現できる。尚、ライトガイド
の代りにLED半導体レーザー、ランプ等の発光素子を用
いてもよい。又、非球面レンズは、ガラスプレス、プラ
スチックモールドで作ればコスト低減になる。
本発明は、以上説明したように広角な内視鏡に対応し得
てしかも周辺部まで均一で良好な配向特性でロスのない
照明用光学系である。
てしかも周辺部まで均一で良好な配向特性でロスのない
照明用光学系である。
第１図は本発明の内視鏡用照明光学系の構成を示す図、
第２図は本発明で用いる非球面を表す式の座標系を示す
図、第３図は従来の照明光学系の構成を示す図、第４図
は従来の照明光学系のＡとｈの関係を示す図、第５図は
非球面レンズを備えた照明光学系の配光を示す図、第６
図は従来例のsinAとｈの関係を示す図、第７図は本発明
の実施例１〜５のsinAとｈとの関係を示す図、第８図は
本発明照明光学系のsinAとｈと関係の一例を示す図、第
９図乃至第11図は本願の条件式（４）の説明図、第12図
は本発明の照明光学系のパララツクスを補正した状態で
の構成を示す図、第13図は断面四角形のライトガイドに
用いられる本発明照明系の非球面レンズの斜視図、第14
図は第13図の非球面レンズの曲面形状を示す図、第15図
乃至第17図は本発明で用いる非球面レンズの非球面形状
の他の例を示す図、第18図は複数の非球面レンズを用い
た本発明照明光学系の他の例を示す図、第19図乃至第27
図は本発明の実施例１乃至実施例９の断面図、第28図は
放物面を有する非球面レンズでの主光線の屈折状態を示
す図、第29図は本発明の実施例６乃至実施例９のsinAと
ｈの関係を示す図である。 １……ライトガイド、２……非球面レンズ
第２図は本発明で用いる非球面を表す式の座標系を示す
図、第３図は従来の照明光学系の構成を示す図、第４図
は従来の照明光学系のＡとｈの関係を示す図、第５図は
非球面レンズを備えた照明光学系の配光を示す図、第６
図は従来例のsinAとｈの関係を示す図、第７図は本発明
の実施例１〜５のsinAとｈとの関係を示す図、第８図は
本発明照明光学系のsinAとｈと関係の一例を示す図、第
９図乃至第11図は本願の条件式（４）の説明図、第12図
は本発明の照明光学系のパララツクスを補正した状態で
の構成を示す図、第13図は断面四角形のライトガイドに
用いられる本発明照明系の非球面レンズの斜視図、第14
図は第13図の非球面レンズの曲面形状を示す図、第15図
乃至第17図は本発明で用いる非球面レンズの非球面形状
の他の例を示す図、第18図は複数の非球面レンズを用い
た本発明照明光学系の他の例を示す図、第19図乃至第27
図は本発明の実施例１乃至実施例９の断面図、第28図は
放物面を有する非球面レンズでの主光線の屈折状態を示
す図、第29図は本発明の実施例６乃至実施例９のsinAと
ｈの関係を示す図である。 １……ライトガイド、２……非球面レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】ライトガイドの出射端面又は発光素子の発
光面の物体側に配置された少なくとも１つの非球面レン
ズを有する照明レンズを備え、次の条件式（２），
（３），（４），を満足することを特徴とする内視鏡用
照明光学系。 （２）d2［sinA（ｈ）］／dh2≦０を満足するｈが０≦
ｈ≦ｒの領域内にある。 （３）▲▼≧0.2588 （４）｜x1｜≦｜x2｜ 但し、ｈは主光線の光線高、Ａ（ｈ）は光線高ｈの光線
の非球面レンズ通過後の光軸からはかった屈折角、ｒは
光源の半径、x1は非球面レンズの物体側面の最も物体寄
りの点と最も光源寄りの点の光軸方向の差、x2は非球面
レンズの像側面の最も物体寄りの点と光源位置の光軸方
向の差であり、又▲▼は下記の式にて与えられ
る。 - 【請求項２】条件式（２）を満足するｈが0.4r≦ｈ≦ｒ
の領域内にある特許請求の範囲［１］の内視鏡用照明光
学系。 - 【請求項３】0.4r≦ｈ≦ｒの領域内で条件式（２）を満
足するｈが存在し、しかも領域内の0.15r以上の範囲に
おいて上記条件式（２）の不等式が成立する特許請求の
範囲［２］の内視鏡用照明光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293645A JPH07104492B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 内視鏡用照明光学系 |
| US07/205,483 US4824225A (en) | 1985-12-28 | 1988-06-01 | Illumination optical system for an endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293645A JPH07104492B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 内視鏡用照明光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62156616A JPS62156616A (ja) | 1987-07-11 |
| JPH07104492B2 true JPH07104492B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17797391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60293645A Expired - Lifetime JPH07104492B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 内視鏡用照明光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4824225A (ja) |
| JP (1) | JPH07104492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09299326A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-25 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡用照明系 |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4953937A (en) * | 1988-05-17 | 1990-09-04 | Olympus Optical Co., Ltd. | Illumination optical system |
| US5022399A (en) * | 1989-05-10 | 1991-06-11 | Biegeleisen Ken P | Venoscope |
| US5485316A (en) * | 1991-10-25 | 1996-01-16 | Olympus Optical Co., Ltd. | Illumination optical system for endoscopes |
| US5491765A (en) * | 1992-12-08 | 1996-02-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Light source devices for endoscopes |
| GB2277603A (en) * | 1993-04-28 | 1994-11-02 | Justin Miles Thomas | Viewing system having aspheric lens element |
| JP3435311B2 (ja) * | 1997-06-19 | 2003-08-11 | 松下電器産業株式会社 | 情報読み取り装置 |
| US5980454A (en) * | 1997-12-01 | 1999-11-09 | Endonetics, Inc. | Endoscopic imaging system employing diffractive optical elements |
| JP2002186578A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Fuji Photo Optical Co Ltd | ライトガイドおよび内視鏡 |
| US8118732B2 (en) | 2003-04-01 | 2012-02-21 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Force feedback control system for video endoscope |
| US20050245789A1 (en) | 2003-04-01 | 2005-11-03 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Fluid manifold for endoscope system |
| US7578786B2 (en) | 2003-04-01 | 2009-08-25 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Video endoscope |
| US20040199052A1 (en) | 2003-04-01 | 2004-10-07 | Scimed Life Systems, Inc. | Endoscopic imaging system |
| US7591783B2 (en) | 2003-04-01 | 2009-09-22 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Articulation joint for video endoscope |
| GB2400905A (en) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | Memco Ltd | Edge device for a powered door with infra-red and visible elements |
| US20060069305A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-03-30 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Device with enhanced indication of use and prevention of re-use |
| US8083671B2 (en) | 2004-09-30 | 2011-12-27 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Fluid delivery system for use with an endoscope |
| US7241263B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-07-10 | Scimed Life Systems, Inc. | Selectively rotatable shaft coupler |
| CA2581124A1 (en) | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Adapter for use with digital imaging medical device |
| US7597662B2 (en) | 2004-09-30 | 2009-10-06 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Multi-fluid delivery system |
| WO2006039511A2 (en) | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Boston Scientific Scimed, Inc. | System and method of obstruction removal |
| AU2005292274A1 (en) | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Boston Scientific Limited | Multi-functional endoscopic system for use in electrosurgical applications |
| US7479106B2 (en) | 2004-09-30 | 2009-01-20 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Automated control of irrigation and aspiration in a single-use endoscope |
| US7846107B2 (en) | 2005-05-13 | 2010-12-07 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Endoscopic apparatus with integrated multiple biopsy device |
| US8097003B2 (en) | 2005-05-13 | 2012-01-17 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Endoscopic apparatus with integrated variceal ligation device |
| US8052597B2 (en) | 2005-08-30 | 2011-11-08 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Method for forming an endoscope articulation joint |
| KR100788426B1 (ko) * | 2005-11-19 | 2007-12-24 | 삼성전자주식회사 | 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 |
| US7967759B2 (en) | 2006-01-19 | 2011-06-28 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Endoscopic system with integrated patient respiratory status indicator |
| US8888684B2 (en) | 2006-03-27 | 2014-11-18 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Medical devices with local drug delivery capabilities |
| US7955255B2 (en) | 2006-04-20 | 2011-06-07 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Imaging assembly with transparent distal cap |
| US8202265B2 (en) | 2006-04-20 | 2012-06-19 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Multiple lumen assembly for use in endoscopes or other medical devices |
| JP4674906B2 (ja) * | 2006-07-03 | 2011-04-20 | オリンパス株式会社 | 光学系 |
| KR100789835B1 (ko) | 2006-07-06 | 2008-01-02 | 엘지전자 주식회사 | 발광 소자 패키지와 그 렌즈 및 이를 이용한 백라이트 유닛 |
| JP5214161B2 (ja) * | 2006-07-10 | 2013-06-19 | オリンパス株式会社 | 透過光学素子及びそれを用いた光学系 |
| US8038293B2 (en) * | 2007-07-02 | 2011-10-18 | Abraham Reichert | Optical system for enhanced vision |
| KR20100076784A (ko) * | 2008-12-26 | 2010-07-06 | 삼성전자주식회사 | 비구면 렌즈 및 이를 대물렌즈로 채용한 광픽업 |
| KR20100111497A (ko) * | 2009-04-07 | 2010-10-15 | 삼성전자주식회사 | 대물렌즈 |
| JP5484263B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-05-07 | 富士フイルム株式会社 | 光拡散素子およびそれを備えた内視鏡用ライトガイド |
| WO2013061874A1 (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 内視鏡用照明光学系 |
| US9020641B2 (en) * | 2012-06-07 | 2015-04-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Obstacle sensing module and cleaning robot including the same |
| CN107529952B (zh) * | 2015-09-09 | 2020-01-21 | 奥林巴斯株式会社 | 内窥镜照明光学系统 |
| CN112987281B (zh) * | 2021-03-23 | 2022-07-22 | 南京锐普创科科技有限公司 | 一种光纤传像光源内窥镜光源增加结构以及制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724336Y2 (ja) * | 1977-10-08 | 1982-05-26 | ||
| US4575195A (en) * | 1981-05-29 | 1986-03-11 | Jan Hoogland | Flat field lenses |
| JPS60169818A (ja) * | 1984-02-15 | 1985-09-03 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡用対物レンズ |
| JPS60140021U (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-17 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡 |
| JP2593430B2 (ja) * | 1984-05-02 | 1997-03-26 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡用照明光学系 |
| JPH0648327B2 (ja) * | 1984-07-28 | 1994-06-22 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡対物レンズ |
-
1985
- 1985-12-28 JP JP60293645A patent/JPH07104492B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-06-01 US US07/205,483 patent/US4824225A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09299326A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-25 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡用照明系 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62156616A (ja) | 1987-07-11 |
| US4824225A (en) | 1989-04-25 |
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