JPH09299326A - 内視鏡用照明系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被写体面上で略円形以外の観察範囲を持った
内視鏡の対物光学系に対して、元の配光特性を大きく変
えることなく比較的簡単な構成で照明効率の優れた照明
系を構成する。 【解決手段】 内視鏡用の照明系は、ライトガイドファ
イバ１と、このライトガイドファイバ１の出射端部に近
接して配置された正の屈折力を持った３枚のレンズから
なる照明光学系２とを有して構成されている。照明光学
系２において、第１レンズ２ａは、入射端面において観
察範囲の対辺方向に対しては中心部よりも周辺部がより
大きな正の屈折力を持つように、光軸を中心として、中
心部は軸対称な屈折作用を有するように平面が形成さ
れ、観察範囲の対辺方向に対して周辺部はより大きな正
の屈折力を持つような非球面部３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野及び工業
分野等で用いられる内視鏡用の照明系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、医療分野、工業分野等におい
て内視鏡が広く使用されている。内視鏡は、一般に体腔
内や管腔内などの光が当たらない狭い部位を観察するた
め、観察部位へ照明光を導くための照明系が設けられて
いる。

【０００３】近年では、挿入部内にイメージガイドファ
イバを設けて被写体像を手元側の接眼部まで伝達するフ
ァイバスコープに代わって、挿入部先端部に電子撮像装
置を設けて被写体像を撮像し電気的な画像信号を得るビ
デオスコープが用いられることが多くなった。ビデオス
コープを用いた内視鏡装置では、被検部位の画像をモニ
タに表示して大勢で観察、診断を行うことができる。ま
た、ビデオスコープによる観察は、視認性が良く、観察
者が疲れにくいという利点もある。

【０００４】ファイバスコープの視野形状は通常円形で
あるが、ビデオスコープでは、撮像装置に四角形の撮像
エリアを持つＣＣＤ等の固体撮像素子を用いることが多
いため、ファイバスコープと同様に観察画像の表示形状
を円形とすると、固体撮像素子の四角形の撮像エリアに
内接する円形領域しか使うことができないので、使用さ
れない無駄な画素数が多くなってしまう。このため、固
体撮像素子の撮像エリアを有効に利用しようとすると、
ビデオスコープにおけるモニタ上の観察画像の表示形状
は円形ではなく四角形に近いものとなる。

【０００５】図２２は内視鏡の対物光学系の特性を模式
的に示したものである。内視鏡に設けられる対物光学系
５１は、広範囲を観察するために画角が大きく（例えば
画角１２０゜、１４０゜など）なっており、このような
広角の光学系では大きな樽型のディストーション（歪曲
収差）が発生する。従って、内視鏡の対物光学系におい
て、像面である固体撮像素子の撮像面５２を基準に見る
と、四角形（図では四隅を面取りした形状としている）
の撮像エリア５５に対応する被写体面５３上での観察領
域の形状は前記対物光学系５１のディストーションによ
って破線で示すような大きな糸巻き型（Ｘ形状）の観察
範囲５４となる。

【０００６】図２３に上記のような対物光学系を備えた
内視鏡における観察領域と照明領域との関係を示す。内
視鏡挿入部６１の先端に設けられた対物光学系６２によ
る観察領域は、前述したように固体撮像素子の四角形の
撮像エリアに対して被写体面５３上で糸巻き型の観察範
囲５４となっている。一方、内視鏡の照明光学系６３
は、通常は円形状の領域を照明するように構成されてお
り、照明光の形状は被写体面５３上で円形の照明範囲５
７となっている。

【０００７】この場合、照明範囲５７は、観察範囲５４
の全体をカバーし、観察範囲５４の外形より大きな領域
を照明するように設定されるため、図２３において斜線
部分の光量が無駄になる。

【０００８】図２４に従来の照明系の構成例を示す。ラ
イトガイドファイバ５８の前方には、第１レンズ５９
ａ，第２レンズ５９ｂ，第３レンズ５９ｃの正の屈折力
を持った３枚のレンズからなる照明光学系５９が配設さ
れており、ライトガイドファイバ５８により伝達された
照明光は第３レンズ５９ｃの先端面より前方の被写体へ
と出射されるようになっている。この構成では、第１レ
ンズ５９ａの入射面及び第３レンズ５９ｃの出射面は平
面となっているため、周辺部の光線は図のように外側に
大きく曲げられ、大きな配光角度特性に寄与する傾向に
ある。

【０００９】最近、固体撮像素子は、装置の小型化や高
解像度化の要求に合わせて、そのサイズ及び画素ピッチ
が年々小型化されてきており、これに対応する対物光学
系は、画素の小型化によって被写界深度が不足するた
め、対物レンズのＦナンバーを大きく（明るさ絞りを絞
る）して被写界深度を確保する必要がある。このため、
対物光学系が暗くなり、従来の仕様のままでは対物光学
系と照明系とを合わせた観察系トータルの明るさが不足
するという問題点がある。

【００１０】内視鏡は、患者の苦痛低減や術者の操作性
向上を図るため、固体撮像素子の小型化に合わせて挿入
部をできるだけ細径化したいという要求がある。前記明
るさ不足を解消するために、照明光学系を大きくしてラ
イトガイドファイバの本数を増やせば照明光量を増やす
ことができるが、内視鏡挿入部が太くなってしまう問題
点が生じる。

【００１１】そこで、内視鏡挿入部を太径化させること
なく、観察系の明るさを十分確保するには、照明光学系
の配光特性を考慮し、観察範囲の形状に合わせて最適化
する必要がある。

【００１２】照明光学系の配光特性を変更する技術とし
て、特公平６−４４１０７号公報、特公平７−１０４４
９２号公報、特公平７−１０４４９４号公報等に開示さ
れているものがある。

【００１３】特公平６−４４１０７号公報では、観察範
囲の形状に合わせて照明範囲の形状を変えるように、観
察範囲の対角方向と対辺方向とで異なる屈折作用を有す
るいわゆるアナモルフィックレンズを用いた照明光学系
が示されている。しかしこの構成では、対角方向と対辺
方向とでレンズの曲率を変えているために、配光分布に
ついては、特に示されてはいないが、軸対称な場合と比
較してかなり変わってしまう。また、この公報に示され
ている球面の光学系の構成では、所望の配光特性を得る
ように光線の屈折作用を任意に変えることは困難であ
る。

【００１４】特公平７−１０４４９２号公報及び特公平
７−１０４４９４号公報では、レンズ周辺部で生じる光
量損失を低減するために、非球面レンズを用いてライト
ガイド周辺部から出射される光線を光軸方向に曲げるよ
うにした照明光学系が示されている。しかしこの構成で
は、レンズ系が軸対称形であるため、照明範囲は円形で
あり、やはり観察範囲の対辺方向では観察範囲外に照射
される光量が多く、対辺方向の光量損失が大きくなる。
また、対辺方向の光量損失を小さくしようとすると、今
度は対角方向に照射される光量が減少してしまう。

【００１５】また、特公平７−１０４４９２号公報の構
成では、対角方向及び対辺方向でレンズの屈折作用が異
なる非球面のアナモルフィックレンズが用いられている
が、両方向とも全く形状が異なっている。このため、配
光分布は、特に示されてはいないがやはり特公平６−４
４１０７号公報と同様にかなり変わってしまうし、必ず
しも照明範囲の形状を観察範囲の形状に合わせるように
はなっていない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、内視
鏡の対物光学系のような糸巻き型の観察範囲を円形の照
明範囲でカバーする場合は、観察範囲の全体をカバーす
るように観察範囲の外形より大きな領域を照明するよう
に照明範囲をとらなければならないため、光量の無駄が
多くなる。最近では固体撮像素子の画素の小型化に伴っ
て対物光学系が暗くなる傾向にあるが、照明光量を増加
させるためには、従来の構成ではライトガイドファイバ
の本数を増やすなど照明光学系を大きくする必要がある
ので内視鏡挿入部が太径化してしまう。一方、内視鏡挿
入部の細径化を図るためにライトガイドファイバの本数
を増やさない状態では、対物光学系と照明系とを合わせ
た観察系トータルの明るさを十分確保するのが困難とな
る。

【００１７】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、例えばビデオスコープのような被写体面上で略
円形以外の観察範囲を持った内視鏡の対物光学系に対し
て、元の配光特性を大きく変えることなく、比較的簡単
な構成で照明効率の優れた内視鏡用照明系を提供するこ
とを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡用照
明系は、光源からの出射光を入射端部において受光し、
他端へと導く光伝導体と、前記光伝導体および該光伝導
体からの光放射端部に近接して配置されて、該光伝導体
からの光を被写体に照射する照明光学系とからなる内視
鏡用照明系において、前記照明光学系は、光軸を中心と
して、軸対称な屈折作用を有する中心部と方向によって
異なる屈折作用を有する周辺部とを有する光学素子から
構成されるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１ないし図３は本発明の第１の
実施形態に係り、図１は本実施形態の照明系の概要を示
す作用説明図、図２は照明系の構成及びこれを通過する
光線を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図、図３はモニタ
上の表示画面の形状と観察範囲の形状との関係を示す説
明図である。

【００２０】本実施形態では、照明光を内視鏡挿入部の
先端まで導く光伝導体として、端面が円形に成形された
ライトガイドファイバを用いる場合の構成例を示す。な
お、本実施形態においては、照明系の光軸をＺ軸として
出射方向を正方向とし、このＺ軸に垂直な軸として照明
系の径方向について、対物光学系の観察範囲に対応する
一方の対辺方向をＸ軸、このＸ軸と直交する他方の対辺
方向をＹ軸とし、これらの３軸の直交座標系によって照
明系の構成を説明する。

【００２１】第１の実施形態の照明系は、図２に示すよ
うに、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近接
して、第１レンズ（平凸ロッドレンズの平面の周辺部の
一部が非球面のもの）２ａ，第２レンズ（凸レンズ）２
ｂ，第３レンズ（平凸レンズ）２ｃの正の屈折力を持っ
た３枚のレンズからなる照明光学系２が配設されて構成
されている。

【００２２】前記ライトガイドファイバ１と照明光学系
２とは、接着もしくは密着して配置されるか、または適
度な間隔をあけて配置されている。

【００２３】第１レンズ２ａは、入射端面において観察
範囲の対辺方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対しては中
心部よりも周辺部がより大きな正の屈折力を持つように
構成されている。具体的には、第１レンズ２ａの入射端
面は、光軸を中心として、中心部は軸対称な屈折作用を
有するように平面が形成され、観察範囲の対辺方向に対
して周辺部はより大きな正の屈折力を持つような非球面
部３が形成されている。

【００２４】この非球面部３により、図２に示すように
照明光の周辺部の光線は大きく曲げられ、第３レンズ２
ｃから出射される照明光は、出射角度としては小さくな
り、対辺方向に関して周辺部の光線が中心部側へ向けら
れる。

【００２５】内視鏡に設けられる対物光学系は、広範囲
を観察できるように画角が大きいため、樽型のディスト
ーションが発生する。よって、モニタ上の表示画面（固
体撮像素子の撮像領域）の形状に対応する被写体面上で
の観察範囲の形状は、図３に示すように、例えば方形の
表示画面に対して、観察範囲は対辺方向に関して中心側
に狭まるように歪み、糸巻き型となる。すなわち、図３
（ａ）〜（ｆ）の左側に示す表示画面に対して右側に示
すような糸巻き型に歪んだ観察範囲となる。

【００２６】観察系トータルの明るさを向上させるため
には、被写体面上での実際の観察範囲に合わせて効率よ
く照明することが必要となる。すなわち、観察範囲以外
に照明される光量を観察範囲内に分布させるような作用
を持った照明光学系が必要である。そこで、本実施形態
の照明光学系は、前記のような糸巻き型の観察範囲に対
応して、観察範囲の対辺方向に対して周辺部に正の屈折
力を持つような非球面部をレンズの少なくとも一面に設
けることにより、前記観察範囲をカバーする略糸巻き型
の照明範囲を形成する。この構成は、観察範囲の形状が
円形でなく正方形、長方形、方形の四隅を面取りした八
角形などの略方形状となっている固体撮像装置を用いた
ビデオスコープにおいて特に有効である。

【００２７】前記観察範囲と照明範囲との関係を図１に
示す。内視鏡挿入部４の先端の照明窓５から出射される
照明光の被写体面６上での照明範囲７は、対辺方向に関
して周辺部が中心部側へ移動して狭くなった略糸巻き型
となる。この照明範囲７は、観察窓８内に配設された対
物光学系の被写体面６上での糸巻き型の観察範囲９に対
応した形状であり、観察範囲９をカバーし、かつ不要な
領域を照射しないので光量に無駄がなく、観察範囲の形
状に合わせて最適化されている。従って、従来の照明光
学系と同じ照明光量であっても、観察範囲９内の照明効
率が向上するため、観察系トータルの明るさが向上す
る。逆に、観察系トータルの明るさを同等とするような
場合は、同じ照明光量でもライトガイドファイバの本数
を少なくできるため、その分内視鏡挿入部の細径化が可
能となる。

【００２８】本実施形態の照明光学系の構成では、中心
部は軸対称な特性であり、対辺方向の周辺部においての
み屈折力を変化させているため、中心部は非球面部によ
る配光特性の変化がなく、全体の配光分布にあまり影響
を与えることはない。

【００２９】以上のように、本実施形態では、照明光学
系のレンズの少なくとも一面に観察範囲の対辺方向に対
して周辺部に正の屈折力を持つような非球面部を設ける
ことにより、特に対辺方向の周辺部の光を観察範囲内に
分布させることができるので、全体の配光特性を大きく
変えることなく、実際の観察範囲（表示画面の範囲）に
合わせて効率よく照明することができ、内視鏡挿入部を
細径化しつつ観察系トータルの明るさを向上させること
ができる。

【００３０】図４及び図５は本発明の第２の実施形態に
係り、図４は照明系の構成を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の
断面図、図５は照明光学系における第１レンズの形状を
示す斜視図である。

【００３１】第２の実施形態は、照明光学系の入射端面
において、第１の実施形態の非球面部の代わりに平面的
に面取りして形成された傾斜した平面部を設けた構成例
である。ここでは第１の実施形態と異なる部分について
のみ説明する。

【００３２】第２の実施形態の照明系は、図４に示すよ
うに、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近接
して、第１レンズ１２ａ，第２レンズ１２ｂ，第３レン
ズ１２ｃの正の屈折力を持った３枚のレンズからなる照
明光学系１２が配設されて構成されている。第１レンズ
１２ａの入射端面は、図４及び図５に示すように、観察
範囲の対辺方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対して中心
部は平面であり、対辺方向の周辺部は中心部よりも大き
な正の屈折力を持つように平面的に斜めにカットされた
平面部１３が形成されている。

【００３３】このように照明光学系の入射端面において
対辺方向の周辺部に傾斜した平面部１３を設けることに
より、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。

【００３４】図６ないし図８は本発明の第３の実施形態
に係り、図６は照明系の構成を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面
の断面図、図７は照明光学系における第３レンズの形状
を示す斜視図、図８は照明系を通過する光線を示す光軸
方向Ｙ−Ｚ平面の断面図である。

【００３５】第３の実施形態は、照明光学系の入射端面
側でなく出射端面側に第１の実施形態と同様の非球面部
を設けた例である。ここでは第１の実施形態と異なる部
分についてのみ説明する。

【００３６】第３の実施形態の照明系は、図６に示すよ
うに、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近接
して、第１レンズ１４ａ，第２レンズ１４ｂ，第３レン
ズ１４ｃの正の屈折力を持った３枚のレンズからなる照
明光学系１４が配設されて構成されている。第３レンズ
１４ｃは、出射端面において、図６及び図７に示すよう
に、観察範囲の対辺方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対
して中心部は平面であり、対辺方向の周辺部は中心部よ
りも大きな正の屈折力を持つように非球面部１５が形成
されている。

【００３７】この非球面部１５により、図８に示すよう
に対辺方向の周辺部から出射する照明光の光線は大きく
曲げられなくなるため、周辺部の照明光は全反射しなく
なり、光量損失が減少する。

【００３８】このように照明光学系の出射端面において
対辺方向の周辺部に非球面部１５を設けることにより、
第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、
本実施形態の構成では、照明光の出射角度も小さくな
り、より観察範囲内に照明光が集まってくるため、照明
効率及び明るさをより向上させることができる。

【００３９】図９及び図１０は本発明の第４の実施形態
に係り、図９は照明系の構成を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面
の断面図、図１０は照明光学系における第３レンズの形
状を示す斜視図である。

【００４０】第４の実施形態は、第３の実施形態と同様
出射端面側に、第２の実施形態と同様の平面部を設けた
例である。ここでは第３の実施形態と異なる部分につい
てのみ説明する。

【００４１】第４の実施形態の照明系は、図９に示すよ
うに、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近接
して、第１レンズ１６ａ，第２レンズ１６ｂ，第３レン
ズ１６ｃの正の屈折力を持った３枚のレンズからなる照
明光学系１６が配設されて構成されている。第３レンズ
１６ｃの出射端面は、図９及び図１０に示すように、観
察範囲の対辺方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対して中
心部は平面であり、対辺方向の周辺部は中心部よりも大
きな正の屈折力を持つように平面的に斜めにカットされ
た平面部１７が形成されている。

【００４２】このように照明光学系の出射端面において
対辺方向の周辺部に傾斜した平面部１７を設けることに
より、第３の実施形態と同様の作用効果が得られる。

【００４３】図１１ないし図１３は本発明の第５の実施
形態に係り、図１１はモニタ上の表示画面の形状を示す
説明図、図１２は照明系の構成を示す光軸方向Ｘ−Ｚ平
面及びＹ−Ｚ平面の断面図、図１３は照明光学系におけ
る第３レンズの形状を示す斜視図である。

【００４４】前述した第１ないし第４の実施形態では、
被写体面上での観察範囲及びモニタ上の表示画面の形状
を対辺がほぼ等しい正方形とした場合を例示したが、第
５の実施形態は、観察範囲の形状を対辺が等しくない横
長の長方形状とした場合の構成例を示したものである。

【００４５】図１１に示すように、モニタ上の表示画面
範囲１８が横長の長方形状の場合は、対辺方向の縦方向
（Ｙ軸方向）及び横方向（Ｘ軸方向）のそれぞれで周辺
部の屈折力を変える必要がある。

【００４６】第５の実施形態の照明系は、図１２に示す
ように、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近
接して、第１レンズ１９ａ，第２レンズ１９ｂ，第３レ
ンズ１９ｃの正の屈折力を持った３枚のレンズからなる
照明光学系１９が配設されて構成されている。第１レン
ズ１９ａは、入射端面において、図１２及び図１３に示
すように、観察範囲の対辺方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方
向）に対して中心部は平面であり、対辺方向の周辺部は
中心部よりも大きな正の屈折力を持つようにそれぞれ異
なる屈折力を有する非球面部２０ａ，２０ｂが形成され
ている。

【００４７】本実施形態のように観察範囲が横長の場合
には、横方向の非球面部２０ａは縦方向の非球面部２０
ｂに比べて屈折力を弱くすることにより、観察範囲の形
状に合わせて効率よく照明することができる。なお、観
察範囲が縦長の場合には、これとは逆に縦方向の非球面
部２０ｂの屈折力を弱くすればよい。このように、観察
範囲の形状の縦と横の比率に応じて、周辺部の屈折力を
変えることにより、観察範囲に合った照明範囲の形状を
得ることができる。

【００４８】なお、照明光学系の入射端面に限らず、出
射端面など他の面に非球面部を設ける場合でも、同様に
構成すれば良い。また、非球面部の代わりに前述した実
施形態と同様に傾斜した平面部を設けても良い。

【００４９】図１４及び図１５は本発明の第６の実施形
態に係り、図１４は照明系の構成を示す光軸方向Ｙ−Ｚ
平面の断面図、図１５は従来の負の屈折力を持つ照明光
学系の構成を示す説明図である。

【００５０】前述した第１ないし第５の実施形態では、
照明光学系を正の屈折力を持つレンズ系で構成した例を
示したが、以下の第６および第７の実施形態では、照明
光学系を負の屈折力を持つレンズ系で構成した例を示
す。

【００５１】第６の実施形態の照明系は、図１４に示す
ように、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近
接して、負の屈折力を持ったレンズ（平凹型のレンズの
凹面の周辺部の一部が非球面のもの）２１ａを有してな
る照明光学系２１が配設されて構成されている。このレ
ンズ２１ａの入射端面は、観察範囲の対辺方向（Ｘ軸方
向及びＹ軸方向）に対して周辺部は中心部よりも小さな
負の屈折力を持つように非球面部２２が形成されてい
る。

【００５２】従来の負の屈折力を持つ照明光学系６０で
は、図１５に示すように、周辺部の光線ほど外側に大き
く曲げられ、大きな配光角度特性に寄与する傾向にあ
る。そこで本実施形態では、観察範囲の対辺方向に対し
ては周辺部で光線をあまり曲げないように、すなわち対
辺方向の周辺部でレンズの屈折力を小さくするように、
凹面の周辺部に非球面部２２を設けている。なお、非球
面部の代わりに前述した実施形態と同様に傾斜した平面
部を設けても良い。

【００５３】このように負の屈折力を持つ照明光学系に
おいても、入射端面における対辺方向の凹面の周辺部に
非球面部２２を設けることにより、第１の実施形態と同
様の作用効果が得られる。

【００５４】図１６は本発明の第７の実施形態に係る照
明系の構成を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図である。

【００５５】第７の実施形態は、照明光学系の入射端面
側でなく出射端面側に第６の実施形態と同様の非球面部
を設けた例である。ここでは第６の実施形態と異なる部
分についてのみ説明する。

【００５６】第７の実施形態の照明系は、図１６に示す
ように、ライトガイドファイバ１の円形端面の前方に近
接して、負の屈折力を持ったレンズ２３ａを有してなる
照明光学系２３が配設されて構成されている。このレン
ズ２３ａの出射端面は、観察範囲の対辺方向（Ｘ軸方向
及びＹ軸方向）に対して中心部は平面であり、対辺方向
の周辺部は中心部よりも小さな負の屈折力を持つように
非球面部２４が形成されている。

【００５７】この非球面部２４により、対辺方向の周辺
部から出射する照明光の光線は大きく曲げられなくなる
ため、周辺部の照明光の全反射が少なくなり、光量損失
が減少する。なお、非球面部の代わりに前述した実施形
態と同様に傾斜した平面部を設けても良い。

【００５８】このように負の屈折力を持つ照明光学系に
おいても、出射端面における対辺方向の周辺部に非球面
部２４を設けることにより、第１の実施形態と同様の作
用効果が得られる。さらに、本実施形態の構成では、照
明光の出射角度も小さくなり、より観察範囲内に照明光
が集まってくるため、照明効率及び明るさをより向上さ
せることができる。

【００５９】なお、前述した各実施形態では、端面が円
形に成形されたライトガイドを用いる場合の構成例を示
したが、楕円などのいびつな形の場合であっても第５の
実施形態のように観察範囲の対辺方向の縦方向及び横方
向の周辺部でそれぞれ屈折力を変えるようにすれば同様
の作用効果が得られる。具体的には、端面が横長のライ
トガイドであれば、正の屈折力を持つ照明光学系の場
合、対辺方向の縦方向よりも横方向の屈折力を周辺部で
大きくすれば良い。

【００６０】また、正の屈折力を持つ照明光学系の場合
に、中心部よりも大きな正の屈折力を持たせる周辺部の
領域は、例えば図１７（ａ）〜（ｈ）の斜線部のよう
に、被写体面上での観察範囲及びモニタ上の表示画面の
形状に類似させた形状（照明光学系の光軸方向から観察
した場合のもの）に対して作用させれば良く、中心側の
平面部は必ずしも正方形や長方形である必要はない。図
１７において、円などの外形はライトガイド及び照明光
学系の外形状を、斜線部は周辺部に設ける非球面部また
は平面部の領域をそれぞれ示している。ただし、照明光
学系の外形状は、ライトガイドよりも大きければよいの
で、必ずしもライトガイドの外形状と一致しなくてもよ
い。

【００６１】図１７の（ａ）は、第１ないし第４の実施
形態に対応した構成であり、中心側の平面部の形状が正
方形となっている。（ｂ）は周辺部の非球面部または平
面部を小さめに形成した例であり、中心側の平面部の形
状が正方形の四隅を面取りした八角形となっている。
（ｃ）は周辺部の非球面部または平面部を対辺方向に大
きめに形成した例であり、中心側の平面部の形状が糸巻
き型となっている。（ｄ）は対辺方向の一つだけに非球
面部または平面部を設け、中心側の平面部の形状をＤ字
形状としたＤカット型の例である。（ｅ）は縦方向と横
方向の内、一方の対辺方向（縦方向）の周辺部のみをカ
ットして中心側の平面部の形状を略糸巻き型とした例で
ある。（ｆ）は縦方向と横方向の内、一方の対辺方向
（縦方向）の周辺部のみを直線的にカットして中心側の
平面部の形状を小判型とした例である。

【００６２】照明光学系及びライトガイドの端面形状
は、前述したように必ずしも円形である必要はなく、略
円形、長円形や楕円形、六角形や八角形等の多角形など
に形成されたものを用いても良い。図１７の（ｇ）は、
照明光学系及びライトガイドの外形状が楕円形の場合の
例であり、対辺方向の周辺部に非球面部または平面部が
設けられ、第５の実施形態と同様に中心側の平面部の形
状が横長の長方形となっている。（ｈ）は照明光学系及
びライトガイドの外形状が正方形の四隅を面取りした八
角形の場合の例であり、対辺方向の周辺部に非球面部ま
たは平面部が設けられ、中心側の平面部の形状が正方形
となっている。このように照明光学系及びライトガイド
の端面形状と被写体面上での観察範囲及びモニタ上の表
示画面の形状との双方を考慮して、対辺方向の周辺部の
屈折力を決定し、非球面部または平面部を形成すれば良
い。

【００６３】さらに、前述の各実施形態では、照明光学
系の入射端面及び出射端面を平面としているが、曲率を
持っていても良い。また、中心部と周辺部での面形状変
化は、非球面部を設ける場合のように連続的であっても
良いし、平面部を設ける場合のように不連続となるよう
構成しても構わない。

【００６４】また、周辺部での屈折力を変化させる非球
面部または平面部は、照明光学系の入射端面及び出射端
面以外の箇所に設けても良いし、上記実施形態で示した
面形状を一つの照明光学系に対して複数組み合わせて構
成しても良い。また、同一面の異なる対辺方向で非球面
部と平面部とを混在させても構わない。

【００６５】以上の各実施形態では、ライトガイドファ
イバ等の光伝導体の先端部に設けられた照明光学系の構
成について述べたが、光伝導体において同様の構成を適
用しても同様の作用、効果が実現できる。

【００６６】そこで、以下に光伝導体としてライトガイ
ドファイバに前記実施形態の構成を適用した構成例を示
す。

【００６７】図１８及び図１９は本発明の第８の実施形
態に係り、図１８は照明系の構成を示す光軸方向Ｙ−Ｚ
平面の断面図、図１９は光伝導体における出射端面の形
状を示す斜視図である。

【００６８】第８の実施形態の照明系は、図１８に示す
ように、内視鏡挿入部内に光伝導体としてライトガイド
ファイバ２５が設けられ、このライトガイドファイバ２
５の出射端面の前方に近接して、第１レンズ（平凸ロッ
ドレンズ）２７ａ，第２レンズ（凸レンズ）２７ｂ，第
３レンズ（平凸レンズ）２７ｃの正の屈折力を持った３
枚のレンズからなる照明光学系２７が配設されている。

【００６９】ライトガイドファイバ２５の出射端面は、
図１８及び図１９に示すように、第２の実施形態と同
様、観察範囲の対辺方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対
して中心部は平面であり、対辺方向の周辺部は中心部よ
りも大きな正の屈折力を持つように平面的に斜めにカッ
トされた平面部２６が形成されている。従って、周辺部
に配置されるファイバ１本１本の端面が斜めにカットさ
れることになる。

【００７０】この場合、平面部２６も含めて、単に切断
しただけでは切断表面に傷が残り出射光量の損失が生じ
るため、端面に鏡面仕上げを施すようにすれば、出射光
量の損失が少なくなるので、より望ましい。なお、前述
の各実施形態における照明光学系のレンズの場合でも、
光量の余裕があれば部分的もしくは全体的に粗面仕上げ
（砂目）状態であってもよいが、同様に鏡面仕上げを施
すと良いのは言うまでもない。

【００７１】このようにライトガイドファイバ２５を構
成すると、特に斜めカットを施した周辺部の平面部２６
からの出射光線が光軸方向に曲げられて、ライトガイド
ファイバ２５と接着もしくは密着、または適度な間隔を
あけて配置された照明光学系２７に入射し、第２の実施
形態の平面部１３による作用と同様の作用が得られ、図
２と同様な照明光学系内の経路を光線が進むため、観察
範囲の対辺方向における照明系出射端部からの光線の出
射角度を小さくできる。

【００７２】従って、観察範囲の対辺方向の照明範囲は
狭くなり、観察範囲内の照明効率が上がるため、観察範
囲の照明を明るくできる。なお、観察範囲の対角方向に
ついては、光線の出射角度が変わらないため、対角方向
周辺部の配光特性は現状並の性能を確保することができ
る。

【００７３】なお、ライトガイドファイバの出射端面の
周辺部の形状は、平面部の斜めカットに限らず、前述の
照明光学系の場合と同様に各種変形例が考えられる。例
えば、図２０に示すライトガイドファイバ２８のよう
に、出射端面に第１の実施形態と同様な非球面部２９を
設けて平面以外の形状としても良い。また、このような
非球面部などは、形状的にも連続であっても不連続であ
っても構わないし、平面部と非球面部とを併用した構成
としても良い。

【００７４】また、図２１に示すライトガイドファイバ
３０のように、第５の実施形態と同様、観察範囲の対辺
方向の周辺部においてＸ軸方向とＹ軸方向とで異なる屈
折力を有する非球面部３１ａ，３１ｂを形成し、対辺方
向ごとに異なる周辺形状としても良い。

【００７５】第８の実施形態では、ライトガイドの断面
形状を円形としているが、多角形や楕円形、さらに卵形
や三日月形、半円形等のいびつな形状であっても良い。
なお、ライトガイドファイバの端面を形成する場合に、
ライトガイドファイバの先端を平面構造としてから周辺
部をカット及び研磨しても良いし、概略の形状に成形し
てから端面の周辺部を研磨しても良い。

【００７６】また、第８の実施形態では、光伝導体の先
端部に設けられた照明光学系の構成として３枚の正レン
ズ構成を用いたが、負レンズ等のレンズ系で構成しても
良いし、レンズ系以外の光学素子を含んだものでも構わ
ない。また、光伝導体はライトガイドファイバに限定さ
れるものではなく、他の光学素子を含んだものを用いて
も良い。

【００７７】さらに、以上述べた各実施形態の構成例を
複数組み合わせて照明系を構成しても良い。

【００７８】以上説明したように、上記各実施形態の構
成によれば、内視鏡の照明系による照明範囲をその対物
光学系による観察範囲に合わせた略相似形としたため、
特にビデオスコープのような円形以外の観察範囲を持っ
た内視鏡において、従来と同等なライトガイドまたは照
明光学系の構成を用いた場合であっても、組み合わせる
照明光学系またはライトガイドにおいて本実施形態の構
成を設けることにより、照明効率を高め、観察系トータ
ルの明るさを向上させることができ、明るい内視鏡観察
画像を提供することが可能となる。さらに、従来と同等
の明るさを得るようにした場合は、その内視鏡の使用状
況に応じて必要な明るさや周辺配光を確保しつつ、ライ
トガイドの構成本数の少ないより細径の照明系を構成で
きるため、内視鏡の細径化にも大きな効果をもたらすこ
とができる。

【００７９】［付記］ （１） 光源からの出射光を入射端部において受光し、
他端へと導く光伝導体と、前記光伝導体および該光伝導
体からの光放射端部に近接して配置されて、該光伝導体
からの光を被写体に照射する照明光学系とからなる内視
鏡用照明系において、前記照明光学系は、光軸を中心と
して、軸対称な屈折作用を有する中心部と方向によって
異なる屈折作用を有する周辺部とを有する光学素子から
構成されることを特徴とする内視鏡用照明系。

【００８０】（２） 内視鏡観察形状の対辺方向に対応
して、前記照明光学系が少なくとも一つの対辺方向の周
辺部で異なる屈折力を有することを特徴とする付記１に
記載の内視鏡用照明系。

【００８１】（３） 前記光学素子としてレンズを用い
たことを特徴とする付記１もしくは付記２に記載の内視
鏡用照明系。

【００８２】（４） 光源からの出射光を入射端部にお
いて受光し、他端へと導く光伝導体と、前記光伝導体お
よび該光伝導体からの光放射端部に近接して配置され
て、該光伝導体からの光を被写体に照射する照明光学系
とからなる内視鏡用照明系において、前記光伝導体は、
該光伝導体の光出射端部から出射される光線の出射角度
特性が、光軸を中心として軸対称な中心部と方向によっ
て異なる周辺部とからなるように構成されていることを
特徴とする内視鏡用照明系。

【００８３】（５） 内視鏡観察形状の対辺方向に対応
して、前記光伝導体が少なくとも一つの対辺方向の周辺
部で異なる光線の出射角度特性を有することを特徴とす
る付記４に記載の内視鏡用照明系。

【００８４】（６） 前記光伝導体としてファイバを用
いたことを特徴とする付記４もしくは付記５に記載の内
視鏡用照明系。

【００８５】（７） 前記照明系の照明光学系または光
伝導体に少なくとも１面以上の非球面を設けたことを特
徴とする付記３もしくは付記６に記載の内視鏡用照明
系。

【００８６】（８） 前記照明系の照明光学系または光
伝導体の周辺部に少なくとも１面以上、光軸に対して傾
斜した平面部を設けたことを特徴とする付記３もしくは
付記６に記載の内視鏡用照明系。

【００８７】（９） 前記照明光学系が複数の正レンズ
を含み、該照明光学系の光入射端または光出射端近傍の
レンズ面に前記非球面または平面部を少なくとも１面以
上設けたことを特徴とする付記７もしくは付記８に記載
の内視鏡用照明系。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えばビデオスコープのような被写体面上で略円形以外の
観察範囲を持った内視鏡の対物光学系に対して、元の配
光特性を大きく変えることなく、比較的簡単な構成で照
明効率の優れた内視鏡用照明系を提供できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の照明系の概要を示す作用説明図

【図２】本発明の第１の実施形態に係る照明系の構成及
びこれを通過する光線を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面
図

【図３】モニタ上の表示画面の形状と観察範囲の形状と
の関係を示す説明図

【図４】本発明の第２の実施形態に係る照明系の構成を
示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図５】図４の照明光学系における第１レンズの形状を
示す斜視図

【図６】本発明の第３の実施形態に係る照明系の構成を
示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図７】図６の照明光学系における第３レンズの形状を
示す斜視図

【図８】図６の照明光学系を通過する光線を示す光軸方
向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図９】本発明の第４の実施形態に係る照明系の構成を
示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図１０】図９の照明光学系における第３レンズの形状
を示す斜視図

【図１１】第５の実施形態におけるモニタ上の表示画面
の形状を示す説明図

【図１２】本発明の第５の実施形態に係る照明系の構成
を示す光軸方向Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面の断面図

【図１３】図１１の照明光学系における第３レンズの形
状を示す斜視図

【図１４】本発明の第６の実施形態に係る照明系の構成
を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図１５】従来の負の屈折力を持つ照明光学系の構成を
示す説明図

【図１６】本発明の第７の実施形態に係る照明系の構成
を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図１７】照明光学系において中心部よりも大きな正の
屈折力を持たせる周辺部の領域の変形例、及び照明系の
外形状の変形例を示す説明図

【図１８】本発明の第８の実施形態に係る照明系の構成
を示す光軸方向Ｙ−Ｚ平面の断面図

【図１９】図１８の光伝導体における出射端面の形状を
示す斜視図

【図２０】光伝導体における端面形状の第１変形例を示
す斜視図

【図２１】光伝導体における端面形状の第２変形例を示
す斜視図

【図２２】内視鏡の対物光学系の特性を模式的に示す作
用説明図

【図２３】図２２のような特性の対物光学系を備えた内
視鏡における観察領域と照明領域との関係を示す説明図

【図２４】従来の照明系の構成例を示す光軸方向断面図

【符号の説明】

１…ライトガイド ２…照明光学系 ３…非球面部 ４…内視鏡挿入部 ６…被写体面 ７…照明範囲 ９…観察範囲

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの出射光を入射端部において受
   光し、他端へと導く光伝導体と、前記光伝導体および該
   光伝導体からの光放射端部に近接して配置されて、該光
   伝導体からの光を被写体に照射する照明光学系とからな
   る内視鏡用照明系において、前記照明光学系は、光軸を
   中心として、軸対称な屈折作用を有する中心部と方向に
   よって異なる屈折作用を有する周辺部とを有する光学素
   子から構成されることを特徴とする内視鏡用照明系。
2. 【請求項２】 内視鏡観察形状の対辺方向に対応して、
   前記照明光学系が少なくとも一つの対辺方向の周辺部で
   異なる屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載
   の内視鏡用照明系。
3. 【請求項３】 前記光学素子としてレンズを用いたこと
   を特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の内視鏡
   用照明系。