JP4105785B2 - Endoscopic imaging optical system - Google Patents
Endoscopic imaging optical system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4105785B2 JP4105785B2 JP27146997A JP27146997A JP4105785B2 JP 4105785 B2 JP4105785 B2 JP 4105785B2 JP 27146997 A JP27146997 A JP 27146997A JP 27146997 A JP27146997 A JP 27146997A JP 4105785 B2 JP4105785 B2 JP 4105785B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- endoscope
- objective
- objective optical
- endoscope imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置、特に、複数の対物光学系と一つの固体撮像素子とを備え、各々の対物光学系を介して得た物体の像を、前記固体撮像素子の異なる部分に結像させて観察するようにした電子内視鏡装置に用いて好適な撮像光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、諸工業の発達に伴い、例えば、原子力発電所における冷却水の送水パイプや、各種発電プラントの蒸気発生機のタービンブレードや、航空機のエンジンなどのように、実際上、分解することができなかったり、分解するのが容易ではない機器が多くなってきたため、そのような機器の内部を観察したり検査を行う場合には、内視鏡が用いられるようになってきた。そして、その場合に用いられる内視鏡としては、挿入部の先端にCCDに代表される固体撮像素子が配置されていて、その固体撮像素子に結像された物体像を、テレビモニタの画面に表示して観察するようにした電子内視鏡装置の場合が一般的である。
【0003】
また、工業分野で用いられる内視鏡の場合には、その対物光学系に変倍機能を備えていると有効である。例えば、発電プラントの蒸気発生機の内部には冷却水のパイプが配置されているが、そのようなパイプの内壁を、内視鏡を用いて観察する場合には、内視鏡を挿入した当初においては、検査箇所を早く確認し、所定の場所へ早くアクセスする必要があることから、広角視野の光学系を用いるのが有利である。しかし、一旦、所定の場所に到達した後には、非常に小さなひび割れや欠損を観察するために、高倍率の即ち狭角視野の光学系を用いた方が有利になる。従って、そのような場合には、変倍機能を備えていると極めて効果的である。
【0004】
しかし、内視鏡に変倍機能を備えると、機構的に構成が複雑になり、挿入部の太径化を招いてしまうという不都合がある。しかも、細径のパイプの内壁を検査するような場合には、内壁が内視鏡の挿入方向と平行に位置しているから、単に変倍機能を有しているだけでは、パイプの前方しか観察することができず、内壁の詳細な観察ができないという問題がある。そこで、そのような観察を可能にするためには、内視鏡の前方を観察する直視対物系と、横方向を観察する側視対物系とを設け、それらを切り換えて観察することが必要になるが、そのような構成の内視鏡に変倍機能を備えようとすると、機構的に一段と複雑になってしまい、内視鏡としては不向きな構成になってしまう。
【0005】
そこで、特開平1−197716号公報等においては、内視鏡先端部に複数の固体撮像素子を配置し、夫々に対応した複数の対物光学系を配置することによって、同時に複数の観察像を得るようにした内視鏡装置が提案されている。しかし、それらのものは、内視鏡先端部における固体撮像素子の占有率が大きくなることから、やはり内視鏡先端部の太径化を免れることができない。
【0006】
また、従来は対物光学系が固体撮像素子に固定されていた。しかし、現在の工業分野においては、内視鏡先端部の対物光学系が着脱自在になっていて、直視,側視,広角,狭角等の各種対物光学系を、観察用途に応じ、選択して使用するのが一般的になりつつあるため、そのようにして使用される内視鏡において、夫々の対物光学系が夫々の固体撮像素子に固定された構成になっていると、取扱い上も、コスト上も有利とは言えず、より広範囲にわたる観察対象物に対応させるためのものとしては、極めて不都合であった。
【0007】
そのため、そのような不都合を解消するための内視鏡光学系が、特開平9−122068号公報に開示されているが、その従来例を図10に示してある。この従来例の内視鏡は、図10(a)に示すように、内視鏡本体31に設けられた一つの固体撮像素子(CCD)37に対して、先端アダプター32に設けられた仕様の異なる二つの対物光学系33,34を配置することによって、同時に二つの観察像が得られるようにした内視鏡である。また、この内視鏡は、図10(b)に示すように、二つの対物光学系33,34の最終レンズの後段で、先端アダプター32が内視鏡本体31に着脱可能になっていて、例えば一方の対物光学系を側視光学系にした直視・側視同時観察光学系のアダプターと交換することが可能になっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図10に示したような従来例の構成においては、着脱機構にガタツキが生じることによって、各対物光学系33,34と固体撮像素子37との間の間隔を一定に保つことができず、焦点位置がずれてしまうことがある。そして、例えば、内視鏡本体31と先端アダプター32との間隔が所定の間隔よりも大きくなった場合には、ピントの合う位置が近接側に寄る結果、遠くの像がボケて観察できなくなってしまうという問題点が生じる。また、内視鏡本体31と先端アダプター32との光学系の分割位置が、像面付近の光束の細い位置となっているため、内視鏡本体31側のカバーガラス38の表面にゴミや傷が付くと、それらが画像として写り易くなり、画像不良を生じてしまうという問題点がある。
【0009】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、観察用途に応じて先端対物光学系の交換を行った場合にも、着脱機構のガタツキやゴミの付着等によって、ピント位置の変動や画像不良が生じず、複数の観察像を同時に得ることができる内視鏡撮像光学系を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、物体側から順に、複数の対物光学系と、それらの対物光学系によって結像された複数の像を1回伝送する像伝送光学系と、固体撮像素子とからなる内視鏡撮像光学系において、前記像伝送光学系の略瞳位置で前記対物光学系側と前記固体撮像素子側とが、着脱自在になっているようにする。
また、本発明の内視鏡撮像光学系においては、好ましくは、前記複数の対物光学系の入射瞳が、夫々、異なる位置に形成されるようにする。
また、本発明の内視鏡撮像光学系においては、好ましくは、前記複数の対物光学系は、夫々の視野方向が異なっているようにする。
また、本発明の内視鏡撮像光学系においては、好ましくは、前記複数の対物光学系が、二つの同じ構成の光学系から成っているようにする。
また、本発明の内視鏡撮像光学系においては、前記像伝送光学系には前記瞳位置の前側に前群光学系が配置されていて、その前群光学系の前側焦点位置と、前記対物光学系の結像面に位置する視野マスクの位置とが略同じであり、また、前記前群光学系の後側焦点位置と、前記瞳位置とが略同じであることを特徴とする。
また、本発明の内視鏡撮像光学系においては、前記対物光学系は、テレセントリック光学系であることを特徴とする。
更に、本発明の内視鏡撮像光学系においては、前記像伝送光学系には前記瞳位置の前側に前群光学系が配置されていて、光軸を中心としたその前群光学系の平面形状は、前記固体撮像素子の長手方向に対応させて上下方向をカットした小判状をしていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の内視鏡撮像光学系は、上記のように、物体側の先端から順に、並列に配置された複数の対物光学系と、各々の対物光学系によった結像された複数の像を1回伝送するための1本の像伝送光学系と、一つの固体撮像素子とから構成されていて、前記像伝送光学系の略瞳位置で対物光学系側と固体撮像素子側が着脱自在となるようにしている。このように、複数の対物光学系を、結像位置が同一平面上になるようにして並列に配置すると、同一平面に形成された複数の像は、像伝送光学系から見れば一つの物体像と考えることができるため、それらの像を、1本の像伝送光学系によって、固体撮像素子の撮像面に同時に結像させることが可能になる。
【0012】
また、像伝送光学系の略瞳位置で対物光学系側(先端アダプター側)と固体撮像素子側(内視鏡本体側)とを分割することによって、結像光束の太いところでの分離が可能となり、従来技術において問題であった上記のようなゴミ,傷等による画像不良を防止することが可能となる。更に、像伝送光学系のうち、固体撮像素子側に配置された後群レンズ系の後側の焦点近傍位置に、固体撮像素子側の撮像面(所謂、像面)を設定することにより、内視鏡本体単体での光学系の焦点位置が略無限遠となり、着脱機構のガタツキやゴミ等による先端アダプター側と内視鏡本体側との面間ばらつきによって、ピント位置の変化が発生しない構成となっている。
【0013】
【実施例】
以下、図面を用いて四つの実施例を説明する。尚、図面は、図1〜図5が実施例1を、図6が実施例2を、図7及び図8が実施例3を、図9が実施例4を説明するためのものである。また、各実施例間において、実質的に同じと見做してもよいと思われる部材等には、便宜上、同じ符号を用いている。
【0014】
〔実施例1〕
通常、内視鏡装置は、図1に示された内視鏡1のほか、図示していない光源,映像信号処理装置,テレビモニタ等から構成されていて、内視鏡1によって出力された物体像の電気信号を映像信号処理装置によってテレビ信号に変換し、それをテレビモニタに表示して観察できるようにしている。内視鏡1は、フレキシブルな挿入部2と硬質の先端部3で構成されていて、その先端部3は、図2に示すように、内視鏡本体4と先端アダプター5が着脱可能な構成となっている。そして、内視鏡本体4には、固体撮像素子である後述のCCDが配置されていて、アダプター5には、観察用途によって仕様の異なる二つの対物光学系6,7と、図示していないライトガイドを介して光源からの光を物体面に照射するための照明光学系8とが配置されている。
【0015】
そこで、次に、上記した先端部3の詳細な構成を図3を用いて説明する。この図3は図2の上方から視た断面図である。先端アダプター5の物体側先端には、上記した二つの対物光学系6,7が並んで配置されており、夫々、視野マスク9のところで物体像を結像するようになっている。そして、対物光学系6,7の入射瞳は、夫々6p,7pで示されている。像伝送光学系10は、視野マスク9の位置を物体面として、CCD11に像を1回伝送している。また、この像伝送光学系10は、瞳位置にある明るさ絞り12で、内視鏡本体4側と先端アダプター5側に分割されており、前群レンズ10aは先端アダプター5側に、後群レンズ10bは内視鏡本体4側に配置されている。更に、CCD11は、長方形をしていて、その長手方向を図3の上下方向にして配置されており、そのCCD11のカバーガラス13には、色温度変換フィルタ14と光学的ローパスフィルタ15が順に接合されている。
【0016】
この構成においては、CCD11の撮像面11aが、上記の後群レンズ10bの後側焦点位置に配置されている。そのため、内視鏡本体4側での光学系の最良の物体観察位置(以下、ベスト距離という)は無限遠となる。従って、先端アダプター5の取付位置が、内視鏡本体4に対して、光軸方向に多少前後しても、全体の焦点位置が変化しないため、観察時におけるピントのばらつきがなくなるという効果がある。また、瞳径が充分に大きいため、従来よりもゴミ,傷等の影響を受けにくいという効果もある。
【0017】
また、本実施例の構成によれば、像伝送光学系10の前群レンズ10aは、その前側焦点位置を視野マスク9の位置に合わせ、且つ後側焦点位置を瞳位置に合わせることによって、像伝送光学系10の入射瞳位置を無限遠にしている。対物光学系6,7の光軸6′,7′は、像伝送光学系10の光軸10′と平行である。そのため、対物光学系6,7の光軸方向に像伝送光学系10を一致させる上で、入射瞳位置を無限遠にする必要がある。反対に、周辺光量をロスしないようにするためには、対物光学系6,7は、射出瞳位置をほぼ無限遠(所謂、テレセントリック光学系)にするのが望ましい。本実施例の場合には、視野マスク9の形状(図4参照)がそのままCCD11に投影されるので、テレビモニタに映し出される観察像が周辺部まですっきり得られるという効果がある。
【0018】
更に、図5(a)には、内視鏡本体4に単眼アダプター16を装着した場合が示され、図5(b)には、単眼アダプターを取り外す途中の状態が示されている。本実施例によれば、視野マスク9が先端アダプター5に配置されているので、内視鏡本体4の光学系には視野マスクが不要になり、通常のCCD撮像エリアをフルに使用した、このような単眼アダプター16を装着することが可能になる。本実施例の場合には、視野角80°の光学系を示しているが、それ以外の仕様の光学系であっても、装着することが可能であることは明らかである。また、その場合、多種にわたる用途に対応できるようにするためには、明るさ絞り12を先端アダプター側に配置するのが効果的である。
【0019】
〔実施例2〕
次に、図6を用いて実施例2を説明する。この図6は、図3と同じようにして図2の上方から視た図であるが、図3の場合とは異なり光学系の構成のみを示してある。本実施例の構成は、観察視野範囲を広げることを目的としたものであって、二つの対物光学系17,18は、一方の対物光学系17は直視光学系であるが、他方の対物光学系18は側視光学系となっている。この構成によって、既に説明したように、例えば蒸気発生機内部における冷却水用パイプのような、非常に細径なパイプの内壁の観察が効率よく行えるようになる。また、側視用の対物光学系18には、反射プリズム18pが用いられているが、その場合の反射プリズムとしては、2回反射プリズムを用いるのが好ましい。奇数回反射プリズムを用いると、観察像が裏像となるため、直視像との対応付けが困難になるからである。
【0020】
また、本実施例においては、明るさ絞り12にカバーガラス19が設けられていて、先端アダプター5内へのゴミの進入を防ぐようにしてある。その際、カバーガラス19のどちらの面に絞り12を配置しても、光学的には差がないが、図6に示された状態とは反対に、絞り12が先端アダプター5の外側(右側)に配置された場合には、観察者がゴミ等を除去するに際して誤って絞り12を壊す虞があるため、図6に示されているように、先端アダプター5の内側(左側)に配置させるのが好ましい。
尚、本実施例においては、一方の対物光学系に側面観察視野方向が90°の側視光学系を用いているが、視野方向が45°等の斜視光学系を用い、対物光学系の組合せを、直視・斜視の組合せや斜視・斜視の組合せなど、種々の組合せにしてもよいことは言うまでもない。
【0021】
〔実施例3〕
次に、図7及び図8を用いて実施例3を説明する。尚、図7は、図6と同じようにして示したものである。本実施例の構成は、上記した実施例2の場合よりも更に観察視野範囲を広げることを目的としたものである。即ち、本実施例の場合には、三つの対物光学系20,21,22を設けていて、これらのうち対物光学系20を直射光学系とし、他の対物光学系21,22を側視光学系とすることによって、より広範囲にわたり一度に観察できるようにしている。
【0022】
このようにして、三つの対物光学系20,21,22を設ける場合には、隣り合うレンズの干渉を防ぐために、対物レンズの結像位置での必要面積は、レンズの並び方向(図7の上下方向、即ちCCDの長手方向)に長くなる。従って、本実施例における像伝送光学系10の前群レンズ10cは、図8(図8(a)は正面図、図8(b)は側面図)に示すように、不必要な部分をカットし、光軸を中心にした平面形状が小判状となるようにしており、外径の太径化を防いでいる。また、このようにカットすると、それによってできた空きスペースに、照明用の光ファイバを効率的に配置することが可能になる。
【0023】
〔実施例4〕
最後に、図9を用いて実施例4を説明するが、本実施例は、同一仕様の二つの対物光学系23,24を配置することによって、測長機能を持たせたものである。最近の内視鏡検査では、単に観察するだけではなく、同時に傷の長さや深さ等を求めたいというニーズが高くなっている。これまでの測長方式は、投影方式による測長が主流であり、物体面に格子チャートを投影し、大きさを比較測定するなどの方法で測定していた。しかし、この方式は、格子チャートを投影する機構が可成り大きくなるいという不都合があり、また、物体面が鏡面に近い状態の場合には、格子チャートの反射光を対物光学系で観察できず、測定ができないという不都合があり、使用できる環境が非常に限定されていた。
【0024】
そこで、このような不都合を解消するために、同一仕様の二つの対物光学系で得た画像を一つのCCDに取り込み、三角測量によって物体の測長を行う方法が、上記の特開平9−122068号公報で提案され且つ実施されている。しかしながら、このような三角測量の精度を上げるためには、対物光学系同志を離して配置する必要があるが、CCDの幅以上には対物光学系同志を離すことができず、特に遠点での測長に難があった。しかるに、本実施例においては、像伝送光学系10の前群レンズ10dの焦点距離を変え得るようにしたことによって、対物光学系23,24の像間隔を調整することが可能になっている。従って、例えば、測定精度を上げるために対物光学系23,24の像間隔を広げたい場合には、前群レンズ10aの焦点距離を伸ばすようにすればよい。
尚、上記の各実施例については、全て、図1に示した軟性鏡の場合を前提にして説明したが、これまでの説明からも理解できるように、本発明は、そのような軟性鏡の場合には限定されず、挿入部の硬い硬性鏡の場合にも適用し得ることは言うまでもない。
【0025】
以上説明したことからも明らかなように、各請求項に記載の構成のほか、以下に示す構成も本願発明の特徴である。
(1)前記像伝送光学系には前記瞳位置の後側に後群光学系が配置されていて、その後群光学系の後側焦点位置に、前記固体撮像素子の撮像面が配置されているようにしたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内視鏡撮像光学系。
(2)前記像伝送光学系には前記瞳位置の前側に前群光学系が配置されていて、その前群光学系の前側焦点位置と、前記対物光学系の結像面に位置する視野マスクの位置とが略同じであり、また、前記前群光学系の後側焦点位置と、前記瞳位置とが略同じであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内視鏡撮像光学系。
(3)前記対物光学系は、テレセントリック光学系であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内視鏡撮像光学系。
(4)前記像伝送光学系の瞳位置には明るさ絞りが配置されていて、その絞りは前記対物光学系と共に着脱されるようになっていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内視鏡撮像光学系。
(5)前記対物光学系の一つ又は複数が側視又は斜視光学系であって、その側視又は斜視光学系によって光軸を変換する反射プリズムは、複数回の反射を行うプリズムであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内視鏡撮像光学系。
(6)前記像伝送光学系には前記瞳位置の前側に前群光学系が配置されていて、光軸を中心としたその前群光学系の平面形状は、前記固体撮像素子の長手方向に対応させて上下方向をカットした小判状をしていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内視鏡撮像光学系。
【0026】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、観察用途に応じて先端対物光学系の交換を行っても、先端光学系の着脱機構のガタツキやゴミ等によって、ピント位置の変化や画像不良が生じず、複数の観察像を同時に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1が適用される内視鏡の全体構成を説明するための図である。
【図2】図1に示した内視鏡の先端部を詳細に示した斜視図である。
【図3】実施例1の内視鏡先端部の断面図である。
【図4】実施例1における視野マスクの開口形状部を示した図である。
【図5】実施例1の先端アダプターとして単眼アダプターが用いられた場合の断面図であって、図4(a)は、内視鏡本体に単眼アダプターが装着されている状態を示し、図4(b)は、単眼アダプターを取り外す途中の状態を示している。
【図6】実施例2の対物光学系を示した構成図である。
【図7】実施例3の対物光学系を示した構成図である。
【図8】実施例3における像伝送光学系の前群レンズの形状を示した図であって、図8(a)は正面図、図8(b)は側面図である。
【図9】実施例4の対物光学系を示した構成図である。
【図10】従来例を示した断面図であって、図10(a)は、内視鏡本体に先端アダプターが取り付けられた状態を示し、図10(b)は、先端アダプターを取り外す途中の状態を示している。
【符号の説明】
1 内視鏡
2 挿入部
3 先端部
4 内視鏡本体
5 先端アダプター
6,7,17,18,20,21,22,23,24 対物光学系
6p,7p 入射瞳
6′,7′,10′ 光軸
8 照明光学系
9 視野マスク
10 像伝送光学系
10a,10c,10d 前群レンズ
10b 後群レンズ
11 CCD
11a 撮像面
12 明るさ絞り
13,19 カバーガラス
14 色温度変換フィルタ
15 光学的ローパスフィルタ
16 単眼アダプター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes an endoscope apparatus, particularly, a plurality of objective optical systems and a single solid-state imaging device, and images of objects obtained through the respective objective optical systems are connected to different portions of the solid-state imaging device. The present invention relates to an imaging optical system that is suitable for use in an electronic endoscope apparatus that is to be imaged and observed.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of various industries, it can be practically disassembled, such as cooling water supply pipes at nuclear power plants, steam generator turbine blades of various power plants, aircraft engines, etc. Since there are many devices that are not easy to disassemble or disassemble, endoscopes have come to be used when observing or inspecting the inside of such devices. As an endoscope used in that case, a solid-state image sensor represented by a CCD is arranged at the tip of the insertion portion, and an object image formed on the solid-state image sensor is displayed on the screen of a television monitor. The case of an electronic endoscope apparatus that is displayed and observed is common.
[0003]
Further, in the case of an endoscope used in the industrial field, it is effective that the objective optical system has a zooming function. For example, a cooling water pipe is arranged inside a steam generator of a power plant, but when observing the inner wall of such a pipe using an endoscope, the endoscope is initially inserted. In this case, since it is necessary to quickly check the inspection location and to access a predetermined location quickly, it is advantageous to use an optical system with a wide-angle field of view. However, after reaching a predetermined location, it is advantageous to use an optical system with a high magnification, that is, a narrow-angle field of view, in order to observe very small cracks and defects. Therefore, in such a case, it is extremely effective to have a zooming function.
[0004]
However, if the endoscope is provided with a zooming function, the structure is mechanically complicated, and there is a disadvantage that the diameter of the insertion portion is increased. In addition, when inspecting the inner wall of a small-diameter pipe, the inner wall is located in parallel with the insertion direction of the endoscope. There is a problem that the inner wall cannot be observed in detail. Therefore, in order to enable such observation, it is necessary to provide a direct-view objective system for observing the front of the endoscope and a side-view objective system for observing the lateral direction, and switch between them for observation. However, if an endoscope with such a configuration is provided with a zooming function, it becomes mechanically more complicated and unsuitable for an endoscope.
[0005]
Therefore, in JP-A-1-197716 and the like, a plurality of observation images are obtained simultaneously by disposing a plurality of solid-state imaging elements at the distal end portion of the endoscope and disposing a plurality of objective optical systems corresponding to each. An endoscopic apparatus configured as described above has been proposed. However, in those cases, since the occupation ratio of the solid-state imaging device at the endoscope distal end portion is increased, it is still inevitable to increase the diameter of the endoscope distal end portion.
[0006]
Conventionally, the objective optical system is fixed to the solid-state image sensor. However, in the current industrial field, the objective optical system at the distal end of the endoscope is detachable, and various objective optical systems such as direct view, side view, wide angle, and narrow angle are selected according to the observation application. Therefore, in an endoscope used in such a manner, if each objective optical system is fixed to each solid-state image sensor, handling is also difficult. However, it is not advantageous in terms of cost, and it is extremely inconvenient for dealing with a wider range of observation objects.
[0007]
For this reason, an endoscope optical system for solving such an inconvenience is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-122068, and a conventional example thereof is shown in FIG. As shown in FIG. 10A, the endoscope of this conventional example has a specification provided on the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration of the conventional example as shown in FIG. 10, the gap between the objective
[0009]
The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to provide a backlash of the attachment / detachment mechanism even when the tip objective optical system is replaced depending on the observation application. Another object of the present invention is to provide an endoscope imaging optical system capable of simultaneously obtaining a plurality of observation images without causing focus position fluctuations or image defects due to adhesion of dust or the like.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises, in order from the object side, a plurality of objective optical systems, an image transmission optical system that transmits a plurality of images formed by these objective optical systems, and a solid state. In an endoscope imaging optical system including an imaging element, the objective optical system side and the solid-state imaging element side are detachable at a substantially pupil position of the image transmission optical system.
In the endoscope imaging optical system of the present invention, preferably, the entrance pupils of the plurality of objective optical systems are formed at different positions.
In the endoscope imaging optical system of the present invention, it is preferable that the plurality of objective optical systems have different visual field directions.
In the endoscope imaging optical system of the present invention, it is preferable that the plurality of objective optical systems include two optical systems having the same configuration.
In the endoscope imaging optical system of the present invention, a front group optical system is disposed in front of the pupil position in the image transmission optical system, and a front focal position of the front group optical system and the objective The position of the field mask located on the imaging plane of the optical system is substantially the same, and the rear focal position of the front group optical system and the pupil position are substantially the same.
In the endoscope imaging optical system of the present invention, the objective optical system is a telecentric optical system.
Furthermore, in the endoscope imaging optical system of the present invention, the image transmission optical system has a front group optical system disposed on the front side of the pupil position, and the plane of the front group optical system centered on the optical axis. The shape is an oval shape in which the vertical direction is cut in correspondence with the longitudinal direction of the solid-state imaging device.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the endoscope imaging optical system of the present invention includes a plurality of objective optical systems arranged in parallel in order from the tip on the object side, and a plurality of images formed by the respective objective optical systems. The image transmission optical system for transmitting the image once and a solid-state image sensor, and the objective optical system side and the solid-state image sensor side are detachable at a substantially pupil position of the image transmission optical system. It is trying to become. As described above, when a plurality of objective optical systems are arranged in parallel so that the imaging positions are on the same plane, a plurality of images formed on the same plane can be seen as one object image when viewed from the image transmission optical system. Therefore, these images can be simultaneously formed on the imaging surface of the solid-state imaging device by one image transmission optical system.
[0012]
Also, by dividing the objective optical system side (tip adapter side) and the solid-state image sensor side (endoscope body side) at the approximate pupil position of the image transmission optical system, it becomes possible to separate the imaged light beam at a thick place. Thus, it is possible to prevent image defects due to dust, scratches and the like as described above, which has been a problem in the prior art. Further, by setting an imaging surface (so-called image plane) on the solid-state imaging device side at a position near the focal point on the rear side of the rear group lens system arranged on the solid-state imaging device side in the image transmission optical system, The focus position of the optical system in the endoscope body alone is almost infinite, and the focus position does not change due to variations in the surface between the tip adapter side and the endoscope body side due to rattling or dust of the attachment / detachment mechanism. It has become.
[0013]
【Example】
Hereinafter, four embodiments will be described with reference to the drawings. 1 to 5 illustrate the first embodiment, FIG. 6 illustrates the second embodiment, FIGS. 7 and 8 illustrate the third embodiment, and FIG. 9 illustrates the fourth embodiment. Moreover, the same code | symbol is used for the member etc. which may be considered substantially the same between each Example for convenience.
[0014]
[Example 1]
In general, the endoscope apparatus includes an
[0015]
Then, next, the detailed structure of the above-mentioned front-end | tip
[0016]
In this configuration, the
[0017]
Further, according to the configuration of the present embodiment, the
[0018]
5A shows a case where the
[0019]
[Example 2]
Next, Example 2 will be described with reference to FIG. 6 is a view seen from above in FIG. 2 in the same manner as FIG. 3, but only the configuration of the optical system is shown unlike the case of FIG. The configuration of the present embodiment is intended to widen the observation visual field range. The two objective
[0020]
In this embodiment, a
In this embodiment, a side-view optical system with a 90 ° side-view visual field direction is used for one objective optical system, but a perspective optical system with a visual field direction of 45 ° or the like is used, and a combination of objective optical systems is used. It goes without saying that various combinations such as a combination of direct view and strabismus and a combination of strabismus and strabismus may be used.
[0021]
Example 3
Next, Example 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is the same as FIG. The configuration of this example is intended to further widen the observation visual field range as compared with the case of Example 2 described above. That is, in the present embodiment, three objective
[0022]
Thus, when the three objective
[0023]
Example 4
Finally, Example 4 will be described with reference to FIG. 9. In this example, two objective
[0024]
Therefore, in order to eliminate such inconvenience, a method of taking an image obtained by two objective optical systems having the same specification into one CCD and measuring the object by triangulation is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 9-12068. Proposed and implemented in the Gazette. However, in order to increase the accuracy of such triangulation, it is necessary to place the objective optical systems apart from each other, but the objective optical systems cannot be separated beyond the width of the CCD, especially at a far point. There was difficulty in measuring. In the present embodiment, however, the focal distance of the
Each of the above embodiments has been described on the premise of the case of the flexible mirror shown in FIG. 1, but as can be understood from the above description, the present invention is not limited to such a flexible mirror. Needless to say, the present invention is not limited to the case and can be applied to a rigid endoscope having a hard insertion portion.
[0025]
As is clear from the above description, in addition to the configuration described in each claim, the following configuration is also a feature of the present invention.
(1) In the image transmission optical system, a rear group optical system is disposed behind the pupil position, and an imaging surface of the solid-state image sensor is disposed at the rear focal position of the rear group optical system. The endoscope imaging optical system according to any one of
(2) A front group optical system is disposed in front of the pupil position in the image transmission optical system, and a front focal position of the front group optical system and a field mask positioned on the imaging plane of the objective
(3) The endoscope imaging optical system according to any one of
(4) An aperture stop is disposed at a pupil position of the image transmission optical system, and the stop is attached and detached together with the objective optical system. An endoscope imaging optical system according to
(5) One or more of the objective optical systems is a side-view or perspective optical system, and the reflecting prism that converts the optical axis by the side-view or perspective optical system is a prism that performs a plurality of reflections. The endoscope imaging optical system according to any one of
(6) A front group optical system is disposed in front of the pupil position in the image transmission optical system, and a planar shape of the front group optical system with the optical axis as a center is in a longitudinal direction of the solid-state image sensor. The endoscope imaging optical system according to any one of
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the tip objective optical system is exchanged according to the observation application, the focus position change or image defect does not occur due to backlash or dust of the attachment / detachment mechanism of the tip optical system. A plurality of observation images can be obtained simultaneously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an overall configuration of an endoscope to which a first embodiment is applied.
2 is a perspective view showing in detail a distal end portion of the endoscope shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the distal end portion of the endoscope according to the first embodiment.
4 is a view showing an opening shape portion of a field mask in Example 1. FIG.
5 is a cross-sectional view when a monocular adapter is used as the tip adapter of Example 1, and FIG. 4 (a) shows a state in which the monocular adapter is attached to the endoscope body, and FIG. (B) has shown the state in the middle of removing a monocular adapter.
6 is a configuration diagram showing an objective optical system of Example 2. FIG.
7 is a configuration diagram showing an objective optical system of Example 3. FIG.
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating the shape of a front lens group of the image transmission optical system in Example 3, in which FIG. 8A is a front view and FIG. 8B is a side view.
FIG. 9 is a configuration diagram showing an objective optical system of Example 4.
10A and 10B are cross-sectional views showing a conventional example, in which FIG. 10A shows a state in which a tip adapter is attached to an endoscope body, and FIG. 10B shows a state in the middle of removing the tip adapter. Indicates the state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27146997A JP4105785B2 (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Endoscopic imaging optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27146997A JP4105785B2 (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Endoscopic imaging optical system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11109257A JPH11109257A (en) | 1999-04-23 |
JP4105785B2 true JP4105785B2 (en) | 2008-06-25 |
Family
ID=17500478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27146997A Expired - Fee Related JP4105785B2 (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Endoscopic imaging optical system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4105785B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3401215B2 (en) | 1998-12-15 | 2003-04-28 | オリンパス光学工業株式会社 | Optical adapter for endoscope and endoscope device |
JP2001108916A (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-20 | Olympus Optical Co Ltd | Solid mirror optical system |
US6682478B2 (en) | 2001-02-08 | 2004-01-27 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscope apparatus with an insertion part having a small outer diameter which includes and object optical system |
JP2004049638A (en) * | 2002-07-22 | 2004-02-19 | Olympus Corp | Endoscope apparatus |
JP4750175B2 (en) * | 2008-11-28 | 2011-08-17 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Stereo optical system, and stereo measurement optical apparatus, stereo measurement apparatus, and stereo observation apparatus using the same |
WO2015040887A1 (en) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | オリンパス株式会社 | Endoscope |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59226315A (en) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Olympus Optical Co Ltd | Endoscope objective lens |
JPH05307139A (en) * | 1992-04-28 | 1993-11-19 | Olympus Optical Co Ltd | Endoscope objective |
JP3628717B2 (en) * | 1994-03-17 | 2005-03-16 | オリンパス株式会社 | Stereoscopic endoscope |
JPH09122068A (en) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Olympus Optical Co Ltd | Endoscope apparatus |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP27146997A patent/JP4105785B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11109257A (en) | 1999-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4458221B2 (en) | Endoscope with variable viewing direction | |
US6930705B2 (en) | Image search device | |
US7621868B2 (en) | Convergence optics for stereoscopic imaging systems | |
US6184923B1 (en) | Endoscope with an interchangeable distal end optical adapter | |
US6139490A (en) | Stereoscopic endoscope with virtual reality viewing | |
JP4440769B2 (en) | Borescope for simultaneous video and direct observation | |
JP4248771B2 (en) | Endoscope device | |
US4195904A (en) | Optical system of viewing-direction changing attachment for endoscopes | |
JPH1090603A (en) | Endscopic optical system | |
TW200522911A (en) | Endoscopic instrument and imaging method using same | |
JPH11503844A (en) | Objective lens system for stereo video endoscope | |
JP2015135511A (en) | Camera adaptor for medical-optical observation instrument and camera-adaptor combination | |
JP4105785B2 (en) | Endoscopic imaging optical system | |
JP3540351B2 (en) | Stereoscopic rigid endoscope | |
JP3257641B2 (en) | Stereoscopic endoscope device | |
JP3980672B2 (en) | Stereoscopic endoscope with bent peeping direction | |
US10146063B2 (en) | Focal length extender for telescopic imaging systems | |
JPH06167658A (en) | Stereoendoscope | |
JPH01197716A (en) | Enlargement photographing mechanism for electronic endoscope | |
JPH09294709A (en) | Endoscope | |
JP2003029166A (en) | Adapter for imaging | |
JPH075377A (en) | Variable power optical system and endoscope system having the same | |
CN116327092B (en) | Rotatable 3D endoscope with integrated optical system and imaging unit and imaging system | |
JP2000165708A (en) | Optical device and image pickup device using the same | |
JPS6088924A (en) | Endoscope device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080325 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080328 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |