(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に観察光学系と照明光学系とが隣接配置されている内視鏡本体と、該内視鏡本体の少なくとも一部を被覆し、前記内視鏡本体の観察光学系と照明光学系とに対面する部分が透明部材により構成された内視鏡保護カバーと組み合わせて構成された保護カバー付き内視鏡において、
前記保護カバーの透明部材の外側面に施された反射防止コートの反射率を、以下の式により表される角度θn1又はωの何れか小さい方から角度θn2までの範囲内で特に低くなるようにしたことを特徴とする保護カバー付き内視鏡。
θn1＝ｔａｎ-1［（Ｌ＋ｒ）／（２ｔ＋２ｎｄ＋ｅ）］
θn2＝ｔａｎ-1［（Ｌ−ｒ）／（２ｔ＋２ｎｄ＋ｅ）］
θ(n-1)2＞ω≧θn2
但し、Ｌ：内視鏡本体の観察光学系の光軸と照明光学系の光軸との距離
ｒ：照明光学系の半径
ｔ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から前記保護カバーの透明部材の内側面までの距離
ｄ：前記保護カバーの透明部材の厚さ（空気換算長）
ｅ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から入射瞳位置までの距離
ｎ：照明光の前記保護カバーの透明部材外側面上での反射回数
２ω：観察光学系の視野範囲
である。
【請求項２】
前記保護カバーの透明部材の内側面に施された反射防止コートの反射率を、以下の式により表される角度θ′n1又はωの何れか小さい方から角度θ′n2までの範囲内で特に低くなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の保護カバー付き内視鏡。
θ′n1＝ｔａｎ-1［（Ｌ＋ｒ）／（２ｎｔ＋ｅ）］
θ′n2＝ｔａｎ-1［（Ｌ−ｒ）／（２ｎｔ＋ｅ）］
θ′(n-1)2＞ω≧θ′n2
但し、Ｌ：内視鏡本体の観察光学系の光軸と照明光学系の光軸との距離
ｒ：照明光学系の半径
ｔ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から前記保護カバーの透明部材の内側面までの距離
ｅ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から入射瞳位置までの距離
ｎ：照明光の前記保護カバーの透明部材外側面上での反射回数
２ω：観察光学系の視野範囲
である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内視鏡本体の挿入部，先端部が被覆されている保護カバー付き内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内視鏡では、その挿入部及び先端部を被覆する保護カバーを取り付けることにより、例えば、医療用のものであれば洗浄，消毒の手間を省いたり、工業用であれば放射線等に汚染された被観察物を観察する際でも内視鏡本体が汚染されるのを防止できるようになっている。
ところで、このように内視鏡に保護カバーを取り付ける場合、内視鏡本体の先端部には観察光学系と照明光学系とが隣接して配置されているため、照明光が保護カバーの透明部材の表面で反射してフレア，ゴーストを発生し易くなる。特に大きな問題となるゴーストは、図２０及び図２１に示すような二つの経路により発生している。
【０００３】
まず、第一の経路は、図２０に示すように、内視鏡本体５０の照明光学系３１より出射した照明光３２が保護カバー３３の透明部材３４の外側面３４ａで反射し、その反射光が内視鏡本体５０の観察光学系３５に入射し、視野内にゴーストとして現れるものである。以下このような経路を反射経路αと呼ぶことにする。尚、内視鏡の視野範囲，照明範囲，観察光学系３５と照明光学系３１の距離，保護カバー３３の透明部材３４の厚み等により、反射経路αによる反射は、１回のみ生じる場合と、保護カバー３３の透明部材３４の外側面３４ａと内側面３４ｂとの間で複数回繰り返される場合とがある。
【０００４】
もう一方の経路は、図２１に示すように、内視鏡本体５０の照明光学系３１より出射した照明光３２が保護カバー３３の透明部材３４の内側面３４ｂで反射し、内視鏡本体５０の観察光学系３５に入射するものである。以下このような経路を反射経路βと呼ぶことにする。この場合にも、保護カバー３３の透明部材３４の内側面３４ｂで１回目の反射により生じたゴーストが内視鏡本体５０の観察光学系３５に直接入射する場合と、保護カバー３３の透明部材３４の内側面３４ａと内視鏡本体５０の先端面５０ａとの間で複数回反射が繰り返され最終的に内視鏡本体３０の観察光学系３５に入射する場合とがある。
【０００５】
従来は、保護カバーの透明部材表面での照明光の反射によるゴーストの発生を防止するために、以下のような方法がとられていた。
保護カバー付き内視鏡において、ゴーストの発生を防止するための第一の方法は、図２２に示すように、保護カバーの観察用透明部材３６と照明用透明部材３７とを別個に構成することである。このように構成すれば、反射経路αを辿る照明光は内視鏡本体５０の観察光学系３５まで到達せず、ゴーストの問題が生じることはない。
又、第二の方法は、図２３に示す特開平３−２６４０３６号公報に開示されているように、保護カバーの透明部材３８の照明光学系３１と観察光学系３５との間に位置する表面に、光を散乱或いは吸収する減光部３９を設けることである。このような構成により、反射経路α，β夫々を辿る反射光により発生するゴーストが減光部３９で散乱或いは吸収され、ゴーストを低減させている。
【０００６】
保護カバー付き内視鏡において、ゴーストの発生を防止する第三の方法は、図２４に示す特開平２−１３２４０９号公報に開示されてい内視鏡のように、内視鏡本体の照明光学系３１と観察光学系３５との間の部分で、保護カバーの透明部材４０の肉厚が漸次変化するように構成する方法である。このように、照明光学系３１側から観察光学系３５側にかけて保護カバーの透明部材４０の肉厚が漸次厚くなるように構成されている場合には、保護カバーの透明部材４０内での照明光の反射角が次第に大きくなり、その照明光が観察光学系３５に達したときに視野角より大きくなるように構成すればゴーストが発生することはない。一方、反対に観察光学系３５側から照明光学系３１側にかけて保護カバーの透明部材４０の肉厚が漸次厚くなるように構成されている場合には、保護カバーの透明部材４０内での照明光反射回数が増加することによりその照明光は減衰し、視野内での反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストは目立ちにくくなる。
これらの方法以外にも、保護カバーの透明部材内での照明光の反射回数を増加させその照明光の強度を減衰させる方法としては、保護カバーの透明部材の厚みを薄くする方法や、観察光学系と照明光学系との距離を大きくとる方法等がある。
【０００７】
更に、保護カバー付き内視鏡において、特に反射経路βを辿る照明光によって発生するゴーストを除去するための第四の方法としては、図２５に示す実公昭６３−３３２０９号公報に開示さている内視鏡のように、内視鏡本体の観察窓４１と照明窓４２との間に遮光突起４３を形成する方法がある。この方法によれば、保護カバーと内視鏡本体の先端部との間に、照明光の保護カバー内側面による照明光の反射光を遮光する遮光部があるため、反射経路βを辿る照明光により発生するゴーストを除去することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなゴーストの発生を防止する方法には以下のような欠点がある。
まず、上記第一の方法、即ち保護カバーの観察用透明部材と照明用透明部材とを別体に構成する方法では、観察光学系の視野範囲及び照明光学系の照明範囲を確保するために、観察用透明部材及び照明用透明部材の外径を夫々内視鏡本体の観察光学系及び照明光学系の外径より大きくする必要がある。又、内視鏡保護カバーの観察用透明部材と照明用透明部材との間に、夫々の部材を保護カバーに固定し水密性を維持するための部材を挿入配置することが必要になる。このような要因により、観察光学系と照明光学系とをある程度離して配置せざるをえず、保護カバー付き内視鏡の先端部が大きくなってしまう。又、かかる内視鏡先端部の部品点数も増え、製造工程における作業時間が増加し、コストアップにつながることにもなる。
【０００９】
上記第二の方法、即ち観察光学系と照明光学系との間の保護カバーの透明部材の表面に光を散乱或いは吸収する減光部を設ける方法では、その減光部を黒塗り或いはその表面を祖面に形成することで対処しているため、視野，照明範囲内にそれらの減光部が進入すると、視野ケラレ，照明ケラレを生じてしまう。特に、内視鏡本体の先端部から保護カバーの内側面までの距離が大きい場合や、内視鏡本体の光学系の光軸に対し保護カバーが垂直方向にずれてしまった場合には、前記ケラレの問題がより顕著になる。
【００１０】
更に、上記第三の方法によれば、反射経路αを辿る反射光により発生するゴーストの観察光学系への入射を防止するか、或いは、かかる照明光の強度を減衰させ発生するゴーストの強度を抑制することはできるが、反射経路βを辿る照明光によるゴーストは発生してしまう。特に、内視鏡本体の先端部と保護カバー透明部材の内側面とが密着していれば反射経路βを辿る照明光の反射回数も多くなり、発生するゴーストも減衰する。しかし、一般に内視鏡を被観察部に挿入する際に首振りを行ったり、ねじったりする場合があり、このような動きに対応して内視鏡の本体と保護カバーとを内視鏡の先端部分で密着させ続けることは困難である。よって、内視鏡の使用時に反射経路βを辿る反射光により発生するゴーストが視野内に進入するのを防止しきれないことになる。
又、保護カバーの透明部材の肉厚を薄くすると、その部分の強度が落ちるため、内視鏡本体と衝突した場合等の破損する虞が生じるし、観察光学系と照明光学系との距離を大きくすると、結果的に保護カバー付き内視鏡の外径が大きくなってしまう。
【００１１】
又、上記第四の方法によれば、反射経路βを辿る照明光により発生するゴーストを防止することは可能になるが、反射経路α辿る照明光により発生するゴーストは防止しきれない。この方法では、上記第一の方法と同様に、内視鏡本体の観察光学系と照明光学系との間に遮光部を形成しているため、内視鏡本体の先端部自体が大きくなってしまい、ひいては保護カバー付き内視鏡の外径も大きくなってしまう。更に、内視鏡本体表面と保護カバー内側面との間隔が広がってしまう場合には、反射経路βを辿る照明光によるゴーストも発生してしまうことになる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点に鑑み、製造コストの低い単純な構成で、内視鏡の外径が大きくなることもなく、観察視野内にゴースト，フレアの発生しない保護カバー付き内視鏡を提供することを目的とする。又、本発明の保護カバー付き内視鏡では、視野ケラレ，照明ケラレを生じることはなく、内視鏡本体と保護カバーとにズレが生じた場合にも問題なく前記効果が得られるように配慮している。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記目的を達成するために、本発明による保護カバー付き内視鏡は、先端部に観察光学系と照明光学系とが隣接配置されている内視鏡本体と、この内視鏡本体の少なくとも一部を被覆し、前記内視鏡本体の観察光学系と照明光学系とに対面する部分が透明部材により構成された内視鏡保護カバーと組み合わせて構成された保護カバー付き内視鏡において、前記内視鏡保護カバーの透明部材の少なくとも一面に特定入射角に対する反射率が低くなる照明光の反射防止コートとしてのコーティングを施した。
【００１９】
このとき、前記保護カバーの透明部材の外側面に施された反射防止コートの反射率は、以下の式により表される角度θn1又はωの何れか小さい方から角度θn2までの範囲内で特に低くなるように設定すると、反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストを効果的に抑制することができる。
0003695781.tif 000002
但し、Ｌ：内視鏡本体の観察光学系の光軸と照明光学系の光軸との距離
ｒ：照明光学系の半径
ｔ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から前記保護カバーの透明部材の内側面までの距離
ｄ：前記保護カバーの透明部材の厚さ（空気換算長）
ｅ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から入射瞳位置までの距離
ｎ：照明光の前記保護カバーの透明部材外側面上での反射回数
２ω：観察光学系の視野範囲
である。
【００２０】
一方、前記保護カバーの透明部材の外側面に施された反射防止コートの反射率を、以下の式により表される角度θ’n1又はωの何れか小さい方から角度θ’n2までの範囲内で特に低くなるように設定しても、本発明の目的を達成することができる。
0003695781.tif 000003
但し、Ｌ：内視鏡本体の観察光学系の光軸と照明光学系の光軸との距離
ｒ：照明光学系の半径
ｔ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から前記保護カバーの透明部材の内側面までの距離
ｅ：内視鏡本体の観察光学系の観察窓面から入射瞳位置までの距離
ｎ：照明光の前記保護カバーの透明部材外側面上での反射回数
２ω：観察光学系の視野範囲
である。
【００２１】
以下、本発明の作用について説明する。
【００２２】
図１は本発明の保護カバー付き内視鏡の先端部の構成を示す断面図である。図のように、本発明の保護カバー付き内視鏡では、観察光学系２と照明光学系３とが隣接配置された内視鏡本体１の先端部に保護カバー４が取り付けられている。又、保護カバー４の内視鏡本体１の先端面１ａと対面する位置に透明部材５が設けられている。
【００２３】
まず、反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストについて説明する。
内視鏡本体１の照明光学系３から出射した照明光３ａは保護カバー４の透明部材５の内側面６でその一部が反射し、残りは透過する。透明部材５の内側面６がコーティングがされていない状態でその反射率ＲがＲ＜１であるとき、図２に示すように、内視鏡本体からの照明光の出射光量を１とすると、反射光の光量はＲ，透過光の光量は１−Ｒとなる。透明部材５の内側面６を透過した照明光の一部は、透明部材５の外側面７で反射し、残りは透過する。このとき、保護カバーの透明部材５の外側面７がコーティングがされていない状態であれば、透明部材５の内側面６を透過した照明光の１−Ｒの光量のうち、Ｒ（１−Ｒ）分が透明部材５の外側面７で反射し、（１−Ｒ）2 分が透過することになる。同様に、透明部材５の外側面７で反射したＲ（１−Ｒ）の光量のうち、Ｒ2 （１−Ｒ）分が透明部材５の内側面６で反射し、Ｒ（１−Ｒ）2 分が透過する（図中のＰ1 ，Ｐ2 ，・・・，Ｐn は外側面７上における照明光の反射点を示している）。この繰り返しにより、保護カバーの透明部材５の外側面７でｎ回（ｎは自然数）反射した光が最終的に図１に示した内視鏡本体１の観察光学系２に入射してゴーストとなるとすると、観察光学系２内で発生するゴーストの強度は、
Ｒ2n-1（１−Ｒ）2                               ・・・・（７）
となる。
【００２４】
一方、図２において、保護カバーの透明部材５の外側面７に反射率ｋＲ（ｋ＜１）の反射防止のためのコーティングを施すと、発生するゴーストの強度は、
ｋn Ｒ2n-1（１−Ｒ）2                           ・・・・（８）
となり、この場合、ｋ＜１であるためゴーストは大幅に弱くなり、目立たなくなる。例えば、保護カバーの透明部材５がＢＳＬ７により形成されている場合には、コーティングがされていない状態ならば透明部材５の表面の反射率ＲはＲ＝０．０４であるが、その表面にマルチコートを施すと反射率はｋＲ＝０．００３となる。透明部材５の外側面７での反射回数ｎがｎ＝１である場合には、無コーティング状態ならば光の強度は照明射出光量の３．６％、透明部材５の外側面７にマルチコートを施した場合には、それが０．２８％となる。このように、保護カバーの透明部材５の外側面７にマルチコートを施せば、発生するゴーストの強度は１０分の１以下となるため、ゴーストは殆ど目立たない状態になる。更に、保護カバーの透明部材５の内側面６にもかかるコーティングを施せば、発生するゴーストの強度は、
ｋ2n-1Ｒ2n-1（１−Ｒ）2                         ・・・・（９）
となり、一層目立たないものとなる。
【００２５】
同様に、反射経路βを辿る照明光により生じるゴーストについて考える。
図３において、内視鏡本体１の照明光学系３から出射した照明光３ａは反射経路αを辿る場合と同様に、保護カバー４の透明部材５の内側面６でその一部が反射し残りは透過する。そして、その反射光は、透明部材５の内側面６と内視鏡本体１の先端面１ａとの間の反射を繰り返し、観察光学系２へ入射しゴーストとなる。このとき、図４に示すように、照明光学系３からの照明光の射出光量を１とし、保護カバーの透明部材５の内側面６の反射率をＲとすれば、透明部材５の内側面６による反射光の光量はＲとなる。次に、透明部材５の内側面６での反射光が反射率Ｓを有する内視鏡本体１の先端面１ａで反射したとすると、この反射光の強度はＲＳとなる（図中のＱ1 ，Ｑ2 ，・・・，Ｑn は内側面６上における照明光の反射点を示している）。
【００２６】
よって、保護カバーの透明部材５の内側面６上でｎ回（ｎは自然数）反射した光が観察光学系２に入射してゴーストを生じるとすると、このときのゴーストの強度は、
Ｒn Ｓn-1 （１−Ｓ）                            ・・・・（１０）
となる。ここで、保護カバーの透明部材５の内側面６に照明光の反射を防止するためのコーティングを施し、かかる面における反射率がｋ’Ｒ（ｋ’＜１）になった場合、このときの反射経路βを辿る照明光により発生するゴーストの強度は、
ｋ’n Ｒn Ｓn-1 （１−Ｓ）                      ・・・・（１１）
となる。この場合、ｋ’＜１であるため、発生するゴーストの強度を大幅に弱くすることができる。
例えば、このとき、保護カバーの透明部材５をＢＳＬ７により形成し、反射防止コートをマルチコート、透明部材５の内側表面６での反射回数ｎをｎ＝１とした場合、コーティングを施すことによって発生するゴーストの強度はコーティングがされていない状態の場合の僅か７．５％となり、明らかに発生するゴーストは目立ちにくくなっている。
【００２７】
ところで、内視鏡本体から出射される照明光にはその波長による強度の差が生じるため、発生するゴーストもその波長により異なった強度を示す。図５は発生するゴーストの波長特性を示しているが、このゴーストの波長特性が図中の曲線Ｃのように可視波長域内で強度が変動しているとき、前記保護カバーの透明部材の表面上に施すコーティングの波長特性がＡであるような場合、ゴーストの波長特性はＡ’（＝Ａ×Ｃ）となり、特定波長領域内で強い強度を保ったまま残存することから、色のついたゴーストが見えてしまう。そこで、反射率特性が図中の曲線Ｂで示されるように、ゴースト光の強度が強い波長において分光反射率が小さくなるような分光反射率を有するコーティングを施せば、ゴーストの波長特性はＢ’（＝Ｂ×Ｃ）に示すようになり、ほぼ全ての波長領域に亘って前記照明光の強度が衰退して、ゴーストが見えるようなことはなくなる。
【００２８】
又、照明光の波長による強度の差が殆ど生じない場合であっても、反射経路αを辿る照明光によりゴーストが発生する場合には、図３に示した保護カバー４の透明部材５の外側面７において相対的に高い反射率を生じる波長領域の反射率を、透明部材５の内側面６に施した反射防止コートにより相対的に低くなるように設定し、一方、透明部材５の内側面６において相対的に高い反射率を生じる波長領域の反射率を、透明部材５の外側面７に施した反射防止コートにより相対的に低くなるように設定することが好ましい。このように構成することによって、両面に施された反射防止コートの有する波長特性を合成することができ、両面間において反射される照明光の強度をほぼ全波長領域において弱くすることができる。例えば、図６に示す曲線Ｄ及びＥの反射率を有する反射防止コートを夫々ゴーストの原因面に施せば、合成される反射率は図中の曲線Ｆのようになり広波長領域での反射率を低く設定することができる。
このように、ゴーストの原因となる二面以上の反射面に夫々波長特性の異なる反射防止コートを施し、一方の面の反射率が他方の面の反射率に比べて相対的に高くなるように設定すれば、夫々の面が有する波長特性が合成されることにより、発生するゴーストの強度を全波長領域に亘って低く抑制することができる。このようにすることを「波長特性が互いに相殺される」と表現することにする。
【００２９】
又、反射経路βを辿る反射光によるゴーストが発生する場合にも、上記と同様に、内視鏡本体の先端面において高い反射率を生じる波長領域内での反射率を特に低くすることができる反射防止コートを図３に示した保護カバー４の透明部材５の内側面６に施せば、照明光の反射光の強度はほぼ全波長領域で低くなり、発生するゴーストは目立たなくなる。即ち、このとき、図７に示すように、内視鏡本体１の観察光学系２の観察窓面９にもコーティングを施し、前記と同様に保護カバー４の透明部材５の内側面６の反射率波長特性と観察光学系２の観察窓面９の反射率波長特性とが互いに相殺されるようにすれば、発生するゴーストを目立ちにくくすることができるのである。
【００３０】
前述のように、保護カバー付き内視鏡において発生するゴーストは、図７に示すように、内視鏡本体１から出射する照明光の保護カバー４の透明部材５の内側面６及び外側面７による反射光が観察光学系２に入射し、図示しないＣＣＤ撮像面まで到達することが原因である。よって、最終的にＣＣＤ撮像面に照明光の透明部材５による反射光がある程度の強度以上で到達しなければゴーストは見えないことになる。
そこで、保護カバー４の透明部材５の内側面６或いは外側面７にコーティングを施すとき、内視鏡本体１から出射される照明光が有する波長特性、ＣＣＤ感度の波長特性、観察光学系内に設けられている色補正フィルタ等の光学部材による波長特性の全てを合成し、ＣＣＤにに到達するゴーストの強度が強い波長領域の反射率を相対的に低くし得るコーティングを施せば、保護カバー付き内視鏡においてゴーストの生じない視野を確保することができ、観察に支障を来すようなことはなくなる。
【００３１】
ところで、一般的な反射防止コートは、垂直方向に入射する光に対して最も反射率が低くなるように設計されている。この場合、図８に示すように、入射角度が大きくなるにつれて反射率も高くなる。一方、図９及び１０に示すように、保護カバー付き内視鏡では、保護カバー４の透明部材５の内側面６及び外側面７での反射角がθである反射光によりゴーストが発生している。
そこで、保護カバー４の透明部材５の内側面６及び外側面７に夫々施す反射防止コートを入射角θに対する反射率が低くなるように設定することにより、より一層のゴースト防止効果を得ることができる。
【００３２】
まず、このときの反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストを防止するための条件を図９に基づき説明する。図９において、内視鏡本体１には観察光学系２と照明光学系３とが夫々光軸間の距離Ｌで隣接配置されている。ここで、観察光学系２の観察窓面９から入射瞳位置までの距離をｅ、照明光学系３の半径をｒとする。又、観察光学系２の光軸１０と照明光学系３の光軸１１とを結んだ直線と照明光学系３の外径との交点のうち、観察光学系２から遠い側の点をＭ、近い側の点をＮとする。一方、保護カバーには空気換算長での厚さがｄである透明部材５が設けられており、透明部材５の内側面６と内視鏡本体１の観察光学系２の観察窓面９との距離をｔとする。
【００３３】
このとき、点Ｍから出射した照明光が透明部材５の外側面７で１回反射したときの反射光の観察光学系２への入射角度θ11は以下の式により表される。
0003695781.tif 000004
同様に、点Ｎから出射した照明光が透明部材５の外側面７で１回反射したときの反射光の観察光学系２への入射角度θ12は以下の式により表される。
0003695781.tif 000005
【００３４】
以上により、観察光学系２の観察窓面上に達する照明光の反射光の観察光学系２内への入射角の大きさはθ11からθ12の範囲となる。
ところで、観察光学系２の視野角が２ωであるとすると、θ12≧ωであれば、前記照明光は観察光学系２の視野内へ入ることはない。又、θ11＞ωであれば、観察光学系２に入射する照明光の入射角の大きさの範囲はθ12からωまでとなる。よって、透明部材５の外側面７に施す反射防止コートにおいては、入射角がθ11又はωの何れか小さい方からθ12までの範囲の観察光学系２へ入射する照明光の反射率を特に低く設定できるような構成であれば、ゴーストの発生を防止する上で非常に効果的である。
【００３５】
次に、透明部材５の外側面７での反射回数がｎ回の場合について考える。点Ｍ，Ｎより出射する照明光の透明部材５の外側面７による反射光の入射角の大きさを夫々θn1，θn2とすると、θn1，θn2は以下の式によって示される。
0003695781.tif 000006
ここで、（ｎ−１）回反射した照明光はωよりも大きな入射角を有するが、ｎ回反射した照明光はωよりも入射角が小さくなる。従って、θ(n-1)2＞ω≧θn2（ｎ＝１，２，・・・・）であれば、透明部材５の外側面７でｎ回目の反射をした照明光が始めて視野内に入ることになり、入射角がθn2である場合の反射光により発生するゴーストが最も強く見えることになる。
【００３６】
従って、θ(n-1)2＞ω≧θn2（ｎ＝１，２，・・・・）のときに、照明光の入射角の大きさの範囲はθn1又はω何れかの小さいほうからθn2であるため、この範囲内で反射率が特に低くなるような反射防止コートを透明部材５の外側面７に施せば、ゴーストの発生を非常に効果的に防止することができる。
尚、更に反射回数の多い照明光（例えば（ｎ＋１）回反射した照明光）は、より観察光学系２への入射角が小さくなり、当然観察光学系２の有効像面に到達することになる。しかし、反射光は反射回数が大きくなる程その強度が衰退するため、本発明のように、反射光のうち最強のゴースト原因となるものについて対処できるようにしておけば、ゴーストの発生が問題となるようなことはない。
【００３７】
同様にして、図１０を用いて反射経路βを辿る反射光により発生するゴーストについて説明する。保護カバー４の透明部材５の内側面６での照明光の反射回数がｎ回の場合の反射角度θ’n1とθ’n2とを考えると、θ’n1及びθ’n2は以下に示す式によって表される。
0003695781.tif 000007
ここでも、前記と同様に、θ(n-1)2＞ω≧θn2（ｎ＝１，２，・・・・）のときに、入射角がθn1又はωの何れか小さいほうからθn2までの範囲内において反射率が特に低くなる反射防止コートを透明部材５の外側面７に施せば、ゴースト発生の防止に大きな効果が得られる。
尚、上記説明において、反射回数ｎ＝１の場合は条件式θ(n-1)2＞ω≧θn2の上限がθ02となるが、反射回数ゼロの反射光というのは存在しないため、角度θ02も存在しない。従って、ｎ＝１の場合には、前記条件式はω≧θ12という関係式に置き換えられる。
【００３８】
【実施例】
以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
第一実施例
図１１及び図１２に基づき、本実施例にかかる保護カバー付き内視鏡について説明する。
図１１は内視鏡先端部の構成を示す断面図であり、観察光学系２２の光軸２４と照明光学系２３の光軸２５とを含む面の断面を示している。図中、二点鎖線は観察光学系２２の視野範囲を示している。内視鏡本体２１の先端部には視野角２ω＝１００°の観察光学系２２と照明光学系２３とが隣接して配置されている。尚、観察光学系２２の光軸２４と照明光学系２３の光軸２５との距離Ｌは４ｍｍである。又、内視鏡本体２１の先端部に取り付けられた保護カバー２６の内視鏡の観察光学系２２及び照明光学系２３に対面する部分には、材質がＢＳＬ７（屈折率ｎd ＝１．５１６３、厚さｄ＝０．６ｍｍ）の平行平板２７が設けられており、内視鏡本体２１の先端面２８と平行平板２７の内側面２９との距離は０．３ｍｍとなっている。
ここで、保護カバー２６に設けられている平行平板２７の内側面２９及び外側面３０には、反射率が０．３％のマルチコートが施されている。
尚、ＢＳＬ７にコーティングが施されていない状態での反射率は４．２１％である。
【００３９】
まず、反射経路αでは、図１１において点線で示された照明光の平行平板２７の外側面３０での反射回数ｎが２回の場合、反射角θ＝５７°＞ωとなるので照明光が観察光学系２２に入射してゴーストとなるようなことはない。そこで、平行平板２７の外側面３０での反射回数ｎが３回である場合について考える。
照明光学系２３から出射される照明光の出射光量を１としたとき、上記条件式（９）に基づき観察光学系２２に入射する照明光の強度を計算すると、以下のようになる。
▲１▼内側面２９及び外側面３０にマルチコートを施した場合：2.28×10-13 
▲２▼内側面２９及び外側面３０にコーティングがされていない状態の場合：
1.213 ×10-7
このように、反射面にマルチコートを施した場合の反射光の強度は、無コーティング状態の場合のそれと比較して１０-6倍となる。
【００４０】
次に、反射経路βでは、図１２に示すように、平行平板２７の内側面２９での反射回数ｎがｎ≦４の場合、反射角の大きさは観察光学系２２の視野角より大きくなり、ゴーストが視野内に現れて観察に支障をきたすことはない。そこで、反射回数ｎが５以上の場合に、観察光学系２２に入射する反射光の強度を上記条件式（１１）に基づき計算すると、内側面２９が無コーティング状態である場合と比較して、マルチコートが施されている場合には１０-6倍となる。又、反射経路αでｎ＞４の場合及び反射経路βでｎ＞６の場合には、夫々上記説明の場合よりも、反射回数は多くなるため反射光は弱くなり、発生するゴーストが目立ちにくくなる。
【００４１】
以上のように、平行平板２７の内側面２９及び外側面３０にマルチコートを施すことにより、反射経路α，βを辿る反射光を原因とするゴーストは双方とも強度が衰退し、ゴーストが視野内に入り込むことはなくなる。
このとき、反射経路βにおいては、内視鏡本体２１の先端面２８のうち、観察光学系２２の観察窓面でも照明光の反射が起きているため、観察光学系２２の観察窓面にも反射防止コートを施すことよりゴーストの発生を抑制することができる。特に、かかる反射防止コートとして施されるマルチコートの反射率を、相対的に高い反射率を生じる波長領域で低くなるよう構成すれば、非常に効果的にゴーストの発生を防止することができる。
【００４２】
第二実施例
次に、図１１及び図１３に基づいて本実施例にかかる保護カバー付き内視鏡を説明する。
本実施例の保護カバー付き内視鏡は、図１１に示した第一実施例の内視鏡と同様の構成を有しているが、保護カバー２６の平行平板２７がＰＭＭＡ（プラスチック）により構成されている点が異なっている。そして、平行平板２７の外側面３０には反射コートａ（二層コート）が、内側面２９には反射コートｂ（ＰＭＭＡ用多層コート）が施されている。図１３には、このときの反射コートａ及びｂの反射率特性が示されている。尚、同図において、ａ×ｂの表記は反射コートａと反射コートｂとの合成波長特性を示している。
【００４３】
二層コートは多層コートと比較して安価であるが、特定波長（反射コートａでは４４０〜５４０ｎｍ）領域内での反射率は低いものの、この他の波長領域における反射率は相対的に若干高くなる。よって、二層コートを平行平板２７の外側面３０及び内側面２９の双方に施すと、反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストは、前記二面に施された反射防止コートの波長特性を合成することにより前記特定波長領域内での反射率は更に低くなるものの、それ以外の波長領域では反射率が相対的に高くなるため、発生するゴーストを完全に除去することは不可能になる。
一方、多層コートを用いると、広波長領域に亘って反射率を低く抑えることができ、ゴーストの発生を完全に抑えることが可能になるが、高価なものになってしまうという問題がある。
【００４４】
そこで、本実施例では、二層コートを平行平板２７の外側面３０に施し、その内側面２９にはマルチコートを施したことにより、照明光の反射率は図１３に示したａ×ｂのように広波長領域でほぼ平坦になる。更に、製造コストも、両面をマルチコートで覆った場合と比較して格段に安価になっている。
【００４５】
第三実施例
図１４において、曲線ｆは照明光の波長特性を、曲線ｇは観察光学系を構成する光学系部品の光の透過率とＣＣＤの感度とを合成した内視鏡感度の波長特性を示している。又、曲線ｈは前記曲線ｆとｇとを合成した値を示している。この前提の下で、本実施例にかかる保護カバー付き内視鏡では、保護カバーの透明部材の内側面及び外側面に、図１５において曲線ｉとして示された波長特性を有する単層コートを施している。その他の構成は第一実施例に示したものと同様である。
【００４６】
内視鏡本体から出射する照明光が保護カバーの透明部材の表面で反射し、内視鏡本体の観察光学系に入射してゴーストを発生するような場合、このゴーストの波長特性は図１４に示す曲線ｈのようになり、波長領域４８０〜５８０ｎｍでの強度が特に強いことが分かる。そこで、波長領域４８０〜５８０ｎｍにおける照明光の反射率が特に低くなるような反射防止コート（曲線ｉに示す波長特性を有する）をかかる保護カバーの照明光の反射面に施せば、反射光の強度は図１５に示す曲線ｊのようになり、前記波長領域内での反射光は特に弱くなる。
又、前記以外の波長領域においては、保護カバーの透明部材の表面における照明光の反射率は相対的に高くなるが、元来発生するゴーストのなかでもこれらの領域での波長の強度は強くなく、波長領域４８０〜５８０ｎｍにおける反射光の強度に比べても、極端に強くなるようなことはない。よって、ほぼ全波長域において発生するゴーストは弱くなり、視野内にゴーストが入り込んで障害を発生するようなことはなくなる。
【００４７】
第四実施例
図１６及び１７は本実施例にかかる保護カバー付き内視鏡の内視鏡先端部の構成を示す断面図であり、観察光学系２２の光軸２４と照明光学系２３の光軸２５とに沿う断面を示している。この図のように、内視鏡本体２１の先端部には視野角２ω＝１００°を有する観察光学系２２と照明光学系２３とが隣接して配置されている。尚、観察光学系２２の光軸２４と照明光学系２３の光軸２５との距離Ｌは４ｍｍである。観察光学系２２の観察窓面２２ａから平行平板２７の内側面２９までの距離ｅ＝０．３４ｍｍ，照明光学系２３の半径ｒ＝１ｍｍである。又、内視鏡本体２１の先端部に取り付けられた保護カバーの観察光学系２２及び照明光学系２３に対面する部分には、材質がＰＭＭＡ（屈折率ｎd ＝１．４９２、厚さｄ＝０．５ｍｍ）である平行平板２７が設けられており、内視鏡本体２１の先端面２８と平行平板２７の内側面２９との距離は０．３ｍｍとなっている。
尚、図１６では、前記保護カバーの平行平板２７の厚さを空気換算長として示している。
【００４８】
まず、図１６に基づき、反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストについて考える。上記式（１），（２），（３）によりｎ＝１のとき、θ12＝６１．７８°、ｎ＝２のとき、θ22＝５２．７°となるため、平行平板２７の外側面３０での反射回数ｎが２回のときに最も強いゴーストが見えることになる。このとき、θ21＝６５．４９°であるので、ゴーストの発生原因となる照明光の観察光学系２３への入射角の大きさは５２．７〜６０°の範囲となる。
同様にして、図１７に基づき、反射経路βを辿る照明光により発生するゴーストについて考える。ｎ＝２のとき、θ’22＝６２．８３°、ｎ＝３のとき、θ’32＝５４．５°となるので、平行平板２７の内側面２９での反射回数ｎが３回であるときに最も強いゴーストが見えることになる。このとき、θ’31＝６６．８°であるため、ゴーストの発生原因となる照明光の観察光学系２３への入射角の大きさは５４．５〜６０°の範囲となる。
【００４９】
ここで、平行平板２７の内側面２９及び外側面３０には、図１８に示す反射特性を有するＰＭＭＡ用マルチコートを施す。同図において、曲線ｗ，ｘ，ｙ，ｚは、夫々マルチコート面に入射する照明光の入射角の大きさが０°，３０°，５０°，６０°である場合に対する反射率が示されている。又、図１９はＰＭＭＡ用二層コートが有する反射特性を示したものであり、図中の曲線ｗ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’は夫々二層コート面に入射する照明光の入射角の大きさが０°，３０°，５０°，６０°である場合に対する反射率が示されている。ここで、図１８と図１９とを比較すれば、マルチコートは二層コートに比べ、入射角５０°及び６０°に対する反射率が低いことが分かる。よって、図１８に示された波長特性を有するマルチコートを平行平板２７の外側面３０及び内側面２９に施すことにより、効果的にゴーストの発生を防止することができるようになる。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれは、コスト的に優れた単純な構成で、内視鏡の外径が大きくなることもなく、視野ケラレ，照明ケラレを生ぜず内視鏡本体と保護カバーとのズレにも対応し得る、観察視野内にゴースト，フレアを生じない保護カバー付き内視鏡を提供することができる。
又、本発明の保護カバー付き内視鏡は、保護カバーの透明部材の表面に反射防止コートを施すことにより、照明光学系の出射光量の前記透明部材表面での反射による光量のロスを抑制し、同時に観察光学系に入射する際の光量ロスも減少させることができるため、内視鏡の観察視野が明るくなるという利点も有する。
更に、本発明の保護カバー付き内視鏡では、保護カバーの透明部材に施したコーティングにより、前記透明部材の耐久性も向上し、傷等を生じにくくなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による保護カバー付き内視鏡の先端部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明による保護カバー付き内視鏡の先端部における照明光の反射経路を説明するための図である。
【図３】本発明による保護カバー付き内視鏡の先端部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明による保護カバー付き内視鏡の先端部における照明光の反射経路を説明するための図である。
【図５】発生するゴーストの波長特性を示す図である。
【図６】照明光の反射面にコーティングを施した効果を説明するための図である。
【図７】本発明による保護カバー付き内視鏡の先端部の構成を示す断面図である。
【図８】照明光が観察光学系の観察窓に入射するときの入射角の大きさと反射率の大きさとの関係を示す図である。
【図９】反射経路αを辿る照明光により発生するゴーストの防止方法を説明するための図である。
【図１０】反射経路βを辿る照明光により発生するゴーストの防止方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の第一実施例にかかるカバー付き内視鏡の構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第一実施例にかかるカバー付き内視鏡の構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１３】本発明の第二実施例にかかるカバー付き内視鏡により得られる効果を説明するための図である。
【図１４】本発明の第三実施例にかかるカバー付き内視鏡を説明するための図である。
【図１５】本発明の第三実施例にかかるカバー付き内視鏡により得られる効果を説明するための図である。
【図１６】本発明の第四実施例にかかるカバー付き内視鏡の構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１７】本発明の第四実施例にかかるカバー付き内視鏡の構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１８】本発明の第四実施例にかかるカバー付き内視鏡による得られる効果を説明するための図である。
【図１９】本発明の第四実施例にかかるカバー付き内視鏡による得られる効果を説明するための図である。
【図２０】従来の保護カバー付き内視鏡において発生するゴーストの原因を説明するための図である。
【図２１】従来の保護カバー付き内視鏡において発生するゴーストの原因を説明するための図である。
【図２２】従来の保護カバー付き内視鏡においてゴーストの発生を防止するための方法を説明するための図である。
【図２３】従来の保護カバー付き内視鏡においてゴーストの発生を防止するための方法を説明するための図である。
【図２４】従来の保護カバー付き内視鏡においてゴーストの発生を防止するための方法を説明するための図である。
【図２５】従来の保護カバー付き内視鏡においてゴーストの発生を防止するための方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２１    内視鏡本体
１ａ，２８  内視鏡本体の先端面
２，２２    観察光学系
３，２３    照明光学系
３ａ        照明光
４，２６    内視鏡保護カバー
５          透明部材
６，２９    内側面
７，３０    外側面
９          観察窓面
１０，１１，２４，２５  光軸
２７          平行平板
Ｌ          光軸２４と光軸２５との距離
Ｍ，Ｎ      光軸１０と光軸１１とを結んだ直線と観察光学系３の外径との交点
ｄ          透明部材５（平行平板２７）の厚さ
ｅ          観察光学系２の観察窓面８から入射瞳位置までの距離
ｒ          照明光学系３の半径
ｔ          内側面６と観察光学系２の観察窓面９までの距離
【図１】
0003695781.tif 000008
【図２】
0003695781.tif 000009
【図３】
0003695781.tif 000010
【図４】
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【図５】
0003695781.tif 000012
【図６】
0003695781.tif 000013
【図７】
0003695781.tif 000014
【図８】
0003695781.tif 000015
【図９】
0003695781.tif 000016
【図１０】
0003695781.tif 000017
【図１１】
0003695781.tif 000018
【図１２】
0003695781.tif 000019
【図１３】
0003695781.tif 000020
【図１４】
0003695781.tif 000021
【図１５】
0003695781.tif 000022
【図１６】
0003695781.tif 000023
【図１７】
0003695781.tif 000024
【図１８】
0003695781.tif 000025
【図１９】
0003695781.tif 000026
【図２０】
0003695781.tif 000027
【図２１】
0003695781.tif 000028
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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