JPH0743620A - 内視鏡用照明光学系及び照明レンズ - Google Patents
内視鏡用照明光学系及び照明レンズInfo
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- JPH0743620A JPH0743620A JP18813793A JP18813793A JPH0743620A JP H0743620 A JPH0743620 A JP H0743620A JP 18813793 A JP18813793 A JP 18813793A JP 18813793 A JP18813793 A JP 18813793A JP H0743620 A JPH0743620 A JP H0743620A
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- lens
- illumination
- optical axis
- shaped
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 視野周辺部までを明るく照明できて、しかも
光量ロスを可及的に少なくし得るようにした内視鏡用照
明光学系及び内視鏡用照明光学系の照明レンズを提供す
る。 【構成】 内視鏡用照明光学系を構成する照明レンズ1
0が、レンズ本体11の発光体側表面に光軸を中心とし
た同心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状をな
す輪帯形凸部12を有して構成され、各輪帯形凸部12
の横断面V字形状が、光軸側斜面13aでの光軸に対す
る傾斜角をθ1,非光軸側斜面13bでの光軸に対する傾
斜角をθ2,レンズ本体11の屈折率をnとしたとき、 なる条件を満足して形成する。
光量ロスを可及的に少なくし得るようにした内視鏡用照
明光学系及び内視鏡用照明光学系の照明レンズを提供す
る。 【構成】 内視鏡用照明光学系を構成する照明レンズ1
0が、レンズ本体11の発光体側表面に光軸を中心とし
た同心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状をな
す輪帯形凸部12を有して構成され、各輪帯形凸部12
の横断面V字形状が、光軸側斜面13aでの光軸に対す
る傾斜角をθ1,非光軸側斜面13bでの光軸に対する傾
斜角をθ2,レンズ本体11の屈折率をnとしたとき、 なる条件を満足して形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡用照明光学系及
び照明レンズに関するものである。
び照明レンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、内視鏡においては、観察光学系が
広角化するのに伴い、その照明光学系についても、次第
に広角なものが要求されており、この要望に応えるため
に、一般的には、この種の内視鏡用照明光学系として、
広角な範囲の照明が可能で、且つ構造的にも比較的簡単
な図16に示す構成が採用されている。即ち、図16の
一般的な内視鏡用照明光学系は、光源部からの光束を導
光するライトガイドファイバ束31の出射端面の前方,
つまり、被観察物体側に光拡散用の内側凹面33付きの
照明レンズ32を配置させて構成し、ライトガイドファ
イバ束31の出射端面から出射される照明光束を照明レ
ンズ32によって広い範囲に拡散させるようにしたもの
である。しかし、この図16に示す一般的な構成による
ときは、適用される照明レンズ32の内側凹面33で屈
折された照明光束の一部光線が、該照明レンズ32の外
周部内面で乱反射されて消滅するとか、同様に、該外周
部内面で全反射されて視野中心部や、ライトガイドファ
イバ束31の方向に向かうことによって、視野周辺部へ
の配光が不十分になり、広い範囲に亘っての均一な照明
ができないという不都合がある。
広角化するのに伴い、その照明光学系についても、次第
に広角なものが要求されており、この要望に応えるため
に、一般的には、この種の内視鏡用照明光学系として、
広角な範囲の照明が可能で、且つ構造的にも比較的簡単
な図16に示す構成が採用されている。即ち、図16の
一般的な内視鏡用照明光学系は、光源部からの光束を導
光するライトガイドファイバ束31の出射端面の前方,
つまり、被観察物体側に光拡散用の内側凹面33付きの
照明レンズ32を配置させて構成し、ライトガイドファ
イバ束31の出射端面から出射される照明光束を照明レ
ンズ32によって広い範囲に拡散させるようにしたもの
である。しかし、この図16に示す一般的な構成による
ときは、適用される照明レンズ32の内側凹面33で屈
折された照明光束の一部光線が、該照明レンズ32の外
周部内面で乱反射されて消滅するとか、同様に、該外周
部内面で全反射されて視野中心部や、ライトガイドファ
イバ束31の方向に向かうことによって、視野周辺部へ
の配光が不十分になり、広い範囲に亘っての均一な照明
ができないという不都合がある。
【0003】そこで、このような不都合を解消すべく、
従来の内視鏡用照明光学系においては、図17に示した
ように、前記内側凹面33付きの照明レンズ32に代え
てフレネルレンズ34を用い、該フレネルレンズ34よ
って光拡散をなすようにしている。つまり、この図17
に示すところの,照明レンズにフレネルレンズ34を用
いた内視鏡用照明光学系では、先の図16に示した照明
レンズ32の場合における内側凹面33の部分につい
て、光軸を中心とする同心円上で相互に隣接して複数条
の各輪帯35を分割形成させた態様にすることにより、
外周部での光軸方向厚さの低減が可能になると共に、こ
れによって視野周辺部に向かう光線が外周部内面でけら
れるのを防止できるというものである。
従来の内視鏡用照明光学系においては、図17に示した
ように、前記内側凹面33付きの照明レンズ32に代え
てフレネルレンズ34を用い、該フレネルレンズ34よ
って光拡散をなすようにしている。つまり、この図17
に示すところの,照明レンズにフレネルレンズ34を用
いた内視鏡用照明光学系では、先の図16に示した照明
レンズ32の場合における内側凹面33の部分につい
て、光軸を中心とする同心円上で相互に隣接して複数条
の各輪帯35を分割形成させた態様にすることにより、
外周部での光軸方向厚さの低減が可能になると共に、こ
れによって視野周辺部に向かう光線が外周部内面でけら
れるのを防止できるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにフレネルレンズ34を用いる内視鏡用照明光学系
においても、以下に述べるような欠点がある。即ち、フ
レネルレンズ34の場合には、図18に示されているよ
うに、これらの各輪帯35の隣接する相互間に必然的に
段差面37が形成されるので、ライトガイドファイバ束
31の出射端面から出射されて、この段差面37に接近
した斜面36に入射される照明光束の一部光線が、該段
差面37の内面で乱反射されて消滅するとか、或は全反
射されて方向が変えられる等の理由によって照度低下を
きたすことになる。又、一方では、比較的広角な照明光
学系に対して、このような構成のフレネルレンズ34を
適用しようとすると、各輪帯35の内で、外側周辺部に
位置される輪帯35での斜面36の傾斜角度が大きくな
ることから、ここでも該当する段差面37により光線が
けられる割合いが必然的に高くなって、結果的には、先
の場合と同様に、視野周辺部への配光が不十分になり、
所望通りの明るい照明をなし得なくなる。
ようにフレネルレンズ34を用いる内視鏡用照明光学系
においても、以下に述べるような欠点がある。即ち、フ
レネルレンズ34の場合には、図18に示されているよ
うに、これらの各輪帯35の隣接する相互間に必然的に
段差面37が形成されるので、ライトガイドファイバ束
31の出射端面から出射されて、この段差面37に接近
した斜面36に入射される照明光束の一部光線が、該段
差面37の内面で乱反射されて消滅するとか、或は全反
射されて方向が変えられる等の理由によって照度低下を
きたすことになる。又、一方では、比較的広角な照明光
学系に対して、このような構成のフレネルレンズ34を
適用しようとすると、各輪帯35の内で、外側周辺部に
位置される輪帯35での斜面36の傾斜角度が大きくな
ることから、ここでも該当する段差面37により光線が
けられる割合いが必然的に高くなって、結果的には、先
の場合と同様に、視野周辺部への配光が不十分になり、
所望通りの明るい照明をなし得なくなる。
【0005】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたもので、その目的とするところは、
視野周辺部までを明るく照明できて、しかも光量ロスを
可及的に少なくし得るようにした内視鏡用照明光学系及
び照明レンズを提供することである。
するためになされたもので、その目的とするところは、
視野周辺部までを明るく照明できて、しかも光量ロスを
可及的に少なくし得るようにした内視鏡用照明光学系及
び照明レンズを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するために、本発明に係る内視鏡用照明光学系及び照明
レンズは、レンズの発光体側表面に、横断面V字状で且
つ夫々の各V字斜面が特定の条件を満たして形成される
複数条の輪帯形凸部を光軸中心の同心円上で相互に隣接
するように設けたものである。
するために、本発明に係る内視鏡用照明光学系及び照明
レンズは、レンズの発光体側表面に、横断面V字状で且
つ夫々の各V字斜面が特定の条件を満たして形成される
複数条の輪帯形凸部を光軸中心の同心円上で相互に隣接
するように設けたものである。
【0007】即ち、この発明は、光源となる発光体と、
該発光体の前方に配置される照明レンズとを備え、前記
発光体から出射される照明光束を照明レンズにより拡散
するようにした内視鏡用照明光学系において、前記照明
レンズが、レンズの発光体側表面に光軸を中心とした同
心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状,又は略
V字状をなす輪帯形凸部を有して構成され、前記各輪帯
形凸部の横断面V字形状,又は略V字形状が、光軸側斜
面の光軸に対する傾斜角をθ1,非光軸側斜面の光軸に対
する傾斜角をθ2,レンズ本体の屈折率をnとしたとき、 なる条件を満足して形成されることを特徴とする内視鏡
用照明光学系である。
該発光体の前方に配置される照明レンズとを備え、前記
発光体から出射される照明光束を照明レンズにより拡散
するようにした内視鏡用照明光学系において、前記照明
レンズが、レンズの発光体側表面に光軸を中心とした同
心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状,又は略
V字状をなす輪帯形凸部を有して構成され、前記各輪帯
形凸部の横断面V字形状,又は略V字形状が、光軸側斜
面の光軸に対する傾斜角をθ1,非光軸側斜面の光軸に対
する傾斜角をθ2,レンズ本体の屈折率をnとしたとき、 なる条件を満足して形成されることを特徴とする内視鏡
用照明光学系である。
【0008】又、この発明は、一方の面に光軸を中心と
した同心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状,
又は略V字状をなす輪帯形凸部を形成した内視鏡用照明
光学系の照明レンズにおいて、前記各輪帯形凸部の横断
面V字形状,又は略V字形状が、光軸側斜面の光軸に対
する傾斜角をθ1,非光軸側斜面の光軸に対する傾斜角を
θ2,レンズ本体の屈折率をnとしたとき、 なる条件を満足して形成されることを特徴とする照明レ
ンズである。
した同心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状,
又は略V字状をなす輪帯形凸部を形成した内視鏡用照明
光学系の照明レンズにおいて、前記各輪帯形凸部の横断
面V字形状,又は略V字形状が、光軸側斜面の光軸に対
する傾斜角をθ1,非光軸側斜面の光軸に対する傾斜角を
θ2,レンズ本体の屈折率をnとしたとき、 なる条件を満足して形成されることを特徴とする照明レ
ンズである。
【0009】従って、本発明においては、上記条件を満
足する内視鏡用の照明レンズを用いることにより、視野
周辺部まで明るく照明できて光量ロスの少ない内視鏡用
照明光学系が得られる。
足する内視鏡用の照明レンズを用いることにより、視野
周辺部まで明るく照明できて光量ロスの少ない内視鏡用
照明光学系が得られる。
【0010】引続き、本発明の特徴につき、添付図面
中、図1乃至図6を参照して詳細に述べる。
中、図1乃至図6を参照して詳細に述べる。
【0011】ここで、発光素子等の光源から出射される
照明光束については、一般に夫々固有の配光特性を有す
ることが知られている。例えば、この種の内視鏡用の照
明光源としてよく用いられるところの,ライトガイドフ
ァイバ束を通して出射されるところの,照明光束の出射
角度と照射強度との関係は、図1に示す通りであって、
この図1から明らかな如く、出射される照明光束は、出
射角0°の付近に強い指向性を有している。
照明光束については、一般に夫々固有の配光特性を有す
ることが知られている。例えば、この種の内視鏡用の照
明光源としてよく用いられるところの,ライトガイドフ
ァイバ束を通して出射されるところの,照明光束の出射
角度と照射強度との関係は、図1に示す通りであって、
この図1から明らかな如く、出射される照明光束は、出
射角0°の付近に強い指向性を有している。
【0012】通常の場合、光源から出射された光線は、
照明レンズに対して夫々に異なる角度で入射され、且つ
該入射面で各々に屈折されるが、その後、照明レンズの
断面形状の如何によっては、該光線が、照明レンズの出
射面から出射される以前にレンズ境界部内面等で散乱し
て消滅したり、或は全反射されて方向を変えられたりす
ることがある。例えば、前記図1に見られるような指向
性の強い配光特性をもつ光源から出射された光線の内
で、出射角度が比較的大きく、且つ照射強度が比較的弱
い光線については、このような光線のけられが生じたと
しても、被照射面上での配光特性には殆んど影響を与え
ないが、これに対して、光源からの光線の出射角度が比
較的小さく、且つ照射強度が比較的強い光線について
は、光線のけられが生じた場合、そのけられる光量が著
るしくなって、被照射面上での配光特性に多大な影響が
でる。即ち、このように光源から出射される照明光束に
は、照明レンズの配光特性に関して、特に、強く寄与す
る範囲がある。この範囲を図2に示す。一般に、配光分
布が略ガウス分布に従うものとすると、光線の約75%
が強度比0.5以上の範囲に集中することになり、主
に、この範囲が被照射面上での配光特性に強く影響を与
えている。図2に示されているように、強度比0.5の
ときの光源から出射される光線の出射角度は略25°前
後であり、この付近を境界にして、これよりも出射角度
の大きい光線は、被照射面上での配光特性に余り大きな
影響を与えない。
照明レンズに対して夫々に異なる角度で入射され、且つ
該入射面で各々に屈折されるが、その後、照明レンズの
断面形状の如何によっては、該光線が、照明レンズの出
射面から出射される以前にレンズ境界部内面等で散乱し
て消滅したり、或は全反射されて方向を変えられたりす
ることがある。例えば、前記図1に見られるような指向
性の強い配光特性をもつ光源から出射された光線の内
で、出射角度が比較的大きく、且つ照射強度が比較的弱
い光線については、このような光線のけられが生じたと
しても、被照射面上での配光特性には殆んど影響を与え
ないが、これに対して、光源からの光線の出射角度が比
較的小さく、且つ照射強度が比較的強い光線について
は、光線のけられが生じた場合、そのけられる光量が著
るしくなって、被照射面上での配光特性に多大な影響が
でる。即ち、このように光源から出射される照明光束に
は、照明レンズの配光特性に関して、特に、強く寄与す
る範囲がある。この範囲を図2に示す。一般に、配光分
布が略ガウス分布に従うものとすると、光線の約75%
が強度比0.5以上の範囲に集中することになり、主
に、この範囲が被照射面上での配光特性に強く影響を与
えている。図2に示されているように、強度比0.5の
ときの光源から出射される光線の出射角度は略25°前
後であり、この付近を境界にして、これよりも出射角度
の大きい光線は、被照射面上での配光特性に余り大きな
影響を与えない。
【0013】従来のフレネルレンズにおける欠点である
ところの,前記した各隣接輪帯形凸部間での段差面の存
在による光線のけられを解消するためには、当該各輪帯
の個々を横断面V字状,又は略V字状に形成させること
で、問題となっている段差面の存在そのものをなくして
しまえばよい。しかし一方で、このような照明レンズを
用いて広角な範囲を照明しようとすると、当該横断面V
字状,又は略V字状のなす挟み角を十分に鋭角にする必
要があるが、この場合、例えば、図3に示されているよ
うに、照明レンズ10におけるレンズ本体11の発光体
側表面にあって横断面V字状,又は略V字状に形成され
た輪帯形凸部12の片側斜面13aに入射される強度比
0.5以上の光線は、他の片側斜面13bで殆んど全反
射されるために、視野周辺部の照度が低下して了うこと
になる。そこで、本発明の内視鏡用照明光学系において
は、図4に示す如く、輪帯形凸部12での横断面V字
状,又は略V字状(以下、説明の煩雑さを避けるため
に、“横断面V字状”,又は、単に“V字状”と呼んで
代表させる)による一方の片側斜面13aと他方の片側
斜面13bとが、V字の頂点を通って光軸に平行な直線
に対する夫々の角度θ1,θ2 を規定することにより、一
方の片側斜面13aに入射される光線の内、少なくとも
被照射面上での配光特性に対して特に強く寄与する範囲
の光線が、他方の片側斜面13bで完全には全反射され
ないようにしたものである。
ところの,前記した各隣接輪帯形凸部間での段差面の存
在による光線のけられを解消するためには、当該各輪帯
の個々を横断面V字状,又は略V字状に形成させること
で、問題となっている段差面の存在そのものをなくして
しまえばよい。しかし一方で、このような照明レンズを
用いて広角な範囲を照明しようとすると、当該横断面V
字状,又は略V字状のなす挟み角を十分に鋭角にする必
要があるが、この場合、例えば、図3に示されているよ
うに、照明レンズ10におけるレンズ本体11の発光体
側表面にあって横断面V字状,又は略V字状に形成され
た輪帯形凸部12の片側斜面13aに入射される強度比
0.5以上の光線は、他の片側斜面13bで殆んど全反
射されるために、視野周辺部の照度が低下して了うこと
になる。そこで、本発明の内視鏡用照明光学系において
は、図4に示す如く、輪帯形凸部12での横断面V字
状,又は略V字状(以下、説明の煩雑さを避けるため
に、“横断面V字状”,又は、単に“V字状”と呼んで
代表させる)による一方の片側斜面13aと他方の片側
斜面13bとが、V字の頂点を通って光軸に平行な直線
に対する夫々の角度θ1,θ2 を規定することにより、一
方の片側斜面13aに入射される光線の内、少なくとも
被照射面上での配光特性に対して特に強く寄与する範囲
の光線が、他方の片側斜面13bで完全には全反射され
ないようにしたものである。
【0014】図4においては、一方の斜面13a上の1
点に或る角度で入射した光線が、当該入射面で屈折した
状態を示してあり、この場合、斜線で示す領域の光線に
ついては、他方の斜面13bの内面で全反射されるため
に、図示省略した被照射面上での配光分布には寄与でき
ないが、斜線で示す領域以外で強度比0.5以上の光線
が寄与していれば、斜面13aが被照射面上になすべき
配光分布特性を著るしく損なうことはない。
点に或る角度で入射した光線が、当該入射面で屈折した
状態を示してあり、この場合、斜線で示す領域の光線に
ついては、他方の斜面13bの内面で全反射されるため
に、図示省略した被照射面上での配光分布には寄与でき
ないが、斜線で示す領域以外で強度比0.5以上の光線
が寄与していれば、斜面13aが被照射面上になすべき
配光分布特性を著るしく損なうことはない。
【0015】このとき、これらの輪帯形凸部12の各斜
面13a,13bの角度として、V字状凸部の頂点を通
って光軸に平行な直線に対する夫々の角度θ1,θ2 を規
定する条件式は、次のようにして導かれる。即ち、図5
(a) に示されているように、ここでは、各斜面13a,
13bと、該各斜面13a,13bの交点(V字状凸部
の頂点)Qを通る光軸に平行な直線とのなす角度を夫々
にθ1,θ2 とすると共に、一方の斜面13a上の1点P
に対して、光源からの出射角が0°の光線lが入射され
るものとする。そして、各斜面13a,13bの交点Q
を通る光軸に平行な直線をY軸,交点Qを通ってY軸と
直交する直線をX軸とし、且つ点Pには、X軸と平行な
X’軸をとり、該点Pで屈折した光線l’の屈折角をα
とする。今、一方の斜面13a上の点Pで屈折した光線
l’が、他方の斜面13bに当らないためには、少なく
とも該光線l’と斜面13bとが平行であることを必要
とする。このとき、角度θ1,θ2 と光線l’の出射角α
との関係式は、該図5(a) から明らかなように、 90°−θ2 =θ1 +α ‥‥(1) となる。又、点P上では、 sin(90°−θ1 )=n・sinα ‥‥(2) の関係が成り立っている。但し、nは照明レンズ10の
屈折率である。前記(1),(2) 式より、 n・cos(θ1 +θ2 )=cosθ1 ‥‥(3) が導かれる。そして、前記(3) 式は、θ1 =θ2 のと
き、簡単に解けて、 但し、0<θ1 <90°となる。仍って、光源からの出
射角が0°の光線lが、斜面13bに当らないための条
件は、斜面13aとY軸とのなす角θ1 が、 となる。尚、このとき、前記斜面13bとY軸とのなす
角θ2 は、θ2 ≧θ1 であればよい。
面13a,13bの角度として、V字状凸部の頂点を通
って光軸に平行な直線に対する夫々の角度θ1,θ2 を規
定する条件式は、次のようにして導かれる。即ち、図5
(a) に示されているように、ここでは、各斜面13a,
13bと、該各斜面13a,13bの交点(V字状凸部
の頂点)Qを通る光軸に平行な直線とのなす角度を夫々
にθ1,θ2 とすると共に、一方の斜面13a上の1点P
に対して、光源からの出射角が0°の光線lが入射され
るものとする。そして、各斜面13a,13bの交点Q
を通る光軸に平行な直線をY軸,交点Qを通ってY軸と
直交する直線をX軸とし、且つ点Pには、X軸と平行な
X’軸をとり、該点Pで屈折した光線l’の屈折角をα
とする。今、一方の斜面13a上の点Pで屈折した光線
l’が、他方の斜面13bに当らないためには、少なく
とも該光線l’と斜面13bとが平行であることを必要
とする。このとき、角度θ1,θ2 と光線l’の出射角α
との関係式は、該図5(a) から明らかなように、 90°−θ2 =θ1 +α ‥‥(1) となる。又、点P上では、 sin(90°−θ1 )=n・sinα ‥‥(2) の関係が成り立っている。但し、nは照明レンズ10の
屈折率である。前記(1),(2) 式より、 n・cos(θ1 +θ2 )=cosθ1 ‥‥(3) が導かれる。そして、前記(3) 式は、θ1 =θ2 のと
き、簡単に解けて、 但し、0<θ1 <90°となる。仍って、光源からの出
射角が0°の光線lが、斜面13bに当らないための条
件は、斜面13aとY軸とのなす角θ1 が、 となる。尚、このとき、前記斜面13bとY軸とのなす
角θ2 は、θ2 ≧θ1 であればよい。
【0016】次に、図5(b) に示すように、光源からの
出射角εの光線kが斜面13a上の点Pに入射されるも
のとする。該点Pで屈折される光線をk’とし、又、該
光線k’の屈折角をα’としたとき、該点Pで屈折され
る光線k’が、斜面13bに当らないようにするために
必要な角度θ1,θ2 及びα’の関係式は、該図5(b) か
ら明らかな如く、 90°−θ2 =θ1 +α’ ‥‥(6) となる。又、点P上では、 sin(90°−θ1 +ε)=n・sinα’ ‥‥(7) の関係が成り立っており、前記(6),(7) 式より、 n・cos(θ1 +θ2 )=cos(θ1 −ε) ‥‥(8) が導かれる。そして、前記(8) 式は、θ1 =θ2 のと
き、 n・cos2θ1 =cos(θ1 −ε) ‥‥(8') となり、角度εと屈折率nとに適当な値をあてはめるこ
とによって、斜面13aとY軸とのなす角度θ1 が決ま
る。
出射角εの光線kが斜面13a上の点Pに入射されるも
のとする。該点Pで屈折される光線をk’とし、又、該
光線k’の屈折角をα’としたとき、該点Pで屈折され
る光線k’が、斜面13bに当らないようにするために
必要な角度θ1,θ2 及びα’の関係式は、該図5(b) か
ら明らかな如く、 90°−θ2 =θ1 +α’ ‥‥(6) となる。又、点P上では、 sin(90°−θ1 +ε)=n・sinα’ ‥‥(7) の関係が成り立っており、前記(6),(7) 式より、 n・cos(θ1 +θ2 )=cos(θ1 −ε) ‥‥(8) が導かれる。そして、前記(8) 式は、θ1 =θ2 のと
き、 n・cos2θ1 =cos(θ1 −ε) ‥‥(8') となり、角度εと屈折率nとに適当な値をあてはめるこ
とによって、斜面13aとY軸とのなす角度θ1 が決ま
る。
【0017】又、ここで、これらの角度εと屈折率nと
の値を適当に変化させたときの屈折率nと角度θ1 との
関係をグラフに示すと図6のようになる。光源からの出
射角が25°以内の光線が、照明光学系の被照射面上で
の配光特性に強く寄与しているときには、前記角度ε=
25°としたときの屈折率nと角度θ1 との関係を示す
同図6のグラフによって規定されるところの,前記斜面
13aとY軸とのなす角度θ1 が、ここでの本発明を満
たす角度θ1 の条件の下限値となるもので、該図6によ
るとき、角度ε=25°のときの角度θ1 の値は、角度
ε=0°のときの角度θ1 の値から約3°程度鋭くなる
ことが判る。
の値を適当に変化させたときの屈折率nと角度θ1 との
関係をグラフに示すと図6のようになる。光源からの出
射角が25°以内の光線が、照明光学系の被照射面上で
の配光特性に強く寄与しているときには、前記角度ε=
25°としたときの屈折率nと角度θ1 との関係を示す
同図6のグラフによって規定されるところの,前記斜面
13aとY軸とのなす角度θ1 が、ここでの本発明を満
たす角度θ1 の条件の下限値となるもので、該図6によ
るとき、角度ε=25°のときの角度θ1 の値は、角度
ε=0°のときの角度θ1 の値から約3°程度鋭くなる
ことが判る。
【0018】即ち、このように内視鏡の照明光学系に用
いることのできる光源の配光分布特性を考慮して、本発
明者等が試行を行った結果、角度θ1 の条件は、次式の
ようになる。 従って、本発明に係る照明レンズ10でのレンズ本体1
1面に形成される横断面V字形状の輪帯形凸部12の満
たすべき条件は、 となる。
いることのできる光源の配光分布特性を考慮して、本発
明者等が試行を行った結果、角度θ1 の条件は、次式の
ようになる。 従って、本発明に係る照明レンズ10でのレンズ本体1
1面に形成される横断面V字形状の輪帯形凸部12の満
たすべき条件は、 となる。
【0019】ここで、前記(10)式において、角度θ1 が
下限値よりも小さい値をとるときには、斜面13aの1
点Pに入射する光線の内、照明光学系の被照射面上での
配光特性に強く寄与している光線がすべてけられてしま
う状態となり、該斜面13aが被照射面上になすべき配
光特性を著るしく損なうことになるために好ましくな
い。一方、本発明による照明レンズ10は、レンズ本体
11面に横断面V字形状による各斜面13a,13bを
もつ輪帯形凸部12を形成させて構成するのであるか
ら、該各V字形状斜面13a,13bでの角度θ1,θ2
が90°を越えることはない。
下限値よりも小さい値をとるときには、斜面13aの1
点Pに入射する光線の内、照明光学系の被照射面上での
配光特性に強く寄与している光線がすべてけられてしま
う状態となり、該斜面13aが被照射面上になすべき配
光特性を著るしく損なうことになるために好ましくな
い。一方、本発明による照明レンズ10は、レンズ本体
11面に横断面V字形状による各斜面13a,13bを
もつ輪帯形凸部12を形成させて構成するのであるか
ら、該各V字形状斜面13a,13bでの角度θ1,θ2
が90°を越えることはない。
【0020】又、前記(10)式によると、横断面V字形状
による各斜面13a,13bのなす角度θ1,θ2 の下限
値は、レンズ本体11に用いる硝材の屈折率nによって
も決められるので、この適用する硝材の材質を選択して
該下限値を変えることができる。例えば、配光角度が1
20°以上の広角な照明レンズを得ようとする場合は、
該各斜面13a,13bのなす角度θ1,θ2 をより鋭角
にしなければならないのであるが、この種の内視鏡にお
ける照明レンズは、一般に比較的小型であるために、こ
こでの横断面V字形状があまりにも鋭角化されると、そ
の加工精度を保持できずに、先端部分が潰れたり、欠け
たりすることがあり得るために、このような場合には、
屈折率nの高い硝材を選んで、該当角度θ1,θ2 の鋭角
化を緩和させるようにすればよい。
による各斜面13a,13bのなす角度θ1,θ2 の下限
値は、レンズ本体11に用いる硝材の屈折率nによって
も決められるので、この適用する硝材の材質を選択して
該下限値を変えることができる。例えば、配光角度が1
20°以上の広角な照明レンズを得ようとする場合は、
該各斜面13a,13bのなす角度θ1,θ2 をより鋭角
にしなければならないのであるが、この種の内視鏡にお
ける照明レンズは、一般に比較的小型であるために、こ
こでの横断面V字形状があまりにも鋭角化されると、そ
の加工精度を保持できずに、先端部分が潰れたり、欠け
たりすることがあり得るために、このような場合には、
屈折率nの高い硝材を選んで、該当角度θ1,θ2 の鋭角
化を緩和させるようにすればよい。
【0021】更に、本発明による照明レンズ10は、レ
ンズ本体11面に横断面V字形状による各斜面13a,
13bをもつ輪帯形凸部12を形成させて構成するもの
であるから、この照明レンズ10に極近接する被照射面
上では、該各斜面13a,13bからの配光の寄与が、
まだら状のムラになって現われるが、この種の内視鏡に
おける対物レンズの被写界深度を考慮するとき、極近接
状態の場合、対物レンズの被写界深度外になって、観察
には全く影響を及ぼす惧れがない。尚、本発明の照明レ
ンズ10については、例えば、これをプレス成形等によ
って容易に製作し得るので、その製造コストを十分に低
減することができる。
ンズ本体11面に横断面V字形状による各斜面13a,
13bをもつ輪帯形凸部12を形成させて構成するもの
であるから、この照明レンズ10に極近接する被照射面
上では、該各斜面13a,13bからの配光の寄与が、
まだら状のムラになって現われるが、この種の内視鏡に
おける対物レンズの被写界深度を考慮するとき、極近接
状態の場合、対物レンズの被写界深度外になって、観察
には全く影響を及ぼす惧れがない。尚、本発明の照明レ
ンズ10については、例えば、これをプレス成形等によ
って容易に製作し得るので、その製造コストを十分に低
減することができる。
【0022】
【実施例】次に、本発明に係る内視鏡用照明光学系及び
照明レンズにおける各別の実施例につき、図7乃至図1
5を参照して述べる。
照明レンズにおける各別の実施例につき、図7乃至図1
5を参照して述べる。
【0023】第1実施例.図7,図8は、本発明の第1
実施例を示している。これらの図7,図8の構成におい
て、本第1実施例では、ライトガイドファイバ束20の
出射端面の前方に配置される照明レンズ10に関して、
レンズ本体11面に光軸を中心とした同心円上で相互に
隣接して形成される複数条の輪帯形凸部12につき、光
軸側におけるV字形状斜面13aの角度θ1 と非光軸側
におけるV字形状斜面13bの角度θ2 とを、θ1 =θ
2 となるように横断面V字形状によって形成させ、観察
視野角80°程度の範囲を照明できるようにしたもので
ある。この場合にあっては、レンズ本体11の屈折率n
=1.883に、各V字形状斜面13a,13bの角度
θ1 =θ2 =35°に夫々設定している。又、本第1実
施例では、レンズ本体11の外周部11aでの内面にお
ける光線のけられによる視野周辺部の照度低下を防止す
べく、図8によっても明らかな如く、該外周部11aを
径方向へ延長させてあり、この場合、ここでの外周部1
1aでの内面における光線のけられを有効に防止するた
めには、先に述べた理由から、径方向への外周部11a
の延長距離をa,延長厚さをbとし、且つ光軸から最も
離れた斜面と光軸に平行な直線とのなす角度をθ0 とし
たとき、 a=b・tanθ0 のように設定するのが望ましい。
実施例を示している。これらの図7,図8の構成におい
て、本第1実施例では、ライトガイドファイバ束20の
出射端面の前方に配置される照明レンズ10に関して、
レンズ本体11面に光軸を中心とした同心円上で相互に
隣接して形成される複数条の輪帯形凸部12につき、光
軸側におけるV字形状斜面13aの角度θ1 と非光軸側
におけるV字形状斜面13bの角度θ2 とを、θ1 =θ
2 となるように横断面V字形状によって形成させ、観察
視野角80°程度の範囲を照明できるようにしたもので
ある。この場合にあっては、レンズ本体11の屈折率n
=1.883に、各V字形状斜面13a,13bの角度
θ1 =θ2 =35°に夫々設定している。又、本第1実
施例では、レンズ本体11の外周部11aでの内面にお
ける光線のけられによる視野周辺部の照度低下を防止す
べく、図8によっても明らかな如く、該外周部11aを
径方向へ延長させてあり、この場合、ここでの外周部1
1aでの内面における光線のけられを有効に防止するた
めには、先に述べた理由から、径方向への外周部11a
の延長距離をa,延長厚さをbとし、且つ光軸から最も
離れた斜面と光軸に平行な直線とのなす角度をθ0 とし
たとき、 a=b・tanθ0 のように設定するのが望ましい。
【0024】ここで、本第1実施例の構成のように、観
察視野角80°程度以下の比較的狭い範囲を照明するた
めの照明レンズ10では、各輪帯形凸部12の横断面V
字形状による各斜面13a,13bについて、光軸と平
行な直線に対する夫々の各角度θ1,θ2 をθ1 =θ2 と
し、同図7に示す如く、そのすべてを同一の横断面形状
に形成すればよい。そして、この場合の被照射面上にお
ける配光強度分布は、各輪帯形凸部12での各部の設定
寸法の如何にもよるが、該図7の断面構成において、光
軸を中心にして左側を向いた斜面の寄与と、右側を向い
た斜面の寄与とが重なり合ったものとなり、この照明レ
ンズ10から十分に離れたところでは、図9に示すよう
な配光強度分布を示し、ここでの観察視野角80°程度
以下の範囲の良好且つ十分な照明をなし得る。一方、こ
のように全ての各輪帯形凸部12の横断面V字形状を等
しく形成するときは、レンズ自体の加工性をも向上でき
る。
察視野角80°程度以下の比較的狭い範囲を照明するた
めの照明レンズ10では、各輪帯形凸部12の横断面V
字形状による各斜面13a,13bについて、光軸と平
行な直線に対する夫々の各角度θ1,θ2 をθ1 =θ2 と
し、同図7に示す如く、そのすべてを同一の横断面形状
に形成すればよい。そして、この場合の被照射面上にお
ける配光強度分布は、各輪帯形凸部12での各部の設定
寸法の如何にもよるが、該図7の断面構成において、光
軸を中心にして左側を向いた斜面の寄与と、右側を向い
た斜面の寄与とが重なり合ったものとなり、この照明レ
ンズ10から十分に離れたところでは、図9に示すよう
な配光強度分布を示し、ここでの観察視野角80°程度
以下の範囲の良好且つ十分な照明をなし得る。一方、こ
のように全ての各輪帯形凸部12の横断面V字形状を等
しく形成するときは、レンズ自体の加工性をも向上でき
る。
【0025】又、前記第1実施例の場合には、全ての各
輪帯形凸部12の横断面V字形状を同一に形成している
が、観察視野角80°以上の比較的広い範囲を良好に照
明可能な照明レンズ10とするためには、全ての各輪帯
形凸部12につき、これらを夫々に異なる横断面V字形
状に形成することが望ましい。つまり、観察視野角80
°以上の範囲を照明する照明レンズ10として、第1実
施例でのように、全ての各輪帯形凸部12を同一の横断
面V字形状に形成した場合、夫々の各斜面が被照射面上
でなす配光の寄与は、該照明レンズ10から十分に離れ
たところで、図10に示すように、2つのピークをもつ
配光強度分布となり、実際の観察では、これが所謂,照
度ムラとなって現われるために好ましくない。
輪帯形凸部12の横断面V字形状を同一に形成している
が、観察視野角80°以上の比較的広い範囲を良好に照
明可能な照明レンズ10とするためには、全ての各輪帯
形凸部12につき、これらを夫々に異なる横断面V字形
状に形成することが望ましい。つまり、観察視野角80
°以上の範囲を照明する照明レンズ10として、第1実
施例でのように、全ての各輪帯形凸部12を同一の横断
面V字形状に形成した場合、夫々の各斜面が被照射面上
でなす配光の寄与は、該照明レンズ10から十分に離れ
たところで、図10に示すように、2つのピークをもつ
配光強度分布となり、実際の観察では、これが所謂,照
度ムラとなって現われるために好ましくない。
【0026】そこで、前記第1実施例における変形例と
しては、前記すべての各輪帯形凸部につき、全ての各横
断面V字形状が夫々に異なるように形成させることによ
り、これらの各輪帯形凸部の各斜面が被照射面上でなす
配光の寄与は、図11に示すように、該照明レンズから
十分に離れたところで、相互に混合されて中心部に共通
のピークをもった望ましい配光強度分布となる。
しては、前記すべての各輪帯形凸部につき、全ての各横
断面V字形状が夫々に異なるように形成させることによ
り、これらの各輪帯形凸部の各斜面が被照射面上でなす
配光の寄与は、図11に示すように、該照明レンズから
十分に離れたところで、相互に混合されて中心部に共通
のピークをもった望ましい配光強度分布となる。
【0027】第2実施例.次に、図12,図13は、本
発明の第2実施例を示す。本第2実施例は、先に従来例
として述べた図16におけるような凹レンズに対して、
本発明を適用したものである。即ち、図12に示されて
いる如く、レンズ凹面に対して、光軸をz軸にとり、且
つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、凹面をz軸
方向に適当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割
すると共に、各エリアでのレンズ面が被照射面に対して
寄与するおおよその配光を計算し、これを本実施例での
照明レンズにおける横断面V字形状による夫々の各斜面
の傾きに適用させる。そして、本第2実施例の場合に
は、6個のエリアに分割し、図13に断面で示した照明
レンズを形成した。ここで、照明レンズの屈折率は、n
=1.883であり、光軸と平行な各軸y 101,y102,y
103 に対して、夫々の各斜面がなす角度θ101aと
θ101b,θ102aとθ102b,θ103aとθ103bは次表の通り
である。
発明の第2実施例を示す。本第2実施例は、先に従来例
として述べた図16におけるような凹レンズに対して、
本発明を適用したものである。即ち、図12に示されて
いる如く、レンズ凹面に対して、光軸をz軸にとり、且
つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、凹面をz軸
方向に適当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割
すると共に、各エリアでのレンズ面が被照射面に対して
寄与するおおよその配光を計算し、これを本実施例での
照明レンズにおける横断面V字形状による夫々の各斜面
の傾きに適用させる。そして、本第2実施例の場合に
は、6個のエリアに分割し、図13に断面で示した照明
レンズを形成した。ここで、照明レンズの屈折率は、n
=1.883であり、光軸と平行な各軸y 101,y102,y
103 に対して、夫々の各斜面がなす角度θ101aと
θ101b,θ102aとθ102b,θ103aとθ103bは次表の通り
である。
【0028】従って、本第2実施例でのように、照明レ
ンズの光軸から離れるに従い、横断面V字形状による夫
々の各斜面が次第に鋭角形状になるように形成させれ
ば、前記図11に示されているのと同様に、視野中心部
に照度のピークを有して、しかも視野周辺部においても
照度低下の少ない照明光学系が実現される。本第2実施
例の照明光学系によるときは、観察視野角80°以上の
比較的広い範囲を良好に照明し得る。
ンズの光軸から離れるに従い、横断面V字形状による夫
々の各斜面が次第に鋭角形状になるように形成させれ
ば、前記図11に示されているのと同様に、視野中心部
に照度のピークを有して、しかも視野周辺部においても
照度低下の少ない照明光学系が実現される。本第2実施
例の照明光学系によるときは、観察視野角80°以上の
比較的広い範囲を良好に照明し得る。
【0029】第3実施例.更に、図14,図15は、本
発明の第3実施例を示す。本第3実施例は、図14に示
すような非球面による照明レンズに対して、本発明を適
用したものである。即ち、この場合にも、図14に示さ
れている如く、レンズの非球面に対して、光軸をz軸に
とり、且つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、前
記第2実施例の場合と同様に、該非球面をz軸方向に適
当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割する。但
し、本第3実施例でのように、前記非球面が変曲点を有
する場合には、該変曲点を境界にしてx軸方向にAエリ
アとBエリアとに分割した上で、夫々の各エリアにつ
き、個別にz軸方向への分割を行う。そして、本第3実
施例の場合には、Aエリアをz軸方向に6分割し、且つ
Bエリアをz軸方向に4分割して、図15に断面で示し
た照明レンズを形成した。ここでも、照明レンズの屈折
率はn=1.883であり、光軸と平行な各軸y201,y
202,y203,y204,y205 に対して、夫々の各斜面がなす
角度θ201aとθ201b,θ202aとθ202b,θ203aと
θ203b,θ204aとθ204b,θ205aとθ205bは次表の通り
である。
発明の第3実施例を示す。本第3実施例は、図14に示
すような非球面による照明レンズに対して、本発明を適
用したものである。即ち、この場合にも、図14に示さ
れている如く、レンズの非球面に対して、光軸をz軸に
とり、且つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、前
記第2実施例の場合と同様に、該非球面をz軸方向に適
当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割する。但
し、本第3実施例でのように、前記非球面が変曲点を有
する場合には、該変曲点を境界にしてx軸方向にAエリ
アとBエリアとに分割した上で、夫々の各エリアにつ
き、個別にz軸方向への分割を行う。そして、本第3実
施例の場合には、Aエリアをz軸方向に6分割し、且つ
Bエリアをz軸方向に4分割して、図15に断面で示し
た照明レンズを形成した。ここでも、照明レンズの屈折
率はn=1.883であり、光軸と平行な各軸y201,y
202,y203,y204,y205 に対して、夫々の各斜面がなす
角度θ201aとθ201b,θ202aとθ202b,θ203aと
θ203b,θ204aとθ204b,θ205aとθ205bは次表の通り
である。
【0030】本第3実施例の照明光学系によるときは、
観察視野角100°以上の比較的広い範囲を良好に照明
し得る。
観察視野角100°以上の比較的広い範囲を良好に照明
し得る。
【0031】ここで、前記図14に示すような非球面形
状による照明レンズは、一般に加工性が悪くて、量産す
る場合には、その面精度を保証するのが困難であった
が、本第3実施例でのように、非球面形状をV字形状の
輪帯形凸部に置き換えることによって、その加工性が格
段に改善されるもので、プレス成形を採用する場合にあ
っては、製造歩留りが向上する。
状による照明レンズは、一般に加工性が悪くて、量産す
る場合には、その面精度を保証するのが困難であった
が、本第3実施例でのように、非球面形状をV字形状の
輪帯形凸部に置き換えることによって、その加工性が格
段に改善されるもので、プレス成形を採用する場合にあ
っては、製造歩留りが向上する。
【0032】
【発明の効果】以上、各実施例によって詳述したよう
に、本発明によれば、光源となる発光体と、発光体の照
明光束出射端の前方に配置される照明レンズとを備え、
発光体から出射される照明光束を照明レンズにより拡散
するようにした内視鏡用照明光学系において、照明レン
ズが、レンズ本体の発光体側表面に光軸を中心とした同
心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状,又は略
V字状をなす輪帯形凸部を有すると共に、これらの横断
面V字形状,又は略V字形状の斜面を特定の条件で形成
させるようにしたので、このようにして得る内視鏡用照
明光学系では、比較的広い照明範囲をもち、且つ視野周
辺部までの明るい照明が可能で、比較的光量ロスの少な
い構成を容易に提供できるという優れた特長がある。
に、本発明によれば、光源となる発光体と、発光体の照
明光束出射端の前方に配置される照明レンズとを備え、
発光体から出射される照明光束を照明レンズにより拡散
するようにした内視鏡用照明光学系において、照明レン
ズが、レンズ本体の発光体側表面に光軸を中心とした同
心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字状,又は略
V字状をなす輪帯形凸部を有すると共に、これらの横断
面V字形状,又は略V字形状の斜面を特定の条件で形成
させるようにしたので、このようにして得る内視鏡用照
明光学系では、比較的広い照明範囲をもち、且つ視野周
辺部までの明るい照明が可能で、比較的光量ロスの少な
い構成を容易に提供できるという優れた特長がある。
【図1】一般的な内視鏡用照明光学系におけるライトガ
イドファイバ束を通して照明レンズで拡散した場合の照
明光束の出射角度と照射強度との関係を示すグラフであ
る。
イドファイバ束を通して照明レンズで拡散した場合の照
明光束の出射角度と照射強度との関係を示すグラフであ
る。
【図2】同照明レンズの配光特性を示すグラフである。
【図3】本発明対象の内視鏡用照明光学系におけるV字
状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角度による光
拡散特性を説明する作用説明図である。
状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角度による光
拡散特性を説明する作用説明図である。
【図4】本発明を適用した場合の内視鏡用照明光学系に
おけるV字状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角
度による光拡散特性を説明する作用説明図である。
おけるV字状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角
度による光拡散特性を説明する作用説明図である。
【図5】(a) 及び(b) は、同V字状輪帯形凸部付き照明
レンズのV字状挟み角度を設定するための条件を説明す
る図である。
レンズのV字状挟み角度を設定するための条件を説明す
る図である。
【図6】同照明レンズでのV字状輪帯形凸部の斜面角度
とレンズ本体の屈折率との関係を示すグラフである。
とレンズ本体の屈折率との関係を示すグラフである。
【図7】本発明の第1実施例を適用したV字状輪帯形凸
部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を
示す光学系構成図である。
部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を
示す光学系構成図である。
【図8】同第1実施例におけるV字状輪帯形凸部付き照
明レンズに視野周辺部での照度低下防止手段を講じた場
合の光拡散特性を説明する作用説明図である。
明レンズに視野周辺部での照度低下防止手段を講じた場
合の光拡散特性を説明する作用説明図である。
【図9】同第1実施例での内視鏡用照明光学系における
V字状輪帯形凸部付き照明レンズの光拡散特性を示すグ
ラフである。
V字状輪帯形凸部付き照明レンズの光拡散特性を示すグ
ラフである。
【図10】同通常の場合のV字状輪帯形凸部付き照明レ
ンズの光拡散特性を示すグラフである。
ンズの光拡散特性を示すグラフである。
【図11】同本第1実施例によって改善されたV字状輪
帯形凸部付き照明レンズの光拡散特性を示すグラフであ
る。
帯形凸部付き照明レンズの光拡散特性を示すグラフであ
る。
【図12】本発明の第2実施例を凹面レンズに適用する
場合の条件,考え方を説明する図である。
場合の条件,考え方を説明する図である。
【図13】本発明の第2実施例を適用したV字状輪帯形
凸部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要
を示す光学系構成図である。
凸部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要
を示す光学系構成図である。
【図14】本発明の第3実施例を非球面レンズに適用す
る場合の条件,考え方を説明する図である。
る場合の条件,考え方を説明する図である。
【図15】本発明の第3実施例を適用したV字状輪帯形
凸部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要
を示す光学系構成図である。
凸部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要
を示す光学系構成図である。
【図16】従来の内側凹面付き照明レンズを用いた内視
鏡用照明光学系の概要を示す光学系構成図である。
鏡用照明光学系の概要を示す光学系構成図である。
【図17】従来のフレネルレンズを用いた内視鏡用照明
光学系の概要を示す光学系構成図である。
光学系の概要を示す光学系構成図である。
【図18】同フレネルレンズによる内視鏡用照明光学系
の光拡散状態を示す作用説明図である。
の光拡散状態を示す作用説明図である。
10 照明レンズ 11 レンズ本体 11a レンズ本体の外周部 12 V字状輪帯 13a V字状輪帯の一方の斜面 13b V字状輪帯の他方の斜面 20 ライトガイドファイバ束
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】第2実施例.次に、図12,図13は、本
発明の第2実施例を示す。本第2実施例は、先に従来例
として述べた図16におけるような凹レンズに対して、
本発明を適用したものである。即ち、図12に示されて
いる如く、レンズ凹面に対して、光軸をz軸にとり、且
つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、凹面をz軸
方向に適当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割
すると共に、各エリアでのレンズ面が被照射面に対して
寄与するおおよその配光を計算し、これを本実施例での
照明レンズにおける横断面V字形状による夫々の各斜面
の傾きに適用させる。そして、本第2実施例の場合に
は、6個のエリアに分割し、図13に断面で示した照明
レンズを形成した。ここで、照明レンズの屈折率は、n
=1.883であり、光軸と平行な各軸y 101,y102,y
103 に対して、夫々の各斜面がなす角度θ101aと
θ101b,θ102aとθ102b,θ103aとθ103bは次表の通り
である。
発明の第2実施例を示す。本第2実施例は、先に従来例
として述べた図16におけるような凹レンズに対して、
本発明を適用したものである。即ち、図12に示されて
いる如く、レンズ凹面に対して、光軸をz軸にとり、且
つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、凹面をz軸
方向に適当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割
すると共に、各エリアでのレンズ面が被照射面に対して
寄与するおおよその配光を計算し、これを本実施例での
照明レンズにおける横断面V字形状による夫々の各斜面
の傾きに適用させる。そして、本第2実施例の場合に
は、6個のエリアに分割し、図13に断面で示した照明
レンズを形成した。ここで、照明レンズの屈折率は、n
=1.883であり、光軸と平行な各軸y 101,y102,y
103 に対して、夫々の各斜面がなす角度θ101aと
θ101b,θ102aとθ102b,θ103aとθ103bは次表の通り
である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】第3実施例.更に、図14,図15は、本
発明の第3実施例を示す。本第3実施例は、図14に示
すような非球面による照明レンズに対して、本発明を適
用したものである。即ち、この場合にも、図14に示さ
れている如く、レンズの非球面に対して、光軸をz軸に
とり、且つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、前
記第2実施例の場合と同様に、該非球面をz軸方向に適
当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割する。但
し、本第3実施例でのように、前記非球面が変曲点を有
する場合には、該変曲点を境界にしてx軸方向にAエリ
アとBエリアとに分割した上で、夫々の各エリアにつ
き、個別にz軸方向への分割を行う。そして、本第3実
施例の場合には、Aエリアをz軸方向に6分割し、且つ
Bエリアをz軸方向に4分割して、図15に断面で示し
た照明レンズを形成した。ここでも、照明レンズの屈折
率はn=1.883であり、光軸と平行な各軸y201,y
202,y203,y204,y205 に対して、夫々の各斜面がなす
角度θ201aとθ201b,θ202aとθ202b,θ203aと
θ203b,θ204aとθ204b,θ205aとθ205bは次表の通り
である。
発明の第3実施例を示す。本第3実施例は、図14に示
すような非球面による照明レンズに対して、本発明を適
用したものである。即ち、この場合にも、図14に示さ
れている如く、レンズの非球面に対して、光軸をz軸に
とり、且つ径方向に光軸と垂直にx軸をとった上で、前
記第2実施例の場合と同様に、該非球面をz軸方向に適
当な幅Δhでn個(nは偶数)のエリアに分割する。但
し、本第3実施例でのように、前記非球面が変曲点を有
する場合には、該変曲点を境界にしてx軸方向にAエリ
アとBエリアとに分割した上で、夫々の各エリアにつ
き、個別にz軸方向への分割を行う。そして、本第3実
施例の場合には、Aエリアをz軸方向に6分割し、且つ
Bエリアをz軸方向に4分割して、図15に断面で示し
た照明レンズを形成した。ここでも、照明レンズの屈折
率はn=1.883であり、光軸と平行な各軸y201,y
202,y203,y204,y205 に対して、夫々の各斜面がなす
角度θ201aとθ201b,θ202aとθ202b,θ203aと
θ203b,θ204aとθ204b,θ205aとθ205bは次表の通り
である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】この表に示されているように、本第3実施
例においては、光軸側の斜面の光軸に対する傾斜角は、
70゜,43゜,34゜,40゜,34゜というよう
に、減少傾向が一旦増加傾向に転じた後、再度減少傾向
となり、また非光軸側の斜面の光軸に対する傾斜角は、
47゜,40゜,37゜,37゜,31゜というよう
に、減少傾向が途中で止まってから再度減少傾向にな
る、という極めて複雑な角度変化を呈している。そのた
めV字形状の二斜面によってなす角度は、117゜,8
3゜,71゜,77゜,65゜というように小さくなっ
たり大きくなったりしている。
例においては、光軸側の斜面の光軸に対する傾斜角は、
70゜,43゜,34゜,40゜,34゜というよう
に、減少傾向が一旦増加傾向に転じた後、再度減少傾向
となり、また非光軸側の斜面の光軸に対する傾斜角は、
47゜,40゜,37゜,37゜,31゜というよう
に、減少傾向が途中で止まってから再度減少傾向にな
る、という極めて複雑な角度変化を呈している。そのた
めV字形状の二斜面によってなす角度は、117゜,8
3゜,71゜,77゜,65゜というように小さくなっ
たり大きくなったりしている。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】本第3実施例の照明光学系によるときは、
観察視野角100°以上の比較的広い範囲を良好に照明
し得る。尚、ここで、前記図14に示すような非球面形
状による照明レンズは、一般に加工性が悪くて、量産す
る場合には、その面精度を保証するのが困難であった
が、本第3実施例でのように、非球面形状をV字形状の
輪帯形凸部に置き換えることによって、その加工性が格
段に改善されるもので、プレス成形を採用する場合にあ
っては、製造歩留りが向上する。
観察視野角100°以上の比較的広い範囲を良好に照明
し得る。尚、ここで、前記図14に示すような非球面形
状による照明レンズは、一般に加工性が悪くて、量産す
る場合には、その面精度を保証するのが困難であった
が、本第3実施例でのように、非球面形状をV字形状の
輪帯形凸部に置き換えることによって、その加工性が格
段に改善されるもので、プレス成形を採用する場合にあ
っては、製造歩留りが向上する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】ライトガイドファイバ束から出射される照明光
束の出射角度と照射強度との関係を示すグラフである。
束の出射角度と照射強度との関係を示すグラフである。
【図2】ライトガイドファイバ束から出射される照明光
束で照明レンズの配光特性に特に強く寄与する範囲を示
した図である。
束で照明レンズの配光特性に特に強く寄与する範囲を示
した図である。
【図3】本発明対象の内視鏡用照明光学系におけるV字
状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角度による光
拡散特性を説明する作用説明図である。
状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角度による光
拡散特性を説明する作用説明図である。
【図4】本発明を適用した場合の内視鏡用照明光学系に
おけるV字状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角
度による光拡散特性を説明する作用説明図である。
おけるV字状輪帯形凸部付き照明レンズのV字状挟み角
度による光拡散特性を説明する作用説明図である。
【図5】(a) 及び(b) は、同V字状輪帯形凸部付き照明
レンズのV字状挟み角度を設定するための条件を説明す
る図である。
レンズのV字状挟み角度を設定するための条件を説明す
る図である。
【図6】同照明レンズでのV字状輪帯形凸部の斜面角度
とレンズ本体の屈折率との関係を示すグラフである。
とレンズ本体の屈折率との関係を示すグラフである。
【図7】本発明の第1実施例を適用したV字状輪帯形凸
部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を
示す光学系構成図である。
部付き照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を
示す光学系構成図である。
【図8】同第1実施例におけるV字状輪帯形凸部付き照
明レンズに視野周辺部での照度低下防止手段を講じた場
合の光拡散特性を説明する作用説明図である。
明レンズに視野周辺部での照度低下防止手段を講じた場
合の光拡散特性を説明する作用説明図である。
【図9】同第1実施例での内視鏡用照明光学系における
V字状輪帯形凸部付き照明レンズの光拡散特性を示すグ
ラフである。
V字状輪帯形凸部付き照明レンズの光拡散特性を示すグ
ラフである。
【図10】全ての輪帯形凸部を同一の横断面V字形状に
形成した本発明の照明レンズで観察視野角80゜以上の
範囲を照射するようにした照明レンズの光拡散特性を示
すグラフである。
形成した本発明の照明レンズで観察視野角80゜以上の
範囲を照射するようにした照明レンズの光拡散特性を示
すグラフである。
【図11】全ての各輪帯形凸部を異なる横断面V字形状
に形成した本発明の照明レンズで観察視野角80゜以上
の範囲を照明するようにした照明レンズの光拡散特性を
示すグラフである。
に形成した本発明の照明レンズで観察視野角80゜以上
の範囲を照明するようにした照明レンズの光拡散特性を
示すグラフである。
【図12】本発明の照明レンズを凹面レンズに適用する
場合の条件,考え方を説明する図である。
場合の条件,考え方を説明する図である。
【図13】本発明の第2実施例のV字状輪帯形凸部付き
照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を示す光
学系構成図である。
照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を示す光
学系構成図である。
【図14】本発明の照明レンズを非球面レンズに適用す
る場合の条件,考え方を説明する図である。
る場合の条件,考え方を説明する図である。
【図15】本発明の第3実施例のV字状輪帯形凸部付き
照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を示す光
学系構成図である。
照明レンズを用いる内視鏡用照明光学系の概要を示す光
学系構成図である。
【図16】従来の内側凹面付き照明レンズを用いた内視
鏡用照明光学系の概要を示す光学系構成図である。
鏡用照明光学系の概要を示す光学系構成図である。
【図17】従来のフレネルレンズを用いた内視鏡用照明
光学系の概要を示す光学系構成図である。
光学系の概要を示す光学系構成図である。
【図18】同フレネルレンズによる内視鏡用照明光学系
の光拡散状態を示す作用説明図である。 ─────────────────────────────────────────────────────
の光拡散状態を示す作用説明図である。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図13
【補正方法】変更
【補正内容】
【図13】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図15
【補正方法】変更
【補正内容】
【図15】
Claims (2)
- 【請求項1】 光源となる発光体と、該発光体の前方に
配置される照明レンズとを備え、前記発光体から出射さ
れる照明光束を照明レンズにより拡散するようにした内
視鏡用照明光学系において、 前記照明レンズが、レンズの発光体側表面に光軸を中心
とした同心円上で相互に隣接する複数条の横断面V字
状,又は略V字状をなす輪帯形凸部を有して構成され、 前記各輪帯形凸部の横断面V字形状,又は略V字形状
が、光軸側斜面の光軸に対する傾斜角をθ1,非光軸側斜
面の光軸に対する傾斜角をθ2,レンズの屈折率をnとし
たとき、 なる条件を満足して形成されることを特徴とする内視鏡
用照明光学系。 - 【請求項2】 一方の面に光軸を中心とした同心円上で
相互に隣接する複数条の横断面V字状,又は略V字状を
なす輪帯形凸部を形成した照明レンズにおいて、 前記各輪帯形凸部の横断面V字形状,又は略V字形状
が、光軸側斜面の光軸に対する傾斜角をθ1,非光軸側斜
面の光軸に対する傾斜角をθ2,レンズの屈折率をnとし
たとき、 なる条件を満足して形成されることを特徴とする照明レ
ンズ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18813793A JPH0743620A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 内視鏡用照明光学系及び照明レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18813793A JPH0743620A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 内視鏡用照明光学系及び照明レンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0743620A true JPH0743620A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16218392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18813793A Withdrawn JPH0743620A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 内視鏡用照明光学系及び照明レンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0743620A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6469833B2 (en) | 2000-03-31 | 2002-10-22 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and an illumination lens element |
US6519619B1 (en) | 1999-01-26 | 2003-02-11 | Nec Corporation | Circuit for generating periodic function |
JP2015226712A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | オリンパス株式会社 | 内視鏡 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP18813793A patent/JPH0743620A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6519619B1 (en) | 1999-01-26 | 2003-02-11 | Nec Corporation | Circuit for generating periodic function |
US6469833B2 (en) | 2000-03-31 | 2002-10-22 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and an illumination lens element |
JP2015226712A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | オリンパス株式会社 | 内視鏡 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |