JPH0756114A

JPH0756114A - ステレオ光学装置

Info

Publication number: JPH0756114A
Application number: JP5223833A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Morizumi; 雅明森住
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】小さな被写体に応じた角度で被写体を見込む
ことができ、また内視鏡の細径化に貢献できるようにす
る。【構成】被写体からの像光を振動方向が互に垂直とな
る２つの直線偏光、即ちＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光
プリズム１２，１３と、この偏光プリズム１２，１３の
後段に配置された結像レンズ１４と、上記Ｐ偏光とＳ偏
光のいずれかを反射させ、他方を透過させ、それぞれの
直線偏光を所定の位置まで導く偏光プリズム１５を設け
る。これによれば、偏光プリズム１２，１３から、上記
Ｐ偏光とＳ偏光が基線長Ｄの左右の被写体像光として出
射され、この被写体像光は偏光プリズム１５により左右
に分配されるので、接眼レンズ１９，２２により被写体
１を立体視できることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステレオ光学装置、特に
内視鏡、顕微鏡等に適用され、小さな被写体を良好に立
体視するための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】被写体を立体的な像として撮影、観察す
るためのステレオ光学装置が周知であり、例えば顕微鏡
に用いられるステレオ光学装置では、図４に示されるよ
うに、被写体１を左右の所定角度から捉えるために、被
写体１の中央で主光線（視線）を交差させる前置レンズ
２と、平行配置された右側の結像レンズ３と左側の結像
レンズ４が設けられる。そして、この左右の結像レンズ
３，４の後段に、それぞれプリズム光路５，６、接眼レ
ンズ７，８が配置される。これによれば、被写体１が上
記左右結像レンズ３，４にて異なる角度で捉えられ、こ
の被写体１の像光が接眼レンズ７，８へ導かれる。従っ
て、この接眼レンズ７，８を通してそれぞれの被写体像
を左右の目で重ねるようにして見れば、被写体１が立体
的な像として観察できる。また、内視鏡にステレオ光学
系を適用することが提案されているが、この場合も図４
と同様の構成となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステレオ光学装置では、上記左右の結像レンズ３，４や
接眼レンズ７，８を取り付ける際の構造上の限界から、
図４に示される結像レンズ３，４の基線長（中心部間の
幅）Ｄ₀ が長くなり、良好なステレオ像が得られないと
いう問題があった。即ち、図示されるように、左右の結
像レンズ３，４により被写体１は角度θ1 で見込まれて
いるが、内視鏡では、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の小さい被
写体１、顕微鏡では更に小さい被写体１を観察対象とし
ており、上記角度θ1 では見込む角度が大きくなり、立
体感が不必要に誇張されてしまうことになる。更に、顕
微鏡の場合は拡大倍率を余り大きくできないことにな
る。従って、内視鏡等で立体視するには、上記左右の結
像レンズ３，４が小さな被写体１に応じた小さい角度θ
2 で被写体１を見込む必要がある。

【０００４】また、内視鏡に用いる場合、上述のよう
に、左右２系統の結像レンズ３，４を内視鏡内へ配置す
ると、内視鏡（スコープ）の径が大きくなるという問題
がある。内視鏡においては、光学撮像部材が配置された
内視鏡自体を狭い体腔内に挿入することから、患者に対
する苦痛を低減するために、可能なかぎり細径化を図る
ことが求められる。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、小さな被写体に応じた小さな角度
で被写体を見込むことができ、また左右２系統の結像レ
ンズによることなく左右の被写体像を得るようにして、
内視鏡の細径化にも貢献できるステレオ光学装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るステレオ光学装置は、被写体からの像
光を振動方向が互に垂直となる２つの直線偏光に分離す
る偏光（ビーム）分離素子と、この偏光分離素子の後段
に配置された結像手段と、上記偏光分離素子の後段に配
置され、分離された２つの直線偏光の一方を反射させ、
他方を透過させ、それぞれの直線偏光を所定の位置まで
導く分配手段と、を含んで構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、例えば偏光分離素子とし
てウォラストン型プリズムが直列に２個配置されてお
り、この偏光分離素子により自然光がＰ偏光とＳ偏光に
分離され、このＰ偏光とＳ偏光の光束は所定の間隔をも
った平行光となって出射される。従って、このＰ偏光と
Ｓ偏光により得られる被写体像光は、その間隔が基線長
とされた左右のレンズから被写体を見込んだときと同じ
状態のステレオ像光となる。

【０００８】そして、分配手段として偏光プリズムが用
いられ、この偏光プリズムにより上記Ｐ偏光とＳ偏光の
いずれかの光束が反射され、もう一方の光束は透過され
ることになり、これらの光束は直角プリズム等にて接眼
レンズへ導かれる。従って、この接眼レンズによれば、
Ｐ偏光の光束とＳ偏光の光束によって形成された左右像
が観察され、これによって立体視ができることになる。

【０００９】

【実施例】図１には、実施例に係るステレオ光学装置を
上側から見た構成が示されており、これは内視鏡、顕微
鏡等に用いられるものである。図において、被写体１を
捉える前置レンズ１０の後段に、偏光分離素子として２
個のウォラストン型の偏光プリズム１２，１３が配置さ
れる。このウォラストン型の偏光プリズム１２，１３の
構成は、図２に示されており、複屈折の性質を持つ方解
石等が用いられ、この方解石等をその光学軸と平行の面
で切り出して、図示の直角プリズムＡ，Ｂが形成され
る。そして、この直角プリズムＡ，Ｂは、斜面部で上下
を反対にしながら接合され（図のプリズムＡ，Ｂは図の
垂直方向にずらせてある）、この直角プリズムＡ，Ｂの
光学軸が、撮像装置の光軸１００に対し垂直となるよう
に配置し、この状態で、例えば一方の直角プリズムＡの
垂直方向の屈折率が１．６５８（ｎ1 ）、水平方向の屈
折率が１．４８６（ｎ2 ）となり、他方の直角プリズム
Ｂの垂直方向の屈折率が１．４８６（ｎ2 ）、水平方向
の屈折率が１．６５８（ｎ1 ）となるように構成する。
なお、この図２の偏光プリズム１２，１３は両者とも光
軸１００に対して同じ向きで配置される。

【００１０】図３には、この偏光プリズム１２，１３の
配置構成及び偏光した主光線の軌跡が示されており、実
施例では直角プリズムＡ，Ｂは、図示の角度αが４５度
で形成されると共に、前段の偏光プリズム１２の長さ：
プリズム間の長さ：後段の偏光プリズム１３の長さの比
が２：１：２となるように設定、配置される。このよう
な構成によれば、前段の偏光プリズム１２により被写体
像光２００が接合部で実線で示されるＰ偏光（振動方向
が入射面内の直線偏光）と点線で示されるＳ偏光（振動
方向がＰ偏光と垂直になる直線偏光）に分離され、後段
の偏光プリズム１３により所定の間隔まで広がったＰ偏
光とＳ偏光が光軸１００に平行に導かれる。

【００１１】従って、図示の基線長Ｄの間隔を持ったＰ
偏光とＳ偏光が得られ、この２つの偏光光束は、基線長
Ｄだけ離れた左右の位置で被写体１を捉えた像光となる
ので、このＰ偏光とＳ偏光の２つの光束により立体視が
可能となる。なお、上記基線長Ｄは直角プリズムＡ，Ｂ
の上記角度αを変えること、或いは偏光プリズム１２，
１３の大きさ、或いは配置間隔を変えることによって、
任意に設定することが可能となる。

【００１２】図１において、上記偏光プリズム１２，１
３の後段には、結像レンズ１４が配置され、この結像レ
ンズ１４の後段に、Ｐ偏光とＳ偏光のいずれかを反射さ
せ、もう一方を透過させる分配用偏光プリズム１５が設
けられる。実施例の分配用偏光プリズム１５は、斜面部
の傾斜が４５度（β＝４５度）の直角プリズムを２個接
合し、Ｐ偏光を左側の像光Ｌとして反射し、Ｓ偏光を右
側の像光Ｒとして透過するように構成されており、上記
接合部には反射、透過を促進するためにコーティング膜
が形成される。また、この偏光プリズム１５としては、
半透鏡プリズムやグラントムソン型プリズムを用いるこ
とができ、このグラントムソン型プリズムによれば、反
射光が全反射され、コーティング膜の形成が不用となる
利点がある。

【００１３】そして、上記偏光プリズム１５で反射され
た像光（光束）Ｌについて、直角プリズム１７、補正ガ
ラス１８、左側接眼レンズ１９が配置され、また偏光プ
リズム１５を透過した像光Ｒについて、直角プリズム２
０，２１、右側接眼レンズ２２が配置される。従って、
像光Ｌは左側の被写体像光として接眼レンズ１９へ導か
れ、像光Ｒは右側の被写体像光として接眼レンズ２２へ
導かれることになる。なお、この接眼レンズ１９，２２
の代りに、フィルムやＣＣＤ等の撮像手段を配置するこ
とも可能である。

【００１４】このような実施例によれば、被観察体内の
小さな被写体１の像光２００が、前置レンズ１０を介し
て偏光プリズム１２，１３へ入射すると、図３の主光線
の軌跡で示されるように、まず偏光プリズム１２ではＰ
偏光の光束とＳ偏光の光束に分離され、互に進行方向を
変えながら偏光プリズム１３へ入射される。この偏光プ
リズム１３では、広がるようにして入射したＰ偏光の光
束とＳ偏光の光束が光軸１００に平行状態となって出射
され、基線長Ｄの間隔を持った２つの光束が得られるこ
とになる。

【００１５】その後、上記偏光プリズム１３から出射さ
れたＰ偏光の光束は、左側の被写体像光Ｌとして結像レ
ンズ１４を介して分配用偏光プリズム１５へ供給され
る。そして、この像光Ｌは偏光プリズム１５で反射され
て直角プリズム１７へ出射され、この直角プリズム１７
にて更に反射された後に、補正ガラス１８を介して接眼
レンズ１９へ導かれる。他方のＳ偏光の光束は、右側の
被写体像光Ｒとして結像レンズ１４を介して分配用偏光
プリズム１５を通過し、直角プリズム２０、２１を介し
て接眼レンズ２２へ導かれる。従って、接眼レンズ１
９，２２を通して被写体１を見ると、左右の異なる方向
から捉えた被写体像が重ね合わせられ、これによって被
写体１を立体視することが可能となる。

【００１６】上記の実施例の構成によれば、従来使用し
ていた左右２系統の結像レンズが不要となり、また偏光
プリズム１２，１３にて左右の光束を分離するので、被
写体１を見込む角度を小さくできるという利点がある。
即ち、上述したように、偏光プリズム１２，１３の大き
さ、配置間隔、角度αを適切に選択することにより、基
線長Ｄの長さを任意に設定することができ、これにより
微小な被写体１に応じた小さな角度（図４のθ2 ）で被
写体１を捉えることが可能となる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｐ偏光とＳ偏光に分離する偏光分離素子と、このＰ偏光
とＳ偏光を分配する分配手段を設け、このＰ偏光とＳ偏
光を左右の被写体像光として抽出し、例えば左側像光を
反射させ、右側像光を透過させて、左右の接眼レンズへ
導くようにしたので、内視鏡等で観察対象となる小さな
被写体に応じた角度で被写体を捉えることができ、誇張
されない良好な立体感を得ることが可能となる。また、
左右２系統の結像レンズをなくすことができ、内視鏡で
は細径化に貢献することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るステレオ光学装置の構成
を上側から見た図である。

【図２】実施例の偏光プリズムの構成を示す斜視図であ
る。

【図３】実施例の偏光プリズムの配置状態及びＰ偏光及
びＳ偏光の軌跡（主光線）を示す上面図である。

【図４】従来のステレオ光学装置の概略構成を示す上面
図である。

【符号の説明】

１ … 被写体、１２，１３ … 偏光分離素子としての偏光プリズム、３，４，１４ … 結像レンズ、１５ … 分配用偏光プリズム、１７，２０，２１ … 直角プリズム、７，８，１９，２２ … 接眼レンズ、Ａ，Ｂ … 直角プリズム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの像光を振動方向が互に垂直
となる２つの直線偏光に分離する偏光分離素子と、この
偏光分離素子の後段に配置された結像手段と、上記偏光
分離素子の後段に配置され、分離された２つの直線偏光
の一方を反射させ、他方を透過させ、それぞれの直線偏
光を所定の位置まで導く分配手段と、を含んで構成した
ステレオ光学装置。