JPH07325269A - Optical device - Google Patents

Optical device

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Publication number
JPH07325269A
JPH07325269A JP6118996A JP11899694A JPH07325269A JP H07325269 A JPH07325269 A JP H07325269A JP 6118996 A JP6118996 A JP 6118996A JP 11899694 A JP11899694 A JP 11899694A JP H07325269 A JPH07325269 A JP H07325269A
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JP
Japan
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lens
optical
image
polyhedral
optical system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6118996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimihiko Nishioka
公彦 西岡
Yutaka Tatsuno
裕 龍野
Katsuya Ono
勝也 小野
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH07325269A publication Critical patent/JPH07325269A/en
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  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an optical device provided with an optical filter function which has the high function for removing the cause of the deterioration of image quality such as moire caused at the time of displaying an endoscopic image on a television monitor and can realize it at low cost. CONSTITUTION:Many surfaces such as parts (a), (b), (c) and (d) are provided by dividing both surfaces A and B into plural and making them inclined surfaces; two normals perpendicular to the parts (a) and (b) are in the relation of torsion so as to form an equal angle thetaa with an optical axis O, and the normals perpendicular to the other parts (c) and (d) are similarly in the relation of torsion; and the filter function for removing a spatial frequency component corresponding to twice as long as the distance of respective double images formed through two surfaces A and B is applied so as to remove the moire caused by the arrangement of a fiber bundle or photodetectors.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はモアレ等を除去するため
の光学的フィルタの機能を有する光学素子を用いた光学
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device using an optical element having the function of an optical filter for removing moire and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、細長の挿入部を有するファイバス
コープ等の内視鏡は医療用分野及び工業用分野で広く用
いられるようになった。また、このファイバスコープに
テレビカメラを取り付けてモニタに内視鏡像を表示する
ようにしたものもある。ファイバスコープにテレビカメ
ラを取り付けてテレビ観察する場合、モアレ縞が出て、
観察の邪魔になっていた。
2. Description of the Related Art In recent years, an endoscope such as a fiberscope having an elongated insertion portion has been widely used in the medical field and the industrial field. In addition, there is also one in which a television camera is attached to this fiberscope to display an endoscopic image on a monitor. When you attach a TV camera to the fiberscope and watch TV, moire fringes appear,
It was an obstacle to my observation.

【0003】そこで特開昭61−186919号公報で
は図35(a)に示す如く、ファイバスコープ101に
取り付けられるテレビカメラ102内に水晶フィルタ1
03を置いてモアレ縞を除去することを開示している。
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 61-186919, as shown in FIG. 35 (a), the crystal filter 1 is installed in the television camera 102 attached to the fiberscope 101.
No. 03 is placed to remove moire fringes.

【0004】図35(a)において、ファイバスコープ
101は細長の挿入部104の先端に対物レンズ105
が配置され、この対物レンズ105の結像位置にファイ
ババンドルで形成したイメージガイド106の先端面が
配置され、先端面に結像された光学像を操作部107な
いしは接眼部108付近に配置された後端面に伝送す
る。この後端面に対向して接眼レンズ109が配置さ
れ、伝送された光学像を肉眼で観察することができる。
In FIG. 35 (a), the fiberscope 101 has an objective lens 105 at the tip of an elongated insertion portion 104.
Is arranged, the tip surface of the image guide 106 formed of a fiber bundle is arranged at the image forming position of the objective lens 105, and the optical image formed on the tip surface is arranged in the vicinity of the operating section 107 or the eyepiece section 108. It is transmitted to the rear end face. The eyepiece lens 109 is disposed so as to face the rear end surface, and the transmitted optical image can be observed with the naked eye.

【0005】この接眼部108にはテレビカメラ102
が装着され、結像レンズ系111及びモアレ除去用の水
晶フィルタ103を経て2次元的配列の受光素子を有す
る固体撮像素子112に結像する。この固体撮像素子1
12はカメラコントロールユニット(以下、CCUと略
記する)113と接続され、このCCU113は固体撮
像素子112で光電変換された画像信号(撮像信号)に
対する信号処理を行い、標準的な映像信号に変換してテ
レビモニタ114に出力し、テレビモニタ114の表示
面に対物レンズ105で結像した内視鏡像を表示する。
The eyepiece 108 includes a television camera 102.
Is attached, and an image is formed on a solid-state image sensor 112 having a two-dimensional array of light receiving elements via an imaging lens system 111 and a crystal filter 103 for removing moire. This solid-state image sensor 1
Reference numeral 12 is connected to a camera control unit (hereinafter abbreviated as CCU) 113. The CCU 113 performs signal processing on an image signal (image pickup signal) photoelectrically converted by the solid-state image pickup device 112 and converts it into a standard video signal. It is output to the television monitor 114, and the endoscopic image formed by the objective lens 105 is displayed on the display surface of the television monitor 114.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水晶フ
ィルタ103は値段が高いという問題があった。また、
上記ファイバスコープ101の代わりに図35(b)に
示すようにリレーレンズ116を用いた硬性内視鏡11
7とテレビカメラ102とを組合せて観察する場合で
も、人間の体内の被写体の表面に水がある場合、照明光
の反射像のまわりにピンクと緑あるいは青とオレンジの
色のついたにじみが発生する問題があった。これもモア
レの一種であるが、この現象の除去のためにも水晶フィ
ルタ103が用いられてきた。
However, there is a problem that the crystal filter 103 is expensive. Also,
A rigid endoscope 11 using a relay lens 116 as shown in FIG.
7 and the television camera 102 in combination, when water is present on the surface of the subject in the human body, pink and green or blue and orange bleeding occurs around the reflection image of the illumination light. There was a problem to do. This is also a kind of moire, but the crystal filter 103 has also been used to remove this phenomenon.

【0007】図35(b)において、硬性の挿入部11
8の先端の対物レンズ105による像はリレーレンズ系
116により後方の接眼部108側に伝送され、接眼レ
ンズ109、テレビカメラ102内の結像レンズ系11
1及びモアレ除去用の水晶フィルタ103を経て固体撮
像素子112に結像する。上記にじみの発生を除去する
ために水晶フィルタ103が用いられてきたが、やはり
値段の高い欠点があった。
In FIG. 35 (b), the hard insertion part 11
The image from the objective lens 105 at the tip of 8 is transmitted to the rear eyepiece 108 side by the relay lens system 116, and the eyepiece 109 and the imaging lens system 11 in the television camera 102 are transmitted.
An image is formed on the solid-state imaging device 112 through the crystal filter 103 for removing the moiré pattern 1 and the crystal filter 103. The crystal filter 103 has been used to eliminate the above-mentioned bleeding, but it also has the drawback of being expensive.

【0008】CCD等の固体撮像素子112を先端に設
けた電子スコープ、あるいは民生用のテレビカメラ等の
モアレ除去についても水晶フィルタ103が用いられて
いるがやはり値段が高い欠点がある。
The crystal filter 103 is also used for removing moire in an electronic scope provided with a solid-state image pickup device 112 such as a CCD at the tip thereof, or a television camera for consumer use, but it also has a disadvantage of high price.

【0009】これを解消するための従来例として特開平
3−248695号公報、特公昭44−1155号公報
等がある。これらはいずれも透明板の一面を傾斜角の異
なる複数の傾斜面により構成し、各傾斜面で生ずる屈折
作用により像面に物体の多重像を形成するようにしたも
のである。しかし、特公昭44−1155号公報では、
実際に製品に利用するためには未知の問題点が多かっ
た。
As conventional examples for solving this problem, there are JP-A-3-248695 and JP-B-44-1155. In all of these, one surface of a transparent plate is composed of a plurality of inclined surfaces having different inclination angles, and a multiple image of an object is formed on an image surface by a refraction effect generated at each inclined surface. However, in Japanese Patent Publication No. 44-1155,
There were many unknown problems in actually using it in products.

【0010】また、特開平3−248695号公報は光
軸の回りに点対称となる少なくとも1組みの傾斜面を有
する光学フィルタを開示している。このように単に点対
称という条件の光学フィルタではデフォーカス状態で
は、モアレ等を除去する機能が低下するという問題があ
る。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-248695 discloses an optical filter having at least one set of inclined surfaces which are point-symmetrical around the optical axis. As described above, the optical filter under the condition of merely point symmetry has a problem that the function of removing moire and the like deteriorates in the defocused state.

【0011】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
ので、内視鏡像をテレビモニタに表示する時に生ずるモ
アレ等の除去機能が高くでき、かつ低コストで実現可能
な光学的フィルタ機能を備えた光学素子を有する光学装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has an optical filter function capable of enhancing the function of removing moire and the like that occurs when an endoscopic image is displayed on a television monitor and realizing it at low cost. An object of the present invention is to provide an optical device having an optical element provided.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段および作用】観察又は撮像
のための光学系を備えた光学装置において、両方の面を
複数に分割した多面を有し、各多面に立てたそれぞれの
法線のうちの各多面における少なくとも2つの面が光軸
とねじれの関係にあり、各多面における少なくとも2つ
の面を通して形成した像における特定の空間周波数成分
を除去するフィルタ機能を持つ光学素子を設けた光学系
を有する構成にすることにより、フォーカス状態はもと
より、デフォーカス状態でもフィルタ機能を有するよう
にして、低コストで、モアレ等の除去機能を高くでき
る。
In an optical device provided with an optical system for observation or imaging, both surfaces are divided into a plurality of polyhedral surfaces, and each of the normals standing on each polyhedral surface. At least two surfaces in each of the multiple surfaces are twisted with respect to the optical axis, and an optical system provided with an optical element having a filter function for removing a specific spatial frequency component in an image formed through at least two surfaces in each of the multiple surfaces is provided. With this structure, the filter function is provided not only in the focused state but also in the defocused state, so that the moire removal function can be enhanced at low cost.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図1ないし図15は本発明の第1実施例
に係り、図1は本発明の第1実施例における両面多面レ
ンズ1を示し、図2は第1実施例の変形例における改良
された片面多面レンズを示し、図3は第1実施例の変形
例の内視鏡装置の構成を示し、図4は固体撮像素子の画
素配列を示し、図5はテレビカメラの撮像光学系を示
し、図6は片面多面レンズを用いた2重像によりモアレ
を除去する基本的な原理の説明図を示し、図7はデフォ
ーカス状態においてもモアレ除去機能を有することを示
し、図8はトラップラインにより色変調によるモアレの
発生を除去する作用を空間周波数平面で示し、図9はフ
ァイババンドルの像の配列を示し、図10は多面レンズ
の境界付近の乱れた部分を示し、図11は図10の乱れ
た部分を拡大等して示し、図12は多面レンズの境界を
偏心して形成した様子を示し、図13は多面レンズの境
界における中心付近を研削して平面にしたことを示し、
図14は多面レンズを瞳の付近に配置することが望まし
いことを示し、図15は第1実施例の内視鏡装置の全体
構成を示す。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. 1 to 15 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a double-sided polyhedral lens 1 in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an improved single-sided polyhedral surface in a modification of the first embodiment. FIG. 3 shows a lens, FIG. 3 shows a configuration of an endoscope apparatus of a modified example of the first embodiment, FIG. 4 shows a pixel array of a solid-state image pickup device, FIG. 5 shows an image pickup optical system of a television camera, and FIG. Shows an explanatory view of the basic principle of removing moire by a double image using a single-sided polyhedral lens, FIG. 7 shows that it has a moire removing function even in a defocus state, and FIG. 8 shows color modulation by a trap line. The effect of removing the generation of moire due to is shown in the spatial frequency plane, FIG. 9 shows the array of images of the fiber bundle, FIG. 10 shows the disturbed portion near the boundary of the polyhedral lens, and FIG. The part is shown enlarged, etc., and FIG. Shows a state formed by eccentrically boundary surface lens, FIG. 13 shows that it has a plane grinding the vicinity of the center at the boundary of the polyhedral lens,
FIG. 14 shows that it is desirable to dispose the polyhedral lens near the pupil, and FIG. 15 shows the overall configuration of the endoscope apparatus of the first embodiment.

【0014】図1は本発明の第1実施例における光学的
ローパスフィルタの機能を有する光学素子としての両面
多面レンズ1を示す。この両面多面レンズ1は図2に示
す第1実施例の変形例における片面多面レンズ2の一方
の面と同様にプロペラのようにねじれた2つの分割面を
もつ多面レンズを両側の面にそれぞれ形成したものであ
る。従って、まずこの構成が簡単な変形例における片面
多面レンズ2を説明する。
FIG. 1 shows a double-sided polyhedral lens 1 as an optical element having the function of an optical low-pass filter according to the first embodiment of the present invention. This double-sided polyhedral lens 1 is formed with a polyhedral lens having two split surfaces twisted like a propeller on both sides like one surface of the single-sided polyhedral lens 2 in the modification of the first embodiment shown in FIG. It was done. Therefore, first, a single-sided polyhedral lens 2 in a modified example having a simple structure will be described.

【0015】第1実施例の変形例における光学的ローパ
スフィルタの機能を有する光学素子としての片面多面レ
ンズ2は特開平3ー248695号公報に開示された光
軸の回りに点対称であるものの中で、デフォーカス状態
でも光学的なフィルタ機能が高いものである。
The single-sided polyhedral lens 2 as an optical element having the function of an optical low-pass filter in the modification of the first embodiment is one of those which are point-symmetrical about the optical axis disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-248695. Therefore, the optical filter function is high even in the defocused state.

【0016】この片面多面レンズ2の一方の面(例えば
B面とする)には、光軸Oを共有し、2つの傾斜面が互
いに逆方向に傾斜するように形成した半円形のa部とb
部とが設けられ、これらの2つの斜面の法線はねじれの
関係にあり、相互にθだけ傾いている。
On one surface (for example, B surface) of the single-sided polyhedral lens 2, there is a semicircular a portion which shares the optical axis O and is formed so that the two inclined surfaces are inclined in opposite directions. b
And the normals of these two slopes are in a twisted relationship and are inclined by θ with respect to each other.

【0017】ねじれの関係になるように形成したことに
より、後述するようにピントがずれたデフォーカス状態
の場合でもモアレ等を除去するフィルタの機能を残すこ
とができるようにしている(図7参照)。
Since it is formed so as to have a twist relationship, the function of a filter for removing moire and the like can be left even in a defocused state where the focus is deviated as described later (see FIG. 7). ).

【0018】それぞれの面の法線の光軸Oに対する傾き
をθ1 ,θ2 とすると、 θ=θ1 ーθ2 (1) である(θ1 ,θ2は符号も含めて表しており、図2の
ものはθ1 =ー|θ2 |)。
If the inclinations of the normals to the respective surfaces with respect to the optical axis O are θ1 and θ2, then θ = θ1−θ2 (1) (θ1 and θ2 are shown together with their signs. θ1 =-| θ2 |).

【0019】この片面多面レンズ2のB面の形状データ
は光軸Oの方向をZ軸に、このZ軸に垂直な面内にX軸
及びY軸を、例えばa部とb部の境界線lの方向をX軸
に設定した場合には以下のようになる。
The shape data of the B surface of the single-sided polyhedral lens 2 is such that the direction of the optical axis O is the Z axis, and the X axis and the Y axis are in the plane perpendicular to the Z axis, for example, the boundary line between the parts a and b. When the direction of l is set to the X-axis, it becomes as follows.

【0020】a部はYがゼロ又は正の範囲(つまり、Y
≧0)で、a部の面はZ=P・X b部はYが負の範囲(つまり、Y<0)で、b部の面は
Z=−P・X である。ここで、傾斜面を表すパラメータPは、例えば P=tan 1′≒0.00029 ここで、1′≒0.00029 rad である。この場合には上記θはθ=2′としている。
又、この片面多面レンズ2のサイズは図2(b)に示す
ように直径がφ8で、厚みToは例えばTo=1mmであ
り、さらに屈折率nは例えばn=1.51633であ
る。
The portion a has a range in which Y is zero or positive (that is, Y
≧ 0), the surface of the part a has Z = P · X, the surface of the part b has Y in a negative range (that is, Y <0), and the surface of the part b has Z = −P · X. Here, the parameter P representing the inclined surface is, for example, P = tan 1′≈0.00029, where 1′≈0.00029 rad. In this case, the above θ is θ = 2 ′.
As shown in FIG. 2B, the size of the single-sided polyhedral lens 2 is φ8, the thickness To is, for example, To = 1 mm, and the refractive index n is, for example, n = 1.51633.

【0021】なお、図2(b)の右側は平面図、左側は
側面図である。また、図2(b)に示すようにB面には
この光学素子の向きを判別するためのマークMが付けて
ある。また、この片面多面レンズ2の他方の面、つまり
A面は平面である。
The right side of FIG. 2B is a plan view and the left side is a side view. Further, as shown in FIG. 2B, a mark M for discriminating the direction of this optical element is attached to the B surface. The other surface of this single-sided polyhedral lens 2, that is, the A surface, is a flat surface.

【0022】この片面多面レンズ2を用いた第1実施例
の変形例の光学装置としての内視鏡装置3を図3に示
す。この内視鏡装置3は、照明光学系と観察光学系とを
備えた硬性内視鏡5と、この硬性内視鏡5に装着される
撮像手段を内蔵したテレビカメラ6と、硬性内視鏡5に
照明光を供給する光源装置7と、テレビカメラ6に内蔵
されたCCD等の固体撮像素子8に対する信号処理を行
うCCU9と、このCCU9に接続され、映像信号を表
示するカラーモニタ10とから構成される。
FIG. 3 shows an endoscope device 3 as an optical device of a modified example of the first embodiment using this single-sided polyhedral lens 2. The endoscope device 3 includes a rigid endoscope 5 having an illumination optical system and an observation optical system, a television camera 6 having an image pickup means mounted on the rigid endoscope 5, and a rigid endoscope. 5, a light source device 7 for supplying illumination light, a CCU 9 for performing signal processing on a solid-state image sensor 8 such as a CCD built in the television camera 6, and a color monitor 10 connected to the CCU 9 and displaying a video signal. Composed.

【0023】この内視鏡装置3では光学部材としての固
体撮像素子8における2次元的に配列された受光素子
(モザイクフィルタの場合も含む)の配列に起因し、そ
の配列周期と干渉して発生するモアレとか、色変調との
干渉によるモアレ等を除去するものである。
In the endoscope device 3, the light is generated due to the arrangement of the light receiving elements (including the case of a mosaic filter) which are two-dimensionally arranged in the solid-state image pickup element 8 as an optical member, and interfere with the arrangement period. It removes the moiré that occurs and the moiré caused by the interference with the color modulation.

【0024】硬性内視鏡5は硬性の外套管で形成された
挿入部11と、この挿入部11の後端に形成され、把持
される太径の把持部12と、この把持部12の後端に形
成された接眼部13とから構成される。この把持部13
にはライトガイド口金14が設けてあり、ライトガイド
ケーブル15を介して光源装置7と着脱自在で接続され
る。
The rigid endoscope 5 includes an insertion portion 11 formed of a rigid outer tube, a large-diameter grip portion 12 formed at the rear end of the insertion portion 11 and gripped, and a rear portion of the grip portion 12. It is composed of an eyepiece portion 13 formed at the end. This grip 13
Is provided with a light guide base 14, and is detachably connected to the light source device 7 via a light guide cable 15.

【0025】光源装置7内のランプ16の白色の照明光
はライトガイドケーブル15内の照明光伝送手段となる
ライトガイドで伝送され、ライトガイド口金14部分か
ら硬性内視鏡5内のライトガイド17側に照明光を供給
する。そして、挿入部11の先端部の照明窓に取り付け
た先端面から伝送した照明光を前方に出射する照明光学
系が形成されている。
The white illumination light of the lamp 16 in the light source device 7 is transmitted by a light guide serving as an illumination light transmission means in the light guide cable 15, and the light guide cap 14 portion leads to the light guide 17 in the rigid endoscope 5. Supply illumination light to the side. Then, an illumination optical system that emits the illumination light transmitted from the front end surface attached to the illumination window at the front end of the insertion portion 11 to the front is formed.

【0026】この先端部には照明窓に隣接して形成され
た観察窓に対物レンズ18が取り付けてあり、この対物
レンズ18により照明された被写体の像を結ぶ。この像
は対物レンズ18の光軸と一致するようにその光軸上に
沿って挿入部11内に配置された像伝送光学系となるリ
レーレンズ系19によってリレーするようにして後方側
に像を結ぶようにして伝送し、最終的な像を接眼部13
付近に形成する。
An objective lens 18 is attached to an observation window formed adjacent to the illumination window at this tip portion, and forms an image of a subject illuminated by the objective lens 18. This image is relayed by a relay lens system 19 which is an image transmission optical system arranged in the insertion portion 11 along the optical axis of the objective lens 18 so as to coincide with the optical axis of the objective lens 18 to form an image on the rear side. The final image is transmitted by tying it to the eyepiece unit 13
Form in the vicinity.

【0027】この像は接眼レンズ(接眼光学系)20を
介して肉眼で観察することができる観察光学系が形成さ
れている。この接眼部13にテレビカメラ6が装着され
た場合には、リレーレンズ系19によって伝送された像
は接眼レンズ20、テレビカメラ6内に配置した光学的
ローパスフィルタの機能を有する片面多面レンズ2、結
像レンズ(撮像レンズ)21を介して、モザイクフィル
タ等の色分離フィルタを有する固体撮像素子8に像を結
ぶようにして撮像できるようにしている。
This image is formed with an observation optical system which can be observed with the naked eye through an eyepiece lens (eyepiece optical system) 20. When the television camera 6 is attached to the eyepiece unit 13, the image transmitted by the relay lens system 19 is an eyepiece lens 20 and a single-sided polyhedral lens 2 having the function of an optical low-pass filter arranged in the television camera 6. A solid-state image pickup device 8 having a color separation filter such as a mosaic filter is used to form an image through an imaging lens (imaging lens) 21 so that an image can be picked up.

【0028】この片面多面レンズ2は結像レンズ21の
瞳の位置付近に配置されていることが望ましい。なお、
結像レンズ21の焦点距離は15〜35mm程度である
が、1/3〜1/4インチのCCDを用いたテレビカメ
ラ6とを組合せる場合には15〜25mm程度が適当であ
る。
It is desirable that this single-sided polyhedral lens 2 be arranged near the position of the pupil of the imaging lens 21. In addition,
The focal length of the imaging lens 21 is about 15 to 35 mm, but about 15 to 25 mm is suitable when combined with the television camera 6 using a 1/3 to 1/4 inch CCD.

【0029】上記固体撮像素子8で光電変換された撮像
信号はCCU9によって標準的な映像信号に変換され、
カラーモニタ10に映像を表示する。この固体撮像素子
8は例えば図4のように光電変換面に、光電変換機能を
有する受光素子となる画素(絵素)が2次元マトリック
ス状に規則的に配置された構成をしている。
The image pickup signal photoelectrically converted by the solid-state image pickup device 8 is converted into a standard video signal by the CCU 9.
The image is displayed on the color monitor 10. For example, as shown in FIG. 4, the solid-state imaging device 8 has a configuration in which pixels (picture elements), which are light receiving elements having a photoelectric conversion function, are regularly arranged in a two-dimensional matrix on a photoelectric conversion surface.

【0030】図4において、R,G,Bで示しているも
のは、画素の前にR(赤),G(緑),B(青)のモザ
イクフィルタが配置されていることを示しており、R,
G,Bに色分離した光を光電変換することによりカラー
撮像を行う。ここで、 Px …固体撮像素子8の1画素の水平方向の寸法、 Py …固体撮像素子8の1画素の垂直方向の寸法、 Wy …固体撮像素子8の有効撮像エリアの垂直方向の寸
法、 Wx …固体撮像素子8の有効撮像エリアの水平方向の寸
法、 M …固体撮像素子8のモザイクフィルタの水平方向周
期を画素単位で表わしたもの。図4の例ではM=2、 N …固体撮像素子8のモザイクフィルタの垂直方向の
周期を画素単位で表わしたもの。図4の例ではN=2、 なお、モザイクフィルタのない固体撮像素子8ではM=
N=1として扱う。
In FIG. 4, R, G, and B indicate that R (red), G (green), and B (blue) mosaic filters are arranged in front of the pixel. , R,
Color imaging is performed by photoelectrically converting the light separated into G and B colors. Here, Px ... Horizontal size of one pixel of the solid-state image sensor 8, Py ... Vertical size of one pixel of the solid-state image sensor 8, Wy ... Vertical size of effective image pickup area of the solid-state image sensor 8, Wx The horizontal size of the effective image pickup area of the solid-state image sensor 8, M ... The horizontal cycle of the mosaic filter of the solid-state image sensor 8 is expressed in pixel units. In the example of FIG. 4, M = 2, N ... The vertical cycle of the mosaic filter of the solid-state image sensor 8 is expressed in pixel units. In the example of FIG. 4, N = 2, and in the solid-state image sensor 8 without the mosaic filter, M =
Treat as N = 1.

【0031】図5(a)は片面多面レンズ2の配置方向
を示し、a部とb部の境界線(分割線)が水平方向、つ
まり固体撮像素子8の水平方向(横方向)に平行に配置
されていることを示す。この場合には固体撮像素子8の
水平走査方向に像が分離することになる。
FIG. 5A shows the arrangement direction of the single-sided polyhedral lens 2, with the boundary line (division line) between the parts a and b being horizontal, that is, parallel to the horizontal direction (horizontal direction) of the solid-state image sensor 8. Indicates that it is placed. In this case, the image is separated in the horizontal scanning direction of the solid-state image sensor 8.

【0032】つまり、図5(b)はこの片面多面レンズ
2を通して形成される2重像を示し、水平方向に距離d
離れて形成される。なお、本明細書では固体撮像素子8
の水平方向(横方向)はX軸、垂直方向(縦方向)はY
軸に設定されているとする。
That is, FIG. 5B shows a double image formed through this single-sided polyhedral lens 2 and has a distance d in the horizontal direction.
Formed apart. In the present specification, the solid-state image sensor 8
The horizontal direction (horizontal direction) is the X axis, and the vertical direction (vertical direction) is Y.
Assume that it is set on the axis.

【0033】図6は撮像光学系にこの片面多面レンズ2
を用いて2重像を形成することにより、縞模様を消去す
る機能の説明図を示す。モアレ除去の基本的な考えとし
ては、モアレは物体像をサンプリングする際に、サンプ
リング周波数と物体像中に含まれる周波数成分とが近い
場合に生ずるので、光学的ローパスフィルタはこの周波
数成分を除くような周波数特性に設定する。
FIG. 6 shows an image pickup optical system including this single-sided polyhedral lens 2.
An explanatory view of a function of erasing a striped pattern by forming a double image by using is shown. The basic idea of moiré removal is that when sampling an object image, moiré occurs when the sampling frequency and the frequency component contained in the object image are close, so an optical low-pass filter should remove this frequency component. Set to a proper frequency characteristic.

【0034】図6に示すように繰り返しの周期で明暗の
物体を片面多面レンズ2及び結像レンズ21により(固
体撮像素子8の撮像面に)結像すると、a部を通って結
像された第1像とb部を通って結像された第2像とが形
成され、第1像と第2像との分離距離が周期の1/2に
設定すると、2つの像の強度分布を重ねると、一方の山
が他方の谷を埋めるため、一様な強度となり、縞模様の
存在が分からなくなる。
As shown in FIG. 6, when a bright and dark object is imaged by the single-sided polyhedral lens 2 and the imaging lens 21 (on the imaging surface of the solid-state imaging device 8) in a repeated cycle, it is imaged through the portion a. When the first image and the second image formed through the portion b are formed, and the separation distance between the first image and the second image is set to 1/2 of the period, the intensity distributions of the two images overlap. Then, since one mountain fills the other valley, the intensity becomes uniform and the existence of the striped pattern cannot be seen.

【0035】つまり、2重像を形成すると、像の分離距
離の2倍の繰り返し周期を持つ周波数成分がなくなる。
従って、サンプリングのための絵素(画素)の間隔(繰
り返し周期)と像分離距離との関係を適切に設定する
と、モアレを除去することができる。
That is, when a double image is formed, there is no frequency component having a repetition period twice the image separation distance.
Therefore, by appropriately setting the relationship between the interval (repetition cycle) of picture elements (pixels) for sampling and the image separation distance, moire can be removed.

【0036】図7は本実施例等で採用されているねじれ
の関係を満足するものと、そうでないもので単に点対称
のものとの作用の違いを説明する図である。図7(a)
は図2の光学素子、即ち傾斜面の配置がねじれの関係を
満足する片面多面レンズ2を配置した光学系部分を示
す。図7(b)は一方の面が平面で他方の面が山形に形
成されたプリズム状部材(特開平3ー248695号公
報の第1図の素子)をレンズと共に配置した光学系を示
す。
FIG. 7 is a diagram for explaining the difference in action between the one satisfying the twist relation adopted in this embodiment and the like and the one not satisfying the twist relation and simply the point symmetry. Figure 7 (a)
2 shows the optical element of FIG. 2, that is, the optical system portion in which the single-sided polyhedral lens 2 in which the arrangement of the inclined surfaces satisfies the twist relation is arranged. FIG. 7B shows an optical system in which a prism-shaped member (the element shown in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 3-248695) having one surface flat and the other surface mountain-shaped is arranged together with a lens.

【0037】これらの素子が光路中に配置されることに
より、結像光学系は像面に物体の2重像を形成する。フ
ォーカス状態の像面ではどちらの素子を用いても同じ効
果が得られる(それぞれ2重像となる)が、デフォーカ
ス状態になると機能が異なる。デフォーカス状態を見る
には、像面から外れた位置での結像状態を見ればよい。
By arranging these elements in the optical path, the imaging optical system forms a double image of the object on the image plane. The same effect can be obtained by using either element on the image plane in the focused state (each becomes a double image), but the function is different in the defocused state. To see the defocused state, it suffices to see the imaged state at a position off the image plane.

【0038】図7(b)の構成では、プリズムの傾斜面
により屈折された光束は光軸の反対側に像を結ぶことに
なるが(例えば、図7(b)では光軸の上側の光が像面
において光軸の下側に像を結んでいる)、光軸の上側か
ら光側と下側からの光束とが交差するため、光軸近傍の
比較的狭い領域に光が集まる状態が存在する。
In the configuration of FIG. 7B, the light beam refracted by the inclined surface of the prism forms an image on the opposite side of the optical axis (for example, in FIG. 7B, the light above the optical axis is formed). Forms an image on the lower side of the optical axis on the image plane), and since the light beams from the upper side and the lower side of the optical axis intersect, it is possible that light gathers in a relatively narrow area near the optical axis. Exists.

【0039】このため、デフォーカスに伴い像の分離が
行われない(あるいは不十分となる)ことがあり、ロー
パスフィルタとしての機能がなくなってしまう(あるい
は十分でなくなる)ことがある。
Therefore, image separation may not be performed (or may be insufficient) due to defocus, and the function as a low-pass filter may be lost (or insufficient).

【0040】つまり、図7(b)では、フォーカス位置
から後方にずれたデフォーカス位置では2重像となる
が、前側にずれたデフォーカス位置では分離しない状態
になり、ローパスフィルタとしての機能がなくなる(あ
るいは十分でなくなる)。換言すると、点像の形がデフ
ォーカスにより変わっていくので、MTFが変化してし
まう。
That is, in FIG. 7 (b), a double image is formed at the defocus position which is deviated to the rear from the focus position, but is not separated at the defocus position which is deviated to the front side, and the function as a low-pass filter is obtained. It disappears (or becomes insufficient). In other words, the shape of the point image changes due to defocusing, which changes the MTF.

【0041】これに対し、図7(a)では傾斜面がねじ
れの関係にあるために、かなりデフォーカスした状態で
も2つの像を形成する光束の分離が保たれるため、ロー
パスフィルタの機能が失われないのである。つまり、図
7(a)では、フォーカス位置から後方にずれたデフォ
ーカス位置で2重像となるし、前側にずれたデフォーカ
ス位置でも同様に2重像が形成され、その分離距離(2
重像の距離)も殆ど変化しないので、デフォーカスの像
に対しても、そのローパスフィルタとしての機能を保持
する。
On the other hand, in FIG. 7A, since the inclined surface has a twisted relationship, the separation of the light flux forming two images is maintained even in a considerably defocused state, and the function of the low-pass filter is thus improved. It is not lost. That is, in FIG. 7A, a double image is formed at the defocus position that is displaced rearward from the focus position, and a double image is also formed at the defocus position that is displaced forward, and the separation distance (2
Since the distance (double image distance) hardly changes, the function as a low-pass filter is maintained even for a defocused image.

【0042】従って、結像された像がフォーカス状態に
ある部分のみならず、デフォーカスで結像された部分に
対しても、モアレが発生することを防止できる機能を有
することになる。換言すると、デフォーカスにしても、
点像は2つの形状を保ったままであり、MTFは2重像
にデフォーカスの影響を掛けたものとなる。
Therefore, it is possible to prevent moire from occurring not only in the focused portion of the formed image but also in the portion formed by defocusing. In other words, even with defocus,
The point image remains in the two shapes, and the MTF is the double image with the defocus effect.

【0043】図2のような傾斜面(斜面)を有する多面
レンズ2を製作する場合、金属型を作り、プラスチック
成形、ガラス成形で作ることができる。あるいは平面基
板に不均質にコーティングを行なって製作してもよい。
When the multifaceted lens 2 having an inclined surface (slope) as shown in FIG. 2 is manufactured, it can be manufactured by forming a metal mold and molding by plastic or glass. Alternatively, it may be manufactured by non-uniformly coating a flat substrate.

【0044】このような場合、片面多面レンズ2の2つ
の斜面の境界部分(後述の図7の一点鎖線で囲んだ部
分)の面形状は設計値通りの形にならず、乱れたものと
なる。この乱れた部分ではローパスフィルタ機能が低下
するし、この乱れた部分を光が通過することによりフレ
アが発生する。後述するようにこれを防ぐために、例え
ば乱れた部分に光を通さない物質を付けて遮光部等の対
策を施すようにしている。
In such a case, the surface shape of the boundary portion of the two slopes of the single-sided polyhedral lens 2 (the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 7, which will be described later) does not become the shape as designed, and becomes disordered. . The low-pass filter function deteriorates in this disturbed portion, and flare occurs due to light passing through this disturbed portion. As will be described later, in order to prevent this, for example, a substance that does not transmit light is attached to the disturbed portion to take measures such as a light-shielding portion.

【0045】図3のようにこの多面レンズ2を硬性内視
鏡5に装着されるテレビカメラ6(あるいは民生用のV
TRカメラ、一般TVカメラ等)に用いる場合は、以下
に説明する条件式(2)〜(21)のうちの少なくとも
1つを満たすことが望ましい。この第1実施例の変形例
ではこれらの条件式を満たすように設定して、デフォー
カス状態においてもサンプリング周期などによりモアレ
等が発生する場合でも、そのモアレ等を有効に除去でき
るようにしている。この場合、条件式で表現するため、
以下のように倍率βr 、2重像の距離d等を定義する。
As shown in FIG. 3, the multifaceted lens 2 is mounted on the rigid endoscope 5 for a television camera 6 (or a consumer V.
When used for a TR camera, a general TV camera, etc.), it is desirable that at least one of conditional expressions (2) to (21) described below is satisfied. In the modified example of the first embodiment, these conditional expressions are set so as to satisfy these conditional expressions, and even in the defocused state, even when the moire or the like occurs due to the sampling cycle or the like, the moire or the like can be effectively removed. . In this case, since it is expressed by a conditional expression,
The magnification β r, the distance d between double images, etc. are defined as follows.

【0046】βr …多面レンズ2より結像面(ここでは
固体撮像素子8)までの間のレンズの倍率、 Sf …多面レンズ2より前方のレンズで作られる像の多
面レンズ2からの距離(図中、右を正とする。)、 d …多面レンズ2によって作られる2重像の距離(図
5(b)参照)、 n …多面レンズ2の屈折率、 なお、距離Sf は図3では多面レンズ2の前に他のレン
ズ(内視鏡5の接眼レンズ20等)があるが、多面レン
ズ2の前に何もない(直接物体を撮影する)場合は、S
f は物体までの距離となる。
Βr: magnification of the lens between the polyhedral lens 2 and the image plane (here, the solid-state image pickup device 8), Sf: distance from the polyhedral lens 2 of an image formed by a lens in front of the polyhedral lens 2 (Fig. Middle, right is positive.), D ... Distance of double image formed by the polyhedral lens 2 (see FIG. 5B), n ... Refractive index of the polyhedral lens 2, and distance Sf is polyhedral in FIG. If there is another lens (such as the eyepiece lens 20 of the endoscope 5) in front of the lens 2 but nothing is present in front of the polyhedral lens 2 (directly photographing an object), S
f is the distance to the object.

【0047】まず、モザイクフィルタの水平方向サンプ
リングによるモアレを除去する場合には、 1/|2(n−1)θSfβr|=1/(PxM) (2) となる。この式(2)における左辺の分母は像面におけ
る2重像の分離距離の2倍、右辺の分母はサンプリング
周期の距離を表し、これらの距離が等しくなるように設
定することによりモアレを除去する。
First, when removing moire due to horizontal sampling of the mosaic filter, 1 / | 2 (n−1) θSfβr | = 1 / (PxM) (2) The denominator on the left side of this equation (2) is twice the separation distance of the double image on the image plane, the denominator on the right side is the distance of the sampling period, and moire is removed by setting these distances equal. .

【0048】実用的には多少のモアレは残ってもいいの
で、式(2)の条件を緩和して、 0.75/(PxM)≦1/|2(n−1)θSfβr|≦1.5/(PxM) (3) であればよい。
In practice, some moire may be left, so the condition of equation (2) is relaxed and 0.75 / (PxM) ≦ 1 / | 2 (n−1) θSfβr | ≦ 1.5 / (PxM ) (3) is sufficient.

【0049】式(3)の下限はMTFの値が約40%に
なる周波数に相当するもので、これより像の分離距離が
大きくなると低周波側のMTFが小さくなって像のコン
トラストの低下が問題となる。上限はMTFの値が約7
0%になる周波数に相当するもので、分離距離がこれ以
上小さくなるとモアレを除去する機能が低下する。
The lower limit of the equation (3) corresponds to the frequency at which the value of MTF becomes about 40%. If the separation distance of the image becomes larger than this, the MTF on the low frequency side becomes smaller and the contrast of the image lowers. It becomes a problem. The upper limit is about 7 MTF
This corresponds to a frequency of 0%, and if the separation distance becomes smaller than this, the function of removing moire deteriorates.

【0050】また、輝度のサンプリングによるモアレを
除去する場合には、式(2),(3)でM=N=1と置
けばよい。
When removing moire due to luminance sampling, it is sufficient to set M = N = 1 in equations (2) and (3).

【0051】NTSC方式のテレビカメラ、電子スコー
プ等の場合は色信号の変調によるモアレが発生する。そ
の時のモアレを除去する必要がある場合には、色副搬送
波の周波数は3.58MHz なので、 0.75・40・3.58/Wy≦1/|2(n−1)θSfβr|≦1.5・40・3.58/Wy (4) すなわち、 107.4/Wy≦1/|2(n−1)θSfβr|≦214.8/Wy (5) であればよい。ここで1MHz は80TV本に相当するこ
とを用いた。
In the case of an NTSC television camera, an electronic scope, etc., moire occurs due to the modulation of color signals. If it is necessary to remove moire at that time, the frequency of the color subcarrier is 3.58MHz, so 0.75 ・ 40 ・ 3.58 / Wy ≦ 1 / | 2 (n−1) θSfβr | ≦ 1.5 ・ 40 ・ 3.58 / Wy (4) That is, 107.4 / Wy ≦ 1 / | 2 (n−1) θSfβr | ≦ 214.8 / Wy (5). Here, it is used that 1 MHz corresponds to 80 TV lines.

【0052】図5(a)のように片面多面レンズ2を置
けば、トラップライン(MTF=0の線)は図8の点線
のように入るが、色変調に伴うモアレは図8の丸印のと
ころに発生するので、この点をトラップラインが通れば
よく、多面レンズ2の分割方向が、ω+90°水平方向
に対して傾いているならば、その時トラップラインは図
8の実線のように入るので、φの定義を φ=arc tan 1.64/3.58 つまり 1.64/3.58=tan φ (6) とする時、 cos(90°−ω−φ)・0.75・40・A/Wy≦1/|2(n−1)θSfβr| ≦cos(90°−ω−φ)・1.5・40・A (7) ここでA=√(1.64・1.64+3.58・3.58)であり(ここで、
√()は、()内の平方根を表す)、平方で表すとA・A=
1.64・1.64+3.58・3.58である。なお、角度は座標軸か
ら時計回りに測る場合を正とする。
If the single-sided polyhedral lens 2 is placed as shown in FIG. 5A, the trap line (line with MTF = 0) will be as shown by the dotted line in FIG. 8, but moire due to color modulation will be indicated by the circles in FIG. The trap line should pass through this point, and if the dividing direction of the polyhedral lens 2 is inclined with respect to the horizontal direction by ω + 90 °, then the trap line enters as shown by the solid line in FIG. Therefore, when the definition of φ is φ = arc tan 1.64 / 3.58, that is, 1.64 / 3.58 = tan φ (6), cos (90 ° −ω−φ) ・ 0.75 ・ 40 ・ A / Wy ≦ 1 / | 2 ( n−1) θSfβr | ≦ cos (90 ° −ω−φ) ・ 1.5 ・ 40 ・ A (7) where A = √ (1.64 ・ 1.64 + 3.58 ・ 3.58) (where,
√ () represents the square root in ())
They are 1.64, 1.64 + 3.58, 3.58. The angle is positive when measured clockwise from the coordinate axis.

【0053】式(7)は、書き換えると sin(ω+φ)118.136/Wy≦1/|2(n-1)θSfβr|≦sin(ω+φ)236.27/Wy (8) となり、これをを満たせばよい。つまり、式(7)或は
(8)の条件を満足するように、分割方向(境界線lの
方向)等を設定することにより、色変調によるモアレを
除去できる。なお、図8において、Ux ,Uy は像面(こ
の場合には固体撮像素子8の光電変換面)におけるX方
向及びY方向の空間周波数を示す。
Rewriting the equation (7), sin (ω + φ) 118.136 / Wy ≦ 1 / | 2 (n-1) θSfβr | ≦ sin (ω + φ) 236.27 / Wy (8) Just fill. That is, by setting the division direction (direction of the boundary line 1) or the like so as to satisfy the condition of Expression (7) or (8), moire due to color modulation can be removed. In FIG. 8, Ux and Uy represent spatial frequencies in the X and Y directions on the image plane (in this case, the photoelectric conversion plane of the solid-state image sensor 8).

【0054】上記トラップラインについて補足説明す
る。電気回路と同じように、光学系において、空間周波
数〔1mm当たりの物体(像)の明暗の繰返し数〕と強度
との関係を周波数特性と言う。そして、周波数特性を表
わすグラフのことをMTF(modulation transfer func
tion)と呼ぶ。
The trap line will be supplementarily described. Similar to an electric circuit, in an optical system, the relationship between spatial frequency [the number of repetitions of light and dark of an object (image) per 1 mm] and intensity is called frequency characteristic. A graph showing frequency characteristics is referred to as MTF (modulation transfer func).
tion).

【0055】レンズの場合は電気信号と異なり、信号に
相当する物体(像)が2次元なので、周波数平面で考え
る。図8は周波数平面を示しており、周波数応答の大き
さを示す座標軸は紙面に垂直な方向になる(従って、図
8では各周波数における周波数応答の大きさは分からな
い)。トラップラインとはMTF=0、つまり周波数応
答がゼロになる点を結んだラインことである。
In the case of a lens, unlike an electric signal, an object (image) corresponding to the signal is two-dimensional, so that the frequency plane is considered. FIG. 8 shows the frequency plane, and the coordinate axis indicating the magnitude of the frequency response is in the direction perpendicular to the paper surface (therefore, in FIG. 8, the magnitude of the frequency response at each frequency is unknown). The trap line is a line connecting points where MTF = 0, that is, the frequency response becomes zero.

【0056】なお、PAL方式のTVカメラ等の場合は
式(4),式(7)の3.58MHzを4.43MHz で置
き換えればよい。
In the case of a PAL TV camera or the like, 3.58 MHz in equations (4) and (7) may be replaced with 4.43 MHz.

【0057】高品位テレビジョン(HD−TVと略記)
のテレビカメラ、電子スコープ等の撮像装置の場合に
は、1ライン(走査線)あたりの有効サンプル数は19
20と定められているので、(テレビ技術誌1991年
1月号P20) 0.75・(1920/Wx)≦1/|2(n−1)θSfβr|≦1.5・(1920/Wx) (9) であれば輝度デジタルサンプリングのモアレは除去でき
る。色信号サンプリングのモアレを除去するには色デジ
タルサンプル数が960と定められているので(同誌) 0.75・(960/Wx)≦1/|2(n−1)θSfβr|≦1.5・(960/Wx) (10) であればよい。
High-definition television (abbreviated as HD-TV)
In the case of image pickup devices such as TV cameras and electronic scopes, the number of effective samples per line (scan line) is 19
Since it is defined as 20, (TV technical journal, January 1991, P20) 0.75 ・ (1920 / Wx) ≦ 1 / | 2 (n−1) θSfβr | ≦ 1.5 ・ (1920 / Wx) (9) If so, the moiré of the luminance digital sampling can be removed. To remove moire in color signal sampling, the number of color digital samples is set to 960 (same magazine) 0.75 ・ (960 / Wx) ≦ 1 / | 2 (n−1) θSfβr | ≦ 1.5 ・ (960 / Wx) (10) is enough.

【0058】固体撮像素子8の水平画素数npxが192
0に対して不足している場合は、式(9),(10)に
対して npx/1920 (11) を左,右の項に掛ければよい(本明細書では式(11)
という場合には、式(9)或は(10)にnpx/1920 を
掛けた不等式を簡略的に意味する)。
The number of horizontal pixels npx of the solid-state image sensor 8 is 192
If 0 is insufficient, then npx / 1920 (11) should be applied to the left and right terms of equations (9) and (10) (in this specification, equation (11)).
In that case, it simply means an inequality obtained by multiplying the equation (9) or (10) by npx / 1920).

【0059】多面レンズ2を2次元的にファイババンド
ルを配列して、各ファイバで画素を伝送する光学部材と
してのイメージガイドを像伝送手段に用いたファイバス
コープと、TVカメラ等の電子撮像系とを組合せた場合
のモアレ除去に使うには、図9のように各ファイバを俵
積み状配列(隣接するファイバ間の距離がそれぞれ等し
い)によるファイババンドル像におけるファイバ間隔を
Pfとすれば、(この場合、像としては固体撮像素子8上
の実像を考えれば良い) 0.75/(Pf・sin 60°)≦1/|2(n−1)θSfβr|≦1.5/(Pf・sin 60°) (12) であればよい。
A fiberscope in which fiber bundles are arranged in a two-dimensional array of the polyhedral lenses 2 and an image guide as an optical member for transmitting pixels in each fiber is used as an image transmitting means, and an electronic image pickup system such as a TV camera is provided. In order to use for the moire removal in the case of combining the above, the fiber spacing in the fiber bundle image by the bale-stacked array (distances between adjacent fibers are equal) is used as shown in FIG.
If it is Pf (in this case, the image may be a real image on the solid-state image sensor 8) 0.75 / (Pf · sin 60 °) ≦ 1 / | 2 (n−1) θSfβr | ≦ 1.5 / (Pf・ Sin 60 °) (12)

【0060】いくつかのファイバスコープと電子撮像系
とを組合せる場合にはいずれかのファイバスコープのPf
あるいは、各ファイバスコープのPf のおよそ平均値
が式(12)を満たせばよい。これは後に述べる式(2
2),(23),(24)のPf につても適用され得
る。
When combining several fiberscopes and an electronic imaging system, Pf of one of the fiberscopes
Alternatively, the average value of Pf of each fiberscope may satisfy the expression (12). This is the formula (2
It can be applied to Pf of 2), (23) and (24).

【0061】 Uo =1/|2(n−1)θSfβr| (13) とすればMTFは MTF=cos (U/Uo・π/2) (14) で与えられるので、式(12)の等号がなりたてばその
時の、周波数1/(Pf・sin60°)におけるMTFは、0.
5となりモアレを半分以下に抑えることができるのであ
る。
If Uo = 1 / | 2 (n−1) θSfβr | (13), the MTF is given by MTF = cos (U / Uo · π / 2) (14), so that the equation (12) is equal to When the number becomes 0, the MTF at the frequency 1 / (Pf · sin 60 °) is 0.
Therefore, the moire can be reduced to half or less.

【0062】図2のような多面レンズ2を製作する場
合、金属型を作り、プラスチック成形、ガラス成形で作
ることが多い。あるいは平面基板に不均一にコーティン
グを行なって製作してもよい。
When the multifaceted lens 2 as shown in FIG. 2 is manufactured, it is often the case that a metal mold is made and plastic molding or glass molding is performed. Alternatively, it may be manufactured by non-uniformly coating a flat substrate.

【0063】このような時、多面レンズ2の2つの斜面
の境界部分(図10(a)の一点鎖線で囲んだ部分)の
面形状は設計値通りの形にならず、乱れたものとなる。
この多面レンズ2におけるマージナル光線の占める面積
をSm とすると(図10(a)で点線で囲んだ部分)、
乱れた部分の占める面積Sα(傾斜をつけた図10
(a)の部分)は、 Sα/Sm<0.3 (15) であることが望ましい。
In such a case, the surface shape of the boundary portion (the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 10A) of the two slopes of the polyhedral lens 2 does not become the shape as designed and becomes disordered. .
If the area occupied by the marginal ray in this polyhedral lens 2 is Sm (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 10A),
Area Sα occupied by the disordered portion (Fig. 10 with inclination)
The portion (a)) is preferably Sα / Sm <0.3 (15).

【0064】これを越えると画像にフレアがかかり実用
上よくない。 又、リレーレンズ、繊維数の多いイメー
ジファイバを用いた高級な光学性能の内視鏡等では Sα/Sm<0.12 (16) とすれば、さらにコントラストのよい画像が得られる。
以上は、実験的に図2の片面多面レンズ2を用いて確か
めたことである。この時、不良部分Sαの面形状のズレ
の最大値は10μ以下であった。
If it exceeds this, flare occurs in the image, which is not practically good. Further, in a high-quality endoscope using a relay lens or an image fiber having a large number of fibers, if Sα / Sm <0.12 (16), an image with better contrast can be obtained.
The above is experimentally confirmed using the single-sided polyhedral lens 2 of FIG. At this time, the maximum deviation of the surface shape of the defective portion Sα was 10 μm or less.

【0065】図11(a)に面形状が乱れた部分の詳細
図を示した。また、図11(b)は面相互にズレがある
場合での面形状が乱れた部分の詳細図を示す。
FIG. 11A shows a detailed view of a portion where the surface shape is disturbed. Further, FIG. 11B shows a detailed view of a portion where the surface shape is disturbed when the surfaces are misaligned.

【0066】図11(a)は例えば図11(c)におい
て、線Aに沿った断面、図11(b)は線Bに沿った断
面のような状況を表わしている。つまり、図11(a)
は2つの傾斜面が同じ高さの部分、図11(b)は高さ
が違う部分を示す。
FIG. 11A shows a situation such as the cross section along line A in FIG. 11C and the cross section along line B in FIG. 11B. That is, FIG. 11 (a)
Indicates a portion where the two inclined surfaces have the same height, and FIG. 11B shows a portion where the heights are different.

【0067】本来なら線Aに沿う断面は一直線のはずで
あるが、図11(a)のように真ん中にへこみができて
しまう。又、線Bに沿う断面は四角くなるはずである
が、図11(b)のように角が変形してしまう。まず1
1(a)の場合での面形状が乱れている部分というの
は、次のように定義される。
Originally, the cross section along the line A should be a straight line, but as shown in FIG. 11A, a dent is formed in the middle. The cross section along the line B should be square, but the corner is deformed as shown in FIG. 11 (b). First 1
The portion in which the surface shape is disordered in the case of 1 (a) is defined as follows.

【0068】境界線から離れた部分をなめらかに延長し
て得られる面からのズレ量Hαがλを利用するその波長
の平均値として Hα>λ (17) であるか、あるいは、面上のその点における接平面の、
上記なめらかに延長して得られる面とのなす角αが α>1° (18) である部分を面形状が乱れている部分と呼ぶ。
The amount of deviation Hα from the surface obtained by smoothly extending the portion away from the boundary is Hα> λ (17) as the average value of the wavelength using λ, or the deviation on the surface Of the tangent plane at the point,
A portion having an angle α with the surface obtained by smoothly extending the above is α> 1 ° (18) is called a portion in which the surface shape is disturbed.

【0069】図11(b)のように面相互のズレがある
場合は、それぞれの面のなめらかな延長(図の点線)か
らのズレでHαを定義する。αも同様である。2つの面
同志の面のズレ(図11(b)のG)は G<10μ (19) を満たすことが望ましい。この値をGが越えると、明る
い点状の物体等を見た時、物体のまわりに輝線が強く出
るので好ましくない。
When there is a deviation between the surfaces as shown in FIG. 11B, Hα is defined by the deviation from the smooth extension of each surface (dotted line in the figure). The same applies to α. It is desirable that the deviation between the two surfaces (G in FIG. 11B) satisfies G <10 μ (19). If G exceeds this value, a bright line appears around the object when a bright point-like object is seen, which is not preferable.

【0070】本発明で使用する光学素子は有効径のサイ
ズが大きくなるにつれて2つの傾斜面の高さの差が大き
くなるものとなるが、内視鏡に用いられる場合は瞳の大
きさがせいぜい7mmφ程度なので、ローパスフィルタの
大きさもこの程度になる。その場合、式(19)の条件
を満足することが好ましい。
In the optical element used in the present invention, the difference between the heights of the two inclined surfaces becomes larger as the size of the effective diameter becomes larger. However, when it is used for an endoscope, the size of the pupil is at most. Since it is about 7 mmφ, the size of the low-pass filter is about this. In that case, it is preferable to satisfy the condition of Expression (19).

【0071】面形状の乱れた部分を光が通過することに
よるフレアを防ぐために図10のおよそSαの部分に光
を通さない物質をつけてもよい。そのような物質として
は、CrO2 −Cr−CrO2 コート、あるいは、黒塗
料等が考えられる。この光の遮蔽部分は、多面レンズ2
の反対側の面の、ほぼSαを覆う位置に設けてもよく、
図10(b)にコートにより光遮蔽部23を設けた例を
示した。
In order to prevent flare due to the passage of light through a portion where the surface shape is disturbed, a substance that does not pass light may be attached to the portion of Sα in FIG. As such a substance, a CrO2 --Cr--CrO2 coat, a black paint or the like can be considered. This light-shielding portion is a polyhedral lens 2
It may be provided on the surface opposite to the above, at a position substantially covering Sα,
FIG. 10B shows an example in which the light shielding portion 23 is provided by coating.

【0072】同様に面形状の乱れを避けるために図12
に示す如く、境界線の部分をマージナル光束に対して偏
心させてもよい。このようにすると、マージナル光束が
太い場合には、面形状の乱れた部分SαがSm に対し小
さくなるので問題なく(図12のA)、かつ、Sm が小
さい時(図12のB)は境界線lが光束の外へ出るの
で、モアレ除去機能はなくなるが、画像のコントラスト
は保つことができる。
Similarly, in order to avoid the disorder of the surface shape, FIG.
As shown in, the boundary line portion may be decentered with respect to the marginal light flux. In this way, when the marginal light flux is thick, the portion Sα with a disordered surface shape becomes smaller than Sm (A in FIG. 12), and when Sm is small (B in FIG. 12), there is no problem. Since the line 1 goes out of the light flux, the moire removing function is lost, but the image contrast can be maintained.

【0073】境界線の偏心量eは e/Da≦0.25 (20) を満たすことが望ましい。これを越えると図12のAの
状態でもモアレ除去機能が低下してくる。
The eccentricity e of the boundary line preferably satisfies e / Da≤0.25 (20). If it exceeds this, the moire removing function will be deteriorated even in the state of FIG.

【0074】あるいは図13の如く、多面レンズ2の中
心部分に面の境界がこないように、面を3つの面部分
(つまりa部,b部、と中心付近のe部)に分けてもよ
い。これは多面レンズ2の型を作る時、両面の研削後中
心部分のみ研磨して、面の乱れを除去したe部を形成す
るようにしてもよい。この時、3つの面部分の分割の境
界は必ずしも明瞭でなくてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 13, the surface may be divided into three surface portions (that is, a portion, b portion, and e portion near the center) so that the boundary of the surface does not come to the central portion of the polyhedral lens 2. . This may be done by grinding only the central portion after grinding both surfaces when forming the mold of the multi-faced lens 2 to form the e portion in which the surface disorder is removed. At this time, the boundary of division of the three surface portions does not necessarily have to be clear.

【0075】あるいは図10(a)のSαの領域に相当
する型の部分を、再研磨又は研削等で平滑にして、設計
値の形状よりも高い型の部分を除去してもよい。図1
0,12,13の例は瞳径の変化するテレビカメラ、電
子スコープ、アダプタ、硬性内視鏡、ファイバスコープ
等と組合せた場合、特に効果が大きい。
Alternatively, the mold portion corresponding to the area Sα in FIG. 10A may be smoothed by repolishing or grinding to remove the mold portion having a shape higher than the design value. Figure 1
The examples of 0, 12, and 13 are particularly effective when combined with a television camera, an electronic scope, an adapter, a rigid endoscope, a fiberscope, or the like whose pupil diameter changes.

【0076】多面レンズ2を光学系中に置く場合、瞳近
傍がよいことは既に述べたが、さらに詳しく考察してみ
る。
It has already been described that the vicinity of the pupil is good when the polyhedral lens 2 is placed in the optical system, but a more detailed consideration will be made.

【0077】図14でhm ,hc はそれぞれ多面レンズ
2の多面レンズ面におけるマージナル光線高、軸外光線
の主光線高である。ここで、 |hc/hm|<0.8 (21) を満たすことが望ましい。式(21)を越えてhc が大
きくなると、軸外光束が多面レンズ2の2つの面を通過
する面積の比率が大きく異なることになり、モアレ除去
機能が減少するからである。式(21)を満たさない場
合でも、瞳近くの位置に多面レンズ2を移動設定すれ
ば、式(21)を満たすようにでき、瞳位置付近に設定
することが望ましい。
In FIG. 14, hm and hc are the height of the marginal ray and the principal ray of the off-axis ray on the polyhedral lens surface of the polyhedral lens 2, respectively. Here, it is desirable to satisfy | hc / hm | <0.8 (21). This is because if hc becomes larger than the expression (21), the ratio of the areas where the off-axis light flux passes through the two surfaces of the polyhedral lens 2 largely differs, and the moire removing function decreases. Even when the expression (21) is not satisfied, if the polyhedral lens 2 is moved and set to a position near the pupil, the expression (21) can be satisfied, and it is desirable to set the position near the pupil position.

【0078】なお、多面レンズ2は光軸Oに対して直交
していなくてもよく、ゴースト除去のために10数度程
度までは傾けて配置してもよい。以上述べた第1実施例
の変形例によれば、モアレ除去の条件式を満たすように
設定することにより、固体撮像素子8の画素の配列と、
サンプリング周期等に伴うモアレが発生する場合に対し
ても、ねじれの関係にある傾斜面を備えた光学的なロー
パスフィルタ機能が大きい片面多面レンズ2を採用して
いるので、フォーカス状態で固体撮像素子8の撮像面に
結像される像はもとより、デフォーカスで結像された像
に対しても、モアレを十分に除去できる(特開平3ー2
48695号公報に開示された点対称の光学フィルタよ
りも大きなモアレ除去機能が大きい)。
The polyhedral lens 2 does not have to be orthogonal to the optical axis O, and may be arranged to be tilted up to about 10 degrees to remove ghost. According to the modified example of the first embodiment described above, the pixel array of the solid-state image sensor 8 is set by setting so as to satisfy the conditional expression for moire removal,
The single-sided polyhedral lens 2 having an optical low-pass filter function having an inclined surface having a twisting relationship is adopted even when moiré is generated due to a sampling cycle or the like. Moire can be sufficiently removed not only from the image formed on the image pickup surface of No. 8 but also from the image formed by defocusing.
A larger moiré removing function is larger than that of the point-symmetrical optical filter disclosed in Japanese Patent No. 48695).

【0079】従って、カラーモニタ37に表示される内
視鏡画像はモアレが除去された画質の良いものとなる。
また、水晶フィルタを用いた場合よりもはるかに低コス
トで実現できる。
Therefore, the endoscopic image displayed on the color monitor 37 has a good image quality with moire removed.
Moreover, it can be realized at a much lower cost than when a crystal filter is used.

【0080】次に片面多面レンズ2よりフィルタ機能を
大きくできる両面多面レンズ1及びこの両面多面レンズ
1を用いた第1実施例の内視鏡装置について説明する。
Next, the double-sided polyhedral lens 1 capable of having a larger filter function than the single-sided polyhedral lens 2 and the endoscope apparatus of the first embodiment using the double-sided polyhedral lens 1 will be described.

【0081】図1は本発明の第1実施例に用いられる両
面多面レンズ1で、片面多面レンズ2のB面と同様、プ
ロペラのようにねじれた2つの分割面を両面に有する。
つまり、図1(a)に示すようにこの両面多面レンズ1
のA面には片面多面レンズ2と同様に2つの傾斜面のa
部とb部とが殆ど光軸Oを共有し、これに直交するよう
に通る境界線la の両側に半円形状で形成されている。
FIG. 1 shows a double-sided polyhedral lens 1 used in the first embodiment of the present invention. Like the B-side surface of the single-sided polyhedral lens 2, it has two split surfaces twisted like a propeller on both sides.
That is, as shown in FIG. 1A, this double-sided polyhedral lens 1
Like the single-sided polyhedral lens 2 on the surface A of the two inclined surfaces a
The portion and the portion b share almost the optical axis O, and are formed in a semicircular shape on both sides of a boundary line la that passes so as to be orthogonal to the optical axis O.

【0082】また、図1(b)に示すように他方のB面
に片面多面レンズ2と同様に2つの傾斜面のc部とd部
とが殆ど光軸Oを共有し、これに直交するように通る境
界線lb の両側に半円形状で形成されている。また、図
1(c)の右側に示すようにA面側の境界線la とB面
側の境界線lb とは殆ど直交するように形成されてい
る。
Further, as shown in FIG. 1B, on the other B surface, as in the single-sided polyhedral lens 2, the c and d parts of the two inclined surfaces share almost the optical axis O and are orthogonal to it. It is formed in a semicircular shape on both sides of the boundary line lb passing through. Further, as shown on the right side of FIG. 1C, the boundary line la on the A surface side and the boundary line lb on the B surface side are formed so as to be substantially orthogonal to each other.

【0083】A面における2つの斜面の殆ど中心に立て
た法線はねじれの関係にあり、相互に角θa だけ傾いて
いる。B面においても、2つの斜面の殆ど中心に立てた
法線はねじれの関係にあり、相互に角θb だけ傾いてい
る。
The normals of the two slopes on the A-plane, which are erected almost at the centers, are in a twisted relationship and are inclined to each other by an angle θa. Also in the B-plane, the normals standing at the centers of the two slopes are in a torsional relationship, and are inclined with respect to each other by the angle θb.

【0084】ねじれの関係になるように形成したことに
より、上述のようにピントがずれたデフォーカス状態の
像の場合でもローパスフィルタの機能を十分に残すこと
ができるようにしている。図1ではこの角θa ,θb
は、例えばθa =θb =2′40″に設定されている。
By forming the image in a twisted relationship, the function of the low-pass filter can be sufficiently left even in the case of an image in a defocused state where the focus is deviated as described above. In FIG. 1, these angles θa and θb
Is set to, for example, θa = θb = 2′40 ″.

【0085】この両面多面レンズ1のA面の形状データ
は光軸Oの方向をZ軸に、このZ軸に垂直な面内にX軸
及びY軸を、例えばa部とb部の境界方向をX軸に設定
した場合には以下のようになる。
The shape data of the surface A of the double-sided polyhedral lens 1 is such that the direction of the optical axis O is the Z axis, and the X axis and the Y axis are in the plane perpendicular to the Z axis, for example, the boundary direction between the parts a and b. When is set on the X-axis, the result is as follows.

【0086】a部はYがゼロ又は正の範囲(つまり、Y
≧0)で、a部の面はZ=P・X b部はYが負の範囲(つまり、Y<0)で、b部の面は
Z=−P・X である。ここで、傾斜面を表すパラメータPは、例えば P=tan 1′20″≒0.0004 である。又、この両面多面レンズ1のサイズは図1
(c)に示すように直径がφ8で、又、厚みToは例え
ばTo=1mmであり、さらに屈折率nは例えばn=
1.51633である。
In the part a, Y is in the range of zero or positive (that is, Y
≧ 0), the surface of the part a has Z = P · X, the surface of the part b has Y in a negative range (that is, Y <0), and the surface of the part b has Z = −P · X. Here, the parameter P representing the inclined surface is, for example, P = tan 1′20 ″ ≈0.0004. The size of this double-sided polyhedral lens 1 is shown in FIG.
As shown in (c), the diameter is φ8, the thickness To is, for example, To = 1 mm, and the refractive index n is, for example, n =
It is 1.51633.

【0087】なお、図1(c)の右側は平面図、左側は
側面図である。また、図1(c)に示すようにA面には
この光学素子の向きを判別するためのマークMが付けて
ある。
The right side of FIG. 1C is a plan view and the left side is a side view. Further, as shown in FIG. 1C, a mark M for discriminating the orientation of this optical element is provided on the A surface.

【0088】なお、両面多面レンズ1の角θa ,θb は
等しくなくてもよく、組合せるいくつかのファイバスコ
ープのPf の値の範囲、固体撮像素子8のPx ,Py ,
N,M等に合せて適当に選べばよい。
The angles θa and θb of the double-sided polyhedral lens 1 do not have to be equal, and the range of Pf values of some fiberscopes to be combined, Px and Py of the solid-state image sensor 8,
It may be selected appropriately according to N, M, etc.

【0089】この時、角θを角θa 又はθb で置き換え
た式(2),式(3),式(5),式(7),式
(8),式(9),式(10),式(11)の少なくと
も2つを角θa 又はθb が満たすように設定することが
望ましい。その効果は図2の変形例に類似の効果を有す
ると共に、両面とも異なるフィルタ機能を持たせること
ができるので、観察等の際に画質を低下する原因をより
多く除去でき、片面多面レンズ2に比べてその効果が大
きい。また、変形例の場合と同様に、同等の作用効果を
もつ水晶フィルタに比べはるかに安くできる。
At this time, the equation (2), the equation (3), the equation (5), the equation (7), the equation (8), the equation (9), and the equation (10) in which the angle θ is replaced by the angle θa or the angle θb are used. It is desirable to set at least two of the expressions (11) so that the angle θa or θb is satisfied. The effect is similar to that of the modified example of FIG. 2, and since different filter functions can be provided on both sides, it is possible to eliminate more causes of image quality deterioration during observation and the like. The effect is large compared to. Further, as in the case of the modified example, it can be made much cheaper than a crystal filter having an equivalent effect.

【0090】両面多面レンズ1のA,B面は、式(1
5),式(16),式(19),式(20),式(2
1)の少なくとも1つをそれぞれ満たすことように設定
することが望ましい。その効果は図2の片面多面レンズ
2と同じである。
The A and B surfaces of the double-sided polyhedral lens 1 are expressed by the formula (1
5), formula (16), formula (19), formula (20), formula (2)
It is desirable to set such that at least one of 1) is satisfied. The effect is the same as that of the single-sided polyhedral lens 2 of FIG.

【0091】両面多面レンズ1のMTFは片面それぞれ
のMTFの積で与えられる。従って、この両面多面レン
ズ1ではトラップラインを増大でき、よりローパスフィ
ルタ機能を増すことができる。これは特にモアレの強く
出るファイバスコープとテレビカメラとを組合せる場合
に有効であり、図15はそのような構成の光学装置(よ
り詳しくは撮像機能を備えた撮像装置)の第1実施例の
内視鏡装置31を示す。
The MTF of the double-sided polyhedral lens 1 is given by the product of the MTFs of the respective one surfaces. Therefore, in this double-sided polyhedral lens 1, the number of trap lines can be increased, and the low-pass filter function can be further increased. This is particularly effective when combining a fiberscope with a strong moire and a television camera, and FIG. 15 shows a first embodiment of an optical device (more specifically, an imaging device having an imaging function) having such a configuration. The endoscope apparatus 31 is shown.

【0092】この内視鏡装置31は照明光学系と観察光
学系とを備えた軟性内視鏡となるファイバスコープ32
と、このファイバスコープ32に着脱自在で装着され、
撮像レンズを内蔵した撮像レンズアダプタ33と、この
撮像レンズアダプタ33に着脱自在で装着され、撮像手
段を内蔵したテレビカメラ34と、ファイバスコープ3
2の照明光伝送手段に照明光を供給する光源装置35
と、テレビカメラ34に内蔵されたCCD等の固体撮像
素子8に対する信号処理を行うCCU36と、このCC
U36に接続され、映像信号を表示するカラーモニタ3
7とから構成される。
This endoscope device 31 is a fiberscope 32 which is a flexible endoscope including an illumination optical system and an observation optical system.
And it is detachably attached to this fiberscope 32,
An image pickup lens adapter 33 having an image pickup lens built therein, a television camera 34 detachably attached to the image pickup lens adapter 33 and having an image pickup means built therein, and a fiberscope 3.
Light source device 35 for supplying illumination light to the second illumination light transmission means
And a CCU 36 that performs signal processing for the solid-state image sensor 8 such as a CCD built in the television camera 34, and the CC
Color monitor 3 connected to U36 and displaying video signals
7 and 7.

【0093】ファイバスコープ32は可撓性を有し、体
腔内等に挿入される軟性で細長の挿入部41と、この挿
入部41の後端に形成され、図示しない湾曲操作手段等
が設けられた太幅の操作部42と、この操作部42の後
端に形成された接眼部43とから構成され、この操作部
43からライトガイドケーブル45が延出され、光源装
置35に着脱自在で接続される。
The fiberscope 32 has flexibility and is provided with a soft and elongated insertion portion 41 to be inserted into a body cavity and the like, and a bending operation means (not shown) formed at the rear end of the insertion portion 41. The operation portion 42 has a wide width and an eyepiece portion 43 formed at the rear end of the operation portion 42. The light guide cable 45 extends from the operation portion 43 and is detachable from the light source device 35. Connected.

【0094】光源装置35内のランプ46の白色の照明
光はライトガイドケーブル45内のライトガイド47に
照明光を供給する。そして、挿入部41の先端部の照明
窓に取り付けた先端面から伝送した照明光を前方に出射
して、患部等の被写体を照明する照明光学系が形成され
ている。
The white illumination light of the lamp 46 in the light source device 35 supplies the illumination light to the light guide 47 in the light guide cable 45. An illumination optical system that illuminates an object such as a diseased part by emitting the illumination light transmitted from the distal end surface attached to the illumination window at the distal end of the insertion portion 41 to the front is formed.

【0095】この先端部には照明窓に隣接して形成され
た観察窓に対物レンズ48が取り付けてあり、この対物
レンズ48により照明された被写体の像を結ぶ。この結
像位置にはファイバを束ねたファイババンドルで形成さ
れた像伝送機能を有するイメージガイド49の先端面が
配置され、挿入部41内を挿通されたこのイメージガイ
ド49により後方側の後端面に像を伝送する。この後端
面に伝送された像は接眼部43の接眼窓に設けた接眼レ
ンズ50を介して肉眼で観察することができる観察光学
系が形成されている。
An objective lens 48 is attached to an observation window formed adjacent to the illumination window at this tip portion, and an image of a subject illuminated by the objective lens 48 is formed. At the image forming position, the front end surface of an image guide 49 having an image transmitting function formed of a fiber bundle is arranged, and the image guide 49 inserted through the insertion portion 41 causes the rear end surface to move to the rear side. Transmit the image. The image transmitted to this rear end face is formed with an observation optical system that can be observed with the naked eye through an eyepiece lens 50 provided in an eyepiece window of the eyepiece unit 43.

【0096】この接眼部43に撮像レンズアダプタ33
を介してテレビカメラ34が装着された場合には、像伝
送光学系としてのイメージガイド49によって伝送され
た像は接眼レンズ50、撮像レンズアダプタ33内のア
イリス52、第2の両面多面レンズ51、撮像レンズ5
3、テレビカメラ34内に配置した第1の両面多面レン
ズ1を介して、モザイクフィルタ等の色分離フィルタを
有する固体撮像素子8に像を結ぶ撮像手段(或は撮像装
置)が形成されている。上記固体撮像素子8で光電変換
された撮像信号はCCU36によって標準的な映像信号
に変換され、カラー表示手段となるカラーモニタ37に
カラーの映像を表示する。
The imaging lens adapter 33 is attached to the eyepiece 43.
When the television camera 34 is mounted through the image guide 49, the image transmitted by the image guide 49 as an image transmission optical system is an eyepiece lens 50, an iris 52 in the imaging lens adapter 33, a second double-sided polyhedral lens 51, Imaging lens 5
3. An image pickup means (or an image pickup device) for forming an image is formed on the solid-state image pickup device 8 having a color separation filter such as a mosaic filter via the first double-sided polyhedral lens 1 arranged in the television camera 34. . The image pickup signal photoelectrically converted by the solid-state image pickup device 8 is converted into a standard image signal by the CCU 36, and a color image is displayed on the color monitor 37 serving as a color display means.

【0097】このCCU36は例えば輝度信号を1フレ
ーム期間積分して明るさの平均値となる調光のための調
光信号を生成し、撮像レンズアダプタ33内のアイリス
52の開閉量を変えるアイリス駆動装置54に出力す
る。そして、輝度信号の平均レベルが高い場合にはアイ
リス52を絞り、逆に低い場合にはアイリス52を開く
ように制御、つまりオートアイリス制御機構を形成する
ことにより、カラーモニタ37に表示される内視鏡画像
の明るさを常時観察に適した明るさとなるように自動制
御している。
The CCU 36 integrates the luminance signal for one frame period to generate a dimming signal for dimming, which is an average value of brightness, and changes the opening / closing amount of the iris 52 in the imaging lens adapter 33. Output to the device 54. Then, when the average level of the luminance signal is high, the iris 52 is narrowed, and when the average level of the luminance signal is low, the iris 52 is controlled to open, that is, by forming an automatic iris control mechanism, the internal display displayed on the color monitor 37 is performed. The brightness of the mirror image is automatically controlled so that it is suitable for constant observation.

【0098】この第1実施例における第1の両面多面レ
ンズ1はA面及びB面の多面レンズ面がそれぞれ式
(2)(又は(3))と式(4)(又は(5)、或は
(7)又は(8))とを満たすように設定してモザイク
フィルタによるモアレと色信号の変調によるモアレとを
除去するように設定されている。
In the first double-sided polyhedral lens 1 of the first embodiment, the A-side and B-sided polyhedral lens surfaces are expressed by the equations (2) (or (3)) and (4) (or (5), or Are set so as to satisfy (7) or (8)) so that the moire due to the mosaic filter and the moire due to the modulation of the color signal are removed.

【0099】また、第2の両面多面レンズ51はA面及
びB面の多面レンズ面のそれぞれが式(12)を満たす
ように設定され、図9に示すようにファイババンドルの
像のファイバ間隔Pf に起因するモアレを2次元方向で
除去するように設定されている。
Further, the second double-sided polyhedral lens 51 is set so that each of the A-plane and B-plane polyhedral lens surfaces satisfies the expression (12), and as shown in FIG. 9, the fiber spacing Pf of the image of the fiber bundle is shown. Is set so as to remove the moire caused by the two-dimensional direction.

【0100】この第2の両面多面レンズ51は後述する
図20のように設定し、図21のようにトラップライン
を設定して各ファイバのクラッド部分が黒く目立つファ
イバスコープ画像におけるクラッド部分を消去するよう
に設定しても良い。また、第2の両面多面レンズ51の
代わりに片面多面レンズ2を用いて、式(12)を満た
すように設定しても良い。
The second double-sided polyhedral lens 51 is set as shown in FIG. 20, which will be described later, and trap lines are set as shown in FIG. 21 to erase the clad portion in the fiberscope image in which the clad portion of each fiber is conspicuous black. It may be set as follows. Further, the single-sided polyhedral lens 2 may be used in place of the second double-sided polyhedral lens 51, and may be set so as to satisfy the expression (12).

【0101】この第1実施例の内視鏡装置31によれ
ば、片面多面レンズ2を用いた変形例と同様に、フォー
カス状態での画像はもとより、デフォーカス状態での画
像に対しても十分にモアレ等を除去する機能を有するの
で、患部等を観察した場合にもモアレ等ない質の良い画
像を得ることができる。
According to the endoscope apparatus 31 of the first embodiment, similar to the modification using the single-sided polyhedral lens 2, not only the image in the focused state but also the image in the defocused state is sufficient. Since it has a function of removing moire and the like, it is possible to obtain a high-quality image without moire and the like even when observing an affected area or the like.

【0102】また、この実施例では、両面に多面レンズ
が形成されているので、片面多面レンズ2を用いた変形
例の場合よりも、画質を低下させる原因をより多く解消
できるので質の良い画像が得られる。また、水晶フィル
タを用いた場合よりもはるかに低コストで同様の効果を
得ることが可能である。
Further, in this embodiment, since the polyhedral lenses are formed on both sides, the cause of the deterioration of the image quality can be eliminated more than in the case of the modified example using the one-sided polyhedral lens 2, so that a high quality image can be obtained. Is obtained. Further, it is possible to obtain the same effect at a much lower cost than in the case where a crystal filter is used.

【0103】図15に示す第1実施例において、撮像レ
ンズアダプタ33を交換して、両面多面レンズ51の代
わりに、カバーグラス55を設けた撮像レンズアダプタ
56を取り付け、モアレの発生の小さいリレーレンズ系
を用いた硬性内視鏡5と組合せてもよい。
In the first embodiment shown in FIG. 15, the image pickup lens adapter 33 is exchanged, and instead of the double-sided polyhedral lens 51, an image pickup lens adapter 56 provided with a cover glass 55 is attached, and a relay lens with less moire is generated. It may be combined with the rigid endoscope 5 using the system.

【0104】このようにすると、撮像レンズアダプタ3
3を撮像レンズアダプタ56に交換するだけで、最適な
ローパスフィルタ機能を備えた内視鏡装置60を実現で
きる。図16はそのような内視鏡装置31及び60を実
現できる本発明の光学装置の第2実施例の内視鏡システ
ム61の構成図(光源装置は省略)を示す。
By doing so, the imaging lens adapter 3
The endoscope device 60 having the optimum low-pass filter function can be realized only by replacing 3 with the imaging lens adapter 56. FIG. 16 is a configuration diagram (a light source device is omitted) of an endoscope system 61 of a second embodiment of an optical device of the present invention capable of realizing such endoscope devices 31 and 60.

【0105】図16において、実線で示すものが内視鏡
装置60であり、この内視鏡装置60は図15において
ファイバスコープ32の代わりに硬性内視鏡5が使用さ
れ、これに応じて撮像レンズアダプタ33を撮像レンズ
アダプタ56に交換した構成であり、撮像レンズアダプ
タ56には共用されるテレビカメラ34が着脱自在で装
着されるようになっている。
In FIG. 16, what is shown by a solid line is an endoscope device 60. In this endoscope device 60, the rigid endoscope 5 is used instead of the fiberscope 32 in FIG. The configuration is such that the lens adapter 33 is replaced with an image pickup lens adapter 56, and a television camera 34 commonly used is detachably attached to the image pickup lens adapter 56.

【0106】この内視鏡装置60においても、モザイク
フィルタによるモアレと色信号の変調によるモアレとを
除去することができ、質の良い画像が得られる。なお、
硬性内視鏡5は例えば図3に示すものと基本的に同じ構
成である。
Also in this endoscope apparatus 60, it is possible to remove the moire due to the mosaic filter and the moire due to the modulation of the color signal, and a high quality image can be obtained. In addition,
The rigid endoscope 5 has basically the same configuration as that shown in FIG. 3, for example.

【0107】図17は本発明の光学装置の第3実施例の
ファイバスコープ70を示す。このファイバスコープ7
0では接眼レンズ50の瞳近傍に両面多面レンズ71を
設けている。この両面多面レンズ71のθa ,θb は 0.75/Pf≦1/|2(n−1)θaSfβr|≦1.5/Pf (22) 0.75/Pf≦1/|2(n−1)θbSfβr|≦1.5/Pf (23) を満たしかつ、境界線la ,lb のなす角ψが 45°≦ψ≦75° (24) を満たすように設定して、ファイババンドルの配列の基
本空間周波数をすべて消すことができるようにしてい
る。なお、ここでβr は多面レンズ71より結像面の位
置までの間の接眼レンズ50の倍率、Sf は多面レンズ
71から前方の接眼レンズ50で作られる像の多面レン
ズ71からの距離である。
FIG. 17 shows a fiberscope 70 of the third embodiment of the optical device of the present invention. This fiberscope 7
At 0, a double-sided polyhedral lens 71 is provided near the pupil of the eyepiece lens 50. Θa and θb of the double-sided polyhedral lens 71 are 0.75 / Pf ≦ 1 / | 2 (n−1) θaSfβr | ≦ 1.5 / Pf (22) 0.75 / Pf ≦ 1 / | 2 (n−1) θbSfβr | ≦ 1.5 / By setting Pf (23) and the angle ψ formed by the boundary lines la and lb to satisfy 45 ° ≦ ψ ≦ 75 ° (24), all fundamental spatial frequencies of the array of fiber bundles can be eliminated. I am trying. Here, βr is the magnification of the eyepiece lens 50 between the polygonal lens 71 and the position of the image plane, and Sf is the distance from the polygonal lens 71 to the image formed by the eyepiece lens 50 in front of the polygonal lens 71.

【0108】つまり、図18(a),(b)に示すよう
にファイババンドルの並び(つまり水平方向への配列方
向J及び斜め上方向への配列方向K)と平行となるよう
に、両面多面レンズ71の境界線la ,lb の方向を設
定している(境界線la 方向Jと平行,境界線lb は方
向Kと平行)。従って、ファイババンドルの水平方向へ
の配列方向Jと斜め上方向への配列方向Kのなす角Ψ
と、境界線la ,lb のなす角ψは等しい(ψ=Ψ)。
That is, as shown in FIGS. 18 (a) and 18 (b), the two-sided polyhedral surfaces are arranged so as to be parallel to the arrangement of the fiber bundles (that is, the arrangement direction J in the horizontal direction and the arrangement direction K in the obliquely upward direction). The directions of the boundary lines la and lb of the lens 71 are set (the boundary line la is parallel to the direction J, and the boundary line lb is parallel to the direction K). Therefore, the angle Ψ formed by the arrangement direction J of the fiber bundle in the horizontal direction and the arrangement direction K in the obliquely upward direction is
And the angles ψ formed by the boundary lines la and lb are equal (ψ = Ψ).

【0109】この時のファイババンドルの像の空間周波
数スペクトル(丸印)と両面多面レンズ71によるトラ
ップライン(点線)の様子を図19に示した。なお、ラ
ンダム配列のイメージファイバの場合はPfとしては平均
値をとればよい。あるいは、図17において、両面多面
レンズ71の代わりに図1に示した両面多面レンズ1を
採用した第1の変形例の構成にしても良い。
FIG. 19 shows the spatial frequency spectrum (circles) of the image of the fiber bundle and the trap line (dotted line) formed by the double-sided polyhedral lens 71 at this time. In the case of an image fiber having a random array, Pf may be an average value. Alternatively, in FIG. 17, the structure of the first modified example may be adopted in which the double-sided polyhedral lens 71 shown in FIG.

【0110】つまり、図20(b)のファイババンドル
の配列に対し、図20(a)のように境界線la ,lb
を直交させた図1に示す両面多面レンズ1を、境界線l
a がJと平行となるように配置してもよい。この時、角
θa ,θb の一方は、式(22)又は(23)を満たす
とよく、角θa ,θb の残りの方については式(12)
のθをθa 又はθb で置き換えた式を満たすとよい。
That is, with respect to the arrangement of the fiber bundles shown in FIG. 20B, the boundary lines la and lb as shown in FIG.
The double-sided polyhedral lens 1 shown in FIG.
You may arrange so that a may become parallel to J. At this time, one of the angles θa and θb may satisfy the formula (22) or (23), and the other one of the angles θa and θb may be expressed by the formula (12).
It is preferable to satisfy the equation in which θ of is replaced by θa or θb.

【0111】この時のファイババンドルの像の空間周波
数スペクトル(丸印)と両面多面レンズ1によるトラッ
プライン(点線)の様子を図21に示した。図21に示
すごとく、ファイババンドルの基本周波数を0近くに落
とすことができるので、クラッド部が目立たず、TVカ
メラと組合せたモアレも目立たない。
FIG. 21 shows the spatial frequency spectrum (circles) of the image of the fiber bundle and the trap line (dotted line) formed by the double-sided polyhedral lens 1 at this time. As shown in FIG. 21, since the fundamental frequency of the fiber bundle can be lowered to near 0, the clad portion is not conspicuous and the moire combined with the TV camera is not conspicuous.

【0112】なお、図3或は図18、図20の実施例で
は多面レンズのMTFが0になるトラップラインはX軸
又はY軸に平行であったが、ファイバスコープにテレビ
カメラを取り付けた時のモアレ除去、クラッド部の暗部
除去、或はファイバスコープでの肉眼観察時のクラッド
部の暗部除去のためには必ずしも平行でなくても良い。
In the embodiment of FIG. 3 or FIGS. 18 and 20, the trap line where the MTF of the polyhedral lens is 0 is parallel to the X axis or the Y axis, but when the television camera is attached to the fiberscope. In order to remove the moire, the dark portion of the clad portion, or the dark portion of the clad portion when the naked eye is observed with a fiberscope, they are not necessarily parallel.

【0113】図22(a)に示す如く、境界線la ,l
b をX軸に対して±45°に配置し、図22(b)に示
す如く、ファイバの基本周波数(又は高次の周波数)の
点(図の丸印)の近傍をトラップライン(点線)が通る
ようにすれば良い。
As shown in FIG. 22 (a), the boundary lines la, l
b is arranged at ± 45 ° with respect to the X-axis, and as shown in FIG. 22B, the trap line (dotted line) is provided near the fiber fundamental frequency (or higher frequency) point (circle in the figure). Should pass.

【0114】また、図23に示す本発明の光学装置の第
4実施例の構造にして、例えばファイバスコープでの肉
眼観察時のクラッド部の暗部除去を行うようにしても良
い。つまり、図23に示す暗部除去用接眼アダプタ75
のように、この接眼アダプタ75に収納した例えば両面
多面レンズ1を回転できるようにしてローパスフィルタ
機能を可変としてもよい。
Further, the structure of the fourth embodiment of the optical device of the present invention shown in FIG. 23 may be used to remove the dark portion of the clad portion when observing with the naked eye with a fiberscope. That is, the dark area removing eyepiece adapter 75 shown in FIG.
As described above, the low-pass filter function may be made variable by allowing the double-sided polyhedral lens 1 housed in the eyepiece adapter 75 to rotate.

【0115】既存のファイバスコープ(例えば図15の
符号32)の接眼部43に接眼アダプタ75の取り付け
部となるリング状枠体76の先端側を外嵌し、固定ネジ
77で(接眼アダプタ75を着脱自在で接眼部43に)
固定することができるようにしている。この枠体76の
後端側には両面多面レンズ1が取り付けられたレンズ枠
78が枠体76の後端側の内周面に嵌合して回転自在に
収納されている。
The distal end side of the ring-shaped frame body 76, which is the mounting portion of the eyepiece adapter 75, is externally fitted to the eyepiece portion 43 of the existing fiberscope (for example, reference numeral 32 in FIG. 15), and the fixing screw 77 (the eyepiece adapter 75 Detachable to the eyepiece 43)
I am trying to fix it. On the rear end side of the frame body 76, a lens frame 78 to which the double-sided polyhedral lens 1 is attached is fitted to the inner peripheral surface on the rear end side of the frame body 76 and is rotatably accommodated.

【0116】この枠体76には溝76aが周方向に90
°以上の範囲で形成され、レンズ枠78に突設されたピ
ン78aがこの溝76aを貫通して突出している。この
溝76aから突出するピン78aの突出部を回転するこ
とにより、両面多面レンズ1を回転できる。
A groove 76a is formed in the frame 76 in the circumferential direction.
A pin 78a formed in the range of 0 ° or more and projectingly provided on the lens frame 78 penetrates through the groove 76a and projects. The double-sided polyhedral lens 1 can be rotated by rotating the protruding portion of the pin 78a protruding from the groove 76a.

【0117】そして例えば図20に示す基準位置(例え
ばピン78aが上方向に突出する状態)からピン78a
を45°回転すると、図22(a)に示す状態に設定で
きる。さらに回転すると、図24(a)の状態に設定で
きる。図24(a)のように境界線la ,lb を±45
°以外の斜めの角度でX軸と交わらせる状態でも、図2
4(b)のようにファイバの周波数成分(図中の丸印)
の近傍をトラップラインが通るようにすれば、ローパス
フィルタの機能が出せるものとなる。
Then, for example, from the reference position shown in FIG. 20 (for example, the state where the pin 78a projects upward), the pin 78a
Is rotated by 45 °, the state shown in FIG. 22 (a) can be set. When it is further rotated, the state shown in FIG. 24A can be set. As shown in FIG. 24A, the boundary lines la and lb are ± 45
Even when the X-axis is intersected at an angle other than °,
Frequency components of the fiber as shown in 4 (b) (circles in the figure)
If the trap line is made to pass in the vicinity of, the function of the low-pass filter can be obtained.

【0118】この実施例によれば、既存のファイバスコ
ープ32の接眼部43に接眼アダプタ75を装着するこ
とにより、観察の妨げになったり、画質を低下するクラ
ッド部の暗部を消去でき、観察に適した画像が得られ
る。このような多面レンズアダプタはTVカメラ、TV
アダプタに装着しても良い。
According to this embodiment, by mounting the eyepiece adapter 75 on the eyepiece portion 43 of the existing fiberscope 32, it is possible to erase the dark portion of the clad portion which obstructs the observation and deteriorates the image quality. An image suitable for is obtained. Such a multi-faceted lens adapter can be used for TV cameras, TV
You may attach it to the adapter.

【0119】また、回転量を調節することにより、最も
観察に適した画像状態に設定できる。つまり、回転でき
ない固定された角度の位置(方位と記す)では、例えば
図20(a)の状態で図21のように暗部を除去できる
望ましい状態に設定できない場合とか、或は図22
(a)の状態で図22(b)のように暗部を除去できる
望ましい状態に設定できない場合が有り得る。このよう
な場合においても、回転量を調節することにより、その
両面多面レンズ1で最も観察し易い画像が得られる状態
に設定できる。
By adjusting the amount of rotation, the image state most suitable for observation can be set. That is, at a fixed angle position (denoted as azimuth) where rotation is impossible, for example, in the state of FIG. 20A, it is not possible to set a desirable state in which the dark portion can be removed as shown in FIG.
In the state of (a), it may not be possible to set the desired state in which the dark portion can be removed as shown in FIG. 22 (b). Even in such a case, by adjusting the rotation amount, the double-sided polyhedral lens 1 can be set to a state in which an image that is most observable is obtained.

【0120】ところで、両面に多面レンズ部を設けた両
面多面レンズ1,51、71等において、これをすべて
の撮像光学系に適用する場合、両側の境界線のなす角ψ
は、ψ≦30°の場合、両側の面の屈折作用がキャンセ
ルしないよう注意する必要がある。つまり ψ≦30°かつ θa−θb≠0 (25) ここでψ=0、かつθa −θb =0の状態というのは、
図25のように1つの光束のA面、B面それぞれでの屈
折方向の差ψ≦30°の時は角θa ,θb が、2つの面
でキャンセルしてしまうことを指す。
By the way, in the case of the double-sided polyhedral lenses 1, 51, 71, etc. having the polyhedral lens portions on both sides, when this is applied to all imaging optical systems, the angle ψ formed by the boundary lines on both sides is
When ψ ≦ 30 °, it is necessary to be careful not to cancel the refraction action on both surfaces. That is, ψ ≦ 30 ° and θa−θb ≠ 0 (25) Here, the condition of ψ = 0 and θa−θb = 0 is
As shown in FIG. 25, when the difference ψ ≦ 30 ° between the refraction directions on the A surface and the B surface of one light beam, the angles θa and θb are canceled by the two surfaces.

【0121】ψ≧30°の時は角θa ,θb は殆ど自由
に選ぶことができる。なお、多面レンズ2又は両面多面
レンズ1を光束に対して偏心量を可変できるようにし
て、ローパスフィルタ機能を可変としてもよい。
When ψ ≧ 30 °, the angles θa and θb can be selected almost freely. The low-pass filter function may be made variable by allowing the polyhedral lens 2 or the double-sided polyhedral lens 1 to change the decentering amount with respect to the light flux.

【0122】図26は光学的ローパスフィルタの機能と
結像機能との両方を備えた第5実施例における光学素子
62を示す。この光学素子62はその一方の面を多面レ
ンズ62Aとして、ローパスフィルタ機能を有し、他方
の面を通常の凸レンズ62B等のレンズ形状にして、結
像機能を有する。
FIG. 26 shows an optical element 62 in the fifth embodiment which has both the function of an optical low pass filter and the function of image formation. The optical element 62 has a low-pass filter function with one surface of the optical element 62 serving as a polyhedral lens 62A, and has an imaging function with the other surface having a lens shape such as a normal convex lens 62B.

【0123】また、両面多面レンズ1と類似の効果をも
つ多面レンズの形状として、図26(b)に示すように
片面に4分割で多面レンズを形成した多面レンズ65の
ように4つの面が、扇風機の羽のようなかっこうにねじ
れた多面レンズ面65Aを一方の面に有し、さらに他方
の面を通常の凸レンズ65Bのようにしても良い。
Further, as a shape of a polyhedral lens having an effect similar to that of the double-sided polyhedral lens 1, as shown in FIG. 26 (b), four surfaces such as a polyhedral lens 65 in which a polyhedral lens is formed by dividing into four surfaces on one surface are used. It is also possible that one surface has a multi-faceted lens surface 65A that is twisted like a fan blade, and the other surface is formed as a normal convex lens 65B.

【0124】このように光学的ローパスフィルタ機能と
レンズ機能の両方の機能をもたせることにより、新たに
レンズを設ける必要がなくなると共に、別々の光学部品
を組み立てたり、それらの調整をする手間を省くことも
できるので、結果的に大幅なコストダウンを可能にす
る。また、製品間のバラツキの少なくできるし、よりコ
ンパクト化できる。この光学素子62は例えば接眼レン
ズ50あるいは撮像レンズ53等に用いることができ
る。
By providing both the optical low-pass filter function and the lens function in this way, it is not necessary to provide a new lens, and the labor of assembling separate optical components and adjusting them is saved. As a result, it is possible to significantly reduce costs. In addition, variations between products can be reduced, and the size can be further reduced. The optical element 62 can be used, for example, in the eyepiece lens 50 or the imaging lens 53.

【0125】多面レンズ65の分割面の数は4つである
が、3つ、5つ等いくらでもよい。図27は多面レンズ
68,69を2枚、MTFの低下する方向を変えて配置
した第6実施例における光学系の一例を示すものであ
り、例えば図15において、両面多面レンズ51及び撮
像レンズ53の代わりに用いることができる。
Although the number of divided surfaces of the polyhedral lens 65 is four, it may be any number such as three or five. FIG. 27 shows an example of an optical system in the sixth embodiment in which two multifaceted lenses 68 and 69 are arranged so that the direction in which the MTF decreases is changed. For example, in FIG. 15, the double-sided polyhedral lens 51 and the imaging lens 53 are shown. Can be used instead of.

【0126】多面レンズ68,69の片面は多面レンズ
面68A,69Bであり、他方の面には通常のレンズ面
68B、69Bが形成されている。
One surface of each of the polyhedral lenses 68, 69 is a polyhedral lens surface 68A, 69B, and the other surface is provided with ordinary lens surfaces 68B, 69B.

【0127】この片面多面レンズを2枚配置した場合の
光学系の機能は図1の第1実施例における両面多面レン
ズ1と殆ど同じ機能を持たせることができ、かつ両面に
形成する場合に比べて加工が容易な点がすぐれている。
The function of the optical system in the case of arranging two single-sided polyhedral lenses can have almost the same function as that of the double-sided polyhedral lens 1 in the first embodiment of FIG. The advantage is that it is easy to process.

【0128】また、多面でない他方の面をレンズ面68
B,69Bとすることにより、別体のレンズを設けなく
ても済むようにできる。さらに3枚以上の片面多面レン
ズを並べて配置して光学系を形成したり、1枚の両面多
面レンズと1枚以上の片面レンズとを組み合わせて光学
系を形成してもよい。また、1枚の片面多面レンズと1
枚以上の両面レンズとを組み合わせて光学系を形成して
もよい。
In addition, the other surface which is not polyhedral is the lens surface 68.
By using B and 69B, it is not necessary to provide a separate lens. Further, three or more single-sided polyhedral lenses may be arranged side by side to form an optical system, or one double-sided polyhedral lens and one or more single-sided lenses may be combined to form an optical system. Also, one single-sided polyhedral lens and one
An optical system may be formed by combining one or more double-sided lenses.

【0129】図28(a)に示す変形例における光学素
子63のように、両面多面レンズ1の少なくとも一方の
面の多面レンズ側の分割面を非球面81aとした両面多
面レンズ81にして、MTFをコントロールしてもよ
い。このようにすると、ローパスフィルタ機能を自在に
変えることができる。
As in the optical element 63 in the modification shown in FIG. 28 (a), a double-sided polyhedral lens 81 in which at least one of the surfaces of the double-sided polyhedral lens 1 is divided into aspherical surfaces 81a is used as the double-sided polyhedral lens 81, and the MTF is obtained. May be controlled. By doing so, the low-pass filter function can be freely changed.

【0130】また、図2の片面多面レンズ2に対して
も、図28(b)に示すようにその分割面(2つの傾斜
面)を非球面として、MTF或はローパスフィルタ機能
をコントロールするようにしてもよい。
Also for the single-sided polyhedral lens 2 of FIG. 2, the divided surfaces (two inclined surfaces) are made aspherical to control the MTF or low-pass filter function as shown in FIG. 28 (b). You may

【0131】あるいは、ファイバの繊維のクラッド部分
が黒く目立つファイバスコープの、クラッド部分を消す
ために用いてもよい。
Alternatively, it may be used to eliminate the clad portion of the fiberscope in which the clad portion of the fiber of the fiber is noticeably black.

【0132】形加工が困難ではあるが、片側の面は平面
あるいは球面、非球面でもよいので、光学系設計の自由
度が増え、高機能化することができる。この例について
も、式(15),(16),(19),(20),(2
1)の少なくとも1つは適用でき、前述の効果が得られ
る。図28(b)の多面レンズをオートアイリス付カメ
ラと組み合わせれば、ローパスフィルタ機能を絞り径の
変化と共に変えることができ便利である。
Although it is difficult to shape the surface, the surface on one side may be a flat surface, a spherical surface, or an aspherical surface, so that the degree of freedom in the design of the optical system is increased and the function can be enhanced. Also in this example, equations (15), (16), (19), (20) and (2
At least one of 1) can be applied and the above-mentioned effects can be obtained. If the multifaceted lens shown in FIG. 28B is combined with a camera with an auto iris, it is convenient because the low-pass filter function can be changed with the change of the aperture diameter.

【0133】図29は本発明の第7実施例における両面
多面レンズ85を示す。両側の面の境界線la ,lb
が、−Z方向からみた時、光軸をはずれて、複数か所に
存在する多面レンズ85の例で、光束が太い時は光束が
3つに分割されて結像し、絞り径が変化する光学系、あ
るいは光学系の組合せにおいては光束が細い時は光束は
分割されないので、ローパスフィルタ機能を絞り径によ
って変えることができる点ですぐれている。
FIG. 29 shows a double-sided polyhedral lens 85 according to the seventh embodiment of the present invention. Boundary lines la and lb on both sides
However, when viewed from the -Z direction, this is an example of the polyhedral lens 85 that is off the optical axis and exists at a plurality of positions. When the light flux is thick, the light flux is divided into three images and the diaphragm diameter changes. In an optical system or a combination of optical systems, when the light beam is thin, the light beam is not split, and therefore the low-pass filter function can be changed by the aperture diameter.

【0134】なお、片側の面は3つ以上に分割されてい
てもよい。図30は、面の分割境界線lと直角な方向に
ついて、断面形状が非球面である多面レンズ86の例
で、図2の変形例ではMTFのトラップラインを平行な
一組しか得ることができないがこの実施例では図30
(d)のように境界線lに平行な方向にもMTFを低下
させることができる。
The surface on one side may be divided into three or more. FIG. 30 shows an example of a polyhedral lens 86 whose cross-sectional shape is an aspherical surface in a direction perpendicular to the division boundary line 1 of the surface. In the modification of FIG. 2, only one parallel set of MTF trap lines can be obtained. However, in this embodiment, FIG.
The MTF can also be reduced in the direction parallel to the boundary line 1 as shown in (d).

【0135】図30(a),(b),(c)は第8実施
例における片面多面レンズ86を示す。図30(a),
(b),(c)に示す多面レンズ86では、トラップ数
を増加するように非球面にされ、図30(d)に示すよ
うな空間周波数特性を実現している。
30 (a), 30 (b) and 30 (c) show a single-sided polyhedral lens 86 in the eighth embodiment. FIG. 30 (a),
The polyhedral lens 86 shown in (b) and (c) is aspherical so as to increase the number of traps, and realizes the spatial frequency characteristic as shown in FIG. 30 (d).

【0136】この実施例では、実質的にその部分で皿の
像を複数に分割する機能を持っていることになるので、
例えば途中で変曲点のある非球面であったり、図31に
示すように多光軸の非球面(a)であったり、(b),
(c)のように山形の非球面等でも良い。
In this embodiment, since it substantially has a function of dividing the dish image into a plurality of portions,
For example, an aspherical surface having an inflection point in the middle, or an aspherical surface (a) with multiple optical axes as shown in FIG. 31, (b),
A mountain-shaped aspherical surface or the like as shown in FIG.

【0137】図32は本発明の第9実施例における片面
多面レンズ92を示す。この片面多面レンズ92は4つ
の分割面をもつ例である。境界に段差ができない点で図
2,図26(b)とは異なる。この実施例についても式
(15),(16),(20),(21)のいずれか少
なくもと1つを満たすことが望ましい。片面多面レンズ
92の、隣合わない2面は、互いにプロペラのようにね
じれの関係にある。
FIG. 32 shows a single-sided polyhedral lens 92 according to the ninth embodiment of the present invention. This single-sided polyhedral lens 92 is an example having four divided surfaces. This is different from FIGS. 2 and 26B in that there is no step at the boundary. Also in this embodiment, it is desirable to satisfy at least one of formulas (15), (16), (20), and (21). Two surfaces of the single-sided polyhedral lens 92 that are not adjacent to each other have a twisted relationship like a propeller.

【0138】図33は変形例における片面多面レンズ9
4で、ほぼ平行に区分された分割面94aをもち、各面
94aの法線方向を選ぶことでMTFをコントロールす
ることができる。この例についても、式(15),(1
6),(19),(20),(21)のいずれか1つを
少なくとも満たすことが望ましい。
FIG. 33 shows a single-sided polyhedral lens 9 according to a modification.
In step 4, the MTF can be controlled by having the dividing planes 94a divided substantially in parallel and selecting the normal direction of each plane 94a. Also for this example, equations (15), (1
It is desirable to satisfy at least one of 6), (19), (20), and (21).

【0139】図33のような多面レンズ94をプラスチ
ック成型、ガラス成型等で作る場合、幾つかの分割面は
型が製作し易いように型研削の砥石が研削済みの面に当
たらないように、図33(b)のような形状が望まし
い。
When the multifaceted lens 94 as shown in FIG. 33 is formed by plastic molding, glass molding, etc., some divided surfaces are made so that the grindstone of the mold grinding does not hit the ground surface so that the mold can be easily manufactured. A shape as shown in FIG. 33B is desirable.

【0140】以上の考察では、光を幾何光学的に扱って
きた。しかし、図1,図11の例いずれにおいても分割
面同志の高さの差は1μ〜数μ程度で、このような場合
は、波動光学的な考察が必要になるつまり、楔形プリズ
ムのMTFに加えて、位相フィルタ的効果が多面レンズ
にはあるのである。
In the above consideration, light has been treated geometrically. However, in each of the examples of FIGS. 1 and 11, the difference in height between the division surfaces is about 1 μ to several μ, and in such a case, it is necessary to consider wave optics, that is, in the MTF of the wedge prism. In addition, the polyhedral lens has a phase filter effect.

【0141】例えば、図34は図1の実施例における両
面多面レンズ1をZ方向に見た時の光路長Lo を示した
ものである。直線は光路長Lo の等光線を示す。
For example, FIG. 34 shows the optical path length Lo when the double-sided polyhedral lens 1 in the embodiment of FIG. 1 is viewed in the Z direction. A straight line shows an equal ray having an optical path length Lo.

【0142】 Lo=Tz(n−1)/λc (26) ここでTz はZ方向の両面多面レンズ1の厚さでX,Y
の関数である。また、nは両面多面レンズ1の屈折率、
λc は使用波長又はその平均である。
Lo = Tz (n−1) / λc (26) where Tz is the thickness of the double-sided polyhedral lens 1 in the Z direction, X and Y.
Is a function of. N is the refractive index of the double-sided polyhedral lens 1,
λc is the wavelength used or its average.

【0143】Tz は具体的には以下のようになる。 X≧0,Y≧0 の時、Tz =(−Y+X)P+To X≧0,Y<0 の時、Tz =(−Y−X)P+To X<0,Y≧0 の時、Tz =(Y+X)P+To X<0,Y<0 の時、Tz =(Y−X)P+To ここで、To =1mmで、To はX=Y=0における両
面多面レンズ1の厚さを示す。
Specifically, Tz is as follows. When X ≧ 0, Y ≧ 0, Tz = (− Y + X) P + To X ≧ 0, Y <0, Tz = (− Y−X) P + To X <0, Y ≧ 0, Tz = (Y + X ) P + To When X <0, Y <0, Tz = (Y-X) P + To Here, To is 1 mm and To represents the thickness of the double-sided polyhedral lens 1 at X = Y = 0.

【0144】波動光学的なMTF R(Ux′ ,Uy′ )
は、この時およそ次式(27)で与えられる。 H(X,Y)=A(X,Y)exp{2πiLo(X,Y)} (27) で瞳関数を定義する。A(X,Y)は瞳の振幅透過率であ
る。この瞳関数H(X,Y)を用いると、 R(Ux′,Uy′)=(1/C)∬H(X,Y)H†(X-Xo,Y-Yo)dXdY (28) ただし、積分は瞳全面にわたって行い、†はH(X,Y)の
複素共役を表わす。また、C は規格化の定数である。
Wave-optical MTF R (Ux ', Uy')
Is approximately given by the following equation (27). The pupil function is defined by H (X, Y) = A (X, Y) exp {2πiLo (X, Y)} (27). A (X, Y) is the amplitude transmittance of the pupil. Using this pupil function H (X, Y), R (Ux ′, Uy ′) = (1 / C) ∬H (X, Y) H † (X-Xo, Y-Yo) dXdY (28) , Integration is performed over the entire pupil, and † represents the complex conjugate of H (X, Y). C is a standardization constant.

【0145】 Xo=λcUx′S ,Yo=λcUy′S (29) ここでS は多面レンズのローパスフィルタ効果のある面
を通過した後の、ローパスフィルタ効果のある面から中
間像(多面レンズの後ろ(射出側)のレンズ系がないと
仮定した場合に形成される像)までの距離である。そし
てその中間像での空間周波数をUx′,Uy′で表わす。
Xo = λcUx ′S, Yo = λcUy ′S (29) Here, S is an intermediate image (after the polyhedral lens) from the surface having the lowpass filter effect after passing through the surface of the polyhedral lens having the lowpass filter effect. (Image formed when it is assumed that there is no (exit side) lens system). The spatial frequencies in the intermediate image are represented by Ux 'and Uy'.

【0146】中間像のファイババンドル像のファイバ間
隔をPf′で表わすと、式(12),(22),(23)
に代って 0<R(Ux′,Uy′)<0.5 (30) √(Ux′・Ux′+Uy′・Uy′)=1/(Pf′sin 60°) (31) を満たすようにTz(X,Y)を選べばファイバスコープと組
合せたモアレを50%以下に減少することができるので
ある。なお、式(31)の左辺における√() は() の平
方根を表す。
When the fiber spacing of the fiber bundle image of the intermediate image is represented by Pf ', equations (12), (22), (23)
Instead of 0 <R (Ux ′, Uy ′) <0.5 (30) √ (Ux ′ ・ Ux ′ + Uy ′ · Uy ′) = 1 / (Pf′sin 60 °) (31) By selecting (X, Y), the moire combined with the fiberscope can be reduced to 50% or less. In addition, √ () on the left side of the equation (31) represents the square root of ().

【0147】式(31)を満たすすべてのUx′,Uy′に
対して式(30)を満たす必要はなく、ファイババンド
ルの像の基本の空間周波数スペクトル近傍の式(31)
を満たすUx′,Uy′に対して式(30)が満たされれば
良い。ここで、ファイバのみの製造誤差が数%程度、レ
ンズの倍率誤差が数%なので、これらを合せてファイバ
バンドルの像の基本の空間周波数±10%程度の範囲は
そのスペクトル近傍を意味する。
It is not necessary to satisfy equation (30) for all Ux 'and Uy' that satisfy equation (31), and equation (31) near the basic spatial frequency spectrum of the image of the fiber bundle is used.
Equation (30) may be satisfied for Ux ′ and Uy ′ that satisfy. Here, since the manufacturing error of only the fiber is several% and the magnification error of the lens is several%, the range of the basic spatial frequency of the image of the fiber bundle of about ± 10% means the vicinity of the spectrum.

【0148】同様に式(3)に代わって、式(32)が
満たされればよい。 0<R(1/PxM,Uy′)<0.5 (32) ただしPx′ は上記中間像位置でのX方向の固体撮像素
子8の1画素の像寸法である。
Similarly, equation (32) may be satisfied instead of equation (3). 0 <R (1 / PxM, Uy ′) <0.5 (32) where Px ′ is the image size of one pixel of the solid-state image sensor 8 in the X direction at the intermediate image position.

【0149】同様に式(5)に代わって、式(33)で
あればよい。 0<R(40・3.58/Wy′,Uy′)<0.5 (33) Wy′は上記中間像位置に換算した固体撮像素子8の有
効部分の垂直方向寸法である。同様に式(9)に代って
式(34)であればよい。
Similarly, equation (33) may be used instead of equation (5). 0 <R (40 · 3.58 / Wy ′, Uy ′) <0.5 (33) Wy ′ is the vertical dimension of the effective portion of the solid-state image sensor 8 converted to the intermediate image position. Similarly, equation (34) may be used instead of equation (9).

【0150】 0<R(1920/Wx′,Uy′)<0.5 (34) Wx′は上記中間像位置に換算した固体撮像素子8の有効
部分の水平方向寸法である。同様に式(10)に代って
式(35)であればよい。
0 <R (1920 / Wx ′, Uy ′) <0.5 (34) Wx ′ is the horizontal dimension of the effective portion of the solid-state image sensor 8 converted into the intermediate image position. Similarly, equation (35) may be used instead of equation (10).

【0151】 0<R(960/Wx′,Uy′)<0.5 (35) 同様に水平方向画素数が不足の場合は式(34),(3
5)のRの1番目の引数にnpx/1920を掛ければよい。
0 <R (960 / Wx ′, Uy ′) <0.5 (35) Similarly, when the number of pixels in the horizontal direction is insufficient, formulas (34) and (3
The first argument of R in 5) may be multiplied by npx / 1920.

【0152】光路長Lo(X,Y)の関数型について考察す
る。光軸上では非点収差が発生しないほうがよいが、そ
のためにはLo(X,Y)は、Z軸まわりに360°/nr 回
転させた時、Lo(X,Y)と一致するとよい。ただしnr は
自然数かつ、 nr≧3 (36) である。両面多面レンズ1はnr =4の例である。
Consider the functional type of the optical path length Lo (X, Y). Astigmatism should not occur on the optical axis, but for that purpose, Lo (X, Y) should match Lo (X, Y) when rotated 360 ° / nr about the Z axis. However, nr is a natural number and nr ≧ 3 (36). The double-sided polyhedral lens 1 is an example in which nr = 4.

【0153】以上のように波動光学的に多面レンズを扱
うことによって、より多様なローパスフィルタの性能を
引き出すことができる。
As described above, by treating a polyhedral lens in a wave-optical manner, more diverse low-pass filter performances can be obtained.

【0154】なお、本発明はビデオスコープ、一般のT
Vカメラ等の撮像装置にも適用でき、モアレ等の画質を
低下させる要因を除去でき、低コストで、画質の良い撮
像装置を実現できる。なお、上述した実施例及び変形例
等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等も
本発明に属する。
The present invention uses a videoscope, a general T
The present invention can also be applied to an image pickup apparatus such as a V camera, remove factors such as moire that deteriorate image quality, and realize an image pickup apparatus with low image quality and high image quality. It should be noted that embodiments and the like configured by partially combining the above-mentioned embodiments and modifications etc. also belong to the present invention.

【0155】[付記] (1)複数の面のほぼ中心に立てたそれぞれの法線のう
ちの少なくとも2つが光軸とねじれの関係にある空間周
波数ローパスフィルタ機能を持つ多面レンズを備えか
つ、該複数の面の境界線が、光学系の光軸に対して偏心
している光学系又は撮像装置。
[Additional Remarks] (1) A multifaceted lens having a spatial frequency low-pass filter function, in which at least two of the respective normals set substantially at the centers of the plurality of surfaces have a twist relationship with the optical axis, and An optical system or an imaging device in which boundaries between a plurality of surfaces are decentered with respect to the optical axis of the optical system.

【0156】(2)複数の面のほぼ中心に立てたそれぞ
れの法線のうちの少なくとも2つが光軸とねじれの関係
にある空間周波数ローパスフィルタ効果を持つ多面レン
ズを備えかつ、該複数の面の境界線付近が、光を通さな
い物質で覆われている光学系又は撮像装置。
(2) A multifaceted lens having a spatial frequency low-pass filter effect, in which at least two of the normals standing substantially at the centers of the plurality of surfaces are in a twist relation with the optical axis, and the plurality of surfaces are provided. An optical system or image pickup device in which the vicinity of the boundary line of is covered with a substance that does not transmit light.

【0157】(3)複数の面のほぼ中心に立てたそれぞ
れの法線のうちの少なくとも2つが光軸とねじれの関係
にある空間周波数ローパスフィルタ効果を持つ多面レン
ズを備え、かつ該複数の面の境界線付近の面形状不良部
分の面積が式(15)を満たす光学系又は撮像装置。
(3) A multifaceted lens having a spatial frequency low-pass filter effect, in which at least two of the normals standing substantially at the centers of the plurality of surfaces are in a twist relationship with the optical axis, and the plurality of surfaces are provided. The optical system or the imaging device in which the area of the defective surface shape portion near the boundary line of satisfies the expression (15).

【0158】(4)式(21)を満たす位置に多面レン
ズを配設した請求項1又は2記載の光学装置。
(4) The optical device according to claim 1 or 2, wherein a polyhedral lens is arranged at a position satisfying the expression (21).

【0159】(5)式(12)、かつ(式(22)又は
(23)のいずれか)を満たす請求項1又は2又は3記
載の光学装置。
(5) The optical device according to claim 1 or 2 or 3, wherein expression (12) and (either expression (22) or (23)) are satisfied.

【0160】(6)片面が通常のレンズ面で、他方の面
に光軸に対し分割されたねじれの関係の2つ以上の傾斜
面を有する光学素子を有する光学系を備えた光学装置。
(6) An optical device having an optical system having an optical element having one surface which is a normal lens surface and the other surface having two or more inclined surfaces which are in a twisted relationship divided with respect to the optical axis.

【0161】(7)分割された複数の面の少なくとも1
つが球面又は非球面である請求項1又は2記載の光学装
置。
(7) At least one of a plurality of divided surfaces
The optical device according to claim 1 or 2, wherein one is a spherical surface or an aspherical surface.

【0162】(8)式(32),(33),(34),
(35)のうちの少なくとも1つを満たす請求項1又は
2記載の光学装置。
(8) Expressions (32), (33), (34),
The optical device according to claim 1, wherein at least one of (35) is satisfied.

【0163】(9)複数の種類の光学式内視鏡に、それ
ぞれ撮影レンズを内蔵した光学アダプタを介して取り付
け可能なTVカメラを備えた撮像装置において、各光学
アダプタは、取り付ける光学式内視鏡に対応して設定さ
れ、少なくとも1つの光学アダプタは前記多面レンズを
有する撮像装置。
(9) In an image pickup apparatus equipped with a TV camera that can be attached to a plurality of types of optical endoscopes via optical adapters each having a built-in photographic lens, each optical adapter is attached to an optical endoscope. An imaging device set corresponding to a mirror, wherein at least one optical adapter has the polyhedral lens.

【0164】(10)前記多面レンズの座標(X,Y)にお
ける光軸方向の光路長Lo(X,Y)を、光軸のまわりに、3
以上の整数nr として360°/nr 回転させた時、前
記光路長Lo(X,Y)と一致する請求項1又は2記載の光学
装置。
(10) The optical path length Lo (X, Y) in the optical axis direction at the coordinates (X, Y) of the polyhedral lens is set to 3 around the optical axis.
3. The optical device according to claim 1, wherein the optical path length Lo (X, Y) is the same as the optical path length when rotated 360 [deg.] / Nr with the above integer nr.

【0165】[0165]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、観察又
は撮像のための光学系を備えた光学装置において、一方
の面及び他方の面をそれぞれ複数に分割した多面を有
し、各多面に立てたそれぞれの法線のうち各多面におけ
る少なくとも2つの面が光軸とねじれの関係にあり、前
記各多面における少なくとも2つの面を通して形成した
像における特定の空間周波数成分を除去するフィルタ機
能を持つ光学素子を設けた光学系を有するので、低コス
トでモアレ等の画質を低下させる要因を除去する機能の
高い光学的フィルタを形成できる。
As described above, according to the present invention, in an optical device having an optical system for observation or imaging, one surface and the other surface each have a multi-sided surface, and each multi-sided surface At least two surfaces in each of the polyhedral surfaces of the respective normals set up in the vertical direction have a twist relationship with the optical axis, and a filter function for removing a specific spatial frequency component in an image formed through at least two surfaces in the polyhedral surfaces is provided. Since it has an optical system provided with the optical element, it is possible to form an optical filter having a high function of removing factors such as moire that deteriorate image quality at low cost.

【0166】従って、この光学素子を用いた内視鏡、ビ
デオスコープ、内視鏡用TVカメラ、一般のTVカメラ
等の撮像装置におけるモアレ等を有効に除去できる。
Therefore, it is possible to effectively remove moire or the like in an image pickup apparatus such as an endoscope, a videoscope, a TV camera for an endoscope, a general TV camera, etc., which uses this optical element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例に使用される両面多面レンズを示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a double-sided polyhedral lens used in a first embodiment.

【図2】第1実施例の変形例に使用される片面多面レン
ズを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a single-sided polyhedral lens used in a modification of the first embodiment.

【図3】第1実施例の変形例の内視鏡装置の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an endoscope device of a modified example of the first embodiment.

【図4】固体撮像素子の画素配列の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a pixel array of a solid-state image sensor.

【図5】テレビカメラの撮像光学系を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing an image pickup optical system of a television camera.

【図6】片面多面レンズを用いた2重像によりモアレを
除去する基本的な説明図。
FIG. 6 is a basic explanatory diagram for removing moire by a double image using a single-sided polyhedral lens.

【図7】デフォーカス状態においてもモアレ除去機能を
有することの説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of having a moire removing function even in a defocused state.

【図8】トラップラインにより色変調によるモアレの発
生を除去する作用を空間周波数平面で示す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the action of removing the generation of moire due to color modulation by the trap line in the spatial frequency plane.

【図9】ファイババンドルの像の配列を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an array of images of a fiber bundle.

【図10】多面レンズの境界付近の乱れた部分を示す説
明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a disturbed portion near the boundary of a polyhedral lens.

【図11】図10の乱れた部分を拡大等して示す図。FIG. 11 is an enlarged view of the disordered portion of FIG.

【図12】多面レンズの境界を偏心して形成した様子を
示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state in which a boundary of a polyhedral lens is decentered and formed.

【図13】多面レンズの境界における中心付近を研削し
て平面にしたことを示す説明図。
FIG. 13 is an explanatory view showing that the vicinity of the center of the boundary of the polyhedral lens is ground into a flat surface.

【図14】多面レンズを瞳の付近に配置することが望ま
しいことを示す説明図。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing that it is desirable to dispose a polyhedral lens near a pupil.

【図15】第1実施例の内視鏡装置の全体構成図。FIG. 15 is an overall configuration diagram of the endoscope apparatus according to the first embodiment.

【図16】本発明の第2実施例のシステム構成図。FIG. 16 is a system configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第3実施例のファイバスコープの構
造を示す説明図。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the structure of a fiberscope according to a third embodiment of the present invention.

【図18】両面多面レンズの境界線の方向とファイババ
ンドルの配列を示す説明図。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a direction of a boundary line of a double-sided polyhedral lens and an arrangement of fiber bundles.

【図19】第3実施例によるクラッド部の暗部除去作用
を空間周波数平面で示す説明図。
FIG. 19 is an explanatory view showing a dark portion removing action of the clad portion according to the third embodiment in a spatial frequency plane.

【図20】第3実施例の第1の変形例における両面多面
レンズの境界線の方向とファイババンドルの配列を示す
説明図。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a boundary line direction of a double-sided polyhedral lens and an arrangement of fiber bundles in a first modification example of the third example.

【図21】第3実施例の第1の変形例によるクラッド部
の暗部除去作用を空間周波数平面で示す説明図。
FIG. 21 is an explanatory view showing the dark portion removing action of the cladding portion according to the first modification of the third embodiment in a spatial frequency plane.

【図22】第3実施例の第2の変形例における両面多面
レンズの境界線の方向とクラッド部の暗部除去作用を空
間周波数平面で示す説明図。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a direction of a boundary line of a double-sided polyhedral lens and a dark portion removing action of a clad portion in a spatial frequency plane in a second modification of the third embodiment.

【図23】第4実施例における暗部除去用接眼アダプタ
を示す断面図。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a dark area removing eyepiece adapter in the fourth embodiment.

【図24】接眼アダプタを回転した場合における両面多
面レンズの境界線の方向とクラッド部の暗部除去作用を
空間周波数平面で示す説明図。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing the direction of the boundary line of the double-sided polyhedral lens and the dark portion removing action of the cladding portion in the spatial frequency plane when the eyepiece adapter is rotated.

【図25】両面多面レンズの境界線のなす角が特定の条
件を満たすとフィルタ機能が無くなることを示す説明
図。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing that the filter function is lost when the angle formed by the boundary lines of the double-sided polyhedral lens satisfies a specific condition.

【図26】第5実施例におけるレンズ機能とフィルタ機
能を有する光学素子を示す図。
FIG. 26 is a diagram showing an optical element having a lens function and a filter function in the fifth example.

【図27】第6実施例における光学系を示す図。FIG. 27 is a diagram showing an optical system according to a sixth embodiment.

【図28】第6実施例の変形例における光学素子を示す
図。
FIG. 28 is a diagram showing an optical element according to a modification of the sixth embodiment.

【図29】第7実施例における両面多面レンズを示す
図。
FIG. 29 is a diagram showing a double-sided polyhedral lens in a seventh example.

【図30】第8実施例における片面多面レンズを示す
図。
FIG. 30 is a diagram showing a single-sided polyhedral lens in an eighth example.

【図31】第8実施例の変形例における片面多面レンズ
を示す図。
FIG. 31 is a diagram showing a single-sided polyhedral lens according to a modified example of the eighth example.

【図32】第9実施例における片面多面レンズを示す
図。
FIG. 32 is a diagram showing a single-sided polyhedral lens in a ninth example.

【図33】第9実施例の変形例における片面多面レンズ
を示す図。
FIG. 33 is a diagram showing a single-sided polyhedral lens in a modified example of the ninth example.

【図34】両面多面レンズにおける光路長を示す図。FIG. 34 is a diagram showing an optical path length in a double-sided polyhedral lens.

【図35】従来例の構成図。FIG. 35 is a configuration diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…両面多面レンズ 2…片面多面レンズ 3…内視鏡装置 5…硬性内視鏡 6、34…テレビカメラ 7…光源装置 8…固体撮像素子 9…CCU 10…カラーモニタ 18対物レンズ… 19…リレー光学系 20…接眼レンズ 21…結像レンズ(撮像レンズ) l,la ,lb …境界線 O…光軸 32…ファイバスコープ 33…撮像レンズアダプタ 51…両面多面レンズ 1 ... Double-sided polyhedral lens 2 ... Single-sided polyhedral lens 3 ... Endoscope device 5 ... Hard endoscope 6, 34 ... TV camera 7 ... Light source device 8 ... Solid-state image sensor 9 ... CCU 10 ... Color monitor 18 Objective lens ... 19 ... Relay optical system 20 ... Eyepiece 21 ... Imaging lens (imaging lens) l, la, lb ... Boundary line O ... Optical axis 32 ... Fiberscope 33 ... Imaging lens adapter 51 ... Double-sided polyhedral lens

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察又は撮像のための光学系を備えた光
学装置において、 一方の面及び他方の面をそれぞれ複数に分割した多面を
有し、各多面に立てたそれぞれの法線のうち各多面にお
ける少なくとも2つの面が光軸とねじれの関係にあり、
前記各多面における少なくとも2つの面を通して形成し
た像における特定の空間周波数成分を除去するフィルタ
機能を持つ光学素子を設けた光学系を有することを特徴
とする光学装置。
1. An optical device provided with an optical system for observation or imaging, wherein one surface and the other surface each have a multi-faced surface, and each of the normals set up on each facet At least two surfaces in the polyhedral surface are in a twist relationship with the optical axis,
An optical device comprising an optical system provided with an optical element having a filter function for removing a specific spatial frequency component in an image formed through at least two surfaces in each of the above-mentioned multiple surfaces.
【請求項2】 複数の面のほぼ中心に立てたそれぞれの
法線のうちの少なくとも2つが光軸とねじれの関係にあ
る空間周波数ローパスフィルタ効果を持つ光学素子を備
えた光学装置。
2. An optical device provided with an optical element having a spatial frequency low-pass filter effect, in which at least two of the respective normal lines standing substantially at the centers of a plurality of surfaces are in a twist relationship with the optical axis.
【請求項3】 前記光学素子はファイバを束ねたファイ
ババンドルで像伝送の光学系が形成されたファイバスコ
ープの接眼光学系に、特定の周波数を除去する多面レン
ズを有する請求項1又は2記載の光学装置。
3. The optical element according to claim 1, wherein the eyepiece optical system of the fiberscope in which the optical system for image transmission is formed by a fiber bundle in which fibers are bundled has a polyhedral lens for removing a specific frequency. Optical device.
【請求項4】 前記光学素子を設けた光学系は2次元的
な配列を備えた光学部材における前記配列に基づく空間
周波数成分を除去する空間周波数特性に設定したことを
特徴とする請求項1又は2記載の光学装置。
4. The optical system provided with the optical element is set to have a spatial frequency characteristic for removing a spatial frequency component based on the arrangement in an optical member having a two-dimensional arrangement. 2. The optical device according to item 2.
【請求項5】 前記光学素子はファイバを束ねたファイ
ババンドルで像伝送の光学系が形成されたファイバスコ
ープの接眼光学系に用いられ、前記一方の面を境界線l
a で分割し、ねじれの関係にある前記2つの面の法線が
それぞれ光軸と角θa をなし、前記他方の面を境界線l
b で分割し、ねじれの関係にある前記2つの面の法線が
それぞれ光軸と角θb をなし、前記光学素子の屈折率を
n、前記光学素子より前方の接眼光学系で作られる像の
前記光学素子からの距離をSf 、前記光学素子から結像
面までの間の前記接眼光学系の倍率をβr 、前記ファイ
ババンドルの像におけるファイバ間の距離をPf とした
場合、 0.75/Pf≦1/|2(n−1)θaSfβr|≦1.5/Pf 0.75/Pf≦1/|2(n−1)θbSfβr|≦1.5/Pf を満たしかつ、境界線la ,lb のなす角ψが 45°≦ψ≦75° を満たすように設定した請求項1又は2記載の光学装
置。
5. The optical element is used in an eyepiece optical system of a fiberscope in which an image transmission optical system is formed by a fiber bundle in which fibers are bundled, and the one surface is a boundary line l.
Dividing by a, the normals of the two surfaces having a twist relationship form an angle θa with the optical axis, and the other surface is a boundary line l.
Dividing by b, the normals of the two surfaces in a twisted relationship form an angle θb with the optical axis respectively, the refractive index of the optical element is n, and the image formed by the eyepiece optical system in front of the optical element is If the distance from the optical element is Sf, the magnification of the eyepiece optical system from the optical element to the image plane is βr, and the distance between fibers in the image of the fiber bundle is Pf, then 0.75 / Pf ≦ 1 /|2(n−1)θaSfβr|≦1.5/Pf 0.75 / Pf ≦ 1 / | 2 (n−1) θbSfβr | ≦ 1.5 / Pf and the angle ψ formed by the boundary lines la and lb is 45 ° ≦ The optical device according to claim 1, wherein the optical device is set so as to satisfy ψ ≦ 75 °.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5936773A (en) * 1997-07-02 1999-08-10 Olympus Optical Co., Ltd. Image-forming optical apparatus having a decentered optical surface
JP2016206233A (en) * 2015-04-15 2016-12-08 日立マクセル株式会社 Phase filter, imaging optical system, and imaging system
JP2019501422A (en) * 2016-01-06 2019-01-17 パナビジョン インターナショナル,エル.ピー. Anamorphic photography for digital imaging devices

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