JPH10123411A

JPH10123411A - ファイバースコープ光学系

Info

Publication number: JPH10123411A
Application number: JP29931396A
Authority: JP
Inventors: Haruko Magata; 治子真形
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、開口の大きい斜視用にも対応し
得るフレアーの発生の少ない観察光学系で、部品の加工
性が良く、挿入性の良いファイバースコープ光学系を提
供することを目的とする。【構成】本発明のファイバースコープ光学系は、物
体側より順に、負のパワーを有する第１群と正のパワー
を有する後群とより、第１群と第２群の間に視野変換プ
リズムを含むもので、この視野変換プリズムの挿入方向
の長さを適切に選ぶことにより発明の目的を達成するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、空洞や人間の体腔
内等を観察するための内視鏡で用いるファイバースコー
プ光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、空洞や人間の体腔内等を観察する
ための内視鏡を使用する分野において、内視鏡の挿入方
向に対し斜視方向に位置する部位を観察したいというニ
ーズが高くなっている。

【０００３】従来の内視鏡の斜視用光学系として、例え
ば米国特許明細書第４１３８１９２号に記載されたもの
が知られている。この従来の光学系は、図１１に示す通
りで、物体側から順に、凹レンズ１１と、視野方向変換
プリズム１２、１３と、明るさ絞り１４と、凸レンズ１
５，１６とより構成されている。この光学系は、内視鏡
の挿入方向に対して斜めに入射した光は、視野方向変換
プリズム１２，１３の第１反射面１３ａおよび第２反射
面１３ｂにて順次反射し、射出面１３ｃから、内視鏡の
挿入方向と一致する方向に射出する。

【０００４】一方、医療分野においては、内視鏡を体腔
内に挿入する場合、患者の苦痛を少なくするために内視
鏡の挿入部の径を細くすることが望まれる。内視鏡の挿
入部を細径にするためには、観察光学系の像を伝送する
手段としてイメージファイバーを組込んだファイバース
コープが普及している。このようにイメージファイバー
を像伝送手段として使用する場合、ファイバーのパッキ
ングフラクション等の理由から、リレーレンズを使用す
る光学系に比べて、ファイバーの前に配置される対物レ
ンズの開口を大きくする必要がある。

【０００５】図１１に示す従来例の場合、反射面１３
ａ，射出面１３ｃの幅が短いために、ファイバースコー
プのように開口を大きくとる（光束が広い）必要がある
場合、光束がけられて光量の損失が大になる。

【０００６】又、開口の大きい光学系にも利用出来る斜
視用光学系として、特開昭６０−１４０３１３号公報に
記載された光学系がある。この光学系は、図１２に示す
通りの構成で、対物レンズは物体側から順に、凹レンズ
１１、視野方向変換プリズム１２，１３、凸レンズ１
５，１６、凹レンズ１７にて構成されている。この対物
レンズの視野方向変換プリズム１２，１３は、プリズム
１２と１３との境界面が内視鏡の挿入方向と鋭角をなし
ている。

【０００７】この光学系は、内視鏡の挿入方向に対して
斜めに入射した光が、視野方向変換プリズム１３の第１
反射面１３ａおよび第２反射面１３ｂにて順次反射し、
内視鏡の挿入方向と一致する方向に射出する。

【０００８】しかしながら、このような構成の対物レン
ズをファイバースコープに使用する場合、対物レンズに
実絞りがないため開口が決まらず、更に観察に不必要な
光線が枠等にあたりフレアーが発生し易い欠点がある。

【０００９】又、対物レンズに実絞りを設けた斜視光学
系の従来例として、特開昭５１−６２０５３号公報に記
載された光学系が知られている。この光学系は、図１３
に示すような構成で、対物レンズが凹レンズ１１と、視
野方向変換プリズム１２と、正のパワーのレンズ群１５
とよりなっている。

【００１０】しかし、この従来例は、正のパワーのレン
ズ群１５の外径に比べて、凹レンズ１１や視野方向変換
プリズム１２の外径が大であって、この光学系を備えた
内視鏡は挿入部の先端側の径が大になり好ましくない。

【００１１】更に、対物レンズに実絞りを有するファイ
バースコープに使用する光学系の従来例として、特開平
２−１０８０１３号公報に記載された光学系がある。こ
の従来例は、図１４に示すように、物体側から順に、凹
レンズ１１と、視野方向変換プリズム１２と、明るさ絞
り１４と、安定化レンズ１７と凸レンズ１８とにて構成
されている。

【００１２】この光学系は、内視鏡の挿入方向に対して
斜めに入射した光が視野方向変換プリズム１２の第１反
射面１２ａおよび第２反射面１２ｂにて順次反射して内
視鏡の挿入方向と一致する方向に射出するようになって
いる。しかし、第１反射面１２ａの幅が狭いため、ファ
イパースコープのように対物レンズの開口を大きくとる
（光束が広い）必要がある場合、光束がけられ易いとい
う欠点がある。この欠点を解消するために第１反射面１
２ａの幅を広くする、つまり第１反射面の傾き角を一定
にしたまま第１反射面を上げると第２反射面１２ｂにお
ける光束を反射させるエリアに凹レンズ１１が配置され
ることになり、すべての光束を反射させることが出来な
くなる。

【００１３】又絞り１４を安定化レンズ１７に形成する
ためには、レンズ１７の斜めの面１７ａに蒸着等にて形
成することになり、レンズの外径に対して斜めの面への
蒸着加工は面倒であり加工性が悪い。また金属の薄板に
より絞りを作る場合、開口が楕円形になり複雑な形状で
加工性が悪い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ファイバー
を用いた開口の大きい斜視用対物レンズの開口を決定
し、フレアーの発生しにくい観察光学系で、更に部品の
加工性が良く挿入性の良いファイバースコープを提供す
るものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のファイバースコ
ープ光学系は、物体側より順に、負のパワーを有する第
１群と、正のパワーを有する第２群とよりなり、第１群
と第２群の間に下記条件（１）を満足する視野変換プリ
ズムを含み、かつ視野変換プリズムの最も物体側の入射
面より像側に開口実絞りを少なくとも１個設けたことを
特徴としている。

【００１６】（１）１．３×Ｄ＜Ｌ＜３．２×Ｄただし、Ｌは視野変換プリズムの挿入方向で最も長い部
分の長さ、Ｄは第２群の最大レンズ外径である。

【００１７】本発明の光学系は、例えば後に述べる実施
例１の光学系のように図１に示すような構成である。こ
の図１に示すように、本発明の光学系は、凹レンズＬ１
を有する負のパワーの第１群Ｇ１と凸レンズ成分Ｌ２，
Ｌ３，Ｌ４とにて構成された第２群Ｇ２とよりなり、第
１群Ｇ１と第２Ｇ２の間に視野変換プリズムＰ１，Ｐ２
が配置されている。

【００１８】この光学系において、斜視方向からの光
は、負のパワーを有する第１群Ｇ１を介して視野方向変
換プリズムＰ１，Ｐ２の視野方向と直角である入射面Ｒ
１に入射し、面Ｒ２のＡの部分を通過後視野変換プリズ
ムＰ２に入射する。更に挿入方向と平行な面Ｒ３のＢの
部分にて反射した後、面Ｒ２のＡ１の部分にて再び反射
して内視鏡の挿入方向と光軸が平行になり、実絞りＳを
通過後に凸レンズ成分Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４よりなる第２群
Ｇ２によりファイバーの端面に結像する。

【００１９】この光学系において、開口の大きい場合、
プリズムＰ１とプリズムＰ２の境界面Ｒ２のＡの部分と
反射面Ａ１の部分の光束を分離することが難しく、反射
面Ｒ２のＡ１の部分にて光束を反射させるためのコート
を設けることができない。そのため、面Ｒ２のＡの部分
では光束が通過するようにし、面Ｒ２のＡ１の部分では
光束が全反射するようにする必要がある。プリズムＰ１
とＰ２の境界面は、接合することを想定するため、接合
剤の屈折率をｎ_c 、またプリズムの屈折率をｎ_p とする
と、図１における入射角θ₁ は、下記の式（ａ）に示す
関係を有する。｜θ₁ ｜＜sin^-1 （ｎ_c ／ｎ_p ）＝臨界角（ａ）

【００２０】又面Ｒ２のＡ１の部分で全反射する条件と
して図１における角θ₂ は、下記式（ｂ）に示す関係を
有する。｜θ₂ ｜＞sin^-1 （ｎ_c ／ｎ_p ）＝臨界角（ｂ）

【００２１】上記式（ａ），（ｂ）より、次の式（ｃ）
の関係が得られる。｜sin θ₁ ｜＜ｎ_c ／ｎ_p ＜｜sin θ₂ ｜（ｃ）

【００２２】また図１において視野方向をαとするとθ
₁ ，θ₂ は次の式（ｄ），（ｅ）にて表わされる。 θ₁ ＝９０°−３α／２（ｄ） θ₂ ＝９０°−α／２（ｅ）

【００２３】式（ｃ）に上記式（ｄ），（ｅ）のθ₁ ，
θ₂ を代入すると下記式（ｆ）の関係が得られる。｜cos （３α／２）｜＜ｎ_c ／ｎ_p ＜｜cos （α／２）｜（ｆ）

【００２４】ここで、一般に使用される接着剤の屈折率
ｎ_c は、ｎ_c ＝１．５５である。又、プリズムは、全反
射しやすいように、比較的高い屈折率であるｎ_p ＝１．
７５〜１．９５程度のものが使用される。このことから
ｎ_c ／ｎ_p のとり得る値の範囲は、下記の式（ｇ）に示
す通りである。０．７９５＜ｎ_c ／ｎ_p ＜０．８８６（ｇ）

【００２５】式（ｆ）と式（ｇ）とから角αは次の式
（ｈ）の通りである。２４．９°＜α＜５５．３° （ｈ）

【００２６】したがって、プリズムＰ１，Ｐ２の境界面
Ｒ２と面Ｒ３とのなす角θは、下記式（ｉ）にて表わさ
れる。１２．５°＜θ＜２７．７° （ｉ）

【００２７】一方、プリズムＰ１の符号Ｍにて示す部分
（小さい角をなし薄くなった部分）の加工性と、プリズ
ムＰ２の反射面であるＢの部分で光束がけられないよう
にすることを考慮すると、射出面Ｒ４の長さＤ₁ は外径
の０．７倍程度にすることが好ましい。

【００２８】以上のことから、プリズムの外径つまり第
２群の最大レンズ径Ｄと、又視野変換プリズムの挿入方
向で最も長い部分の長さＬとの間には次の関係が得られ
る。Ｌ＝Ｄ₁ ／tan θ＝０．７Ｄ／tan θ （ｊ）

【００２９】式（ｉ），（ｊ）から次の条件式が得られ
これが条件（１）である。０．７Ｄ／tan ２７．７°＜Ｌ＜０．７Ｄ／tan １２．
５° 即ち１．３Ｄ＜Ｌ＜３．２Ｄ

【００３０】以上のように、本発明の光学系は、前記の
通りの構成で、視野変換プリズムが前記条件（１）を満
足することによりプリズムの面Ｒ２のＡの部分にて光束
が通過又面Ｒ２のＣの部分にて反射する光束は全反射
し、更に挿入方向と平行な面Ｒ３の長さＬが長く、面Ｒ
３で開口の大きい光束がけられないようになっている。
条件（１）の下限を越えると、面Ｒ３で開口の大きい光
束がけられ、又条件（１）の上限を越えると、プリズム
Ｐ２の加工性が悪くなり好ましくない。また、本発明の
基本構成として、実絞りＳをプリズムＰ２と凸レンズＬ
２との間に配置することによって、結像に有用な視野内
光線のみ通過させ開口を決定し、観察に不必要な光束を
制限して、フレアーが出にくいようにしている。実絞り
Ｓを配置する位置は、プリズムの中での光線高を高くし
ないようにするためには、プリズムの反射面（面Ｒ３の
Ｂの部分、面Ｒ２のＣの部分）の近傍に配置するのが良
く、また、加工が複雑にならない位置に置くことが望ま
しい。

【００３１】本発明の光学系は、実絞りＳを凸レンズＬ
２の縁肉部と垂直な断面Ｒ４に蒸着しているが、金属の
薄板による機械的な絞りで構成してもよく、形状が容易
であり又加工性が良い。

【００３２】次に本発明の光学系において、下記条件
（２）を満足することが望ましい。（２）０．４≦｜ｆ₁ ／ｆ_O｜≦２

【００３３】ただし、ｆ₁ は対物レンズの負のパワーを
有する第１群の焦点距離、ｆ_Oは対物レンズ全体の焦点
距離である。

【００３４】条件（２）は、負のパワーを有する第１群
と対物レンズの焦点距離の比を規定したものである。条
件（２）の上限値の２を超えると負のパワーを有する第
１群の焦点距離が長くなり、対物レンズの物体側のレン
ズの第１面の光線高が高くなりレンズの外径を大にしな
ければならない。しかし、挿入部の径の決まっているス
コープにおいて、先端のレンズの外径を大にすること
は、照明用のライトガイドのスペースを減らすことにな
り望ましくない。

【００３５】条件（２）の下限の０．４を超えると、負
のパワーを有する第１群の焦点距離が短くなりすぎてレ
ンズの加工が難しくなり、かつ収差補正や組立の上で偏
芯に影響されやすい光学系になり好ましくない。

【００３６】又、本発明の光学系において、正のパワー
を有する第２群の光軸と最も物体側の面との交点Ｅと最
も物体側の面の外径中心Ｆとを結んだ長さｘが対物レン
ズの最大レンズの外径の1/5 以下であることが望まし
い。

【００３７】ファイバースコープの様に挿入部が細いス
コープにおいては、最も物体側のレンズにおける光線高
が高くなりけられ等の問題が生ずる。しかし、この光線
のけられをさけるためレンズ径を大にすると、前述のよ
うに照明用ライトガイドを配置するスペースが減少し好
ましくない。

【００３８】本発明では、先端のレンズの外径を大にせ
ずに光線のけられをなくすために次のように構成した。
即ち、図１に示すような斜視の光学系において、第２群
の光軸を最も物体側のレンズへ延ばした点Ｅと最も物体
側のレンズの外径中心Ｆを最も物体側のレンズ上で結ん
だ長さｘを短くして、即ち対物レンズの最大レンズの外
径の1/5 以下にした。これによりレンズのアップ側もダ
ウン側もほぼ同じ光線高の範囲の光を通過させることが
出来、かつ第２群のレンズが収納されるパイプの中心に
対して第１群のレンズが収納されるパイプの中心を大幅
に偏芯させて照明用のスペースを減少させることがな
い。

【００３９】また、負のパワーを有する第１群は、最も
物体側にカバーガラスを配置し、その後ろに平凹レンズ
を配置するのが望ましい。この場合、カバーガラスと平
凹レンズは、光学接着剤により接着するのが望ましい。

【００４０】開口の大きい光学系の場合、カバーガラス
の第１面での光線高が高くなる。一方、ファイバースコ
ープのように、挿入部が細いスコープの場合、前記のよ
うにカバーガラスの外径を大きくすると、照明用のライ
トガイドのスペースを減らさねばならず好ましくない。

【００４１】そのために、光学系において、光線高が高
くなることによって像が周辺部でけられるのを少しでも
防止するためには、実絞りより前の光路長を短くするこ
とが望ましい。そのため前記光学系においてカバーガラ
スと平凹レンズの間隔が短い程よい。しかし、カバーガ
ラスと平凹レンズとを突当てた状態で保持すると、光が
干渉して問題が起る可能性がある。

【００４２】又、本発明の光学系において、正のパワー
を有する第２群が少なくとも二つの接合レンズにて構成
するのが好ましい。

【００４３】図１に示す光学系の第２群のうちのレンズ
成分Ｌ３は、球面収差および軸上色収差を補正する役割
を有する。又レンズ成分Ｌ４の凹レンズと凸レンズの屈
折率差を設けることにより像の曲がりを補正することが
可能になる。またこの光学系において、ファイバーの端
面に結像した像をそのまま他端に伝送するために、ファ
イバースコープは、対物レンズによりピントが出されて
いる必要がある。本発明においては、レンズ成分Ｌ４を
これと接合されたファイバーと共に移動させて、レンズ
成分Ｌ３とレンズ成分Ｌ４との間の間隔を変化させてピ
ント出しを行なうようにしてある。

【００４４】次に、以上述べた構成とは異なる本発明の
他の構成について述べる。即ち、物体側より順に、視野
変換プリズムを含む対物レンズと、リレーレンズと、イ
メージファイバーとより構成されている。この光学系に
おいては、対物レンズにより形成された像をリレーレン
ズによりイメージファイバーの端面に伝送するもので、
開口はリレーレンズにて決まる。

【００４５】図６は、前記の本発明の他の構成（第２の
構成）を示すもので、前記のように視野変換プリズムＰ
１，Ｐ２を含む対物レンズにより像Ｉ₀ を形成し、これ
を対物レンズの後ろに配置したリレーレンズによりイメ
ージファイバーの端面上に伝送して像Ｉ₁ を形成する。

【００４６】この本発明の第２の構成の光学系の特徴
は、対物レンズには実絞りを配置せず、リレーレンズに
より光束を制限することによって対物レンズの開口を決
めるようにした点にある。又、視野変換プリズムのＨの
部分にプリズム加工の際バリを生じ易く、対物レンズの
開口が大である場合、このバリ部分を光が通過してフレ
アーになるおそれがあるが、対物レンズの後ろにリレー
レンズを配置することにより、このフレアーの発生を防
止し得るので望ましい。

【００４７】図１０は、本発明の第２の構成（対物レン
ズの後ろにリレーレンズを配置した構成）の光学系にお
ける対物レンズ中での光線の通過状況を示す図である。
この図においてＣＲは軸上光束、ＯＲは軸外光束で、プ
リズムＰ２とレンズの間に軸上光束が通過出来る絞りＳ
を置くと、ＸＲにて示す視野外の光線は絞りＳにより制
限されることなく視野変換プリズムＰ２のＨの部分の境
界面を通り結像する。しかし、対物レンズの後ろにリレ
ーレンズを配置した場合、軸外で結像に関与する光束は
図にＯＲにて示す範囲のみであるため、視野外の光線Ｘ
Ｒは結像に関与しない。したがってフレアーを生ずるお
それがない。

【００４８】又、ファイバースコープは、対物レンズに
て形成された像をイメージファイバーにて伝送し、この
伝送された像を接眼レンズを通して観察する。この場
合、観察される像は、上下が反転している倒立像であ
る。この欠点を解消するために、イメージファイバーの
一部を１８０°ねじることにより像を反転させている。
しかし、このようにイメージファイバーをねじると、１
本１本のファイバーに負荷が掛かり折損し、画像に暗点
が生ずるおそれがある。また、イメージファイバーが太
くなると機械的にねじりにくくなる。

【００４９】本発明の光学系の第２の構成のように、対
物レンズの後ろに１リレーのリレーレンズを配置すれば
対物レンズの像は、リレーレンズにより上下反転され正
立像となり、上記欠点は解消される。

【００５０】又、斜視光学系に限らず、直視や側視のフ
ァイバースコープにおいても、対物レンズの後ろにリレ
ーレンズを配置する構成にすることは有利である。なぜ
なら、直視スコープ等において斜視スコープにおける対
物レンズの部分を取り替えることにより視野方向を変え
ることが出来る。この場合リレーレンズ以降で用いられ
る部品はそのまま使用し得るので簡単でしかも低コスト
で視野方向を変えることが出来る。

【００５１】

【発明の実施例の形態】本発明のファイバースコープ光
学系の実施の形態について、次に示す各実施例をもとに
説明する。実施例１Ｆナンバー＝3.467 ，像高＝0.310 ，物体距離＝8.0000，２ω＝74.9° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1000 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.1000 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.78 ｒ₃ ＝0.4910 ｄ₃ ＝0.1500 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝2.9000 ｎ₃ ＝1.78590 ν₃ ＝44.19 ｒ₅ ＝∞（明るさ絞り）ｄ₅ ＝0.5000 ｎ₄ ＝1.59270 ν₄ ＝35.30 ｒ₆ ＝-1.2620 ｄ₆ ＝0.5000 ｒ₇ ＝1.2620 ｄ₇ ＝0.9500 ｎ₅ ＝1.69680 ν₅ ＝55.53 ｒ₈ ＝-0.6390 ｄ₈ ＝0.5000 ｎ₆ ＝1.80518 ν₆ ＝25.43 ｒ₉ ＝2.2440 ｄ₉ ＝0.5500 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.8000 ｎ₇ ＝1.78800 ν₇ ＝47.38 ｒ₁₁＝-0.6390 ｄ₁₁＝0.5000 ｎ₈ ＝1.51633 ν₈ ＝64.15 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝-0.0005 ｒ₁₃＝∞（像）｜ｆ₁ ／ｆ_O｜＝1.05 ｘ＝0.12，Ｄ＝1.1mm ，Ｌ＝2.86，α＝30°，θ＝15°

【００５２】実施例２Ｆナンバー＝3.399 ，像高＝0.610 ，物体距離＝25.0000 ，２ω＝75.1° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.2000 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.2000 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.78 ｒ₃ ＝0.8040 ｄ₃ ＝0.2200 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝3.9700 ｎ₃ ＝1.88300 ν₃ ＝40.78 ｒ₅ ＝∞（明るさ絞り）ｄ₅ ＝1.0000 ｎ₄ ＝1.59270 ν₄ ＝35.30 ｒ₆ ＝-1.8170 ｄ₆ ＝0.3000 ｒ₇ ＝2.1840 ｄ₇ ＝1.4000 ｎ₅ ＝1.58913 ν₅ ＝61.18 ｒ₈ ＝-1.4250 ｄ₈ ＝0.7000 ｎ₆ ＝1.84666 ν₆ ＝23.78 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝1.7300 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝1.2000 ｎ₇ ＝1.78800 ν₇ ＝47.38 ｒ₁₁＝-1.2030 ｄ₁₁＝0.8000 ｎ₈ ＝1.54814 ν₈ ＝45.78 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝0.0034 ｒ₁₃＝∞（像）｜ｆ₁ ／ｆ_O｜＝0.89 ｘ＝0.2 ，Ｄ＝1.8mm ，Ｌ＝3.96，α＝35°，θ＝17.5°

【００５３】実施例３Ｆナンバー＝2.786 ，像高＝0.610 ，物体距離＝25.0000 ，２ω＝75° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.2000 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.2000 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.78 ｒ₃ ＝1.2549 ｄ₃ ＝0.2000 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝5.0802 ｎ₃ ＝1.88300 ν₃ ＝40.78 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.9839 ｎ₄ ＝1.80440 ν₄ ＝39.58 ｒ₆ ＝-2.8622 ｄ₆ ＝0.3000 ｒ₇ ＝4.0690 ｄ₇ ＝1.1691 ｎ₅ ＝1.72916 ν₅ ＝54.68 ｒ₈ ＝-1.2812 ｄ₈ ＝0.9839 ｎ₆ ＝1.76182 ν₆ ＝26.52 ｒ₉ ＝-7.7032 ｄ₉ ＝2.2235 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝1.0000 ｒ₁₁＝4.3253 ｄ₁₁＝6.5460 ｎ₇ ＝1.80518 ν₇ ＝25.43 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝0.5000 ｒ₁₃＝3.0460 ｄ₁₃＝1.0000 ｎ₈ ＝1.78800 ν₈ ＝47.38 ｒ₁₄＝-1.3169 ｄ₁₄＝1.4238 ｎ₉ ＝1.88300 ν₉ ＝40.78 ｒ₁₅＝1.3169 ｄ₁₅＝1.0000 ｎ₁₀＝1.78800 ν₁₀＝47.38 ｒ₁₆＝-3.0460 ｄ₁₆＝0.5000 ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝6.5460 ｎ₁₁＝1.80518 ν₁₁＝25.43 ｒ₁₈＝-4.3253 ｄ₁₈＝1.0000 ｒ₁₉＝∞ ｄ₁₉＝0.0004 ｒ₂₀＝∞（像）｜ｆ₁ ／ｆ_O｜＝1.45 ｘ＝0.2 ，Ｄ＝1.8mm ，Ｌ＝5 ，α＝30°，θ＝15° ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ₂ ，・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ₁ ，ｎ₂ ，・・・は各レンズの屈折率、ν₁ ，ν ₂ ，・・・は各レンズのアッベ数である。

【００５４】実施例１は、図１に示す構成の光学系で、
対物レンズは、物体側より順に、カバーガラスＣ（ｒ₁
〜ｒ₂ ）と、第１群Ｇ１を構成する平凹レンズＬ１（ｒ
₂〜ｒ₃ ）と３０°斜視プリズムＰ１，Ｐ２（ｒ₄ 〜ｒ₅
）と、実絞りＳと、第２群Ｇ２を構成する凸レンズＬ
２（ｒ₅ 〜ｒ₆ ）、正のパワーの接合レンズＬ３および
Ｌ４（ｒ₇ 〜ｒ₉ およびｒ₁₀〜ｒ₁₂）とにて構成されて
いる。この光学系において、接合レンズＬ４の像側面ｒ
₁₂は、イメージファイバーに接着され、又、カバーガラ
スＣと平凹レンズＬ１および平凹レンズＬ１とプリズム
Ｐ１とは光学接着剤にて接着されている。

【００５５】この実施例１の光学系は、斜視方向からの
光が負のパワーを有する第１群Ｇ１の凹レンズＬ１を介
して視野変換プリズムＰ１の入射面Ｒ１に入射し、面Ｒ
２のＡにて示す部分を通過して視野変換プリズムＰ２に
入射し、更に面Ｒ３のＢにて示す部分にて反射し、面Ｒ
２のＡ１にて示す部分にて再度反射（全反射）して内視
鏡の挿入方向と光軸とが平行になり、実絞りＳを通過し
て凸レンズＬ２、接合レンズＬ３，Ｌ４にて構成される
第２群Ｇ２によりイメージファイバーの端面に結像す
る。

【００５６】この実施例においては、先端側に両凹レン
ズＬ１を配置することにより画角を広げ、第２群中の凸
レンズＬ２と接合レンズＬ３により主として球面収差お
よび軸上色収差を補正し、接合レンズＬ４により主とし
て像の曲がりを補正している。又この接合レンズＬ４を
接着したイメージファイバーを前後に移動させることに
よりピント出しを行なう。

【００５７】この実施例１においては、実絞りＳを凸レ
ンズＬ２の縁肉部と垂直な断面Ｒ４に蒸着により形成
し、この実絞りＳにより開口を決定して観察に不必要な
光束を制限することによってフレアーの発生を防止して
いる。

【００５８】この実施例で用いる視野変換プリズムＰ
１，Ｐ２は条件（１）を満足するように構成されてお
り、面Ｒ２のＡの部分では光束は透過し、面Ｒ２のＡ１
の部分では光束は全反射するようになっており、又面Ｒ
３のＢの部分で開口の大きな光束がけられないようにな
っている。

【００５９】図２は、前記実施例１の光学系を備えたフ
ァイバースコープ全体の構成を示している。即ち、前記
実施例１のファイバースコープ光学系の対物レンズによ
りイメージファイバーの端面に形成された倒立像は、イ
メージファイバーにより伝送される。この伝送された倒
立像は、像反転リレーレンズＲＬ１により正立像にな
り、接眼レンズＥにより観察される。この実施例で用い
るイメージファイバーは、外径が０．７９mm、有効画素
径が０．６９mm、画素数が４万である。

【００６０】又、図２においてＬＧは照明用ライトガイ
ドケーブルで、物体側ライトガイドＬＧの端面を対物レ
ンズのカバーガラスＣの向きとクロスするように傾ける
ことにより、斜め方向の物体を照射することが可能にな
る。

【００６１】また、図３はスコープを用いて、モニター
上で診断や処理を行なう場合のシステムを示す図で、１
はスコープ、２はアダプター、３は撮像素子等を含むテ
レビカメラヘッド、４は撮像素子等により得られた電気
信号を処理して映像信号に変換するカメラコントロール
ユニット、５は照明光をスコープ１に供給するための光
源、６は映像信号を表示するモニターである。本発明の
ファイバースコープ光学系の実施例２は、図４に示す通
りの構成で、実施例１よりも外径の大きい対物レンズを
用いたものである。光学系の基本的な構成は、実施例１
と同じであるが、斜視角度が３５°と異なっている。

【００６２】図５は、図４に示す実施例２の光学系を用
いたファイバースコープ全体の構成を示す。このファイ
バースコープのイメージファイバーの外径は、１．５m
m、有効画素径は１．３mm、画素数は４万である。

【００６３】実施例２の光源を用いたファイバースコー
プの照明系は、ライトガイドＬＧの物体側端面を対物レ
ンズのカバーガラスＣの向きと同じになるように立ちあ
げることにより、斜め方向の物体を照射することを可能
にしている。

【００６４】この実施例２の光学系は、前述のように実
施例１の光学系よりもスコープ挿入部の外径が大である
ので、照明用のライトガイドの先端を立ち上げることが
容易である。

【００６５】実施例３は、図６に示す通りの構成であっ
て、対物レンズＯは、物体側より順に、カバーガラスＣ
と、第１群を構成する平凹レンズＬ１と、３０°斜視プ
リズムＰ１，Ｐ２と、第２群を構成する凸レンズＬ２と
正のパワーの接合レンズＬ３とよりなっている。又対物
レンズの後ろには像反転のための等倍のリレーレンズＲ
Ｌ２が配置されている。このリレーレンズＲＬ２は、物
体側より順に、ロッドレンズと接合レンズとロッドレン
ズを配置した構成である。

【００６６】この実施例３の光学系は、対物レンズ中に
実絞りを設けておらず、リレーレンズにて光束を制限す
ることにより、対物レンズ側の開口を決めている。更に
不要な視野外からの光もリレーレンズにより制限されこ
れによりフレアーを防止できる。又、像反転用のリレー
レンズにより、対物レンズにて形成された上下が反転し
ている反転像を正立像にして観察できる。

【００６７】図７は、対物レンズとリレーレンズとを使
用したファイバースコープ光学系を備えたファイバース
コープ全体の構成を示す図で、光学系として実施例３が
用いられている。この図に示すように実施例３を用いる
場合、イメージファイバーにより伝送される像は正立像
であるので、実施例１の光学系のようにイメージファイ
バーにより伝送される像が上下反転した倒立像であるた
めに用いられる像反転のためのリレーレンズを接眼側に
設ける必要がない。そのため接眼部分の構造を簡単に又
小型になし得る。

【００６８】本発明のファイバースコープ光学系におい
て、視野変換プリズムを含む対物レンズ等の部分の部品
を交換することにより直視用のファイバースコープを簡
単に又安価に作ることが可能である。

【００６９】図８は、本発明の実施例３の光学系を基本
にして直視用のファイバースコープを構成する場合の例
を示すものである。この図８のように実施例３の対物レ
ンズ中の視野変換プリズムをロットレンズＰ３におきか
えた構成にすることにより直視用のスコープとする例で
ある。この場合リレーレンズ以降は、図７に示す斜視用
スコープをそのまま利用し得るので、交換が容易で低コ
ストになし得る利点を有する。又リレーレンズが開口を
決めるので、実絞りを設ける必要はない。

【００７０】図９（Ａ），（Ｂ）は、異なる構成の視野
変換プリズムの例を示す図であって、（Ａ）が視野方向
が５５°の視野変換プリズム、（Ｂ）が視野方向が４５
°の視野変換プリズムの例である。

【００７１】これらプリズムを例えば図４に示す実施例
２の視野変換プリズムの代りに用いることによって、視
野方向を３０°から夫々５５°，４５°の斜視用ファイ
バースコープを形成することが出来る。

【００７２】つまり図１０の（Ａ）のプリズムは、θ＝
２７．５°、α＝５５°又（Ｂ）のプリズムはθ＝２
２．５°、α＝４５°である。また（Ａ）のプリズムを
用いた光学系は、Ｄ＝１．８、Ｌ＝３．１、（Ｂ）のも
のはＤ＝１．８、Ｌ＝２．９である。この場合も視野変
換プリズム以外は例えば実施例２の部品をそのまま使用
し得る。

【００７３】

【発明の効果】本発明のファイバースコープ光学系は、
開口の大きい斜視対物レンズにおいて、条件（１）を満
足する視野変換プリズムを配置し、かつ視野変換プリズ
ムの物体側面よりも像側に実絞りを設けて開口を決定す
ることによりフレアーの発生しにくい観察光学系になし
得又部品加工精度が良く挿入性のよいファイバースコー
プを実現出来る。又対物レンズとイメージファイバーの
間にリレーレンズを設けた構成にすれば、開口の大きい
光束に対応したフレアーの発生しにくい観察光学系にな
し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のファイバースコープ光学系の実施例１
の断面図

【図２】実施例１の光学系を用いたファイバースコープ
全体の構成を示す図

【図３】図２に示すファイバースコープを用いてのモニ
ター上での観察を行なう用にしたシステムを示す図

【図４】本発明のファイバースコープ光学系の実施例２
の断面図

【図５】実施例２の光学系を用いたファイバースコープ
の構成を示す図

【図６】本発明のファイバースコープ光学系の実施例３
の断面図

【図７】実施例３の光学系を用いたファイバースコープ
の構成を示す図

【図８】実施例３の光学系を直視用にした例を示す図

【図９】本発明の光学系で用いる視野変換プリズムの他
の例を示す図

【図１０】本発明の光学系の視野変換プリズム中での光
線の通過状況を示す図

【図１１】従来の斜視用光学系の構成を示す図

【図１２】従来の斜視用光学系の他の構成を示す図

【図１３】従来の斜視用光学系の他の構成を示す図

【図１４】従来の斜視用光学系の他の構成を示す図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に負のパワーを有する第１群
と、正のパワーを有する第２群とよりなり、前記第１群
と第２群の間に配置された下記条件（１）を満足する視
野変換プリズムを含み、前記視野変換プリズムの最も物
体側の入射面より像側に少なくとも一つ開口実絞りを設
けたファイバースコープ光学系。（１）１．３Ｄ＜Ｌ＜３．２Ｄただし、Ｌは視野変換プリズムの挿入方向の最も長い部
分の長さ、Ｄは前記第２群の最大レンズ外径である。
【請求項２】物体側より順に、視野変換プリズムを含む
対物レンズと、リレーレンズと、イメージファイバーと
よりなり、対物レンズにより形成された像をリレーレン
ズにて伝送してイメージファイバーの端面に形成して該
イメージファイバーの他端面に伝送する光学系で、開口
がリレーレンズにより決まることを特徴とするファイバ
ースコープ光学系。
【請求項３】前記対物レンズが、物体側より順に、負の
パワーを有する第１群と正のパワーを有する第２群より
なり、前記視野変換プリズムが第１群と第２群の間に配
置され、下記条件（１）を満足する請求項２のファイバ
ースコープ光学系。（１）１．３Ｄ＜Ｌ＜３．２Ｄただし、Ｌは視野変換プリズムの長手方向の最も長い部
分の長さ、Ｄは第２群の最大レンズ外径である。
【請求項４】開口実絞りが視野変換プリズムの射出面と
正のパワーを有する第２群との間に配置されている請求
項１のファイバースコープ光学系。