JPH0594835U - 内視鏡照明用光学系 - Google Patents

内視鏡照明用光学系

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JPH0594835U JP001245U JP124592U JPH0594835U JP H0594835 U JPH0594835 U JP H0594835U JP 001245 U JP001245 U JP 001245U JP 124592 U JP124592 U JP 124592U JP H0594835 U JPH0594835 U JP H0594835U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内視鏡照明光の照射角度を広角に維持しつつ
照射用光学系の部品点数の減少を図る。 【構成】 この光学系は断面円形の照明用光学繊維束１
の出射端面１Ａと対向する位置に球形の均一材質からな
るガラス球２を配設し、さらにその前方に拡散部材とし
て機能する凹レンズ３を配設してなる。このガラス球２
の屈折率ｎは下式(1) で表わされる値に設定されてい
る。 ｎ＝２ cos（θ／２） …… (1) ただし、 sinθ＝ｒ／Ｒ，ｒ＜Ｒ，ｒは出射端面１Ａの
半径、Ｒはガラス球２の半径である。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、照明用ライトガイドからの出射光を発散させ、被写体の観察領域を 広範囲に亘って照明する内視鏡照明用光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡は屈曲自在の長尺筒状ケーシング内に撮像用のイメージファイバとライ トガイドファイバ等を配設してなり、その先端を被写体部分に近接させ、ライト ガイドファイバ端面から出射された光線によりこの被写体部分を照明しながら撮 像用のイメージファイバを用いてこの被写体部分を撮像する。
【０００３】 近年、患者の苦痛を少なくするため内視鏡の外径を極力小さくすることが要求 されており、これに応じて撮像用のイメージファイバの外径を細く構成すること が必要となるが、他方操作性や観察性を容易とするため対物レンズの観察視野角 も広角なものとする努力がなされている。
【０００４】 また、この撮像用のイメージファイバと同様にライトガイドファイバの外径を 小さくする努力もなされており、観察視野角の広角化に伴なってこの観察領域を 広く照明する必要があることから照明用光学系の光照射角を広角なものとする努 力がなされている。
【０００５】 このような内視鏡照明用光学系の光照射角の広角化を図る技術としては、例え ば図２に示す如く、ライトガイド11の出射端から出射された照明光14を複数枚の 凸レンズ12Ａ，Ｂからなる集束レンズ系で絞りこみ、この後、凹レンズ13からな る発散レンズ系で発散させるような光学系が知られている（例えば実開平2-1405 19号公報等参照）。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】 しかしながら上述した従来技術によっては光照射角を広角なものとすることは できるものの集束レンズ系が複数枚の凸レンズから構成されており、光学部品点 数が多くなり、これに伴なって製造工程における工数も多くなるという問題があ る。
【０００７】 本考案は、光照射角度を広角に維持しつつ照明用光学系の部品点数の減少を図 り得る内視鏡照明用光学系を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願考案の第１の内視鏡照明用光学系は、照明用ライトガイドの出射端に対向 して配した１個の球状の透明部材により集束レンズ系を構成し、照明用ライトガ イドから出射された平行光を球状の透明部材の出射側表面付近に集束させ、その 後発散した光を被写体の観察領域に照射させるようにしたことを特徴とするもの である。
【０００９】 また、本願考案の第２の内視鏡照明用光学系は、上記第１の内視鏡照明用光学 系において球状の透明部材の後段に、一旦集束させ、この後発散させた光をさら に拡散せしめる拡散部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１０】 さらに本願考案の第３の内視鏡照明用光学系は、上記第１の内視鏡照明用光学 系もしくは第２の内視鏡照明用光学系であって、上記ライトガイドの光軸付近に 上記球状の透明部材の中心が位置するように配され、上記球状の透明部材の半径 をＲ、屈折率をｎ、上記ライトガイドの出射端面の半径をｒとしたとき下記条件 式を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
【００１１】 １．８ cos（θ／２）＜ｎ＜２．２ cos（θ／２） ただし、 sinθ＝ｒ／Ｒ、ｒ＜Ｒ なお、上記拡散部材とは、例えば凹レンズ等、発散してきた光を光照射角がさ らに拡がるように拡散させる部材をいう。
【００１２】
【作用】
本願考案の第１の内視鏡照明用光学系によれば、ライトガイドの出射端の後段 に配した集束レンズ系を１個の球状の透明部材により構成しているので、この集 束レンズ系を複数枚の凸レンズにより構成していた従来技術に比べて部品点数が 少なくなり、製造工程の工数の減少を図ることができる。
【００１３】 また、本願考案の第２の内視鏡照明用光学系では、球状の透明部材の後段に拡 散部材を配設しているので発散光の光束をさらに広げることができ、広い領域に 亘って照明することができる。
【００１４】 さらに、本願考案の第３の内視鏡照明用光学系によれば、ライトガイドの光軸 付近に球状の透明部材の中心が位置するようにし、この透明部材の屈折率ｎを２ cos（θ／２）付近の値に設定している。
【００１５】 これにより、ライトガイドからその光軸と平行に出射された光線が球状の透明 部材を透過した後、このライトガイドの光軸と球状の透明部材の表面の交点付近 に集束することとなり、この透明部材から出射された光線を効率的に拡散させる ことができる。
【００１６】 なお、屈折率ｎを１．８ cos（θ／２）より小さい値に設定すれば光照射角が 小さくなって広い領域を照明することが困難となり、一方屈折率ｎを２．２ cos （θ／２）より大きい値に設定すれば光照射角が大きくなり過ぎて光を被照射体 方向に導くことが難しく、また被照射体の単位面積あたりの照射光量が小さくな り過ぎるという問題もある。
【００１７】
【実施例】
以下、本考案の実施例について説明する。
【００１８】 図１は本考案の実施例に係る内視鏡照明用光学系を示すレンズ構成図である。 すなわち、この光学系は断面円形の照明用光学繊維束１の出射端面１Ａと対向す る位置に球形の均一材質からなるガラス球２を配設し、さらにその前方に拡散部 材として機能する凹レンズ３を配設してなる。
【００１９】 光学繊維束１、ガラス球２および凹レンズ３の中心軸は一致しており（これら の中心軸を軸Ｘ、またこの軸Ｘとガラス球２の中心で直角に交わる軸を軸Ｙで表 わす）、またガラス球２はこの光学繊維束１の平面状の出射端面１Ａと外接して いる。
【００２０】 また、凹レンズ３はガラス球２側に凹面を向け、被照射体側に平面を向けたレ ンズであって、この光学系の保護カバーとしての機能も果たしている。
【００２１】 ところで、本実施例の光学系は照明光の拡散の効率化を図るためこの照明光を 一旦集束させ、この後発散させる集束レンズ系として上述した１個のガラス球２ を用いている。
【００２２】 このガラス球２の屈折率ｎは下式(1) で表わされる値に設定されている。
【００２３】 ｎ＝２ cos（θ／２） …… (1) ただし、 sinθ＝ｒ／Ｒ，ｒ＜Ｒ，ｒは出射端面１Ａの半径、 Ｒはガラス球２の半径である。
【００２４】 上記条件式(1) は光学繊維束１の出射端面１Ａから出射された平行光がガラス 球２に入射してガラス球２の出射側表面と軸Ｘの交点Ｑに集束するための条件で ある。
【００２５】 すなわち、図１に示すように軸Ｘ上に配されたガラス球２の中心をＯとし、出 射端面１Ａの最上部Ａから軸Ｘとは平行に出射された光線Ｌがガラス球２に入射 する位置をＰとすると点Ｐと点Ｏを結ぶ直線が軸Ｘとなす角度θは下式(2) で表 わされる。 θ＝ sin-1（ｒ／Ｒ） …… (2) ところで、光学繊維束１の出射端面１Ａから出射された平行光が点Ｑに集束す るためには、上記点Ｐからガラス球２に入射した光線Ｌは点Ｑに到達する必要が ある。
【００２６】 すると、ΔＯＰＱが２等辺３角形であることから角ＯＰＱ＝角ＯＱＰ＝θ／２ となる。
【００２７】 また、直線ＯＰと直線ＡＰのなす角度はθであるから、屈折の法則により下式 (3) が成立する。 sinθ＝ｎ sin（θ／２） …… (3) この式(3) を変形すると、 ｎ＝ sinθ／ sin（θ／２） …… (4) 一方、 sinθ＝ sin２（θ／２）＝２ sin（θ／２） cos（θ／２） …(5) となるから、式(5) を式(4) に代入すると、 ｎ＝２ cos（θ／２） …… (6) が得られる。
【００２８】 また、光学繊維束１の出射端面１Ａの最下端Ａ′から出射された光線が点Ｐ′ からガラス球２の内部に入射し、この後点Ｑに到達するための条件も上記と同様 にして上式(6) により得られる。
【００２９】 さらに、光学繊維束１の出射端面１Ａのその他の点から軸Ｘに平行に出射され た光線も上式(6) を満足する条件で点Ｑに到達する。
【００３０】 したがってガラス球２の全体が上式(6) を満足することにより、光学繊維束１ の出射端面１Ａから軸Ｘに平行に出射された光は点Ｑに集束することとなる。
【００３１】 もっとも、ガラス球２の屈折率ｎの値は厳密に２ cos（θ／２）に一致するこ とは必要なく、２ cos（θ／２）付近の値であれば照明用の光学系としては十分 である。
【００３２】 ただし、ｎの値が小さ過ぎると集束すべき点が点Ｑよりかなり遠くになり光照 射角が小さくなって広い範囲を照明することが困難となり、一方、ｎの値が大き 過ぎると集束点が点Ｑよりかなり近くになり光照射角は大きくなり過ぎて全ての 光が被照射体方向に導かれず、また被照射体の単位面積あたりの光量が低下して しまう。
【００３３】 したがって屈折率ｎは下式(7) で表わされる程度の範囲に設定することが好ま しい。
【００３４】 １．８ cos（θ／２）＜ｎ＜２．２ cos（θ／２） …… (7) 上述したようにして点Ｑからガラス球２の外部に出射された照射光は点Ｂから 点Ｂ′に亘る領域から凹レンズ３に入射し、点Ｃから点Ｃ′に亘る領域から出射 されてさらに拡散されることとなる。なお、凹レンズ３の出射側を平面としてい るのは、この面が外部に露出するため（例えば胃の内容物と直接接触するため） 汚れが付着することが多く、この付着した汚れを洗浄する際にその操作を容易と するためである。
【００３５】 なお、本考案の内視鏡照明用光学系としては必ずしも上記実施例のものに限ら れるものではなく、その他種々の態様の変更が可能である。
【００３６】 例えば、球状の透明部材の材質としては必ずしもガラスに限られるものではな くプラスチック等の他の透明材料によって構成することも可能である。
【００３７】 また、拡散部材としては上記形状の凹レンズに限られるものではなく、その他 光を均一に拡散させ得るフレネルレンズ等を用いることも可能である。
【００３８】
【考案の効果】
以上詳細に説明した如く本考案の内視鏡照明用光学系によれば、集光レンズ系 を１個の球状の透明部材により構成しているので、従来技術よりも少ない部品点 数で良好な照明効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の実施例に係る内視鏡照明用光学系を示
すレンズ構成図
【図２】従来技術に係る内視鏡照明用光学系を示すレン
ズ構成図
【符号の説明】
１ 照明用光学繊維束 １Ａ 出射端面 ２ ガラス球 ３，13 凹レンズ 11 ライトガイド 12Ａ，Ｂ 凸レンズ

Claims (3)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内視鏡照明用ライトガイドの出射端に対
    向して１個の球状の透明部材が配設され、前記出射端か
    ら平行に出射された光線が前記球状の透明部材を透過し
    て、該透明部材の前記出射端対向側とは反対側の表面付
    近に一旦集束するように構成されてなることを特徴とす
    る内視鏡照明用光学系。
  2. 【請求項２】 前記球状の透明部材の後段に、前記一旦
    集束し、その後発散した光線をさらに拡散せしめる拡散
    部材が配設されてなることを特徴とする請求項１記載の
    内視鏡照明用光学系。
  3. 【請求項３】 前記ライトガイドの光軸付近に前記球状
    の透明部材の中心が位置するように配され、前記球状の
    透明部材の半径をＲ、屈折率をｎ、前記ライトガイドの
    出射端面の半径をｒとしたとき下記条件式を満足するよ
    うに構成されてなることを特徴とする請求項１もしくは
    請求項２記載の内視鏡照明用光学系。 １．８ cos（θ／２）＜ｎ＜２．２ cos（θ／２） ただし、 sinθ＝ｒ／Ｒ、ｒ＜Ｒ
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