JPH0856891A - 立体視硬性内視鏡 - Google Patents
立体視硬性内視鏡Info
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- JPH0856891A JPH0856891A JP6198823A JP19882394A JPH0856891A JP H0856891 A JPH0856891 A JP H0856891A JP 6198823 A JP6198823 A JP 6198823A JP 19882394 A JP19882394 A JP 19882394A JP H0856891 A JPH0856891 A JP H0856891A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00163—Optical arrangements
- A61B1/00193—Optical arrangements adapted for stereoscopic vision
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
- A61B1/055—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances having rod-lens arrangements
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 手元側の光軸方向の長さ短縮により小型化で
きる立体視硬性内視鏡を提供すること。 【構成】 対物光学系2で結像された物体1の像は、同
じ光軸O上に配置されたリレー光学系3により伝送さ
れ、手元側に最終像4を結び、この最終像4から光軸O
の左右に偏心する光軸Oa,Ob上に配置された分離撮
像光学系5A,5Bに主光線が斜めの入射角θで入射さ
れ、かつこの入射角θと同じ符号の出射角で斜め後方に
出射され、これら光軸Oa,Obよりもさらに中心軸1
7a,17bが左右に偏心して配置された撮像素子16
A,16Bの撮像面に左右の像を撮像面像7A,7Bと
して結ぶ。
きる立体視硬性内視鏡を提供すること。 【構成】 対物光学系2で結像された物体1の像は、同
じ光軸O上に配置されたリレー光学系3により伝送さ
れ、手元側に最終像4を結び、この最終像4から光軸O
の左右に偏心する光軸Oa,Ob上に配置された分離撮
像光学系5A,5Bに主光線が斜めの入射角θで入射さ
れ、かつこの入射角θと同じ符号の出射角で斜め後方に
出射され、これら光軸Oa,Obよりもさらに中心軸1
7a,17bが左右に偏心して配置された撮像素子16
A,16Bの撮像面に左右の像を撮像面像7A,7Bと
して結ぶ。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体を立体視観察で
きる立体視硬性内視鏡に関する。
きる立体視硬性内視鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、外科手術の手技の発達に伴い、従
来の開腹手術に換えて硬性内視鏡を使って腹部に小さな
穴をあけて腹腔内を観察したり、手術を行う内視鏡下の
外科手術が普及してきている。
来の開腹手術に換えて硬性内視鏡を使って腹部に小さな
穴をあけて腹腔内を観察したり、手術を行う内視鏡下の
外科手術が普及してきている。
【0003】これまでは、硬性内視鏡とTVカメラを組
み合わせた装置で観察を行っていたが、奥行き情報がな
いため手術に時間がかかっていた。しかし、最近になっ
て奥行き情報を併せ持った立体視硬性内視鏡システムが
開発されている。図9はそのシステム61の概念図であ
り、基本的には以下に示す4つの系を含む。
み合わせた装置で観察を行っていたが、奥行き情報がな
いため手術に時間がかかっていた。しかし、最近になっ
て奥行き情報を併せ持った立体視硬性内視鏡システムが
開発されている。図9はそのシステム61の概念図であ
り、基本的には以下に示す4つの系を含む。
【0004】被検体内に挿入する挿入部62を有し、観
察光学系、撮像素子、照明光学系を含む構成で、視差を
有する2つの物体像を取得する立体視硬性内視鏡63
と、上記撮像素子により取得した信号を処理する映像信
号処理系64と、上記映像信号処理系64により生成さ
れた映像信号から立体画像を観察者に提供する立体表示
系65と、立体視硬性内視鏡63に照明光を供給する照
明用光源装置66とを有する。
察光学系、撮像素子、照明光学系を含む構成で、視差を
有する2つの物体像を取得する立体視硬性内視鏡63
と、上記撮像素子により取得した信号を処理する映像信
号処理系64と、上記映像信号処理系64により生成さ
れた映像信号から立体画像を観察者に提供する立体表示
系65と、立体視硬性内視鏡63に照明光を供給する照
明用光源装置66とを有する。
【0005】図10(a)に示す構成の従来例の立体視
硬性内視鏡41は、完全に独立した2本の光学系を並列
に配置し、撮像素子16A′,16B′上に結像する。
つまり2つの対物光学系2A′,2B′で互いに視差の
ある左右像を取り込み、それぞれの像をリレー光学系3
A′,3B′で伝送し、左右光軸間隔を拡げるための軸
間隔拡大光学系4A′,4B′で光路を変更し、さらに
撮像光学系15A′,15B′を経て撮像素子16
A′,16B′上に結像する構成になっている。
硬性内視鏡41は、完全に独立した2本の光学系を並列
に配置し、撮像素子16A′,16B′上に結像する。
つまり2つの対物光学系2A′,2B′で互いに視差の
ある左右像を取り込み、それぞれの像をリレー光学系3
A′,3B′で伝送し、左右光軸間隔を拡げるための軸
間隔拡大光学系4A′,4B′で光路を変更し、さらに
撮像光学系15A′,15B′を経て撮像素子16
A′,16B′上に結像する構成になっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図10(a)の光学系
では左右それぞれの光学系が独立しているため、視野方
向のバラツキや、倍率、ピント等の光学性能には、左右
光学系の相対的な差があるために、それをなくすための
光学調整が非常に煩雑になる。また、左右それぞれに光
学系が独立しているために部品点数が多くなり、高価と
なる。
では左右それぞれの光学系が独立しているため、視野方
向のバラツキや、倍率、ピント等の光学性能には、左右
光学系の相対的な差があるために、それをなくすための
光学調整が非常に煩雑になる。また、左右それぞれに光
学系が独立しているために部品点数が多くなり、高価と
なる。
【0007】一方、図10(b)に示す従来例(独実案
G9217980)の立体視硬性内視鏡91は、挿入部
に物体像を結像させる対物光学系2′と、この対物光学
系2′の像をリレーするリレー光学系3′と、そのリレ
ー光学系3′の最終像4′を無限遠に結像させる無限遠
結像光学系9が組込まれていて、これらは同一の光軸を
有している。
G9217980)の立体視硬性内視鏡91は、挿入部
に物体像を結像させる対物光学系2′と、この対物光学
系2′の像をリレーするリレー光学系3′と、そのリレ
ー光学系3′の最終像4′を無限遠に結像させる無限遠
結像光学系9が組込まれていて、これらは同一の光軸を
有している。
【0008】その後方には、2つの開口部を有した明る
さ絞り6′と、その明るさ絞り6′で制限された光束を
撮像素子16A′,16B′の撮像面に像7A′,7
B′を結像させるために並列に配置された2つの分離撮
像光学系5A′,5B′(5′で総称)と、左右光軸間
隔を拡げるための軸間隔拡大光学系10A,10Bと、
撮像素子16A′,16B′がそれぞれ2つ配置された
構成となっている。
さ絞り6′と、その明るさ絞り6′で制限された光束を
撮像素子16A′,16B′の撮像面に像7A′,7
B′を結像させるために並列に配置された2つの分離撮
像光学系5A′,5B′(5′で総称)と、左右光軸間
隔を拡げるための軸間隔拡大光学系10A,10Bと、
撮像素子16A′,16B′がそれぞれ2つ配置された
構成となっている。
【0009】この立体視硬性内視鏡51は、光軸が対物
光学系2′、リレー光学系3′、無限遠結像光学系9を
共に共有している。従って、図10(a)の2本光学系
の構成に生じた左右画像のピントのバラツキ、倍率のバ
ラツキが大きいという欠点と部品点数が多くなるという
点は改善されている。
光学系2′、リレー光学系3′、無限遠結像光学系9を
共に共有している。従って、図10(a)の2本光学系
の構成に生じた左右画像のピントのバラツキ、倍率のバ
ラツキが大きいという欠点と部品点数が多くなるという
点は改善されている。
【0010】しかし、この構成では、左右の光軸間隔を
拡げるための軸間隔拡大光学系10A′,10B′が存
在するため、プリズムもしくはミラーの光学調整が必要
となり調整が複雑化する。また、軸間隔拡大光学系10
A′,10B′を用いない構成とした場合においても、
この従来例の構成では分離撮像光学系5A′,5B′の
光軸上に撮像素子16A′,16B′の撮像面の中心を
設定しているので、手元側(挿入部以外の部分)が光軸
方向に長くなり大型化してしまい、操作しにくくなると
いう問題がある。
拡げるための軸間隔拡大光学系10A′,10B′が存
在するため、プリズムもしくはミラーの光学調整が必要
となり調整が複雑化する。また、軸間隔拡大光学系10
A′,10B′を用いない構成とした場合においても、
この従来例の構成では分離撮像光学系5A′,5B′の
光軸上に撮像素子16A′,16B′の撮像面の中心を
設定しているので、手元側(挿入部以外の部分)が光軸
方向に長くなり大型化してしまい、操作しにくくなると
いう問題がある。
【0011】本発明は上述した課題に鑑みなされたもの
で、その目的は手元側の光軸方向の長さ短縮により小型
化できる立体視硬性内視鏡を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は撮像素子側の光軸間隔を拡げる
軸間隔拡大光学系が不要で左右の光学調整が容易である
立体視硬性内視鏡を提供することにある。
で、その目的は手元側の光軸方向の長さ短縮により小型
化できる立体視硬性内視鏡を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は撮像素子側の光軸間隔を拡げる
軸間隔拡大光学系が不要で左右の光学調整が容易である
立体視硬性内視鏡を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段および作用】被検体内に挿
入される挿入部と、前記挿入部先端内に配置され、1つ
の光軸を有して物体の像を結ぶための対物光学系と、前
記対物光学系と共通の光軸を有し、かつ、前記対物光学
系で結像した像を手元側方向に伝達するためのリレー光
学系と、2つの光軸を有し、かつ、前記リレー光学系の
手元側に形成された最終像からの光束を斜め後方側に導
き、互いに視差のある2つの像に分離して結像する分離
撮像光学系と、前記分離して結像される左右の像を撮像
する撮像素子と、を有することによって、リレー光学系
の最終像からの光束を分離撮像光学系により斜め後方側
に導いて撮像素子上に左右の像を結ぶようにして光軸方
向の長さを短縮できるようにして小型化を可能にする。
入される挿入部と、前記挿入部先端内に配置され、1つ
の光軸を有して物体の像を結ぶための対物光学系と、前
記対物光学系と共通の光軸を有し、かつ、前記対物光学
系で結像した像を手元側方向に伝達するためのリレー光
学系と、2つの光軸を有し、かつ、前記リレー光学系の
手元側に形成された最終像からの光束を斜め後方側に導
き、互いに視差のある2つの像に分離して結像する分離
撮像光学系と、前記分離して結像される左右の像を撮像
する撮像素子と、を有することによって、リレー光学系
の最終像からの光束を分離撮像光学系により斜め後方側
に導いて撮像素子上に左右の像を結ぶようにして光軸方
向の長さを短縮できるようにして小型化を可能にする。
【0013】また、この構成で軸間隔拡大光学系を不要
にすることができ、この場合には軸間隔拡大光学系の調
整が不要で、かつ手元側の光学系を小型化することもで
きる。
にすることができ、この場合には軸間隔拡大光学系の調
整が不要で、かつ手元側の光学系を小型化することもで
きる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図1〜図5は本発明の第1実施例に係
り、図1は本発明の第1実施例の立体視硬性内視鏡の概
略の構成を示し、図2は第1実施例の立体視硬性内視鏡
の光学系の具体的な構成を示し、図3(a)は図2の光
学系を機能的な模式図で示し、図3(b)は比較のため
の従来例の光学系を機能的な模式図で示し、図4は分離
撮像光学系の一部を示し、図5は非球面の座標系を示
す。
的に説明する。図1〜図5は本発明の第1実施例に係
り、図1は本発明の第1実施例の立体視硬性内視鏡の概
略の構成を示し、図2は第1実施例の立体視硬性内視鏡
の光学系の具体的な構成を示し、図3(a)は図2の光
学系を機能的な模式図で示し、図3(b)は比較のため
の従来例の光学系を機能的な模式図で示し、図4は分離
撮像光学系の一部を示し、図5は非球面の座標系を示
す。
【0015】図1に示すように本発明の第1実施例の立
体視硬性内視鏡11は直視型の硬性内視鏡部(スコープ
部と略記)12aと、このスコープ部12aに着脱自在
で接続されるカメラヘッド部13とから構成される。ま
た、直視型のスコープ部12aの代わりに斜視型のスコ
ープ部12bと、このスコープ部12bに着脱自在で接
続されるカメラヘッド部13とから構成することもでき
る。
体視硬性内視鏡11は直視型の硬性内視鏡部(スコープ
部と略記)12aと、このスコープ部12aに着脱自在
で接続されるカメラヘッド部13とから構成される。ま
た、直視型のスコープ部12aの代わりに斜視型のスコ
ープ部12bと、このスコープ部12bに着脱自在で接
続されるカメラヘッド部13とから構成することもでき
る。
【0016】スコープ部12a又は12bは、被検体内
に挿入可能なように硬性で細長にされた挿入部14と、
この挿入部14の後端に形成された太径の把持部15と
を有し、この把持部15の後端にはカメラヘッド部13
が着脱自在で接続できる。
に挿入可能なように硬性で細長にされた挿入部14と、
この挿入部14の後端に形成された太径の把持部15と
を有し、この把持部15の後端にはカメラヘッド部13
が着脱自在で接続できる。
【0017】挿入部14内には図示しないライトガイド
が挿通され、このライトガイドは把持部15の側部のラ
イトガイド口金に至り、図示しないライトガイドケーブ
ルを介して光源装置と接続することにより光源装置から
の照明光を伝送し、挿入部14の先端部の照明窓から前
方或いは斜め前方に出射し、被検体内の患部などの物体
1(図2参照)を照明する。照明された物体1は挿入部
14の先端部に配置した対物光学系2によってその結像
位置に、物体1の像を結ぶ。
が挿通され、このライトガイドは把持部15の側部のラ
イトガイド口金に至り、図示しないライトガイドケーブ
ルを介して光源装置と接続することにより光源装置から
の照明光を伝送し、挿入部14の先端部の照明窓から前
方或いは斜め前方に出射し、被検体内の患部などの物体
1(図2参照)を照明する。照明された物体1は挿入部
14の先端部に配置した対物光学系2によってその結像
位置に、物体1の像を結ぶ。
【0018】対物光学系2の光軸(斜視型の場合には対
物光学系2の後群レンズ系の光軸)O上に挿入部14内
及び把持部15内にリレー光学系3が配置され、後方側
に像を順次結び、像を後方側に伝送する。そして、リレ
ー光学系3の後方位置に伝送した最終像4(図2参照)
を結ぶ。この最終像4はカメラヘッド部13内に、左右
に配置された分離撮像光学系5A,5B(図2の絞り6
も含めて分離撮像光学系5とも記す)によってそれぞれ
斜め後方側の左右の結像位置に像7A,7Bを結ぶ。左
右の結像位置には撮像素子16a,16bの撮像面が配
置され、結像された左右の像7A,7Bをそれぞれ光電
変換する。このように左右の結像位置は撮像面の位置で
もあるので、像7A,7Bを撮像面像7A,7Bとも記
す。
物光学系2の後群レンズ系の光軸)O上に挿入部14内
及び把持部15内にリレー光学系3が配置され、後方側
に像を順次結び、像を後方側に伝送する。そして、リレ
ー光学系3の後方位置に伝送した最終像4(図2参照)
を結ぶ。この最終像4はカメラヘッド部13内に、左右
に配置された分離撮像光学系5A,5B(図2の絞り6
も含めて分離撮像光学系5とも記す)によってそれぞれ
斜め後方側の左右の結像位置に像7A,7Bを結ぶ。左
右の結像位置には撮像素子16a,16bの撮像面が配
置され、結像された左右の像7A,7Bをそれぞれ光電
変換する。このように左右の結像位置は撮像面の位置で
もあるので、像7A,7Bを撮像面像7A,7Bとも記
す。
【0019】図2は例えば直視型のスコープ部12aに
カメラヘッド部13を装着した場合の光学系全体の具体
的構成を示し、図3(a)はその光学系を機能的な模式
図で示している。
カメラヘッド部13を装着した場合の光学系全体の具体
的構成を示し、図3(a)はその光学系を機能的な模式
図で示している。
【0020】この実施例の光学系では、分離撮像光学系
5以降が2光軸の偏心光学系となり、少なくとも5本の
機械的に定まる光軸(対物・リレー光学系の光軸O、左
右の2本の分離撮像光学系5A,5Bの光軸Oa,O
b、左右2個の撮像素子16A,16Bの撮像面中心軸
17a,17b)が存在する。
5以降が2光軸の偏心光学系となり、少なくとも5本の
機械的に定まる光軸(対物・リレー光学系の光軸O、左
右の2本の分離撮像光学系5A,5Bの光軸Oa,O
b、左右2個の撮像素子16A,16Bの撮像面中心軸
17a,17b)が存在する。
【0021】図2に示すように物体1の中心を出射する
2本の光線は、光軸O上に配置された対物光学系2、リ
レー光学系3を経て最終像4の位置に至る。そして、こ
の最終像4の位置から出た光線は光軸Oの後方側に左右
に偏心して形成された絞り6の各開口を通る斜めの光路
を通り、光軸Oから左右に偏心する光軸Oa,Obに配
置された分離撮像光学系5A,5B、光学フィルタ群1
7を経て、光軸Oa,Obよりもさらに大きく左右に偏
心して配置された左右の撮像素子16A,16Bの撮像
面の中心に到達するように、手元側の光学系(分離撮像
光学系5以降)が設定されている。
2本の光線は、光軸O上に配置された対物光学系2、リ
レー光学系3を経て最終像4の位置に至る。そして、こ
の最終像4の位置から出た光線は光軸Oの後方側に左右
に偏心して形成された絞り6の各開口を通る斜めの光路
を通り、光軸Oから左右に偏心する光軸Oa,Obに配
置された分離撮像光学系5A,5B、光学フィルタ群1
7を経て、光軸Oa,Obよりもさらに大きく左右に偏
心して配置された左右の撮像素子16A,16Bの撮像
面の中心に到達するように、手元側の光学系(分離撮像
光学系5以降)が設定されている。
【0022】図2で物体1の中心を出射する2本の光線
は、上記のように共通の光軸O上の対物光学系2、リレ
ー光学系3を経て最終像4の位置に至り、この最終像4
の位置から出た光線はさらに分離撮像光学系5A,5
B、光学フィルタ群17を経てそれぞれ左右の撮像素子
16A,16Bの撮像面の中心に到達するので、上記2
本の光線は光学的に定まる左右の立体視軸とみなすこと
ができる。
は、上記のように共通の光軸O上の対物光学系2、リレ
ー光学系3を経て最終像4の位置に至り、この最終像4
の位置から出た光線はさらに分離撮像光学系5A,5
B、光学フィルタ群17を経てそれぞれ左右の撮像素子
16A,16Bの撮像面の中心に到達するので、上記2
本の光線は光学的に定まる左右の立体視軸とみなすこと
ができる。
【0023】後述のデータ中に示した内向角とは、これ
ら2本の立体視軸の物体1側でのはさみ角であり、この
大きさが立体感を左右する。内向角が大きいほど立体感
が増大し、奥行き方向の情報を捉えやすくなるが、内向
角が大きすぎると観察者が疲労しやすくなるため、用途
に応じた適度な内向角の設定が必要となる。
ら2本の立体視軸の物体1側でのはさみ角であり、この
大きさが立体感を左右する。内向角が大きいほど立体感
が増大し、奥行き方向の情報を捉えやすくなるが、内向
角が大きすぎると観察者が疲労しやすくなるため、用途
に応じた適度な内向角の設定が必要となる。
【0024】本実施例の光学系では図10(a)に示し
た従来のタイプよりも内向角が小さくなりやすいため、
対物光学系2、リレー光学系3を非立体視の硬性内視鏡
よりも太くして開口数を大きくとることにより適度な内
向角が得られるようにしている。
た従来のタイプよりも内向角が小さくなりやすいため、
対物光学系2、リレー光学系3を非立体視の硬性内視鏡
よりも太くして開口数を大きくとることにより適度な内
向角が得られるようにしている。
【0025】対物光学系2は斜視化も想定して設計して
いる。図2に示したものは直視であるが、物体側の長い
棒状部材2aを斜視プリズムに置き換えることによっ
て、斜視型も構成できる。対物光学系2のその他の特徴
としては、非球面を用いてディストーションを補正して
いることが挙げられる。
いる。図2に示したものは直視であるが、物体側の長い
棒状部材2aを斜視プリズムに置き換えることによっ
て、斜視型も構成できる。対物光学系2のその他の特徴
としては、非球面を用いてディストーションを補正して
いることが挙げられる。
【0026】先端部の平凹レンズ2bの凹面が非球面で
あり、非球面の形状をレンズの周辺にいくに従い曲率が
弱まる形状とすることにより主光線の過度の屈折を抑制
し、ディストーションを補正している。ディストーショ
ンが残存するとそれによる像の歪みを奥行き方向の情報
と錯覚してしまい正確な立体感を得にくくなり望ましく
ない。ディストーションを補正しない場合は画角65°
で−15%程度のタル型ディストーションとなるが、本
実施例のデータでは−2.88%であり、ディストーシ
ョンは十分に補正されている。
あり、非球面の形状をレンズの周辺にいくに従い曲率が
弱まる形状とすることにより主光線の過度の屈折を抑制
し、ディストーションを補正している。ディストーショ
ンが残存するとそれによる像の歪みを奥行き方向の情報
と錯覚してしまい正確な立体感を得にくくなり望ましく
ない。ディストーションを補正しない場合は画角65°
で−15%程度のタル型ディストーションとなるが、本
実施例のデータでは−2.88%であり、ディストーシ
ョンは十分に補正されている。
【0027】リレー光学系3は像伝送を例えば3回行う
ために3つのリレーレンズ系3a,3b,3cで構成し
た部分光学系を有し、リレーレンズ系3aと3bを同一
の構成としている。また、リレーレンズ系3a,3bは
光軸方向に沿って前後に対称なレンズ系で構成され、像
倍率は−1倍、入射瞳・射出瞳位置は無限遠で設計して
いる。リレーレンズ系3cは像倍率が−1.16倍、入
射瞳位置は無限遠、射出瞳位置は有限で設計している。
また、リレーレンズ系3cの構成をリレーレンズ系3
a,3bと変えている理由はリレー光学系3の射出瞳位
置を分離撮像光学系5の入射瞳位置(図2では明るさ絞
り6の位置)に合わせるためである。
ために3つのリレーレンズ系3a,3b,3cで構成し
た部分光学系を有し、リレーレンズ系3aと3bを同一
の構成としている。また、リレーレンズ系3a,3bは
光軸方向に沿って前後に対称なレンズ系で構成され、像
倍率は−1倍、入射瞳・射出瞳位置は無限遠で設計して
いる。リレーレンズ系3cは像倍率が−1.16倍、入
射瞳位置は無限遠、射出瞳位置は有限で設計している。
また、リレーレンズ系3cの構成をリレーレンズ系3
a,3bと変えている理由はリレー光学系3の射出瞳位
置を分離撮像光学系5の入射瞳位置(図2では明るさ絞
り6の位置)に合わせるためである。
【0028】リレー光学系3の射出瞳位置が分離撮像光
学系5の入射瞳位置からずれると、軸外の光束が明るさ
絞り6の左右の開口を通過できなくなり、視野周辺の像
がけられる問題が生じる。このため、リレーレンズ系3
cではリレー最終像4に最も近接したところに正のパワ
ーのフィールドレンズ3dを配置して、そのパワーによ
り射出瞳位置を制御している。
学系5の入射瞳位置からずれると、軸外の光束が明るさ
絞り6の左右の開口を通過できなくなり、視野周辺の像
がけられる問題が生じる。このため、リレーレンズ系3
cではリレー最終像4に最も近接したところに正のパワ
ーのフィールドレンズ3dを配置して、そのパワーによ
り射出瞳位置を制御している。
【0029】尚、製品の構成上、スコープ部12aとカ
メラヘッド部13を分離して構成する場合は、リレー光
学系3中にスコープ部の組立時ピント調整を行うための
ピント調整機構を設けるとよい。具体的には、リレーレ
ンズ系3c中のレンズの少なくとも一部を光軸方向に移
動させる機構を持たせればよい。本実施例では図中の3
dを単独で光軸方向に移動することによりピント調整を
行うことができる。
メラヘッド部13を分離して構成する場合は、リレー光
学系3中にスコープ部の組立時ピント調整を行うための
ピント調整機構を設けるとよい。具体的には、リレーレ
ンズ系3c中のレンズの少なくとも一部を光軸方向に移
動させる機構を持たせればよい。本実施例では図中の3
dを単独で光軸方向に移動することによりピント調整を
行うことができる。
【0030】尚、フィールドレンズ3dに入射する光束
は平行光束になるように設計している。また、レンズを
動かさないピント調整方法としては、カメラヘッド部1
3と接続する際の機械的位置を決定するスコープ部12
a又は12bのつきあて位置とリレー最終像4の間隔を
機械的に変動可能なようにする方法がある。
は平行光束になるように設計している。また、レンズを
動かさないピント調整方法としては、カメラヘッド部1
3と接続する際の機械的位置を決定するスコープ部12
a又は12bのつきあて位置とリレー最終像4の間隔を
機械的に変動可能なようにする方法がある。
【0031】明るさ絞り6はこの実施例においては分離
撮像光学系5の最前方に配置している。この場合、製品
構成上のスコープ部12a又は12bとカメラヘッド部
13の分離は明るさ絞り6の前後どちらかで行うのが望
ましい。
撮像光学系5の最前方に配置している。この場合、製品
構成上のスコープ部12a又は12bとカメラヘッド部
13の分離は明るさ絞り6の前後どちらかで行うのが望
ましい。
【0032】明るさ絞り6をスコープ部12a又は12
bに配置する場合はカメラヘッド部13内の分離撮像光
学系5と機械的に別体となってしまうため、分離撮像光
学系5の左右光軸と明るさ絞り6の左右開口の軸合わせ
に配慮した機械設計が必要となる。特に、スコープ部1
2a又は12bとカメラヘッド部13を相対的に回転さ
せる場合は、スコープ部12a又は12b内の明るさ絞
り6はスコープ部12a又は12bの回転と同期せず
に、カメラヘッド部13と同期させ光軸ずれが生じない
ようにせねばならない。
bに配置する場合はカメラヘッド部13内の分離撮像光
学系5と機械的に別体となってしまうため、分離撮像光
学系5の左右光軸と明るさ絞り6の左右開口の軸合わせ
に配慮した機械設計が必要となる。特に、スコープ部1
2a又は12bとカメラヘッド部13を相対的に回転さ
せる場合は、スコープ部12a又は12b内の明るさ絞
り6はスコープ部12a又は12bの回転と同期せず
に、カメラヘッド部13と同期させ光軸ずれが生じない
ようにせねばならない。
【0033】分離撮像光学系5の左右の分離撮像光学系
5A,5Bはそれぞれ第1及び第2分離撮像レンズ系5
c,5dの2つの部分光学系からなり、前側レンズ群と
なる第1分離撮像レンズ系5cは撮像素子16A,16
B側に凸面を有する正の接合メニスカスレンズ、後側レ
ンズ群となる第2分離撮像レンズ系5dは第1分離撮像
レンズ系5c側から順に正の単レンズ、負の単レンズか
らなる。第2分離撮像レンズ系5dを正負のパワー配置
で構成した理由は、主点位置を第1分離撮像レンズ系5
c側によせてバックフォーカスを短くし、少しでも手元
側の光学系の長さを短くするためである。
5A,5Bはそれぞれ第1及び第2分離撮像レンズ系5
c,5dの2つの部分光学系からなり、前側レンズ群と
なる第1分離撮像レンズ系5cは撮像素子16A,16
B側に凸面を有する正の接合メニスカスレンズ、後側レ
ンズ群となる第2分離撮像レンズ系5dは第1分離撮像
レンズ系5c側から順に正の単レンズ、負の単レンズか
らなる。第2分離撮像レンズ系5dを正負のパワー配置
で構成した理由は、主点位置を第1分離撮像レンズ系5
c側によせてバックフォーカスを短くし、少しでも手元
側の光学系の長さを短くするためである。
【0034】第1及び第2分離撮像レンズ系5c,5d
の間では平行光束が得られるように設計しているが、こ
れはスコープ部12a又は12bとカメラヘッド部13
を分離して構成する際に効果を発揮するもので、カメラ
ヘッド部13のピント調整を行う際に非常に有効であ
る。レンズを光軸方向に移動させることによるピント調
整では、通常は同時に像倍率の変動が生じてしまう。こ
のため、左右独立にピント調整を行わざるを得ない場合
には左右の倍率差が生じてしまう。
の間では平行光束が得られるように設計しているが、こ
れはスコープ部12a又は12bとカメラヘッド部13
を分離して構成する際に効果を発揮するもので、カメラ
ヘッド部13のピント調整を行う際に非常に有効であ
る。レンズを光軸方向に移動させることによるピント調
整では、通常は同時に像倍率の変動が生じてしまう。こ
のため、左右独立にピント調整を行わざるを得ない場合
には左右の倍率差が生じてしまう。
【0035】本実施例の構成では、第1及び第2分離撮
像レンズ系5c,5d間が平行光束であることにより、
そのどちらか一方をピント調整のために移動させても像
倍率の変動がほとんど生じない。そのため、左右独立に
ピント調整を行っても左右の倍率差が生じないため、立
体視への悪影響がない。
像レンズ系5c,5d間が平行光束であることにより、
そのどちらか一方をピント調整のために移動させても像
倍率の変動がほとんど生じない。そのため、左右独立に
ピント調整を行っても左右の倍率差が生じないため、立
体視への悪影響がない。
【0036】尚、撮像素子16A,16Bの光軸方向の
移動機構が設置可能であれば、分離撮像光学系5でのピ
ント調整は不要である。
移動機構が設置可能であれば、分離撮像光学系5でのピ
ント調整は不要である。
【0037】左右の分離撮像光学系5A,5Bの光軸間
隔dは両撮像面の中心軸間の間隔D(単に中心軸間隔D
とも記す)よりも狭いため、レンズの配置に困難を伴う
場合がある。本実施例の場合、左右の分離撮像光学系5
A,5Bの光軸間隔dよりも左右の分離撮像光学系5
A,5B中のレンズ有効径の方が大きいため、円形のレ
ンズでは左右のレンズ同士がぶつかる問題が生じてしま
う。このため、左右の分離撮像光学系5A,5Bに用い
るレンズは単なる円形でなく左右相対する側の一部を削
ったレンズを用いる必要がある。具体的には、図4の如
く機械的障害の生じる側のレンズの外周部を直線状に削
りおとすのが望ましい。尚、図4には第1分離撮像レン
ズ系5cのみしか表示していないが、第2分離撮像レン
ズ系5dにも同様の加工が施されている。
隔dは両撮像面の中心軸間の間隔D(単に中心軸間隔D
とも記す)よりも狭いため、レンズの配置に困難を伴う
場合がある。本実施例の場合、左右の分離撮像光学系5
A,5Bの光軸間隔dよりも左右の分離撮像光学系5
A,5B中のレンズ有効径の方が大きいため、円形のレ
ンズでは左右のレンズ同士がぶつかる問題が生じてしま
う。このため、左右の分離撮像光学系5A,5Bに用い
るレンズは単なる円形でなく左右相対する側の一部を削
ったレンズを用いる必要がある。具体的には、図4の如
く機械的障害の生じる側のレンズの外周部を直線状に削
りおとすのが望ましい。尚、図4には第1分離撮像レン
ズ系5cのみしか表示していないが、第2分離撮像レン
ズ系5dにも同様の加工が施されている。
【0038】撮像素子16A,16Bと左右の分離撮像
光学系5A,5Bの間には光学フィルタ群17を配置し
ている。その内訳は、赤外カットフィルタ、処置用レー
ザ光カットフィルタ(主にYAGレーザ)、光学的ロー
パスフィルタ(主に水晶)などである。
光学系5A,5Bの間には光学フィルタ群17を配置し
ている。その内訳は、赤外カットフィルタ、処置用レー
ザ光カットフィルタ(主にYAGレーザ)、光学的ロー
パスフィルタ(主に水晶)などである。
【0039】続いて、リレー光学系3と分離撮像光学系
5の間を境にスコープ部12a又は12bとカメラヘッ
ド部13を分離する際の光学調整について述べる。図1
に示す構成では、1つのカメラヘッド部13に複数のス
コープ部12a又は12bを取り付けて使用するため、
各システムの光学的互換性の確保が重要となる。そのた
めには、製品組立時の光学調整として以下の調整機構が
必要である。
5の間を境にスコープ部12a又は12bとカメラヘッ
ド部13を分離する際の光学調整について述べる。図1
に示す構成では、1つのカメラヘッド部13に複数のス
コープ部12a又は12bを取り付けて使用するため、
各システムの光学的互換性の確保が重要となる。そのた
めには、製品組立時の光学調整として以下の調整機構が
必要である。
【0040】スコープ部12a又は12bのピント調整
機構(リレー光学系3における光軸方向のレンズ移動、
または、カメラヘッド部13と接続するマウントつきあ
て位置の光軸方向の調整) カメラヘッド部13のピント調整機構(分離撮像光学系
5における光軸方向のレンズ移動、または、撮像素子1
6A,16Bの光軸方向の移動) カメラヘッド部13における、撮像素子16A,16B
の光軸に垂直な平面内での位置移動による偏心調整 カメラヘッド部13における、撮像素子16A,16B
の光軸に垂直な平面内での回転方向の調整 上記に示す調整機構を持たせないと、スコープ部12a
又は12bとカメラヘッド部13を分離する際の光学的
互換性の確保が困難となり、スコープ部12a又は12
bとカメラヘッド部13を接続しただけで良好な立体観
察を行うことが困難となり、ユーザにとって不便にな
る。
機構(リレー光学系3における光軸方向のレンズ移動、
または、カメラヘッド部13と接続するマウントつきあ
て位置の光軸方向の調整) カメラヘッド部13のピント調整機構(分離撮像光学系
5における光軸方向のレンズ移動、または、撮像素子1
6A,16Bの光軸方向の移動) カメラヘッド部13における、撮像素子16A,16B
の光軸に垂直な平面内での位置移動による偏心調整 カメラヘッド部13における、撮像素子16A,16B
の光軸に垂直な平面内での回転方向の調整 上記に示す調整機構を持たせないと、スコープ部12a
又は12bとカメラヘッド部13を分離する際の光学的
互換性の確保が困難となり、スコープ部12a又は12
bとカメラヘッド部13を接続しただけで良好な立体観
察を行うことが困難となり、ユーザにとって不便にな
る。
【0041】図3(a)の光学系模式図においては、こ
の実施例の大きな特徴となるリレー光学系以降の部分に
関しては、レンズのパワー配置を用いて示している。図
3(a)において、太線の矢印は実像を示し、細線で両
端に矢を有する矢印はレンズによる正のパワーを示す。
物体1を出た光束は対物光学系2、リレー光学系3を通
過後、リレー最終像4を形成する。リレー最終像4は左
右に分離されていない単なる1つの実像である。
の実施例の大きな特徴となるリレー光学系以降の部分に
関しては、レンズのパワー配置を用いて示している。図
3(a)において、太線の矢印は実像を示し、細線で両
端に矢を有する矢印はレンズによる正のパワーを示す。
物体1を出た光束は対物光学系2、リレー光学系3を通
過後、リレー最終像4を形成する。リレー最終像4は左
右に分離されていない単なる1つの実像である。
【0042】リレー最終像4を出た光束は、左右独立の
2光軸からなる分離撮像光学系5A,5Bに入射し、左
右の像を形成する光束はここで完全に分離される。通常
は分離撮像光学系5A,5Bの前後もしくは内部に明る
さ絞り6を設ける。分離撮像光学系5A,5Bを通過し
た光束は左右独立の2つの実像である撮像面像7A,7
Bを形成する。この撮像面像7A,7Bの位置に撮像素
子16A,16Bの撮像面をそれぞれ配置することによ
り、視差を有する左右の物体像の撮像が可能となる。
2光軸からなる分離撮像光学系5A,5Bに入射し、左
右の像を形成する光束はここで完全に分離される。通常
は分離撮像光学系5A,5Bの前後もしくは内部に明る
さ絞り6を設ける。分離撮像光学系5A,5Bを通過し
た光束は左右独立の2つの実像である撮像面像7A,7
Bを形成する。この撮像面像7A,7Bの位置に撮像素
子16A,16Bの撮像面をそれぞれ配置することによ
り、視差を有する左右の物体像の撮像が可能となる。
【0043】手元側の光軸方向の長さはリレー最終像4
から撮像面像7A,7Bまでの距離Lに依存し、距離L
が小さいほど手元側を短くでき望ましい。仕様からのL
の見積値をLeとすると第1実施例の構成におけるLe
は下式で求められる。
から撮像面像7A,7Bまでの距離Lに依存し、距離L
が小さいほど手元側を短くでき望ましい。仕様からのL
の見積値をLeとすると第1実施例の構成におけるLe
は下式で求められる。
【0044】 Le=D(1−β)/|2(tanθ−βtanθ′)| (1) (1)式にてθ′=θの場合には Le=D/|2tanθ| (2) また、(1)式にてθ′=0°の場合には Le=D(1−β)/|2tanθ| (3) ここで、θ,θ′はリレー最終像4の中心から出射し、
明るさ絞り6の左右の開口中心を通る分離撮像光学系5
A,5Bの主光線の入射角,出射角、Dは撮像面像7
A,7Bの中心軸間の間隔、βはリレー最終像4から撮
像面像7A,7Bまでの光学系における像の近軸横倍率
である。本実施例の構成ではβは分離撮像光学系5A,
5Bの近軸横倍率となる。また、θ,θ′共に正であ
る。
明るさ絞り6の左右の開口中心を通る分離撮像光学系5
A,5Bの主光線の入射角,出射角、Dは撮像面像7
A,7Bの中心軸間の間隔、βはリレー最終像4から撮
像面像7A,7Bまでの光学系における像の近軸横倍率
である。本実施例の構成ではβは分離撮像光学系5A,
5Bの近軸横倍率となる。また、θ,θ′共に正であ
る。
【0045】(1)式中のパラメータのうち、θ,D,
βは設計仕様に応じておおよそ定まってしまう。入射角
θの選択は立体感に影響を与えるが、立体感を大きくす
るためにはリレー光学系3の開口数をフルに活用する必
要が生じるため、入射角θはリレー光学系3の開口数に
応じて定まる。
βは設計仕様に応じておおよそ定まってしまう。入射角
θの選択は立体感に影響を与えるが、立体感を大きくす
るためにはリレー光学系3の開口数をフルに活用する必
要が生じるため、入射角θはリレー光学系3の開口数に
応じて定まる。
【0046】中心軸間隔Dは手元側の横幅縮小のために
は左右の撮像素子16A,16Bのパッケージがぶつか
り合わない程度で小さな値を選択する必要がある。近軸
横倍率βは用いる撮像素子16A,16Bに応じて定め
られている。
は左右の撮像素子16A,16Bのパッケージがぶつか
り合わない程度で小さな値を選択する必要がある。近軸
横倍率βは用いる撮像素子16A,16Bに応じて定め
られている。
【0047】このように、リレー光学系3の開口数と撮
像素子16A,16Bが決まればθ,D,βの取り得る
値がほぼ決定されてしまう。故に、(1)式中に残され
た自由度を有するパラメータは出射角θ′だけとなる。
像素子16A,16Bが決まればθ,D,βの取り得る
値がほぼ決定されてしまう。故に、(1)式中に残され
た自由度を有するパラメータは出射角θ′だけとなる。
【0048】(1)式では出射角θ′が大きくなるほど
見積値Leを小さくできることがわかる。参考にθ′=
θの場合の(2)式、θ′=0°の場合の(3)式を比
べると、見積値Leは常に(2)式の方が(3)式より
も小さい。特にβ≦−1の拡大系の場合は2倍以上の違
いを生じてしまう。
見積値Leを小さくできることがわかる。参考にθ′=
θの場合の(2)式、θ′=0°の場合の(3)式を比
べると、見積値Leは常に(2)式の方が(3)式より
も小さい。特にβ≦−1の拡大系の場合は2倍以上の違
いを生じてしまう。
【0049】本実施例の構成ではリレー最終像4の直後
に分離撮像光学系5A,5Bを配置させて、リレー最終
像4の中心から出射し、明るさ絞り6の左右の開口中心
を通る分離撮像光学系5A,5Bの主光線を斜めに出射
させることにより、見積値Leを小さくし手元側の長さ
を短縮した。
に分離撮像光学系5A,5Bを配置させて、リレー最終
像4の中心から出射し、明るさ絞り6の左右の開口中心
を通る分離撮像光学系5A,5Bの主光線を斜めに出射
させることにより、見積値Leを小さくし手元側の長さ
を短縮した。
【0050】次に、比較のため、従来の構成における見
積値Leについて述べる。図3(b)は従来例である独
実案G9217980の構成から軸間隔拡大光学系10
A′,10B′を削除した構成における光学系の模式図
である。物体1からリレー最終像4′までは図3(a)
とほぼ同じであるが、それ以降の光学系が大きく異なっ
ている。
積値Leについて述べる。図3(b)は従来例である独
実案G9217980の構成から軸間隔拡大光学系10
A′,10B′を削除した構成における光学系の模式図
である。物体1からリレー最終像4′までは図3(a)
とほぼ同じであるが、それ以降の光学系が大きく異なっ
ている。
【0051】リレー最終像4′を出た光束は、リレー光
学系3′と同軸の無限遠結像光学系9で平行光束に変換
される。平行光束は左右独立の2光軸からなる分離撮像
光学系5′及び明るさ絞り6′を通過して、左右独立の
2つの実像である撮像面像7A′,7B′を形成する。
この構成の場合には、θ′=0°に限られることによ
り、見積値Leは先に示した(3)式で表現される。
尚、図3(b)の場合の近軸横倍率βは無限遠結像光学
系9の焦点距離をfa、分離撮像光学系5′の焦点距離
をfbとすると、β=−fb/faの関係にある。
学系3′と同軸の無限遠結像光学系9で平行光束に変換
される。平行光束は左右独立の2光軸からなる分離撮像
光学系5′及び明るさ絞り6′を通過して、左右独立の
2つの実像である撮像面像7A′,7B′を形成する。
この構成の場合には、θ′=0°に限られることによ
り、見積値Leは先に示した(3)式で表現される。
尚、図3(b)の場合の近軸横倍率βは無限遠結像光学
系9の焦点距離をfa、分離撮像光学系5′の焦点距離
をfbとすると、β=−fb/faの関係にある。
【0052】リレー光学系3′の開口数と撮像素子が同
じで、かつθ,D,βの値が同じという条件でここに述
べた従来例の構成による(3)式と本実施例の構成によ
る(1)式を比較すると、本実施例の(1)式による見
積値Leの方が小さくなり、手元側の長さを短縮でき
る。後述する本実施例のデータを基に計算例を示すと以
下のようになる。
じで、かつθ,D,βの値が同じという条件でここに述
べた従来例の構成による(3)式と本実施例の構成によ
る(1)式を比較すると、本実施例の(1)式による見
積値Leの方が小さくなり、手元側の長さを短縮でき
る。後述する本実施例のデータを基に計算例を示すと以
下のようになる。
【0053】θ=7.12° D=16.08[m
m] β=−1.02 θ′=2.85° (1)式より 本実施例では、Le=92.44[m
m] (3)式より 従来例では、Le=130.02[m
m] 上記データでは本実施例の構成による見積値Leの方が
従来例の構成による見積値Leよりも38mm程度短
く、この差は非常に大きい。
m] β=−1.02 θ′=2.85° (1)式より 本実施例では、Le=92.44[m
m] (3)式より 従来例では、Le=130.02[m
m] 上記データでは本実施例の構成による見積値Leの方が
従来例の構成による見積値Leよりも38mm程度短
く、この差は非常に大きい。
【0054】本実施例の構成では、意識的に出射角θ′
を0°とせずに大きくすることにより手元側の長さの短
縮を図っているが、撮像素子として広く用いられている
カラー固体撮像素子を用いる場合は、出射角θ′が大き
すぎると色シェーディングの問題が生じる。色シェーデ
ィングの発生度合いは固体撮像素子毎に異なるが、出射
角θ′が3°を大きく越えると問題になる可能性が高
い。このため、第1実施例のデータではθ′=3°以下
に抑えて、色シェーディングの発生を防止している。
を0°とせずに大きくすることにより手元側の長さの短
縮を図っているが、撮像素子として広く用いられている
カラー固体撮像素子を用いる場合は、出射角θ′が大き
すぎると色シェーディングの問題が生じる。色シェーデ
ィングの発生度合いは固体撮像素子毎に異なるが、出射
角θ′が3°を大きく越えると問題になる可能性が高
い。このため、第1実施例のデータではθ′=3°以下
に抑えて、色シェーディングの発生を防止している。
【0055】また、この実施例では図1に示すように立
体視内視鏡11を挿入部14を有するスコープ部12a
又は12bと、カメラヘッド部13の2体に分けてい
る。これらは使用時に機械的に接続される。スコープ部
12a又は12bとカメラヘッド部13を分離したメリ
ットとして以下の点が挙げられる。
体視内視鏡11を挿入部14を有するスコープ部12a
又は12bと、カメラヘッド部13の2体に分けてい
る。これらは使用時に機械的に接続される。スコープ部
12a又は12bとカメラヘッド部13を分離したメリ
ットとして以下の点が挙げられる。
【0056】仕様の異なる複数のスコープ部(例えば視
野方向や挿入部外径の異なる物)を用意して手技に適し
たものを選んで使用できる。この際、カメラヘッド部は
1台あればよい。(一体化するとユーザの費用負担が増
大する) 電子部品、機械的可動部をもたないスコープ部はオート
クレーブによる滅菌を可能にし得る。(一体化するとオ
ートクレーブ耐性を得るのは困難) 上記メリットの中で特に重要なのが、視野方向の異なる
スコープ部を選べることである。図1は1つのカメラヘ
ッド部13に対し直視のスコープ部12aと斜視のスコ
ープ部12bが接続可能であることを示している。尚、
斜視のスコープ部12bを用いる場合は、挿入部14を
回転させて観察視野を広げることが頻繁に行われる。
野方向や挿入部外径の異なる物)を用意して手技に適し
たものを選んで使用できる。この際、カメラヘッド部は
1台あればよい。(一体化するとユーザの費用負担が増
大する) 電子部品、機械的可動部をもたないスコープ部はオート
クレーブによる滅菌を可能にし得る。(一体化するとオ
ートクレーブ耐性を得るのは困難) 上記メリットの中で特に重要なのが、視野方向の異なる
スコープ部を選べることである。図1は1つのカメラヘ
ッド部13に対し直視のスコープ部12aと斜視のスコ
ープ部12bが接続可能であることを示している。尚、
斜視のスコープ部12bを用いる場合は、挿入部14を
回転させて観察視野を広げることが頻繁に行われる。
【0057】この際、スコープ部12bとカメラヘッド
部13が同期して回転すると、観察像も回転するため非
常に処置が行いづらい。このため、カメラヘッド部13
とスコープ部12a又は12bの接続部は、スコープ部
12a又は12bのリレー光学系3の光軸を回転軸とし
て相対的に回転可能であることが望ましい。つまり、カ
メラヘッド部13が空間的に固定されている場合でもス
コープ部12a又は12bが自由に回転できるように構
成するのが良い。尚、上記メリットがあまり重要でない
場合は一体型として構成してもよく、第1実施例の光学
系の構成はどのような製品構成にも対応可能である。
部13が同期して回転すると、観察像も回転するため非
常に処置が行いづらい。このため、カメラヘッド部13
とスコープ部12a又は12bの接続部は、スコープ部
12a又は12bのリレー光学系3の光軸を回転軸とし
て相対的に回転可能であることが望ましい。つまり、カ
メラヘッド部13が空間的に固定されている場合でもス
コープ部12a又は12bが自由に回転できるように構
成するのが良い。尚、上記メリットがあまり重要でない
場合は一体型として構成してもよく、第1実施例の光学
系の構成はどのような製品構成にも対応可能である。
【0058】本実施例のレンズデータを以下に載せる
が、本実施例の光学系は上述の如く偏心光学系を含むた
め、リレー最終像4を境界として2分割してレンズデー
タを載せる。尚、以下の2分割のデータを製品構成上の
スコープ部、カメラヘッド部の分離と対応させる必要は
なく、製品構成上の機械的分離はこの切り分けとは別に
定めてよい。 上述の第1実施例の対物光学系2〜リレー最終像4のレンズデータ〉 面番号(K) 曲率半径(R) 面間隔(S) 屈折率(N) アッベ数(ν) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1 ∞ 0.4000 1.76820 71.79 2 ∞ 0.2000 1.00000 3 ∞ 0.8000 1.78472 25.76 4(非球面) 5.0000 1.4000 1.00000 5 ∞ 21.5700 1.88300 40.78 6 ∞ 5.6000 1.88300 40.78 7 -8.3140 1.1000 1.00000 8 -6.2590 1.0000 1.57501 41.49 9 9.4380 3.5000 1.88300 40.78 10 -28.6400 0.7000 1.00000 11 ∞ 11.5000 1.88300 40.78 12 -14.1320 1.3000 1.00000 13 -12.9550 1.7000 1.80518 25.43 14 5.8830 5.3000 1.48749 70.21 15 -13.3400 0.3000 1.00000 16 27.1360 10.2000 1.88300 40.78 17 -13.7980 1.2000 1.80518 25.43 18 -90.6670 5.0000 1.00000 19 ∞ 5.0000 1.00000 20 18.7500 34.0200 1.62004 36.25 21 -7.7830 1.9800 1.80518 25.43 22 -24.3640 0.5000 1.00000 23 26.1580 20.0000 1.62004 36.25 24 -26.1580 0.5000 1.00000 25 24.3640 1.9800 1.80518 25.43 26 7.7830 34.0200 1.62004 36.25 27 -18.7500 10.0000 1.00000 28 18.7500 34.0200 1.62004 36.25 29 -7.7830 1.9800 1.80518 25.43 30 -24.3640 0.5000 1.00000 31 26.1580 20.0000 1.62004 36.25 32 -26.1580 0.5000 1.00000 33 24.3640 1.9800 1.80518 25.43 34 7.7830 34.0200 1.62004 36.25 35 -18.7500 10.0000 1.00000 36 18.7500 34.0200 1.62004 36.25 37 -7.7830 1.9800 1.80518 25.43 38 -24.3640 0.5000 1.00000 39 26.1580 20.0000 1.62004 36.25 40 -26.1580 0.5000 1.00000 41 19.3750 3.0000 1.88300 40.78 42 ∞ 1.5000 1.72825 28.46 43 8.6820 6.1200 1.00000 44 12.4200 3.0000 1.77250 49.60 45 19.0720 20.7800 1.00000 46 16.6190 4.0000 1.88300 40.78 47 135.1380 6.0000 1.00000 48 ∞ 非球面(第4面) P=1 E=−0.53376×10^(−3) F=−0.80576×10^(−4) G=0.19333×10^(−5)
が、本実施例の光学系は上述の如く偏心光学系を含むた
め、リレー最終像4を境界として2分割してレンズデー
タを載せる。尚、以下の2分割のデータを製品構成上の
スコープ部、カメラヘッド部の分離と対応させる必要は
なく、製品構成上の機械的分離はこの切り分けとは別に
定めてよい。 上述の第1実施例の対物光学系2〜リレー最終像4のレンズデータ〉 面番号(K) 曲率半径(R) 面間隔(S) 屈折率(N) アッベ数(ν) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1 ∞ 0.4000 1.76820 71.79 2 ∞ 0.2000 1.00000 3 ∞ 0.8000 1.78472 25.76 4(非球面) 5.0000 1.4000 1.00000 5 ∞ 21.5700 1.88300 40.78 6 ∞ 5.6000 1.88300 40.78 7 -8.3140 1.1000 1.00000 8 -6.2590 1.0000 1.57501 41.49 9 9.4380 3.5000 1.88300 40.78 10 -28.6400 0.7000 1.00000 11 ∞ 11.5000 1.88300 40.78 12 -14.1320 1.3000 1.00000 13 -12.9550 1.7000 1.80518 25.43 14 5.8830 5.3000 1.48749 70.21 15 -13.3400 0.3000 1.00000 16 27.1360 10.2000 1.88300 40.78 17 -13.7980 1.2000 1.80518 25.43 18 -90.6670 5.0000 1.00000 19 ∞ 5.0000 1.00000 20 18.7500 34.0200 1.62004 36.25 21 -7.7830 1.9800 1.80518 25.43 22 -24.3640 0.5000 1.00000 23 26.1580 20.0000 1.62004 36.25 24 -26.1580 0.5000 1.00000 25 24.3640 1.9800 1.80518 25.43 26 7.7830 34.0200 1.62004 36.25 27 -18.7500 10.0000 1.00000 28 18.7500 34.0200 1.62004 36.25 29 -7.7830 1.9800 1.80518 25.43 30 -24.3640 0.5000 1.00000 31 26.1580 20.0000 1.62004 36.25 32 -26.1580 0.5000 1.00000 33 24.3640 1.9800 1.80518 25.43 34 7.7830 34.0200 1.62004 36.25 35 -18.7500 10.0000 1.00000 36 18.7500 34.0200 1.62004 36.25 37 -7.7830 1.9800 1.80518 25.43 38 -24.3640 0.5000 1.00000 39 26.1580 20.0000 1.62004 36.25 40 -26.1580 0.5000 1.00000 41 19.3750 3.0000 1.88300 40.78 42 ∞ 1.5000 1.72825 28.46 43 8.6820 6.1200 1.00000 44 12.4200 3.0000 1.77250 49.60 45 19.0720 20.7800 1.00000 46 16.6190 4.0000 1.88300 40.78 47 135.1380 6.0000 1.00000 48 ∞ 非球面(第4面) P=1 E=−0.53376×10^(−3) F=−0.80576×10^(−4) G=0.19333×10^(−5)
【0059】[仕様・その他のデータ] 物体距離 −40 明るさ絞り位置(射出瞳位置) 最終面(48面)か
ら32 リレー最終像高 4.08 対物最終像高 3.5 レンズ有効径 φ9.2 F no. 3.166 画角 65.2° 物体距離−40における内向角(物体側での左右の立体
視軸のはさみ角)2.06° 焦点距離 −6.806 ディストーション(最大像高) −2.88%
ら32 リレー最終像高 4.08 対物最終像高 3.5 レンズ有効径 φ9.2 F no. 3.166 画角 65.2° 物体距離−40における内向角(物体側での左右の立体
視軸のはさみ角)2.06° 焦点距離 −6.806 ディストーション(最大像高) −2.88%
【0060】 〈リレー最終像4〜分離撮像光学系5のレンズデータ〉 面番号(K) 曲率半径(R) 面間隔(S) 屈折率(N) アッベ数(ν) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1 ∞ 25.3000 1.00000 2 ∞ 3.0000 1.7682 71.79 3 ∞ 5.0000 1.00000 4(明るさ絞り) ∞ 10.0000 1.00000 5 ∞ 1.0000 1.51633 64.15 6 ∞ 2.0000 1.00000 7 -75.4950 1.5000 1.78472 25.71 8 18.7500 9.7100 1.77250 49.60 9 -27.9810 5.0000 1.00000 10 45.2840 4.0000 1.77250 49.60 11 -45.2840 12.9700 1.00000 12 -19.1790 1.5000 1.66680 33.04 13 -112.7350
【0061】[仕様・その他データ] 適用撮像素子撮像面サイズ 1/2インチCCD 垂直4.9×水平6.6 近軸像倍率β −1.02 明るさ絞り開口径 φ2.8 F no. 11.7 分離撮像光学系の光軸間隔d 8 撮像面の中心軸間隔D 16.08 焦点距離 23.147 リレー最終像から撮像面像までの距離L 109.
35 θ=7.12° θ′=2.85° (1)式 Le=92.44 [(2)式 Le=64.37 ] [(3)式 Le=130.02] 尚、上記データ中には非球面が存在するが、その定義に
ついて述べる。本明細書で用いている非球面は図5に示
すY−Z座標系に従い下式で定義される。
35 θ=7.12° θ′=2.85° (1)式 Le=92.44 [(2)式 Le=64.37 ] [(3)式 Le=130.02] 尚、上記データ中には非球面が存在するが、その定義に
ついて述べる。本明細書で用いている非球面は図5に示
すY−Z座標系に従い下式で定義される。
【0062】Z=(Y^2/R)/(1+√(1ーPY^2/R^
2)+EY^4+FY^6+GY^8 ここで、R は非球面の近軸曲率半径、P は2次曲面項の
形状を決めるパラメータ、E,F,G はそれぞれ4次,6
次,8次の非球面係数であり、Z軸の符号は像側の方向
を正とする。ここで、例えば√(J)はJの平方根を表
し、またY^2 はYの2乗を表す。
2)+EY^4+FY^6+GY^8 ここで、R は非球面の近軸曲率半径、P は2次曲面項の
形状を決めるパラメータ、E,F,G はそれぞれ4次,6
次,8次の非球面係数であり、Z軸の符号は像側の方向
を正とする。ここで、例えば√(J)はJの平方根を表
し、またY^2 はYの2乗を表す。
【0063】上記データにおいて、実寸であるリレー最
終像から撮像面像までの距離Lは109.35mmであ
り、見積である(1)式のLeは92.44mmであ
る。LはLeよりも大きめであるが、この差は分離撮像
光学系5の実設計における個別レンズのパワー配置によ
る主点間隔の影響やガラス媒質存在による面間隔増加の
影響によるものであり、通常はL>Leの傾向にならざ
るを得ない。
終像から撮像面像までの距離Lは109.35mmであ
り、見積である(1)式のLeは92.44mmであ
る。LはLeよりも大きめであるが、この差は分離撮像
光学系5の実設計における個別レンズのパワー配置によ
る主点間隔の影響やガラス媒質存在による面間隔増加の
影響によるものであり、通常はL>Leの傾向にならざ
るを得ない。
【0064】ここまでで述べてきた第1実施例は腹部に
刺入して使用される腹腔用内視鏡(腹腔鏡と略記)を想
定したためリレー光学系3のレンズ有効径が大きいもの
で設計している。
刺入して使用される腹腔用内視鏡(腹腔鏡と略記)を想
定したためリレー光学系3のレンズ有効径が大きいもの
で設計している。
【0065】本実施例の基本構成に追加すると望ましい
構成について説明する。上記の説明において、本実施例
をふまえて様々な細部の構成について述べてきた。ここ
では、それらのまとめとして基本構成に追加すると望ま
しい構成を整理して述べる。
構成について説明する。上記の説明において、本実施例
をふまえて様々な細部の構成について述べてきた。ここ
では、それらのまとめとして基本構成に追加すると望ま
しい構成を整理して述べる。
【0066】(1)対物・リレー光学系光軸、分離撮像
光学系光軸、撮像面中心軸が平行であり、分離撮像光学
系光軸間隔が撮像面中心軸間隔よりも小さい。 (2)(1)において、左右の分離撮像光学系のレンズ
周辺部同士の衝突を防ぐために、分離撮像光学系中に外
周部が円以外の形状を有するレンズを含む。
光学系光軸、撮像面中心軸が平行であり、分離撮像光学
系光軸間隔が撮像面中心軸間隔よりも小さい。 (2)(1)において、左右の分離撮像光学系のレンズ
周辺部同士の衝突を防ぐために、分離撮像光学系中に外
周部が円以外の形状を有するレンズを含む。
【0067】(3)スコープ部とカメラヘッド部の2体
で構成されており、スコープ部は対物光学系とリレー光
学系を含み、カメラヘッド部は分離撮像光学系と撮像素
子を含む。 (4)(3)において、スコープ部がカメラヘッド部に
対してリレー光学系の光軸を回転軸として回転可能であ
る。 (5)(4)において、スコープ部がカメラヘッド部と
の接続部付近に明るさ絞りを有し、スコープ部とカメラ
ヘッド部を接続した際に前記明るさ絞りはカメラヘッド
部に対し同期して固定され、スコープ部の回転には同期
しない。 (6)リレー最終像と分離撮像光学系の間に軸間隔拡大
光学系を含まない。
で構成されており、スコープ部は対物光学系とリレー光
学系を含み、カメラヘッド部は分離撮像光学系と撮像素
子を含む。 (4)(3)において、スコープ部がカメラヘッド部に
対してリレー光学系の光軸を回転軸として回転可能であ
る。 (5)(4)において、スコープ部がカメラヘッド部と
の接続部付近に明るさ絞りを有し、スコープ部とカメラ
ヘッド部を接続した際に前記明るさ絞りはカメラヘッド
部に対し同期して固定され、スコープ部の回転には同期
しない。 (6)リレー最終像と分離撮像光学系の間に軸間隔拡大
光学系を含まない。
【0068】本実施例では、光学・機械設計の容易さを
考慮して、これらの光軸がすべて平行になるように設計
している。これらが平行でない設計も考えられるが、傾
いた像面を補正する光学的工夫が必要となること、及
び、機械部品の加工が複雑になること等の問題が生じる
ため好ましくない。また、上記に加え、撮像面中心軸間
隔Dに対し、分離撮像光学系の光軸間隔dを短くするこ
とにより出射角θ′を正としている。この関係が逆転す
ると出射角θ′が負となり、見積値Leの短縮が図れず
逆に増大させてしまうことになる。
考慮して、これらの光軸がすべて平行になるように設計
している。これらが平行でない設計も考えられるが、傾
いた像面を補正する光学的工夫が必要となること、及
び、機械部品の加工が複雑になること等の問題が生じる
ため好ましくない。また、上記に加え、撮像面中心軸間
隔Dに対し、分離撮像光学系の光軸間隔dを短くするこ
とにより出射角θ′を正としている。この関係が逆転す
ると出射角θ′が負となり、見積値Leの短縮が図れず
逆に増大させてしまうことになる。
【0069】この第1実施例では軸間隔拡大光学系を不
要にしてバラツキの調整箇所を少なくしていると共に、
分離撮像光学系5A,5Bを用いて主光線の入射角θ
(>0)と同じ符号の出射角θ′(>0)の主光線に沿
って斜め後方側に導き、分離撮像光学系5A,5Bの光
軸Oa,Obよりもさらに左右に偏心して(撮像面の中
心軸17a,17b)が配置された撮像素子16A,1
6Bに像を分離して結像することにより、手元側の光学
系の光軸方向の長さを短縮できるようにしている。
要にしてバラツキの調整箇所を少なくしていると共に、
分離撮像光学系5A,5Bを用いて主光線の入射角θ
(>0)と同じ符号の出射角θ′(>0)の主光線に沿
って斜め後方側に導き、分離撮像光学系5A,5Bの光
軸Oa,Obよりもさらに左右に偏心して(撮像面の中
心軸17a,17b)が配置された撮像素子16A,1
6Bに像を分離して結像することにより、手元側の光学
系の光軸方向の長さを短縮できるようにしている。
【0070】次に本発明の第2実施例を説明する。図6
は第2実施例の光学系の模式図を示し、図7は手元側の
光学系の構成を示す。この実施例は第1実施例に対し、
更に手元側の長さ短縮を図りつつ、色シェーディングの
発生を回避する構成にしたものである。
は第2実施例の光学系の模式図を示し、図7は手元側の
光学系の構成を示す。この実施例は第1実施例に対し、
更に手元側の長さ短縮を図りつつ、色シェーディングの
発生を回避する構成にしたものである。
【0071】このために、図6のごとく、分離撮像光学
系5A,5Bと撮像素子16A,16B上の撮像面像7
A,7Bの間に分離撮像光学系5A,5Bから撮像素子
16A,16Bに入射する光束の傾きを小さくする斜入
射抑制光学素子8を設けている。
系5A,5Bと撮像素子16A,16B上の撮像面像7
A,7Bの間に分離撮像光学系5A,5Bから撮像素子
16A,16Bに入射する光束の傾きを小さくする斜入
射抑制光学素子8を設けている。
【0072】尚、斜入射抑制光学素子8は撮像面像7
A,7Bの近傍に配置するのが望ましく、そうすること
によりLeに影響をほとんど与えずに斜入射抑制効果を
得ることができる。
A,7Bの近傍に配置するのが望ましく、そうすること
によりLeに影響をほとんど与えずに斜入射抑制効果を
得ることができる。
【0073】斜入射抑制光学素子8としては、図7
(a)の如く、2本の撮像面中心軸の中央に光軸を有す
る正のパワーのフィールドレンズ18を用いるのが望ま
しい。また、図7(b)の如く、くさび角を有する屈折
プリズム19を用いても良い。尚、斜入射抑制光学系素
子8は斜入射の角度を小さくする作用が得られればよい
ため、軸間隔拡大光学系のような複雑な光学調整は不要
であり、光学調整の複雑化を招かない。斜入射抑制光学
素子8を用いれば、出射角θ′をさらに大きくでき、よ
りいっそうの見積値Leの短縮が図れる。
(a)の如く、2本の撮像面中心軸の中央に光軸を有す
る正のパワーのフィールドレンズ18を用いるのが望ま
しい。また、図7(b)の如く、くさび角を有する屈折
プリズム19を用いても良い。尚、斜入射抑制光学系素
子8は斜入射の角度を小さくする作用が得られればよい
ため、軸間隔拡大光学系のような複雑な光学調整は不要
であり、光学調整の複雑化を招かない。斜入射抑制光学
素子8を用いれば、出射角θ′をさらに大きくでき、よ
りいっそうの見積値Leの短縮が図れる。
【0074】この第2実施例は第1実施例よりも手元側
の光学系の距離の見積値Leを短縮でき、かつ色シェー
ディングの発生も回避できる。その他は第1実施例と同
様の効果を有する。
の光学系の距離の見積値Leを短縮でき、かつ色シェー
ディングの発生も回避できる。その他は第1実施例と同
様の効果を有する。
【0075】つまり、上記第1実施例で基本構成に追加
すると望ましい構成を(1)〜(6)で説明したが、こ
の実施例ではこれらに加えて以下の大きな機能を有す
る。 (7)分離撮像光学系と撮像素子の間に配置され、分離
撮像光学系から撮像素子に入射する光束の傾きを小さく
する斜入射抑制光学素子を有する。
すると望ましい構成を(1)〜(6)で説明したが、こ
の実施例ではこれらに加えて以下の大きな機能を有す
る。 (7)分離撮像光学系と撮像素子の間に配置され、分離
撮像光学系から撮像素子に入射する光束の傾きを小さく
する斜入射抑制光学素子を有する。
【0076】上述の実施例では腹腔鏡を想定して光学系
のレンズ径を決定したが、他の用途(関節鏡、膀胱・尿
道鏡、脳外科用硬性鏡等)においてはもっとレンズ有効
径の小さい設計が必要となる。
のレンズ径を決定したが、他の用途(関節鏡、膀胱・尿
道鏡、脳外科用硬性鏡等)においてはもっとレンズ有効
径の小さい設計が必要となる。
【0077】その場合はリレー光学系3の開口数が小さ
くなり、分離撮像光学系5A,5Bの光軸間隔を第1実
施例よりも狭めざるを得ず、分離撮像光学系5に用いる
レンズの加工が困難になることがある。
くなり、分離撮像光学系5A,5Bの光軸間隔を第1実
施例よりも狭めざるを得ず、分離撮像光学系5に用いる
レンズの加工が困難になることがある。
【0078】このために、水平方向(左右方向)と上下
方向(垂直方向)との結像倍率が異なるアナモルフィッ
クレンズを用いてリレー光学系3を構成すれば良い。つ
まり、左右方向には上下方向よりも圧縮して像を伝送す
るレンズ系を採用することにより、左右方向の開口数を
実質的に大きくできる。そして、リレー光学系3の最終
レンズ付近に設けた伸長用のアナモルフィックなレンズ
系で左右方向に圧縮された像を伸長して結像するように
する。伸長された像をリレー光学系最終像とみなして分
離撮像光学系5A,5Bにより第1実施例或いは第2実
施例のように撮像素子に結像するようにする。なお、対
物光学系も上下方向よりも左右方向に圧縮して像を結像
するアナモルフィックなレンズ系を採用しても良い。
方向(垂直方向)との結像倍率が異なるアナモルフィッ
クレンズを用いてリレー光学系3を構成すれば良い。つ
まり、左右方向には上下方向よりも圧縮して像を伝送す
るレンズ系を採用することにより、左右方向の開口数を
実質的に大きくできる。そして、リレー光学系3の最終
レンズ付近に設けた伸長用のアナモルフィックなレンズ
系で左右方向に圧縮された像を伸長して結像するように
する。伸長された像をリレー光学系最終像とみなして分
離撮像光学系5A,5Bにより第1実施例或いは第2実
施例のように撮像素子に結像するようにする。なお、対
物光学系も上下方向よりも左右方向に圧縮して像を結像
するアナモルフィックなレンズ系を採用しても良い。
【0079】細径の立体視硬性内視鏡において、アナモ
ルフィックなレンズ系を採用しない場合には本発明の他
の目的の1つである軸間隔拡大光学系の削除をし得ない
場合が生じる。図8(a),(b)は本発明の第3実施
例における手元側光学系を示し、第1実施例の基本構成
に軸間隔拡大光学系を加えたもので、リレー最終像4と
分離撮像光学系5の間に軸間隔拡大光学系20を配置し
ている。図8(a)は軸間隔拡大光学系20として2回
反射する平行四辺形のプリズム22を用いたものであ
り、図8(b)は左右方向に肉厚となる屈折プリズム2
3を用いたものである。
ルフィックなレンズ系を採用しない場合には本発明の他
の目的の1つである軸間隔拡大光学系の削除をし得ない
場合が生じる。図8(a),(b)は本発明の第3実施
例における手元側光学系を示し、第1実施例の基本構成
に軸間隔拡大光学系を加えたもので、リレー最終像4と
分離撮像光学系5の間に軸間隔拡大光学系20を配置し
ている。図8(a)は軸間隔拡大光学系20として2回
反射する平行四辺形のプリズム22を用いたものであ
り、図8(b)は左右方向に肉厚となる屈折プリズム2
3を用いたものである。
【0080】この際、軸間隔拡大光学系20の入射面で
左右の光束を分離するのが望ましく、明るさ絞り6はそ
の付近に配置するのがよい。以上の如く、第3実施例は
本発明の第2の目的を達成できないが(つまり左右の光
学調整の手間を犠牲にして)、挿入部の細系化を優先
し、本発明の基本構成において分離撮像光学系5の前側
に軸間隔拡大光学系20を配置してもよい。
左右の光束を分離するのが望ましく、明るさ絞り6はそ
の付近に配置するのがよい。以上の如く、第3実施例は
本発明の第2の目的を達成できないが(つまり左右の光
学調整の手間を犠牲にして)、挿入部の細系化を優先
し、本発明の基本構成において分離撮像光学系5の前側
に軸間隔拡大光学系20を配置してもよい。
【0081】この場合においても、分離撮像光学系5
A,5Bを用いて主光線の入射角と同じ符号の出射角の
主光線に沿って斜め後方側に導き、分離撮像光学系5
A,5Bの光軸Oa,Obよりもさらに左右に偏心して
(撮像面の中心軸)が配置された撮像素子16A,16
Bに像を分離して結像するようにしている。このため、
軸間隔拡大光学系を含む同一条件で従来例と比較すれ
ば、本実施例の方が手元側の光学系の長さを短縮でき
る。つまり、第1の目的は達成できている。なお、撮像
素子は2つの撮像素子を用いるものに限定されるもので
なく、1つの撮像面に2つの像を結ぶものでも良い場合
がある。
A,5Bを用いて主光線の入射角と同じ符号の出射角の
主光線に沿って斜め後方側に導き、分離撮像光学系5
A,5Bの光軸Oa,Obよりもさらに左右に偏心して
(撮像面の中心軸)が配置された撮像素子16A,16
Bに像を分離して結像するようにしている。このため、
軸間隔拡大光学系を含む同一条件で従来例と比較すれ
ば、本実施例の方が手元側の光学系の長さを短縮でき
る。つまり、第1の目的は達成できている。なお、撮像
素子は2つの撮像素子を用いるものに限定されるもので
なく、1つの撮像面に2つの像を結ぶものでも良い場合
がある。
【0082】[付記] (1)前記分離撮像光学系は前記リレー光学系の最終像
から入射される主光線の入射角と同じ符号の出射角で主
光線に沿って出射し、互いに視差のある2つの像に分離
して結像する請求項1記載の立体視硬性内視鏡。
から入射される主光線の入射角と同じ符号の出射角で主
光線に沿って出射し、互いに視差のある2つの像に分離
して結像する請求項1記載の立体視硬性内視鏡。
【0083】
【発明の効果】上述の如く、本発明では被検体内に挿入
される挿入部と、前記挿入部先端内に配置され、1つの
光軸を有して物体の像を結ぶための対物光学系と、前記
対物光学系と共通の光軸を有し、かつ、前記対物光学系
で結像した像を手元側方向に伝達するためのリレー光学
系と、2つの光軸を有し、かつ、前記リレー光学系の手
元側に形成された最終像からの光束を斜め後方側に導
き、互いに視差のある2つの像に分離して結像する分離
撮像光学系と、前記分離分離して結像される左右の像を
撮像する撮像素子とを設けているので、撮像素子側の光
軸間隔を拡げる軸間隔拡大光学系を用いることなく手元
側の光軸方向の長さを短縮でき、操作し易い小型化の立
体視硬性内視鏡を実現できる。又、左右の光学調整が容
易である。
される挿入部と、前記挿入部先端内に配置され、1つの
光軸を有して物体の像を結ぶための対物光学系と、前記
対物光学系と共通の光軸を有し、かつ、前記対物光学系
で結像した像を手元側方向に伝達するためのリレー光学
系と、2つの光軸を有し、かつ、前記リレー光学系の手
元側に形成された最終像からの光束を斜め後方側に導
き、互いに視差のある2つの像に分離して結像する分離
撮像光学系と、前記分離分離して結像される左右の像を
撮像する撮像素子とを設けているので、撮像素子側の光
軸間隔を拡げる軸間隔拡大光学系を用いることなく手元
側の光軸方向の長さを短縮でき、操作し易い小型化の立
体視硬性内視鏡を実現できる。又、左右の光学調整が容
易である。
【0084】
【0085】
【図1】本発明の第1実施例の立体視硬性内視鏡の概略
の構成図。
の構成図。
【0086】
【図2】第1実施例の立体視硬性内視鏡の光学系の具体
的な構成図。
的な構成図。
【0087】
【図3】図2の光学系を機能的に示す模式図。
【0088】
【図4】分離撮像光学系の一部を示す斜視図。
【0089】
【図5】非球面の座標系を示す説明図。
【0090】
【図6】本発明の第2実施例における光学系を機能的に
示す模式図。
示す模式図。
【0091】
【図7】斜入射抑制光学素子を有する分離撮像光学系の
具体的な構成図。
具体的な構成図。
【0092】
【図8】本発明の第3実施例における分離撮像光学系の
具体的な構成図。
具体的な構成図。
【0093】
【図9】従来例における内視鏡システムの全体構成図。
【0094】
【図10】従来例の光学系の概略構成図。
【0095】
1…物体 2…対物光学系 3…リレー光学系 4…最終像 5A,5B…分離撮像光学系 6…絞り 7A,7B…撮像面像 11…立体視硬性内視鏡 12a,12b…スコープ部 13…カメラヘッド部 14…挿入部 15…把持部 16A,16B…撮像素子 17a,17b…中心軸 O,Oa,Ob…光軸 d…光軸間隔 D…中心軸間隔 L…距離 θ…入射角 θ′…出射角
Claims (8)
- 【請求項1】 被検体内に挿入される挿入部と、 前記挿入部先端内に配置され、1つの光軸を有して物体
の像を結ぶための対物光学系と、 前記対物光学系と共通の光軸を有し、かつ、前記対物光
学系で結像した像を手元側方向に伝達するためのリレー
光学系と、 2つの光軸を有し、かつ、前記リレー光学系の手元側に
形成された最終像からの光束を斜め後方側に導き、互い
に視差のある2つの像に分離して結像する分離撮像光学
系と、 前記分離して結像される左右の像を撮像する撮像素子
と、 を有する立体視硬性内視鏡。 - 【請求項2】 前記分離撮像光学系と撮像素子の間に配
置され、分離撮像光学系から撮像素子に入射する光束の
傾きを小さくする斜入射抑制光学素子、を有する請求項
1記載の立体視硬性内視鏡。 - 【請求項3】 前記対物光学系とリレー光学系の光軸、
分離撮像光学系の光軸、撮像素子の撮像面中心軸が平行
であり、分離撮像光学系の光軸間隔が撮像面中心軸の間
隔よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2記載の
立体視硬性内視鏡。 - 【請求項4】 左右の分離撮像光学系のレンズ周辺部同
士の衝突を防ぐために、分離撮像光学系中に外周部が円
以外の形状を有するレンズを含むことを特徴とする請求
項3記載の立体視硬性内視鏡。 - 【請求項5】 スコープ部とカメラヘッド部の2体で構
成され、スコープ部は対物光学系とリレー光学系を含
み、カメラヘッド部は分離撮像光学系と撮像素子を含む
ことを特徴とする請求項1又は2記載の立体視硬性内視
鏡。 - 【請求項6】 スコープ部がカメラヘッド部に対してリ
レー光学系の光軸を回転軸として回転可能であることを
特徴とする請求項5記載の立体視硬性内視鏡。 - 【請求項7】 スコープ部がカメラヘッド部との接続部
付近に明るさ絞りを有し、スコープ部とカメラヘッド部
を接続した際に前記明るさ絞りはカメラヘッド部に対し
同期して固定され、スコープ部の回転には同期しないこ
とを特徴とする請求項6記載の立体視硬性内視鏡。 - 【請求項8】 リレー最終像と分離撮像光学系の間に軸
間隔拡大光学系を含むことを特徴とする請求項1又は2
記載の立体視硬性内視鏡。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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1994
- 1994-08-23 JP JP19882394A patent/JP3290824B2/ja not_active Expired - Fee Related
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