JPH0794009A - 照明用集光レンズ - Google Patents
照明用集光レンズInfo
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- JPH0794009A JPH0794009A JP23629793A JP23629793A JPH0794009A JP H0794009 A JPH0794009 A JP H0794009A JP 23629793 A JP23629793 A JP 23629793A JP 23629793 A JP23629793 A JP 23629793A JP H0794009 A JPH0794009 A JP H0794009A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 凹面反射鏡を用いて内視鏡のライトガイドの
光入射端面に照明光を集光せしめる装置の、該反射鏡と
該入射端面との間に負の屈折力を有する前群レンズと正
の屈折力を有する後群レンズを配することにより、上記
入射端面位置において凹面反射鏡からの光束の径の拡が
りを小さくして照明光の取込み効率を高める。 【構成】 負の屈折力を有する前群レンズＩと正の屈折
力を有する後群レンズIIからなる。放物面鏡１の軸上に
配されたフィラメント２から射出され、この放物面鏡１
により反射された各光束は、この前群レンズＩおよび後
群レンズIIからなる集光レンズにより光ファイバ束（内
視鏡光ガイド）３の光入射端面3aに効率よく集光され
る。
光入射端面に照明光を集光せしめる装置の、該反射鏡と
該入射端面との間に負の屈折力を有する前群レンズと正
の屈折力を有する後群レンズを配することにより、上記
入射端面位置において凹面反射鏡からの光束の径の拡が
りを小さくして照明光の取込み効率を高める。 【構成】 負の屈折力を有する前群レンズＩと正の屈折
力を有する後群レンズIIからなる。放物面鏡１の軸上に
配されたフィラメント２から射出され、この放物面鏡１
により反射された各光束は、この前群レンズＩおよび後
群レンズIIからなる集光レンズにより光ファイバ束（内
視鏡光ガイド）３の光入射端面3aに効率よく集光され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡等のライトガイ
ドの光入射端面に照明光源からの光束を集光させる照明
用集光レンズに関するものである。
ドの光入射端面に照明光源からの光束を集光させる照明
用集光レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人体内や金属組識内に先端部を挿入して
所望部位を観察する内視鏡においては、その所望部位を
光学繊維束（ライトガイド）を用いて照明しており、そ
の照明光は、内視鏡のコントロールシステム内に配設さ
れた光源からの光束をこの光学繊維束の光入射端面に集
光せしめ、この光学繊維束内を全反射せしめつつ伝送
し、光射出端面から射出することにより得られる。
所望部位を観察する内視鏡においては、その所望部位を
光学繊維束（ライトガイド）を用いて照明しており、そ
の照明光は、内視鏡のコントロールシステム内に配設さ
れた光源からの光束をこの光学繊維束の光入射端面に集
光せしめ、この光学繊維束内を全反射せしめつつ伝送
し、光射出端面から射出することにより得られる。
【０００３】ところで従来、上述した如く光源からの光
束を光学繊維束の光入射端面に集光せしめるために、例
えば放物面形状の凹面光反射鏡を用いていた。
束を光学繊維束の光入射端面に集光せしめるために、例
えば放物面形状の凹面光反射鏡を用いていた。
【０００４】すなわち、その凹面反射鏡が放物面であれ
ば、焦点以外の軸上の一点から発した光は軸上の他の一
点に集まるため、この他の一点に上記光学繊維束の光入
射端面を配設すれば照明光を効率よく光学繊維束内に入
射せしめることができる。
ば、焦点以外の軸上の一点から発した光は軸上の他の一
点に集まるため、この他の一点に上記光学繊維束の光入
射端面を配設すれば照明光を効率よく光学繊維束内に入
射せしめることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は光源となるフィラメントは上記放物面の軸方向への拡
がりと共に軸外への拡がりを有しており、しかも完全な
放物面鏡の製作も難しいことから、集光位置は一点とは
ならず、特に放物面鏡の周辺部からの反射光は光学繊維
束の光入射端面配設位置よりもかなり手前に集光するた
めこの端面配設位置では集光光束の径がかなり拡がって
しまい光学繊維束への光取込み効率が悪いという問題が
あった。
は光源となるフィラメントは上記放物面の軸方向への拡
がりと共に軸外への拡がりを有しており、しかも完全な
放物面鏡の製作も難しいことから、集光位置は一点とは
ならず、特に放物面鏡の周辺部からの反射光は光学繊維
束の光入射端面配設位置よりもかなり手前に集光するた
めこの端面配設位置では集光光束の径がかなり拡がって
しまい光学繊維束への光取込み効率が悪いという問題が
あった。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、光学繊維束の入射端面配設位置における反射鏡から
の集光光束の径の拡がりを小さくして、光学繊維束への
光取込み効率を高めることのできる照明用集光レンズを
提供することを目的とするものである。
で、光学繊維束の入射端面配設位置における反射鏡から
の集光光束の径の拡がりを小さくして、光学繊維束への
光取込み効率を高めることのできる照明用集光レンズを
提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明の照明用集光レ
ンズは、光源から射出された光束を凹面反射鏡を用いて
光学繊維束の光入射端面に集光させる照明装置の、前記
凹面反射鏡と前記光入射端面との間に負の屈折力を有す
る前群レンズと正の屈折力を有する後群レンズを前記凹
面反射鏡側から順に配設してなることを特徴とするもの
である。
ンズは、光源から射出された光束を凹面反射鏡を用いて
光学繊維束の光入射端面に集光させる照明装置の、前記
凹面反射鏡と前記光入射端面との間に負の屈折力を有す
る前群レンズと正の屈折力を有する後群レンズを前記凹
面反射鏡側から順に配設してなることを特徴とするもの
である。
【０００８】また、上記後群レンズの少なくとも１つの
レンズ面を非球面とすることも可能である。
レンズ面を非球面とすることも可能である。
【０００９】
【作用および発明の効果】上記照明用集光レンズは、凹
面反射鏡と光学繊維束の光入射端面との間に負の屈折力
を有する前群レンズと正の屈折力を有する後群レンズを
配している。
面反射鏡と光学繊維束の光入射端面との間に負の屈折力
を有する前群レンズと正の屈折力を有する後群レンズを
配している。
【００１０】このような構成とすることにより、凹面反
射鏡により反射された光束のうち反射鏡周辺部からの光
束は前群レンズによって一旦外方にはね上げられ、次に
後群レンズにより凹面反射鏡の光軸付近から反射された
光束の集光位置と略同様の位置に集束せしめられる。す
なわち、負の屈折力を有する前群レンズの球面収差を利
用して、凹面反射鏡周辺部からの光束集光位置を凹面反
射鏡光軸位置付近からの光束集光位置に合わせることに
より集光位置における光束の径の拡がりを小さくするこ
とができる。これにより、この光束集光位置に光学繊維
束の光入射端面を位置せしめればこの照明光の光学繊維
束内への光取込み効率を高めることができる。
射鏡により反射された光束のうち反射鏡周辺部からの光
束は前群レンズによって一旦外方にはね上げられ、次に
後群レンズにより凹面反射鏡の光軸付近から反射された
光束の集光位置と略同様の位置に集束せしめられる。す
なわち、負の屈折力を有する前群レンズの球面収差を利
用して、凹面反射鏡周辺部からの光束集光位置を凹面反
射鏡光軸位置付近からの光束集光位置に合わせることに
より集光位置における光束の径の拡がりを小さくするこ
とができる。これにより、この光束集光位置に光学繊維
束の光入射端面を位置せしめればこの照明光の光学繊維
束内への光取込み効率を高めることができる。
【００１１】また、後群レンズの少なくとも１つのレン
ズ面を所定の非球面とすれば上記集光位置における光束
の径の拡がりを小さくすることがさらに容易となる。
ズ面を所定の非球面とすれば上記集光位置における光束
の径の拡がりを小さくすることがさらに容易となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施例に係る照明用集光
レンズの一実施例を示す概略断面図である。すなわち、
この集光レンズは内視鏡の光ガイドの光取込み効率を高
めるためのもので、負の屈折力を有する前群レンズＩと
正の屈折力を有する後群レンズIIからなる。放物面鏡１
の軸上に配されたフィラメント２から射出され、この放
物面鏡１により反射された各光束はこの前群レンズＩお
よび後群レンズIIからなる集光レンズにより光ファイバ
束（内視鏡光ガイド）３の光入射端面3aに集光される。
この後、この光ファイバ束３に入射した光束はこの光フ
ァイバ束３内を全反射しながら伝送されて観察部位近傍
に配された光ファイバ束３の光射出端面から射出されて
この観察部位を照明する。
レンズの一実施例を示す概略断面図である。すなわち、
この集光レンズは内視鏡の光ガイドの光取込み効率を高
めるためのもので、負の屈折力を有する前群レンズＩと
正の屈折力を有する後群レンズIIからなる。放物面鏡１
の軸上に配されたフィラメント２から射出され、この放
物面鏡１により反射された各光束はこの前群レンズＩお
よび後群レンズIIからなる集光レンズにより光ファイバ
束（内視鏡光ガイド）３の光入射端面3aに集光される。
この後、この光ファイバ束３に入射した光束はこの光フ
ァイバ束３内を全反射しながら伝送されて観察部位近傍
に配された光ファイバ束３の光射出端面から射出されて
この観察部位を照明する。
【００１４】なお、上記放物面鏡１の前端縁を結んだ平
面（以下単に前端縁という）1a位置と上記光ファイバ束
３の光入射端面3a位置の光軸Ｘ上での距離Ｔは45ｍｍに
設定されており、さらに、上記放物面鏡１の前端縁位置
と前群レンズＩの前面との光軸Ｘ上での距離Ｄは５ｍｍ
に設定されている。
面（以下単に前端縁という）1a位置と上記光ファイバ束
３の光入射端面3a位置の光軸Ｘ上での距離Ｔは45ｍｍに
設定されており、さらに、上記放物面鏡１の前端縁位置
と前群レンズＩの前面との光軸Ｘ上での距離Ｄは５ｍｍ
に設定されている。
【００１５】なお、光軸Ｘと放物面鏡１の軸は一致する
ように配されている。
ように配されている。
【００１６】上記前群レンズＩを構成する第１レンズＬ
1 は光ファイバ束３側に強い曲率の面を向けた両凹レン
ズであり、上記後群レンズIIを構成する第２レンズＬ2
および第３レンスＬ3 のうち、第２レンズＬ2 は光源側
に非球面を有する平凸レンズ、第３レンズＬ3 は光ファ
イバ束３側に強い曲率の面を向けた両凸レンズである。
1 は光ファイバ束３側に強い曲率の面を向けた両凹レン
ズであり、上記後群レンズIIを構成する第２レンズＬ2
および第３レンスＬ3 のうち、第２レンズＬ2 は光源側
に非球面を有する平凸レンズ、第３レンズＬ3 は光ファ
イバ束３側に強い曲率の面を向けた両凸レンズである。
【００１７】なお、第２レンズＬ2 の光源側の面を非球
面とすることにより集光性能の向上を図っている。
面とすることにより集光性能の向上を図っている。
【００１８】この実施例における各レンズ面の曲率半径
ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気
間隔ｄ（ｍｍ）および各レンズのｄ線（波長587.6nm ）
における屈折率ｎd を下記表１に示す。
ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気
間隔ｄ（ｍｍ）および各レンズのｄ線（波長587.6nm ）
における屈折率ｎd を下記表１に示す。
【００１９】ただし、この表１において、各記号ｒ，
ｄ，ｎd に対応させた数字は光源側から順次増加するよ
うになっている。
ｄ，ｎd に対応させた数字は光源側から順次増加するよ
うになっている。
【００２０】ただし、＊は非球面を表わし、その形状は
次式で表わす。
次式で表わす。
【００２１】Ｚ＝ｃｙ2 ／｛１＋（１−Ｋ（ｃ2 ｙ2 ）
1/2 ｝＋ａｙ4 ＋ｂｙ6 ここで Ｚ ：光軸から高さｙの非球面上の点より非球面頂点の
接平面におろした垂線の長さ ｙ ：光軸からの高さ ｃ ：非球面頂点近傍での曲率半径の逆数 ｋ ：円錐係数 ａ，ｂ：第２ｉ次（ｉ＝２，３）の非球面係数 とする。
1/2 ｝＋ａｙ4 ＋ｂｙ6 ここで Ｚ ：光軸から高さｙの非球面上の点より非球面頂点の
接平面におろした垂線の長さ ｙ ：光軸からの高さ ｃ ：非球面頂点近傍での曲率半径の逆数 ｋ ：円錐係数 ａ，ｂ：第２ｉ次（ｉ＝２，３）の非球面係数 とする。
【００２２】
【表１】 NO ｒ ｄ ｎd １ -38.23 2.0 1.51825 ２ 14.50 2.55 ３ 30.78* 5.18 1.62286 ４ ∞ 2.0 ５ 179.42 4.51 1.62286 ６ -30.51 ここで、非球面係数は ｃ＝0.032485 ａ＝1.0332×10-4 ｂ＝-3.6463 ×10-7 ｋ＝1.0 上記実施例の集光レンズを用いて凹面反射鏡１からの反
射光束４を集光させた場合における、反射鏡１の前端縁
1aの各位置から射出される代表的光束4aを図２に示す。
射光束４を集光させた場合における、反射鏡１の前端縁
1aの各位置から射出される代表的光束4aを図２に示す。
【００２３】また、比較例として、この集光レンズを使
用しない場合における、反射鏡１の前端縁1aの各位置か
ら射出される代表的光束4bを図３に示す。
用しない場合における、反射鏡１の前端縁1aの各位置か
ら射出される代表的光束4bを図３に示す。
【００２４】上記実施例における光束の径の拡がりの最
小位置は反射鏡１の前端縁1aの位置から45ｍｍ離れた位
置5aで、光束の径の拡がりはφ7.0 ｍｍであった。
小位置は反射鏡１の前端縁1aの位置から45ｍｍ離れた位
置5aで、光束の径の拡がりはφ7.0 ｍｍであった。
【００２５】これに対し、上記比較例における光束の径
の拡がりの最小位置は反射鏡１の前端縁1aの位置から30
ｍｍ離れた位置5bで、光束の径の拡がりはφ11.0ｍｍで
あった。
の拡がりの最小位置は反射鏡１の前端縁1aの位置から30
ｍｍ離れた位置5bで、光束の径の拡がりはφ11.0ｍｍで
あった。
【００２６】また、光ファイバ束３においては、この光
入射端面3aに対し入射光の入射角が例えば30°程度以内
とすることが光ファイバ束３内で入射光束を全反射し、
伝搬するための条件となっており、したがって照明光の
光取込み効率を向上させるためには光ファイバ束３の光
入射端面3aにおける、反射鏡１の周辺部からの反射光束
の上記入射角をできるだけ小さくすることが望ましい。
入射端面3aに対し入射光の入射角が例えば30°程度以内
とすることが光ファイバ束３内で入射光束を全反射し、
伝搬するための条件となっており、したがって照明光の
光取込み効率を向上させるためには光ファイバ束３の光
入射端面3aにおける、反射鏡１の周辺部からの反射光束
の上記入射角をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００２７】なお、反射鏡１の前端縁1aにおける光軸Ｘ
からの距離ｈの位置から射出された光ファイバ束３がこ
の光ファイバ束３に有効に取り込まれるための条件は下
式で表わされる。
からの距離ｈの位置から射出された光ファイバ束３がこ
の光ファイバ束３に有効に取り込まれるための条件は下
式で表わされる。
【００２８】Ｔ＞ｈ／ｔａｎ（ｓｉｎ-1ＮＡ） ただし、ＮＡ：レンズの開口数。
【００２９】Ｔ ：反射鏡前端縁1aから光ファイバ束光
入射端面3aまでの光軸上の距離 上記実施例における光ファイバ束３の光入射端面3aへの
最大入射角は実施例では20°程度であるのに対し、上記
比較例では34°程度であり、上述したように本実施例に
よれば、集光位置における光束の径の拡がりを小さくす
ることができ、また、光ファイバ束３の光入射端面3aに
おける入射光束の最大入射角を小さくすることができる
ので、光ファイバ束３への光取込み効率を大幅に高める
ことが可能となる。
入射端面3aまでの光軸上の距離 上記実施例における光ファイバ束３の光入射端面3aへの
最大入射角は実施例では20°程度であるのに対し、上記
比較例では34°程度であり、上述したように本実施例に
よれば、集光位置における光束の径の拡がりを小さくす
ることができ、また、光ファイバ束３の光入射端面3aに
おける入射光束の最大入射角を小さくすることができる
ので、光ファイバ束３への光取込み効率を大幅に高める
ことが可能となる。
【００３０】なお、本発明の照明用集光レンズとして
は、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態
様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率ｒやレン
ズ間隔（もしくはレンズ厚）ｄを適宜変更することが可
能である。
は、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態
様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率ｒやレン
ズ間隔（もしくはレンズ厚）ｄを適宜変更することが可
能である。
【００３１】また、例えば後群レンズIIは１枚あるいは
３枚以上のレンズから構成してもよい。さらに、本実施
例においては後群レンズIIの第２レンズＬ2 の前側の面
を非球面としているが、これに代えて後群レンズIIの他
のレンズ面を非球面としてもよく、さらに後群レンズII
のいずれのレンズ面も球面とすることが可能である。
３枚以上のレンズから構成してもよい。さらに、本実施
例においては後群レンズIIの第２レンズＬ2 の前側の面
を非球面としているが、これに代えて後群レンズIIの他
のレンズ面を非球面としてもよく、さらに後群レンズII
のいずれのレンズ面も球面とすることが可能である。
【図１】本発明の実施例に係る集光レンズのレンズ構成
を示す概略図
を示す概略図
【図２】本発明の実施例に係る集光レンズを用いた場合
の代表的な光束を示す概略図
の代表的な光束を示す概略図
【図３】本発明の実施例に対する比較例として、集光レ
ンズを使用しなかった場合における代表的な光束を示す
概略図
ンズを使用しなかった場合における代表的な光束を示す
概略図
Ｉ 前群レンズ II 後群レンズ Ｌ1 〜Ｌ3 レンズ ｒ1 〜ｒ6 レンズ面の曲率 ｄ1 〜ｄ5 レンズ面間隔（レンズ厚） Ｘ 光軸 １ 凹面反射鏡 ２ フィラメント ３ 光ファイバ束 3a 光入射端面 4a，4b 光束
Claims (2)
- 【請求項１】 光源から射出された光束を凹面反射鏡を
用いて光ファイバ端面に集光させる照明装置の、前記凹
面反射鏡と前記光ファイバ端面との間に負の屈折力を有
する前群レンズと正の屈折力を有する後群レンズを前記
凹面反射鏡側から順に配設してなることを特徴とする照
明用集光レンズ。 - 【請求項２】 前記後群レンズの少なくとも１つのレン
ズ面を非球面に形成してなることを特徴とする請求項１
記載の照明用集光レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23629793A JPH0794009A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 照明用集光レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23629793A JPH0794009A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 照明用集光レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794009A true JPH0794009A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=16998709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23629793A Withdrawn JPH0794009A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 照明用集光レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794009A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003315637A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Yamaha Corp | 発光部構造 |
| WO2010055971A1 (ko) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | 유메디칼 주식회사 | 의료용 광원장치 |
| WO2016147378A1 (ja) * | 2015-03-19 | 2016-09-22 | ナルックス株式会社 | 光学系及び光学素子 |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP23629793A patent/JPH0794009A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003315637A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Yamaha Corp | 発光部構造 |
| WO2010055971A1 (ko) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | 유메디칼 주식회사 | 의료용 광원장치 |
| WO2016147378A1 (ja) * | 2015-03-19 | 2016-09-22 | ナルックス株式会社 | 光学系及び光学素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |