(57)【要約】  配光性能を低下させることなくハレーションを抑制し良好な観察を行う。内視鏡装置の挿入部（１）の先端に設けられ、観察対象を観察するための撮像光学系（３）と、前記挿入部（１）の先端に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光する複数の照明光学系（２）と、を備え、前記挿入部（１）の先端面において、各前記照明光学系（２）と撮像光学系（３）とが次の条件式（１）を満たすように配置されている内視鏡装置を提供する。      １≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）  ここで、φは挿入部１の先端面の外径であり、  ｇ（ω，Ｒ）は、前記先端面において、前記撮像光学系（３）の中心から当該前記照明光学系（２）の中心を通り前記先端面の外縁までの距離に前記撮像光学系（３）のレンズ面の有効径を除した距離（Ｒ）と撮像光学系（３）の画角（ω）とから定まる光軸方向の観察距離である。
2013035522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡装置の挿入部の先端に設けられ、観察対象を観察するための撮像光学系と、
前記挿入部の先端に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光する複数の照明光学系と、を備え、
前記挿入部の先端面において、各前記照明光学系と撮像光学系とが次の条件式（１）を満たすように配置されている内視鏡装置。
１≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）
ここで、φは挿入部の先端面の外径であり、
ｇ（ω，Ｒ）は、前記先端面において、前記撮像光学系の中心から当該前記照明光学系の中心を通り前記先端面の外縁までの距離に前記撮像光学系のレンズ面の有効径を除した距離Ｒと撮像光学系の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。
【請求項２】
各前記照明光学系の球面配光照度関数をｆ（θ）とした場合に、次の条件式（２）を満たす請求項１に記載の内視鏡装置。
０．９≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２×ｆ（θ）≦２５  ・・・  （２）
ここで、θはｇ（ω，Ｒ）及び当該前記照明光学系の中心を通る線分と、当該照明光学系の光軸とが成す角度であり、球面配光照度関数ｆ（θ）は、前記照明光学系を基準として球面物体を照らしたときの照度を示す関数であって、前記照明光学系の中心からの射出角が０°のときの照度を１とした場合に、前記照明光学系の射出角の範囲における照度分布を示す関数である。
【請求項３】
撮像範囲が８角である請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像光学系の中心を基準とした各前記照明光学系の中心の方位角のうち、少なくとも一つの方位角αが、次の条件式（３）を満たす請求項３に記載の内視鏡装置。
０≦α≦２５，５５≦α≦９０  ・・・  （３）
【請求項５】
複数の前記照明光学系のうち、少なくとも１つが凹レンズからなる請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
各前記照明光学系の球面配光照度関数ｆ（θ）が次の条件式（４）を満たす請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の内視鏡装置。
０．３０≦ｆ（５０°）≦０．６０  ・・・  （４）
【請求項７】
前記撮像光学系が、次の条件式（５）を満たす請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の内視鏡装置。
３＜ｔａｎωＭ＜１４  ・・・  （５）
ここで、ωＭは、前記撮像光学系における最大像高に対する半画角である。
【請求項８】
前記挿入部の先端面において、該先端面の外径φと前記撮像光学系と各前記照明光学系との中心間距離ｒとが次の条件式（６）を満たす請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の内視鏡装置。
０．４≦ｒ／φ≦１．０  ・・・  （６）
【請求項９】
複数の前記照明光学系うち、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、前記最小の中心照度の２倍以下の中心照度である請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置、特に、先端の挿入部に複数の照明光学系を備えた内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先端の挿入部に設けられた照明用のレンズと、レンズに照明光を導くライトガイドファイバとを有する照明光学系を複数備えた内視鏡装置が知られている。内視鏡装置によって体腔内を観察する場合には、挿入部を体腔内に挿入し、光源から射出された照明光をライトガイドファイバにより挿入部まで導光し、導光された照明光をレンズにより拡散させることで観察対象部位を照明している。【０００３】
このような内視鏡装置の例として、特許文献１には２つの照明手段を各照明手段の中心照度に対して周辺部の照度が２倍以下となるように適宜離間させて配置することにより、観察領域の照度のばらつきを抑制するものが開示されている。また、特許文献２には、球面配光分布が所定の条件を満たす照明光学系を設けることで、内視鏡の細径化しつつ配光ムラを抑制するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３７３４５号公報
【特許文献２】特開２００６−７２０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような内視鏡装置において、特に、大腸等の管状構造で入り組んだ構造である被写体を観察する際に、撮像光学系の一部分に照明光の反射光が集中することにより、撮像された画像において当該部分が白飛びするハレーションと称される現象が生じ、観察に支障をきたすという問題があった。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、配光性能を低下させることなくハレーションを抑制し、良好な観察を行うことができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、内視鏡装置の挿入部の先端に設けられ、観察対象を観察するための撮像光学系と、前記挿入部の先端に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光する複数の照明光学系と、を備え、前記挿入部の先端面において、各前記照明光学系と撮像光学系とが次の条件式（１）を満たすように配置されている内視鏡装置を提供する。
１≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）
ここで、φは挿入部の先端面の外径であり、
ｇ（ω，Ｒ）は、前記先端面において、前記撮像光学系の中心から当該前記照明光学系の中心を通り前記先端面の外縁までの距離に前記撮像光学系のレンズ面の有効径を除した距離Ｒと撮像光学系の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。【０００８】
本発明の一態様によれば、条件式（１）を満たすことで、撮像光学系に対して照明光学系が適切に配置される。従って、例えば、スコープが被写体の壁面に接した際にも、照明光学系と被写体の壁面との距離を適切に保つことができると共に、照明光学系を配置した方向の撮像光学系の視野角を低く保つことができる。従って、撮像光学系による強い反射光の観察を抑制し、その結果ハレーションを抑制しつつ、被写体を良好に観察することができる。【０００９】
条件式（１）の上限を超えると、ハレーションを抑制する効果が低減し、被写体の正確な情報を得られないことがあり、その結果、病変部の観察が困難になる虞がある。一方、条件式（１）の下限を超えると、ハレーションを抑制する効果は向上するが、被写体が、例えば平面であるような場合には、照明光学系による配光性能が低下する虞がある。【００１０】
本発明の一態様において、各前記照明光学系の球面配光照度関数をｆ（θ）とした場合に、次の条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．９≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２×ｆ（θ）≦２５  ・・・  （２）
ここで、θはｇ（ω，Ｒ）及び当該前記照明光学系の中心を通る線分と、当該照明光学系の光軸とが成す角度であり、球面配光照度関数ｆ（θ）は、前記照明光学系を基準として球面物体を照らしたときの照度を示す関数であって、前記照明光学系の中心からの射出角が０°のときの照度を１とした場合に、前記照明光学系の射出角の範囲における照度分布を示す関数である。【００１１】
このようにすることで、スコープの外周部における配光が狭くなるので、照明光学系の角度特性に起因した被写体への過剰な配光が防止される。従って、被写体の壁面に適切に照明光を配光し、ハレーションを抑制することができる。
条件式（２）の上限を超えると、照明光の被写体からの強い反射光によるハレーションが生じる頻度が高くなる虞がある。一方、条件式（２）の下限を超えると、被写体が例えば、平面であるような場合には、照明光学系による配光性能が低下する虞がある。【００１２】
本発明の一態様において、撮像範囲が８角である構成が好ましい。
このようにすることで、観察範囲を方向によって異ならせることができる。従って、例えば、撮像光学系を中心として照明を上下左右に配置させるなどすることにより、ハレーションを抑制することができる。【００１３】
上記構成において、前記撮像光学系の中心を基準とした各前記照明光学系の中心の方位角のうち、少なくとも一つの方位角αが、次の条件式（３）を満たすことが好ましい。
０≦α≦２５，５５≦α≦９０  ・・・  （３）
一般に、撮像光学系の画角が大きくなるとより強い反射光を観察してしまい、ハレーションが生じやすくなる。特に、撮像範囲が８角である場合に、方位角が条件式（３）を満たすようにすることで、対角方向の画角をハレーションが生じにくい範囲内とすることができる。【００１４】
本発明の一態様において、複数の前記照明光学系のうち、少なくとも１つが凹レンズからなることが好ましい。
このようにすることで、当該照明光学系の球面配光照度関数ｆ（θ）の値を小さくすることができ、被写体への過剰な配光を防止することができる。これは挿入部の先端面の径が小さい場合に、より有効である。【００１５】
本発明の一態様において、各前記照明光学系の球面配光照度関数ｆ（θ）が次の条件式（４）を満たすことが好ましい。
０．３０≦ｆ（５０°）≦０．６０  ・・・  （４）
このようにすることで、照明光学系の配光が広くなり過ぎることを防止するので、周辺部において強い反射光が生じることを防止することができる。条件式（４）の上限を超えるとハレーションが生じやすくなり、下限を超えると十分な配光が得られなくなる。特に、被写体が広い平面部である場合には、照明不足となり良好な観察ができない虞がある。【００１６】
本発明の一態様において、前記撮像光学系が、次の条件式（５）を満たすことが好ましい。
３＜ｔａｎωＭ＜１４  ・・・  （５）
ここで、ωＭは、前記撮像光学系における最大像高に対する半画角である。
一般に、撮像光学系が広角になるとハレーションが生じやすくなるので、上記した条件式（５）を満たすことでハレーションを抑制することができる。【００１７】
本発明の一態様において、前記挿入部の先端面において、該先端面の外径φと前記撮像光学系と各前記照明光学系との中心間距離ｒとが次の条件式（６）を満たすことが好ましい。
０．４≦ｒ／φ≦１．０  ・・・  （６）
このようにすることで、より適切にハレーションを抑制することができる。すなわち、条件式（６）の上限を超えるとハレーションが生じやすくなり、下限を超えるとハレーションは抑制するものの、照明光学系による配光性能が低下したり、挿入部先端において構造物の物理的干渉が起こりやすくなる。このため、先端面の外径φと前記撮像光学系と各前記照明光学系との中心間距離ｒとが条件式（６）を満たすことで、より適切にハレーションを抑制することができる。【００１８】
本発明の一態様において、複数の前記照明光学系うち、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、前記最小の中心照度の２倍以下の中心照度であることが好ましい。
複数の照明光学系を有する場合において、何れかの照明光学系が他の照明光学系に対してその中心照度が２倍以上となると、特定の方向にハレーションが生じやすくなる傾向がある。また、特に被写体が平面である場合には、近接時に配光が不均一になってしまう。従って、複数の照明光学系を有する場合には、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、最小の中心照度の２倍以下の中心照度とすることによりハレーションを抑制することができる。中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、最小の中心照度の１．６倍以下の中心照度とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、配光性能を低下させることなくハレーションを抑制し、良好な観察を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡装置の挿入部の先端の正面を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端面において照明光学系及び撮像光学系の配置関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る内視鏡装置に適用される照明光学系の側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る内視鏡装置に適用される照明光学系の配光テーブルである。
【図５】発明の実施例１に係る内視鏡装置の挿入部の先端の正面を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施例２に係る内視鏡装置の挿入部の先端の正面を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施例３に係る内視鏡装置の挿入部の先端の正面を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施例４に係る内視鏡装置の挿入部の先端の正面を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施例５に係る内視鏡装置の挿入部の先端の正面を示す概略構成図である。
【図１０】本発明の実施例１乃至実施例５に係る各種データをまとめた図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態に係る内視鏡装置について図面を参照して説明する。
図１は、内視鏡装置の挿入部１の先端部正面を示しており、図１に示すように、挿入部１には、図示しない光源から出射されライトガイドファイバ１１（図３参照）を介して供給された照明光を観察対象に配光する照明光学系２、観察対象の画像を撮像する撮像光学系３、撮像光学系３に対して洗浄用の流体や空気を供給するノズル４及び鉗子やプローブ等の処置用器具を導出させるチャンネル５、及び、挿入部１内の物理的構造物に起因して生じる突出部６が設けられている。
【００２２】
図２は、照明光学系２及び撮像光学系３の配置関係を示す説明図であり、図２においては照明光学系２及び撮像光学系３以外の他の構造物の図示を省略している。被写体の壁面を適切に照らしながらハレーションを抑制するには、例えば、挿入部１が当該壁面に接した際に照明光学系２と壁面とがある程度離間していることや、照明光学系２を配置する方向の撮像光学系３の視野角が低くなることなどが必要となる。そこで、挿入部１の先端面において、照明光学系２を撮像光学系３に対して以下の条件を満たすように配置する。
１≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）
ここで、φは挿入部の先端面の外径であり、ｇ（ω，Ｒ）は、挿入部１の先端面において、撮像光学系３の中心から何れかの照明光学系２の中心を通り挿入部１の先端面の外縁までの距離撮像光学系のレンズ面の有効径を除した距離Ｒと撮像光学系の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。
【００２３】
すなわち、Ｒは、図２（Ａ）に示すように、撮像光学系３と何れかの照明光学系２との中心間距離ｒと、このｒを挿入部の先端面の外周部まで延長した部分ｒ’とを加えた距離に、撮像光学系３のレンズ面の有効径ｒ”を除した距離であり、Ｒ＝ｒ＋ｒ’−ｒ”で表わされる。従って、ｇ（ω，Ｒ）は、Ｒと撮像光学系３の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。このとき、照明光学系２が被写体の壁面を照らす角度は、ｔａｎθ＝ｒ’／ｇ（ω，Ｒ）を満たす。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、挿入部１の先端面に対して照明光学系２が傾いて配置される場合には、その傾き量ξを考慮してθをθ−ξに置き換える。
【００２５】
条件式（１）を満たすように照明光学系２を配置することで、撮像光学系３に対して照明光学系２が適切に配置される。従って、例えば、挿入部先端が被写体の壁面に接した際にも、照明光学系２と被写体の壁面との距離を適切に保つことができると共に、照明光学系２を配置した方向の撮像光学系３の視野角を低く保つことができるので、撮像光学系３による強い反射光の観察を抑制し、その結果ハレーションを抑制しつつ、被写体を良好に観察することができる。
【００２６】
条件式（１）の上限を超えると、ハレーションを抑制する効果が低減し、被写体の正確な情報を得られないことがある。その結果、病変部の観察が困難になる虞がある。一方、条件式（１）の下限を超えると、ハレーションを抑制する効果は向上するが、被写体が、例えば平面であるような場合には、照明光学系２による配光性能が低下する虞がある。
【００２７】
このため、下記の条件式（２）を満たすことがより好ましく、
１．４≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦２４  ・・・  （２）
また、下記の条件式（３）を満たすことが更に好ましい。
１．８≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦１８  ・・・  （３）
【００２８】
また、照明光学系の角度特性に起因した被写体への過剰な配光が防止するために、照明光学系２を、その球面配光照度関数をｆ（θ）とした場合に、次の条件式（４）を満たすように配置する。
０．９≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２×ｆ（θ）≦２５  ・・・  （４）
ここで、θはｇ（ω，Ｒ）及び照明光学系２の中心を通る線分と、当該照明光学系２の光軸とが成す角度であり（図２（Ｂ）のθ参照）、球面配光照度関数ｆ（θ）は、照明光学系２を基準として球面物体を照らしたときの照度を示す関数であって、照明光学系２の中心からの射出角が０°のときの照度を１とした場合に、照明光学系２の射出角の範囲における照度分布を示す関数である。
【００２９】
条件式（４）の上限を超えると、照明光の被写体からの強い反射光によるハレーションが生じる頻度が高くなる虞がある。一方、条件式（４）の下限を超えると、被写体が例えば、平面であるような場合には、照明光学系２による配光性能が低下する虞がある。
【００３０】
このため、次の条件式（５）を満たすように照明光学系２を配置することがより好ましく、
１．２≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２×ｆ（θ）≦２０  ・・・  （５）
次の条件式（６）を満たすように照明光学系２を配置することが更に好ましい。
１．５≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２×ｆ（θ）≦１５  ・・・  （６）
【００３１】
さらに、一般に、撮像光学系の画角が大きくなるとより強い反射光を観察してしまい、ハレーションが生じやすくなる。このため、撮像光学系３の中心を基準として照明光学系２の中心の方位角のうち、少なくとも一つの方位角αが、次の条件式（７）を満たすように配置する。
０≦α≦２５，５５≦α≦９０  ・・・  （７）
特に、本実施形態においては、後述するように撮像光学系３の撮像範囲を８角としているので、方位角が条件式（７）を満たすようにすることで、対角方向の画角をハレーションが生じにくい範囲内とすることができる。
【００３２】
また、照明光学系２の配光が広くなり過ぎることを防止して周辺部における強い反射光の発生を防止するために、照明光学系２の球面配光照度関数ｆ（θ）が次の条件式（８）を満たすようにする。
０．３０≦ｆ（５０°）≦０．６０  ・・・  （８）
条件式（８）の上限を超えるとハレーションが生じやすくなり、下限を超えると十分な配光が得られなくなる。特に、被写体が広い平面部である場合には、照明不足となり良好な観察ができない虞がある。このため、より適切な配光を確保してハレーションを抑制するには、次の条件式（９）を満たすことがより好ましい。
０．３５≦ｆ（５０°）≦０．５５  ・・・  （９）
【００３３】
また、照明光学系２と撮像光学系３とは、照明光学系２の配光性能を維持しつつ挿入部先端における他の構造物の物理的干渉を生じさせないために、次の条件式（１０）を満たすように配置される。
０．４≦ｒ／φ≦１．０  ・・・  （１０）
ここで、φは先端面の外径であり、ｒは撮像光学系３と各照明光学系２との中心間距離である。
以下の条件式（１１）を満たすことがより好ましい。
０．５≦ｒ／φ≦０．９  ・・・  （１１）
【００３４】
挿入部１の先端面において複数設けられる照明光学系２は、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、最小の中心照度の２倍以下、より好ましくは１．６倍以下の中心照度であるようにする。特定方向のハレーションを抑制すると共に、特に被写体が平面である場合の近接時における配光の不均一を抑制する。
【００３５】
そして、上記した条件を満たすように配置される照明光学系２には、種々の構成を適用することができ、後述する実施例においては、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す照明光学系２ａ〜２ｃを適宜組み合わせて適用する例を示した。図４に、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す照明光学系２ａ〜２ｃの配光テーブルを示した。
【００３６】
照明光学系２ａは、図３（Ａ）に示すように、先端部正面側（図３（Ａ）中左側）を平面とし、光源側（図３（Ａ）中右側）凹面とする１枚の平凹レンズ１０と、ライトガイドファイバ１１とを備えている。本実施形態においては、レンズ半径Ｄ＝１．７，曲率半径Ｒａ＝０．７６とし、ｄ線における屈折率ｎｄ＝１．８８の平凹レンズを適用する。
【００３７】
複数の照明光学系２のうち少なくとも１つを照明光学系２ａのような凹レンズの照明光学系とすることにより、照明光学系の球面配光照度関数ｆ（θ）の値を小さくすることができるので、被写体への過剰な配光を防止することができて好ましい。これは挿入部１の先端面の径が小さい場合に、より有効である。
【００３８】
照明光学系２ｂは、図３（Ｂ）に示すように、先端部正面側（図３（Ｂ）中左側）から光源側（図３（Ｂ）中右側）に向かって、光軸を一致させて並列に配置した平凸レンズ１２、両凸レンズ１３、ガラスロッド１４及びライトガイドファイバ１１を備えている。
【００３９】
平凸レンズ１２は、先端部正面側を平面とし、光源側を凸面となるように配置されている。本実施形態において、平凸レンズ１２はその曲率半径Ｒｂ１＝１．００７とし、屈折率がｎｄ＝１．８８のガラス製のものを適用する。また両凸レンズは所謂対称両凸レンズであり、両面の曲率半径Ｒｂ２＝２．５７９とし、屈折率がｎｄ＝１．８８のガラス製のものを適用する。さらに、ガラスロッド１４には、中心部のコアとコアの周囲を覆うクラッドからなる２層構造であり、コアの屈折率ｎｄ＝１．７３、クラッドの屈折率ｎｄ＝１．５２のものを適用する。
【００４０】
照明光学系２ｃは、図３（Ｃ）に示すように、先端部正面側（図３（Ｃ）中左側）を平面とし、光源側（図３（Ｃ）中右側）凸面とする１枚の非球面平凸レンズ１５と、ライトガイドファイバ１１とを備えている。本実施形態においては、非球面平凸レンズ１５の非球面形状Ｚ（Ｙ）は次式（１２）で表わされる。
【００４１】
【数１】
2013035522.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｚは光軸の方向、Ｙは光軸からの高さ、Ｒはレンズの曲率半径、Ｐは円錐係数ｋを用いてＰ＝１＋ｋで示される係数、Ｅは４次の非球面係数であり、Ｒ＝−０．６７５，Ｐ＝０．３７５，Ｅ＝−０．１である。
【００４３】
また、照明光学系２ａ〜２ｃを組み合わせて適用する場合、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、最小の中心照度の２倍以下の中心照度であるようにする。
複数の照明光学系を有する場合において、何れかの照明光学系が他の照明光学系に対してその中心照度が２倍以上となると、特定の方向にハレーションが生じやすくなる傾向がある。また、特に被写体が平面である場合には、近接時に配光が不均一になってしまう。従って、複数の照明光学系を有する場合には、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、最小の中心照度の２倍以下の中心照度とすることによりハレーションを抑制することができる。中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、最小の中心照度の１．６倍以下の中心照度とすることがより好ましい。
【００４４】
撮像光学系３が広角になるとハレーションが生じやすくなることから、撮像光学系３としては、撮像範囲が８角のものを適用することができる。その場合には、最大像高に対する半画角ωＭが次の条件式（１３）を満たすものを適用する。
３＜ｔａｎωＭ＜１４  ・・・  （１３）
【００４５】
（実施例１）
図５に、本発明の実施例１に係る挿入部１の先端面を示した。
本実施例は、図３（Ｂ）の照明光学系２ｂを２つ適用した例であり、挿入部１の先端面の半径φ＝４．４５ｍｍ、図５中左側の照明光学系２ｂＬと撮像光学系３ａとのｇＬ（ω，Ｒ）＝ｇＬ（６５．０，３．５８）＝１．６７、図５中右側の照明光学系２ｂＲと撮像光学系３ａとのｇＲ（ω，Ｒ）＝ｇＲ（６５．０，４．１０）＝１．９１とした。
【００４６】
また、照明光学系２ｂＬ、２ｂＲのｆ（θ）は、ｆＬ（４７．８）＝０．８９、ｆＲ（４４．３）＝０．９４である。また、方位角αＬ＝０°、αＲ＝３０°であり、照明光学系２ｂＬの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（２．５０，１．８４，０．７６）、照明光学系２ｂＲの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．００，１．８６，０．７６）である。撮像光学系３ａの撮像範囲は円形であり、ｔａｎωＭ＝２．１である。
【００４７】
（実施例２）
図６に、本発明の実施例２に係る挿入部１の先端面を示した。
本実施例は、図３（Ｂ）の照明光学系２ｂを１つ、図３（Ｃ）の照明光学系２ｃを２つ適用した例である。挿入部１の先端面の半径φ＝５．９０ｍｍ、図６中左側の照明光学系２ｃＬと撮像光学系３ｂとのｇＬ（ω，Ｒ）＝ｇＬ（７４．０，４．４６）＝１．２８、図６中右側の照明光学系２ｃＲと撮像光学系３ｂとのｇＲ（ω，Ｒ）＝ｇＲ（７４．０，４．８４）＝１．３９、図６中下側の照明光学系２ｂＵと撮像光学系３ｂとのｇＵ（ω，Ｒ）＝ｇＵ（７４．０，６．５３）＝１．８７とした。
【００４８】
また、照明光学系２ｃＬ、２ｃＲは、先端面に対して８°外側に傾斜させて配置しており、これを考慮して照明光学系２ｃＬ、２ｃＲ、２ｂＵのｆ（θ）は、ｆＬ（３７．１）＝０．７１、ｆＲ（４７．４）＝０．５５、ｆＵ（６０．８）＝０．５９とした。また、照明光学系２ｃＬ、２ｃＲ、２ｂＵのそれぞれの方位角αＬ＝１０°、αＲ＝１０°、αＵ＝１５°であり、照明光学系２ｃＬの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（４．００，１．２，０．８２）、照明光学系２ｃＲの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．６５，２．０１，０．８２）、照明光学系２ｂＵの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（４．００，３．３５，０．８２）である。撮像光学系３ｂの撮像範囲は円形であり、ｔａｎωＭ＝３．５である。
【００４９】
（実施例３）
図７に、本発明の実施例３に係る挿入部１の先端面を示した。
本実施例は、図３（Ｃ）の照明光学系２ｃを２つ適用した例であり、挿入部１の先端面の半径φ＝４．９５ｍｍ、図７中左側の照明光学系２ｃＬと撮像光学系３ｃとのｇＬ（ω，Ｒ）＝ｇＬ（６５．０，３．９６）＝１．８５、図７中右側の照明光学系２ｃＲと撮像光学系３ｃとのｇＲ（ω，Ｒ）＝ｇＲ（７６．０，４．２９）＝１．０７とした。
【００５０】
また、照明光学系２ｃＬ、２ｃＲのｆ（θ）は、ｆＬ（３７．５）＝０．７０、ｆＲ（５６．６）＝０．４０である。また、照明光学系２ｃＬ、２ｃＲのそれぞれの方位角αＬ＝０°、αＲ＝１５°であり、照明光学系２ｃＬの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．３０，１．４２，０．７６）、照明光学系２ｃＲの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．５０，１．６２，０．８３）である。撮像光学系３ｃは広角の撮像光学系を適用しその撮像範囲は８角であり、ｔａｎωＭ＝６．２である。
【００５１】
（実施例４）
図８に、本発明の実施例４に係る挿入部１の先端面を示した。
本実施例は、図３（Ｃ）の照明光学系２ｃを３つ適用した例である。挿入部１の先端面の半径φ＝５．８５ｍｍ、図８中左側の照明光学系２ｃＬと撮像光学系３ｄとのｇＬ（ω，Ｒ）＝ｇＬ（６４．０，４．６３）＝２．２６、図８中右側の照明光学系２ｃＲと撮像光学系３ｄとのｇＲ（ω，Ｒ）＝ｇＲ（７４．１，４．３８）＝１．２５、図８中下側の照明光学系２ｃＵと撮像光学系３ｄとのｇＵ（ω，Ｒ）＝ｇＵ（５６．５，６．６５）＝４．４０とした。
【００５２】
また、照明光学系２ｃＬ、２ｃＲ、２ｃＵは全て先端面に対して８°外側に傾斜させて配置しており、これを考慮して照明光学系２ｃＬ、２ｃＲ、２ｃＵのｆ（θ）は、ｆＬ（３０．１）＝０．８０、ｆＲ（３１．７）＝０．７８、ｆＵ（２５．７）＝０．８５とした。また、照明光学系２ｂＬ、２ｂＲ、２ｃＵのそれぞれの方位角αＬ＝０°、αＲ＝４５°、αＵ＝３０°であり、照明光学系２ｃＬの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．６１，１．７７，０．７５）、照明光学系２ｃＲの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．７１，１．４９，０．８２）、照明光学系２ｃＵの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（４．４０，２．９３，０．６８）である。撮像光学系３ｄは広角の撮像光学系を適用しその撮像範囲は８角であり、ｔａｎωＭ＝６．２である。
【００５３】
（実施例５）
図９に、本発明の実施例５に係る挿入部１の先端面を示した。
本実施例は、図３（Ａ）の照明光学系２ａを２つ、図３（Ｃ）の照明光学系２ｂを１つ適用した例である。挿入部１の先端面の半径φ＝６．６０ｍｍ、図９中左側の照明光学系２ａＬと撮像光学系３ｅとのｇＬ（ω，Ｒ）＝ｇＬ（７０．４，４．２８）＝１．５２、図９中右側の照明光学系２ａＲと撮像光学系３ｅとのｇＲ（ω，Ｒ）＝ｇＲ（７３．５，４．４４）＝１．３１、図９中下側の照明光学系２ｂＵと撮像光学系３ｅとのｇＵ（ω，Ｒ）＝ｇＵ（５３．０，７．６０）＝５．７２とした。
【００５４】
また、照明光学系２ａＬ、２ａＲ、２ｂＵのｆ（θ）は、ｆＬ（５１．３）＝０．４２、ｆＲ（５６．７）＝０．３０、ｆＵ（２８．３）＝１．００とした。また、照明光学系２ａＬ、２ａＲ、２ｂＵのそれぞれの方位角αＬ＝１３．７°、αＲ＝３０°、αＵ＝２４．４°であり、照明光学系２ａＬの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．６０，１．９０，１．２２）、照明光学系２ａＲの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（３．７０，２．００，１．２５）、照明光学系２ｂＵの（ｒ，ｒ’，ｒ”）＝（５．４４，３．０９，０．９３）である。撮像光学系３ｅは広角の撮像光学系を適用しその撮像範囲は８角であり、ｔａｎωＭ＝６．５である。
【００５５】
図１０に、上記した実施例１〜実施例５における各データをまとめた図表を示した。
【符号の説明】
【００５６】
１  挿入部
２  照明光学系
３  撮像光学系
４  ノズル
５  チャンネル
６  突出部
１０  平凹レンズ
１１  ライトガイドファイバ
１２  平凸レンズ
１３  両凸レンズ
１４  ガラスロッド
１５  非球面平凸レンズ
【図１】
2013035522.tif 000004
【図２】
2013035522.tif 000005
【図３】
2013035522.tif 000006
【図４】
2013035522.tif 000007
【図５】
2013035522.tif 000008
【図６】
2013035522.tif 000009
【図７】
2013035522.tif 000010
【図８】
2013035522.tif 000011
【図９】
2013035522.tif 000012
【図１０】
2013035522.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月10日(2013.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡装置の挿入部の先端に設けられ、観察対象を観察するための撮像光学系と、
前記挿入部の先端に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光する複数の照明光学系と、を備え、
前記挿入部の先端面において、各前記照明光学系と撮像光学系とが次の条件式（１）を満たすように配置されている内視鏡装置。
１≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）
ここで、φは挿入部の先端面の半径であり、
ｇ（ω，Ｒ）は、前記先端面において、前記撮像光学系の中心から当該前記照明光学系の中心を通り前記先端面の外縁までの距離に前記撮像光学系のレンズ面の有効径を除した距離Ｒと撮像光学系の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。
【請求項２】
各前記照明光学系の球面配光照度関数をｆ（θ）とした場合に、次の条件式（２）を満たす請求項１に記載の内視鏡装置。
０．９≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２×ｆ（θ）≦２５  ・・・  （２）
ここで、θはｇ（ω，Ｒ）及び当該前記照明光学系の中心を通る線分と、当該照明光学系の光軸とが成す角度であり、球面配光照度関数ｆ（θ）は、前記照明光学系を基準として球面物体を照らしたときの照度を示す関数であって、前記照明光学系の中心からの射出角が０°のときの照度を１とした場合に、前記照明光学系の射出角の範囲における照度分布を示す関数である。
【請求項３】
撮像範囲が８角である請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像光学系の中心を基準とした各前記照明光学系の中心の方位角のうち、少なくとも一つの方位角αが、次の条件式（３）を満たす請求項３に記載の内視鏡装置。
０≦α≦２５，５５≦α≦９０  ・・・  （３）
【請求項５】
複数の前記照明光学系のうち、少なくとも１つが凹レンズからなる請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
各前記照明光学系の球面配光照度関数ｆ（θ）が次の条件式（４）を満たす請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の内視鏡装置。
０．３０≦ｆ（５０°）≦０．６０  ・・・  （４）
【請求項７】
前記撮像光学系が、次の条件式（５）を満たす請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の内視鏡装置。
３＜ｔａｎωＭ＜１４  ・・・  （５）
ここで、ωＭは、前記撮像光学系における最大像高に対する半画角である。
【請求項８】
前記挿入部の先端面において、該先端面の半径φと前記撮像光学系と各前記照明光学系との中心間距離ｒとが次の条件式（６）を満たす請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の内視鏡装置。
０．４≦ｒ／φ≦１．０  ・・・  （６）
【請求項９】
複数の前記照明光学系うち、中心照度が最小である照明光学系と比して中心照度が最大である照明光学系が、前記最小の中心照度の２倍以下の中心照度である請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の内視鏡装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、内視鏡装置の挿入部の先端に設けられ、観察対象を観察するための撮像光学系と、前記挿入部の先端に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光する複数の照明光学系と、を備え、前記挿入部の先端面において、各前記照明光学系と撮像光学系とが次の条件式（１）を満たすように配置されている内視鏡装置を提供する。
１≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）
ここで、φは挿入部の先端面の半径であり、
ｇ（ω，Ｒ）は、前記先端面において、前記撮像光学系の中心から当該前記照明光学系の中心を通り前記先端面の外縁までの距離に前記撮像光学系のレンズ面の有効径を除した距離Ｒと撮像光学系の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の一態様において、前記挿入部の先端面において、該先端面の半径φと前記撮像光学系と各前記照明光学系との中心間距離ｒとが次の条件式（６）を満たすことが好ましい。
０．４≦ｒ／φ≦１．０  ・・・  （６）
このようにすることで、より適切にハレーションを抑制することができる。すなわち、条件式（６）の上限を超えるとハレーションが生じやすくなり、下限を超えるとハレーションは抑制するものの、照明光学系による配光性能が低下したり、挿入部先端において構造物の物理的干渉が起こりやすくなる。このため、先端面の半径φと前記撮像光学系と各前記照明光学系との中心間距離ｒとが条件式（６）を満たすことで、より適切にハレーションを抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図２は、照明光学系２及び撮像光学系３の配置関係を示す説明図であり、図２においては照明光学系２及び撮像光学系３以外の他の構造物の図示を省略している。被写体の壁面を適切に照らしながらハレーションを抑制するには、例えば、挿入部１が当該壁面に接した際に照明光学系２と壁面とがある程度離間していることや、照明光学系２を配置する方向の撮像光学系３の視野角が低くなることなどが必要となる。そこで、挿入部１の先端面において、照明光学系２を撮像光学系３に対して以下の条件を満たすように配置する。
１≦φ２／ｇ（ω，Ｒ）２≦３０  ・・・  （１）
ここで、φは挿入部の先端面の半径であり、ｇ（ω，Ｒ）は、挿入部１の先端面において、撮像光学系３の中心から何れかの照明光学系２の中心を通り挿入部１の先端面の外縁までの距離撮像光学系のレンズ面の有効径を除した距離Ｒと撮像光学系の画角ωとから定まる光軸方向の観察距離である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、照明光学系２と撮像光学系３とは、照明光学系２の配光性能を維持しつつ挿入部先端における他の構造物の物理的干渉を生じさせないために、次の条件式（１０）を満たすように配置される。
０．４≦ｒ／φ≦１．０  ・・・  （１０）
ここで、φは先端面の半径であり、ｒは撮像光学系３と各照明光学系２との中心間距離である。
以下の条件式（１１）を満たすことがより好ましい。
０．５≦ｒ／φ≦０．９  ・・・  （１１）
【国際調査報告】
2013035522.tif 000014
2013035522.tif 000015
2013035522.tif 000016
2013035522.tif 000017
2013035522.tif 000018
2013035522.tif 000019