JPH07124099A

JPH07124099A - 硬性鏡

Info

Publication number: JPH07124099A
Application number: JP5272158A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hasegawa; 直樹長谷川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-16
Also published as: DE9417262U1; DE4438511A1; DE4438511C2

Abstract

(57)【要約】【目的】硬性鏡の使用中或いは保管中に、その挿入部
が湾曲せしめられてもリレーレンズに破断が生じるのを
防ぎ、常に明瞭な像を観察できる硬性鏡を提供するこ
と。【構成】本発明による硬性鏡は、対物レンズと、前記
対物レンズによって形成された像を伝送するための像伝
送光学系とを備え、前記像伝送光学系は少なくとも一つ
のロットレンズ２１を含み、且つ、ロッドレンズ２１の
外周部に補強部材２２を設けたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療又は工業分野にお
いて用いられる硬性鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の硬性鏡の光学系を示した
図である。同図（ａ）では、対物レンズobj によってＯ
₁に結像された物体Ｏの像を、像伝送光学系であるリレ
ーレンズ２ａ，２ｂによってＯ₂，Ｏ₃と結像を繰り返
して伝送し、Ｏ₃に結像された像を接眼レンズ３により
拡大して観察している状態が示されている。１ａ，１ｂ
は夫々視野レンズである。更に、この場合、同図（ｂ）
に示したように、上記リレーレンズ２ａ，２ｂに代えて
棒状レンズから成るリレーレンズ２ａ’，２ｂ’を用い
れば、各レンズ間隔が空気間隔となっている同図（ａ）
に示した光学系と比較して、当該光学系の明るさが棒状
レンズ２ａ’，２ｂ’の屈折率の二乗倍明るくなること
が知られている。

【０００３】又、上記光学系が収納される硬性鏡の枠構
造としては、米国特許第５０２０８９３号明細書（１９
９１）に開示されたものが知られている。図８（ａ）
は、同書に記載された硬性鏡の要部外観図である。図
中、１は硬性鏡保持部、２は接眼部、３は硬性鏡挿入部
である。又、同図（ｂ）は挿入部３の内部の形態を示し
ており、図示した如く、物体を照明するためのライトガ
イドファイバー７と像伝送光学系が内接された光学シス
テムチューブ１０が並設されている。更に、光学システ
ムチューブ１０の内部には、対物レンズ８，棒状レンズ
１２を用いて成る像伝送のためのリレーレンズ９及びレ
ンズ間隔を一定に保つための間隔環１１が配設されてい
る。

【０００４】このように構成された硬性鏡は、挿入部３
を小径の穴から体腔内や機器内部に挿入して使用される
が、この場合、挿入部３が曲がり易いと挿入後の抜き取
りが困難になる。従って、通常、挿入部３を構成してい
る部品のうち、ライトカイドファイバー７と各レンズ以
外の部材は比較的高硬度の金属により構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９は、硬性鏡挿入部
を体腔内に挿入した状態を示した図である。実使用にお
いて、同図（ａ）に示したように、挿入部が体腔内へ真
っ直ぐに挿入される場合は少なく、同図（ｂ）に示した
ように、硬性鏡の手元Ａで当該硬性鏡の挿入部を湾曲さ
せて体腔内へ挿入することが多い。とりわけ、図示した
ような泌尿器の検診のために硬性鏡を使用する場合、膀
胱内の尿管口を探す作業は手元Ａに上下左右方向から力
を加えて当該挿入部の挿入方向を調整しつつ行わねばな
らず、よって、当該挿入部は湾曲し易くなる。このよう
な使用中の硬性鏡挿入部の湾曲は、内科，産婦人科，外
科等の他の医療分野や工業分野における使用に際しても
起こり得る。特に、工業分野においては、硬性鏡の取り
扱われ方が医療分野に比較して大胆になり易く、而も、
金属性の細径の穴から挿入部を挿入してエンジンや水道
管等の内部の観察を行う等、比較的硬度が高い環境下で
の使用が多いため、硬性鏡挿入部にはより強度の曲げ耐
性が要求される。

【０００６】又、硬性鏡保管中においては、例えば硬性
鏡を台上に載置して保管している場合（図１０（ａ）参
照）、この硬性鏡の上に後から工具等の重量物を無造作
に乗せてしまって（図１０（ｂ）参照）硬性鏡の挿入部
に偏荷重をかけて湾曲させてしまう（図のＢ点）ことが
起こり易い。硬性鏡の挿入部が湾曲すると、図１１に示
した如く、挿入部内のリレーレンズ９特に図中符号
Ｃ₁，Ｃ₂で示したリレーレンズ９のレンズ面と金属性
の間隔環１１との接触部分に大きな偏荷重がかかる。こ
の場合、偏荷重の大きさによっては、リレーレンズ９が
破壊されて割れ，破断等の破損が生じ、観察像の劣化を
招いてしまう。即ち、図１２はレンズの破断が観察像を
劣化させる現象を示した図であるが、同図（ａ）に示し
た如くレンズの中央部にひび割れが生じた場合には、レ
ンズの割れた部分で光束が遮断されてしまうため、観察
視野内の広い範囲で影ができ、観察像の劣化を招く。
又、同図（ｂ）に示した如く、ひび割れが一層進みレン
ズが完全に分離してしまうと、光束は全く伝達されず観
察視野内は真っ暗となる。

【０００７】このように、従来の硬性鏡は、その使用中
或いは保管中に、挿入部３の各リレーレンズに破断が生
じる惧れがあるという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する問題点に鑑み、硬性鏡の使用中或いは保管中に
その挿入部が湾曲せしめられても、リレーレンズに破断
が生じるのを防ぎ、常に明瞭な像を観察できる硬性鏡を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による硬性鏡は、物体側から順に、対物レン
ズと、前記対物レンズによって形成された像を伝送する
ための像伝送光学系とを備えた硬性鏡において、上記像
伝送光学系は少なくとも一つのロッドレンズを含み、且
つ、前記ロッドレンズの外周部には補強部材が設けら
れ、その補強部材の長さは上記ロッドレンズの長さより
も短く、又、上記補強部材を構成している材質は以下の
式を満足していることを特徴としている。ｙ＜Ｙ（但し、ｙはロッドレンズのヤング率，Ｙは補強部材の
ヤング率である。）又、上記補強部材の長さと上記ロッ
ドレンズの長さとの関係は以下の式を満足することも特
徴としている。０．３≦ｌ／Ｌ≦０．９（但し、ｌは補強部材の長さ，Ｌはロッドレンズの長さ
である。）更に、上記補強部材には表裏判別手段及び接
着剤硬化用の窓が設けらてれおり、又、上記ロッドレン
ズは接合レンズから成り、而もその接合レンズの接合面
を含むように上記補強部材が設けられていることを特徴
としている。

【００１０】

【作用】以下、作用を説明する。まず、硬性鏡の挿入部
に強制的に強い曲げ荷重が加えられ、ロッドレンズが折
れる過程を図１１を用いて説明する。図示した如き強制
変位は外部からの曲げ荷重により生じる。このような曲
げにより硬性鏡の光学システムチューブ１０の上部と下
部とでは長さが異なり、光学システムチューブ１０の一
方の側はレンズから離れる方向に引っ張られ、又、その
他方の側はレンズに突き当たるように押しつけられる。
その結果、図中のＡ，Ｂ，Ｃ三点にロッドレンズを変形
させる力が加わる。しかし、変形が進むとＢ，Ｃ点から
の曲げ荷重によりロッドレンズの中心付近にストレスが
集中してやがてレンズは折れてしまう。

【００１１】そこで、本発明の硬性鏡では、図１に示す
ように、ロッドレンズ２１の外周部にそれより短く構成
された補強部材２２を介在させることによって、硬性鏡
の光学システムチューブ１０の変形の初期の段階ではロ
ッドレンズ２１にストレスが掛からないようにする。
又、変形が大きくなった場合でも、補強部材２２に曲げ
応力がかかるようにしてロッドレンズ２１を曲がりにく
くすると同時に、ストレスの集中するロッドレンズ２１
の中心付近を補強部材２２により保護しようとするもの
である。

【００１２】変形の初期段階、即ち、ロッドレンズ２１
の縁点Ｂ，Ｃに光学システムチューブ１０の内径が接触
するまでの自由変形はロッドレンズ２１に掛かる曲げ応
力が小さいので、自由変形時の光学システムチューブの
湾曲の曲率Ｒはできる限り小さくすることが好ましい。
この曲率Ｒは、三点Ｂ，Ｃ及びＤ点により決定される。
補強部材を有しない従来の硬性鏡では、Ｂ，Ｃ点に対す
るＤ点の変位量は光学システムチューブ１０とロッドレ
ンズ２１との嵌合時のクリアランスによって決定される
が、このクリアランスを意図的に大きくすることはレン
ズの偏心を招くので実施困難である。又、ＢＣ間の距離
を小さくすることも考えられるが、ＢＣ間の長さ、即
ち、ロッドレンズ２１の長さは製品の仕様により決定さ
れるので、この距離を意図的に操作するのは困難であ
る。しかしながら、本発明によれば、ロッドレンズ２１
の周辺に補強部材２２を設けてＢ，Ｃ点に対するＤ点の
変位量を稼ぐことができるので、自由変形の曲率Ｒを小
さくすることが可能になる。

【００１３】自由変形の終了点付近以降は、ロッドレン
ズ２１に直接曲げ応力が掛からないように、補強部材２
２にはロッドレンズ２１が曲がりにくいように補強する
機能が付加されている。このため、補強部材２２は、例
えば、金属やセラミック材等のレンズとは異なり剛性の
高い材料を用いている。又、補強部材２２の長さを最適
化し、ロッドレンズ２１にストレスが掛かり始めてから
は、補強部材２２がＥ，Ｆ点で接触し、曲げのストレス
を受け、ロッドレンズ２１に掛かる負荷を逃がすように
している。補強部材２２の接点間隔（ＥＦ間）はロッド
レンズ２１の接点間隔（ＢＣ間）よりも短いので、曲げ
モーメント的にも曲がりにくくなるため有利になる。
又、曲げ応力によるストレスはロッドレンズ２１の中心
付近に集中するため、補強部材２２をロッドレンズ２１
の中心付近を含むように設けることで高い補強効果を得
られる。

【００１４】ここで、上記補強部材２２の材質は具体的
には次の条件式を満足することが好ましい。ｙ＜Ｙ・・・・（１）但し、ｙはロッドレンズ２１のヤング率，Ｙは補強部材
２２のヤング率である。又、ロッドレンズ２１と補強部
材２２の長さとの関係は次の条件式を満足することが好
ましい。０．３≦ｌ／Ｌ≦０．９・・・・（２）但し、ｌは補強部材２２の長さ，Ｌはロッドレンズ２１
の長さである。（ｌ／Ｌ）の値が上記条件式（２）の取
り得る値の範囲の下限を下回ると、補強部材２２が短す
ぎてロッドレンズ２１の傾きによる偏心の影響が無視で
きなくなる。又、光学システムチューブ１０に補強部材
２２が接触する前にロッドレンズ２１に大きなストレス
が掛かり、レンズが破断してしまう。一方、（ｌ／Ｌ）
の値が上記条件式（２）の取り得る値の範囲の上限を越
えてしまうと、補強部材が長すぎて自由変形の曲率を小
さくすることができなくなる。

【００１５】硬性鏡の挿入部が曲がるのは、それが比較
的細い場合であり、そのような硬性鏡に用いられ曲げ応
力によりロッドレンズの折れや接合面の剥がれが問題と
なるロッドレンズの外形φは概ね５ｍｍ以下である。例
えば、φ＝３ｍｍ，Ｌ＝３０ｍｍである場合、ロッドレ
ンズ自体がＲ＝１０００ｍｍ以下となるほどの強度の曲
げ応力を受けるとロッドレンズの中心付近から折れてし
まうことが、実験から分かっている。この事実から、Ｒ
＝１０００ｍｍ程度まで自由変形が可能なように補強部
材の長さを設定することが好ましい。

【００１６】補強部材の厚さｔは、Ｒを小さくして補強
効果を高めるためにはその厚さが厚いことが好ましい
が、それが厚すぎるとリレーレンズの有効径のロスが大
きくなり暗くなってしまう。又、補強部材の介在による
光量低下は約３０％以下に抑えておく必要があり、補強
部材の厚さｔとロッドレンズの外径φとの関係は次の条
件式を満足することが好ましい。ｔ≦０．１φ ・・・・（３）

【００１７】硬性鏡の組み立てに関しては、ロッドレン
ズの表裏の向きを判別する手段がしばしば必要とされ
る。この場合、補強部材に判別手段を設けたり、補強部
材の位置をロッドレンズの中心から若干ずらしたりして
表裏判別を行えるようにすると組み立て作業が大幅に改
善されるので更によい。補強部材とロッドレンズとの組
立に関しては、ロッドレンズの外周と補強部材の内周と
の間の隙間全面に一様な媒質が介在していると、レンズ
の偏心が軽減され、又、曲げに対する強度も向上するの
で、実用上更に好ましい。又、介在媒質は接着剤に限定
されず、シリコンのようなものでも差し支えない。

【００１８】更に、本発明によれば、ロッドレンズの構
成（接合レンズの有無，接合面の位置等）によらず、曲
げ耐性強度を向上させることが可能であるが、特に、曲
げ応力によるストレスの集中するロッドレンズの中心付
近に接合面が存在する場合には、極めて高い効果が期待
できる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。第一実施例図２は、本実施例にかかる構成を示した図である。図
中、２１はロッドレンズ、２２は補強部材である。以
下、本実施例における数値例を示す。曲率Ｒ＝２０００
〔ｍｍ〕、ロッドレンズの長さＬ＝３０〔ｍｍ〕、補強
部材の厚さｔ＝０．０８〔ｍｍ〕、補強部材の長さｌ＝
２２〔ｍｍ〕、ロッドレンズの外径φ＝３〔ｍｍ〕、
（ｌ／Ｌ）＝７３〔％〕、ロッドレンズのヤング率ｙ＝
８．０２×１０¹⁰〔Ｎ／ｍ²〕、補強部材のヤング率Ｙ
＝１．３×１０¹¹〔Ｎ／ｍ²〕

【００２０】第二実施例本実施例の構成は、第一実施例に示した構成と同様であ
るため図は省略した。以下、本実施例における数値例を
示す。曲率Ｒ＝１０００〔ｍｍ〕、ロッドレンズの長さ
Ｌ＝３０〔ｍｍ〕、補強部材の厚みｔ＝０．０８〔ｍ
ｍ〕、補強部材の長さｌ＝１５〔ｍｍ〕、ロッドレンズ
の外径φ＝３〔ｍｍ〕、（ｌ／Ｌ）＝５０〔％〕、ロッ
ドレンズのヤング率ｙ＝８．０２×１０¹⁰〔Ｎ／
ｍ²〕、補強部材のヤング率Ｙ＝１．３×１０¹¹〔Ｎ／
ｍ²〕

【００２１】第三実施例本実施例の構成は、第一実施例に示した構成と同様であ
るため図は省略した。以下、本実施例の数値例を示す。
曲率Ｒ＝８００〔ｍｍ〕、ロッドレンズの長さＬ＝３０
〔ｍｍ〕、補強部材の厚みｔ＝０．０８〔ｍｍ〕、補強
部材の長さｌ＝７．５〔ｍｍ〕、ロッドレンズの外径φ
＝３〔ｍｍ〕、（ｌ／Ｌ）＝４６〔％〕、ロッドレンズ
のヤング率ｙ＝８．０２×１０¹⁰〔Ｎ／ｍ²〕、補強部
材のヤング率Ｙ＝１．３×１０¹¹〔Ｎ／ｍ²〕

【００２２】第四実施例図３は、本実施例にかかる構成を示した図である。図
中、ロッドレンズ２１は接合レンズであり、又、表裏判
別のため補強部材２２の端部２２ａを斜めに切り落とし
て構成してある。

【００２３】第五実施例図４は、本実施例にかかる構成を示した図である。ロッ
ドレンズ２１と補強部材２２とを接着剤等によって固定
する場合には、剛性を損なわない範囲で、図示したよう
に、補強部材２２に窓部２２ｂを設けるとよい。特に、
紫外線硬化型の接着材を用いたときに、高い接着効果が
得られる。又、窓部２２ｂの形状や位置等を工夫するこ
とによって、ロッドレンズ２１の向きの判別手段として
用いることもできる。

【００２４】第六実施例図５は、本実施例にかかる構成を示した図であり、
（ａ）は側面図，（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図
である。本実施例では、ロッドレンズ２１の外周に長手
方向に向かって平面部２１ａが形成されている。ロッド
レンズ２１をこのように構成にすると、補強部材２２に
対してロッドレンズ２１の平面側の端を低くすることが
できるので、自由変形の曲率を小さくすることができ
る。又、あらゆる方向の自由変形に対応させるために
は、ロッドレンズ２１に平面部を複数設ける必要がある
が、それではロッドレンズ２１の有効径が小さくなって
しまうため、本実施例に示した如く平面部を三面設ける
ことが最も合理的である。

【００２５】更に、本発明は図６に示した如く、様々な
タイプのリレー光学系に応用できるものである。図６に
示した光学系は何れも像を一回リレーするための光学系
である。図６（ａ）に示した光学系は、二つの平凸ロッ
ドレンズ３１，３１’の間に接合正レンズ３２を配置し
た構成であり、二つのロッドレンズ３１，３１’が夫々
補強チューブ３３，３３’を周囲に備えている。ロッド
レンズと接合レンズとの間は、スペーサ３４，３４’に
より所定の間隔に保たれている。又、接合レンズの外径
はロッドレンズより若干大きく、これらが光学システム
チューブ内に嵌合されている。図６（ｂ）に示した光学
系は、二つの両凸形状の接合ロッドレンズ３５，３５’
から成るもので、各ロッドレンズが周囲に補強チューブ
３６，３６’を備えている。３７はスペーサである。

【００２６】図６（ｃ）に示した光学系は、両端面が平
面のガラスロッド３８の一端に平凸レンズ３９、他端に
平凸接合レンズ４０を各々接合したロッドレンズを二つ
対にして成るもので、各ロッドレンズのガラスロッド部
に補強チューブ４１，４１’が夫々設けられている。４
２はスペーサである。図６（ｄ）に示した光学系は、ロ
ッドレンズは同図（ｂ）に示したものと同様であるが、
周囲の一部を削って平坦部を設けたものである。図５に
基づいて説明したように、平坦部を設けることにより、
ロッドレンズと光学システムチューブとの距離が広い部
分（図中、上側部分）が生じる状態が示されている。

【００２７】

【発明の効果】上述のように、本発明の硬性鏡は、その
使用中或いは使用後の保管に際して、挿入部が湾曲せし
められてもリレーレンズに破断を生じさせず、常に明瞭
な像を観察できるという実用上優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による硬性鏡の基本構成図である。

【図２】本発明による第一実施例の構成図である。

【図３】本発明による第四実施例の構成図である。

【図４】本発明による第五実施例の構成図である。

【図５】本発明による第六実施例の構成図であり、
（ａ）は側面図，（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図であ
る。

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は夫々本発明
を様々なタイプのリレー光学系に応用した例を示した図
である。

【図７】（ａ），（ｂ）は夫々従来の硬性鏡の光学系を
示した図である。

【図８】（ａ）は従来の硬性鏡の要部外観図，（ｂ）は
同図（ａ）中符号Ｉで示した部分の内部構成図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は夫々硬性鏡の使用態様を説明
するための図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は夫々硬性鏡の保管態様を説
明するための図である。

【図１１】従来の硬性鏡における挿入部のリレーレンズ
が破断する状態を説明するための図である。

【図１２】レンズの破損による観察像の劣化した状態を
示した図であり、（ａ）はレンズにひび割れが生じた状
態を示した図，（ｂ）はレンズが破断した状態を示した
図である。

【符号の説明】

１硬性鏡保持部２接眼部３硬性鏡挿入部７ライトガイドファイバー８対物レンズ９リレーレンズ１０光学システムチューブ１１間隔環２１，３１，３１’，３５，３５’ ロッドレンズ２２補強部材２３，３４，３４’，３７，４２スペーサ１ａ，１ｂ視野レンズ２ａ，２ｂリレーレンズ２ａ’，２ｂ’ 棒状レンズ２１ａ平面部２２ａ端部２２ｂ窓部３２接合正レンズ３３，３３’，３６，３６’，４１，４１’ 補強チュ
ーブ３８ガラスロッド３９平凸レンズ４０平凸接合レンズ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年７月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、対物レンズと、前記対
物レンズによって形成された像を伝送するための像伝送
光学系とを備えた硬性鏡において、上記像伝送光学系は少なくとも一つのロッドレンズを含
み、且つ、該ロッドレンズの外周部に補強部材を設けた
ことを特徴とする硬性鏡。
【請求項２】上記補強部材の長さは上記ロッドレンズ
の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の硬
性鏡。
【請求項３】上記補強部材を構成している材質は以下
の式を満足することを特徴とする請求項１に記載の硬性
鏡。ｙ＜Ｙ但し、ｙはロッドレンズのヤング率，Ｙは補強部材のヤ
ング率である。
【請求項４】上記補強部材の長さと上記ロッドレンズ
の長さとの関係は以下の式を満足することを特徴とする
請求項２に記載の硬性鏡。０．３≦ｌ／Ｌ≦０．９但し、ｌは補強部材の長さ，Ｌはロッドレンズの長さで
ある。
【請求項５】上記補強部材に表裏判別手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１に記載の硬性鏡。
【請求項６】上記補強部材に接着剤硬化用の窓を設け
たことを特徴とする請求項１に記載の硬性鏡。
【請求項７】上記ロッドレンズは接合レンズから成
り、而も該接合レンズの接合面を含むように上記補強部
材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の硬性鏡。