JPH0954255A - 内視鏡光学系 - Google Patents
内視鏡光学系Info
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- JPH0954255A JPH0954255A JP7210753A JP21075395A JPH0954255A JP H0954255 A JPH0954255 A JP H0954255A JP 7210753 A JP7210753 A JP 7210753A JP 21075395 A JP21075395 A JP 21075395A JP H0954255 A JPH0954255 A JP H0954255A
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Abstract
ーザー治療装置を使用した治療の際にも、複数の波長の
レーザー光を除去でき、かつ、観察画像にレーザー光の
悪影響を及ぼすことなく、色再現性が良く、良好な観察
画像を得ることを可能にする。 【解決手段】 少なくとも波長の異なる2種類のレーザ
ー治療装置に併用できる内視鏡に用いられる内視鏡光学
系において、光学系の光路中にはレーザー光を除去する
二つのフィルター3,4が設けられている。これらのフ
ィルター3,4は主光線5の入射角θ3 ,θ4 が各々異
なる位置に配置されている。
Description
察しながらレーザー光を照射しつつ治療を行うためのレ
ーザー装置を併用する内視鏡に用いられる内視鏡光学系
に関する。
に広く用いられている。この中で体腔内の患部を切開、
切除又は凝固するためにレーザー治療装置を用いたレー
ザー光による治療が一般化しつつある。レーザー治療装
置の治療用レーザーとしては、波長が1060nmのY
AGレーザーが主流であるが、近年は、小型で安価な半
導体レーザーが用いられ始めている。レーザー治療用の
半導体レーザーの波長は750nmから1050nmま
で様々である。
固体撮像素子(以下、「CCD」と呼ぶ)を配設し、モ
ニタテレビを通して観察を行う電子内視鏡が用いられる
ようになっている。CCDは、近赤外光に対して感度を
有するため、YAGレーザーや半導体レーザーによる治
療を行うと、治療部位からの近赤外波長領域の反射光が
CCDに入る。このため、観察画面が極度に明るくなり
すぎて、被写体画面が観察不可能になるという問題があ
った。
内にYAGレーザーや半導体レーザーの光を除去するフ
ィルター(以下、「レーザーカットフィルター」と呼
ぶ)を設け、レーザー治療に際しても、平常状態の画像
表示を得られるようにした内視鏡光学系が提案されてい
る(例えば、実開昭55−43053号公報)。このよ
うなレーザーカットフィルターのほとんどは、レーザー
光の波長の光を反射する多層膜干渉型フィルターを用い
ている。レーザー光を反射する多層膜干渉型フィルター
は、レーザー光を確実に除去するため、レーザーの波長
域で透過率をできるだけ小さく抑え、また、明るい通常
観察像を得るため、可視光の波長域ではできるだけ高い
透過率を有し、かつ、色再現性を高めるため可視光の波
長域で透過率が一定なもの(すなわち、可視光の波長域
でのリップルができるだけ小さいもの)が望まれる。
変わると、分光透過率特性や可視域でのリップルが大き
くなるなど光学的な特性が変化する。ここで、光線の入
射角とは、干渉フィルターのコーティング面の法線と干
渉フィルターに入射する光線とがなす角度である。ま
た、干渉フィルターはレーザー光の除去率を大きくした
り、あるいは、除去する波長の範囲が広くなると、光線
の入射角が大きくなるにつれて光学的な特性の変化が大
きくなる傾向がある。
では、レーザー光をカットするために内視鏡光学系中に
多層膜干渉型レーザーカットフィルターを設けている
が、レーザーカットフィルターの光学的特性が光線の入
射角により大きく変わるフィルターを用いると、観察像
の色の付き方が変わり、色再現の悪い観察像になってし
まう。この場合、光学的特性の角度依存性が少ない広帯
域をカットするため、膜の層数を増やすと、フィルター
の製造が困難になるだけでなく、干渉膜が剥離しやすく
なったり、傷がつきやすくなったりするため、レーザー
カットフィルターの表面状態が悪くなるという問題が発
生してくる。
実開平6−63009号公報では、内視鏡光学系の光路
内に互いに異なる波長の光を除去する干渉膜を光学素子
の両面に設けることを提案している。この提案によれ
ば、一つ一つの干渉膜フィルターがカットする波長範囲
を狭くしたままでも、容易に特長の異なる複数種のレー
ザー光に対応する波長の光を除去し、レーザー光による
悪影響のない良好な画像を得ることができる。
提案では、レーザーカットフィルターを配置する位置に
ついては何ら言及しておらず、仮に、レーザーカットフ
ィルターが光線の入射角が大きい位置に配置された場合
は色むら等の影響が現れてしまうおそれがある。また、
前記の提案では、レーザーカットフィルターは、例え
ば、波長800nmの半導体レーザー光と波長1060
nmのYAGレーザー光など二つの特定のレーザー光は
除去できるが、その他の波長のレーザー光は除去できな
い。
て、750nmから1050nmまで様々なものがある
ので、各種半導体レーザーとYAGレーザーの両方のレ
ーザー光を除去する場合には、かなり広範囲の波長にわ
たってレーザー光を除去する必要がある。この場合、光
学素子の両面に設ける互いに異なる波長の光を除去する
干渉膜の特性は、広い波長範囲のレーザー光を除去でき
るものでなければならない。
囲のレーザー光を除去できるものにすると、次のような
問題点が派生する。第一の問題点は、光線の入射角が大
きくなる位置にこれらのフィルターを配置すると可視域
での分光透過率特性の変化やリップルが大きくなり、観
察像の色は中心と周辺で異なってしまい、観察画面が見
にくくなるばかりでなく、病変等を見落としてしまうお
それがあることである。第二の問題点は、広範囲の波長
の光を除去するため、干渉膜の厚さが厚く、表面の状態
が良好でないフィルターを用いなければならなくなり、
このフィルターが光束の細い箇所に配置されると、フィ
ルター上の傷が画面上で目立ち、見にくい画面となるこ
とである。第三の問題点は、光学素子の両面に干渉膜を
コーティングする場合、まず片面をコーティングした後
に、他面をコーティングするが、コーティングの際に部
材を加熱する必要があり、この加熱時の部材の熱膨張の
影響により、最初にコーティングした干渉膜にクラック
が入ったり、干渉膜の剥離が起こることがある点であ
る。
たものであり、複数の波長を用いたレーザー治療装置を
使用した治療の際にも、複数の波長のレーザー光を除去
でき、かつ、観察画像にレーザー光の悪影響を及ぼすこ
となく、色再現性が良く、良好な観察画像を得ることが
できる光学系を提供することを目的とする。
するため、本発明に係る内視鏡光学系は、少なくとも波
長の異なる2種類のレーザー治療装置に併用できる内視
鏡に用いられる内視鏡光学系であって、光学系の光路中
にレーザー光を除去するフィルターが少なくとも二つ設
けられており、該フィルターは主光線の入射角又は射出
角が各々異なる位置に配置されていることを特徴とす
る。本発明においては、レーザー光を除去するフィルタ
ーは、例えば、平行平面板やレンズなどの光学素子の表
面にレーザー光を除去し得る干渉膜をコーティングした
ものを指す。また、主光線の入射角とは、軸外主光線が
空気中からレーザー光を除去する干渉膜へ入射したとき
の干渉膜面の法線と主光線との間の角度を指し、射出角
とは、軸外主光線が干渉膜から空気中へ射出したときの
干渉膜面の法線と主光線との間の角度を指す。
「レーザーカットフィルター」と呼ぶ)を少なくとも二
つに分け、各々のレーザーカットフィルターが除去でき
る波長範囲を異ならせると、光学系内の全てのレーザー
カットフィルターの干渉膜の層数を増加させなくても、
波長の異なる複数のレーザー光を除去できる。さらに、
こられの二つ以上のレーザーフィルターを相互に主光線
の入射角が異なる位置に配置することにより、複数の波
長のレーザー光を除去でき、かつ、観察画像にレーザー
光の悪影響を及ぼすことなく、色再現性が良く、良好な
観察画像を得ることができる。
くとも波長の異なる2種類のレーザー治療装置に併用で
きる内視鏡に用いられる内視鏡光学系であって、光学系
の光路中にレーザー光を除去するフィルターが少なくと
も二つ設けられており、該フィルターは光束径が異なる
位置に配置されていることを特徴とする。
くとも波長の異なる2種類のレーザー治療装置に併用で
きる内視鏡に用いられる内視鏡光学系において、光学系
の光路中にレーザー光を除去する少なくとも二つのフィ
ルターFa,Fbが設けられており、各フィルターF
a,Fbがレーザー光を除去できる波長範囲は式
(1),(2),(3)を満たすものであることを特徴
とする。 λa,max−λa,min>λb,max−λb,min (1) λa,min≦λb,min (2) λa,max≧λb,max (3) (λa,max、λa,minはFaのレーザー光を除
去できる波長域の最大値と最小値、λb,max、λ
b,minはFbのレーザー光を除去できる波長域の最
大値と最小値を指す) このような構成は、複数の波長の異なるレーザー治療装
置の中で、ある特定のレーザー装置だけが他のレーザー
装置よりも出力が大きいものである場合に有効である。
を考察する。波長λのレーザー光の観察画面上での明る
さA(λ)は次式で与えられる。 A(λ)=k(λ)T(λ)S(λ)P(λ) (4) 但し、T(λ)は対物光学系の透過率、S(λ)はCC
Dの分光感度、P(λ)はレーザーの出力、k(λ)は
被写体の反射率、レンズのFNo.等による変数であ
る。
式で表される。 T(λ)=TL (λ)TA (λ)TO (λ) (5) ここで、TL (λ)はレーザーカットフィルターの透過
率、TA (λ)は赤外線吸収フィルターの透過率、TO
(λ)はその他レンズ表面や内部での損失を考慮した透
過率である。ここで、赤外線吸収フィルターの透過率を
考慮しているのは、電子内視鏡では、CCDが赤外域ま
で感度を有しているために観察画像の色バランスをとる
ため、可視光の長波長域から赤外域にかけての透過率を
低下させた赤外線吸収フィルターを内視鏡光学系内部に
設けているためである。
察には支障はないが、ある許容値(Ath)を超えると、
レーザー光が観察画面に悪影響を与え、体腔内の観察に
支障をきたす。レーザー光が観察像に悪影響を与えない
ために必要なレーザーカットフィルターの透過率T
L (λ)は式(4)、(5)及びAthから導くことがで
きる。 TL (λ)≦Ath/k(λ)TA (λ)TO (λ)S(λ)P(λ) (6) (6)式によると、レーザーカットフィルターの分光透
過率を特に小さくしなければならない波長(すなわち、
除去率を特に大きくしなければならない波長)は、赤外
線吸収フィルターの分光透過率が大きい波長やCCDの
感度が高い波長、レーザーの出力が大きい波長である。
力が他のレーザー治療装置に比べて大きい場合には、そ
のレーザー装置の波長域でのレーザーカットフィルター
の透過率を特に小さく抑えることが必要である。光学系
中にレーザーカットフィルターがn個ある場合のレーザ
ーカットフィルターの全透過率T(λ)は次式で表され
る。 T(λ)=T1(λ) T2(λ) ・・ Ti(λ) ・・ Tn(λ) (7) 但し、Ti(λ) はi番目のレーザーカットフィルターの
分光透過率である。このように、光学系全体の透過率は
各レーザーカットフィルターの透過率の積に比例するの
で、レーザーカットフィルター単独での透過率はそれほ
ど小さく抑えなくても、レーザーカットフィルターを複
数設ければ、光学系全体の透過率を小さくすることがで
きる。
b,minからλb,maxまでの波長域では、レーザ
ー光はレーザーカットフィルターFaとFbの両方で除
去される。従って、前記の波長範囲では、一つ一つのレ
ーザーカットフィルターの透過率をそれほど小さく抑え
なくてもレーザーカットフィルターの全透過率を小さく
でき、出力が大きなレーザー光を除去することができ
る。
のレーザー光は、レーザーカットフィルターFaのみで
除去される。このように、レーザーカットフィルターF
a,Fbがレーザー光を除去できる波長範囲を式(1)
〜(3)を満たすように決定することにより、外観に支
障がない程度の膜厚構成により、入射角に依存せず、色
むらのない良好な画像が得られる。
実施形態は、体腔内の患部を観察しながら、レーザー光
を照射して治療を行うためのレーザー装置を併用する内
視鏡に用いられる光学系である。図1に示すように、本
実施形態に係る内視鏡光学系は内視鏡先端部に設けられ
る対物光学系1を有している。この対物光学系1の結像
位置にはCCDなどの固体撮像素子2が配置されてい
る。対物光学系1の内部には、レーザー光を除去するレ
ーザーカットフィルター3,4が配置され、レーザーカ
ットフィルター3と4との間には赤外線吸収フィルター
7が配置されている。
長域から赤外域にかけての透過率を低下させてある吸収
フィルターであり、CCDが赤外線にまで感度を有して
いるため、観察像の色バランスが崩れることを防止する
ために設けられている。軸外主光線5は第一負レンズ1
a及び第二正レンズ1bによって、光軸に対する角度が
緩くなった状態で絞り1cに入射する。レーザーカット
フィルター3は絞り1cの直後に配置されており、レー
ザーカットフィルター3への主光線の入射角はθ3 であ
る。赤外線吸収フィルター7の射出側には屈折力をもっ
た光学素子である接合正レンズ6が配置されており、主
光線の角度は更に緩くなり、レーザーカットフィルター
4に角度θ4 で入射する。
過率特性を各々図2及び3に示す。レーザーカットフィ
ルター3は、波長1060nmのYAGレーザー光を除
去するためのものであり、1060nm付近の比較的狭
い波長範囲の透過率を小さく抑えた干渉膜をコーティン
グした狭帯域カットフィルターFnからなる。レーザー
カットフィルター4は、半導体レーザー光を除去するた
めのものであり、半導体レーザーの発振波長は750n
mから1050nmまで様々であるため、750nm〜
1050nmの広い波長範囲の透過率を小さく抑えた干
渉膜をコーティングした広帯域カットフィルターFwか
らなる。このように、レーザーカットフィルター3,4
は各々異なった波長のレーザー光を除去できるように構
成されており、かつ、次式を満たすように配置されてい
る。 θn>θw (8) θw,θnは各々フィルターFw,Fnのレーザー光除
去用のコート面での主光線の入射角又は射出角である。
入射角による可視光域での光学特性(分光透過率やリッ
プル)の変化は、広帯域レーザーカットフィルター4の
方が狭帯域レーザーカットフィルター3よりも大きい。
これは、広帯域レーザーカットフィルター4は広い波長
範囲の光を除去できるように構成したためである。広帯
域レーザーカットフィルター4は、主光線の入射角が小
さい位置に配置され、可視光線への影響を少なくしてい
る。一方、狭帯域レーザーカットフィルター3は狭い範
囲の波長を除去するだけであるので、光線の入射角を大
きくしても、可視光域での光学特性の変化は小さい。こ
のため、狭帯域レーザーカットフィルター3は、主光線
の入射角がレーザーカットフィルター4よりも大きな位
置(すなわち、θ3 >θ4 となる位置)に配置されてい
る。
形態に係る内視鏡光学系は、レーザーカットフィルター
による可視光の透過率やリップルの影響を小さくでき、
色再現の良い観察像を得ることができる。また、本実施
形態では、レーザーカットフィルター3は、主光線の入
射角が大きくても可視光への影響が小さいので、主光線
の入射角が小さいCCDの直前に二つのレーザーカット
フィルター3,4を並べて配置する必要がない。このた
め、光学系のバックフォーカスを小さくでき、さらに、
光学系の全長を短くでき、かつ、光学系の外径を小さく
することもできる。
実施形態を示す。本実施形態においては、対物光学系8
を構成する一つのレンズ10は、赤外線吸収フィルター
の片面に曲率を付け、レンズ化したものからなってい
る。レンズ10をこのように構成することによって、光
学系の全長を短くすることができる。また、本実施形態
においては、レーザー光を除去するフィルターである干
渉膜をレンズに直接、コーティングしており、レーザー
光を除去する干渉膜は内視鏡対物光学系8中の主光線の
入射角が異なる位置、すなわち、レンズ9,10の物体
側の面11,12にコーティングされている。また、レ
ーザー光を除去するフィルターである干渉膜11,12
は屈折力を有する面13を挟むようにして配置されてい
る。
て、光軸に対する角度が緩くなった状態で絞り8bに入
射する。レーザーカットフィルター11は、絞り8bの
直後の正レンズ9の入射面に配置されており、正レンズ
9の入射面への主光線の入射角はθ11である。主光線の
角度は正レンズ9の正のパワーによって更に緩くなり、
第二正レンズ10の入射面に設けられたレーザーカット
フィルター12に角度θ12で入射する。その後、主光線
は対物光学系8の結像位置に配置されたCCD2に入射
する。
2は、各々YAGレーザー光を除去するための狭帯域レ
ーザーカットフィルターFn、半導体レーザー光を除去
するための広帯域レーザーカットフィルターFwからな
っており、第一実施形態のレーザーカットフィルター
3,4と同様の特性を有している。これらの干渉膜1
1,12は式(8)を満たす位置に配置されている。す
なわち、可視光の透過率やリップルなどの可視光域での
光学的特性の変化が大きい広帯域レーザーカットフィル
ターである干渉膜12は、可視域での影響を受けないよ
うにするため、主光線の入射角θ12が小さくなる位置に
配置されている。一方、光線の入射角を大きくしても可
視光域での光学的特性の変化を受けない狭帯域レーザー
カットフィルターである干渉膜11は主光線の入射角θ
11がθ12よりも大きくなるような位置に配置されてい
る。
光を除去するための干渉膜をコーティングすることによ
り、第一実施形態による効果に加えて、平行平面板のレ
ーザーカットフィルターを設ける必要性がなくなり、光
学系の全長を短くすることができるとともに、部品点数
を減らすことができ、ひいては、製造コストを低減させ
ることができる。
ットフィルター11をレーザー光の除去率が小さいフィ
ルターFrl(分光透過率が大きいフィルター)に置き換
え、広帯域カットフィルター12をレーザー光の除去率
が大きいフィルターFrh(分光透過率が小さいフィルタ
ー)に置き換えることもできる。各フィルターに使用す
るレーザー光除去用干渉膜11,12の分光透過率特性
を各々図5,6に示す。
置されている。 θrl>θrh (9) ここで、θrl,θrhは各々フィルターFrl,Frhのレー
ザー光除去用のコーティング面での主光線の入射角又は
射出角を表している。すなわち、干渉膜11,12はθ
11>θ12となる位置にコーティングされている。但し、
θ11はレーザー光の除去率が小さい干渉膜11への主光
線の入射角、θ12はレーザー光の除去率の大きい干渉膜
12への主光線の入射角である。このような配置は、レ
ーザー光の出力がレーザーの種類によって異なっている
場合に適している。
光線の入射角による可視域での光学特性(透過率やリッ
プル)の変化は、干渉膜12の方が干渉膜11よりも大
きい。これは、干渉膜12の方が干渉膜11よりもレー
ザー光の除去率が大きくなるように構成したためであ
る。このため、可視光線への悪影響を少なくすべく、レ
ーザー光の除去率が大きい干渉膜12を主光線の入射角
が小さい位置に配置している。
が小さいので、光線の入射角を大きくしても可視光域で
の光学的特性の変化は小さい。このため、レーザー光の
除去率が小さい干渉膜11は主光線の入射角が比較的大
きな位置に配置されている。従って、レーザー光を除去
する干渉膜をこのような位置に配置することによって、
光学系全体でレーザーカットフィルターでの可視光の透
過率やリップルの影響を小さくでき、色再現性の良い観
察像を得ることができる。
実施形態を示す。対物光学系14内には、レーザー光を
除去するフィルター15,16と、明るさ絞りS、赤外
線吸収フィルター17、固体撮像素子(CCD)2が配
置されている。入射した光束は第一負レンズ14aによ
り発散され、光束径が大きくなって、第二正レンズ14
bに入射する。第二正レンズ14bの正のパワーによっ
て、この第二正レンズ14bからの射出光は収斂光束に
なる。この収斂光束は絞りSを介して絞りSの直後にあ
るレーザーカットフィルター15に直径Φ1 で入射す
る。光束は徐々に細くなりつつ、フィルター17を通過
するが、フィルター17の後方に設けられた接合正レン
ズ18によって更に収斂され、直径は更に細い直径Φ2
となり、レーザーカットフィルター16に入射する。そ
の後、対物光学系14の結像位置にあるCCD2におい
て結像する。
半導体レーザー光を除去するため広い波長範囲の透過率
を抑えた広帯域カットフィルターFwであり、他方の干
渉フィルター16は、YAGレーザー光を除去するため
狭い波長範囲の透過率を抑えた狭帯域カットフィルター
Fnであり、干渉フィルター15,16の分光透過率特
性は各々図3、図2に示した通りである。本実施形態に
おいては、広帯域カットフィルターFw15、狭帯域カ
ットフィルターFn16を次式を満たすように配置して
いる。 SFw<SFn (10) SFw,SFnは各々明るさ絞りSとフィルターFw,
Fnとの間の距離である。
置における光束径Φ1 は狭帯域レーザーカットフィルタ
ー16の位置における光束径Φ2 よりも大きくなってい
る。広帯域レーザーカットフィルター15は、広い波長
範囲にわたって分光透過率を小さく抑えるために、干渉
膜の膜厚が厚くなり、フィルター表面に傷がつきやすく
なる。このため、広帯域カットフィルター15を明るさ
絞りSに近く、光束径が大きくなる位置に配置し、観察
像でフィルター上の傷などが目立たないようにする。一
方、狭帯域カットフィルター16は、広い波長範囲にわ
たって分光透過率を小さく抑える必要がないのでそれほ
ど干渉膜の膜厚は厚くならない。このため、フィルター
表面にはそれほど傷はつかない。従って、狭帯域カット
フィルター16は明るさ絞りSから遠く、光束径が比較
的細くなる位置に配置してもフィルター表面にほとんど
傷がつかないので、観察像に悪影響を与えない。以上の
ような構成により、レーザー光を除去するフィルターの
表面の傷が観察像の上で目立たなくすることができ、画
質の良い観察像を得ることができる。
ットフィルター15をレーザー光の除去率が大きい(す
なわち、分光透過率が小さい)フィルターFrhに置き換
え、狭帯域カットフィルター16をレーザー光の除去率
が小さい(すなわち、分光透過率が大きい)フィルター
Frlに置き換えることができる。各レーザーカットフィ
ルター15,16の分光透過率特性は各々図6,図5に
示されている。この変形実施形態においては、レーザー
光の除去率の大きいフィルター15とレーザー光の除去
率の小さいフィルター16を次式を満たすように配置し
ている。 SFrl>SFrh (11) SFrl,SFrhは各々明るさ絞りSとフィルターFrl,
Frhとの間の距離である。
15の位置における光束径Φ1 は除去率が小さいレーザ
ーカットフィルター16の位置における光束径Φ2 より
も大きくなっている。このような構成によっても、レー
ザー光を除去するフィルターの表面の傷が観察像の上で
目立たなくすることができ、画質の良い観察像を得るこ
とができる。
実施形態を示す。対物光学系19には、レーザーを除去
するフィルター20,21と赤外線吸収フィルター22
とが配置されている。
ター20,21の分光透過率特性は図9中のA,Bに示
されており、レーザーカットフィルター20,21がレ
ーザー光を除去できる範囲は図9中のΔλ1 ,Δλ2 で
示されている。レーザーカットフィルター20,21が
レーザー光を除去できる波長範囲は(1)〜(3)式に
より求められる。すなわち、レーザーカットフィルター
20がレーザー光を除去できる波長範囲は、レーザーカ
ットフィルター21がレーザー光を除去できる波長範囲
に含まれ、かつ、レーザーカットフィルター21がレー
ザー光を除去できる波長範囲より狭くなっている。
レーザー光をレーザーカットフィルター20,21の双
方によって除去し、この波長域での光学系全体で除去率
を上げ、大出力のレーザーにも対応できるようにしてい
る。このように、レーザー光を二つのカットフィルター
で除去することによって、一つ一つのレーザーカットフ
ィルターの透過率をそれほど小さく抑えなくても、大出
力のレーザー光を除去できる。さらに、レーザーカット
フィルターの透過率をそれほど小さく抑える必要がない
ことから、膜厚を厚くする必要がなくなり、可視光線の
波長域における光線の入射角の光学特性の変化を小さく
することができる。また、フィルターの表面は傷がつき
にくくなるようにすることができ、良好な観察像が得ら
れる。
光は、カットフィルター20では除去できず、カットフ
ィルター21のみにより除去される。この波長域では、
レーザー光はカットフィルター21の一面のみでしかカ
ットされないので、大出力のレーザーには用いることは
できないが、通常の使用ではカットフィルター21のみ
による除去だけで十分である。このように、レーザーカ
ットフィルターのうち一方のレーザーカットフィルター
21の透過率をさらに広い範囲にわたって下げることに
より、その他のレーザー光も除去できるようにすれば、
出力が大きなレーザー治療装置の他に複数の波長の異な
る普通の出力のレーザー装置のレーザー光も除去するこ
とができるようになる。
囲に記載したものの他、以下のようにも構成することが
できる。 (1)前記レーザー光を除去する少なくとも二つのフィ
ルターは、各々異なった波長のレーザー光を除去できる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡光学
系。 (2)前記レーザー光を除去する少なくとも二つのフィ
ルターは、屈折力を有する面又は光学素子を間に挟んで
配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内視
鏡光学系。
も二つのフィルターは、広帯域カットフィルターFwと
狭帯域カットフィルターFnとからなり、FwとFnは
次式(8)を満たす位置に配置されていることを特徴と
する(2)に記載の内視鏡光学系。 θn>θw (8) θw,θnは各々フィルターFw,Fnのレーザー光除
去用のコート面での主光線の入射角又は射出角である。
ここで、広帯域カットフィルターFw及び狭帯域カット
フィルターFnは以下のように定義する。レーザー光を
除去する二つのフィルターのうち、フィルターFwの透
過率が1%以下になる波長域の最大値、最小値を各々λ
w,max及びλw,min、フィルターFnの透過率
が1%以下になる波長域の最大値、最小値を各々λn,
max及びλn,minとすると、 λw,max−λw,min>λn,max−λn,m
in のときフィルターFwを広帯域カットフィルター、フィ
ルターFnを狭帯域カットフィルターとする。
狭帯域カットフィルターの定義をフィルターの透過率が
1%以下になる波長範囲の広さを基に決定した理由は次
の通りである。レーザー光が観察画面に悪影響を及ぼさ
ないようにするには、レーザーカットフィルターの透過
率は1%であり、これ以上透過率が大きくなると、レー
ザー光が観察画面に悪影響を与える。従って、レーザー
カットフィルターの透過率が1%以下になる波長範囲を
レーザーカットフィルターのレーザー光を除去できる波
長の範囲とした。
出力が大きい場合や小さい場合には、フィルターがレー
ザー光を除去できる波長範囲を定める分光透過率をレー
ザー出力に合わせて、例えば、0.1%以下、0.5%
以下、5%以下、10%以下と変える必要がある。
性の光線入射角依存性は、レーザーカットフィルターの
光を除去する波長範囲が広くなるほど大きくなる。従っ
て、可視光線の光学的特性の光線入射角依存性が小さい
狭帯域カットフィルターFnは主光線の入射角θnが大
きくなる位置に配置することもできるが、可視光線の光
学的特性の光線入射角依存性が大きい広帯域カットフィ
ルターFwが主光線の入射角θwが大きくなる位置に配
置されると観察画面の色再現性が悪くなる。このため、
Fn,Fwを(8)式を満足するように配置すると、F
wでの可視光線の波長域でのレーザーカットフィルター
による悪影響を小さくすることができ、色再現性の良い
観察画像が得られる。
も二つのフィルターのうち、少なくとも一つは他のレー
ザー光を除去するフィルターとレーザー光の除去率が異
なり、レーザー光の除去率の小さなフィルターFrlと、
Frlよりレーザーの除去率が大きいフィルターFrhが次
式(9)を満たす位置に配置されていることを特徴とす
る(2)に記載の内視鏡光学系。 θrl>θrh (9) (θrl,θrhは各々フィルターFrl,Frhのレーザー光
除去用のコーティング面での主光線の入射角又は射出角
を示す)
光学的特性の光線入射角依存性は、レーザーカットフィ
ルターの光を除去する波長範囲が広くなるほど大きくな
るが、可視光線の波長域における光学的特性の光線入射
角依存性はレーザーカットフィルターの光の除去率が大
きくなっても(すなわち、透過率が小さくなっても)大
きくなる。
角依存性が小さい低除去率のレーザーカットフィルター
Frlは主光線の入射角θrlが大きくなる位置に配置する
こともできるが、可視光線の光学的特性の光線入射角依
存性が大きい高除去率のカットフィルターFrhが主光線
の入射角θrhが大きくなる位置に配置されると、観察画
面の色再現性が悪くなる。そこで、Frl,Frhを式
(9)を満足するように配置するとFrhでの可視光線の
波長域でのレーザーカットフィルターによる悪影響を小
さくでき、色再現性の良い観察像が得られる。以上はレ
ーザーカットフィルターに入射する光線に関して述べて
きたが、レーザーカットフィルターから射出する光線に
対しても全く同様である。
も二つのフィルターは、狭帯域カットフィルターFnと
広帯域カットフィルターFwからなり、各フィルターF
nとFwは次式(10)を満たす位置に配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載の内視鏡光学系。 SFw<SFn (10) (SFw,SFnは各々明るさ絞りSとフィルターF
w,Fnとの間の距離である)
狭帯域カットフィルターFnは以下のように定義する。
レーザー光を除去する二つのフィルターのうち、フィル
ターFwの透過率が1%以下になる波長域の最大値、最
小値を各々λw,max及びλw,min、フィルター
Fnの透過率が1%以下になる波長域の最大値、最小値
を各々λn,max及びλn,minとすると、 λw,max−λw,min>λn,max−λn,m
in のときフィルターFwを広帯域カットフィルター、フィ
ルターFnを狭帯域カットフィルターとする。
も二つのフィルターのうち、少なくとも一つは他のレー
ザー光を除去するフィルターとレーザー光の除去率が異
なり、レーザー光の除去率の小さなフィルターFrlとF
rlよりもレーザー光の除去率が大きいフィルターFrhが
次式(11)を満たす位置に配置されていることを特徴
とする請求項2に記載の内視鏡光学系。 SFrl>SFrh (11) (SFrl,SFrhは各々明るさ絞りSとフィルター
Frl,Frhとの間の距離である)
ー光の除去率が大きいレーザーカットフィルターF
rhや、広帯域カットフィルターFwを明るさ絞りSから
近く、光束の太い位置に配置することによって、表面の
状態が観察画面に悪影響を及ぼすことを防止している。
一方、レーザー光の除去率が小さいレーザーカットフィ
ルターFrlや、除去する波長範囲が狭帯域であるフィル
ターFnは、干渉膜の厚さがFrhやFwよりも薄いの
で、表面の状態は比較的良好である。このため、Frlや
FnをFrhやFwよりも明るさ絞りSから遠く、光束径
が細い位置に配置しても、観察像に悪影響を及ぼすこと
はない。従って、レーザーカットフィルターが式(1
0)又は(11)を満たすように配置することにより、
光学系全体としては、レーザーカットフィルターの表面
の状態が観察像には悪影響を及ぼさないようにすること
ができる。
光学系は、複数の波長を用いたレーザー治療装置を使用
した治療の際にも、複数の波長のレーザー光を除去で
き、かつ、観察画像にレーザー光の悪影響を及ぼすこと
なく、色再現性が良く、良好な観察画像を提供すること
ができる。
断面図である。
すグラフである。
すグラフである。
断面図である。
除去率が小さいレーザーカットフィルターの分光透過率
特性を示すグラフである。
除去率が大きいレーザーカットフィルターの分光透過率
特性を示すグラフである。
断面図である。
断面図である。
ターの分光透過率特性を示すグラフである。
ーカットフィルター 5 軸外主光線 6 接合正レンズ 7,17,21 赤外線吸収フィルター 9 正レンズ 11,12 干渉膜
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも波長の異なる2種類のレーザ
ー治療装置に併用できる内視鏡に用いられる内視鏡光学
系において、光学系の光路中にレーザー光を除去するフ
ィルターが少なくとも二つ設けられており、該フィルタ
ーは主光線の入射角又は射出角が各々異なる位置に配置
されていることを特徴とする内視鏡光学系。 - 【請求項2】 少なくとも波長の異なる2種類のレーザ
ー治療装置に併用できる内視鏡に用いられる内視鏡光学
系において、光学系の光路中にレーザー光を除去するフ
ィルターが少なくとも二つ設けられており、該フィルタ
ーは光束径が異なる位置に配置されていることを特徴と
する内視鏡光学系。 - 【請求項3】 少なくとも波長の異なる2種類のレーザ
ー治療装置に併用できる内視鏡に用いられる内視鏡光学
系において、光学系の光路中にレーザー光を除去する少
なくとも二つのフィルターFa,Fbが設けられてお
り、各フィルターFa,Fbがレーザー光を除去できる
波長範囲は式(1),(2),(3)を満たすものであ
ることを特徴とする内視鏡光学系。 λa,max−λa,min>λb,max−λb,min (1) λa,min≦λb,min (2) λa,max≧λb,max (3) (λa,max、λa,minはFaのレーザー光を除
去できる波長域の最大値と最小値、λb,max、λ
b,minはFbのレーザー光を除去できる波長域の最
大値と最小値を指す)
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