WO2013080831A1

WO2013080831A1 - 内視鏡装置

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Publication number: WO2013080831A1
Application number: PCT/JP2012/079989
Authority: WO
Inventors: 伸彦曾根
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-06-06
Also published as: EP2787383A4; JPWO2013080831A1; CN103460111A; EP2787383A1; US9039605B2; CN103460111B; US20130310649A1; JP5330628B1

Abstract

近景から遠景にかけての全範囲に亘って良好な照明を行い、近景から遠景に亘る何れの観察においても明瞭な観察を行う。　内視鏡装置の先端の挿入部に設けられ、観察対象を観察するための観察光学系３と、前記挿入部１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して同一視野を照明する複数の照明光学系２ａ，２ｂと、を備え、複数の前記照明光学系のうち少なくとも１つが凸レンズを有する第１の照明光学系２ａであり、且つ、他の少なくとも１つが凹レンズを有する第２の照明光学系２ｂである内視鏡装置を提供する。

Description

内視鏡装置

　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。

　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ド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。

　このような内視鏡装置として、例えば、特開平１０－２８８７４２号公報（特許文献１）には１枚の凹レンズを用いた照明光学系を複数備え、各照明光学系が夫々先端部の挿入方向又は側方を照明する内視鏡装置が開示されている。また、特開２００６－７２０９８号公報（特許文献２）には１枚又は３枚の凸レンズからなる照明光学系と１枚の非球面凸レンズからなる照明光学系とを適宜組み合わせて観察対象部位を照明する内視鏡装置が開示されている。

特開平１０－２８８７４２号公報特開２００６－７２０９８号公報

　しかしながら、特許文献１の内視鏡装置の場合、凹レンズのみを用いているため、遠景観察においては照明光が十分に配光されるものの、近景観察においては照明光の拡散が不十分であり視野範囲全体を照明することができない。また、特許文献２の内視鏡装置の場合、非球面凸レンズを用いて広範囲に亘る照明を実現しているため、近景においては視野範囲を十分に照明することができるものの、遠景観察においては照明光が観察対象部位まで配光されず光量不足となる。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、近景から遠景にかけての全範囲に亘って良好な照明を行い、近景から遠景に亘る何れの観察においても明瞭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。

　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、内視鏡装置の先端の挿入部に設けられ、観察対象を観察するための観察光学系と、前記挿入部に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光して同一視野を照明する複数の照明光学系と、を備え、複数の前記照明光学系のうち少なくとも１つが凸レンズを有する第１の照明光学系であり、且つ、他の少なくとも１つが凹レンズを有する第２の照明光学系である内視鏡装置を提供する。

　本態様によれば、内視鏡装置が凸レンズを有する第１の照明光学系と凹レンズを有する第２の照明光学系との双方を備え、第１の照明光学系及び第２の照明光学系の双方が観察対象の同一視野を照射する。このため、第１の照明光学系の凸レンズによって近景の広範囲に配光すると共に第２の照明光学系の凹レンズによって遠景まで十分に照明光を配光することができる。従って、観察対象の挿入部からの距離にかかわらず、近景から遠景にかけての全範囲に亘って良好な照明を行い、近景から遠景に亘る何れの観察においても明瞭な観察を行うことができる。

　上記した態様において、前記第１の照明光学系が、並列に配置された３枚の凸レンズを有することが好ましい。
　このように、第１の照明光学系が３枚の凸レンズが並列に配置されることで、光源から出射された照明光の屈折箇所が増えるので、第１の照明光学系による照明光の配光を広くすることができる。

　上記した態様において、１つの第１の照明光学系と、２つの第２の照明光学系とを備えることが好ましい。
　このように、広範囲に照明光を拡散する凸レンズと、比較的狭い範囲に照明光を拡散させ遠景まで照明光を配光する凹レンズとを組み合わせるので、近景観察においては凸レンズによって視野範囲全体に照明光を配光することができ、かつ遠景観察においては２つの凹レンズによって照明光を十分に配光することができる。従って、照明光学系をバランス良く配置して近景から遠景にかけての全範囲に亘って良好な照明を行うことができる。

　上記した態様において、前記挿入部の先端面において、３つの前記照明光学系のうち前記第１の照明光学系が、前記撮像光学系から径方向に最も遠方に配置されることが好ましい。
　このようにすることで、近景観察および遠景観察において、撮像光学系の視野範囲全体に亘って照明光を配光することができる。

　上記した態様において、前記第１の照明光学系による出射光量が前記第２の照明光学系による出射光量よりも多いことが好ましい。
　撮像光学系付近の照明光量が多い場合には、ハレーションが生じる虞があるが、撮像光学系から第２の照明光学系よりも相対的に遠方に配置された第１の照明光学系による出射光量を第２の照明光学系の出射光量よりも多くすることで、ハレーションを抑制して良好に照明光を配光することができる。

　上記した態様において、前記第１の照明光学系の球面配光照度関数をα（θ）、前記第２の照明光学系の球面配光照度関数をβ（θ）とした場合に、次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　α（６０°）／β（６０°）＞２　　　・・・（１）
　ここで、球面配光照度関数α（θ）は、前記第１の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、前記第１の照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、前記第１の照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。同様に、球面配光照度関数β（θ）は、前記第２の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、前記第２の照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、前記第２の照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。
　このようにすることで、近景から遠景における配光性能をより向上させることができる。なお、上記した条件式（１）の範囲に入らない場合には、凸レンズによる照明と、凹レンズによる照明の配光差が少なくなり、近景と遠景での見え方の何れかが悪化することとなる。

　上記した態様において、前記第２の照明光学系の中心照度が前記第１の照明光学系の中心照度よりも大きいことが好ましい。
　このようにすることで、第２の照明光学系による照明光が遠くまで行き届くため、遠景観察における配光性能を向上させることができる。

　上記した態様において、前記撮像光学系と複数の各前記照明光学系とが、前記挿入部の先端面において次の条件式を満たすように配置されることが好ましい。
　　　０．２＜ｒ／φ＜０．５　　　・・・（２）
　但し、ｒは、前記挿入部の先端面における各前記照明光学系の中心と前記撮像光学系の中心との距離であり、φは、前記挿入部の先端面の外径である。

　このようにすることで、複数の照明光学系と撮像光学系とを適切に配置した上で、配光性能を向上させることができる。すなわち、（２）式の条件を満たすことで、撮像光学系及び複数の照明光学系がチャネルやノズル等の挿入部に設けられる他の構造物と物理的に干渉することを防止すると共にスコープ径が太くなることを防止しつつ、配光性能を向上させることができる。

　上記した態様において、前記撮像光学系の画角が次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　３＜ｔａｎω_Ｍ＜１４　　　・・・（３）
　但し、ω_Ｍは、前記撮像光学系の最大半画角である。
　このようにすることで、撮像光学系が広角の場合であっても、近景から遠景にかけて良好に照明光を配光することができる。

　上記した態様において、複数の前記照明光学系を合成した合成照明光学系の球面配光照度関数をγ（θ）とした場合に、次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　０．２＜γ（６０°）＜０．５　　　・・・（４）
　ここで、球面配光照度関数γ（θ）は、前記合成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、前記合成照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、前記合成照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。
　このようにすることで、視野範囲の中心部における光量を十分に保ちながら視野範囲全体に照明光を配光することができる。

　上記した態様において、前記第１の照明光学系が、前記挿入部先端面側から順に平凸レンズと両凸レンズとを備え、前記平凸レンズの曲率半径の絶対値Ｒ_１が次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　０．９＜Ｒ_１／ｆ＜１．８　　　・・・（５）
　但し、ｆは、前記第１の照明光学系の焦点距離である。

　このようにすることで、照明光をバランスよく配光することができる。すなわち、前記第１の照明光学系が（５）式の条件を満たすことにより、配光される範囲が狭すぎる又は広すぎることによる不具合を防止し、照明光を近景から遠景までの全範囲に亘ってバランスよく配光することができる。

　上記した態様において、前記両凸レンズの両面の曲率半径が同値であり、該曲率半径の絶対値Ｒ_２が次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　１．６＜Ｒ_２／Ｒ_１＜３．２　　　・・・（６）

　このようにすることで、照明光をバランスよく配光することができる。すなわち、前記第１の照明光学系が（６）式の条件を満たすことにより、配光される範囲が狭すぎる又は広すぎることによる不具合を防止し、照明光を近景から遠景までの全範囲に亘ってバランスよく配光することができる。

　上記した態様において、前記第２の照明光学系の凹レンズの曲率半径Ｒ_３が次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　０．８＜Ｒ_３／Ｄ＜１．０　　　・・・（７）
　但し、Ｄは前記凹レンズのレンズ半径である。
　このようにすることで、凹レンズの加工性を良好に保ちつつ、照明光を良好に配光することができる。

　上記した態様において、前記挿入部の先端面において、複数の前記照明光学系のうち前記撮像光学系の最も近くに配置される照明光学系の配光よりも、前記撮像光学系から径方向に最も遠方に配置される照明光学系の配光が広範囲であることが好ましい。

　このようにすることで、ハレーションを抑制して良好に照明光を配光することができる。すなわち、より配光の広い照明光学系が撮像光学系に近いと、特に被写体に近接した場合、より広い範囲で照射光を撮像光学系で観察することになり、ハレーションの発生頻度が増えてしまう。従って、撮像光学系の最も近くに配置される照明光学系の配光よりも、撮像光学系から径方向に最も遠方に配置される照明光学系の配光を広範囲とすることで、ハレーションを抑制して良好に照明光を配光することができる。

　上記した態様において、前記撮像光学系から径方向に最も遠方に配置される照明光学系の球面配光照度関数をｆ（θ）が、次の条件式を満たすことが好ましい。
　　　ｆ（６０°）＞０．５　　　・・・（８）
　ここで、球面配光照度関数ｆ（θ）は、当該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、当該照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、当該照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。

　このようにすることで、近景における配光性能をより向上させることができる。すなわち、近景の配光性能は、広い配光を持った照明光学系を配置することで、画面全体を明るく照明することができる。このため、上記条件式（８）を満たすことにより、近景における配光性能をより向上させることができる。

　本発明によれば、近景から遠景にかけての全範囲に亘って良好な照明を行い、近景から遠景に亘る何れの観察においても明瞭な観察を行うことができるという効果を奏する。

本発明の第１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。本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置に適用される照明光学系としての凹レンズを示す側面図である。本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置に適用される照明光学系としての凸レンズを示す側面図である。本発明の第１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。本発明の第２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。本発明の第２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。本発明の第２の実施形態の変形例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。本発明の第３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。本発明の第３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。本発明の参考例１の配光テーブルである。本発明の参考例２の配光テーブルである。

（第１の実施形態）
　以下に、本発明の第１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、本実施形態に係る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を介して供給された照明光を観察対象の同一視野に配光する２つの照明光学系２ａ，２ｂ、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が設けられている。

　照明光学系２ａは、図２に示すように、先端部正面側（図２中左側）から光源側（図２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。
　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。平凸レンズ１２の曲率半径の絶対値Ｒ_１は、次の条件式（１）を満たしている。
　　　０．９＜Ｒ_１／ｆ＜１．８　　　・・・（１）
　ここで、ｆは、照明光学系２ａの焦点距離である。

　本実施形態においては、Ｒ_１＝１．００７とし、屈折率がｎｄ＝１．８８のガラス製の平凸レンズを適用する。曲率半径の絶対値Ｒ_１と屈折率がｎｄ＝１．８８とから２ａの焦点距離ｆ＝０．６２８と算出でき、従って、Ｒ_１／ｆ＝１．００７／０．６２８＝１．６０となり、上記（１）式を満たす。なお、ここでの焦点距離ｆは、平凸レンズ１２、両凸レンズ１３及びガラスロッド１４の合成焦点距離をいう。

　両凸レンズ１３は、所謂対称両凸レンズであり、その両面の曲率半径Ｒ_２の絶対値が同値となっている。両凸レンズの曲率半径Ｒ_２の絶対値は、平凸レンズの曲率半径Ｒ_１との関係において次の条件式（２）を満たしている。
　　　１．６＜Ｒ_２／Ｒ_１＜３．２　　　・・・（２）

　本実施形態においては、Ｒ_２＝２．５７９とし、屈折率がｎｄ＝１．８８のガラス製の両凸レンズを適用する。従って、Ｒ_２／Ｒ_１＝２．５７９／１．００７＝２．５６となり、上記（２）式を満たす。

　ガラスロッド１４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である。

　照明光学系２ｂは、図３に示すように、先端部正面側（図３中左側）を平面とし、光源側（図３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。平凹レンズ１０は、その曲率半径Ｒ_３が、次の条件式（３）を満たしている。
　　　０．８＜Ｒ_３／Ｄ＜１．０　　　・・・（３）
　ここで、Ｄはレンズ半径であり、本実施形態においては、Ｄ＝１．７，Ｒ_３＝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。従って、Ｒ_３／Ｄ＝０．７６／０．８５＝０．８９となり、上記（３）式を満たす。

　そして、照明光学系２ａによる出射光量は，照明光学系２ｂによる出射光量よりも多く設定されると共に、照明光学系２ｂによる中心照度は、照明光学系２ａによる中心照度よりも大きく設定されている。

　撮像光学系３は、その画角を次の条件式（４）を満たす値としている。
　　　３＜ｔａｎω_Ｍ＜１４　　　・・・（４）
　但し、ω_Ｍは、撮像光学系３の最大半画角である。本実施形態においては、ｔａｎω_Ｍ＝６．５としており、上記（４）式を満たす。

　図１に戻り、照明光学系２ａと照明光学系２ｂは、撮像光学系３の中心Ｏを基準として、照明光学系２ａが照明光学系２ｂより遠方に位置するように配置されている。すなわち、図１に示すように、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ａの中心までの距離ｒ_ａ＝３．７８ｍｍとし、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ｂの中心までの距離ｒ_ｂ＝２．８１ｍｍとした。

　また、撮像光学系３は、挿入部１の先端部正面において照明光学系２ａ，２ｂと次の条件式（５）を満たすように配置されている。
　　　０．２＜ｒ／φ＜０．５　　　・・・（５）
　但し、ｒ_ａ，ｒ_ｂは、夫々挿入部１の先端部正面における照明光学系２ａ，２ｂの中心から撮像光学系３の中心までの距離であり、φは、挿入部１の先端部正面の外径であり、本実施形態においてはφ＝８．６ｍｍとしている。ここで、先端部正面の外径とは、挿入部内の物理的構造物に起因して生じる突出部６を考慮しない円形部分の直径をいう。
　従って、ｒ_ａ／φ＝３．７８／８．６＝０．４４，ｒ_ｂ／φ＝２．８１／８．６＝０．３３となり、照明光学系２ａ，２ｂの中心と撮像光学系３の中心との距離とは上記（５）式を満たす。

　なお、上記条件式（５）において、
　　　０．２５＜ｒ／φ＜０．３５　　　・・・（５ａ）
　である場合には、近景観察により好ましく、
　　　０．３５＜ｒ／φ＜０．４５　　　・・・（５ｂ）
　である場合には、遠景観察により好ましい。

　照明光学系２ａ，２ｂは、照明光学系２ａの球面配光照度関数をα（θ）、照明光学系２ｂの球面配光照度関数をβ（θ）とした場合に、次の条件式（６）を満たしている。
　　　α（６０°）／β（６０°）＞２　　　・・・（６）
　ここで、球面配光照度関数α（θ）は、照明光学系２ａ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２ａの中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、照明光学系２ａの射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。同様に、球面配光照度関数β（θ）は、照明光学系２ｂ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２ｂの中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、照明光学系２ｂの射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。

　また、照明光学系２ａ，２ｂは、照明光学系２ａ，２ｂを合成した合成照明光学系の球面配光照度関数をγ（θ）とした場合、次の条件式（７）を満たしている。
　　　０．２＜γ（６０°）＜０．５　　　・・・（７）
　ここで、球面配光照度関数γ（θ）は、合成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、合成照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、合成照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。

　なお、上限を超えると配光される範囲が広すぎて中心照度が低下し、下限を超えると配光範囲が狭すぎて観察対象全体を照明することができなくなるため、上記した条件式（７）の範囲をより狭めて、
　　　０．２５＜γ（６０°）＜０．４５　　　・・・（７ａ）
　を満たすと、より好ましく、
　　　０．３０＜γ（６０°）＜０．４０　　　・・・（７ｂ）
　を満たすとさらに好ましい。

　図４に、図１の挿入部１における、ライトガイドファイバ１１、照明光学系２ａ，２ｂ及び照明光学系２ａ，２ｂによる合成照明光学系２ｃの配光テーブルを示した。
　図４の配光テーブルに示すように、
　α（６０°）／β（６０°）＝０．６１／０．２３＝２．６５
　γ（６０°）＝０．４０
　である。
　従って、照明光学系２ａ，２ｂ及び合成照明光学系２ｃはその出射角θ＝６０°において、上記した条件式（６）及び（７）を満たしている。

　このようにすることで、内視鏡装置が３枚の凸レンズを有する照明光学系２ａと凹レンズを有する照明光学系２ｂとの双方が観察対象の同一視野を照射するため、照明光学系２ａの凸レンズによって近景の広範囲に照明光を拡散して配光すると共に照明光学系２ｂの凹レンズによって比較的狭い範囲に照明光を拡散させ遠景まで十分に照明光を配光することができる。従って、観察対象の挿入部からの距離にかかわらず、近景から遠景にかけての全範囲に亘って良好な照明を行い、近景から遠景に亘る何れの観察においても明瞭な観察を行うことができる。

（第２の実施形態）
　続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態と上述した第１の実施形態との相違点は、第１の実施形態においては照明光学系が２つであったのに対し、本実施形態は３つの照明光学系を有している点であり、これに起因して、挿入部の径、撮像光学系と照明光学系との位置関係等が相違している。その他の点については、上述した第１の実施形態とその構成を略共通するので、本実施形態において第１の実施形態と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。

　図５に示すように、本実施形態の内視鏡装置は、１つの照明光学系２ａ及び２つの照明光学系２ｂ_１，２ｂ_２を備えている。
　照明光学系２ａは、図２に示すように光軸を一致させて並列に配置した平凸レンズ、両凸レンズ、ガラスロッド及びライトガイドファイバを備えており、各レンズの屈折率、曲率半径等は第１の実施形態における照明光学系２ａと同様である。
　照明光学系２ｂ_１，２ｂ_２は、図３に示すように１枚の平凹レンズと、ライトガイドファイバとを備えており、レンズ径、屈折率及び曲率半径は第１の実施形態における照明光学系２ｂと同様である。
　従って、照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２は、上記した条件式（１）～（３）を満たしている。

　照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２は以下のように配置される。すなわち、撮像光学系３の中心Ｏを基準として、照明光学系２ａが照明光学系２ｂ_１，２ｂ_２より遠方に位置するように、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ａの中心までの距離をｒ_ａ＝５．４４ｍｍ、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ｂ_１の中心までの距離をｒ_ｂ１＝３．７０ｍｍ、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ｂ_２の中心までの距離をｒ_ｂ２＝３．６０ｍｍとして配置している。

　また、挿入部１の先端部正面の外径はφ＝１３．２ｍｍとしている。従って、ｒ_ａ／φ＝５．４４／１３．２＝０．４１，ｒ_ｂ１／φ＝３．７０／１３．２＝０．２８，ｒ_ｂ２／φ＝３．６０／１３．２＝０．２８となり、照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２の中心と撮像光学系３の中心との距離とは上記（５）式を満たす。

　図６に、図５の挿入部１における、ライトガイドファイバ１１、照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２及び照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２による合成照明光学系２ｄの配光テーブルを示した。
　図６の配光テーブルに示すように、
　α（６０°）／β（６０°）＝０．６１／０．２３＝２．６５
　γ（６０°）＝０．３４
　である。従って、照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２及び合成照明光学系２ｄはその出射角θ＝６０°において、上記した条件式（６）及び（７）を満たしている。

　このようにすることで、内視鏡装置が３枚の凸レンズを有する照明光学系２ａと凹レンズを有する照明光学系２ｂとの双方が観察対象の同一視野を照射するため、照明光学系２ａの凸レンズによって近景の広範囲に照明光を拡散して配光すると共に照明光学系２ｂの凹レンズによって比較的狭い範囲に照明光を拡散させ遠景まで十分に照明光を配光することができる。

（第２の実施形態の変形例）
　続いて、上記した第２の実施形態の変形例について説明する。本変形例は、図７に示すように、第２の実施形態における挿入部１の先端部正面の外径を異ならせ、これに伴って照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２の中心から撮像光学系３の中心Ｏまでの距離を異ならせたものである。

　具体的には、挿入部１の先端部正面の外径をφ＝１１．７ｍｍとし、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ａの中心までの距離をｒ_ａ＝４．４４ｍｍ、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ｂ_１の中心までの距離をｒ_ｂ１＝３．６６ｍｍ、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ｂ_２の中心までの距離をｒ_ｂ２＝３．６２ｍｍとして配置している。

　従って、ｒ_ａ／φ＝４．４４／１１．７＝０．３８，ｒ_ｂ１／φ＝３．６６／１１．７＝０．３１，ｒ_ｂ２／φ＝３．６２／１１．７＝０．３１となり、照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２の中心と撮像光学系３の中心との距離とは上記（５）式を満たす。本変形例は図６の配光テーブルと同様であり、本変形例においても、
　α（６０°）／β（６０°）＝０．６１／０．２３＝２．６５
　γ（６０°）＝０．４７
　となる。
　従って、照明光学系２ａ，２ｂ_１，２ｂ_２及び合成照明光学系２ｄはその出射角θ＝６０°において、上記した条件式（６）及び（７）を満たしている。
　なお、本変形例の配光テーブルは、図６と同様である。

　（第３の実施形態）
　続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態と上述した第２の実施形態との相違点は、第２の実施形態においては１つの照明光学系２ａと２つの照明光学系２ｂ_１，２ｂ_２を備えていたのに対し、本実施形態は２つの照明光学系２ａ_１，２ａ_２と、１つの照明光学系２ｂを有している点である。また、挿入部の径、撮像光学系と照明光学系との位置関係等が相違している。その他の点については、上述した第１の実施形態乃至第２の実施形態とその構成を略共通するので、本実施形態において上述の実施形態と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。

　図８に示すように、本実施形態の内視鏡装置は、２つの照明光学系２ａ_１，２ａ_２及び１つの照明光学系２ｂを備えている。
　照明光学系２ａ_１，２ａ_２は、図２に示すように光軸を一致させて並列に配置した平凸レンズ、両凸レンズ、ガラスロッド及びライトガイドファイバを備えており、各レンズの屈折率、曲率半径等は第１の実施形態における照明光学系２ａと同様である。
　照明光学系２ｂは、図３に示すように１枚の平凹レンズと、ライトガイドファイバとを備えており、レンズ径、屈折率及び曲率半径は第１の実施形態における照明光学系２ｂと同様である。
　従って、照明光学系２ａ_１，２ａ_２，２ｂは、上記した条件式（１）～（３）を満たしている。

　照明光学系２ａ_１，２ａ_２，２ｂは以下のように配置される。すなわち、撮像光学系３の中心Ｏを基準として、照明光学系２ａ_１，２ａ_２が照明光学系２ｂより遠方に位置するように、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ａ_１の中心までの距離をｒ_ａ１＝３．８３ｍｍ、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ａ_２の中心までの距離をｒ_ａ２＝４．２１ｍｍ、撮像光学系３の中心Ｏから撮像光学系２ｂの中心までの距離をｒ_ｂ＝３．１９ｍｍとして配置している。

　また、挿入部１の先端部正面の外径はφ＝１０．９ｍｍとしている。従って、ｒ_ａ１／φ＝３．８３／１０．９＝０．３５，ｒ_ａ２／φ＝４．２１／１０．９＝０．３９，ｒ／φ＝３．１９／１０．９＝０．２９となり、照明光学系２ａ_１，２ａ_２，２ｂの中心と撮像光学系３の中心との距離とは上記（５）式を満たす。

　図９に、図８の挿入部１における、ライトガイドファイバ１１、照明光学系２ａ_１，２ａ_２，２ｂ及び照明光学系２ａ_１，２ａ_２，２ｂによる合成照明光学系２ｅの配光テーブルを示した。
　図９の配光テーブルに示すように、
　α（６０°）／β（６０°）＝０．６１／０．２３＝２．６５
　γ（６０°）＝０．４７
　である。
　従って、照明光学系２ａ_１，２ａ_２，２ｂ及び合成照明光学系２ｅはその出射角θ＝６０°において、上記した条件式（６）及び（７）を満たしている。

（参考例１）
　参考例として、３枚の凸レンズからなり照明光学系２ａの平凸レンズの曲率半径をＲ_１＝１．２９８とした照明光学系２ｆ、照明光学系２ｂの平凹レンズの曲率半径をＲ_３＝０．８４とした照明光学系２ｇを適用した場合を示す。場合を示す。
　この場合、
　Ｒ_１／ｆ＝１．２９８／０．６８８＝１．８９
　Ｒ_２／Ｒ_１＝２．５７９／１．２９８＝１．９９
　Ｒ_３／Ｄ＝０．８４／０．８５＝０．９９
となり、上述の条件式（１）～（３）を満たす。
　図１０に、照明光学系２ｆ、照明光学系２ｇ、及びこれらを組み合わせた合成照明光学系の配光テーブルを示す。

　この配光テーブルに示すように、照明光学系２ｆ、照明光学系２ｇは、
　α（６０°）／β（６０°）＝０．５４／０．１５＝３．６
　となり、上述した条件式（６）を満たす。

　また、この配光テーブルにおいて、合成照明光学系２ｈは、照明光学系２ｆ及び照明光学系２ｇを一つずつ備えた場合の合成照明光学系を、合成照明光学系２ｉは、１つの照明光学系２ｆ及び２つの照明光学系２ｇを備えた場合の合成照明光学系を、合成照明光学系２ｊは、２つの照明光学系２ｆ及び１つの照明光学系２ｇを備えた場合の合成照明光学系をそれぞれ示している。

　すなわち、各合成照明光学系２ｆ，２ｇ，２ｊは、
　γ_２ｆ（６０°）＝０．３２
　γ_２ｇ（６０°）＝０．２６
　γ_２ｊ（６０°）＝０．３９
　となり、上記した条件式（７）を満たしている。

（参考例２）
　参考例として、３枚の凸レンズからなり照明光学系２ａの平凸レンズの曲率半径をＲ_１＝０．８４とした照明光学系２ｋ、照明光学系２ｂの平凹レンズの曲率半径をＲ_３＝０．７０３とした照明光学系２ｌを適用した場合を示す。
　この場合、
　Ｒ_１／ｆ＝０．８４／０．５８４＝１．４４
　Ｒ_２／Ｒ_１＝２．５７９／０．８４＝３．０７
　Ｒ_３／Ｄ＝０．７０３／０．８５＝０．８３
となり、上述の条件式（１）～（３）を満たす。
　図１１に、照明光学系２ｌ、照明光学系２ｋ、及びこれらを組み合わせた合成照明光学系の配光テーブルを示す。

　この配光テーブルに示すように、照明光学系２ｌ、照明光学系２ｋは、
　α（６０°）／β（６０°）＝０．７４／０．２５＝２．９６
　となり、上述した条件式（６）を満たす。

　また、この配光テーブルにおいて、合成照明光学系２ｍは、照明光学系２ｋ及び照明光学系２ｌを一つずつ備えた場合の合成照明光学系を、合成照明光学系２ｎは、１つの照明光学系２ｋ及び２つの照明光学系２ｌを備えた場合の合成照明光学系をそれぞれ示している。

　すなわち、各合成照明光学系２ｍ，２ｎは、
　γ_２ｍ（６０°）＝０．４６
　γ_２ｎ（６０°）＝０．３９
　となり、上記した条件式（７）を満たしている。

　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

Claims

　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観察光学系と、
　前記挿入部に設けられ、光源から出射された照明光を前記観察対象に配光して同一視野を照明する複数の照明光学系と、を備え、
　複数の前記照明光学系のうち少なくとも１つが凸レンズを有する第１の照明光学系であり、且つ、他の少なくとも１つが凹レンズを有する第２の照明光学系である内視鏡装置。
　前記第１の照明光学系が、並列に配置された３枚の凸レンズを有する請求項１に記載の内視鏡装置。
　１つの第１の照明光学系と、２つの第２の照明光学系とを備えた請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
　前記挿入部の先端面において、３つの前記照明光学系のうち前記第１の照明光学系が、前記撮像光学系から径方向に最も遠方に配置される請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　前記第１の照明光学系による出射光量が前記第２の照明光学系による出射光量よりも多い請求項４に記載の内視鏡装置。
　前記第１の照明光学系の球面配光照度関数をα（θ）、前記第２の照明光学系の球面配光照度関数をβ（θ）とした場合に、次の条件式を満たす請求項４又は請求項５の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　　　α（６０°）／β（６０°）＞２　　　・・・（１）
　ここで、球面配光照度関数α（θ）は、前記第１の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、前記第１の照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、前記第１の照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。同様に、球面配光照度関数β（θ）は、前記第２の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、前記第２の照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、前記第２の照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。
　前記第２の照明光学系の中心照度が前記第１の照明光学系の中心照度よりも大きい請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　前記撮像光学系と複数の各前記照明光学系とが、前記挿入部の先端面において次の条件式を満たすように配置される請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　　　０．２＜ｒ／φ＜０．５　　　・・・（２）
　但し、ｒは、前記挿入部の先端面における各前記照明光学系の中心と前記撮像光学系の中心との距離であり、φは、前記挿入部の先端面の外径である。
　前記撮像光学系の画角が次の条件式を満たす請求項８に記載の内視鏡装置。
　　　３＜ｔａｎω_Ｍ＜１４　　　・・・（３）
　但し、ω_Ｍは、前記撮像光学系の最大半画角である。
　複数の前記照明光学系を合成した合成照明光学系の球面配光照度関数をγ（θ）とした場合に、次の条件式を満たす請求項３乃至請求項７の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　　　０．２＜γ（６０°）＜０．５　　　・・・（４）
　ここで、球面配光照度関数γ（θ）は、前記合成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、前記合成照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、前記合成照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。
　前記第１の照明光学系が、前記挿入部先端面側から順に平凸レンズと両凸レンズとを備え、前記平凸レンズの曲率半径の絶対値Ｒ_１が次の条件式を満たす請求項３乃至請求項７の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　　　０．９＜Ｒ_１／ｆ＜１．８　　　・・・（５）
　但し、ｆは、前記第１の照明光学系の焦点距離である。
　前記両凸レンズの両面の曲率半径Ｒ_２が同値であり、該曲率半径の絶対値Ｒ_２が次の条件式を満たす請求項１１に記載の内視鏡装置。
　　　１．６＜Ｒ_２／Ｒ_１＜３．２　　　・・・（６）
　前記第２の照明光学系の凹レンズの曲率半径Ｒ_３が次の条件式を満たす請求項１１又は請求項１２に記載の内視鏡装置。
　　　０．８＜Ｒ_３／Ｄ＜１．０　　　・・・（７）
　但し、Ｄは前記凹レンズのレンズ半径である。
　前記挿入部の先端面において、複数の前記照明光学系のうち前記撮像光学系の最も近くに配置される照明光学系の配光よりも、前記撮像光学系から径方向に最も遠方に配置される照明光学系の配光が広範囲である請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の内視鏡装置。
　前記撮像光学系から径方向に最も遠方に配置される照明光学系の球面配光照度関数をｆ（θ）が、次の条件式を満たす請求項１４に記載の内視鏡装置。
　　　ｆ（６０°）＞０．５　　　・・・（８）
　ここで、球面配光照度関数ｆ（θ）は、当該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、当該照明光学系の中心からの射出角θが０°のときの照度を１とした場合に、当該照明光学系の射出角θの範囲における照度分布を示す関数である。