JP3581408B2 - Stereoscopic rigid endoscope - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、硬性鏡を用いて物体を立体的に観察、撮影する立体視硬性内視鏡に関し、特に、この立体視硬性内視鏡の照明手段の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
立体視硬性内視鏡は、物体像を形成する対物レンズ、この像を伝達するリレーレンズ、リレーレンズにより伝達された像を左右に分割する瞳分割手段、分割された2つの像をそれぞれ観察、あるいは撮像する手段とを備え、体腔内の部位を観察するための医療用、あるいはエンジン等の機械内部を観察するための工業用の用途等に用いられる。
【0003】
内視鏡には、物体を照明するための照明手段が必要となるが、照明手段としては、観察部側に設けられた光源からの光束をライトガイドファイバー束等により挿入部先端に導く構成が広く用いられている。
【0004】
例えば米国特許第4,364,629号には、挿入部に配置された対物レンズ、リレーレンズの断面形状を、立体視に用いられる光束が透過する部分のみをカバーするよう楕円形とし、短辺方向のスペースに照明用のファイバーを配置した構成が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の立体視硬性内視鏡は、像を伝達するための光学系と照明光を伝達するためのライトガイドファイバー束とを別個に設ける必要があるため、部品のコストが嵩み、かつ、挿入部の径が大きくならないように楕円形のレンズを用いる場合には、このレンズの製造コストが通常の円形レンズより高くなるため、内視鏡全体のコストをより高くするという問題がある。
【0006】
【発明の目的】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、挿入部内に照明用のライトガイドファイバー束を配置することなく、照明光を挿入部の先端まで伝達することができる立体視硬性内視鏡を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる立体視硬性内視鏡は、上記の目的を達成させるため、物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、一次光学系の瞳位置に配置されて瞳内の光束を2つの領域に分割する瞳分割手段と、瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、瞳内の二次光学系による観察対象領域以外の領域から照明光を一次光学系に入射させるよう配置された照明手段とを備えることを特徴とする。
【0008】
【実施例】
以下、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の一実施例を説明する。実施例の立体視硬性内視鏡は、図1に示されるように、体腔内等の狭い空間内部に挿入される管状の挿入部1と、この挿入部1の基端側に接続された観察部2とを備える。
【0009】
挿入部1の内部には、物体の像を形成する3枚構成の対物レンズ系11と、対物レンズ系11により形成された像を伝達する複数のレンズから構成される第1のリレーレンズ系12と、射出瞳を形成する第2のリレーレンズ系13とが物体側から順に配置され、これらのレンズ系により一次光学系10が構成されている。
【0010】
観察部2内には、一次光学系10の瞳Epに一致して瞳分割手段としてのダハミラー21が配置されると共に、このダハミラー21で分割された左右の各光路には、それぞれ結像レンズ22、ミラー23、接眼レンズ24から構成される一対の二次光学系20a,20bが配置されている。
【0011】
なお、この明細書では、瞳分割手段より物体側の光学系を一次光学系、これより観察側の光学系を二次光学系と定義する。
【0012】
観察部2には、照明手段30が、瞳Ep内の二次光学系20a,20bによる観察対象領域以外の領域から照明光を第2のリレーレンズ系13に入射させるよう配置されている。照明手段30は、光源31、コンデンサレンズ32、ライトガイドファイバー束33から構成されている。
【0013】
物体からの光L0は、図1に破線で示したように、一次光学系10の対物レンズ系11、第1のリレーレンズ系12、第2のリレーレンズ系13を介して瞳Epの位置に達する。片目で観察する場合には、この一次光学系10の瞳Epの位置に眼を置くことにより、物体を観察することができる。
【0014】
実施例の立体視硬性内視鏡では、上記の瞳Epの位置に瞳Epを分割するダハミラー21を配置し、分割された光路のそれぞれに結像レンズ22、接眼レンズ24を有する二次光学系20a,20bを配置して両目での観察を可能としている。なお、実施例では、観察者が直接接眼レンズ24を覗くことにより観察する構成としているが、結像レンズ22の像面にCCD等の撮像素子を配置し、撮影された像をディスプレイ上で観察する構成とすることもできる。
【0015】
立体視を可能とするためには、1つの物体を異なる方向から観察する必要があり、そのためには、二次光学系20a,20bに対して瞳内の異なる領域を通過した光束を導く必要がある。そこで、実施例では、ダハミラー21により瞳を左右に分割すると共に、分割の前後で一次光学系10の光軸Ax0と二次光学系20a,20bの光軸Ax1,Ax2とがシフトするよう配置している。
【0016】
図2(A)に示すように、ダハミラー21は、その分割ラインが一次光学系10の光軸Ax0に一致して配置されているのに対し、分割後の二次光学系20a,20bの光軸Ax1,Ax2は、分割される二次光学系の瞳E1,E2の中心に一致するようにシフトして配置されている。このため、二次光学系20a,20bの光軸Ax1,Ax2を逆に物体側にたどってゆくと、二次光学系20a,20bにより1つの物体を異なる方向から視差をもって観察できることが理解できる。したがって、二次光学系の一方を左眼、他方を右眼で覗くことにより立体視が可能となる。
【0017】
このようにダハミラー21により瞳を分割する場合、一次光学系10の瞳Epと各二次光学系20a,20bの瞳E1,E2とが図2(B)に示すように全て円形であると、二次光学系20a,20bの瞳E1,E2の直径は最大で一次光学系10の瞳Epの直径の半分となり、瞳Ep内で瞳E1,E2と重複しない領域は、観察のための像の伝達には寄与しないこととなる。
【0018】
照明手段30は、この瞳Ep上の観察に寄与しない領域から照明光L1,L2を入射させるよう配置されている。この実施例では、照明光をガイドするライトガイドファイバー束33の端面が照明光L1,L2の入射領域に一致するよう形成され、ダハミラー21に隣接して配置されている。
【0019】
瞳Epから一次光学系10内に入射した照明光は、第2のリレーレンズ系13、第1のリレーレンズ系12、対物レンズ系11を介して物体側に伝達される。一次光学系10の瞳Ep内の各点には、観察視野の全ての点からの光束が到達しているため、逆にいえば、瞳Epから入射した光束は視野内の全ての領域に到達してこれを照明することとなる。
【0020】
図3(A)は、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の他の実施例を示す。一次光学系10については前記の実施例と同一であるため最も像側に位置する第2のリレーレンズ系13のみ図示している。
【0021】
この実施例では、一次光学系10の瞳Epの位置に、瞳分割手段として物体の像を再形成する一対のセパレータレンズ25,25が配置され、これらのセパレータレンズ25,25の像面に入射端面を一致させるようにイメージガイドファイバー束26,26が設けられると共に、これらのイメージガイドファイバー束26,26の射出側端面に形成された像を観察するための接眼レンズ27,27が設けられている。
【0022】
また、照明手段30は、前記の実施例と同様に光源31、コンデンサレンズ32、ライトガイドファイバー束33とから構成され、一次光学系10の瞳Epから照明光を入射させるよう配置されている。
【0023】
図3(B)に示されるように、セパレータレンズ25,25は、互いに外接し、かつ、瞳Epに内接するように設けられており、照明手段30は、照明光L1,L2が瞳Ep内でセパレータレンズが配置された領域以外の領域から一次光学系10に入射するよう配置されている。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一次光学系のうちの観察に利用される光束が透過しない部分を用いて照明光を伝達することにより、ライトガイドファイバー束等の別個の手段を用いることなく、照明光を伝達することができ、部品点数を低減することにより硬性内視鏡のコストダウンを可能にすると共に、従来のような楕円形のレンズを用いなくとも挿入部の径を小さく保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる立体視硬性内視鏡の一実施例を示す光学系全体の説明図である。
【図2】(A)は、図1のダハミラー部分の拡大図、(B)は瞳上での光束の位置関係を示す説明図である。
【図3】この発明にかかる立体視硬性内視鏡の他の実施例を示し、(A)は光学系の一部の説明図、(B)は瞳上での光束の位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 挿入部
2 観察部
10 一次光学系
11 対物レンズ系
12 第1のリレーレンズ系
13 第2のリレーレンズ系
20a,20b 二次光学系
21 ダハミラー
30 照明手段
31 光源
32 コンデンサレンズ
33 ライトガイドファイバー束[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a rigid stereoscopic endoscope for stereoscopically observing and photographing an object using a rigid endoscope, and more particularly, to an improvement in illumination means of the rigid stereoscopic endoscope.
[0002]
[Prior art]
The stereoscopic rigid endoscope includes an objective lens that forms an object image, a relay lens that transmits the image, a pupil splitting unit that splits the image transmitted by the relay lens into left and right, and observes the two split images, Alternatively, it is provided with an imaging means, and is used for medical use for observing a site in a body cavity, or for industrial use for observing the inside of a machine such as an engine.
[0003]
The endoscope requires illumination means for illuminating an object, and the illumination means has a configuration in which a light flux from a light source provided on the observation unit side is guided to the distal end of the insertion unit by a light guide fiber bundle or the like. Widely used.
[0004]
For example, in U.S. Pat. No. 4,364,629, the cross-sectional shape of an objective lens and a relay lens arranged in an insertion portion is made elliptical so as to cover only a portion through which a light beam used for stereoscopic vision is transmitted, and a short side is provided. A configuration in which a fiber for illumination is arranged in a space in a direction is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional stereoscopic rigid endoscope, it is necessary to separately provide an optical system for transmitting an image and a light guide fiber bundle for transmitting illumination light. In addition, when an elliptical lens is used so that the diameter of the insertion portion does not increase, the manufacturing cost of this lens is higher than that of a normal circular lens, so that there is a problem that the cost of the entire endoscope becomes higher. is there.
[0006]
[Object of the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has a stereoscopic view capable of transmitting illumination light to a distal end of an insertion section without disposing a light guide fiber bundle for illumination in the insertion section. An object of the present invention is to provide a rigid endoscope.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a stereoscopic rigid endoscope according to the present invention has a primary optical system having an objective lens system and a relay lens system arranged in order from the object side, and a primary optical system disposed at a pupil position of the primary optical system. Pupil dividing means for dividing the luminous flux in the pupil into two regions, a pair of secondary optical systems for observing respective images formed by the luminous fluxes divided by the pupil dividing means, and secondary optics in the pupil Illumination means arranged so that illumination light enters the primary optical system from a region other than the observation target region by the system.
[0008]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of a stereoscopic rigid endoscope according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the stereoscopic rigid endoscope according to the embodiment includes a tubular insertion portion 1 inserted into a narrow space such as a body cavity, and an observation portion connected to a proximal end side of the insertion portion 1.
[0009]
Inside the insertion section 1, a first
[0010]
In the
[0011]
In this specification, the optical system on the object side of the pupil dividing means is defined as a primary optical system, and the optical system on the observation side is defined as a secondary optical system.
[0012]
In the
[0013]
The light L0 from the object passes through the objective lens system 11, the first
[0014]
In the stereoscopic rigid endoscope of the embodiment, a
[0015]
In order to enable stereoscopic vision, it is necessary to observe one object from different directions, and for that purpose, it is necessary to guide the light beams passing through different regions in the pupil to the secondary
[0016]
As shown in FIG. 2A, the
[0017]
When the pupil is divided by the
[0018]
The illuminating means 30 is arranged so that the illuminating lights L1 and L2 are incident from a region on the pupil Ep that does not contribute to observation. In this embodiment, the end face of the light
[0019]
Illumination light that has entered the primary
[0020]
FIG. 3A shows another embodiment of the stereoscopic rigid endoscope according to the present invention. Since the primary
[0021]
In this embodiment, a pair of
[0022]
The illuminating means 30 includes a
[0023]
As shown in FIG. 3 (B), the
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the illumination light is transmitted using the portion of the primary optical system through which the light beam used for observation does not pass, so that a separate unit such as a light guide fiber bundle is used. Without reducing the number of parts, the illumination light can be transmitted without reducing the cost of the rigid endoscope, and the diameter of the insertion portion can be reduced without using a conventional elliptical lens. Can be kept.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an entire optical system showing one embodiment of a stereoscopic rigid endoscope according to the present invention.
FIG. 2A is an enlarged view of a roof mirror portion in FIG. 1, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing a positional relationship of a light beam on a pupil.
3A and 3B show another embodiment of a stereoscopic rigid endoscope according to the present invention, wherein FIG. 3A is an explanatory view of a part of an optical system, and FIG. 3B is an explanatory view showing a positional relationship of a light beam on a pupil. FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1
Claims (3)
前記一次光学系の瞳位置に配置されて該瞳内の光束を2つの領域に分割する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、
前記瞳内の前記二次光学系による観察対象領域以外の領域から照明光を前記一次光学系に入射させるよう配置された照明手段とを備えることを特徴とする立体視硬性内視鏡。A primary optical system having an objective lens system and a relay lens system arranged in order from the object side,
Pupil dividing means arranged at a pupil position of the primary optical system and dividing a light beam in the pupil into two regions;
A pair of secondary optical systems for observing each image formed by the light flux split by the pupil splitting means,
A stereoscopic hard endoscope, comprising: an illumination unit arranged to cause illumination light to enter the primary optical system from a region other than a region to be observed by the secondary optical system in the pupil.
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