JP2000275547A - 内視鏡とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、被観察部位が近接した状態から遠く
離れた状態までにわたって、観察する領域の照明光線密
度の差を小さく保つ内視鏡が提供し難いという課題があ
った。 【解決手段】凸レンズ２２のライトガイド２１に面しな
い表面の光軸およびその近傍を実質的に覆う減光フィル
タ２４を設けることにより光軸近傍での光強度を低減さ
せ、製造性も向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被観察部位に対し
て広角に光を照明するための照明光学系が組み込まれた
内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な内視鏡は、ライトガイドを具備
して外部の光を観察部位まで導き照明する照明系と、こ
の照明系の光を光源として被観察部位を直接もしくは間
接的に観察するための観察光学系から構成されており、
必要に応じて患部の切除、分泌物採取等をなす鉗子など
の操作系が付加され、これらが１つのチューブ内に並行
して収容されている。

【０００３】このうち、照明系においては、極めて細い
直径のものでありながら、被観察部位に対して、より広
い照明範囲を確保するとともに、より高く、安定した照
度を得るように構成されることが求められている。

【０００４】従来の内視鏡用照明光学系では、これを実
現するために多数の光学繊維が束ねられて構成されるラ
イトガイドバンドルの先端部に近接して、光学素子であ
る平凸レンズ、平凸レンズが設けられ、これらが、内視
鏡先端部を構成する先端キャップ２４内に所定の手段で
収容保持されている。

【０００５】このような内視鏡用照明光学系の光線密度
は出射角度依存性を有しており、光軸上と周辺での光線
密度の比が非常に大きく、観察した像の中心部にハレー
ションが起こったり、周辺部が暗くて観察が困難になる
などの問題が起こっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように照明光束
の光線密度の角度依存性が大きいことにより観察が困難
になっていたため、これを解決するアプローチとして、
光軸上の光線密度を落とし、周辺との光線密度の差を小
さくすることが考えられる。しかしながら、この方法
は、遠景における光軸上の光線密度が限りなく小さくな
るという問題がある。例えば特公平3-63724 号公報で
は、ライトガイド中心部位に暗黒物質を挿入することに
より、遠景における光軸上の光線密度を極度に小さくす
る記載があるが、光学素子に関して暗黒物質と共役の位
置においては、被観察面にこの暗黒物質の像が写り込
む、いわゆる影が発生し、この影の部分の観察が困難な
ものとなる。また、この内視鏡の製造過程において、ラ
イトガイド内に暗黒物質を埋め込む工程は、ライトガイ
ドの光量分布の均一性を保持する調整工程などを必要と
し、製造が困難になるという問題を有している。

【０００７】このように、従来は、被観察部位が近接し
た状態から遠く離れた状態までにわたって、観察する領
域の照明光線密度の差を小さく保つ内視鏡が提供しづら
いという課題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ための本発明は、光源から発する光を導くライトガイド
とこのライトガイドから出射した光を広角に配光するた
めの少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学系
と、この照明光学系によって照明された部位を観察する
観察光学系と、を備える内視鏡であって、前記光学素子
の一部の領域に減光フィルタを設けたことを特徴とする
内視鏡である。

【０００９】また、光源から発する光を導くライトガイ
ドとこのライトガイドから出射した光を広角に配光する
ための光学素子群とを有する照明光学系と、この照明光
学系によって照明された部位を観察する観察光学系と、
を備える内視鏡であって、前記光学素子群を構成する少
なくともひとつの光学素子の一部の領域に減光フィルタ
を設けたことを特徴とする内視鏡である。

【００１０】また、光源から発する光を導くライトガイ
ドとこのライトガイドから出射した光を広角に配光する
ための少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学
系と、この照明光学系によって照明された部位を観察す
る観察光学系と、を備える内視鏡であって、前記光学素
子の一部の領域に減光部材を設けたことを特徴とする内
視鏡である。

【００１１】これら内視鏡は、光学素子の一部の領域
が、前記光学素子の光軸を実質的に含むことが好まし
い。また本発明は、光源から発する光を導くライトガイ
ドとこのライトガイドから出射した光を広角に配光する
ための少なくともひとつの光学素子と前記光学素子の一
部の領域に設けられた減光部材とを有する照明光学系
と、この照明光学系によって照明された部位を観察する
観察光学系と、を備える内視鏡であって、前記減光部材
の共役位置が、前記照明光学系の内部に設定されたこと
を特徴とする内視鏡である。

【００１２】また、光源から発する光を導くライトガイ
ドとこのライトガイドから出射した光を広角に配光する
ための少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学
系と、この照明光学系によって照明された部位を観察す
る観察光学系と、を備える内視鏡であって、前記光学素
子を２枚の凸レンズからなる組レンズで構成し、これら
の２枚のレンズのうち前記ライトガイド側に位置する凸
レンズの屈折力をＰ１、他方側に位置する凸レンズの屈
折力をＰ２、前記２枚の凸レンズで構成される焦点距離
をｆ、前記ライトガイドの半径をｒ、前記組レンズの主
点位置から前記ライトガイドの光出射面までの距離をｓ
としたとき、ｓ＞ｆのときには、（１）ｆ／ｒ＜１．
１、（２）０．４＜（Ｐ１／Ｐ２）＜０．９、ｓ≦ｆの
ときには、（３）ｆ／ｒ＜１．３、（４）０．３５＜
（Ｐ１／Ｐ２）＜２．３５、を満たし、前記ライトガイ
ド側に位置する凸レンズの、前記ライトガイドに面しな
い表面の光軸上に、半径０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下
の減光部材を備えたことを特徴とする内視鏡である。

【００１３】このとき、他方側に配置された凸レンズの
光が出射する面は、曲率半径が無限大のレンズ面を有す
ることが好ましい。また、組レンズの像側焦点位置から
ライトガイドの光出射面に共役となる照明レンズの近軸
結像位置までの距離をｄ’、ライトガイドを構成する光
ファイバの平均充填距離をＬ、ライトガイドの照明プロ
ファイルで決まる照明レンズの像側Ｆ値をＦ’、物体平
均高さの歪曲を考慮した照明レンズの倍率をｍ’、照明
レンズの像側焦点位置から被照明面までの距離をｘとし
たとき、 ｘ＞ｄ’＋２Ｆ’×Ｌ×ｍ’×（｜ｘ／ｄ’｜） が成立することが好ましい。

【００１４】また本発明は、光源から発する光を導くラ
イトガイドとこのライトガイドから出射した光を広角に
配光するための少なくともひとつの光学素子とを有する
照明光学系と、この照明光学系によって照明された部位
を観察する観察光学系と、を備える内視鏡を製造する方
法であって、光学素子の一部の領域に減光部材を設ける
工程と、ライトガイドから出射する光束がこの光学素子
に入射可能に相対的に固定することによって照明光学系
を形成する工程と、前記照明光学系から出射する光によ
る被観察面からの光を観察可能に観察光学系を配置して
相対的に固定する工程と、を具備することを特徴とする
内視鏡の製造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞以下、本発
明の第１の実施形態について図面を用いながら説明す
る。図１は、内視鏡用照明光学系の要部断面図である。
内視鏡の先端部の本体を構成する先端キャップ２５にラ
イトガイド２１および平凸レンズ２２、および平凸レン
ズ２３がが固着されて照明光学系が構成されている。ラ
イトガイドバンドル２１には、光学繊維束が用いられ
る。この光学繊維束の一端側には、外部の光源から出射
した光が入射され、図１に示される他端側からその光が
出射されるように構成されている。このライトガイド２
１の他端側に近接して、光学素子である平凸レンズ２
２、および平凸レンズ２３が配置される。平凸レンズ２
２の凸面の中心部には光学素子の透過率を低減する減光
部材として減光フィルタ２４が形成されている。この減
光フィルタ２４はインコネル、クロムまたはニッケルな
どの金属またはそれらの合金からなる波長に鈍感な半透
明の膜であり、その透過率は約５０％に設定されてい
る。

【００１６】この実施形態の照明光学系の数値は表１に
示す通りである。但し、Ｒ１〜Ｒ４は各面の曲率半径、
ｄ１〜ｄ４は各面の間隔、Ｎ１〜Ｎ４は各レンズの屈折
率である。

【００１７】

【表１】

【００１８】減光フィルタの径はφ0.3mm 、透過率は0.
5 である。また、ライトガイドの直径はφ1.6mm で、そ
れぞれの繊維から出射する光線密度は配光角依存（図２
参照）を示す。

【００１９】この照明光学系が照明する領域の光線密度
の角度依存を図３に示す。レンズの一部に減光フィルタ
を形成したことにより、光軸上と周辺の光線密度の差を
小さくすることが可能となった。

【００２０】また、レンズのパワーをφ、このレンズ関
する２つの共役位置のレンズからの距離をｓ、ｓ’とし
たとき、 １／ｓ’＝１／ｓ＋φ から求められる上記組レンズに関する減光フィルタの共
役位置（すなわち、減光フィルタの像が結像する位置）
は、平凸レンズ２３の内部（出射端面から凸面に向かっ
て0.88mmの位置）にあり、出射端面より被観察側には、
減光フィルタの像（影）をつくらない。

【００２１】このように減光フィルタの共役位置をレン
ズの内部または表面近傍に設定可能に組レンズを構成す
ることにより、観察する部位が近接した状態から遠く離
れた状態までにわたって、観察する領域の照明光線密度
の差を小さく保つことが可能であり、このとき、観察領
域に、減光フィルタに起因する影によって観察困難な状
態になることが無い。

【００２２】また、減光フィルタを完全な遮光物質では
なく、半透明の部材としたため、光軸の軸線上の連続的
な範囲に周辺の光束を配光させるような設計が不要とな
るので、極めて容易に広角かつ大深度の照明領域を設定
することが可能になる。

【００２３】さて、照明光は発散光であれば良いから、
照明光学系に用いられる光学素子はレンズ以外の光学素
子も使用可能な場合が有る。図４に示す内視鏡において
は、ライトガイドバンドル２１の先端部に近接して、光
学素子である平凸レンズ２２とオパールガラスなどの体
積拡散物質からなる平板２５が配置される。また、平凸
レンズ２２の凸面上には減光フィルタが形成されてい
る。減光フィルタの有無に関わらず、この照明光学系は
発散光による照明を行うが、平凸レンズ２２上に減光フ
ィルタを形成することにより、観察する領域に、照明光
線密度の差が少ない照明を行うことが可能となること
は、図１の内視鏡と同様である。体積拡散物質の代わり
に磨りガラスなどの平面拡散物質を用いても良い。

【００２４】また、光学素子の感度を低減する減光部材
として減光フィルタ２４を形成したが、同じ領域につい
て、レンズ表面を荒らすなどの処理を施すことによって
も、光軸上の光量を低減することは可能である。光軸近
傍の透過率とそれ以外の部分の透過率とが異なる光学素
子を用いれば良いということである。一部のレンズの一
部の領域に適切な減光フィルタを形成することにより、
観察部位が近接した状態から遠く離れた状態までにわ
たって、観察する領域の照明光線密度の差を小さく保
て、観察を良好に行うことが可能になる。

【００２５】上記した照明光学系を備える一般的な形態
の内視鏡の概観を図５に示す。ユニバーサルコードの一
端には図示しない信号処理装置と脱着可能なコネクタ２
が設けられており、観察光学系からの信号や電源の入出
力装置、光源などと接続される。ユニバーサルコード１
の他端には操作部３が設けられ、この操作部３から挿入
管４が連接されている。操作部３からは挿入管４の内部
を通して挿入管先端に至るまで、この挿入管４を自在に
湾曲操作するためのワイヤや、コネクタ２から連接され
るライトガイド５、観察光学系に電源を供給する電線な
どが挿通されている。挿入管４には、上記した照明光学
系が被観察面を照明したときの像が観察できる様に配置
される観察光学系が、照明光学系を一体的に保持してい
る先端キャップ２５により、照明光学系とともに固定さ
れる。

【００２６】＜第２の実施の形態＞第２の実施形態を図
６〜図１１を用いながら説明する。図６の内視鏡先端の
要部断面図において、挿入部４の内部には、挿入部４の
先端部には被検体内を観察するための図示しない対物光
学系や、体外に位置する光源装置で発生した照明光を挿
入部４の先端部に導くライトガイド５が組み込まれてい
る。このライトガイド５は例えば複数本の光ファイバで
構成されており、これらの光ファイバから出射した照明
光は、挿入部４の先端部に設けられた組レンズ６（図７
参照）に入射するようになっている。

【００２７】図７に示す組レンズ６は２枚の凸レンズ
７、８で構成されており、これらの凸レンズ７、８のう
ち、ライトガイド５からの照明光が入射する凸レンズ７
は、照明光が入射するレンズ面７ａの曲率半径がｒ1 ＝
＋２．１ｍｍで、照明光が出射するレンズ面８ｂの曲率
半径がｒ２＝−２．１ｍｍとなっている。また、この凸
レンズ７はレンズ厚ｄ１＝１．４ｍｍ、屈折率ｎ＝１．
８８３、焦点距離ｆ１＝１．４０９４ｍｍ、倍率ｍ１＝
２．４６、有効口径Ｄ１＝１．８ｍｍのレンズ特性を有
している。

【００２８】また、レンズ面７ｂ上には、レンズ７と同
軸で半径０．２ｍｍの大きさの減光フィルタ１１が設け
られている。減光フィルタ１１は通常のＮＤフィルタに
相当するものであり、透過率Ｔ＝０．５としている。

【００２９】一方、挿入部４の先端側に位置する凸レン
ズ８は、凸レンズ７から出射した照明光が入射するレン
ズ面８ａの曲率半径がｒ３＝＋０．９７ｍｍで、照明光
が出射するレンズ面８ｂの曲率半径がｒ４＝∞（無限
大）となっている。また、この凸レンズ８はレンズ厚ｄ
２＝１．３ｍｍ、屈折率ｎ＝１．８８３、焦点距離ｆ２
＝１．０９８６ｍｍ、倍率ｍ２＝０．６３６８、有効口
径Ｄ２＝１．４ｍｍのレンズ特性を有している。

【００３０】なお、上記のように構成される本発明の第
３の実施例に係る内視鏡では、凸レンズ７の焦点距離を
ｆ１（＝１．４０９４ｍｍ）、凸レンズ８の焦点距離を
ｆ２（＝１．０９８６ｍｍ）、凸レンズ７と凸レンズ８
の主点間距離をΔとすると、凸レンズ７、８の合成焦点
距離ｆは、

【００３１】

【数１】 で表される。

【００３２】ここで、凸レンズ７と凸レンズ８の主点間
距離Δは、凸レンズ７のレンズ面７ｂから凸レンズ８の
レンズ面８ａまでの距離をｄ３（＝０．３ｍｍ）、凸レ
ンズ７のレンズ面７ｂから凸レンズ７の被照明側主点位
置までの距離をｄ’Ｈ１、凸レンズ８のレンズ面８ｂか
ら凸レンズ８の光入射側主点位置までの距離ｄＨ２とす
ると、 Δ＝ｄ３−ｄ’Ｈ１＋ｄＨ２ で表され、凸レンズ７のレンズ面７ｂから凸レンズ７の
被照明側主点位置までの距離ｄ’Ｈ１および凸レンズ８
のレンズ面８ｂから凸レンズ８の光入射側主点位置まで
の距離ｄＨ２は、

【００３３】

【数２】 で表されるので、凸レンズ７、８の合成焦点距離ｆはｆ
＝０．８７６１ｍｍとなる。

【００３４】一方、ライトガイド５の光出射端面から凸
レンズ７のレンズ面７ａまでの距離をｄ４（＝０．４ｍ
ｍ）、凸レンズ７のレンズ面７ａから凸レンズ７の主点
位置までの距離をｄＨ１、凸レンズ７の主点位置から凸
レンズ７、８の合成焦点位置までの距離をｄｘとする
と、凸レンズ７、８の合成焦点位置からライトガイド５
の光出射面までの距離Ｓは、 Ｓ＝ｄ４＋ｄＨ１＋ｄｘ で表される。

【００３５】ここで、凸レンズ７のレンズ面７ａから凸
レンズ７の主点位置までの距離をｄＨ１および凸レンズ
７の主点位置から凸レンズ７、８の合成焦点位置までの
距離ｄｘは、

【００３６】

【数３】 で表されるので、凸レンズ７、８の合成主点位置からラ
イトガイド５の光出射面までの距離ＳはＳ＝１．４３１
ｍｍとなり、凸レンズ７、８の合成焦点距離ｆ（＝０．
８７６１ｍｍ）よりも大きくなる。これによりライトガ
イド５から凸レンズ７に入射した照明光は、図７に示す
ように、拡散光となって凸レンズ８から出射するので、
広角度の照明特性を得ることができる。

【００３７】また、本発明第２の実施形態に係る内視鏡
では、ライトガイド５の直径をＤＬＧ（＝１．６ｍ
ｍ）、ライトガイド５の開口角をα（＝４０°）、ライ
トガイド５の光出射面から凸レンズ面７ａまでの距離を
ｄ４（＝０．４ｍｍ）、凸レンズ７の有功口径をＤ１と
すると、ライトガイド５から凸レンズ７に入射する照明
光の入射効率Ｅは、

【００３８】

【数４】 で表される。

【００３９】ここで、凸レンズ７の有効口径をＤ１＝
１．８ｍｍとすると、凸レンズ７にはＥ＝９９。５％の
照明光が入射することになるので、ライトガイド５から
出射した照明光を凸レンズ７に効率適に入射させること
ができ、凸レンズ７に入射した照明光によって被検体内
の観察部位を明るく照明することができる。

【００４０】また、本発明の第３実施例に係る内視鏡で
は、凸レンズ７、８の合成焦点距離をｆ（＝０．８７６
１ｍｍ）、凸レンズ７、８の合成主点位置からライトガ
イド５の光出射面までの距離Ｓ（＝１．４３１ｍｍ）と
すると、照明レンズ６の像側焦点位置からライトガイド
５の光出射面に共役な照明レンズ６の被照明側の近軸結
像位置までの距離ｄ’は

【００４１】

【数５】 で表される。

【００４２】ここで、物体高さの歪曲を考慮した凸レン
ズ７、８の合成倍率をｍ’（＝１．５７８）、ライトガ
イド５の照明プロファイルで決まる凸レンズ７、８の像
側合成Ｆ値をＦ’（＝２．１６７）、ライトガイド５を
構成する光ファイバの平均充填距離をＬ（＝０．０２３
ｍｍ）とすると、照明レンズの像側焦点位置から被照明
面までの距離ｘが ｘ＞ｄ’＋２Ｆ’×Ｌ×ｍ’×（｜ｘ／ｄ’｜） のときには、ライトガイド５の光出射面が被照射面に結
像されるようなことがなく、観察に支障を来たすことも
ない。

【００４３】なお、ライトガイド５を構成する光ファイ
バの平均充填距離（ライトガイドを構成する光ファイバ
相互の間隔を代表する値）Ｌは、ライトガイド５の直径
をＤＬＧ（＝１．６ｍｍ）、ライトガイド５を構成する
光ファイバの本数をｎ（＝４５００本）とすると、

【００４４】

【数６】 で求められる。

【００４５】また、本発明の第３の実施例に係る内視鏡
では、凸レンズ７、８で構成される照明レンズ６の焦点
距離ｆとライトガイド５の半径ｒとの比をｆ／ｒ＜１．
１との比を０．４＜（Ｐ２／Ｐ１）＜０．９とすると、
図８および図９に示すように、照明レンズ６から出射す
る照明光の照明半値幅が１００°以上となるので、広角
度の照明特性を得ることができる。

【００４６】また、レンズ面７ｂ上に減光フィルタ１１
を形成したことによって、照明光の光線密度分布におい
て、光軸上の光線密度が突出しない。本発明の第２の実
施形態に係る内視鏡では、図１０に示すようにライトガ
イド５のプロファイルが４０°に設定されたとき、図１
１に示すように照明レンズ６の配光特性が１００〜１２
０°となり、光軸上における光線密度の突出もないの
で、広角度を視認することが容易になる。

【００４７】＜第３の実施の形態＞第４の実施形態を図
１２〜図１６を用いながら説明する。図１２において、
挿入部４の内部には、光源装置で発生した照明光を挿入
部４の先端部に導くライトガイド５が組み込まれてい
る。このライトガイド５は例えば複数本の光ファイバで
構成されており、これらの光ファイバから出射した照明
光は、挿入部４の先端部に設けられた照明レンズ６（図
１３参照）に入射するようになっている。

【００４８】前記照明レンズ６は２枚の凸レンズ９、１
０で構成されており、これらの凸レンズ９、１０のうち
挿入部４の基端側に位置する凸レンズ９は、照明光が入
射するレンズ面９ａの曲率がｒ１＝＋１．６ｍｍで、照
明光が出射するレンズ面９ｂの曲率半径がｒ２＝−６．
０ｍｍとなっている。また、この凸レンズ９はレンズ厚
がｄ１＝０．７５ｍｍ、屈折率ｎ＝１．８８３、焦点距
離ｆ１＝１．４９９９ｍｍ、倍率ｍ１＝１．０６２２、
有効口径Ｄ１＝１．８ｍｍのレンズ特性を有している。

【００４９】一方、挿入部４の先端側に位置する凸レン
ズ１０は、照明光が入射するレンズ面１０ａの曲率が半
径ｒ３＝＋１．６ｍｍで、照明光が出射するレンズ面１
０ｂの曲率半径がｒ４＝∞（無限大）となっている。ま
た、この凸レンズ１０はレンズ厚ｄ２＝１．３ｍｍ、屈
折率ｎ＝１．８８３、焦点距離ｆ２＝１．８１２ｍｍ、
倍率ｍ２＝１．４０５８、有効口径Ｄ２＝１．４ｍｍの
レンズ特性を有している。また、レンズ面９ｂ上には、
レンズ９と同軸で半径０．２ｍｍの大きさの減光フィル
タ１１を設けている。減光フィルタ１１は通常のＮＤフ
ィルタに相当するものであり、透過率Ｔ＝０．５として
いる。

【００５０】なお、図示を省略したが、挿入部４の先端
部には被検体内を観察するための対物レンズが設けられ
ている。上記のように構成される本発明の第２の実施例
に係る内視鏡では、凸レンズ９の焦点距離をｆ１（＝
１．４９９９ｍｍ）、凸レンズ１０の焦点距離をｆ２
（＝１．８１２ｍｍ）、凸レンズ９と凸レンズ１０の主
点間距離をΔとすると、凸レンズ９、１０の合成焦点距
離ｆは、

【００５１】

【数７】 で表される。

【００５２】ここで、凸レンズ９と凸レンズ１０の主点
間距離Δは、凸レンズ９のレンズ面９ｂから凸レンズ１
０のレンズ面１０ａまでの距離をｄ３（＝０．１ｍ
ｍ）、凸レンズ９のレンズ面９ｂから凸レンズ９の被照
明側主点位置までの距離をｄ’Ｈ１、凸レンズ１０のレ
ンズ面１０ｂから凸レンズ１０の光入射側主点位置まで
の距離をｄＨ２とすると、 Δ＝ｄ３−ｄ’Ｈ１＋ｄＨ２ で表され、凸レンズ９のレンズ面９ｂから凸レンズ９の
被照明側主点位置までの距離ｄ’Ｈ１および凸レンズ１
０のレンズ面１０ｂから凸レンズ１０の光入射側主点位
置までの距離ｄＨ２は

【００５３】

【数８】 で表されるので、凸レンズ９、１０の合成焦点距離ｆは
ｆ＝０．９４３ｍｍとなる。

【００５４】一方、ライトガイド５の光出射面から凸レ
ンズ９のレンズ面９ａまでの距離をｄ４（＝０．０ｍ
ｍ）、凸レンズ９のレンズ面９ａから凸レンズ９の主点
位置までの距離をｄＨ１、凸レンズ９の主点位置から凸
レンズ９、１０の合成焦点位置までの距離ｄｘは、

【００５５】

【数９】 で表されるので、凸レンズ９、１０の合成主点位置から
ライトガイド５ｆの光出射面までの距離ＳはＳ＝０．３
１１ｍｍとなり、凸レンズ９、１０の合成焦点距離ｆ
（＝０．９４３ｍｍ）よりも小さくなる。これによりラ
イトガイド５から凸レンズ７に入射した照明光は、図１
３になって示すように、拡散光となって凸レンズ８から
出射するので、広角度の照明特性を得ることができる。

【００５６】また、本発明の第４の実施例に係る内視鏡
では、ライトガイド５の直径をＤＬＧ（＝１．６ｍ
ｍ）、ライトガイド５の開口角をα（＝４０°）、ライ
トガイド５の光出射端面から凸レンズ９のレンズ面９ａ
までの距離をｄ４（＝０．０ｍｍ）、凸レンズ９の有効
口径をＤ１とすると、ライトガイド５から凸レンズ９に
入射する照明光の入射効率Ｅは、

【００５７】

【数１０】 で表される。

【００５８】ここで、凸レンズ９の有効口径をＤ１＝
１．８ｍｍとすると、凸レンズ９にはＥ＝１００％の照
明光が入射することになるので、ライトガイド５から出
射した照明光を凸レンズ９に効率的に入射させることが
でき、凸レンズ９に入射した照明光によって被検体内の
観察部位を明るく照明することができる。また、本発明
の第４の実施例に係る内視鏡では、凸レンズ９、１０の
合成焦点距離をｆ（＝０．９４３ｍｍ）とすると、凸レ
ンズ１０から出射する照明光の配光角度θは、

【００５９】

【数１１】 となるので、被検体内の観察部位を広範囲に照明するこ
とができる。

【００６０】さらに、本発明の第４の実施例に係る内視
鏡では、凸レンズ９、１０の合成焦点距離をｆ（＝０．
９４３ｍｍ）、凸レンズ９、１０の合成焦点位置からラ
イトガイド５の光出射面に共役な照明レンズ６の被照明
面側の近軸結像位置までの距離ｄ’は ｄ’＝（ｆ−１−Ｓ−１）−１−ｆ で表される。

【００６１】ここで、物体高さの歪曲を考慮した凸レン
ズ９、１０の合成倍率をｍ’（＝１．４９２）、ライト
ガイド５の照明プロファイルできまる凸レンズ９、１０
の像側合成Ｆ値をＦ’（＝２．０５）、ライトガイド５
を構成する光ファイバの平均充填距離をＬ（＝０．０２
３ｍｍ）とすると、照明レンズ６の像側焦点位置から被
照明面までの距離ｘが ｘ＞ｄ’＋２Ｆ’×Ｌ×ｍ’×（｜ｘ／ｄ’｜） のときには、ライトガイド５の光出射面が被照明面に結
像されるようなことがなく、観察に支障を来たすことも
ない。

【００６２】また、本発明の第４の実施例に係る内視鏡
では、凸レンズ９、１０で構成される照明レンズ６の焦
点距離ｆとライトガイド５の半径ｒとの比をｆ／ｒ＜
１．１、凸レンズ９の屈折力Ｐ１と凸レンズ１０の屈折
力Ｐ２との比を０．３５＜（Ｐ１／Ｐ２）＜２．３５と
すると、図１４および図１５に示すように、照明レンズ
６から出射する照明光の照明半値幅が１００°以上とな
るので、広角度の照明特性を得ることができる。

【００６３】また、レンズ面9 ｂ上に減光フィルタ１１
を形成したことによって、照明光の光線密度分布におい
て、光軸上の光線密度が突出しない。本発明の第３の実
施形態に係る内視鏡では、図１６に示すようにライトガ
イド５のプロファイルが６０°〜７０°に設定されたと
き、図１７に示すように照明レンズ６の配光特性が１０
０〜１２０°となり、光軸上における光線密度の突出も
ないので、広角度を視認することが容易になる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明した本発明の内視鏡によれば、
被観察部位が近接した状態から遠く離れた状態までにわ
たって、観察する領域の照明光線密度の差を小さく保つ
ことによって観察がしやすくなる。また、本発明の内視
鏡の製造方法によれば、観察しやすい内視鏡を容易に提
供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態にかかる照明光学系の構成
を示す模式断面図。

【図２】 第１の実施例にかかるライトガイドの出射特
性を示すグラフ。

【図３】 第１の実施の形態にかかる照明光学系の照明
特性を示すグラフ。

【図４】 第１の実施の形態にかかる照明光学系の変形
例を示す模式断面図。

【図５】 内視鏡の一般的な概観を示す模式図。

【図６】 第２の実施の形態にかかる照明光学系の構成
を示す模式断面図。

【図７】 第２の実施の形態にかかる照明光学系の作用
を示す模式断面図。

【図８】 第２の実施の形態にかかる照明光学系の照明
特性を示すグラフ。

【図９】 第２の実施の形態にかかる照明光学系の照明
特性を示すグラフ。

【図１０】 第２の実施例にかかるライトガイドの出射
特性を示すグラフ。

【図１１】 第２の実施の形態にかかる照明光学系の構
成を示すグラフ。

【図１２】 第３の実施の形態にかかる照明光学系の構
成を示す模式断面図。

【図１３】 第３の実施の形態にかかる照明光学系の作
用を示す模式断面図。

【図１４】 第３の実施の形態にかかる照明光学系の照
明特性を示すグラフ。

【図１５】 第３の実施の形態にかかる照明光学系の照
明特性を示すグラフ。

【図１６】 第３の実施例にかかるライトガイドの出射
特性を示すグラフ。

【図１７】 第３の実施の形態にかかる照明光学系の照
明特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１…ユニバーサルコード、２…コネクタ、３…操作部、
４…挿入管、５…ライトガイド、６…組レンズ、７，
８，９，１０，２２，２３…凸レンズ、２１…ライトガ
イド、２４…減光フィルタ、２５…先端キャップ、２６
…拡散板、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 寛 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須工場内 Ｆターム(参考） 2H040 BA02 BA13 CA12 DA12 4C061 AA00 BB02 CC00 DD00 FF40 FF46 FF47 JJ06 NN01 QQ09 RR30

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から発する光を導くライトガイドとこ
   のライトガイドから出射した光を広角に配光するための
   少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学系と、
   この照明光学系によって照明された部位を観察する観察
   光学系と、を備える内視鏡であって、 前記光学素子の一部の領域に減光フィルタを設けたこと
   を特徴とする内視鏡。
2. 【請求項２】光源から発する光を導くライトガイドとこ
   のライトガイドから出射した光を広角に配光するための
   光学素子群とを有する照明光学系と、この照明光学系に
   よって照明された部位を観察する観察光学系と、を備え
   る内視鏡であって、 前記光学素子群を構成する少なくともひとつの光学素子
   の一部の領域に減光フィルタを設けたことを特徴とする
   内視鏡。
3. 【請求項３】光源から発する光を導くライトガイドとこ
   のライトガイドから出射した光を広角に配光するための
   少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学系と、
   この照明光学系によって照明された部位を観察する観察
   光学系と、を備える内視鏡であって、 前記光学素子の一部の領域に減光部材を設けたことを特
   徴とする内視鏡。
4. 【請求項４】光学素子の一部の領域は、前記光学素子の
   光軸を実質的に含むことを特徴とする請求項１、２また
   は３記載の内視鏡。
5. 【請求項５】光源から発する光を導くライトガイドとこ
   のライトガイドから出射した光を広角に配光するための
   少なくともひとつの光学素子と前記光学素子の一部の領
   域に設けられた減光部材とを有する照明光学系と、この
   照明光学系によって照明された部位を観察する観察光学
   系と、を備える内視鏡であって、 前記減光部材の共役位置が、前記照明光学系の内部に設
   定されたことを特徴とする内視鏡。
6. 【請求項６】光源から発する光を導くライトガイドとこ
   のライトガイドから出射した光を広角に配光するための
   少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学系と、
   この照明光学系によって照明された部位を観察する観察
   光学系と、を備える内視鏡であって、 前記光学素子を２枚の凸レンズからなる組レンズで構成
   し、これらの２枚のレンズのうち前記ライトガイド側に
   位置する凸レンズの屈折力をＰ１、他方側に位置する凸
   レンズの屈折力をＰ２、前記２枚の凸レンズで構成され
   る焦点距離をｆ、前記ライトガイドの半径をｒ、前記組
   レンズの主点位置から前記ライトガイドの光出射面まで
   の距離をｓとしたとき、ｓ＞ｆのときには、 （１）ｆ／ｒ＜１．１ （２）０．４＜（Ｐ１／Ｐ２）＜０．９ ｓ≦ｆのときには、 （３）ｆ／ｒ＜１．３ （４）０．３５＜（Ｐ１／Ｐ２）＜２．３５ を満たし、前記ライトガイド側に位置する凸レンズの、
   前記ライトガイドに面しない表面の光軸上に、半径０．
   １ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の減光部材を備えたことを特
   徴とする内視鏡。
7. 【請求項７】他方側に配置された凸レンズの光が出射す
   る面は、曲率半径が無限大のレンズ面を有することを特
   徴とする請求項６記載の内視鏡。
8. 【請求項８】組レンズの像側焦点位置からライトガイド
   の光出射面に共役となる照明レンズの近軸結像位置まで
   の距離をｄ’、ライトガイドを構成する光ファイバの平
   均充填距離をＬ、ライトガイドの照明プロファイルで決
   まる照明レンズの像側Ｆ値をＦ’、物体平均高さの歪曲
   を考慮した照明レンズの倍率をｍ’、照明レンズの像側
   焦点位置から被照明面までの距離をｘとしたとき、 ｘ＞ｄ’＋２Ｆ’×Ｌ×ｍ’×（｜ｘ／ｄ’｜） が成立することを特徴とする請求項６記載の内視鏡。
9. 【請求項９】光源から発する光を導くライトガイドとこ
   のライトガイドから出射した光を広角に配光するための
   少なくともひとつの光学素子とを有する照明光学系と、
   この照明光学系によって照明された部位を観察する観察
   光学系と、を備える内視鏡の製造方法であって、 光学素子の一部の領域に減光部材を設ける工程と、 ライトガイドから出射する光束がこの光学素子に入射可
   能に相対的に固定することによって照明光学系を形成す
   る工程と、 前記照明光学系から出射する光による被観察面からの光
   を観察可能に観察光学系を配置して相対的に固定する工
   程と、を具備することを特徴とする内視鏡の製造方法。