JPH07294827A

JPH07294827A - 内視鏡

Info

Publication number: JPH07294827A
Application number: JP6081894A
Authority: JP
Inventors: Kimihiko Nishioka; 公彦西岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ＨＤ−ＴＶ等の横長の表示手段とか横長の観
察範囲を確保でき、かつ挿入部を細径にしても画質の低
下を防止できる内視鏡を提供すること。【構成】横長の画面のＨＤーＴＶ６に画像を表示する
ためのＨＤーＴＶ用のＣＣＤ２５を内蔵したＴＶカメラ
３は硬性の挿入部１１を有する内視鏡２の接眼部１３に
装着され、アナモフィックレンズ２１Ａを用いた対物レ
ンズ系２１で横方向に圧縮して縦横がほぼ同じ画像サイ
スにしてリレー光学系２２によって伝送し、接眼レンズ
系２３もアナモフィックレンズ２３Ａを用いて横方向に
伸長する。また、結像レンズ系２４を経てＣＣＤ２５に
横方向に伸長された画像を結像する構成にすることによ
り、リレー光学系２２による実質的な像伝送効率を増大
し、Ｓ／Ｎの良い且つ明るい像を得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナモルフィックレン
ズを用いて横方向に圧縮した画像を生成する内視鏡に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、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、高画質化のた
めに、画素数を多くし、高品位テレビジョンに表示でき
るようにした内視鏡装置が提案されている。

【０００３】図２７（ａ）はこのような従来例の内視鏡
装置２０１の概略の構成を示す。硬性の内視鏡２０２の
接眼部２０３にはテレビジョンカメラ（単にＴＶカメラ
と略記）２０４が装着され、このＴＶカメラ２０４に内
蔵されたＣＣＤ２０５はカメラコントロールユニット
（以下、単にＣＣＵと略記する）２０６と接続され、Ｃ
ＣＤ２０５で撮像された画像信号は信号処理されて映像
信号に変換された後、高品位ＴＶ（ＨＤ−ＴＶと略記）
２０７に表示される。

【０００４】内視鏡２０２は硬性の挿入部２０８の先端
に設けた対物光学系２０９により被写体２１０の像２１
１を結び、この像２１１は像伝送光学系を構成するリレ
ーレンズ系２１５Ａにより、その後方の像２１２として
伝送され、この像２１２はリレーレンズ系２１５Ｂによ
り、その後方の像２１３として伝送される。

【０００５】この像２１３は接眼部２０３内の接眼光学
系２１６により拡大して観察することができると共に、
ＴＶカメラ２０４が装着された場合にはＴＶカメラ２０
４内の結像光学系２１７をさらに経てＣＣＤ２０５の撮
像面に像２１４を結ぶ。この像２１４はＣＣＤ２０５に
より光電変換され、ＣＣＵ２０６で信号処理されてＨＤ
−ＴＶ２０７の表示面に表示される。

【０００６】上記ＨＤ−ＴＶ２０７の表示面の縦横比は
９：１６の横長の長方形であり、従ってこのＨＤ−ＴＶ
２０７への表示を目的とするＣＣＤ２０５もほぼ同様の
縦横比を有する横長の長方形の撮像面を有するＣＣＤが
採用される。

【０００７】なお、挿入部２０８内にはライトガイド２
２１が挿通され、このライトガイド２２１の後端は把持
部２２２のライトガイド口金２２３に固定され、このラ
イトガイド口金２２３に接続されるライトガイドケーブ
ル２２４は図示しない光源装置に接続され、光源装置か
ら照明光が供給される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この場合、内視鏡２０
２による像伝送機能は以下のように改善すべき課題或は
欠点を有することになる。例えば、挿入部２０８におけ
る像２１１の位置でのＡ−Ａ断面におけるリレーレンズ
系２１５Ａの光軸に垂直な面形状は図２７（ｂ）のよう
に円形になる。

【０００９】一方、ＣＣＤ２０５は上述のように横長の
撮像面である。このため、像２１１、２１２等が円形で
あったとしても実際にＣＣＤ２０５の撮像面で撮像（受
光）されるのに寄与する部分は、リレーレンズ系２１５
Ａ、２１５Ｂの円形に内接する縦横比が９：１６の長方
形部分２１８となる。

【００１０】リレーレンズ系２１５Ａ、２１５Ｂは細い
管に内挿されているから、円形像の最大径はリレーレン
ズ系２１５ａ、２１５Ｂの断面の円と一致する。したが
って、リレーレンズ系２１５Ａ等の断面径により伝達可
能な像の大きさは制限を受ける。

【００１１】ＨＤ−ＴＶ用ＣＣＤ２０５で撮像できる像
の２１１或は２１２の位置における大きさを縦９ａ、横
１６ａとすればリレーレンズ系２１５Ａの半径はＨ＝
９．１７８ａとなり、リレーレンズ系２１５Ａの面積
と、この面積における有効に像伝送に寄与する横長の長
方形部分２１８との面積比率Ｍは以下の式（１）のよう
になる。

【００１２】Ｍ＝１６ａ×９ａ／（πＨ×Ｈ）＝０、５４４（１）つまり、従来例ではリレーレンズ系２１５Ａ等の像伝送
光学系における利用できる伝送機能の一部（半分強）し
か有効に利用していないことになる。

【００１３】このために、得られる画像が暗くなってし
まうとか、Ｓ／Ｎが低下してしまう等、画質が低下する
ことになる。これはリレーレンズ系２１５Ａ等のレンズ
径を大きくすれば改善できるが、挿入部の細径化が望ま
れる内視鏡に対しては最適な対策でない。つまり、挿入
部が太くなると、患者に与える苦痛を増大させることに
なるし、挿入できる使用範囲も制約されることになって
しまう。

【００１４】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、ＨＤ−ＴＶ等の横長の表示手段とか横長の観察範囲
を確保でき、かつ挿入部を細径にしても画質の低下を防
止できる内視鏡を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明では、横
長の画面に画像を生成する内視鏡において、アナモフィ
ックレンズを用いた対物レンズ系で横方向に圧縮して縦
横がほぼ同じ画像サイスにして像伝送光学系によって伝
送する構成にすることにより、像伝送光学系による実質
的な像伝送効率を増大し、明るい像にできるようにする
と共に、Ｓ／Ｎを増大することができる。

【００１６】また、横長の画面に画像を生成する立体視
内視鏡において、アナモフィックレンズを用いた複数の
対物レンズ系によって横方向に圧縮された画像を像伝送
光学系によって伝送する構成にすることにより、像伝送
光学系による実質的な像伝送効率を増大でき、明るい像
にできるようにすると共に、Ｓ／Ｎを増大することがで
きる。さらに、挿入部を細径化できる。

【００１７】また、観察光学系と照明光学系とを有する
内視鏡において、アナモフィックレンズを用いた照明光
学系を設けることにより、観察光学系の視野範囲をより
均一な配光状態で照明できるようにしている。

【００１８】また、先端部に対物レンズ系と、固体撮像
素子とを内蔵した電子内視鏡において、前記対物レンズ
系をアナモフィックレンズを用いて前記固体撮像素子に
横方向に圧縮した像を結像すると共に、手元操作部から
駆動することによってフォーカス距離を変更するフォー
カス手段を設けることにより、物体までの距離が変化し
た場合でも、鮮明な画像が得られる。

【００１９】１つのレンズの少なくとも片側に２つ以上
の曲面を設けたアナモフィックレンズを有する立体視内
視鏡を構成することにより、挿入部を細径化できる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を具体的に説明
する。図１ないし図５は本発明の第１実施例に係り、図
１（ａ）は第１実施例を備えた内視鏡装置の全体構成を
示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の光学系を９０°異なる
方向からみた平面図的な構成を示し、図２は第１実施例
の内視鏡における対物レンズ系の構成を示し、図３は接
眼レンズ系の構成を示し、図４（ａ）は対物レンズ系及
び接眼レンズ系に用いられているアナモルフィックレン
ズを示し、図４（ｂ）は屈折率分布型レンズで形成した
アナモルフィックレンズを示し、図５は横長の像が対物
レンズ系により圧縮して正方形の像にされ、リレー光学
系で伝送されることを示す。

【００２１】図１（ａ）に示すように内視鏡装置１は、
照明光学系及び観察光学系を内蔵した第１実施例の内視
鏡２と、この内視鏡２に着脱自在で装着されるＴＶカメ
ラ３と、内視鏡２に設けられた照明光を伝送する照明光
伝送手段に照明光を供給する光源装置４と、このＴＶカ
メラ３に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行うカ
メラコントロールユニット５（以下、ＣＣＵと略記す
る）と、このＣＣＵ５から出力される映像信号を表示す
る高品位テレビジョン（以下、ＨＤ−ＴＶと略記）６と
から構成される。

【００２２】上記内視鏡２は体腔内等に挿入される細長
の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に太径に形成さ
れ、術者により把持される把持部１２と、この把持部１
２の後端に形成された接眼部１３とを有する。この挿入
部１１は円管形状でステンレス等の金属等からなる硬質
の外套管で形成されている。つまり、この内視鏡２は硬
性の挿入部１１を有する硬性内視鏡である。

【００２３】上記把持部１２にはライトガイド口金が設
けてあり、このライトガイド口金に一端が着脱自在で接
続されるライトガイドケーブル１４の他端のライトガイ
ドコネクタ１５は光源装置４に着脱自在で接続される。

【００２４】光源装置５内には白色光の照明光を発生す
るランプ１６と、この白色光を集光するレンズ１７とが
配置され、このレンズ１７で集光された照明光はライト
ガイドコネクタ１５の端面に照射され、この端面に照射
された照明光はライトガイドケーブル１４内のライトガ
イドにより伝送され、ライトガイド口金から内視鏡２内
のライトガイド１８側に伝送した照明光を供給する。

【００２５】照明光伝送手段としてのライトガイド１８
は把持部１２内で屈曲され、挿入部１１内を挿通されて
いる。このライトガイド１８は供給された照明光を伝送
し、挿入部１１の先端部の照明窓に取りつ付けた先端面
から前方に照明光を出射する。

【００２６】この照明光で照明された物体（図１におい
て矢印で示す）１９は照明窓の内側に同心状に設けられ
た観察窓に取り付けた対物レンズ系２１によって、その
結像位置に光学像７を結ぶ。この実施例では縦方向と横
方向とで視野範囲が異なり、対物レンズ系２１による結
像倍率も異なるので、図１（ａ）で示す縦方向では物体
１９にａを付けて表し、図１（ｂ）の横方向では物体１
９にｂを付けて表す。また、像７等に対しても図１
（ａ）で示す縦方向ではａを付け、図１（ｂ）の横方向
ではｂを付けて表す。また、両方を代表する場合或はい
ずれでも良い場合にはａ或はｂを付けないで、例えば物
体１９のように示す（図７の第３実施例までこのような
表示を用いている）。

【００２７】上記対物レンズ系２１の光軸Ｏに一致する
ように図示しないレンズ管に収納されたリレー光学系２
２が挿入部１１内に配置され、対物レンズ系２１による
倒立像７はリレー光学系２２を構成するリレーレンズ系
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃによる像伝送光学系或は像伝送
手段により後方側に伝送される。つまり、対物レンズ系
２１による倒立像７はリレーレンズ系２２Ａにより、そ
の後方に正立像８を結び、この像８はリレーレンズ系２
２Ｂにより、その後方に倒立像９を結び、この像９はリ
レーレンズ系２２Ｃにより、その後方に正立像１０を結
ぶ。

【００２８】このリレーレンズ系２２Ｃによる像１０は
接眼部１３の接眼窓に設けた接眼レンズ系２３により、
肉眼で拡大観察することができる。この接眼部１３にＴ
Ｖカメラ３が装着された場合には、リレーレンズ系２２
Ｃによる像１０を接眼レンズ系２３、ＴＶカメラ３内の
結像レンズ系２４を経てＣＣＤ２５の撮像面（光電変換
面）に像２０を結ぶ。

【００２９】図１でリレーレンズ系２２Ａ等及び結像レ
ンズ系２４を１つの単レンズで示しているが、実際には
複数のレンズ系で構成される。

【００３０】なお、内視鏡２にＴＶカメラ３を装着した
ものをＴＶカメラ外付け内視鏡或はＴＶカメラ外付けス
コープ２９とも呼び、内視鏡内に撮像素子を内蔵して電
子内視鏡と類似の機能を有し、電子内視鏡を含めて電子
式内視鏡と呼ぶ。また、この明細書中では撮像素子とし
てのＣＣＤ２５に結像する光学系を撮像光学系（図１で
は対物レンズ系２１、リレー光学系２２、接眼レンズ系
２３、結像レンズ系２４で構成される）と呼び、肉眼で
観察する光学系を観察光学系（図１では対物レンズ系２
１、リレー光学系２２、接眼レンズ系２３）と呼ぶ。ま
た、より広い意味で撮像光学系も含めて観察光学系とも
呼ぶ。

【００３１】上記ＣＣＤ２５は例えばＨＤ−ＴＶ用のＣ
ＣＤであり、横長（つまり表示面の縦横比９：１６）の
ＨＤ−ＴＶ６の表示面に撮像した画像を表示できるよう
にその縦横比がほぼ９：１６の画素数を有する横長の撮
像面を有する。

【００３２】図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＨＤ−
ＴＶ６の表示面の長辺となる横方向及びＣＣＤ２５の長
辺の方向はｘ軸方向とし、短辺（縦）の方向をｙ軸方向
として説明する。なお、図１（ｂ）ではライトガイド１
８を省略している。

【００３３】この実施例では対物レンズ系２１と接眼レ
ンズ系２３とが図２及び図３にそれぞれ示すようにアナ
モルフィックレンズ２１Ａ，２３Ａを用いて構成されて
いることが特徴である。なお、図２及び図３は共に、
（ａ）が縦方向の断面で、（ｂ）は横方向の断面でそれ
ぞれのレンズを示している（図１の（ａ）及び（ｂ）に
おける対応する部分をそれぞれ拡大したものである）。

【００３４】つまり、図２に示すように対物レンズ系２
１は、レトロフォーカスタイプの対物レンズ系で、負の
パワー、つまり発散作用を有する前群Ｇ１と正のパワー
を有する後群Ｇ２とからなり、前群Ｇ１を構成する凹レ
ンズにアナモルフィック面２１Ｂを有するアナモルフィ
ックレンズ２１Ａを用いている。後群Ｇ２は普通のレン
ズ系で構成されており、図２（ａ）及び（ｂ）で同じ形
状になる。

【００３５】また、図３に示すように接眼レンズ系２３
を構成する凸レンズにアナモルフィック面２３Ｂを有す
るアナモルフィックレンズ２３Ａを用いている。他方の
凹レンズは普通のレンズである。

【００３６】この実施例におけるアナモルフィックレン
ズ２１Ａ，２３Ａの代表例を図４（ａ）に示すアナモル
フィックレンズ２６で説明する。ｘｙｚで示す直交座標
系におけるｚ軸方向にアナモルフィックレンズ２６の光
軸を設定した場合、アナモルフィックレンズ２６におけ
る直交する２つの方向（図４（ａ）ではｘ，ｙ方向）の
曲率半径Ｒｘ，Ｒｙの値が異なる（つまりＲｘ≠Ｒｙ）
レンズ面、つまりアナモルフィック面２６Ｂを有し、か
つ図４（ａ）に示すように２つの曲率中心を結ぶ線は光
軸上にある。

【００３７】なお、図４（ａ）では他方のレンズ面の曲
率はｘ，ｙ方向とも等しい（としているが、等しくなく
ても良い）。このようにレンズ面（アナモルフィック面
２６Ｂ）のｘ，ｙ方向の曲率半径Ｒｘ，Ｒｙが異なるの
で、ｘ，ｙ方向への結像機能が異なる。つまり、通常の
レンズは方向性を有しない等方的なレンズ機能を有する
が、アナモルフィックレンズ２６は方向に依存する異方
性を示す。

【００３８】また、図４（ａ）はアナモルフィック面２
６Ｂが球面であるように図示しているが、この明細書中
でのアナモルフィックレンズは非球面のものも含み、非
球面のレンズにおいてその光軸近傍で（少なくとも一方
の）レンズ面に接する円の曲率半径をＲｘ，Ｒｙとした
場合にＲｘ≠Ｒｙであればアナモルフィックレンズに該
当する。

【００３９】また、以上述べた例以外に、屈折率分布型
レンズ（或は不均質媒質レンズ）でアナモルフィックレ
ンズを作っても良い。つまり、１つのレンズのｘ方向と
ｙ方向との焦点距離が異なるように屈折率分布をｘ方向
とｙ方向とで異ならせたレンズである。

【００４０】図４（ｂ）は屈折率の等高線の１例を示し
たもので、ｚ方向には屈折率が一定で、ｘ，ｙ方向断面
ではほぼ楕円形状の等屈折率線を持つレンズである。そ
して、中心程屈折率が高ければ、レンズの両面が平面な
ら凸のアナモルフィックレンズとして作用する。勿論、
両面は平面でなくても良い。或は周辺程屈折率が高くて
も良い。

【００４１】対物レンズ系２１におけるアナモルフィッ
クレンズ２１Ａは図２（ａ）に示すように縦方向の（ｙ
軸及びｚ軸を含む）断面での物体側のレンズ面の曲率が
物体側に凸となる曲率半径を有し、また図２（ｂ）に示
すように横方向の（ｘ軸及びｚ軸を含む）断面での物体
側のレンズ面の曲率が、この実施例では平面となる曲率
半径（つまり曲率半径が無限大）或は平面に近い曲率半
径を有するアナモルフィック面２１Ｂである。後群Ｇ２
側となる他方のレンズ面は図２（ａ）及び（ｂ）で同じ
である。

【００４２】従って、図２（ａ）の状態でのレンズ機能
と図２（ｂ）の状態でのレンズ機能を比較すると、図２
（ｂ）の状態でのアナモルフィックレンズ２１Ａの方が
負のパワーが図２（ａ）より強く、画角はより広い。な
お、後群Ｇ２による正のパワーは両方向で同じである。
この様子を主光線で示している。

【００４３】この対物レンズ系２１にアナモルフィック
レンズ２１Ａを用いることにより、図２において、縦方
向より横方向に大きい画角の物体範囲を結像する。縦方
向の断面内でのレンズデータに基づく焦点距離（以下、
縦方向の焦点距離、或はｙ方向の焦点距離と略記）Ｆｙ
が横方向の断面内でのレンズデータに基づく焦点距離
（以下、横方向の焦点距離、或はｘ方向の焦点距離と略
記）Ｆｘよりも長く、この実施例では縦方向の焦点距離
Ｆｙと横方向の焦点距離Ｆｘの比Ｆｙ／ＦｘをＦｙ／Ｆｘ≒１６／９（２）に設定しているので、ＣＣＤ２５の撮像面或はＨＤーＴ
Ｖ６の表示面のように縦横比が９：１６と同じ横長の物
体範囲をほぼ正方形の像となるよう、横方向に圧縮して
結像する。

【００４４】つまり、この実施例の対物レンズ系２１
は、結像作用を圧縮率でのべると、縦方向を１とした場
合、横方向の値は１６／９となるように設定している。
なお、視野角或は物体側で述べると、物体１９ａに対す
る物体１９ｂのサイズの比は１６／９のものを等しいサ
イズ７ａ，７ｂに結像する。

【００４５】このように、本実施例では対物レンズ系２
１により、横方向に圧縮して結像するようにしている。
リレー光学系２２は普通（等方的）のレンズ系で構成さ
れており、像７ａ，７ｂをそのまま後方に伝送し、この
リレー光学系２２による最終像は１０ａ，１０ｂとな
る。

【００４６】また、接眼レンズ系２３を構成するアナモ
ルフィックレンズ２３Ａは図３（ａ）に示すように縦方
向の（ｙ軸及びｚ軸を含む）断面での物体側のレンズ面
は平面或は平面に近い曲率半径であり、また図３（ｂ）
に示すように横方向の（ｘ軸及びｚ軸を含む）断面での
物体側のレンズ面の曲率が物体側に凸となるる曲率半径
を有するアナモルフィック面２３Ｂを有する。他方のレ
ンズ面は図３（ａ）及び（ｂ）で同じである。従って、
図３（ａ）の方が拡大するパワーが弱い。

【００４７】この接眼レンズ系２３を構成するアナモル
フィックレンズ２３Ａは、対物レンズ系２１におけるア
ナモルフィックレンズ２１Ａにより横方向に圧縮された
圧縮率の値と等しい値で横方向に伸長する特性に設定し
ている（但し、縦方向に伸長する機能を１とした場合。
縦方向に伸長（拡大）する機能をｃとした場合には横方
向に伸長する機能は１６ｃ／９となる）。

【００４８】つまり、接眼レンズ系２３の縦方向の焦点
距離Ｆｅｙより横方向の焦点距離Ｆｅｘを短くなるよう
にして、縦方向の焦点距離Ｆｅｙと横方向の焦点距離Ｆ
ｅｘの比Ｆｅｙ／ＦｅｘをＦｅｙ／Ｆｅｘ≒Ｆｙ／Ｆｘ≒１６／９（３）に設定している。

【００４９】従って、この接眼レンズ系２３を経て肉眼
で観察した場合、物体１９を横方向の視野角を大きくし
た状態でそのまま見たように観察することができる。ま
た、ＴＶカメラ３を装着した場合には、接眼レンズ系２
３により拡大された虚像は結像レンズ系２４によって、
横長のＣＣＤ２５の撮像面に結像される。従って、図１
において、像１０ａ，１０ｂのサイズは等しく、ＣＣＤ
２５の撮像面の像２０ａに対する像２０ｂのサイズの比
は１６／９となる。

【００５０】像２０はＣＣＤ２５で光電変換され、さら
にＣＣＵ５によって信号処理され、ＨＤーＴＶ６の横長
の表示面に表示される。

【００５１】この第１実施例では対物レンズ系２１にア
ナモルフィックレンズ２１Ａを用いて横方向に、ＣＣＤ
２５の撮像面の縦に対する横のサイズ比１６／９だけ、
圧縮し、この圧縮された像７をリレー光学系２２で伝送
し、さらに接眼レンズ系２３で横方向に伸長し、さらに
結像レンズ系２４を経てＣＣＤ２５の撮像面に結像す
る。

【００５２】従って、この実施例では横長のＣＣＤ２５
の撮像面に結像されるのに寄与するリレー光学系２２の
面積部分は図５に示すようにリレーレンズ系２２Ａ（又
は２２Ｂ、又は２２Ｃ）の円形に内接する正方形の面積
部分２８になる。

【００５３】この場合にはリレーレンズ系２２Ａの円形
の面積に対する正方形の面積部分２８の面積比率Ｍは以
下の式（４）のようになる。

【００５４】Ｍ＝ｓ×ｓ／（πＨ×Ｈ）＝ｓ×ｓ／（π×ｓ×ｓ／２）＝０．６３６６（４）となる（ここで、Ｈ＝ｓ／√２）。この結果、従来例の
場合に比較すると、リレー光学系２２によるレンズの利
用率は０．６３６６／０．５４４（＝１．１７）にな
る。つまり、利用率は従来例より１７％向上できる。

【００５５】従って、この第１実施例によれば、リレー
光学系２２による像伝送機能の利用率を向上できるの
で、暗い画像になるのを防止できる（明るい画像が得ら
れる）し、Ｓ／Ｎも向上できる。つまり、接眼部１３か
ら観察する場合の観察像は明るく、かつＳ／Ｎの良い画
質になるし、ＨＤーＴＶ６に表示される画像も明るく、
かつＳ／Ｎの良い画像になり、いずれの場合も画質を向
上できる。一方、従来例と同様の画質で良い場合にはリ
レー光学系２２のサイズ（直径）を小さくできるので、
挿入部１１を細径化できることになる。

【００５６】上記第１実施例ではＨＤーＴＶ６に表示す
る場合で説明したが、現行のＮＴＳＣ方式のＴＶに表示
する場合にも適用でき、この場合には以下の変形例のよ
うな構成にすれば良い。現行のＮＴＳＣ方式のＴＶの表
示面の縦横比は３：４であるので、図１におけるＣＣＤ
２５としてはその撮像面の縦横比はほぼ３：４のものを
用いれば良い。

【００５７】また、対物レンズ系２１としては図２に示
したものと類似のアナモルフィックレンズ２１Ａを用
い、縦方向の焦点距離Ｆｙと横方向の焦点距離Ｆｘの比
Ｆｙ／ＦｘをＦｙ／Ｆｘ≒４／３（２′）に設定し、縦横比が３：４の物体範囲をほぼ正方形の像
となるよう、横方向に圧縮して結像するようにする。

【００５８】また、接眼レンズ系２３としても図３に示
したものと類似のアナモルフィックレンズ２３Ａを用
い、縦方向の焦点距離Ｆｅｙと横方向の焦点距離Ｆｅｘ
の比Ｆｅｙ／ＦｅｘをＦｅｙ／Ｆｅｘ≒４／３（３′）に設定すれば良い。

【００５９】また、第１実施例は映画用のワイドフィル
ムカメラと内視鏡を組み合わせて使用する等、他の場合
にも使用できる。これらの場合を考慮すると対物レンズ
系の縦方向の焦点距離Ｆｙと横方向の焦点距離Ｆｘの比
Ｆｙ／Ｆｘは式（２）或は（２′）に限定されるもので
なく、かなりの幅内で設定されれば良い。

【００６０】また、内視鏡用等の画角の広いレンズ系で
は、画角の増加と共に、像が縮小される傾向を示す（負
の歪曲収差）ので、収差の影響も考慮すると、対物レン
ズ系の縦方向の焦点距離Ｆｙと横方向の焦点距離Ｆｘの
比Ｆｙ／Ｆｘは、１．１≦ Ｆｙ／Ｆｘ≦２．３（５）の範囲内で適当な値に設定できる。

【００６１】式（５）内で対物レンズ系２１での焦点距
離の比Ｆｙ／Ｆｘを設定した場合、接眼レンズ系２３の
焦点距離の比Ｆｅｙ／Ｆｅｘは、実用的には医療用画像
等、縦横サイズ比を厳密に問題にしない用途もあるの
で、０．７≦Ｆｙ／Ｆｘ／（Ｆｅｙ／Ｆｅｘ）≦１．４（６）の範囲内で適当な値に設定すれば良い。

【００６２】正しい物体像を観察するためには対物レン
ズ系２１による像の圧縮比と接眼レンズ系２３による伸
長比は全く同じ値である必要がある。しかし、医療用内
視鏡では画像の多少の歪みは問題にならないことも多い
ので、例えば物体の広い範囲を狭い画面に若干縮小した
まま表示するようなことも考えても良い。従って、上記
の圧縮比と伸長比の比率は必ずしも１に限定されるもの
でなく、式（６）の程度の範囲内で適当に選ぶことがで
きる。

【００６３】式（６）において、焦点距離の比Ｆｙ／Ｆ
ｘを用いないで表わす場合には、接眼レンズ系２３の焦
点距離の比Ｆｅｙ／Ｆｅｘは、ほぼ式（５）と同様な理
由で、１．１≦Ｆｅｙ／Ｆｅｘ≦２．３（７）の範囲内で適当な値に設定すれば良い。この変形例によ
れば、縦横比が異なる場合に対して適用でき、かつ第１
実施例と同様の作用効果を有する。

【００６４】図６は本発明の第２実施例の電子内視鏡３
２を示す。この実施例は図１に示す内視鏡２において、
接眼部１３を有しないで、リレー光学系２２により伝送
された像１０を結像レンズ系３３によりＣＣＤ２５に結
像する構成である。

【００６５】従って、この電子内視鏡３２は接眼部１３
を有しないで、把持部３４内にＣＣＤ２５を収納した構
成になっている。また、この実施例では、結像レンズ系
３３にアナモルフィックレンズ３３Ａが用いられてい
る。

【００６６】このアナモルフィックレンズ３３Ａは縦方
向の曲率半径より横方向の曲率半径が小さく、横方向に
対する凸レンズの集束作用が大きいアナモルフィック面
３３Ｂを有する。このアナモルフィックレンズ３３Ａを
用いた結像レンズ系３３の縦方向の焦点距離Ｆｔｙと横
方向の焦点距離Ｆｔｘの比Ｆｔｙ／ＦｔｘはＦｔｙ／Ｆｔｘ≒１６／９（８）に設定されている。

【００６７】その他の構成は第１実施例と同様である。
この第２実施例は肉眼で観察する機能を有しないことを
除けば、第１実施例とほぼ同様の作用を有する。

【００６８】つまり、第１実施例と同様に対物レンズ系
２１にアナモルフィックレンズ２１Ａを用いて横方向
に、ＣＣＤ２５の撮像面の縦に対する横のサイズ比１６
／９だけ、圧縮して結像し、この圧縮して結像された像
７をリレー光学系２２で伝送し、さらに結像レンズ系３
３で横方向に伸長し、ＣＣＤ２５の撮像面に結像する。
この実施例は撮像して表示する場合の効果が第１実施例
とほぼ同様になる。

【００６９】なお、第１実施例の変形例と同様に、以下
のような（第２実施例の）変形例のようにしても良い。
現行のＮＴＳＣ規格のＴＶとか映画用のフィルムカメラ
との組み合わせ及び収差等を考慮した場合には、焦点距
離の比Ｆｔｙ／Ｆｔｘは０．７≦Ｆｙ／Ｆｘ／（Ｆｔｙ／Ｆｔｘ）≦１．４（９）の範囲内で適当な値に設定すれば良い。

【００７０】また、式（９）において、焦点距離の比Ｆ
ｙ／Ｆｘを用いないで表わす場合には、結像レンズ系３
３の焦点距離の比Ｆｅｙ／Ｆｅｘは、ほぼ式（５）と同
様な理由で、１．１≦Ｆｔｙ／Ｆｔｘ≦２．３（１０）の範囲内で適当な値に設定すれば良い。

【００７１】図７は本発明の第３実施例を有する内視鏡
装置３５を示す。この実施例の内視鏡３６は図１に示す
内視鏡２において、対物レンズ系２１のみにアナモルフ
ィックレンズ２１Ａが用いてあり、接眼部１３の接眼レ
ンズ系３７は例えば図２７に用いられて従来例の接眼レ
ンズ系２１６と同様である。

【００７２】また、この実施例ではリレー光学系２２
（図７では２つのリレーレンズ系２２Ａ，２２Ｂで形成
されている）による最終像９を接眼レンズ系３７、ＴＶ
カメラ３′の結像レンズ系３８を経て等方的にＣＣＤ３
９の撮像面に像を結ぶ。

【００７３】このＣＣＤ３９は正方形の撮像面で例えば
ＨＤーＴＶ６の垂直方向の表示解像度（走査線数）に対
応した画素数を縦及び横方向に有し、対物レンズ系２１
により横方向に圧縮された像７をリレー光学系２２で伝
送し、その最終像９が、接眼レンズ系３７及び結像レン
ズ系３８により等方的に拡大してＣＣＤ３９の撮像面に
像２０′として再結像される。図７では縦方向の断面に
よる光学系で示している（横方向での断面による光学系
を省略する）。

【００７４】このようにＣＣＤ３９には横方向に圧縮さ
れた像２０′であるので、この実施例におけるＣＣＵ４
０では、水平方向（横方向）に伸長処理して、ＨＤ−Ｔ
Ｖ６に映像信号を出力する。

【００７５】ＣＣＤドライバ４１からのＣＣＤドライブ
信号の印加により、ＣＣＤ３９から読み出された信号
は、増幅回路、色分離回路等を内蔵したプロセス回路４
２により、例えばＲＧＢの色信号に変換された後、Ａ／
Ｄ変換回路４３により、デジタルの色信号データ（画像
信号データとも記す）に変換され、一旦フレームメモリ
４４に格納される。

【００７６】このフレームメモリ４４への書き込みと読
み出しはメモリコントローラ４５によって制御される。
このメモリコントローラ４５には同期信号を発生する同
期信号発生回路４６から基準のクロック信号が印加さ
れ、このクロック信号に同期してフレームメモリ４４へ
の書き込みと読み出しを行う。

【００７７】このメモリコントローラ４５は、フレーム
メモリ４４から色信号データを読み出す場合、水平方向
の読み出し時間の伸長制御を、例えばアドレス発生回路
４５ａに入力される基準クロックのレート変更を（分周
比を変える）分周回路４５ｂを通して読み出し時でのア
ドレス信号の出力時間の変更（この場合には伸長）する
ことにより行う。

【００７８】つまり、伸長を行わない場合では、表示面
における走査線のピッチ間隔に等しい水平方向の単位長
さに１画素分の信号が表示されるような読み出し速度Ｆ
ｖで水平方向の画素が順次フレームメモリ４３から読み
出しが行われる。

【００７９】これに対し、この実施例ではフレームメモ
リ読み出し速度ＦｕをＦｖ／Ｆｕ≒Ｆｙ／Ｆｘ（１１）に設定して、横方向に対する１画素分のデータ読み出し
を通常の読み出し速度Ｆｖより遅くしている（換言する
と、１画素分のデータ出力時間を通常よりも１６／９倍
となるように長くして、１画素分のデータが水平方向に
出力される時間を長くしている）。従って、１画素分の
信号は横方向に１６／９に伸長して出力されることにな
る。なお、横方向のデータ読み出しのタイミングは水平
同期信号に同期して行われる。

【００８０】このフレームメモリ４４から伸長されるよ
うに読み出された色信号データはＤ／Ａ変換回路４６に
よりアナログの色信号に変換され、エンコーダ４７によ
りＨＤ−ＴＶ規格の映像信号に変換されてＨＤ−ＴＶ６
側に出力される。このＨＤ−ＴＶ６の表示面には、（例
えば、ＣＣＤ３９に結像される像２０′が円形であると
すると）横方向に１６／９倍に伸長された像４８として
表示される。図７において、点線で示す像４８′はＣＣ
Ｕ４０で伸長しない場合の像を示している。

【００８１】この実施例の内視鏡３６は対物レンズ系２
１のみにアナモルフィックレンズ２１Ａを用いているの
で、第１実施例の場合よりも低コスト化できる。また、
この実施例を備えた内視鏡装置３５は、信号処理によ
り、画像の伸長を行うので、伸長する割合を簡単に変更
できる。

【００８２】また、この内視鏡装置３５は、内視鏡３６
及びＴＶカメラ３′によりリレー光学系２２を介して伝
送されてきた像がＨＤ−ＴＶ６の画面サイズに相当する
画像を正方形に圧縮したものであるとすると、ＣＣＵ４
０内の信号処理系で縦：横＝１：１の画像を９：１６で
引き延ばすことになる。この方法は、結像レンズ系で画
像を復元させてから撮像するものと異なり、撮像素子と
してのＣＣＤ３９の画面が小型になるので、撮像部のス
ペースファクタの面で有利である。

【００８３】従って、図７では硬性の内視鏡３６の接眼
部１３にＴＶカメラ３′を取付けたものを示してある
が、内視鏡先端部にＣＣＤを設けるタイプの電子内視鏡
ではこの方式が特に優れている。即ち、アナモルフィッ
クレンズ２１Ａを用いた対物レンズ系２１で圧縮した像
を生成し、この像をそのままＣＣＤで撮像した後に信号
処理系で伸張するようにすれば、従来と同じ大きさの撮
像系で横長の広い範囲の像を得ることができる。

【００８４】なお、ＮＴＳＣ規格のＴＶに表示とかフィ
ルム等に撮影するカメラへの適用を、収差等も考慮した
場合にはフレームメモリ読み出し速度Ｆｕを１．１≦Ｆｖ／Ｆｕ≦２．３（１２）の範囲で適当な値に設定すれば良い。

【００８５】例えば、ＨＤ−ＴＶ規格とＮＴＳＣ規格と
では当然伸張比が異なるので、使用されるＣＣＤやＴＶ
方式に応じてＦｖ／Ｆｕの比率を制御することができ
る。ここでの伸張比は接眼レンズ系や結像レンズ系にア
ナモルフィックレンズを用いた場合と像の大きさに関し
ては全く同じなので、比率に関する考え方はレンズ系の
場合を適用できる。

【００８６】また、式（１２）は対物レンズ系２１の焦
点距離の比Ｆｔｙ／Ｆｔｘを用いて表した場合には式
（９）と同様に０．７≦Ｆｙ／Ｆｘ／（Ｆｖ／Ｆｕ）≦１．４（１３）の範囲内で適当な値に設定すれば良い。

【００８７】なお、図７において、ＣＣＵ４０内で収差
の補正を行う補正回路或は補正手段を設けるようにして
も良い。なお、図７ではフレームメモリ４４からの読み
出し速度を制御することによって画像データを横方向に
伸長するようにしたが、フレームメモリ４４への書き込
みを制御して横方向に伸長する処理手段を構成すること
もできる。

【００８８】この場合にはフレームメモリ４４として横
方向のメモリセル数を縦方向の１６／９として、ＣＣＤ
３９から横方向に順次読み出された信号における単位画
素の信号期間で１６／９のメモリセルに書き込む。この
場合、１６／９は整数でないので、例えば整数になるタ
イミングで順次書き込むようにすれば良い。このように
書き込んだ場合には、通常の読み出し速度でＤ／Ａ変換
回路４６側に読み出すようにする。

【００８９】図８は本発明の第４実施例を備えた内視鏡
装置５１を示す。第４実施例の内視鏡５２は、例えば図
７の内視鏡３６において、挿入部１１の先端側を着脱自
在にしている。つまり、本体部５３に異なる対物レンズ
系２１、２１′をそれぞれ内蔵した先端ユニット５４、
５４′を装着できる。

【００９０】先端ユニット５４′に内蔵された対物レン
ズ系２１′は縦方向の結像倍率に対し、横方向の結像倍
率がその３／４倍にして結像するようにアナモルフィッ
ク面２１′Ｂを有するアナモルフィックレンズ２１′Ａ
を用いている。

【００９１】本体部５３に先端ユニット５４を装着した
状態では図７と同様の内視鏡３６になる。そして、ＴＶ
カメラ３′で撮像され、ＣＣＵ４０で横方向に伸長する
処理が行われた後、ＨＤーＴＶ６に表示される。

【００９２】また、この内視鏡装置５１ではＣＣＵ４０
に画像処理装置５５を介して第２のＴＶ６′が接続さ
れ、画像処理装置５５で横方向に伸長する処理が行われ
て第２のＴＶ６′に内視鏡画像が表示される。

【００９３】ＣＣＵ４０内のＡ／Ｄ変換回路４３を通し
た画像データは画像処理装置５５内のフレームメモリ５
６に一旦格納される。この場合にはフレームメモリ５６
に格納された画像データは横方向に１６／９に圧縮され
たものである。

【００９４】そして、画像処理コントローラ５７は予め
ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴ）５８に書き込ま
れた（横方向に１６／９に伸長する）伸長処理データを
参照して、フレームメモリ５６に格納された画像データ
に対し、横方向の複数画素を適宜係数を乗算して横方向
に伸長した画像データを生成し、ビデオＲＡＭ５９に書
き込む。

【００９５】また、ＬＵＴ５８には収差補正用データも
書き込まれており、画像処理コントローラ５７は収差補
正用データを参照して収差の補正も行う。上記ビデオＲ
ＡＭ５９に書き込まれた画像データはＤ／Ａ変換回路６
０を経てＲＧＢの色信号に変換され、図示しない同期信
号と共に、表示面の縦横比が３：４の第２のＴＶ６′に
出力され、その表示面に表示される。

【００９６】この場合には第２のＴＶ６′の表示面に表
示される画像はＴＶ６の表示面に表示される画像におけ
る横方向の一部（その４／９）をカットしたものにな
る。

【００９７】一方、本体部５３に先端ユニット５４′を
装着した状態では、図７とは横方向の圧縮率が異なる内
視鏡になる。つまり、縦方向の圧縮率に対し、横方向の
圧縮率は４／３になる。

【００９８】この場合には、ＣＣＵ４０内の分周回路４
５ｂ（図７参照）の分周比を変更する（例えばディップ
スイッチのＯＮ／ＯＦＦの切換えで分周回路４５ｂを構
成する図示しないカウンタの分周比を変更する）ことに
より、フレームメモリ４４から読み出される画像データ
の出力期間を４／３に伸長する。

【００９９】従って、この場合にはＨＤーＴＶ６の表示
面の横方向の全域に内視鏡画像が表示されないで、一部
（その４／９）には何も表示されない画像表示になる。
この場合には何も表示されない表示面部分に患者データ
等を表示するようにしても良い。

【０１００】画像処理装置５５もＬＵＴ５８に予め書き
込まれた（横方向に４／３に伸長する）伸長処理データ
を参照して上述と同様に伸長処理を行い、第２のＴＶ
６′に出力され、その表示面に表示される。この場合に
は第２のＴＶ６′の表示面全域に内視鏡画像が表示され
る。

【０１０１】この実施例の内視鏡５２は先端ユニット５
４、５４′を取り替えることで、使用する環境に適した
内視鏡にできる。また、この内視鏡装置５１は表示面の
縦横比が異なるＴＶ６、６′にも簡単に対応できるし、
映像信号の規格が異なる場合にも対応できる。

【０１０２】また、画像処理装置５５による伸長処理
は、その作用はＣＣＵ４０による読み出し速度の変更に
よるものと同様であるが、単に読み出し速度の変更の場
合よりも画質を向上できる。

【０１０３】尚、図８では２つのＴＶ６、６′を使用す
る場合で示してあるが、必ず２つ必要なわけではない。
また、図８において、画像処理装置５５での画像処理機
能をＣＣＵ４０内で行うような構成にすることもでき
る。

【０１０４】尚、図７或は図８において、ＴＶカメラ３
９のＣＣＤ３９（ＴＶカメラ３′のＣＣＤ）の画素数は
例えば、ＨＤ−ＴＶ６の垂直方向の分解能程度（つま
り、走査線数程度）としたが、横方向の画素数として垂
直方向及び水平方向の解像度の間の画素数にし、これに
応じて対物レンズ系２１側での横方向への圧縮率を１６
／９より小さくしても良い。これは、例えばＣＣＤ３９
の画素数を多くした方が、表示の際の分解能を向上でき
るので、分解能が高い画像が望まれる場合に適する。

【０１０５】図９は本発明の第５実施例における対物レ
ンズ系を示す。アナモルフィックレンズを用いた対物レ
ンズ系２１、接眼レンズ系２３、結像レンズ系３３等に
アナモルフィックレンズ２１Ａ，２３Ａ，３３Ａを用い
た場合、それぞれのレンズ系について、アナモルフィッ
ク面は２面以上含むことが望ましい。

【０１０６】なぜなら各レンズ系についてｘ方向の焦点
距離とｙ方向の焦点距離とを異ならせた場合、ピント位
置はｘ方向とｙ方向とで一致させておく方が、部分ごと
にレンズ系を組立調整する上で都合がよいが、そのため
にはレンズ系に２つの自由度が必要になるからである。

【０１０７】また、１つのレンズ面のみでＸ断面とＹ断
面の曲率半径を変えるとＸ断面とＹ断面とで像の形成さ
れる位置がずれてしまうため、このずれが大きくなると
ピントがぼけた像になってしまう。このためアナモルフ
ィック面を２つ以上設け、像位置のずれを縮小（或いは
なくす）ことが望ましい。

【０１０８】アナモルフィック面を設ける位置はレンズ
系中の適当な位置でよいが、リレー光学系を小さくしつ
つ、広範囲の画像を伝送しようとするのであるから、リ
レー光学系に入射する前に画像を縮小し、リレー光学系
を出た後で画像を伸張するのが望ましい。

【０１０９】この意味でリレー光学系の一部の面をアナ
モルフィック面にする場合には、なるべく対物レンズ系
に近い位置にある面に、画像を圧縮するためのアナモル
フィック面を設け、また接眼レンズ系（内視鏡にＴＶカ
メラ直結の内視鏡の場合は結像レンズ系）になるべく近
い面に画像を伸張させるためのアナモルフィック面を設
けることが望ましい。しかし、これは絶対条件ではな
い。

【０１１０】例えば図１のＴＶカメラ外付け内視鏡２９
において、対物レンズ系２１、リレー光学系２２、接眼
レンズ系２３、結像レンズ系２４の撮像光学系を考えた
時、全光学系の、ピント位置が合っており、かつリレー
光学系２２の中間像がｘ方向に縮小されていれば良い。

【０１１１】従って、撮像素子に圧縮しない状態で結像
する構成では、対物レンズ系２１中は少なくとも１つの
アナモルフィック面２１Ｂがあり、且つ、対物レンズ系
２１、リレー光学系２２、接眼レンズ系２３、結像レン
ズ系２４の撮像光学系中に２面以上のアナモルフィック
面があれば良い。

【０１１２】又、接眼レンズ系のない、ＴＶカメラを直
結した構造の内視鏡の場合には対物レンズ系２１中に少
なくとも一つのアナモルフィック面２１Ｂがあり、かつ
対物レンズ系２１，リレー光学系２２、接眼レンズ系２
３、結像レンズ系２４の撮像光学系の全系中に、アナモ
ルフィック面が２面以上あれば良い。

【０１１３】一方、撮像素子に圧縮した像を結像する構
成の場合には、対物レンズ系２１中に少なくとも１つの
アナモルフィック面２１Ｂを有するようにして撮像光学
系を構成すれば良い。

【０１１４】なお、アナモルフィックレンズは、製造が
むずかしくコスト高になりやすいので、１面しか採用で
きない場合もある。この場合、アナモルフィック面２１
Ｂは図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如く、対物レン
ズ系２１の第１レンズ、又は最終レンズに設けるとよ
い。これは主光線高が高く、画角をｘ方向とｙ方向で異
ならせるのが容易な一方、マージナル光線の高さは低
く、ｘ方向とｙ方向の近軸光線のピント位置のズレが生
じにくいからである。

【０１１５】図９（ａ）では対物レンズ系２１は第１か
ら第４レンズで構成され、これら第１ないし第４レンズ
は負レンズＬ１、正レンズＬ２、接合正レンズＬ３、正
レンズＬ４でそれぞれ構成されている。また、正レンズ
Ｌ２と接合正レンズＬ３との間に絞りが設けてある。

【０１１６】また、第１の負レンズＬ１の物体側のレン
ズ面をアナモルフィック面２１Ｂにしている。

【０１１７】図９（ｂ）では図９（ａ）と同様に対物レ
ンズ系２１は第１から第４レンズで構成され、第２及び
第３レンズの間に絞りが設けてある。この図９（ｂ）で
は第４レンズの像側のレンズ面をアナモルフィック面２
１Ｂにしている。

【０１１８】さらに、図９（ｃ）の例では、第３レンズ
が正レンズＬ３、第４レンズが接合正レンズ４Ｌ４にさ
れており、第１レンズにおける像側の第２面にアナモル
フィック面２１Ｂが形成されている。このため、ピント
ズレはやや大きくなるが、レンズ外面の形が対称形とな
るため、内視鏡の水密性を保持させるのに有利である。
なお、図９（ａ）〜９（ｃ）の実施例は軟性，硬性どち
らの内視鏡にも適用できる。

【０１１９】図９では対物レンズ系２１の構成例を示し
たが、結像レンズ系３３でも同様で、１面のみアナモル
フィック面３３Ｂを設ける場合は絞りからなるべく離れ
たレンズ面をアナモルフィック面とするのがよい。

【０１２０】尚、図示は省略したが、結像レンズ系３３
の絞り位置は通常、接眼レンズ系と結像レンズ系の間に
ある。このためＣＣＤに最も近いレンズ（特にその射出
側面）をアナモルフィック面とすると良い場合が多い。

【０１２１】尚、ここで硬性の内視鏡鏡の場合には対物
レンズ系、結像レンズ系の各々が絞りを有するかのよう
に述べたが、両絞りは間にある光学系に関して互いに共
役な位置に置かれているから、一方だけでもＯＫであ
る。

【０１２２】図１０は本発明の第６実施例を有する立体
視内視鏡装置６１を示す。この第６実施例の立体視内視
鏡６２は、図７に示す硬性の内視鏡３６の光学系を２本
ならべたものに類似した構成である。ただし接眼レンズ
系３７は設けてない。

【０１２３】この立体視内視鏡装置６１は硬性の挿入部
６３を有する立体視内視鏡６２と、立体視内視鏡６２に
内蔵されたＣＣＤ６４，６４′に対する信号処理を行う
ＣＣＵ６５と、このＣＣＵ６５で信号処理された映像信
号を表示するＨＤ−ＴＶ６６と、このＨＤ−ＴＶ６６に
表示される左右の内視鏡像を立体的に観察するための液
晶シャッタを設けた眼鏡６７と、図示しない光源装置と
から構成される。

【０１２４】挿入部６３の先端部には、左右方向（つま
り、横方向或は水平方向で、第１実施例等と同様の座標
系では、ｘ方向としている）に２つの対物レンズ系６
８，６８′が両光軸が平行となるように距離ｄだけ離間
して配置されている。

【０１２５】２つの対物レンズ系６８，６８′は特性が
揃ったものが用いられ、対物レンズ系６８、６８′それ
ぞれが例えば第１実施例の対物レンズ系２１と同様に第
１レンズがアナモルフィック６８Ａ、６８′Ａで構成さ
れ、それぞれ（縦方向に対して）横方向に１６／９に圧
縮した像７１、７１′を結ぶ（第１実施例の対物レンズ
系２１と同様に、物体側のレンズ面がアナモルフィック
面である）。

【０１２６】左右の（それぞれ圧縮された）像７１、７
１′は挿入部６３内には、左右の対物レンズ系６８、６
８′の各光軸とそれぞれの光軸が一致するに左右方向に
２つのリレー光学系７６、７６′が配置され、（それぞ
れ圧縮された）像７１、７１′を後方に伝送する。つま
り、リレー光学系７６を構成する例えば３つのリレーレ
ンズ系７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃにより、像７１は像７
２、７３、７４となるようにして後方側に順次伝送され
る。

【０１２７】同様にリレー光学系７６′を構成する３つ
のリレーレンズ系７６′Ａ，７６′Ｂ，７６′Ｃによ
り、像７１′は像７２′、７３′、７４′となるように
して後方側に伝送される。

【０１２８】リレー光学系７６、７６′で伝送された像
７４、７４′は把持部７７に配置した１対のミラー７
８，７９；７８′，７９′によりそれぞれ光路が変更さ
れた後、さらに結像レンズ系８０、８０′によりそれぞ
れＣＣＤ６４、６４′の撮像面に左右の像７５、７５′
を結ぶ。対物レンズ系６８、６８′のみがアナモルフィ
ックレンズ６８Ａ，６８′Ａを用いて構成されているの
で、ＣＣＤ６４、６４′の撮像面に結像される左右の像
７５、７５′は横方向に圧縮された像となる。

【０１２９】従って、ＣＣＵ６５は対物レンズ系６８、
６８′でｘ方向に縮むように撮像された画像をｘ方向に
伸長する。また、この場合、左右の画像を例えば毎秒１
２０フィールドで交互にＨＤーＴＶ６６の表示面上に表
示する。

【０１３０】そして、術者は液晶シャッタ付の眼鏡６７
をかけてＨＤーＴＶ６６の表示面上に交互に表示される
左右の画像を観察する。この場合、眼鏡６７は左右の画
像の表示期間と同期して、液晶シャッタが右又は左の眼
を遮断し、立体画像として視認される。

【０１３１】この実施例では２本の対物レンズ系６８、
６８′及びリレー光学系７６、７６′を挿入部６３内に
横方向に並ぶように収納し、この横方向に圧縮して結像
する対物レンズ系６８、６８′を用いることで、中間像
がｘ方向に縮小されるのでリレー光学系７６、７６′の
横方向のサイズを細くすることができ、従って挿入部６
３の外径を細くできる効果がある。

【０１３２】なお、この実施例ではＨＤ−ＴＶ６６に表
示する場合に対応する立体視内視鏡６２で説明したが、
現行のＮＴＳＣ規格に対応する場合も同様に適用でき
る。

【０１３３】図１１は本発明の第７実施例を備えた立体
視内視鏡装置８１を示す。この第７実施例の立体視内視
鏡８２は、第６実施例の立体視内視鏡６２において、共
通のリレー光学系８３を用いている。

【０１３４】また、この実施例では対物レンズ系８４、
８４′によって図１２（ａ）に示すようにｘ方向に縮小
し、細長の像８６、８６′（各縦長の長方形部分が像８
６、８６′の像範囲も示す）を結ぶようにしている。

【０１３５】つまり、リレー光学系８３の直径は伝送す
る像２つ分の大きさが必要になる。この場合、図１２
（ｂ）に示すように伝送すべき像８５、８５′を圧縮し
ないで結像すると、実際の撮像に利用されない無駄にな
るる部分が大きくなると共に、リレー光学系８３の直径
が太いものが必要になあるので、この実施例では対物光
学系８４、８４′によってｘ方向に縮小し、図１２
（ａ）に示すように縦に細長の像８６、８６′を結ぶよ
うにしている。

【０１３６】つまり、対物レンズ系８４、８４′は図１
２（ｂ）で示す横長の像８５と相似の横長の物体を図１
２（ａ）に示すように縦長となるようにして横に２つ結
像するように圧縮する。例えば、ＨＤ−ＴＶ用の場合に
は縦横比が９：１６の物体を横方向に圧縮し、リレーレ
ンズ系８３Ａの円形断面内に横方向に２つの縦長の像８
６、８６′がほぼ内接するように結像する。

【０１３７】図１２（ａ）のようにして、像をリレーす
れば、リレーレンズ系８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃの直径は
この図１２（ａ）に示す如く小さくて済み、細い硬性の
内視鏡にできるようにしている。

【０１３８】リレー光学系８３を構成するリレーレンズ
系８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃにより像８６、８６′は像８
７、８７′…８８、８８′となり、さらに結像レンズ８
０、８０′により像８９、８９′がＣＣＤ９０、９０′
の撮像面に結像される。

【０１３９】また、この実施例ではＣＣＤ９０、９０′
は図１２（ａ）に示す像８６、８６′と同様な形状の撮
像面を有し、横方向に圧縮された像８６、８６′を解像
度を低下することなくそのまま撮像できるようにしてあ
る。

【０１４０】図１２（ａ）と（ｂ）とを比較すると、各
像の面積は図１２（ａ）の方が大きくになっている。即
ち、この例では横長の像（図１２（ｂ））を横方向に圧
縮すると共に縦方向には伸張するようなアナモフィック
面を対物レンズ８４、８４′に設けて物体上の横長の領
域を縦長の画像として結像させるようにしている。

【０１４１】そして、２つの縦長の画像を並べてリレー
光学系８３で伝送するようにしている。このようにする
と、ここの画像の面積はより大きくでき、また縦横比を
変えることによりリレー光学系８３の断面の利用率が向
上し、細径のリレー光学系８３を用いることができるの
である。この場合、圧縮した方向では解像度が劣化する
が伸張した方向では解像度が向上し、トータルとしての
解像度は向上するようになる。

【０１４２】縦方向を伸張することなく横方向の圧縮だ
け行えば画像は更に小さくなり、より一層細くできる。

【０１４３】なお、図１２（ａ）に示す如く、最もリレ
ーレンズ系８３Ａの断面積が小さくなるのは２つの像８
６、８６′が正方形を作る時である。この時、ＨＤ−Ｔ
Ｖ６６の場合のｘ方向の圧縮率Ｒは（９／１６）×Ｒ＝２／１であるから圧縮率ＲはＲ＝３２／９＝３．５５５（１４）となる。ＮＴＳＣ方式の場合には、（３／４）×Ｒ＝２／１から圧縮率ＲはＲ＝８／３＝２．６６７（１５）となる。

【０１４４】以上は理想的な場合であるがｘ方向に圧縮
しすぎると伸長した場合の画質が低下するので、１．１＜Ｒ＜５．０（１６）程度が実用的には望ましい。圧縮率Ｒの上限５．０は、
ＴＶ以外の横長の画像、たとえば立体ワイド映画のフィ
ルム等に撮影する場合を想定したものである。

【０１４５】ＮＴＳＣ或はＨＤＴＶの場合であれば式
（１６）は１．１＜Ｒ＜４．０（１７）程度であればよい。

【０１４６】式（１６）又は式（１７）を満たすには、
ｙ及びｘ方向の焦点距離Ｆｘ，Ｆｙは１．１＜Ｆｙ／Ｆｘ＜５．０（１８）１．１＜Ｆｙ／Ｆｘ＜４．０（１９）を満たせば良い。その他の構成は図１０と同様である。
この実施例によれば、共通のリレー光学系を用いること
により、別体の場合よりも左右の像のバラツキを少なく
でき、質の良い立体視ができる。また、挿入部を細径化
できる。

【０１４７】なお、式（１６），（１７），（１８）は
図１０の第６実施例にもあてはめることができる。

【０１４８】図１１では２つの対物レンズ系８４、８
４′を用いたが、この第１レンズを図１３に示す如く、
１つのレンズで片側に２つの曲面をもつアナモルフィッ
クレンズ９１Ａで作った対物レンズ系９１、９１′にし
てもよい。図１３（ａ）は横方向の断面で対物レンズ系
を示し、図１３（ｂ）は正面から見た状態の形状を示し
ている。

【０１４９】この図１３のようにすると、内視鏡をより
小型にできる。なお、第２レンズ以後も一つのレンズで
片側に２つ以上の曲面をもつレンズで作ってもよい。ま
た、アナモルフィック面９１Ｂは図示した第１レンズの
第２面以外に設けてもよい。

【０１５０】また、図１３に示すアナモルフィックレン
ズ９１Ａの第１面は立体視の輻輳角をつけるため凸曲面
としてもい。図１３の対物レンズ系９１、９１′は硬性
の内視鏡にも、ビデオスコープ等の軟性の内視鏡にも適
用できる。

【０１５１】図１４は本発明の第８実施例の立体視内視
鏡としての立体視ビデオスコープ１０１であり、本実施
例はリレー光学系を用いない電子内視鏡を形成してい
る。

【０１５２】この立体視ビデオスコープ１０１は細長の
挿入部１０２の先端部に１対の対物レンズ系１０３、１
０３′をｘ方向（横方向）に配置し、共通となる１つの
ＣＣＤ１０４の撮像面に対象物の像１０５、１０５′を
分離して結ぶようにしている。

【０１５３】対物レンズ系１０３、１０３′はそれぞれ
第１レンズの物体側の面にアナモルフィック面１０３Ｂ
を持つアナモルフィックレンズ１０３Ａ，１０３′Ａを
有する。そして、対物レンズ系１０３、１０３′によっ
てｘ方向に縮小された像１０５、１０５′は、ＣＣＤ１
０４の撮像面上に図１５（ａ）のように結像する。

【０１５４】図１５（ａ）において、符号１０６は２つ
像１０５、１０５′が重なって写るのを防止する遮光板
である。この遮光板１０６の材質は光をさえぎるものな
ら黒い金属板等何でもよい。なお、図１５（ａ）のよう
に四角形の像１０５、１０５′を形成するには正面から
対物レンズ系１０３、１０３′を見た時、四角形にする
必要がある。

【０１５５】この場合、対物レンズ系１０３、１０３′
は丸いままにして丸い像を形成し、ＣＣＤ１０５の撮像
面上に四角形の視野枠を配置して、図１５（ａ）のよう
に四角形の像１０５、１０５′を撮像するようにしても
良い。

【０１５６】通常の対物レンズ系を用いるとその画像
は、図１５（ｂ）の符号１０７、１０７′のように横長
に写るので、図１４に示すＣＣＤ１０４より大きいＣＣ
Ｄが必要になり、内視鏡の小型化に不利であるが、本実
施例では、横方向に圧縮するようにしているので、小型
のＣＣＤ１０４で済み、従って細径の内視鏡を実現する
ことができる。

【０１５７】なお、図１４において、共通のＣＣＤ１０
４の代わりに図１６に示す変形例の立体視ビデオスコー
プ１０８のように２つのＣＣＤ１０９、１０９′を用い
るようにしても良い。

【０１５８】この変形例においても、アナモルフィック
レンズ１０３Ａ，１０３′Ａをもつ対物レンズ系１０
３、１０３′を用いることで、ＣＣＤ１０９、１０９′
をｘ方向に小型化することができ、細い挿入部１０２を
有する立体視内視鏡を得ることができる。

【０１５９】対物レンズ系１０３、１０３′は第１実施
例の対物レンズ系２１と同様の理由で２つ以上のアナモ
ルフィック面を有すとなお良い。

【０１６０】図１４又は図１６の立体視ビデオスコープ
１０１、１０８において、対物レンズ系１０３、１０
３′は図１１、図１２を参照して説明した場合と同様に
式（１６）又は式（１７），及び式（１８）又は式（１
９）を満たすように設定できる。

【０１６１】図１０、図１１、図１２の立体視内視鏡と
か図１４の立体視ビデオスコープの実施例においても、
図８の実施例と同様に、式（１２）及び以下に述べる式
（２０），（２１）及び式（１３）が成り立つように設
定してもよい。

【０１６２】式（１０）と同じ理由で実用的には、式
（１８）に対応して１．１≦Ｆｖ／Ｆｕ≦５．０（２０）式（１９）に対応して１．１≦Ｆｖ／Ｆｕ≦４．０（２１）であればよい。

【０１６３】また式（６）と同じ理由で式（１３）がな
りたつとよい。画像処理で画像を元に戻す場合の考え方
は像１つの場合も立体像（２つの像）の場合も同じこと
になる。また、リレー光学系を介する場合も、直接ＣＣ
Ｄで受ける場合も、画像処理で画像を元に戻すことに対
する考え方は同じことになる。

【０１６４】また、図１４に示すこの実施例の立体視ビ
デオスコープ１０１では対物レンズ系１０３、１０３′
のｙ方向の両側に配置される照明レンズがアナモルフィ
ックレンズ１１１、１１１′を用いて形成されている。
挿入部１０２内を挿通されたライトガイド１１２、１１
２′での先端は先端部の照明窓の内側にそれぞれ固定さ
れ、各照明窓には略同じ特性のアナモルフィックレンズ
１１１,１１１′で形成された照明レンズがそれぞれ取
り付けられている。

【０１６５】図１７は一方のアナモルフィックレンズ１
１１を示し、図１７（ａ）はｙｚ平面を含む断面で、図
１７（ｂ）はｘｚ平面を含む断面で示している。

【０１６６】照明レンズはほぼ円形あるいは正方形等の
場合が多いが、このとき通常の回転対称な照明レンズを
用いると画面のサイズが短い上下方向には照明光を広げ
すぎ、また横方向には画面が長いため照明光が周辺まで
ゆきわたらなくなってしまうので、この実施例ではこの
点を改良して図１７（ａ），（ｂ）に示すようにアナモ
ルフィックレンズ１１１の縦方向の焦点距離ｆｙと横方
向の焦点距離ｆｘを｜ｆｙ｜＞｜ｆｘ｜（２２）が成り立つように設定している。アナモルフィックレン
ズ１１１′も同様である。又、アナモルフィック面１１
１Ｂ、１１１′Ｂは例えばライトガイド側のレンズ面に
形成している。なお、照明レンズはは凹レンズでも凸レ
ンズでも良い。

【０１６７】実用的にはＮＴＳＣ或はＨＤ−ＴＶ等の場
合にはアナモルフィックレンズ１１１の機能をより有効
にするには｜ｆｙ｜＞１．１｜ｆｘ｜（２３）であると、画面周辺側まで光を配光できるのでなお良
い。

【０１６８】この実施例ではアナモルフィックレンズ１
１１、１１１′を用いて対物レンズ系１０３、１０３′
による横長の観察視野の横方向側に照明光を拡開させる
ように照明光学系を構成しているので、従来例よりも、
横長の観察視野に照明光をより均一に分散（配光）させ
ることが可能になり、画像の角が暗くなるようなことを
有効に防止できる。

【０１６９】なお、ライトガイド１１２、１１２′の断
面形状は三日月形等の異形でもよい。また、図１７に示
したように照明レンズをアナモルフィックレンズ１１１
で構成した照明光学系を他の実施例にも適用できること
は明らかである。

【０１７０】図１８は本発明の第９実施例を備えた内視
鏡装置１２１を示す。この第９実施例の硬性のビデオス
コープ１２２はフォーカス機構１２３を備えた電子内視
鏡を形成している。

【０１７１】この内視鏡装置１２１はビデオスコープ１
２２と、このビデオスコープ１２２内のライトガイド１
１２に照明光を供給する光源装置１２４と、ビデオスコ
ープ１２２内のＣＣＤ１２５に対する信号処理を行う信
号処理回路１２６を内蔵したＣＣＵ１２７と、図示しな
いモニタとから構成される。

【０１７２】ビデオスコープ１２２は硬性の挿入部１２
８と、その後端に形成した太幅の把持部（又は操作部）
１２９とを有し、挿入部１２８内に挿通されたライトガ
イド１１２はライトガイドケーブル１３１を介して光源
装置１２４に接続される。ライトガイド１１２は光源装
置１２４から供給される照明光を伝送し、その先端面か
らアナモルフィックレンズ１１１で形成された照明レン
ズを経て出射され、前方の物体を横方向に（縦方向より
も）広がる照明光で照明する。

【０１７３】照明された物体は先端部の観察窓に取り付
けた対物レンズ系１３２により、そのピント位置に像を
結ぶ。この対物レンズ系１３２の後方にはＣＣＤ１２５
が配置され、このＣＣＤ１２５は（先端部材にレンズ枠
を介して固定された）対物レンズ系１３２に対して前後
に移動自在であり、フォーカス機構１２３により任意の
距離の物体に対するピント出しを行うことができるよう
にしている。

【０１７４】従来例の内視鏡では固定焦点のものが多か
ったが、近年ＣＣＤの画素数がふえるにつれて、被写界
深度が浅くなり、ピント調整の可能な内視鏡が求められ
るようになってきた背景に対応したものである。

【０１７５】ＣＣＤ１２５は挿入部１２８内を挿通され
た棒１３３の先端に固定されて一体化されており、この
棒１３３の後端には例えばラック部が形成され、操作者
が把持する手元側の把持部１２９内でピニオンギヤ１３
４等のギヤを介してモータ１３５と接続されている。

【０１７６】そして、モータ１３５を回転させることに
よりピニオンギヤ１３４等のギヤを介して棒１３３が前
後に移動できるようにしてその先端のＣＣＤ１２５を対
物レンズ系１３２の光軸方向に前後動してフォーカス調
整を行うことができる。

【０１７７】このモータ１３５は例えばＣＣＵ１２７内
に設けた駆動回路１３６と接続され、フォーカススイッ
チ１３７（図１８では簡単化のため１つのみ示す）の一
方或は他方をＯＮすることによって、モータ１３５を時
計回り或は反時計回り方向に回転させることにより、Ｃ
ＣＤ１２５を前進、或は後退移動してフォーカス調整を
行うことができる。

【０１７８】なお、対物レンズ系１３２は例えば第１レ
ンズがアンモルフィックレンズ１３２Ａで構成され、横
方向に圧縮した像を結ぶ。また、信号処理回路１２６は
横方向に圧縮された像を横方向に伸長する処理を行う。

【０１７９】この実施例によれば、ＨＤーＴＶ表示用の
ＣＣＤのように、現行のＮＴＳＣ方式のＣＣＤより画素
数が多い場合に対しても、フォーカス機構１２３が設け
てあるので鮮明な画像を表示させることができる。

【０１８０】なお、信号処理回路１２６に、例えば画像
の空間周波数の高域成分を抽出する回路を設けて、空間
周波数の最も高域成分が最も得られるようにフォーカス
機構１２３を制御してピント状態に設定するオートフォ
ーカス機構にしても良い。

【０１８１】なお、棒１３３を駆動する手段として、モ
ータ１３５の代わりにプランジャとかソレノイド等を用
いた駆動手段を使用してもよい。また、図１８ではＣＣ
Ｄ１２５を光軸方向に移動すると説明したが、対物レン
ズ系１３２側を光軸方向に移動する構成にしても良い。

【０１８２】図１９は本発明の第１０実施例を備えた内
視鏡装置１４１を示す。この第１０実施例のビデオスコ
ープ１４２はオートフォーカス機構を備えた硬性の電子
内視鏡の例であり、またこの実施例のＣＣＤ１４４はそ
の撮像面が挿入部１２８の長手方向とほぼ平行に配置さ
れている。

【０１８３】挿入部１２８の先端に配置した対物レンズ
系１４５はその光軸が挿入部１２８の長手方向と平行で
あり、この対物レンズ系１４５の光軸上の後方位置に撮
像素子ユニット１４６が光軸方向に移動自在に配置され
ている。

【０１８４】撮像素子ユニット１４６を収納するユニッ
ト枠１４７内に光路変換手段となる第１のプリズム１４
８と、第２のプリズム１４９とが収納され、これらプリ
ズム１４８、１４９を経て挿入部１２８の長手方向に平
行な光路から直交する光路に変換され、ユニット枠１４
７に取り付けたＣＣＤ１４４の撮像面に光を導くように
している。

【０１８５】つまり、対物レンズ系１４５を経た入射光
は、第１のプリズム１４８に入射し、この第１のプリズ
ム１４８の斜面で直角方向に反射されて第２のプリズム
１４９に入射し、この第２のプリズム１４９の斜面で反
射され、さらに隣接する斜面で全反射されて反対側の斜
面で再び反射されて第２のプリズム１４９に入射面に垂
直な光路を経て対向するＣＣＤ１４４の撮像面に射出す
る。

【０１８６】ユニット枠１４７は図１８と同様に棒１３
３の先端に固定され、この棒１３３の後端にはマグネッ
トが取り付けられ、このマグネットはソレノイド１５１
に流す電流の向きで、バネによる付勢力に抗して前進或
は後退移動させることができる。マグネットが取り付け
られた棒１３３の移動と共に、ユニット枠１４７も対物
レンズ系１４５の光軸方向に、前進或は後退移動する。
つまり、棒１３３の移動と共に、ユニット枠１４７内の
プリズム１４８、１４９、ＣＣＤ１４５が対物レンズ系
１４５の光軸方向に移動し、フォーカス調整を可能にし
ている。

【０１８７】ソレノイド１５１はＣＣＵ１２７内のオー
トフォーカス駆動回路１５２と接続され、このオートフ
ォーカス駆動回路１５２は信号処理回路１５３からの輝
度信号成分を取り込み、その信号成分の高域成分をＨＰ
Ｆ等を経て抽出し、かつその抽出した信号成分をＦＦＴ
（高速フーリエ変換）等で高域成分の周波数分布を短時
間で算出し、この周波数分布の高域成分が最大となるよ
うにソレノイド１５１に流す電流の向き及び値を制御
し、常時オートフォーカス状態に維持する。なお、対物
レンズ系１４５は例えば第１レンズがアナモルフィック
レンズ１４５Ａであり、横方向を画像を圧縮する。その
他の構成は図１８と同様である。この実施例ではＣＣＤ
１４４の撮像面を挿入部１２８の長手方向と平行に配置
しているので、図１８の実施例より大きなＣＣＤ１４４
を挿入部１２８内に収められ、より高い解像度の画像が
得られる点で有利である。

【０１８８】なお、この実施例ではＣＣＤ１４４の撮像
面の短辺の長さは挿入部１２８のほぼ直径で制約される
が、長辺方向の長さはあまり制約されない。このため、
例えば図１９のＣＣＤ１４４の位置に２つのＣＣＤを配
置して、図１９における対物レンズ系１４５の光軸の上
下両側で瞳分割するタイプの立体視用ビデオスコープを
構成するようにしても良い。

【０１８９】図２０は第１０実施例の第１変形例におけ
る硬性のビデオスコープ１５５の挿入部１２８の先端側
の構成を示す。対物レンズ系１５６の光軸上の後方位置
に撮像素子ユニット１５７が配置され、この撮像素子ユ
ニット１５７を収納するユニット枠１５８が棒１３３の
先端に固定されている。

【０１９０】このユニット枠１５８には、対物レンズ系
１５６の光軸上の後方位置に２等辺の３角プリズム１５
９が配置され、この３角プリズム１５９の斜面で反射し
て光路を直角方向に変更し、出射面に対向するようにそ
の撮像面が配置されたＣＣＤ１６０に像を結ぶ。対物レ
ンズ系１５６の例えば第１レンズがアナモルフィックレ
ンズ１５６Ａであり、ＣＣＤ１６０の撮像面に横方向に
像を圧縮して結ぶ。その他は図１９と同様の構成であ
る。

【０１９１】この第１変形例では３角プリズム１５９及
びＣＣＤ１６０がユニット枠１５８の移動と共に一体と
なって動き、フォーカスが行われる。この第１変形例で
は撮像素子ユニット１５７内の光学素子はＣＣＤ１６０
以外は３角プリズム１５９のみであり、シンプルな構成
であるので、低コストでできる。

【０１９２】図２１は第１０実施例の第２変形例におけ
る硬性のビデオスコープ１６１の挿入部１２８の先端側
の構成を示す。対物レンズ系１６２の光軸上の後方位置
に撮像素子ユニット１６３が配置され、この撮像素子ユ
ニット１６３を収納するユニット枠１６４が棒１３３の
先端に固定されている。

【０１９３】このユニット枠１６４には、対物レンズ系
１６１の光軸上の後方位置に２等辺でない３角プリズム
１６５が配置され、対物レンズ系１６１の光軸に沿って
入射された光はこの３角プリズム１６５の斜面で全反射
され、さらに上面で鋭角的に反射されて、斜面に直交す
る光路を経て、この斜面に対向するようにその撮像面が
配置されたＣＣＤ１６６に像を結ぶ。対物レンズ系１６
２の例えば第１レンズがアナモルフィックレンズ１６２
Ａであり、ＣＣＤ１６６の撮像面に横方向に像を圧縮し
て結ぶ。その他は図１９と同様の構成である。

【０１９４】この第２変形例ではＣＣＤ１６６を挿入部
１２８の長手方向と平行でなく、斜めに配置したもの
で、３角プリズム１６５は１つであるが、２回反射のた
め正立像が得られるのが特徴である。その他は図１９と
同様の構成である。

【０１９５】この第２変形例は、第１変形例と同様に３
角プリズム１６５及びＣＣＤ１６６がユニット枠１６４
の移動と共に一体となって動き、フォーカスが行われ
る。この第２変形例も撮像素子ユニット１６３内の光学
素子はＣＣＤ１６６以外は３角プリズム１６５のみであ
り、シンプルな構成であるので、低コストでできる。ま
た、この第２変形例は、図２０の配置の場合よりも、Ｃ
ＣＤ１６６の撮像面のサイズを大きくできる。

【０１９６】なお、図１９〜２１の実施例及び変形例に
おいて、撮像素子ユニットを移動してフォーカスを行う
ようにしているが、この代わりに対物レンズ系全体又は
対物レンズ系の一部のレンズを移動してフォーカスを行
うようにしてもよい。

【０１９７】また、図１８〜２１の実施例及び変形例に
おいては手元側にフォーカスするための駆動機構を設け
ているが、先端部付近或は挿入部１２８内に配置しても
良い。

【０１９８】これまでの実施例等ではＨＤ−ＴＶ等に内
視鏡画像を表示する場合、ＴＶ画面全面，あるいはほぼ
その相似形，すなわちほぼ長方形の画像を表示すること
を考えてきたが、必ずしも長方形に限らなくても良い。

【０１９９】図２２（ａ）に示すようにＴＶの画面１６
７の中に、長方形の４つの角を切り落とした八角形、あ
るいは図２２（ｂ）のように、長方形の角を丸めた形を
画像表示領域１６７Ａとしてもよい。

【０２００】このようにすると、固体撮像素子としての
例えばＣＣＤの撮像面で実際に利用する範囲１６８は、
図２３（ａ）の如く、ほぼ正方形におけるその４つの角
を落とした八角形又はその類似の形となり、図２３
（ｂ）に示す如く、リレー光学系の円形面積に対する像
１６８′の占有率が向上するので、さらにリレー光学系
のレンズ径を小さくすることができ、細径の内視鏡を作
ることができる。

【０２０１】この場合、図２２（ａ）に示す画像表示領
域１６７Ａの縦及び横の長さをＶ及びＨとし、切り欠き
部分の縦及び横の長さをＬｖ及びＬｈとすると、Ｌｖ＜Ｖ／３（２４）Ｌｈ＜Ｈ／３（２５）とした方がテレビ画面の有効活用上望ましい。

【０２０２】また、図２３（ａ）に示すようにＣＣＤの
撮像面の縦及び横の長さｖ及びｈに対し、４つの角を縦
及び横の長さＤｖ及びＤｈで切り欠くようにして実際に
利用する範囲１６８を設定した場合、これら図２２
（ａ）、図２３（ｂ）において、Ｄｖ／ｖ≒Ｌｖ／Ｖ（２６）Ｄｈ／ｈ≒（ｖ／ｈ）×（Ｈ／Ｖ）×（Ｌｖ／Ｖ）（２７）がほぼ成り立つのでＬｖ，Ｌｈを与えて式（２４）〜
（２７）を連立させて解けば、Ｄｖ，Ｄｈを求めるこ
とができる。

【０２０３】なお、Ｄｖ，Ｄｈの値は、式（２４）〜
（２７）の解に対して、±２０％の範囲内で変わって
も、医用の内視鏡画像等、不定形の対象物を見る場合に
は問題ない。一方、Ｌｖ，Ｌｈの値をＤｈ，Ｄｖから
求める場合も式（２４）〜（２７）を解けばよく、同様
にその解の存在範囲も±２０％の幅まで許容される。

【０２０４】医用の硬性内視鏡の場合、内視鏡をその長
手方向を軸として回転させて使用したい場合がある。こ
の場合、図２７に示すように従来の内視鏡２０２ではラ
イトガイド２２１と観察光学系とが一体であり、外部に
延出されたライトガイドケーブル２２４が、（内視鏡を
回転させた場合に）挿入部２０８に巻き付いて、操作性
が悪くなる欠点がある。ＴＶカメラ２０４のみを回した
のでは観察光学系の画角の広い方向と、ＣＣＤ２０５の
長手方向とが一致せず、画像にケラレが生ずる。

【０２０５】そこで本発明の第１１実施例では図２４に
示すように、別体の観察光学系ユニット１７０と、照明
光学系ユニット１７１とで硬性の内視鏡１７２を形成し
ている。

【０２０６】観察光学系ユニット１７０は、細長の円管
状の外套管の先端部内に対物レンズ系１７３が配置さ
れ、この対物レンズ系１７３の光軸にその光軸が一致す
るようにリレー光学系１７４を形成するリレーレンズ系
１７４Ａ，１７４Ｂ，１７４Ｃが配置され、後方に像を
伝送する。

【０２０７】上記外套管の後端は、後方側に拡径となる
接眼部１７５が形成され、リレーレンズ系１７４Ｃに対
向して接眼部１７５内に接眼レンズ系１７６が配置さ
れ、この接眼レンズ系１７６を介して肉眼で観察するこ
とができる。

【０２０８】また、接眼部１７５にＴＶカメラ１７７を
装着した場合にはさらに結像レンズ系１７８を介して、
リレー光学系１７４で伝送した像をＣＣＤ１７９の撮像
面に結像する。ＣＣＤ１７９で光電変換された画像信号
はＣＣＵ１８０で信号処理され、ＨＤ−ＴＶ１８１に表
示する。

【０２０９】上記観察光学系ユニット１７０が収納され
た外套管は、リング形状の照明光学系ユニット１７１の
内管内に挿脱自在であると共に、回転自在である。つま
り、この内管の内径は外套管の外径より僅かに大きくし
て、観察光学系ユニット１７０を挿脱自在及び回転自在
に収納する観察光学系ユニット収納部１８２を形成して
いる。

【０２１０】この照明光学系ユニット１７１は、内管と
外管との間に図２５に示すようにリング状にライトガイ
ド１８４を収納し、外管の後端を拡径にした拡径部内で
リング状に挿通したライトガイド１８４を１本に束ねて
ライトガイド口金１８５に固定し、このライトガイド口
金１８５に接続されるライトガイドケーブル１８６を介
して光源装置１８７に接続している。

【０２１１】そして、光源装置１８７のランプ１８８の
照明光をライトガイドケーブル１８６内のライトガイド
を介して照明光学系ユニット１７１内のライトガイド１
８４に供給し、このライトガイド１８４の先端面から前
方に出射するようにしている。

【０２１２】なお、対物レンズ系１７３は第１レンズが
アナモルフィックレンズ１７３Ａで形成され、横方向に
圧縮した像を結ぶ。また、接眼レンズ系１７６の第１レ
ンズがアナモルフィックレンズ１７６Ａで形成され、横
方向に圧縮して伝送された像を横方向に（圧縮率の逆数
で）伸長する。

【０２１３】この実施例では照明光学系ユニット１７１
の中で観察光学系ユニット１７０を回転可能であり、観
察光学系ユニット１７０側を回転した場合にＴＶカメラ
１７７も共に回転されるので、対物レンズ系１７３の横
方向とＣＣＤ１７９の長手方向とが一致したまま回転で
き、従ってライトガイドケーブル１８６が（観察光学系
ユニット１７０側に）巻き付くことを解消できるし、ケ
ラレが発生することも防止できる。

【０２１４】図２４は立体視内視鏡を構成する場合にも
適用することができる。立体視内視鏡の場合にはＴＶカ
メラの方向と観察光学系の方向が一致していることがよ
り厳しく要求されるが、図２４のような構成にすれば観
察光学系ユニット１７０側と照明光学系ユニット１７１
側が相互に回転できるのでこの要求に対処できる。

【０２１５】また、対物レンズ系として斜視の対物レン
ズ系を用いた場合でも同様の構造にしておけば操作上の
メリットがある。図２６は斜視の対物レンズ系１９１を
用いた場合の観察光学系と照明光学系とを示す。

【０２１６】この図２６では観察光学系側はリレー光学
系１７４で伝送した像を結像レンズ系１９２でＣＣＤ１
９３に再結像する構成になっている。つまり、接眼レン
ズ系を省いてＣＣＤ１９３に圧縮した像を結ぶようにし
ている。

【０２１７】照明光学系側はランプ１９４の照明光をレ
ンズで集光してライトガイド１９５に供給し、先端面か
ら（伝送した照明光を）広がるように出射するようにし
ている。

【０２１８】図２６の場合にも対物レンズ系１９１の画
角の広い方向とＣＣＤ１９３の方向とが一致したまま、
照明光学系側に対して観察光学系側を回転できるように
すると、操作性を向上することができる。

【０２１９】リレー光学系の開口数ＮＡについて言及す
ると、ＣＣＤの１画素の寸法を（ｘ方向及びｙ方向で表
記した場合）Ｐｘ，Ｐｙとする時、ナイキスト限界はお
よそ１／２√（ＰｘＰｙ）となる（ここで、√は括弧内
の値ＰｘＰｙの平方根を表す。

【０２２０】一方、光の波動性からリレー光学系の解像
限界は（レーリーリミットの考えより）λ・０．６１／
ＮＡである。ここでλは光の波長であり、可視域ではほ
ぼ０．４μ＜λ＜０．７μとなる。

【０２２１】従って、ＣＣＤが有効に利用されるために
は１／２√（ＰｘＰｙ）＜ＮＡ／（λ・０．６１）（２８）であればよい。実用的にはレンズの製造誤差もあるの
で、１／√（ＰｘＰｙ）＜ＮＡ／（λ・０．６１）（２９）である方がよい。

【０２２２】なお、ＮＴＳＣ方式の固体撮像素子はＨＤ
−ＴＶ用固体撮像素子に比べて入手し易いので、この垂
直：水平の寸法比が約３：４の長方形のＮＴＳＣ用固体
撮像素子にＨＤ−ＴＶの垂直：水平の寸法比が約９：１
６の物体像を結像させるのにアナモルフィックレンズを
用いた対物レンズ系を用いるようにしても良い。

【０２２３】この時、式（２）に代わってＦｙ／Ｆｘ≒（１６／９）／（４／３）＝４／３（３０）であれば良い。

【０２２４】実用的には文字表示スペース、歪曲収差の
影響、倍率誤差の許容値の被写体による差があるので、１．０＜Ｆｙ／Ｆｘ＜１．７（３１）まで許容される。また、さらに、式（１１）、（１３）
を満たすようにすれば、正しい画像を表示できる撮像装
置が得られる。

【０２２５】なお本発明で『画像を表示する』と言う場
合、通常の横長の３５ｍｍフィルムに撮影する場合等も
含むものとする。また、横長の視野絞りをもつ内視鏡を
接眼レンズ系を経て、肉眼観察する場合も含むものとす
る。また内視鏡としてはファイバースコープでもよい、
イメージガイドの入射端にアナモルフィックレンズを用
いて横方向に縮小した画像を結像させれば、細いイメー
ジガイドを用いることができ、小型の内視鏡を実現でき
るからである。なお、リレー光学系として、（セルフォ
ックレンズと呼ばれる）屈折率分布型のレンズを用いて
構成しても良い。

【０２２６】なお、本発明は上述した実施例及び変形例
に限定されるものでなく、それらの一部などを部分的に
組み合わせる等して構成される実施例或は変形例も本発
明に属する。

【０２２７】［付記］（１）前記アナモルフィックレンズを用いて横方向に圧
縮された画像を、アナモルフィックレンズまたは電気的
あるいは画像処理的手段によって横方向に伸長して表示
する手段を有する請求項１記載の内視鏡。

【０２２８】（２）観察光学系とは別体で設けられた照
明光学系に対して観察光学系が回転可能である請求項１
記載の内視鏡。

【０２２９】（３）長方形の四隅をカットした形に画像
をＨＤ−ＴＶに表示する請求項１記載の内視鏡。

【０２３０】（４）前記アナモルフィックレンズを用い
て横方向に圧縮された画像を、アナモルフィックレンズ
を用いた接眼レンズ系またはアナモルフィックレンズを
用いた結像レンズ系または電気的あるいは画像処理的手
段によって横方向に伸長して表示する手段を有する請求
項２記載の硬性内視鏡。

【０２３１】（５）少なくとも２つのアナモルフィック
面を全光学系中に用いて横方向に圧縮された画像を前記
像伝送光学系によって伝送する請求項２記載の内視鏡。

【０２３２】（６）少なくとも２つのアナモルフィック
面を全光学系中に用いて横方向に圧縮された画像を像伝
送光学系によって伝送し、かつ接眼レンズ系または結像
レンズ系によって横方向に伸長する付記５記載の内視
鏡。

【０２３３】（７）前記アナモルフィックレンズを用い
て横方向に圧縮され、伝送された画像をアナモルフィッ
クレンズを用いた接眼レンズ系または結像レンズ系ある
いは電気的あるいは画像処理的手段によって横方向に伸
長して表示する請求項３記載の立体視内視鏡。

【０２３４】（８）先端部に設けられたプリズムと一体
で前記固体撮像素子を手元側から駆動することによって
フォーカスを行う請求項５記載の立体視内視鏡。

【０２３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、横長
の画面に画像を生成する内視鏡において、アナモフィッ
クレンズを用いた対物レンズ系で横方向に圧縮した画像
にして像伝送光学系によって伝送するようにしているの
で、像伝送光学系による実質的な像伝送効率を増大で
き、明るい像にできるし、Ｓ／Ｎを増大することができ
る。

【０２３６】また、横長の画面に画像を生成する立体視
内視鏡において、アナモフィックレンズを用いた複数の
対物レンズ系によって横方向に圧縮された画像を像伝送
光学系によって伝送するようにしているので、像伝送光
学系による実質的な像伝送効率を増大でき、明るい像に
できるし、Ｓ／Ｎを増大することができる。また、挿入
部を細径化できる。

【０２３７】また、観察光学系と照明光学系とを有する
内視鏡において、アナモフィックレンズを用いた照明光
学系を設けることにより、観察光学系の視野範囲をより
均一な配光状態で照明できる。

【０２３８】また、先端部に対物レンズ系と、固体撮像
素子とを内蔵した電子内視鏡において、前記対物レンズ
系をアナモフィックレンズを用いて前記固体撮像素子に
横方向に圧縮した像を結像すると共に、手元操作部から
駆動することによってフォーカス距離を変更するフォー
カス手段を設けるようにしているので、鮮明な画像が得
られる。

【０２３９】１つのレンズの少なくとも片側に２つ以上
の曲面を設けたアナモフィックレンズを有する立体視内
視鏡を構成することにより、挿入部を細径化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を備えた内視鏡装置の全体
を示す構成図。

【図２】第１実施例の内視鏡における対物レンズ系を示
す図。

【図３】第１実施例における接眼レンズ系を示す図。

【図４】アナモルフィックレンズを示す図。

【図５】圧縮されて伝送される像のサイズ形状を示す説
明図。

【図６】本発明の第２実施例の電子内視鏡の構成図。

【図７】本発明の第３実施例を備えた内視鏡装置の全体
を示す構成図。

【図８】本発明の第４実施例を備えた内視鏡装置の全体
を示す構成図。

【図９】本発明の第５実施例における対物レンズ系を示
す図。

【図１０】本発明の第６実施例を有する立体視内視鏡装
置を示す構成図。

【図１１】本発明の第７実施例を有する立体視内視鏡装
置を示す構成図。

【図１２】第７実施例の対物レンズ系による結像作用の
説明図。

【図１３】第７実施例において共通化したアナモルフィ
ックレンズを示す説明図。

【図１４】本発明の第８実施例の立体視ビデオスコープ
の先端側を示す構成図。

【図１５】第８実施例における対物レンズ系の結像作用
の説明図。

【図１６】第８実施例の変形例の先端側を示す構成図。

【図１７】第８実施例における照明光学系を示す説明
図。

【図１８】本発明の第９実施例を有する内視鏡装置の構
成図。

【図１９】本発明の第１０実施例を備えた内視鏡装置の
構成図。

【図２０】第１０実施例の第１変形例の先端側の構成を
示す図。

【図２１】第１０実施例の第２変形例の先端側の構成を
示す図。

【図２２】ＴＶの画面の中に角を切り落とした八角形等
で表示するようにした、画像表示領域を示す説明図。

【図２３】図２２に対応したＣＣＤの撮像範囲を示す説
明図。

【図２４】本発明の第１１実施例を有する内視鏡装置の
構成図。

【図２５】第１１実施例の正面図。

【図２６】本発明の第１２実施例の光学系を示す構成
図。

【図２７】従来例の構成を示す構成図。

【符号の説明】

１…内視鏡装置２…内視鏡３…ＴＶカメラ４…光源装置５…ＣＣＵ６…ＨＤ−ＴＶ７ａ〜１０ａ，７ｂ〜１０ｂ…像２１…対物レンズ系２１Ａ…アナモルフィックレンズ２２…リレー光学系２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…リレーレンズ系２３…接眼レンズ系２３Ａ…アナモルフィックレンズ２４…結像レンズ系２５…ＣＣＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横長の画面に画像を生成する内視鏡にお
いて、アナモフィックレンズを用いた対物レンズ系で横
方向に圧縮した画像を像伝送光学系によって伝送するこ
とを特徴とする内視鏡。
【請求項２】横長の画面に画像を生成する硬性内視鏡
において、アナモフィックレンズを用いた対物レンズ系
で横方向に圧縮した画像を像伝送光学系によって伝送す
ることを特徴とする硬性内視鏡。
【請求項３】横長の画面に画像を生成する立体視内視
鏡において、アナモフィックレンズを用いた複数の対物
レンズ系によって横方向に圧縮された画像を像伝送光学
系によって伝送することを特徴とする立体視内視鏡。
【請求項４】観察光学系と照明光学系とを有する内視
鏡において、アナモフィックレンズを用いた照明光学系
を有することを特徴とする内視鏡。
【請求項５】先端部に対物レンズ系と、固体撮像素子
とを内蔵した電子内視鏡において、前記対物レンズ系をアナモフィックレンズを用いて前記
固体撮像素子に横方向に圧縮した像を結像すると共に、
手元操作部から駆動することによってフォーカス距離を
変更するフォーカス手段を設けたことを特徴とする電子
内視鏡。
【請求項６】１つのレンズの少なくとも片側に２つ以
上の曲面を設けたアナモフィックレンズを有する立体視
内視鏡。