JPH0743620A

JPH0743620A - 内視鏡用照明光学系及び照明レンズ

Info

Publication number: JPH0743620A
Application number: JP18813793A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Suzuki; 隆之鈴木; Takao Mori; 孝夫森
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1995-02-14

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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θ_101aと
θ_101b，θ_102aとθ_102b，θ_103aとθ_103b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。

【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θ_201aとθ_201b，θ_202aとθ_202b，θ_203aと
θ_203b，θ_204aとθ_204b，θ_205aとθ_205b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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

１０照明レンズ１１レンズ本体１１ａレンズ本体の外周部１２Ｖ字状輪帯１３ａＶ字状輪帯の一方の斜面１３ｂＶ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】

【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】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。 ─────────────────────────────────────────────────────

【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

【特許請求の範囲】

【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。