JP6983242B2 - 側視内視鏡のための光学系及び側視内視鏡 - Google Patents

側視内視鏡のための光学系及び側視内視鏡 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、側視内視鏡のための光学系であって、内視鏡の内視鏡シャフトの長手方向軸に対して遠位側方視野角θを有する中央ビーム経路を備える光学系、及び対応する側視内視鏡に関する。
光学系の光学素子、一般的には1つ又は複数のレンズは、視野からの入射光束を画像センサの光感応面上に位置づけする。この光束は光学系の光学アセンブリ、より正確には、光学アセンブリの光学素子により規定されるビーム経路内を通る。
光学系の視野は、対象空間における事象や変化を光学系によって認知することが可能な視野角の範囲又は視野角の距離のことをいう。視野からの入射光束は、画像センサの光感応面上に位置づけされる。長方形の画像センサを用いることにより、視野は、水平視野角と垂直視野角とにより画定される。水平視野角及び垂直視野角は、画像フォーマットのエッジにより制限され、そして画像フォーマットのエッジは画像センサの寸法や形状に依拠する。長方形の画像センサを用いることにより、垂直視野角は、通常、水平視野角よりも小さい(横長フォーマット)。それゆえ、水平視野角及び垂直視野角は、光線が光学系に入射でき、さらに画像センサの光感応面上に位置づけされ得る、入射の最大限可能な角度である。
光束がより大きな角度をなして光学系に入射した場合、光学素子にて反射が起きる。また、この光束は、光学系の光学素子が受容される管又はレンズ管上で散漫散乱又は反射を引き起こす。しばしば「フレア」または「レンズフレア」とも称されるこの反射は、光学系の画像品質に悪影響をもたらす。
従来、このような光束の入射は、機械的な覆い又は光学系内の絞りにより軽減されている。しかしながら、マスク又は絞りにより、強い口径食、すなわち、画像の隅にかけて陰影がつけられることが起きることが多い。また、そのようなマスクは、光学系に非常に厳格な公差を要求する。
この目的を実現する、直視型の内視鏡のための光学系は、独国特許出願未公開第10 2016 214 025.6号に開示されており、その全開示内容を本出願において援用する。
本発明の目的は、改良された光学系及びそのような光学系を備える改良された側視型の手術器具を提供することであり、光学系は、視野外の入射光束に対してより低い感応性を有するものである。
この目的は、側視内視鏡のための光学系であって、内視鏡の内視鏡シャフトの長手方向軸に対して遠位側方視野角θを有する中央ビーム経路を備える光学系により実現される。光学系は、プリズム群を有する遠位光学アセンブリを備える。プリズム群は、内視鏡シャフトの長手方向軸の方向において側方視野角の周り画定される視野からの入射光を、第1反射面及び第2反射面にて反射させることで偏向させるように設計され、2つ以上のプリズムであって、それらの互いに隣り合う境界面は互いに対して平行に対をなして配置されるとともに、各々がギャップにより隔てられた2つ以上のプリズムを備える。視野外からの入射光の一部の全反射が、プリズムと次に続くギャップとの間の境界面にて生じる。プリズム群は直径Dを有する円筒形の筒を有する。プリズム群の入射側の第1プリズムは、くさび角βと中央ビーム経路の光学経路の長さaとを有するくさび形状に設計される。第1プリズムの入射面は、該入射面と中央ビーム経路が及ぶ平面との交差線の長さとして規定されるとともに、第1プリズムが、
a<cosθ・tanβ・D/2、及び、L<D/cosθ
といった条件を満たす際に生じる長さLを有する。
したがって、プリズム群は、角度に依拠する光学フィルターであって、それにより視野外から光学系に入射する入射ビームがビーム経路から外れて反射する光学フィルターを提供する。側視であるにもかかわらず、口径食が生じることはない。また、光学系におけるセンタリング又はプリズム群の調整について、とりわけ厳格な要件もない。さらに、このようなプリズム群は製造が安価であり、多大な設計努力を必要とせずに光学系に組み入れることができる。
具体的には、プリズム群は回転可能に光学系に組み入れられるものとする。例えば、光学系におけるプリズム群は、少なくとも光学系の光学軸、具体的には、光学系の遠位光学アセンブリの光学軸に概ね対応する1つの軸を中心に回転可能である。有利には、プリズム群を回転させることで、プリズム群の補助により、異なる側における多様な方法で視野を制限することが可能である。
第1プリズムが満たす2つの条件は、全反射により、角度に依拠する光学フィルタリングと、円筒形の筒に嵌合するとともに側方視野角θを考慮した小型設計と、が兼備されることを確実にする。これらの条件は、第1くさび又は第1プリズムが、非常に薄く切断されることを確実にする。同時に、第1くさび又は第1プリズムの右側及び左側は円筒形であり、第2プリズム及び場合によっては第3プリズムの対応する側と同じである。これにより、複数のプリズムを容易に接合することができる。第1プリズムにおける光学経路の長さは短く保たれ、これにより、具体的には、直径の大きいプリズムのためのプリズム設計が簡易化される。
有利には、プリズム群は3つのプリズムを有する。第2のプリズムは、具体的には、くさび角2βを有するくさび形状に設計される。3つのプリズム間のギャップが中央ビーム経路に対して異なる方向に角度づけられるように、第2プリズムのくさび角は、第1プリズムのくさび角と対向する第1プリズムの辺と隣り合い、第1プリズムのくさび角は、第2プリズムのくさび角と対向する第2プリズムの辺と隣り合う。したがって、第2ギャップは、視野範囲外からの光線が、ゴースト画像及びフレアを対称的に取り除くために完全に対称的に反射させた状態でビーム経路から確実に外れる分だけ、第1ギャップに対して回転させられる。このため、真ん中のプリズムのくさび角は、第1プリズムのくさび角よりも2倍大きい。この選択により、2つのギャップが、プリズム群の中央ビーム経路に対して対称となることが実現する。
好ましくは、ギャップ又は複数のギャップはプリズムのために使用されるガラスよりも光学密度の低い媒質により充填される。媒質は、具体的には、真空、不活性雰囲気、又は空気である。この選択により、全反射が確実に可能になる。なお、全反射は、光学的により高密度の媒質から光学的により低密度の媒質へ移行する際に生じるものであり、光学的により低密度の媒質から光学的により高密度の媒質へ移行する際には生じない。
有利には、第1プリズム及び/又は第2プリズムは、下部切断部及び/又は上部切断部を有する。これにより、プリズムの上部切断部及び/又は下部切断部を組み立ての際に係止部として用いることが可能になる。対応する切断部は、円筒形の筒から、好ましくは、円筒形の筒により形成される円形の断面内の弦からのずれを形成する。したがって、ホルダー内の空間を、発熱体等のより多くの要素を系内に設けることができるように、残しておくことができる。好ましくは、プリズム群におけるプリズムの下部切断部又は上部切断部は、高さにおいて積層される。これにより、切断部を組立てのための係止部として使用することが容易になる。
有利な発展形態は、近位光学アセンブリと、少なくとも1つの画像センサ又は近位光学アセンブリと近接した対眼鏡と、を備える。レンズ群は、遠位光学アセンブリからの光を次に続く画像センサ、又は、立体内視鏡の場合は、次に続く一対の画像センサに集光させる近位光学アセンブリとして用いることができる。近位アセンブリは、光を内視鏡の近位端で対眼鏡に導く一連の偏向ユニットであってもよい。
有利には、遠位光学アセンブリは、第1プリズムの入射面の前に入射光の方向に設けられた入射レンズを備える。特に好ましくは、入射レンズが第1プリズムの入射側の入射面上に設けられる場合である。これにより、コンパクト化された光学配置がもたらされる。
本発明の根底にある目的は、上記の発明に係る光学系を備える側視内視鏡によっても実現される。
本発明のさらなる特徴は、請求項及び添付の図面とともに、本発明による実施形態の説明から明らかとなるであろう。本発明の実施形態は、個々の特徴又はいくつかの特徴の組み合わせを満たし得るものである。
本発明は、図面を参照しつつ例示的な実施形態に基づき、本発明の概念を制限することなく以下に説明されるものであり、それゆえ、本明細書でより詳細に説明されていない、本発明のあらゆる詳細についての開示は、明示的に図面を参照するものである。
従来技術による光学系を、図式的に簡略化した長手方向の断面にて示す。 光学系を、図式的に簡略化した長手方向の断面にて示す。 立体ビデオ内視鏡の光学系を示す。 従来技術による、2つのプリズムを備えるプリズム群と、プリズム群の第1プリズムの詳細と、を示す。 従来技術による、2つのプリズムを備えるプリズム群と、プリズム群の第1プリズムの詳細と、を示す。 2つのプリズムを備えるプリズム群の例示的実施形態を示す。 3つのプリズムを備えるプリズム群の例示的実施形態を示す。 図6のプリズム群の第1プリズムの斜視図を示す。 3つのプリズムを備えるプリズム群の例示的実施形態の詳細を示す。 3つのプリズムを備えるプリズム群の例示的実施形態の詳細を示す。
図面において、同一の或いは類似の要素及び/又は部分には常に同じ参照符号を付し、それゆえ、重複は常に省略する。
図1は、従来技術による光学系2を、図式的に簡略化した長手方向の断面図にて示す。対象領域4からの入射光束6(明確にするため、入射光束のうち、1つの入射光のみに参照符号を付す)は、まず、入射窓8に向かう。光学系2は、例えば、外科用器具の部品であり、より詳細には、例えば、内視鏡の光学系2である。内視鏡の内部において、入射窓8は、遠位端側において、外部空間又は対象領域4に対して内視鏡シャフトの内部空間を密閉封止する。光束6が入射窓8を通過した場合、光束6は遠位光学アセンブリ10に直面し、その後、近位光学アセンブリ12に至る。遠位光学アセンブリ10及び近位光学アセンブリ12は、光学系2においてビーム経路14を規定する。
視野20は、対象領域4に設けられ、水平及び垂直視野角により画定される。図1に示す長手方向の断面は、例えば、垂直平面に沿った断面を示す。そのため、垂直視野角が可視化されている。光学系2の光学軸16と光束6とがなす角度により、画像センサ18の光感応面19が照射される。視野20は、図1において、矢印を用いて図式的に表示されている。遠位光学アセンブリ10及び近位光学アセンブリ12は、視野20からの入射光束6、6´を、画像センサ18の光感応面19上に位置づけする。
しかしながら、視野20外からの光束6´´が光学系2に入射した場合、当該光束6´´により、光学系2内で散漫散乱や反射が生じる。例えば、散漫散乱は、光学系2の管又はレンズ管の内壁上で生じる。このような散漫散乱は、図1において星型の印によって表示され、星形の印は散乱中心22を表示することを意図している。このような反射または散乱は、光学系2の画像品質に悪影響をもたらす現象である、「フレア」又は「レンズフレア」を引き起こす。
図2は、本出願人による独国特許出願第10 2016 214 025.6号に係る直視型の光学系2を、同様に簡略化するとともに図式化した、垂直平面に沿った長手方向の断面図にて示したものである。光学系2は、遠位光学アセンブリ10と近位光学アセンブリ12とを備える。遠位光学アセンブリ10と近位光学アセンブリ12とは、光学系2においてビーム経路14を規定する。対象領域4からの光束6(そのうち、1つのみを例として示す)であって、視野20内から光学系2に入射する光束6は、画像センサ18の光感応面19上に位置づけされる。
図示された例示的実施形態による光学系2は、ビーム経路14に設けられたプリズム群24を備える。プリズム群24は、少なくとも1つのプリズム30、32、34を備えるとともに、光学系2の視野20の少なくとも一方側を制限する。プリズム群24に加え、遠位光学アセンブリ10は、入射レンズ26と出射レンズ28とを備える。プリズム群24の少なくとも1つのプリズム30、32、34は、境界面36、38を備え、この境界面にて、視野20外から光学系2に入射する入射光線6´´は、全反射で反射して、ビーム経路14を外れる。
図2に示すプリズム群24は、例えば、第1プリズム30と、第2プリズム32と、第3プリズム34と、を備える。第1プリズム30には、第1境界面36が形成され、そこで、第1光束40(矢印で示す)は反射してビーム経路14から外れる。第2プリズム32には第2境界面36が形成され、そこで、第2光束42(同じく矢印で示す)は反射して、別の方向にビーム経路14を外れる。
反射してビーム経路14を外れた光束は、光束6´´及び光束6´´´として、視野20外から光学系2に入射する。図2において、光学系2の下方側における視野20外からの入射光束6´´´は、第1境界面36上で第1光束40として完全に反射し、それゆえ、ビーム経路14から除かれる。視野20外から光学系2の上方側へ入射する入射光束6´´は、第2境界面38上で第2光束42として完全に反射し、それゆえ、反射してビーム経路14から外れる。
プリズム群24は、視野20の互いに対向する両側、例えば、視野20の下方水平端及び上方水平端を制限する。視野20外から光学系2に入射する入射光線6´´、6´´´は、視野20の上記両側にて反射して、ビーム経路14から外れる。同様に、プリズム群24を光学軸16を中心に回転させることで、例えば、視野20の垂直端側の制限により、視野20の左側又は右側が制限され得る。このため、プリズム群24を、光学軸16を中心に90度回転させなければならないことがあり、さらには、所望の水平視野角に適応させる必要があることがある(水平視野角は、垂直視野角よりも大きい場合がある)。このような適応は、例えば、光学軸16に対する境界面36、38の傾斜を好適に選択することでなされる。
なお、図2に図示しないプリズム群24をさらに追加することも可能である。このような例示的実施形態によれば、第1プリズム群24は、図2に示すプリズム群24のように配置されるであろう。第2プリズム群は、入射光の方向におけるその後方に光学軸16を中心に90度回転させて配置されるであろう。したがって、視野20の制限は、視野20の水平方向の制限と垂直方向の制限との両方について実現され得る。
図3は、本出願人による独国特許出願第10 2016 214 025.6号に係る別の光学系2を示す。光学系2は、例えば、側視型の立体ビデオ内視鏡の光学系2である。光学系2は、偏向プリズム群58の一部としてプリズム群24を備える。プリズム群24は境界面36を含み、視野20外からの入射光束6´´が、そこで反射して第1光束40としてビーム経路14から外れる。このため、プリズム群24は、第1プリズム30と第2プリズム32とを含む。また、好ましくは、全反射が境界面36上で行われるように、第1エアギャップが第1プリズム30の第1境界面36の間に設けられる。第1プリズム30及び第2プリズム32は、具体的には、これらが偏向プリズム群58の第1偏向プリズム62に代わる、すなわち、相応する光学効果を生成するように設計されている(視野20以外からの光束6´´の全反射を除く)。その各々が遠位光学アセンブリ10の一部であるプリズム群24は、光学系2の始動時に、不要な散乱光を直接取り除く。これにより、光学系2の画像品質が向上する。
図3のプリズム群は、円筒形の筒に嵌合しないため、形成するには構造的に複雑で且つ大きい。
図4は、従来技術から知られる2つのプリズムを有するプリズム群を備えた遠位光学アセンブリ100を図式的に図示する。第1プリズム102と第2プリズム104とからなる群は、中央ビーム経路112とともに、図4a)において断面にて図示されている。2つのプリズム102及び104の間には、空気又は別の媒質が充填されたギャップ106が設けられている。
中央ビーム経路112は、画像の視野における左側にて始まり、まず、内視鏡の中央軸に対して角度をなして進む。内視鏡の中央軸は、本図面において、水平方向に延びている。ビーム経路112は、第1境界面を介して第1プリズムへと進行し、ギャップ106を介して第2プリズムへと進行し、そして第2プリズム104の後方の反射境界面にて反射する。ビーム経路112は第2プリズム内を通り、ギャップ106まで戻る。ギャップ106では、第2反射面110にて、例えば全反射等の反射が起こる。第2反射面110は、例えば、中央ビーム経路112が内視鏡の中央長手方向軸116と一致するように中央ビーム経路112を偏向させる。
図4b)は、図4a)のプリズム群の第1プリズム102をより詳細に示す。該プリズムは上面側が切断されており、くさび形状に設計されており、くさび角βを有する。第1プリズム102を通過する中央ビーム経路112の一部は、長さa及び内視鏡の中央長手方向軸116に対する角度θを有し、これらに応じて内視鏡の側方視野角が規定される。図4a)及び図4b)にて認められるように、プリズム群の上部は、主として、中央ビーム経路112を中心とした光学ビーム経路のために用いられるが、下部は光学的に用いられない。光学的に不使用であるガラス量は、参照符号114により特定され、おおよそ、デッドボリューム又はバラスを表している。
図5は、本発明による光学系60のプリズム群61の第1の例示的実施形態を示す。これは、2つのプリズム、例えば、ギャップ64を介して互いに離間する第1プリズム62と第2プリズム63を備えるプリズム群61である。また、図5には、第1プリズム62を通る中央ビーム経路67の経路aと、第1プリズム62のくさび角βと、側方視野角θと、が示されている。入口を始点とし、中央ビーム経路67は、第1プリズム62、ギャップ64、そして第2プリズム63を通過し、第1反射面65にて反射を起こす。加えて、中央ビーム経路67は、第2反射面66にて別の反射を起こし、中央ビーム経路67は該第2反射面66にて内視鏡の中央長手方向軸68へ進行する。ギャップ64を介する経路により、図5においてさらに上方からより大きな角度をなして入射する光線は、確実に全反射により反射してビーム経路から外れ、ビーム経路から除外される。
図6は、本発明による光学系70のプリズム群71の第2の例示的実施形態を示す。このプリズム群71は、2つのギャップ75、76を介して互いに離間する3つのプリズム72、73、74を有する。また、第1プリズム72を通る中央ビーム経路79の経路a、第1プリズム72のくさび角β、及び光学系70の側方視野角θが認められ、側方視野角θは、本例示的実施形態において30度である。先の例と同様、中央ビーム経路79は、第1反射面77と第2反射面78とにおいて、側方入射方向から対称軸と平行な内視鏡シャフトの方向へと、2回反射する。例えば、第1プリズム72が上部切断部81を有することが認められる。その他のプリズム73、74もまた、それぞれの上部側又は下部側が切断されている。例えば図4に係る周知のプリズム系と比較し、下部に向かうにつれてガラスのデッドボリュームが著しく低減していることが特徴的である。
図6は、視野外のさらに上方又は下方からプリズム群71にと入射する光線が、全反射により対称的に除外されるように、2つのギャップ75、76が中央ビーム経路79の第1セクションに対して互いに反転するように設けられていることをある程度示している。
図7は、図6のプリズム群71の第1プリズム72の斜視図を示し、該図では、このプリズム72が円筒形の筒85に嵌合されていることが認められる。第1プリズム72の上部切断部81は、所望のビーム経路のために提供される透明領域82や、不透明にコートされた縁部83としても認められる。縁部83は、具体的には、フレア防止コーティング84により被覆される。
図8a)は、図6に係る例示的実施形態の断面図をより詳細に示す。断面図の平面は、図8b)に示す光学系70の対称面90に対応する。
上記のように定義される角度β及びθや、第1プリズム72を通る中央ビーム経路79の断面の長さaに加え、図8a)は、第1プリズム72の入射面の長さLや、光学系70のプリズム群71の筒85の直径Dを示す。第1プリズム72の入射面の長さLは、中央ビーム経路79全体が通過するプリズム群の対称面90における入射面の長さである。筒の直径Dは、図8b)に示す筒の円形の突出部の直径と同一である。また、図8b)は3つのプリズム72、73、74の一連の上部切断部81、81´、81´´を示し、これらは図8a)においても認められる一連の段差を形成する。一連の段差は、プリズム群71の上部側にて係止縁86、87を形成する。また、図8はプリズム群71のフレア防止コーティング84や、プリズム72、73、74の下部切断部88、88´、88´´を示す。
また、図8a)において、中央ビーム経路79が第2反射後に内視鏡シャフトの中央長手方向軸80と一致することが認められる。また、プリズム群71の材料は、筒85の下部領域を完全に充填しておらず、むしろ、下方空間が残されていることもまた認められる。一方、この空間は、完全に組み立てられた状態において、例えば導光ファイバー等の導光手段のための空間を同様に有し得る対応するホルダーにより充填される。
プリズム73のジオメトリは、
a<cosθ・tanβ・D/2、及び
L<D/cosθ
といった条件を満たす。
これらの条件を踏まえ、円筒形の筒に嵌合可能である小型のプリズム群を確実に得ることが可能である。該小型のプリズム群は、側視型であり、最小限の光学デッドボリュームとともに、プリズム群のギャップ又は複数のギャップにて側方から入射する光線の全反射を有する。したがって、該小型のプリズム群は、最小限の取り付け空間を要するものである。
したがって、所定の側方視野角θによれば、例えば、予定される視野の外側から入射する光線が、第1プリズム72のくさび角βと、場合によっては対応する第2プリズム73のくさび角と、を用いた全反射により除去される角度を調節することができる。その後、経路の長さaは、第1プリズム72を境界面にて第2プリズム73に対して移動させることで調節され得る。直径Dは、利用可能な取り付け空間に対応するものとして特定することができるのに対し、第1プリズム72の入射面の長さLは、選択されるパラメータと円筒形の筒に対して選択される切断との組合せに依拠するものである。
図面のみから把握されるものや、他の特徴と組み合わせて開示される個々の特徴を含め、記載された全ての特徴は、単独であっても組み合わせであっても、本発明において重要なものとして考えられる。本発明の実施形態は、個々の特徴或いはいくつかの特徴の組み合わせによって実現され得るものである。本発明の範囲内において、「具体的には」又は「好ましくは」を用いて示された特徴は、任意の特徴として理解される。
2…光学系、4…対象領域、6、6´、6´´、6´´´…光束、8…入射窓、10…遠位光学アセンブリ、12…近位光学アセンブリ、14…ビーム経路、16…光学軸、18…画像センサ、19…光感応面、20…視野、22…散乱中心、24…プリズム群、26…入射レンズ、28…出射レンズ、30…第1プリズム、32…第2プリズム、34…第3プリズム、36…第1境界面、38…第2境界面、40…第1光束、42…第2光束、58…偏向プリズム群、60…光学系、61…プリズム群、62…第1プリズム、63…第2プリズム、64…ギャップ、65…第1反射面、66…第2反射面、67…中央ビーム経路、68…内視鏡シャフトの長手方向軸、70…光学系、71…プリズム群、72…第1プリズム、73…第2プリズム、74…第3プリズム、75…第1ギャップ、76…第2ギャップ、77…第1反射面、78…第2反射面、79…中央ビーム経路、80…内視鏡シャフトの長手方向軸、81、81´、81´´…上部切断部、82…透明領域、83…不透明にコートされた縁部、84…フレア防止コーティング、85…円筒形の筒、86、87…係止縁、88、88´、88´´…下部切断部、89…下部空間、90…対称面、100…遠位光学アセンブリ、102…第1プリズム、104…第2プリズム、106…ギャップ、108…第1反射面、110…第2反射面、112…中央ビーム経路、114…光学的に不使用であるガラス量、116…内視鏡シャフトの長手方向軸

Claims (8)

  1. 内視鏡の内視鏡シャフトの長手方向軸(80)に対して遠位側方視野角θを有する中央ビーム経路(79)を備える側視内視鏡のための光学系(70)であって、
    プリズム群(71)を有する遠位光学アセンブリであって、前記プリズム群は、前記内視鏡シャフトの前記長手方向軸(80)の方向において前記遠位側方視野角の周りに画定される視野からの入射光を、第1反射面(77)及び第2反射面(78)にて反射させることで偏向させるように設計され、2つ以上のプリズム(72、73、74)であって、それらの互いに隣り合う境界面が互いに対して平行に対をなして配置されるとともに、各々がギャップ(75、76)により隔たれられた2つ以上のプリズムを備える、遠位光学アセンブリと、
    内側に前記プリズム群(71)を保持して、前記プリズム群(71)の少なくとも一部に内周面が接する円筒形の筒(85)と、を備え、
    視野外からの前記入射光の一部の全反射が、プリズム(72、73)と次に続く前記ギャップ(75、76)との間の境界面にて生じ、
    前記筒(85)は直径Dを有し、前記プリズム群(71)の入射側の第1プリズム(72)は、くさび角βと前記中央ビーム経路(79)の光学経路の長さaとを有するくさび形状に設計され、
    前記第1プリズム(72)の入射面は、対称面において前記中央ビーム経路(79)全体が通過する前記入射面上の長さとして規定される長さLを有し、前記対称面は、前記長手方向軸(80)に沿って前記プリズム群(71)を対称に切断する面であり、
    前記第1プリズム(72)は、
    a<cosθ・tanβ・D/2、及び、L<D/cosθ
    といった条件を満たし、
    前記プリズム群(71)は、3つのプリズム(72、73、74)を有し、
    前記3つのプリズム(72、73、74)は、前記第1プリズム(72)、第2プリズム(73)、第3プリズム(74)を含んで、入射側からこの順で配置されており、
    前記第2プリズム(73)は、くさび角2βを有するくさび形状に設計され、
    前記3つのプリズム(72、73、74)間の複数のギャップ(75、76)が、前記中央ビーム経路(79)に対して異なる方向に角度づけられるように、前記第2プリズム(73)の前記くさび角は、前記第1プリズム(72)の前記くさび角と対向する前記第1プリズムの辺と隣り合い、前記第1プリズムの前記くさび角は、前記第2プリズム(73)の前記くさび角と対向する前記第2プリズム(73)の辺と隣り合うことを特徴とする、光学系。
  2. 前記複数のギャップ(75、76)は前記プリズム(72、73、74)のために使用されるガラスよりも光学密度が低い媒質により充填される、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の光学系。
  3. 前記媒質は、真空、不活性雰囲気、及び空気のいずれかである、
    ことを特徴とする、請求項に記載の光学系。
  4. 前記第1プリズム(72)及び/又は前記第2プリズム(76)は、下部切断部(88、88´、88´´)及び/又は上部切断部(81、81´)を有することを特徴とする、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の光学系。
  5. 前記プリズム群(71)における前記プリズム(72、73、74)の前記下部切断部(88、88´、88´´)又は前記上部切断部(81、81´)は、高さにおいて積層されて形成されることを特徴とする、
    請求項4に記載の光学系。
  6. 近位光学アセンブリ(12)と少なくとも1つの画像センサ(18)又は前記近位光学アセンブリ(12)と近接した対眼鏡と、を備えることを特徴とする、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の光学系。
  7. 前記遠位光学アセンブリは、前記第1プリズム(72)の前記入射面の前に入射光の方向に設けられた入射レンズ(26)を備えることを特徴とする、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の光学系。
  8. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の光学系を備える側視内視鏡。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016214272A1 (de) * 2016-08-02 2018-02-22 Olympus Winter & Ibe Gmbh Optisches System eines Stereo-Videoendoskops mit seitlicher Blickrichtung sowie Verfahren zum Herstellen desselben
US10365554B1 (en) 2018-04-04 2019-07-30 Intuitive Surgical Operations, Inc. Dynamic aperture positioning for stereo endoscopic cameras

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4138192A (en) 1973-12-13 1979-02-06 Olympus Optical Company Foward-oblique viewing optical system
JPS5856848B2 (ja) * 1973-12-13 1983-12-16 オリンパス光学工業株式会社 シヤシヨウコウガクケイ
JPS60140313A (ja) * 1983-12-28 1985-07-25 Olympus Optical Co Ltd 硬性内視鏡の斜視用光学系
DE3640186C3 (de) * 1986-11-25 1994-08-11 Wolf Gmbh Richard Verfahren zur Herstellung eines Objektivs für Endoskope
US5632718A (en) * 1994-03-11 1997-05-27 Olympus Optical Co., Ltd. Non-flexible endoscope with objective lens system and relay lens system
JPH09288240A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用視野方向変換光学系
DE19929045C1 (de) * 1999-06-25 2001-03-15 Storz Karl Gmbh & Co Kg Ablenksystem für ein Schrägblickendoskop sowie Schrägblickendoskop mit einem derartigen Ablenksystem
JP4827391B2 (ja) * 2004-07-28 2011-11-30 オリンパス株式会社 内視鏡対物光学系及びそれを用いた撮像装置
US7280283B1 (en) * 2006-05-17 2007-10-09 Olympus Corporation Endoscopic objective optical system, and imaging system using the same
EP2624039A4 (en) * 2010-12-15 2017-07-12 Olympus Corporation Endoscope optical system
WO2014171284A1 (ja) * 2013-04-19 2014-10-23 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡装置
DE102014211367A1 (de) * 2014-06-13 2015-12-17 OLYMPUS Winter & lbe GmbH Prismenvorrichtung und Endoskop
CN105403992A (zh) * 2015-12-28 2016-03-16 天津市融和机电科技有限公司 一种硬管内窥镜物镜及其制作方法
DE102016214025A1 (de) 2016-07-29 2018-02-01 Olympus Winter & Ibe Gmbh Optisches System und chirurgisches Instrument mit einem solchen optischen System
DE102016010296B4 (de) * 2016-08-24 2020-11-05 Schölly Fiberoptic GmbH Objektivanordnung und Endoskop

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