JPWO2019003508A1 - 内視鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物光学系と透明先端部材との間を遮光している枠体をなくして内視鏡の外径を小さく抑えつつコストを低く抑えながら、フレアの発生を防止することができる内視鏡を提供することを目的としている。
本発明の一態様は、照明光を射出する射出端を備えるライトガイドファイバと、該ライトガイドファイバの前記射出端を保持し、該射出端から射出された前記照明光を透過させる透明材料によって形成された透明先端部材と、該透明先端部材に設けられた貫通孔に挿入された対物光学系とを備え、前記透明先端部材を構成している前記透明材料の屈折率が、前記貫通孔の内面に接している少なくとも一部の材料の屈折率より大きい内視鏡を提供する。
このようにすることで、樹脂層を積層して構成された安価な対物光学系を採用して、さらにコストの低減を図ることができる。また、複数の樹脂層を構成している材料として透明先端部材の透明材料よりも屈折率の小さい材料を選択するだけで、コストの低減とフレアの低減とを図ることができる。
このようにすることで、対物光学系と透明先端部材との隙間を充填材によって埋めることにより、対物光学系を透明先端部材により確実に支持させることができ、枠体をなくして内視鏡の外径を小さく抑えつつコストを低減しても、透明先端部材と充填材との屈折率差を利用してフレアの発生を抑制することができる。
このようにすることで、対物光学系と透明先端部材との隙間を接着材からなる充填材によって埋めることにより、対物光学系を透明先端部材により確実に固定することができ、枠体をなくして内視鏡の外径を小さく抑えつつコストを低減しても、透明先端部材と充填材との屈折率差を利用してフレアの発生を抑制することができる。
このようにすることで、傾斜面が設けられている部分においては、照明光の貫通孔とその内面に接する材料との境界への入射角度をより大きくすることができて、全反射条件を満足し易くすることができる。これにより、境界を通過する照明光の光量を低減し、フレアの発生をより抑制することができる。
no/ni≦cosθ
ここで、noは前記貫通孔の内面に接している材料の屈折率、niは前記透明先端部材を構成している前記透明材料の屈折率、θは前記透明先端部材の前記傾斜面の前記対物光学系の先端面に対する角度である。
このようにすることで、透明先端部材の傾斜面に対して光軸に直交する方向から照明光が入射しても、該照明光を全反射させることができ、フレア防止効果を高めることができる。
30°≦θ≦180°−α−(sin−1(no/ni))
ここで、αは前記射出端から射出される前記照明光の光軸方向とのなす角度である。
このようにすることで、対物光学系に入射した照明光が像面側から物体面側に斜めに通過していく際に、各樹脂層の境界面での全反射を防止し、各樹脂層の境界への入射角が順次小さくなるため、照明光が撮像面側に到達しにくくなり、フレア防止効果を向上することができる。
本実施形態に係る内視鏡1は、図1に示されるように、細長い挿入部2の先端に照明光を被写体に向けて照射する照明光学系3と、被写体から戻る観察光を集光する対物光学系4と、該対物光学系4により集光された観察光を撮影する撮像素子5とを備えている。
透明先端部材7は、略円柱状に形成され、その中央に軸方向に貫通する横断面正方形の貫通孔8を備えている。透明先端部材7を構成している透明材料は、例えば、ポリサルフォン等の樹脂からなり、所定の屈折率niを有している。
nox≦ni (1)
撮像素子5は、例えば、CCDまたはCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子であり、対物光学系4の焦点位置である像面側の端面に固定されている。対物光学系4の端面に、撮像素子5に代えて、イメージングファイバの入射端を配置してもよい。
本実施形態に係る内視鏡1を用いて被写体の観察を行うには、挿入部2の先端に設けられた照明光学系3および対物光学系4を被写体に対向して配置し、光源から発せられた照明光をライトガイドファイバ6を介して挿入部2の先端まで導く。
一方、図8に示されるように、対物光学系4が円柱状である場合には、嵌合孔9は貫通孔8の径方向外方の任意の周方向位置に配置することができる。
no/ni≦cosθ (2)
ここで、noは傾斜面8aに接する材料、例えば、対物光学系4あるいは充填材の屈折率である。
30°≦θ≦180°−α−(sin−1(no/ni)) (3)
ここで、αは、図10に示されるように、ライトガイドファイバ6の射出端6aから射出される照明光の対物光学系4の光軸とのなす角度である。
すなわち、θが小さくなると、対物光学系4の光軸に直交する方向の寸法を大きくしなければ先端面が小さくなって有効径が確保できないため、内視鏡1の外径が大きくなってしまう。また、θが大きくなると、傾斜面8aにおいて全反射される照明光の光量が低減していくので、フレア防止効果が減ってしまう。条件式(3)を満足することにより、これらの不都合の発生を抑制することができる。
4 対物光学系
6 ライトガイドファイバ
6a 射出端
7 透明先端部材
8 貫通孔
8a,10a 傾斜面
10 樹脂層
ni,no 屈折率
本発明の一態様は、照明光を射出する射出端を備えるライトガイドファイバと、該ライトガイドファイバの前記射出端を保持し、該射出端から射出された前記照明光を透過させる透明材料によって形成された透明先端部材と、該透明先端部材に設けられた貫通孔に挿入された対物光学系とを備え、前記透明先端部材を構成している前記透明材料の屈折率が、前記貫通孔の内面に接している少なくとも一部の材料の屈折率より大きく、前記対物光学系の先端の外周面および前記透明先端部材の先端の前記貫通孔の内面が、先端に向かって漸次先細になる傾斜面を備える内視鏡を提供する。
このようにすることで、樹脂層を積層して構成された安価な対物光学系を採用して、さらにコストの低減を図ることができる。また、複数の樹脂層を構成している材料として透明先端部材の透明材料よりも屈折率の小さい材料を選択するだけで、コストの低減とフレアの低減とを図ることができる。
このようにすることで、対物光学系と透明先端部材との隙間を充填材によって埋めることにより、対物光学系を透明先端部材により確実に支持させることができ、枠体をなくして内視鏡の外径を小さく抑えつつコストを低減しても、透明先端部材と充填材との屈折率差を利用してフレアの発生を抑制することができる。
このようにすることで、対物光学系と透明先端部材との隙間を接着材からなる充填材によって埋めることにより、対物光学系を透明先端部材により確実に固定することができ、枠体をなくして内視鏡の外径を小さく抑えつつコストを低減しても、透明先端部材と充填材との屈折率差を利用してフレアの発生を抑制することができる。
このようにすることで、対物光学系に入射した照明光が像面側から物体面側に斜めに通過していく際に、各樹脂層の境界面での全反射を防止し、各樹脂層の境界への入射角が順次小さくなるため、照明光が撮像面側に到達しにくくなり、フレア防止効果を向上することができる。
Claims (8)
- 照明光を射出する射出端を備えるライトガイドファイバと、
該ライトガイドファイバの前記射出端を保持し、該射出端から射出された前記照明光を透過させる透明材料によって形成された透明先端部材と、
該透明先端部材に設けられた貫通孔に挿入された対物光学系とを備え、
前記透明先端部材を構成している前記透明材料の屈折率が、前記貫通孔の内面に接している少なくとも一部の材料の屈折率より大きい内視鏡。 - 前記対物光学系が光軸方向に積層された複数の樹脂層を備え、
各該樹脂層の外周面が前記貫通孔の内面に接触している請求項1に記載の内視鏡。 - 前記対物光学系の外周面と前記貫通孔の内面との間に充填材が充填され、
該充填材の屈折率が前記透明先端部材を構成している前記透明材料の屈折率より小さい請求項1に記載の内視鏡。 - 前記充填材が接着材である請求項3に記載の内視鏡。
- 前記対物光学系の先端の外周面および前記透明先端部材の先端の前記貫通孔の内面が、先端に向かって漸次先細になる傾斜面を備える請求項1から請求項4のいずれかに記載の内視鏡。
- 前記透明先端部材の前記傾斜面の前記対物光学系の先端面に対する角度が以下の条件式を満足する請求項5に記載の内視鏡。
no/ni≦cosθ
ここで、
no:前記貫通孔の内面に接している材料の屈折率、
ni:前記透明先端部材を構成している前記透明材料の屈折率、
θ:前記透明先端部材の前記傾斜面の前記対物光学系の先端面に対する角度
である。 - 前記透明先端部材の前記傾斜面の前記対物光学系の先端面に対する角度が、以下の条件式を満足する請求項6に記載の内視鏡。
30°≦θ≦180°−α−(sin−1(no/ni))
ここで、
α:前記射出端から射出される前記照明光の光軸方向とのなす角度
である。 - 複数の前記樹脂層の屈折率が、先端に向かって大きくなる請求項2に記載の内視鏡。
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