JPH0882766A - 立体視内視鏡 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 十分な立体感を得るための視差量を得ると共
に、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の姿
勢の補正を可能とする。 【構成】 立体視内視鏡１は、細長で硬性の挿入部２
と、挿入部に対して回転可能な操作部３とを備えて構成
されている。挿入部２内には単一の光軸を持った視野変
換光学系を含む本体光学系１４が配設され、本体光学系
１４の後側には挿入部本体に対して相対的に回転可能な
左右２つの光軸を持つ回転光学系１５を備えた回転ユニ
ット１６が設けられている。回転ユニット１６には、左
右の光束を分離する開口２０を持つ絞りと、回転光学系
１５により形成された左右の像を撮像する撮像素子１８
とが設けられている。回転ユニット１６は、連結部１７
を介して操作部３に一体的に連結され、挿入部２に固定
された本体光学系１４に対して開口２０、回転光学系１
５及び撮像素子１８が回動するようになっている。
に、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の姿
勢の補正を可能とする。 【構成】 立体視内視鏡１は、細長で硬性の挿入部２
と、挿入部に対して回転可能な操作部３とを備えて構成
されている。挿入部２内には単一の光軸を持った視野変
換光学系を含む本体光学系１４が配設され、本体光学系
１４の後側には挿入部本体に対して相対的に回転可能な
左右２つの光軸を持つ回転光学系１５を備えた回転ユニ
ット１６が設けられている。回転ユニット１６には、左
右の光束を分離する開口２０を持つ絞りと、回転光学系
１５により形成された左右の像を撮像する撮像素子１８
とが設けられている。回転ユニット１６は、連結部１７
を介して操作部３に一体的に連結され、挿入部２に固定
された本体光学系１４に対して開口２０、回転光学系１
５及び撮像素子１８が回動するようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、観察部位を立体的に観
察可能にした立体視内視鏡に関する。
察可能にした立体視内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】細長の挿入部を体腔内等に挿入して、直
接目視できない被検部位を観察することのできる内視鏡
が広く用いられている。
接目視できない被検部位を観察することのできる内視鏡
が広く用いられている。
【０００３】例えば、外科手術においては、従来は一般
に開腹手術が行われていたが、手術の手技の発展に伴っ
て、開腹せずに人体腹部等に小さな孔をあけてそこから
内視鏡や処置具を腹腔内等へ挿入し、観察や手術を行う
経内視鏡的外科手術が広く実施されるようになってき
た。
に開腹手術が行われていたが、手術の手技の発展に伴っ
て、開腹せずに人体腹部等に小さな孔をあけてそこから
内視鏡や処置具を腹腔内等へ挿入し、観察や手術を行う
経内視鏡的外科手術が広く実施されるようになってき
た。
【０００４】このような経内視鏡的外科手術などでは、
一般に硬性鏡の接眼部にＴＶカメラを取り付けてモニタ
で対象部位を観察しながら処置を行っている。ところ
が、通常の内視鏡では、観察部位を遠近感のない平面と
してしか見ることができないため、例えば体腔壁表面と
か臓器表面などの微細な凹凸等を観察することが困難で
あり、また奥行き情報が得られないため、内視鏡観察に
よる診断や各種処置が容易にできない不具合があった。
このため、処置に手間取ってしまい、手術時間が長くか
かる問題点が生じる場合があった。
一般に硬性鏡の接眼部にＴＶカメラを取り付けてモニタ
で対象部位を観察しながら処置を行っている。ところ
が、通常の内視鏡では、観察部位を遠近感のない平面と
してしか見ることができないため、例えば体腔壁表面と
か臓器表面などの微細な凹凸等を観察することが困難で
あり、また奥行き情報が得られないため、内視鏡観察に
よる診断や各種処置が容易にできない不具合があった。
このため、処置に手間取ってしまい、手術時間が長くか
かる問題点が生じる場合があった。
【０００５】このような不具合を解決するため、近年、
複数の光軸を持つ光学系を設け、この光学系において視
差を持つように観察光学系を配置し、観察部位を立体視
することができるようにした立体視内視鏡が開発されて
きている。
複数の光軸を持つ光学系を設け、この光学系において視
差を持つように観察光学系を配置し、観察部位を立体視
することができるようにした立体視内視鏡が開発されて
きている。
【０００６】立体視内視鏡は、体腔内等へ挿入する細長
い形状の挿入部を有し、この挿入部に視差のある左右の
画像を結像する複数の光軸を持つ光学系が設けられてい
る。この左右の画像を撮像手段で撮像し、３次元画像表
示装置により表示することによって観察部位の画像を観
察者が立体視できるような構成となっている。
い形状の挿入部を有し、この挿入部に視差のある左右の
画像を結像する複数の光軸を持つ光学系が設けられてい
る。この左右の画像を撮像手段で撮像し、３次元画像表
示装置により表示することによって観察部位の画像を観
察者が立体視できるような構成となっている。
【０００７】３次元画像表示装置としては、カメラコン
トロールユニットから出力される左右の画像の映像信号
をスキャンコンバータを介して倍速表示ＴＶモニタに時
系列的に交互に左右の画像を表示し、その左右の画像が
観察者の左右の目にそれぞれ対応した画像だけが見える
ように、モニタの画像に連動して切り換わるシャッタ付
きメガネをかけることで立体視を行うような構成が用い
られている。また、３次元画像表示装置のその他の構成
として、モニタに表示される左右の画像をモニタ上に取
り付けた偏光フィルタ等の偏光装置でそれぞれ直交する
偏光成分となるように変調し、観察者が左右の目でそれ
ぞれ対応する偏光成分を透過する偏光メガネをかけるこ
とで立体視を行うようなものも提案されている。また、
小型のモニタを観察者の頭部に装着するメガネ等の左右
に取り付けて、それぞれのモニタに左右の画像を表示し
て見ることで立体視を可能とする装置も提案されてい
る。
トロールユニットから出力される左右の画像の映像信号
をスキャンコンバータを介して倍速表示ＴＶモニタに時
系列的に交互に左右の画像を表示し、その左右の画像が
観察者の左右の目にそれぞれ対応した画像だけが見える
ように、モニタの画像に連動して切り換わるシャッタ付
きメガネをかけることで立体視を行うような構成が用い
られている。また、３次元画像表示装置のその他の構成
として、モニタに表示される左右の画像をモニタ上に取
り付けた偏光フィルタ等の偏光装置でそれぞれ直交する
偏光成分となるように変調し、観察者が左右の目でそれ
ぞれ対応する偏光成分を透過する偏光メガネをかけるこ
とで立体視を行うようなものも提案されている。また、
小型のモニタを観察者の頭部に装着するメガネ等の左右
に取り付けて、それぞれのモニタに左右の画像を表示し
て見ることで立体視を可能とする装置も提案されてい
る。
【０００８】このような立体視内視鏡によって構成した
内視鏡装置の開発により観察部位の立体視が可能となっ
てきた。これにより、観察部位における奥行き情報な
ど、体腔内のより多くの情報を得ることができ、直接に
肉眼観察する状態に近づけることができる。
内視鏡装置の開発により観察部位の立体視が可能となっ
てきた。これにより、観察部位における奥行き情報な
ど、体腔内のより多くの情報を得ることができ、直接に
肉眼観察する状態に近づけることができる。
【０００９】図３０は従来の立体視内視鏡の構成の一例
を示したものである。この従来例の立体視内視鏡５１は
挿入部が硬性で斜視型の硬性鏡による例であり、挿入部
５２の基端側に撮像素子５３を備えた撮像部５４が一体
的に設けられている。挿入部５２の内部には、立体視を
行うための視差のある左右像を取り込むために並行に配
置された左右独立の２本の光学系５５が組み込まれてい
る。なお、図では１本の光学系しか示されていないが、
２本の光学系が平行して重なった状態で配設されてい
る。この光学系５５では、対物レンズ系５６でそれぞれ
結像された像をリレーレンズ系５７で伝送して手元側ま
で導き、左右の撮像素子５３に結像する構成となってい
る。また、挿入部５２の光学系５５の外周側には、光源
装置に接続されるライトガイド５８が配設され、光源装
置からの照明光が先端部まで伝送されるようになってい
る。
を示したものである。この従来例の立体視内視鏡５１は
挿入部が硬性で斜視型の硬性鏡による例であり、挿入部
５２の基端側に撮像素子５３を備えた撮像部５４が一体
的に設けられている。挿入部５２の内部には、立体視を
行うための視差のある左右像を取り込むために並行に配
置された左右独立の２本の光学系５５が組み込まれてい
る。なお、図では１本の光学系しか示されていないが、
２本の光学系が平行して重なった状態で配設されてい
る。この光学系５５では、対物レンズ系５６でそれぞれ
結像された像をリレーレンズ系５７で伝送して手元側ま
で導き、左右の撮像素子５３に結像する構成となってい
る。また、挿入部５２の光学系５５の外周側には、光源
装置に接続されるライトガイド５８が配設され、光源装
置からの照明光が先端部まで伝送されるようになってい
る。
【００１０】しかしながら、経内視鏡的外科手術を行う
ときなどにおいて、挿入部を回転させて観察を行う場
合、図３０のような従来の構成の立体視内視鏡では、撮
像した観察部位の像の重力方向とモニタ上の画像の重力
方向とが一致せずに観察しづらくなってしまい、対象部
位の把握や手技などに不具合が生じる場合があった。
ときなどにおいて、挿入部を回転させて観察を行う場
合、図３０のような従来の構成の立体視内視鏡では、撮
像した観察部位の像の重力方向とモニタ上の画像の重力
方向とが一致せずに観察しづらくなってしまい、対象部
位の把握や手技などに不具合が生じる場合があった。
【００１１】すなわち、前記従来の構成の立体視内視鏡
で図３１に示すように斜視の方向の観察を行った場合
に、図３１の（ａ）に示すように光学系５５の向きが垂
直方向のときは観察部位の重力方向（被写体を矢印で示
す）とモニタ上の画像の重力方向とが一致した状態で観
察できるが、図３１の（ｂ）に示すように挿入部を回転
させて光学系５５の向きが横方向を向いた状態のときは
撮像した像が傾いてしまい、観察部位の重力方向がモニ
タ上の画像の重力方向と一致せずに観察しづらい状態と
なる。このため、モニタの観察画像において重力方向が
把握しづらく、観察者に混乱が生じ、手術を行う場合な
どに使い勝手が悪いという問題点がある。
で図３１に示すように斜視の方向の観察を行った場合
に、図３１の（ａ）に示すように光学系５５の向きが垂
直方向のときは観察部位の重力方向（被写体を矢印で示
す）とモニタ上の画像の重力方向とが一致した状態で観
察できるが、図３１の（ｂ）に示すように挿入部を回転
させて光学系５５の向きが横方向を向いた状態のときは
撮像した像が傾いてしまい、観察部位の重力方向がモニ
タ上の画像の重力方向と一致せずに観察しづらい状態と
なる。このため、モニタの観察画像において重力方向が
把握しづらく、観察者に混乱が生じ、手術を行う場合な
どに使い勝手が悪いという問題点がある。
【００１２】また、立体視でない直視型の硬性内視鏡で
は、最初に硬性鏡本体をライトガイドケーブルなどの引
き出し方向が手術しやすい向きとなるよう位置合わせし
た後、接眼部に取り付けたＴＶカメラを回転させること
で硬性鏡本体を動かさずに観察部位とモニタ上の画像と
の重力方向を一致させることが可能であるが、従来の立
体視内視鏡では、２つの光学系が並列に設けられている
ため光学系に対して撮像手段を回転させると光束がけら
れてしまい、内視鏡本体に対して撮像部を回転させるこ
とは原理的にできない。よって、直視型の立体視内視鏡
の場合には内視鏡全体を回転させることで観察部位とモ
ニタ上の画像との重力方向を一致させることが可能であ
るが、光学系と一緒に撮像部も回転させざるを得ないた
め、手術しやすい状態で内視鏡をセッティングすること
ができず、手術時に煩雑さをまねく問題点が生じる場合
がある。
は、最初に硬性鏡本体をライトガイドケーブルなどの引
き出し方向が手術しやすい向きとなるよう位置合わせし
た後、接眼部に取り付けたＴＶカメラを回転させること
で硬性鏡本体を動かさずに観察部位とモニタ上の画像と
の重力方向を一致させることが可能であるが、従来の立
体視内視鏡では、２つの光学系が並列に設けられている
ため光学系に対して撮像手段を回転させると光束がけら
れてしまい、内視鏡本体に対して撮像部を回転させるこ
とは原理的にできない。よって、直視型の立体視内視鏡
の場合には内視鏡全体を回転させることで観察部位とモ
ニタ上の画像との重力方向を一致させることが可能であ
るが、光学系と一緒に撮像部も回転させざるを得ないた
め、手術しやすい状態で内視鏡をセッティングすること
ができず、手術時に煩雑さをまねく問題点が生じる場合
がある。
【００１３】上記問題点を解決すべく、立体視内視鏡に
おいて斜視方向の立体視観察を正しく行うことを可能に
するため、本出願人は特開平６−５９１９９号公報に開
示されていて図３２に示すような立体視内視鏡を提案し
ている。この立体視内視鏡６１の構成では、対物レンズ
系６２からリレーレンズ系６３までを同一の光軸を有す
る光学系で形成し、その射出ひとみの中から瞳分割プリ
ズム６４によって左右光路を取り出して立体視観察を行
うようになっている。このような構成は一般に瞳分割方
式と呼ばれている。
おいて斜視方向の立体視観察を正しく行うことを可能に
するため、本出願人は特開平６−５９１９９号公報に開
示されていて図３２に示すような立体視内視鏡を提案し
ている。この立体視内視鏡６１の構成では、対物レンズ
系６２からリレーレンズ系６３までを同一の光軸を有す
る光学系で形成し、その射出ひとみの中から瞳分割プリ
ズム６４によって左右光路を取り出して立体視観察を行
うようになっている。このような構成は一般に瞳分割方
式と呼ばれている。
【００１４】瞳分割方式の立体視内視鏡では、リレーレ
ンズ系の射出ひとみから左右の光路を取り出す瞳分割プ
リズムと、それぞれの左右像を結像する結像光学系と、
左右の像を受像する撮像素子とを一体的に、前記対物レ
ンズ系とリレーレンズ系の共通の光軸のまわりに回転さ
せることで、すなわち図３２の挿入部６５に対して手元
側の撮像部６６を回転させることにより、斜視観察用の
光学系の場合でも挿入部の回転に応じて観察画像の重力
方向が一定となるように像の姿勢を補正することが可能
である。
ンズ系の射出ひとみから左右の光路を取り出す瞳分割プ
リズムと、それぞれの左右像を結像する結像光学系と、
左右の像を受像する撮像素子とを一体的に、前記対物レ
ンズ系とリレーレンズ系の共通の光軸のまわりに回転さ
せることで、すなわち図３２の挿入部６５に対して手元
側の撮像部６６を回転させることにより、斜視観察用の
光学系の場合でも挿入部の回転に応じて観察画像の重力
方向が一定となるように像の姿勢を補正することが可能
である。
【００１５】また、この構成によれば、直視型の立体視
内視鏡の場合において、操作しやすいように挿入部等の
内視鏡本体を回転調整しても、内視鏡本体の回転位置に
よらずに手元側の撮像部を回転させるだけで観察画像の
重力方向の補正を行うことができる。これにより、手術
を行う際の煩雑さなどを防ぎ、操作性を良好に保つと共
に、正しい立体視観察を行うことが可能となる。
内視鏡の場合において、操作しやすいように挿入部等の
内視鏡本体を回転調整しても、内視鏡本体の回転位置に
よらずに手元側の撮像部を回転させるだけで観察画像の
重力方向の補正を行うことができる。これにより、手術
を行う際の煩雑さなどを防ぎ、操作性を良好に保つと共
に、正しい立体視観察を行うことが可能となる。
【００１６】また、米国特許 5,191,203号公報には、立
体視内視鏡として図３３に示すような単一の光軸を持っ
た光学系６７の後方に２つの光学系を並列的に配置した
光学系６８を設け、左右の複数の光路を取り出してＣＣ
Ｄアレイ６９上に左右像を形成するようにした構成のも
のが開示されているが、斜視方向の観察を行う構成につ
いては示されておらず、前述したような像の姿勢補正な
どについては全く考慮されていない。
体視内視鏡として図３３に示すような単一の光軸を持っ
た光学系６７の後方に２つの光学系を並列的に配置した
光学系６８を設け、左右の複数の光路を取り出してＣＣ
Ｄアレイ６９上に左右像を形成するようにした構成のも
のが開示されているが、斜視方向の観察を行う構成につ
いては示されておらず、前述したような像の姿勢補正な
どについては全く考慮されていない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】前述した瞳分割方式の
立体視内視鏡は、得られる被写体の像の姿勢を補正し、
モニタ上の画像の重力方向を補正することができ、正し
い立体視観察を行うことが可能であるが、左右の光学系
が独立した左右独立方式のものに比べて、観察画像の立
体感を決める要因である視差を十分大きくとれないとい
う原理的な欠点を有している。すなわち、スコープの仕
様である画角に視差量が依存し、さらにスコープの仕様
である挿入部の太さと長さから決まるリレー光学系の像
高や開口数（ＮＡ）の制約を直接的に受けるため、現状
では立体感が少なすぎて実用レベルの立体感を得ること
は困難である。
立体視内視鏡は、得られる被写体の像の姿勢を補正し、
モニタ上の画像の重力方向を補正することができ、正し
い立体視観察を行うことが可能であるが、左右の光学系
が独立した左右独立方式のものに比べて、観察画像の立
体感を決める要因である視差を十分大きくとれないとい
う原理的な欠点を有している。すなわち、スコープの仕
様である画角に視差量が依存し、さらにスコープの仕様
である挿入部の太さと長さから決まるリレー光学系の像
高や開口数（ＮＡ）の制約を直接的に受けるため、現状
では立体感が少なすぎて実用レベルの立体感を得ること
は困難である。
【００１８】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、その第１の目的は、瞳分割方式では実現できな
い十分な立体感を得るための視差量を得ることが可能な
立体視内視鏡を提供することであり、第２の目的は、挿
入部の回転による観察方向の変化に応じて像の姿勢の補
正ができ、直視のみならず斜視観察においてもモニタ上
での画像の重力方向を補正して観察方向が一致した正し
い立体視観察を行うことが可能な立体視内視鏡を提供す
ることである。
もので、その第１の目的は、瞳分割方式では実現できな
い十分な立体感を得るための視差量を得ることが可能な
立体視内視鏡を提供することであり、第２の目的は、挿
入部の回転による観察方向の変化に応じて像の姿勢の補
正ができ、直視のみならず斜視観察においてもモニタ上
での画像の重力方向を補正して観察方向が一致した正し
い立体視観察を行うことが可能な立体視内視鏡を提供す
ることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明による立
体視内視鏡は、第１の構成として、単一の光軸を持った
視野変換光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前
群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成すること
により複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる
対物光学系を備えており、さらに第２の構成として、前
記前群と前記後群とが相対的に回動可能に構成されてい
る。
体視内視鏡は、第１の構成として、単一の光軸を持った
視野変換光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前
群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成すること
により複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる
対物光学系を備えており、さらに第２の構成として、前
記前群と前記後群とが相対的に回動可能に構成されてい
る。
【００２０】前記前群と後群とによる対物光学系によ
り、光軸間隔を十分確保した複数の像が形成され、ま
た、前記前群と後群とが相対的に回動することにより、
前群の回転に伴う像の姿勢補正がなされる。
り、光軸間隔を十分確保した複数の像が形成され、ま
た、前記前群と後群とが相対的に回動することにより、
前群の回転に伴う像の姿勢補正がなされる。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図
１は立体視内視鏡を含む装置全体の構成を示す説明図、
図２は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面
図、図３は立体視観察時の像の様子を示す作用説明図で
ある。
する。図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図
１は立体視内視鏡を含む装置全体の構成を示す説明図、
図２は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面
図、図３は立体視観察時の像の様子を示す作用説明図で
ある。
【００２２】図１に示すように、本実施例の立体視内視
鏡１は、細長の形状で硬性の挿入部２を有しており、挿
入部２の基端側には挿入部に対して回転可能な把持部を
兼ねた操作部３が連設されて構成されている。挿入部２
の基端部には側部にライトガイドコネクタ４が設けら
れ、光源装置５に連結されたライトガイドケーブル６が
接続されて光源装置５からの照明光が供給されるように
なっている。
鏡１は、細長の形状で硬性の挿入部２を有しており、挿
入部２の基端側には挿入部に対して回転可能な把持部を
兼ねた操作部３が連設されて構成されている。挿入部２
の基端部には側部にライトガイドコネクタ４が設けら
れ、光源装置５に連結されたライトガイドケーブル６が
接続されて光源装置５からの照明光が供給されるように
なっている。
【００２３】また、操作部３の後端部からは信号ケーブ
ル７が延出し、カメラコントロールユニット８に接続さ
れており、立体視内視鏡１の内部に設けられた撮像素子
により光電変換されて得られた左右の画像信号がカメラ
コントロールユニット８に入力されて各種画像信号処理
が行われる。カメラコントロールユニット８にはスキャ
ンコンバータ９を介して倍速表示用のモニタ１０が接続
されており、左右の目に対応する画像が倍速で交互にモ
ニタ１０上に表示される。この時系列的に順次表示され
たモニタ１０上の左右の画像を、左右の目にそれぞれ対
応した画像だけが見えるようにモニタの画像に連動して
切り換わるシャッタ付きメガネ１１をかけて見ることに
よって、立体視が可能になっている。
ル７が延出し、カメラコントロールユニット８に接続さ
れており、立体視内視鏡１の内部に設けられた撮像素子
により光電変換されて得られた左右の画像信号がカメラ
コントロールユニット８に入力されて各種画像信号処理
が行われる。カメラコントロールユニット８にはスキャ
ンコンバータ９を介して倍速表示用のモニタ１０が接続
されており、左右の目に対応する画像が倍速で交互にモ
ニタ１０上に表示される。この時系列的に順次表示され
たモニタ１０上の左右の画像を、左右の目にそれぞれ対
応した画像だけが見えるようにモニタの画像に連動して
切り換わるシャッタ付きメガネ１１をかけて見ることに
よって、立体視が可能になっている。
【００２４】なお、３次元画像表示装置としては、前記
のスキャンコンバータ９，モニタ１０，シャッタ付きメ
ガネ１１の構成に限らず、モニタに表示される左右の画
像をモニタ上に取り付けた偏光フィルタ等の偏光装置で
それぞれ直交する偏光成分となるように変調し、観察者
が左右の目でそれぞれ対応する偏光成分を透過する偏光
メガネをかけることで立体視を行うようなものでも良い
し、小型のモニタを観察者の頭部に装着するメガネ等の
左右に取り付けて、それぞれのモニタに左右の画像を表
示して見ることで立体視を可能とするものを用いること
もできる。
のスキャンコンバータ９，モニタ１０，シャッタ付きメ
ガネ１１の構成に限らず、モニタに表示される左右の画
像をモニタ上に取り付けた偏光フィルタ等の偏光装置で
それぞれ直交する偏光成分となるように変調し、観察者
が左右の目でそれぞれ対応する偏光成分を透過する偏光
メガネをかけることで立体視を行うようなものでも良い
し、小型のモニタを観察者の頭部に装着するメガネ等の
左右に取り付けて、それぞれのモニタに左右の画像を表
示して見ることで立体視を可能とするものを用いること
もできる。
【００２５】立体視内視鏡１の主要部の構成を図２に示
す。立体視内視鏡１の本体に相当する挿入部２は、外装
管１２の内部にライトガイド１３がライトガイドコネク
タ４から先端部まで延設され、この内周側に単一の光軸
を持った本体光学系１４が配設されて構成されている。
挿入部２内の本体光学系１４の後側の空間には、内視鏡
本体に対して相対的に回転可能な左右２つの光軸を持つ
回転光学系１５を備えた光学系ユニットとしての回転ユ
ニット１６が設けられ、棒状の連結部１７を介して操作
部３に一体的に連結されている。回転ユニット１６には
前記光学系により結像された左右の像をそれぞれ光電変
換する撮像素子１８が設けられており、この撮像素子１
８に信号ケーブル７内を延設された信号線１９が接続さ
れ、カメラコントロールユニット８と電気的に接続され
るようになっている。
す。立体視内視鏡１の本体に相当する挿入部２は、外装
管１２の内部にライトガイド１３がライトガイドコネク
タ４から先端部まで延設され、この内周側に単一の光軸
を持った本体光学系１４が配設されて構成されている。
挿入部２内の本体光学系１４の後側の空間には、内視鏡
本体に対して相対的に回転可能な左右２つの光軸を持つ
回転光学系１５を備えた光学系ユニットとしての回転ユ
ニット１６が設けられ、棒状の連結部１７を介して操作
部３に一体的に連結されている。回転ユニット１６には
前記光学系により結像された左右の像をそれぞれ光電変
換する撮像素子１８が設けられており、この撮像素子１
８に信号ケーブル７内を延設された信号線１９が接続さ
れ、カメラコントロールユニット８と電気的に接続され
るようになっている。
【００２６】光源装置５からの照明光はライトガイドケ
ーブル６，内視鏡内のライトガイド１３を介して内視鏡
先端部まで伝送され、観察対象へ照射されて被写体を明
るく照明できる。照明された被写体の像は本体光学系１
４，回転光学系１５により視差のある左右の像として結
像され、それぞれの撮像素子１８により電気信号に変換
されてカメラコントロールユニット８へ送られ、各種信
号処理が行われて左右の画像信号が生成される。この左
右の画像信号をスキャンコンバータ９，モニタ１０，シ
ャッタ付きメガネ１１等からなる３次元画像表示装置に
よって表示し、観察することにより、観察対象を立体的
な画像として立体視観察できる。
ーブル６，内視鏡内のライトガイド１３を介して内視鏡
先端部まで伝送され、観察対象へ照射されて被写体を明
るく照明できる。照明された被写体の像は本体光学系１
４，回転光学系１５により視差のある左右の像として結
像され、それぞれの撮像素子１８により電気信号に変換
されてカメラコントロールユニット８へ送られ、各種信
号処理が行われて左右の画像信号が生成される。この左
右の画像信号をスキャンコンバータ９，モニタ１０，シ
ャッタ付きメガネ１１等からなる３次元画像表示装置に
よって表示し、観察することにより、観察対象を立体的
な画像として立体視観察できる。
【００２７】観察の際に、立体視内視鏡１の操作部３を
回転操作して挿入部２と相対的に回転させることによ
り、挿入部２に固定されている本体光学系１４に対し
て、その後方に配置されている回転ユニット１６を相対
的に回転させることができる構成となっている。
回転操作して挿入部２と相対的に回転させることによ
り、挿入部２に固定されている本体光学系１４に対し
て、その後方に配置されている回転ユニット１６を相対
的に回転させることができる構成となっている。
【００２８】目的とする十分な立体感を得つつ、像の姿
勢の補正を可能にするために、本実施例の立体視内視鏡
の光学系の構成は以下のような特徴を有している。すな
わち、内視鏡本体に固定された本体光学系１４は単一の
光軸を持った光学系で構成されており、一方、本体光学
系１４に対して回転可能な回転光学系１５は左右の光軸
を持ち並列的に配置された光学系で構成され、前方の本
体光学系１４からの光束の中から視差のある光束を取り
出して左右の独立した画像を形成することのできる光学
系を含んだ構成となっている。そして、回転光学系１５
の後方には左右の光軸を持つ光学系により形成された左
右の像を受像して光電変換する撮像素子１８が配置され
ている。なお、形成された左右の像を直接撮像素子で受
像する構成としても良いし、あるいは撮像素子の前にリ
レー光学系を設けて像を伝送した後に撮像素子で受像す
る構成としても良い。
勢の補正を可能にするために、本実施例の立体視内視鏡
の光学系の構成は以下のような特徴を有している。すな
わち、内視鏡本体に固定された本体光学系１４は単一の
光軸を持った光学系で構成されており、一方、本体光学
系１４に対して回転可能な回転光学系１５は左右の光軸
を持ち並列的に配置された光学系で構成され、前方の本
体光学系１４からの光束の中から視差のある光束を取り
出して左右の独立した画像を形成することのできる光学
系を含んだ構成となっている。そして、回転光学系１５
の後方には左右の光軸を持つ光学系により形成された左
右の像を受像して光電変換する撮像素子１８が配置され
ている。なお、形成された左右の像を直接撮像素子で受
像する構成としても良いし、あるいは撮像素子の前にリ
レー光学系を設けて像を伝送した後に撮像素子で受像す
る構成としても良い。
【００２９】また、前記回転ユニット１６には、回転光
学系１５を通過する左右の視差のある光束を決定づける
開口２０が回転光学系１５の左右それぞれの光軸を含む
位置に設けられており、回転ユニット１６の回転に連動
して開口２０が回転移動し、選択的に本体光学系１４か
らの光束を視差のある２つの光束として取り込むように
なっている。
学系１５を通過する左右の視差のある光束を決定づける
開口２０が回転光学系１５の左右それぞれの光軸を含む
位置に設けられており、回転ユニット１６の回転に連動
して開口２０が回転移動し、選択的に本体光学系１４か
らの光束を視差のある２つの光束として取り込むように
なっている。
【００３０】このように光学系を構成することにより、
回転ユニット１６が本体光学系１４に相対的に回転する
と左右の画像を形成する光束の取り入れ口である開口２
０も同様に回転するので、像の姿勢補正が可能となる。
この像の姿勢補正の様子を図３の（ａ）及び（ｂ）に示
す。
回転ユニット１６が本体光学系１４に相対的に回転する
と左右の画像を形成する光束の取り入れ口である開口２
０も同様に回転するので、像の姿勢補正が可能となる。
この像の姿勢補正の様子を図３の（ａ）及び（ｂ）に示
す。
【００３１】図３（ａ）のように、挿入部先端部の向き
が上方向（垂直方向）となっている場合、観察部位の重
力方向（被写体を矢印で示す）と挿入部先端部の向きと
が一致し、回転ユニット１６の左右（Ｒ，Ｌ）の開口２
０が水平方向に並んで位置することにより、図の中央部
に示すように左右（Ｒ，Ｌ）の撮像素子１８には被写体
の重力方向と一致した像（この例では反転している）が
結像され、図の右側に示すようにモニタ１０上には重力
方向が一致した被写体の左右の画像が表示される。よっ
て、観察部位の重力方向とモニタ上の画像の重力方向と
が一致した状態で立体視観察ができる。
が上方向（垂直方向）となっている場合、観察部位の重
力方向（被写体を矢印で示す）と挿入部先端部の向きと
が一致し、回転ユニット１６の左右（Ｒ，Ｌ）の開口２
０が水平方向に並んで位置することにより、図の中央部
に示すように左右（Ｒ，Ｌ）の撮像素子１８には被写体
の重力方向と一致した像（この例では反転している）が
結像され、図の右側に示すようにモニタ１０上には重力
方向が一致した被写体の左右の画像が表示される。よっ
て、観察部位の重力方向とモニタ上の画像の重力方向と
が一致した状態で立体視観察ができる。
【００３２】図３（ａ）の状態から挿入部２を全体的に
回転させて例えば挿入部先端部の向きを横方向（水平方
向）にすると、得られる被写体の像が９０゜回転してモ
ニタ上の画像の重力方向が狂ってしまう。本実施例では
図３（ｂ）のように挿入部２の本体光学系１４に対して
回転ユニット１６を回転させて、図３（ａ）と同様に左
右の開口２０を水平方向に並んで位置させることによ
り、観察部位の重力方向とモニタ上の画像の重力方向と
を一致させることができる。
回転させて例えば挿入部先端部の向きを横方向（水平方
向）にすると、得られる被写体の像が９０゜回転してモ
ニタ上の画像の重力方向が狂ってしまう。本実施例では
図３（ｂ）のように挿入部２の本体光学系１４に対して
回転ユニット１６を回転させて、図３（ａ）と同様に左
右の開口２０を水平方向に並んで位置させることによ
り、観察部位の重力方向とモニタ上の画像の重力方向と
を一致させることができる。
【００３３】このとき、重要なことは、重力方向に対し
て左右の開口の並んだ方向が直交していることと、重力
方向に対して撮像素子の撮像面の垂直方向が一致してい
ることであり、これによりモニタ上の画像の重力方向を
観察部位と一致させることができる。
て左右の開口の並んだ方向が直交していることと、重力
方向に対して撮像素子の撮像面の垂直方向が一致してい
ることであり、これによりモニタ上の画像の重力方向を
観察部位と一致させることができる。
【００３４】なお、本体光学系１４を通過できる光束の
大きさが回転ユニット１６の２つの開口２０において取
り入れる光束の範囲を含むように設定しておくことで、
任意の位置に回転ユニット１６を回転させても光線がケ
ラレて像の一部が見えなくなることを防ぐことができ
る。
大きさが回転ユニット１６の２つの開口２０において取
り入れる光束の範囲を含むように設定しておくことで、
任意の位置に回転ユニット１６を回転させても光線がケ
ラレて像の一部が見えなくなることを防ぐことができ
る。
【００３５】さらに、この光学系の構成において、本体
光学系内に斜視プリズムを含む視野変換光学系を設ける
ことで、斜視観察に伴う像の姿勢の補正を可能にするこ
とができる。左右２つの独立した光学系を持った構成
で、それぞれに斜視観察を行う光学系を配設したもので
は、斜視方向の観察方向の変更のために挿入部を回転さ
せてそれぞれの光学系を挿入部の軸のまわりに回転させ
た場合に、左右の視差がモニタ上の画像で上下方向にも
生じてしまい立体視ができなくなる問題点が生じるが、
本実施例の構成では斜視の観察方向によらず像の姿勢を
補正して常に正しい立体視を行うことができる。
光学系内に斜視プリズムを含む視野変換光学系を設ける
ことで、斜視観察に伴う像の姿勢の補正を可能にするこ
とができる。左右２つの独立した光学系を持った構成
で、それぞれに斜視観察を行う光学系を配設したもので
は、斜視方向の観察方向の変更のために挿入部を回転さ
せてそれぞれの光学系を挿入部の軸のまわりに回転させ
た場合に、左右の視差がモニタ上の画像で上下方向にも
生じてしまい立体視ができなくなる問題点が生じるが、
本実施例の構成では斜視の観察方向によらず像の姿勢を
補正して常に正しい立体視を行うことができる。
【００３６】ここで、像の姿勢補正に関する光学系の基
本構成について説明する。
本構成について説明する。
【００３７】像の姿勢補正を可能にするための光学系と
しての基本構成を取り出してみると図４に示すようにな
る。すなわち、光学系は、前方に配置された共通の光路
または同一の光軸を持った共軸の光学系からなる前群光
学系２１と、その後方に並列して配設された、左右２つ
の非共軸の光学系を含む後群光学系２２とによって構成
されている。前記共軸の光学系は、アフォーカル光学系
などの画角変換光学系により構成されている。
しての基本構成を取り出してみると図４に示すようにな
る。すなわち、光学系は、前方に配置された共通の光路
または同一の光軸を持った共軸の光学系からなる前群光
学系２１と、その後方に並列して配設された、左右２つ
の非共軸の光学系を含む後群光学系２２とによって構成
されている。前記共軸の光学系は、アフォーカル光学系
などの画角変換光学系により構成されている。
【００３８】左右の並列した非共軸の光学系は、前方の
共軸の光学系からの光束を受けて、左右独立した視差を
持った被写体像（左右像）を形成する。なお、後群光学
系２２には左右像をさらに後方へ伝送するためのリレー
手段等を含んでいても良い。そして、後群光学系２２で
形成された左右像は後方に配置された撮像素子１８によ
り撮像されて電気信号に変換される。
共軸の光学系からの光束を受けて、左右独立した視差を
持った被写体像（左右像）を形成する。なお、後群光学
系２２には左右像をさらに後方へ伝送するためのリレー
手段等を含んでいても良い。そして、後群光学系２２で
形成された左右像は後方に配置された撮像素子１８によ
り撮像されて電気信号に変換される。
【００３９】また、前群光学系２１内または後群光学系
２２の並列に配置した非共軸の光学系の前方には、左右
の光路を分離して取り出すための複数の開口を持った絞
り手段２３が配設されている。また、絞り手段として
は、後群光学系２２内などに設けた絞りの像が前群光学
系２１内などに投影されるような構成としても良い。
２２の並列に配置した非共軸の光学系の前方には、左右
の光路を分離して取り出すための複数の開口を持った絞
り手段２３が配設されている。また、絞り手段として
は、後群光学系２２内などに設けた絞りの像が前群光学
系２１内などに投影されるような構成としても良い。
【００４０】像の回転を補正して姿勢補正を行うため
に、光学系のうち、前群光学系２１は挿入部本体に固定
された前群ユニット２４（前述の本体光学系１４に相
当）に、後群光学系２２は挿入部本体に対して回転可能
な後群ユニット２５（前述の回転光学系１５に相当）に
それぞれ分離されて配置された構成となっている。な
お、図４のように後群ユニット２５側に前群光学系２１
の一部が配置されていてもかまわない。
に、光学系のうち、前群光学系２１は挿入部本体に固定
された前群ユニット２４（前述の本体光学系１４に相
当）に、後群光学系２２は挿入部本体に対して回転可能
な後群ユニット２５（前述の回転光学系１５に相当）に
それぞれ分離されて配置された構成となっている。な
お、図４のように後群ユニット２５側に前群光学系２１
の一部が配置されていてもかまわない。
【００４１】前群ユニット２４には、共軸の光学系のみ
が配置されていて、挿入部の回転に伴う光路の移動に際
しても光線がケラレずに常に所定範囲の光束を通すこと
ができるように光路が確保されている。一方、後群ユニ
ット２５には、左右の光路を実質的に決定する絞り手段
２３が配置され、この絞り手段２３の後方に左右の非共
軸の光学系が配置されており、左右の視差のある独立し
た像を形成するようになっている。撮像素子１８は、必
ずしも後群ユニット２５と連動して一体的に回転させる
必要はないが、本実施例では後群ユニット２５と一体的
に回転する構成とする。後群ユニット２５と撮像素子１
８とを一体的にしない場合は、挿入部の回転に伴って像
がケラレたり、回転したりするのでそれなりの工夫が必
要となる。
が配置されていて、挿入部の回転に伴う光路の移動に際
しても光線がケラレずに常に所定範囲の光束を通すこと
ができるように光路が確保されている。一方、後群ユニ
ット２５には、左右の光路を実質的に決定する絞り手段
２３が配置され、この絞り手段２３の後方に左右の非共
軸の光学系が配置されており、左右の視差のある独立し
た像を形成するようになっている。撮像素子１８は、必
ずしも後群ユニット２５と連動して一体的に回転させる
必要はないが、本実施例では後群ユニット２５と一体的
に回転する構成とする。後群ユニット２５と撮像素子１
８とを一体的にしない場合は、挿入部の回転に伴って像
がケラレたり、回転したりするのでそれなりの工夫が必
要となる。
【００４２】次に、本実施例の光学系及び瞳分割方式の
光学系のそれぞれの基本構成における立体感について説
明する。
光学系のそれぞれの基本構成における立体感について説
明する。
【００４３】本実施例の光学系の構成では、前群光学系
においてアフォーカル光学系などの画角変換光学系を設
けることにより、たとえ硬性内視鏡の仕様としての画
角、太さ等が決められていても、前記画角変換光学系と
後群の光学系の画角とで硬性内視鏡としての画角が決定
することになるので、後で詳しく述べるように左右の光
軸間隔を画角に直接的に依存しないようにすることがで
きる。よって、視差量を光学系全体の画角によらずに最
適な値に変更し設定することが可能となる。また、瞳分
割方式に比べて通常の仕様の画角範囲で視差量を大きく
することが可能となる。
においてアフォーカル光学系などの画角変換光学系を設
けることにより、たとえ硬性内視鏡の仕様としての画
角、太さ等が決められていても、前記画角変換光学系と
後群の光学系の画角とで硬性内視鏡としての画角が決定
することになるので、後で詳しく述べるように左右の光
軸間隔を画角に直接的に依存しないようにすることがで
きる。よって、視差量を光学系全体の画角によらずに最
適な値に変更し設定することが可能となる。また、瞳分
割方式に比べて通常の仕様の画角範囲で視差量を大きく
することが可能となる。
【００４４】まず、本実施例との比較として瞳分割方式
の光学系における立体感について説明する。瞳分割方式
の光学系の基本的な構成を図５に示す。
の光学系における立体感について説明する。瞳分割方式
の光学系の基本的な構成を図５に示す。
【００４５】立体視内視鏡の有効長をＬ、レンズの径を
Ｄ、対物の焦点距離をｆ1 、画角を２ωとする。通常の
腹腔鏡を例にすると、Ｌ＝３００mm、Ｄ＝φ６〜φ７程
度、２ω＝６０°〜７０°程度である。ここではＤ＝φ
７、２ω＝６０°とする。
Ｄ、対物の焦点距離をｆ1 、画角を２ωとする。通常の
腹腔鏡を例にすると、Ｌ＝３００mm、Ｄ＝φ６〜φ７程
度、２ω＝６０°〜７０°程度である。ここではＤ＝φ
７、２ω＝６０°とする。
【００４６】対物の焦点距離ｆ1 と画角２ω及び像高ｈ
との関係は、 ｈ＝ｆ1・tanω となる。ここで、像高ｈは、Ｄ／２を越えることはな
く、通常Ｄ／２＞ｈ＞Ｄ／４の範囲に設定されるが、立
体感を大きくするにはｈが大きいほど良いのでここでは
最大値をとってｈ＝Ｄ／２と仮定する。
との関係は、 ｈ＝ｆ1・tanω となる。ここで、像高ｈは、Ｄ／２を越えることはな
く、通常Ｄ／２＞ｈ＞Ｄ／４の範囲に設定されるが、立
体感を大きくするにはｈが大きいほど良いのでここでは
最大値をとってｈ＝Ｄ／２と仮定する。
【００４７】リレー光学系のリレー長Ｌ1 は、リレー回
数を１回と仮定すると立体視内視鏡の有効長Ｌの約半分
程度であり、１５０mm〜２００mm程度となる。リレー光
学系の開口数ＮＡが大きいほど立体感が大きくなるの
で、ここではＬ1 ＝１５０mmとする。
数を１回と仮定すると立体視内視鏡の有効長Ｌの約半分
程度であり、１５０mm〜２００mm程度となる。リレー光
学系の開口数ＮＡが大きいほど立体感が大きくなるの
で、ここではＬ1 ＝１５０mmとする。
【００４８】以上の各値を用いることにより、入射ひと
み径ｄは、以下の式で表すことができる。
み径ｄは、以下の式で表すことができる。
【００４９】 これに前記各条件の数値を代入すると、 となる。
【００５０】前記の式で求められる入射ひとみ径ｄと半
画角ωとの関係を図６に示す。図６の特性図からわかる
ように、入射ひとみ径ｄと半画角ωとはほぼ反比例の関
係になるため、画角２ωによって入射ひとみ径ｄが直接
的に変化する。ｄは入射ひとみの直径であり、瞳分割方
式ではこのひとみの中から左右光路を取り出すようにな
っているため、左右の光軸間隔は、ｄを越えることはな
く、実際にはｄよりも少し小さい値をとる。よって、瞳
分割方式では、立体感を得るための視差量を決める光軸
間隔は画角によって直接的に変化することになる。
画角ωとの関係を図６に示す。図６の特性図からわかる
ように、入射ひとみ径ｄと半画角ωとはほぼ反比例の関
係になるため、画角２ωによって入射ひとみ径ｄが直接
的に変化する。ｄは入射ひとみの直径であり、瞳分割方
式ではこのひとみの中から左右光路を取り出すようにな
っているため、左右の光軸間隔は、ｄを越えることはな
く、実際にはｄよりも少し小さい値をとる。よって、瞳
分割方式では、立体感を得るための視差量を決める光軸
間隔は画角によって直接的に変化することになる。
【００５１】なお、リレー光学系のリレー回数を１回か
ら３回に増加させても、左右の光軸間隔はあと３倍程度
大きくなるだけである。リレー回数は、１，３，５…と
１つおきの値をとるが、立体視内視鏡の有効長Ｌが決ま
っており、また収差の影響もあるため、実質上限があ
り、通常３回程度が限界である。
ら３回に増加させても、左右の光軸間隔はあと３倍程度
大きくなるだけである。リレー回数は、１，３，５…と
１つおきの値をとるが、立体視内視鏡の有効長Ｌが決ま
っており、また収差の影響もあるため、実質上限があ
り、通常３回程度が限界である。
【００５２】続いて、本実施例の光学系における立体感
について説明する。本実施例の光学系の基本的な構成を
図７に示す。
について説明する。本実施例の光学系の基本的な構成を
図７に示す。
【００５３】ここで、立体視内視鏡の有効長をＬ、レン
ズの径をＤ、対物の焦点距離（前群光学系と後群光学系
との合成焦点距離）をｆ3 、画角を２ωとする。瞳分割
方式の場合と同様に、通常の腹腔鏡を例にとり、Ｌ＝３
００mm、Ｄ＝φ６〜φ７程度、２ω＝６０°〜７０°程
度とする。
ズの径をＤ、対物の焦点距離（前群光学系と後群光学系
との合成焦点距離）をｆ3 、画角を２ωとする。瞳分割
方式の場合と同様に、通常の腹腔鏡を例にとり、Ｌ＝３
００mm、Ｄ＝φ６〜φ７程度、２ω＝６０°〜７０°程
度とする。
【００５４】合成焦点距離ｆ3 と画角２ω及び像高ｈと
の関係は、 ｈ＝ｆ3・tanω となる。ここで、像高ｈは、図８の（ａ）に示すよう
に、左右の光路のひとみ径を最大として像高が最大とな
るようにしてもＤ／４を越えることはできない。また、
図８の（ｂ）に示すように、左右の光路のひとみ径を小
さくして像高を小さくすると、後群光学系における左右
の光学系の光軸間隔を広げることができ、立体感を増す
ことができるが、像が小さくなるので画質的には不利に
なる。
の関係は、 ｈ＝ｆ3・tanω となる。ここで、像高ｈは、図８の（ａ）に示すよう
に、左右の光路のひとみ径を最大として像高が最大とな
るようにしてもＤ／４を越えることはできない。また、
図８の（ｂ）に示すように、左右の光路のひとみ径を小
さくして像高を小さくすると、後群光学系における左右
の光学系の光軸間隔を広げることができ、立体感を増す
ことができるが、像が小さくなるので画質的には不利に
なる。
【００５５】前群光学系を略アフォーカル光学系と考え
て、角倍率をβとし、後群光学系の画角を２θとする
と、前群光学系と後群光学系とを合成してなる画角２ω
は、 の関係式で表すことができる。
て、角倍率をβとし、後群光学系の画角を２θとする
と、前群光学系と後群光学系とを合成してなる画角２ω
は、 の関係式で表すことができる。
【００５６】つまり、硬性内視鏡の仕様としての画角２
ωが決まっていても、前群光学系の角倍率βと後群光学
系の画角２θを変更することができる自由度がある。β
及び２θを変えることで左右の光軸間隔を変えることが
できるので、瞳分割方式のように画角によって直接的に
最大視差量が決まってしまうことがなく、左右の光軸間
隔を最適な値に設定することができる利点がある。
ωが決まっていても、前群光学系の角倍率βと後群光学
系の画角２θを変更することができる自由度がある。β
及び２θを変えることで左右の光軸間隔を変えることが
できるので、瞳分割方式のように画角によって直接的に
最大視差量が決まってしまうことがなく、左右の光軸間
隔を最適な値に設定することができる利点がある。
【００５７】ここでは一例として、ｈ＝Ｄ／４として後
群光学系における左右の光軸間隔をＤ／２とし、また、
β＝１／２、２ω＝６０°とする。このとき後群光学系
の半画角θはθ＝１５°となる。これらの条件で物体側
の左右の光軸間隔ｄ′を求めると、 となり、ここでＤ＝φ７とすると、 となる。
群光学系における左右の光軸間隔をＤ／２とし、また、
β＝１／２、２ω＝６０°とする。このとき後群光学系
の半画角θはθ＝１５°となる。これらの条件で物体側
の左右の光軸間隔ｄ′を求めると、 となり、ここでＤ＝φ７とすると、 となる。
【００５８】このように求められる物体側の左右の光軸
間隔ｄ′と半画角ωとの関係を図９に示す。図９の特性
図からわかるように、左右の光軸間隔ｄ′は対物の画角
に依存せず、前群光学系の角倍率β及び後群光学系の画
角２θを適当に変化させて左右の光軸間隔を変えること
ができる。
間隔ｄ′と半画角ωとの関係を図９に示す。図９の特性
図からわかるように、左右の光軸間隔ｄ′は対物の画角
に依存せず、前群光学系の角倍率β及び後群光学系の画
角２θを適当に変化させて左右の光軸間隔を変えること
ができる。
【００５９】瞳分割方式の場合と比較すると、立体感を
得るための視差量を決める左右の光軸間隔においては、
実用域で約数倍〜十倍程度のポテンシャルを持ってい
る。よって、本実施例の構成によれば、前述した像の姿
勢補正に加えて、左右の光軸間隔を十分大きく確保する
ことができ、十分な立体感を得ることができるため、適
切な立体視を行うことが可能となる。また、像高を小さ
くすることにより画質は少し落ちるが、後群光学系の光
軸間隔を広げるようにすれば、視差量をより大きくする
ことができる。
得るための視差量を決める左右の光軸間隔においては、
実用域で約数倍〜十倍程度のポテンシャルを持ってい
る。よって、本実施例の構成によれば、前述した像の姿
勢補正に加えて、左右の光軸間隔を十分大きく確保する
ことができ、十分な立体感を得ることができるため、適
切な立体視を行うことが可能となる。また、像高を小さ
くすることにより画質は少し落ちるが、後群光学系の光
軸間隔を広げるようにすれば、視差量をより大きくする
ことができる。
【００６０】次に、斜視方向の観察を行うための光学系
の基本構成について説明する。
の基本構成について説明する。
【００６１】斜視化を行うために、本実施例では斜視プ
リズム等による視野変換光学系を前群光学系の中に配置
する。前述したように、本実施例の光学系においては、
左右の光路を決定し、互いに光線が混じり合わないよう
に光路分割を行うための絞り手段を、後群光学系におけ
る並列に配置され左右独立した光軸を有する光学系と一
体的に回動可能に設けるようにしている。この絞り手段
は、斜視プリズム内に配置するのは通常不可能であるか
ら、絞り位置は斜視プリズムの後方に設定することにな
る。
リズム等による視野変換光学系を前群光学系の中に配置
する。前述したように、本実施例の光学系においては、
左右の光路を決定し、互いに光線が混じり合わないよう
に光路分割を行うための絞り手段を、後群光学系におけ
る並列に配置され左右独立した光軸を有する光学系と一
体的に回動可能に設けるようにしている。この絞り手段
は、斜視プリズム内に配置するのは通常不可能であるか
ら、絞り位置は斜視プリズムの後方に設定することにな
る。
【００６２】前群光学系においては、左右の光路を確保
するために太い光束を通過させるようにする必要がある
ため、斜視プリズム内において太い光束を通すことがで
きるように構成する。すなわち、斜視プリズム内で光路
がケラレないために、後群光学系の前方に絞りを配置す
る、左右独立した光軸を有する光学系の前方に凸レンズ
を配置することで左右光軸を近づける方向にする、以上
２点を考慮して光学系を構成する。つまり、２ωの画角
に対して、後群光学系の画角２θを小さめにすると共
に、前群光学系のアフォーカル倍率βを小さめに設定し
た構成とする。
するために太い光束を通過させるようにする必要がある
ため、斜視プリズム内において太い光束を通すことがで
きるように構成する。すなわち、斜視プリズム内で光路
がケラレないために、後群光学系の前方に絞りを配置す
る、左右独立した光軸を有する光学系の前方に凸レンズ
を配置することで左右光軸を近づける方向にする、以上
２点を考慮して光学系を構成する。つまり、２ωの画角
に対して、後群光学系の画角２θを小さめにすると共
に、前群光学系のアフォーカル倍率βを小さめに設定し
た構成とする。
【００６３】なお、光路を確保するために絞りを配置す
べき位置が斜視プリズムの内部になってしまうことがあ
る。この場合は、プリズム内部に絞り部材を置くことが
できないので、リレー光学系内の前記絞りを配置すべき
位置と光学的に共役な位置に単一の開口を持つ絞り部材
を配置する。この構成では、光路を逆にたどったとき、
後群の２つの光学系によってリレー光学系内の絞り部材
の像がそれぞれプリズム内に投影されるため、２つの開
口の像が並存するかたちになり、プリズム内に２つの開
口を持つ絞り部材を配置した場合と同様の効果が得られ
る。
べき位置が斜視プリズムの内部になってしまうことがあ
る。この場合は、プリズム内部に絞り部材を置くことが
できないので、リレー光学系内の前記絞りを配置すべき
位置と光学的に共役な位置に単一の開口を持つ絞り部材
を配置する。この構成では、光路を逆にたどったとき、
後群の２つの光学系によってリレー光学系内の絞り部材
の像がそれぞれプリズム内に投影されるため、２つの開
口の像が並存するかたちになり、プリズム内に２つの開
口を持つ絞り部材を配置した場合と同様の効果が得られ
る。
【００６４】すなわち、リレー光学系によって並列した
左右の光学系のそれぞれの射出ひとみ及び像をリレーし
て、リレー光学系と同軸となるよう左右の射出ひとみを
斜視プリズム内に投影し、ここに絞りを配置する構成と
することで、斜視プリズム内に瞳を投影する。
左右の光学系のそれぞれの射出ひとみ及び像をリレーし
て、リレー光学系と同軸となるよう左右の射出ひとみを
斜視プリズム内に投影し、ここに絞りを配置する構成と
することで、斜視プリズム内に瞳を投影する。
【００６５】以上述べたような光学系の基本構成を採用
することにより、本実施例の目的である像の姿勢補正、
十分な立体感、及び斜視方向の観察を達成することがで
き、実用の際に不具合のない立体視内視鏡を提供するこ
とができる。
することにより、本実施例の目的である像の姿勢補正、
十分な立体感、及び斜視方向の観察を達成することがで
き、実用の際に不具合のない立体視内視鏡を提供するこ
とができる。
【００６６】図２に戻り、本実施例の立体視内視鏡にお
ける光学系などの具体的な構成について説明する。
ける光学系などの具体的な構成について説明する。
【００６７】前群光学系としての本体光学系１４は、先
端側からカバーガラス１４ａ、平凹レンズ１４ｂ、３０
°斜視プリズム１４ｃ、メニスカス凸レンズ１４ｄの共
通の光軸を持った光学系により構成されている。これら
の前群光学系は、立体視内視鏡の挿入部２内に一体的に
固定されて前群ユニットを構成している。
端側からカバーガラス１４ａ、平凹レンズ１４ｂ、３０
°斜視プリズム１４ｃ、メニスカス凸レンズ１４ｄの共
通の光軸を持った光学系により構成されている。これら
の前群光学系は、立体視内視鏡の挿入部２内に一体的に
固定されて前群ユニットを構成している。
【００６８】この３０°斜視プリズム１４ｃを含む前群
光学系により、本実施例の立体視内視鏡１の光学系は斜
視観察方向が３０°方向に設定されている。３０°斜視
プリズム１４ｃは、２つのプリズムを接着剤で接合して
形成されたもので、平凹レンズ１４ｂから入射した光
は、プリズムの接合面を通過して底面で反射した後、プ
リズムの接合面で全反射して、メニスカス凸レンズ１４
ｄの方に向かって曲げられ出射する。
光学系により、本実施例の立体視内視鏡１の光学系は斜
視観察方向が３０°方向に設定されている。３０°斜視
プリズム１４ｃは、２つのプリズムを接着剤で接合して
形成されたもので、平凹レンズ１４ｂから入射した光
は、プリズムの接合面を通過して底面で反射した後、プ
リズムの接合面で全反射して、メニスカス凸レンズ１４
ｄの方に向かって曲げられ出射する。
【００６９】後群光学系としての回転光学系１５は、左
右の視差のある画像を形成するために並列に配設された
一対の光学系からなっている。左右各々の光学系は、共
通の光軸を有し、前方より凸レンズと接合面を有するメ
ニスカスレンズとからなる結像光学系で構成されてい
る。後群光学系は、前群光学系からの光束を受けて左右
の画像を結像する。
右の視差のある画像を形成するために並列に配設された
一対の光学系からなっている。左右各々の光学系は、共
通の光軸を有し、前方より凸レンズと接合面を有するメ
ニスカスレンズとからなる結像光学系で構成されてい
る。後群光学系は、前群光学系からの光束を受けて左右
の画像を結像する。
【００７０】前群光学系と後群光学系との間には、左右
の光束を分離する２つの開口２０を持った絞り手段が配
置されている。
の光束を分離する２つの開口２０を持った絞り手段が配
置されている。
【００７１】後群光学系で結像した左右像は、回転ユニ
ット１６内に設けられた左右一対の撮像素子１８上に結
像される。この左右の撮像素子１８により電気信号に変
換された左右の画像がモニタ１０に表示される。
ット１６内に設けられた左右一対の撮像素子１８上に結
像される。この左右の撮像素子１８により電気信号に変
換された左右の画像がモニタ１０に表示される。
【００７２】回動可能な回転ユニット１６には、前記回
転光学系１５、開口２０による絞り手段、撮像素子１８
が設けられ、連結部１７を介して操作部３に連結されて
おり、操作部３を回転させることで回転ユニット１６の
各部が一体的に挿入部２の本体光学系１４に対して相対
的に回動するようになっている。
転光学系１５、開口２０による絞り手段、撮像素子１８
が設けられ、連結部１７を介して操作部３に連結されて
おり、操作部３を回転させることで回転ユニット１６の
各部が一体的に挿入部２の本体光学系１４に対して相対
的に回動するようになっている。
【００７３】回転ユニット１６の回転に伴い、後群光学
系によって取り出される左右の光路の前群光学系内にお
いて通過する位置が円周状に移動するが、これらの光路
がケラレないように、太径の光束を通過できるように予
め前群光学系において光路を確保しておくようにする。
系によって取り出される左右の光路の前群光学系内にお
いて通過する位置が円周状に移動するが、これらの光路
がケラレないように、太径の光束を通過できるように予
め前群光学系において光路を確保しておくようにする。
【００７４】撮像素子１８からの出力信号を伝送するた
めの信号線１９は、操作部３内を通って外部のカメラコ
ントロールユニット８に接続されるが、この信号線１９
を前記回転ユニット１６を回転させるための連結部１７
を構成するパイプ状の回転力量伝達部材の内部に組み込
むことで構成を簡単化している。
めの信号線１９は、操作部３内を通って外部のカメラコ
ントロールユニット８に接続されるが、この信号線１９
を前記回転ユニット１６を回転させるための連結部１７
を構成するパイプ状の回転力量伝達部材の内部に組み込
むことで構成を簡単化している。
【００７５】また、本実施例の構成では、後群光学系を
含む回転ユニット１６が操作部３と一体的に構成され、
前群光学系が挿入部２と一体的に固定されており、これ
ら２つのユニットが別体となっているため、挿入部２を
含む本体ユニットより操作部３を含む操作部ユニットを
引き抜いて取り外すこともできる。よって、操作部ユニ
ットを本体ユニットより取り外して視野方向の異なるプ
リズムを含んだ光学系を備えた別の本体ユニットに差し
替えて交換可能な構成とすることができ、斜視観察方向
を変えた複数の立体視内視鏡挿入部に対して回転ユニッ
ト１６及び操作部３を共用することが可能となる。
含む回転ユニット１６が操作部３と一体的に構成され、
前群光学系が挿入部２と一体的に固定されており、これ
ら２つのユニットが別体となっているため、挿入部２を
含む本体ユニットより操作部３を含む操作部ユニットを
引き抜いて取り外すこともできる。よって、操作部ユニ
ットを本体ユニットより取り外して視野方向の異なるプ
リズムを含んだ光学系を備えた別の本体ユニットに差し
替えて交換可能な構成とすることができ、斜視観察方向
を変えた複数の立体視内視鏡挿入部に対して回転ユニッ
ト１６及び操作部３を共用することが可能となる。
【００７６】図１０ないし図１２に光学系の構成の変形
例を示す。図１０の第１の例では、前群光学系として直
角プリズム２６が設けられ、後群光学系として並列に配
置した凸レンズ２７が設けられている。そして、前群ユ
ニット２４には直角プリズム２６による共通光路の光学
系が配置され、後群ユニット２５には左右の像を形成す
る並列の凸レンズ２７と、左右の光路を決める２つの開
口をもつ絞り手段２３とが配置されている。また、後群
ユニット２５の後方には後群光学系の左右の光路に対応
して撮像素子１８が配置されている。
例を示す。図１０の第１の例では、前群光学系として直
角プリズム２６が設けられ、後群光学系として並列に配
置した凸レンズ２７が設けられている。そして、前群ユ
ニット２４には直角プリズム２６による共通光路の光学
系が配置され、後群ユニット２５には左右の像を形成す
る並列の凸レンズ２７と、左右の光路を決める２つの開
口をもつ絞り手段２３とが配置されている。また、後群
ユニット２５の後方には後群光学系の左右の光路に対応
して撮像素子１８が配置されている。
【００７７】図１１の第２の例では、前群光学系として
共通の光路を持つ同軸の光学系である平行カバーガラス
２８ａ，平凹レンズ２８ｂ，７０°プリズム２８ｃ，平
行プリズム２８ｄ，メニスカス凸レンズ２８ｅが設けら
れ、後群光学系として並列に配置した凸レンズ２９が設
けられている。そして、前群ユニット２４には前群光学
系のうちのカバーガラス２８ａ，凹レンズ２８ｂ，７０
°プリズム２８ｃが配置され、後群ユニット２５には前
群光学系の平行プリズム２８ｄ，メニスカス凸レンズ２
８ｅと、後群光学系の並列の凸レンズ２７とが配置され
ている。後群ユニット２５には、さらに平行プリズム２
８ｄの前方に左右の光路を決める２つの開口をもつ絞り
手段２３が配置されている。また、後群ユニット２５の
後方には図１０の例と同様に撮像素子１８が配置されて
いる。
共通の光路を持つ同軸の光学系である平行カバーガラス
２８ａ，平凹レンズ２８ｂ，７０°プリズム２８ｃ，平
行プリズム２８ｄ，メニスカス凸レンズ２８ｅが設けら
れ、後群光学系として並列に配置した凸レンズ２９が設
けられている。そして、前群ユニット２４には前群光学
系のうちのカバーガラス２８ａ，凹レンズ２８ｂ，７０
°プリズム２８ｃが配置され、後群ユニット２５には前
群光学系の平行プリズム２８ｄ，メニスカス凸レンズ２
８ｅと、後群光学系の並列の凸レンズ２７とが配置され
ている。後群ユニット２５には、さらに平行プリズム２
８ｄの前方に左右の光路を決める２つの開口をもつ絞り
手段２３が配置されている。また、後群ユニット２５の
後方には図１０の例と同様に撮像素子１８が配置されて
いる。
【００７８】図１２の第３の例では、前群光学系として
共通の光路を持つ同軸の光学系である平行カバーガラス
３０ａ，平凹レンズ３０ｂ，３０°斜視プリズム３０
ｃ，平凸レンズ３０ｄが設けられ、後群光学系として並
列に配置した凸レンズ３１ａと、平凸ロッドレンズ，凸
レンズ，平凸レンズからなるリレーレンズ系３１ｂとが
設けられている。そして、前群ユニット２４には前群光
学系の平行カバーガラス３０ａ，平凹レンズ３０ｂ，３
０°斜視プリズム３０ｃ，平凸レンズ３０ｄが配置さ
れ、後群ユニット２５には後群光学系の並列の凸レンズ
３１ａと、リレーレンズ系３１ｂとが配置されている。
共通の光路を持つ同軸の光学系である平行カバーガラス
３０ａ，平凹レンズ３０ｂ，３０°斜視プリズム３０
ｃ，平凸レンズ３０ｄが設けられ、後群光学系として並
列に配置した凸レンズ３１ａと、平凸ロッドレンズ，凸
レンズ，平凸レンズからなるリレーレンズ系３１ｂとが
設けられている。そして、前群ユニット２４には前群光
学系の平行カバーガラス３０ａ，平凹レンズ３０ｂ，３
０°斜視プリズム３０ｃ，平凸レンズ３０ｄが配置さ
れ、後群ユニット２５には後群光学系の並列の凸レンズ
３１ａと、リレーレンズ系３１ｂとが配置されている。
【００７９】後群ユニット２５には、さらにリレーレン
ズ系３１ｂ内に絞り手段２３が配置されている。この絞
り手段２３は、左右の並列の光学系を通して、３０°斜
視プリズム３０ｃ内に左右分離したひとみ３２を決定し
ている。すなわち、左右のひとみを決定する絞りが後群
ユニット内に配置された構成となっている。また、後群
ユニット２５の後方には図１０の例と同様に撮像素子１
８が配置されている。
ズ系３１ｂ内に絞り手段２３が配置されている。この絞
り手段２３は、左右の並列の光学系を通して、３０°斜
視プリズム３０ｃ内に左右分離したひとみ３２を決定し
ている。すなわち、左右のひとみを決定する絞りが後群
ユニット内に配置された構成となっている。また、後群
ユニット２５の後方には図１０の例と同様に撮像素子１
８が配置されている。
【００８０】このように、視野変換光学系を有し、像の
姿勢補正が可能な光学系の構成としては種々の変形例が
考えられる。
姿勢補正が可能な光学系の構成としては種々の変形例が
考えられる。
【００８１】以上説明したように、本実施例の光学系の
構成によれば、立体視内視鏡において、瞳分割方式以外
の方式を用いて瞳分割方式では実現できない十分な立体
感を得るための視差量を得ることが可能である。また、
単一の光軸も持つ前群光学系に対して左右の像を取り出
す２つの光軸を持つ後群光学系を回転可能とすること
で、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の回
転方向の姿勢補正が可能となる。これにより、直視観察
の場合では立体視内視鏡本体を所望の回転位置に保持し
たままで、手元側の操作部を回転調整するだけで画像の
重力方向を補正することができる。また、直視のみなら
ず斜視観察においても、立体視内視鏡本体を回転させて
所望の観察方向に向けたときに、像のケラレや立体感を
損なうことなくモニタ上での画像の重力方向を補正する
ことができ、観察方向が一致した正しい立体視観察を行
うことが可能となる。
構成によれば、立体視内視鏡において、瞳分割方式以外
の方式を用いて瞳分割方式では実現できない十分な立体
感を得るための視差量を得ることが可能である。また、
単一の光軸も持つ前群光学系に対して左右の像を取り出
す２つの光軸を持つ後群光学系を回転可能とすること
で、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の回
転方向の姿勢補正が可能となる。これにより、直視観察
の場合では立体視内視鏡本体を所望の回転位置に保持し
たままで、手元側の操作部を回転調整するだけで画像の
重力方向を補正することができる。また、直視のみなら
ず斜視観察においても、立体視内視鏡本体を回転させて
所望の観察方向に向けたときに、像のケラレや立体感を
損なうことなくモニタ上での画像の重力方向を補正する
ことができ、観察方向が一致した正しい立体視観察を行
うことが可能となる。
【００８２】図１３ないし図１５は本発明の第２実施例
に係り、図１３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸
方向断面図、図１４は絞り手段としてのフレア絞りの構
成を示す説明図、図１５は後群光学系、絞り手段、撮像
素子の配置を示す構成説明図である。
に係り、図１３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸
方向断面図、図１４は絞り手段としてのフレア絞りの構
成を示す説明図、図１５は後群光学系、絞り手段、撮像
素子の配置を示す構成説明図である。
【００８３】第２実施例は第１実施例の光学系における
前群光学系の構成を変更した例である。
前群光学系の構成を変更した例である。
【００８４】本実施例の立体視内視鏡３３は、前群光学
系が固定配置された挿入部３４に、第１実施例と同様の
構成の回転ユニット１６が連結された操作部３が挿入部
に対して回動可能に取り付けられた構成となっている。
系が固定配置された挿入部３４に、第１実施例と同様の
構成の回転ユニット１６が連結された操作部３が挿入部
に対して回動可能に取り付けられた構成となっている。
【００８５】挿入部３４には、前群光学系として単一の
光軸を持った本体光学系３５が配設されている。本体光
学系３５は、第１実施例とは異なる斜視方向の観察を行
うための７０°プリズム３５ａを備えており、斜視観察
方向が７０°方向に設定されている。
光軸を持った本体光学系３５が配設されている。本体光
学系３５は、第１実施例とは異なる斜視方向の観察を行
うための７０°プリズム３５ａを備えており、斜視観察
方向が７０°方向に設定されている。
【００８６】本体光学系３５の外周部にはライトガイド
１３が視野方向に向けて照明光を出射できるように配設
されている。挿入部３４の基端部にはライトガイド１３
の入射端部が配置されたライトガイドコネクタ４が設け
られ、光源装置からの照明光が供給されるようになって
いる。これにより、立体視内視鏡本体としての挿入部３
４を操作部３と相対的に回転させても、常に照明光を観
察範囲に照射できるようになっている。
１３が視野方向に向けて照明光を出射できるように配設
されている。挿入部３４の基端部にはライトガイド１３
の入射端部が配置されたライトガイドコネクタ４が設け
られ、光源装置からの照明光が供給されるようになって
いる。これにより、立体視内視鏡本体としての挿入部３
４を操作部３と相対的に回転させても、常に照明光を観
察範囲に照射できるようになっている。
【００８７】また、本体光学系３５内には、７０°プリ
ズム３５ａとメニスカス凸レンズ３５ｂとの間に、プリ
ズム内等でのフレアを除去するためにリング状のフレア
絞り３６が平行プリズム３５ｃに接合された状態で配設
されている。フレア絞り３６の構成を図１４に示す。図
１４の（ａ）はフレア絞りの正面図、（ｂ）は側断面図
である。フレア絞り３６は、回転ユニット１６の回転に
伴って、挿入部３４内の前群光学系中での左右の光路が
輪帯状に移動するのに合わせて光路を確保しながら、プ
リズム内等でのフレアを除去できるように、リング状の
開口を有して構成されている。
ズム３５ａとメニスカス凸レンズ３５ｂとの間に、プリ
ズム内等でのフレアを除去するためにリング状のフレア
絞り３６が平行プリズム３５ｃに接合された状態で配設
されている。フレア絞り３６の構成を図１４に示す。図
１４の（ａ）はフレア絞りの正面図、（ｂ）は側断面図
である。フレア絞り３６は、回転ユニット１６の回転に
伴って、挿入部３４内の前群光学系中での左右の光路が
輪帯状に移動するのに合わせて光路を確保しながら、プ
リズム内等でのフレアを除去できるように、リング状の
開口を有して構成されている。
【００８８】図１５は回転ユニット１６を前方から見た
場合の後群光学系、絞り手段、撮像素子の配置を示した
ものである。並列した２つの光学系からなる回転光学系
１５で構成される後群光学系の後方に、それぞれの光学
系の光路に対応して撮像素子１８が配置されており、回
転光学系１５の前方に配置された開口２０による絞り手
段を介して通過した光線が回転光学系１５によって撮像
素子１８上に結像される構成となっている。これらの後
群光学系、絞り手段、撮像素子は一体的に固定されて配
設され、前群光学系に対して回転可能になっている。
場合の後群光学系、絞り手段、撮像素子の配置を示した
ものである。並列した２つの光学系からなる回転光学系
１５で構成される後群光学系の後方に、それぞれの光学
系の光路に対応して撮像素子１８が配置されており、回
転光学系１５の前方に配置された開口２０による絞り手
段を介して通過した光線が回転光学系１５によって撮像
素子１８上に結像される構成となっている。これらの後
群光学系、絞り手段、撮像素子は一体的に固定されて配
設され、前群光学系に対して回転可能になっている。
【００８９】本実施例の挿入部３４には、第１実施例と
共通の回転ユニット１６及び操作部３を含む操作部ユニ
ットを挿入部内に挿入して組み合わせることができるよ
うになっている。よって前述したように、共通の後群光
学系に斜視観察方向の異なる前群光学系を組み合わせて
立体視内視鏡を構成し、視野方向を変更することができ
る。第１実施例の前群光学系と第２実施例の前群光学系
とを交換すると、斜視観察方向を３０゜から７０゜に変
更することができる。
共通の回転ユニット１６及び操作部３を含む操作部ユニ
ットを挿入部内に挿入して組み合わせることができるよ
うになっている。よって前述したように、共通の後群光
学系に斜視観察方向の異なる前群光学系を組み合わせて
立体視内視鏡を構成し、視野方向を変更することができ
る。第１実施例の前群光学系と第２実施例の前群光学系
とを交換すると、斜視観察方向を３０゜から７０゜に変
更することができる。
【００９０】ここで、前群光学系をほぼアフォーカル光
学系で構成することによって、後群光学系を共用して前
群光学系を他の視野方向の異なるものに交換する際に、
機構的なガタつき等によって前群光学系と後群光学系と
の間隔が多少変わっても、ピントや視差量が変わらない
ようにすることができる。
学系で構成することによって、後群光学系を共用して前
群光学系を他の視野方向の異なるものに交換する際に、
機構的なガタつき等によって前群光学系と後群光学系と
の間隔が多少変わっても、ピントや視差量が変わらない
ようにすることができる。
【００９１】図１６及び図１７は本発明の第３実施例に
係り、図１６は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図１７は左右の画像を形成する際の手順を示
す作用説明図である。
係り、図１６は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図１７は左右の画像を形成する際の手順を示
す作用説明図である。
【００９２】第３実施例は、前述の第１実施例とは異な
り、前群光学系の視野変換光学系の構成を変更すると共
に、一つの撮像素子で左右の像を撮像するように構成し
た例である。
り、前群光学系の視野変換光学系の構成を変更すると共
に、一つの撮像素子で左右の像を撮像するように構成し
た例である。
【００９３】本実施例の立体視内視鏡４０は、第１実施
例と同様に、前群光学系が固定配置された挿入部４１
に、挿入部に対して回動可能な操作部４２が連設されて
構成されており、この操作部４２には後群光学系を備え
た回転ユニット４３が連結されて挿入部４１内に配置さ
れている。操作部４２は、挿入部４１の基端部に設けら
れた固定用突起部４４ａに係合溝部４４ｂが係合するこ
とによって挿入部に対して回動可能に取り付けられ、挿
入部４１と操作部４２とが分離できない構造となってい
る。
例と同様に、前群光学系が固定配置された挿入部４１
に、挿入部に対して回動可能な操作部４２が連設されて
構成されており、この操作部４２には後群光学系を備え
た回転ユニット４３が連結されて挿入部４１内に配置さ
れている。操作部４２は、挿入部４１の基端部に設けら
れた固定用突起部４４ａに係合溝部４４ｂが係合するこ
とによって挿入部に対して回動可能に取り付けられ、挿
入部４１と操作部４２とが分離できない構造となってい
る。
【００９４】挿入部４１には、前群光学系として単一の
光軸を持った本体光学系４５が配設されている。本体光
学系４５は、３０°の斜視方向の観察を行うためのプリ
ズムを有して構成されており、ダハ面を有する直角プリ
ズム（ダハプリズム）４５ａと、反射面を２面有した直
角プリズム４５ｂとが空気層をはさんで配置されたプリ
ズム構成となっている。
光軸を持った本体光学系４５が配設されている。本体光
学系４５は、３０°の斜視方向の観察を行うためのプリ
ズムを有して構成されており、ダハ面を有する直角プリ
ズム（ダハプリズム）４５ａと、反射面を２面有した直
角プリズム４５ｂとが空気層をはさんで配置されたプリ
ズム構成となっている。
【００９５】このようなプリズム構成を採用することに
より、第１実施例における３０°斜視プリズムを用いた
構成に比べて、プリズムの光路長が短くて済むので、小
型化に適した光学系を構成することができる。
より、第１実施例における３０°斜視プリズムを用いた
構成に比べて、プリズムの光路長が短くて済むので、小
型化に適した光学系を構成することができる。
【００９６】前群光学系への入射光は、前方のダハプリ
ズム４５ａのダハ面で反射し、後方の直角プリズム４５
ｂの入射面に垂直に入射する。そして、直角プリズム４
５ｂの底面で反射した後、空気層に接する面で全反射
し、メニスカス凸レンズ４５ｃに入射する。
ズム４５ａのダハ面で反射し、後方の直角プリズム４５
ｂの入射面に垂直に入射する。そして、直角プリズム４
５ｂの底面で反射した後、空気層に接する面で全反射
し、メニスカス凸レンズ４５ｃに入射する。
【００９７】回転ユニット４３には、後群光学系として
の並列した２つの光学系からなる回転光学系４６と、回
転光学系４６で結像された左右の像を受光して光電変換
する一つの撮像素子４７とが配設されている。
の並列した２つの光学系からなる回転光学系４６と、回
転光学系４６で結像された左右の像を受光して光電変換
する一つの撮像素子４７とが配設されている。
【００９８】本実施例では、撮像素子４７の撮像面にお
いて、図１７の（ａ）に示すように、一つのイメージエ
リア内の半分の左右それぞれの位置に後群光学系で形成
された左右の像が結像される。この左右の像は、撮像素
子４７により光電変換され、図１７の（ｂ）に示すよう
に左右の像に電気的に分離された後、図１７の（ｃ）に
示すように、拡大され、さらに画像の中心の位置合わせ
が行われて表示装置としてのモニタ１０に表示される。
このように視差のある左右の画像を得ることで立体視を
可能としている。
いて、図１７の（ａ）に示すように、一つのイメージエ
リア内の半分の左右それぞれの位置に後群光学系で形成
された左右の像が結像される。この左右の像は、撮像素
子４７により光電変換され、図１７の（ｂ）に示すよう
に左右の像に電気的に分離された後、図１７の（ｃ）に
示すように、拡大され、さらに画像の中心の位置合わせ
が行われて表示装置としてのモニタ１０に表示される。
このように視差のある左右の画像を得ることで立体視を
可能としている。
【００９９】本実施例の構成では、一つの撮像素子で左
右の像を撮像するようにしているので、挿入部内での撮
像素子の配置を容易にすることができる。また、撮像素
子とカメラコントロールユニットとを接続する信号線が
少なくて済むため、挿入部の細径化が容易にできる。
右の像を撮像するようにしているので、挿入部内での撮
像素子の配置を容易にすることができる。また、撮像素
子とカメラコントロールユニットとを接続する信号線が
少なくて済むため、挿入部の細径化が容易にできる。
【０１００】なお、本実施例の場合は、回転ユニットに
設けられる開口による絞り手段と左右並列に配置された
後群光学系とが一体的に前群光学系に対して回動可能に
構成されていれば良く、必ずしも撮像素子を後群光学系
などと一体的に回動させる必要はない。また、左右の像
が撮像素子に受像されるようにさえしていれば、後で左
右の像を分離して方向を合わせて表示することで立体視
を可能にできる。
設けられる開口による絞り手段と左右並列に配置された
後群光学系とが一体的に前群光学系に対して回動可能に
構成されていれば良く、必ずしも撮像素子を後群光学系
などと一体的に回動させる必要はない。また、左右の像
が撮像素子に受像されるようにさえしていれば、後で左
右の像を分離して方向を合わせて表示することで立体視
を可能にできる。
【０１０１】図１８及び図１９は本発明の第４実施例に
係り、図１８は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図１９は光学系の設計データの定義を示す説
明図である。
係り、図１８は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図１９は光学系の設計データの定義を示す説
明図である。
【０１０２】第４実施例は、前群光学系と後群光学系と
を固定された前群ユニットと回動可能な後群ユニットと
に配分する際の光学系の配置構成を変更した例である。
本実施例の光学系の構成は前述した各実施例に適用可能
であり、他の部分の構成は同様であるため説明を省略す
る。
を固定された前群ユニットと回動可能な後群ユニットと
に配分する際の光学系の配置構成を変更した例である。
本実施例の光学系の構成は前述した各実施例に適用可能
であり、他の部分の構成は同様であるため説明を省略す
る。
【０１０３】本実施例の立体視内視鏡の挿入部７１に
は、挿入部に固定されて配設された前群ユニットとして
共軸の前群光学系の一部であるカバーガラス７２ａ，平
凹レンズ７２ｂ，７０°斜視プリズム７２ｃが前方から
順に設けられている。
は、挿入部に固定されて配設された前群ユニットとして
共軸の前群光学系の一部であるカバーガラス７２ａ，平
凹レンズ７２ｂ，７０°斜視プリズム７２ｃが前方から
順に設けられている。
【０１０４】一方、挿入部７１内の前群ユニットの後方
には、挿入部に対して回動可能に配設された後群ユニッ
トとしての回転ユニット７３が設けられ、この回転ユニ
ット７３には、共軸の前群光学系の一部である平行平板
プリズム７２ｄ，メニスカス凸レンズ７２ｅと、並列に
配置された左右非共軸の一対の後群光学系とが配設され
ている。左右並列に配置された後群光学系は、前方から
凸レンズ７４ａと、接合面を有するメニスカスレンズ７
４ｂとからなる結像光学系により構成されている。
には、挿入部に対して回動可能に配設された後群ユニッ
トとしての回転ユニット７３が設けられ、この回転ユニ
ット７３には、共軸の前群光学系の一部である平行平板
プリズム７２ｄ，メニスカス凸レンズ７２ｅと、並列に
配置された左右非共軸の一対の後群光学系とが配設され
ている。左右並列に配置された後群光学系は、前方から
凸レンズ７４ａと、接合面を有するメニスカスレンズ７
４ｂとからなる結像光学系により構成されている。
【０１０５】これらの前群ユニットと後群ユニットとの
間には、視差のある左右の像を形成するための左右光束
を分離する絞り７５が配置されている。この絞り７５
は、回転ユニット７３の前端部に固定されており、後群
光学系と一体的に回転するようになっている。
間には、視差のある左右の像を形成するための左右光束
を分離する絞り７５が配置されている。この絞り７５
は、回転ユニット７３の前端部に固定されており、後群
光学系と一体的に回転するようになっている。
【０１０６】本実施例の光学系は、７０°の斜視方向の
観察を行えるように、７０°斜視プリズム７２ｃを備え
ている。図１８には左右のうち一方の光束の光路を図示
してある。
観察を行えるように、７０°斜視プリズム７２ｃを備え
ている。図１８には左右のうち一方の光束の光路を図示
してある。
【０１０７】図１８のように構成された光学系の実施的
な設計データを以下に示す。図１９に設計データの定義
を示し、表１に前記定義に従う曲率半径ｒ，面間隔ｄ，
屈折率ｎ，アッベ数νの各データを記載する。なお、Ｋ
は面番号である。
な設計データを以下に示す。図１９に設計データの定義
を示し、表１に前記定義に従う曲率半径ｒ，面間隔ｄ，
屈折率ｎ，アッベ数νの各データを記載する。なお、Ｋ
は面番号である。
【０１０８】
【０１０９】ここで、後群光学系の偏芯量として、ｒ1
〜ｒ6 面の光軸に対するｒ7 〜ｒ11面の光軸の並行偏芯
量＝3.5mm 前記レンズ系全体の 焦点距離 ｆ′＝4.5495 後側の焦点位置 ｆB ＝9.5698 前側の焦点位置 ｆF ＝8.1128 Ｆナンバー ＦNO＝5.1 像高＝3mm とし、 前群光学系の負レンズ群（平凹レンズ）の焦点距離ｆ1
＝-12.634 前群光学系の正レンズ群（メニスカス凸レンズ）の焦点
距離ｆ2 ＝63.134 とすると、 ｜ｆ1 ｜／｜ｆ2 ｜＝｜-12.634｜／｜63.134｜＝0.20 となり、よって入射光軸間隔は、3.5mm×0.20＝0.7mm
となる。
〜ｒ6 面の光軸に対するｒ7 〜ｒ11面の光軸の並行偏芯
量＝3.5mm 前記レンズ系全体の 焦点距離 ｆ′＝4.5495 後側の焦点位置 ｆB ＝9.5698 前側の焦点位置 ｆF ＝8.1128 Ｆナンバー ＦNO＝5.1 像高＝3mm とし、 前群光学系の負レンズ群（平凹レンズ）の焦点距離ｆ1
＝-12.634 前群光学系の正レンズ群（メニスカス凸レンズ）の焦点
距離ｆ2 ＝63.134 とすると、 ｜ｆ1 ｜／｜ｆ2 ｜＝｜-12.634｜／｜63.134｜＝0.20 となり、よって入射光軸間隔は、3.5mm×0.20＝0.7mm
となる。
【０１１０】本実施例では、前群ユニットと後群ユニッ
トの分離位置を共軸光学系である前群光学系の凹レンズ
と凸レンズとの間に設けたことにより、光線束の通る光
路が共軸光学系の入射側で大きくならないので、光学系
を実装する際に挿入部を細径化しやすいという効果があ
る。つまり、前群光学系における前方の凹レンズと後方
の凸レンズとの間に左右光路を分離する絞りを配置する
構成とし、回転に伴う像の姿勢補正を可能とするために
回転可能な後群ユニットには絞り、前群光学系の凸レン
ズ、左右並列の後群光学系、左右の像を受ける撮像素子
を配置することで、より小型化を図ることができる。
トの分離位置を共軸光学系である前群光学系の凹レンズ
と凸レンズとの間に設けたことにより、光線束の通る光
路が共軸光学系の入射側で大きくならないので、光学系
を実装する際に挿入部を細径化しやすいという効果があ
る。つまり、前群光学系における前方の凹レンズと後方
の凸レンズとの間に左右光路を分離する絞りを配置する
構成とし、回転に伴う像の姿勢補正を可能とするために
回転可能な後群ユニットには絞り、前群光学系の凸レン
ズ、左右並列の後群光学系、左右の像を受ける撮像素子
を配置することで、より小型化を図ることができる。
【０１１１】図２０は本発明の第５実施例に係る立体視
内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図である。
内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図である。
【０１１２】第５実施例は第４実施例の光学系の構成の
変形例であり、第４実施例の光学系における前群光学系
の斜視プリズムを変更して斜視観察方向を５０°とした
例である。第５実施例の挿入部７６には、前群ユニット
として挿入部に固定されて配置された前群光学系におい
て、平凹レンズ７２ｂの後方に５０°斜視プリズム７７
が設けられている。その他の構成は第４実施例と同様で
ある。
変形例であり、第４実施例の光学系における前群光学系
の斜視プリズムを変更して斜視観察方向を５０°とした
例である。第５実施例の挿入部７６には、前群ユニット
として挿入部に固定されて配置された前群光学系におい
て、平凹レンズ７２ｂの後方に５０°斜視プリズム７７
が設けられている。その他の構成は第４実施例と同様で
ある。
【０１１３】このように斜視プリズム等の視野変換光学
系の構成を変更することによって、第４実施例と同様の
作用効果を有する立体視内視鏡の斜視観察方向を容易に
所望の方向に設定することができる。
系の構成を変更することによって、第４実施例と同様の
作用効果を有する立体視内視鏡の斜視観察方向を容易に
所望の方向に設定することができる。
【０１１４】図２１及び図２２は本発明の第６実施例に
係り、図２１は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図２２は前端側の光学系の構成を拡大して示
した断面図である。
係り、図２１は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図２２は前端側の光学系の構成を拡大して示
した断面図である。
【０１１５】第６実施例は、後群光学系においてリレー
光学系を設けて構成した例である。
光学系を設けて構成した例である。
【０１１６】本実施例の立体視内視鏡８０は、第１実施
例と同様に、前群光学系を備えた前群ユニットが固定配
置された挿入部８１に、挿入部に対して回動可能な操作
部８２が連設されて構成されており、この操作部８２に
は後群光学系を備えた後群ユニットとしての回転ユニッ
ト８３が連結されて挿入部８１内に配置されている。
例と同様に、前群光学系を備えた前群ユニットが固定配
置された挿入部８１に、挿入部に対して回動可能な操作
部８２が連設されて構成されており、この操作部８２に
は後群光学系を備えた後群ユニットとしての回転ユニッ
ト８３が連結されて挿入部８１内に配置されている。
【０１１７】挿入部８１には、前群光学系として単一の
光軸を持った本体光学系８４が固定されて配設されてい
る。本体光学系８４は、前方からカバーガラス８４ａ，
平凹レンズ８４ｂ，３０°斜視プリズム８４ｃ，メニス
カス凸レンズ８４ｄにより構成されている。
光軸を持った本体光学系８４が固定されて配設されてい
る。本体光学系８４は、前方からカバーガラス８４ａ，
平凹レンズ８４ｂ，３０°斜視プリズム８４ｃ，メニス
カス凸レンズ８４ｄにより構成されている。
【０１１８】回転ユニット８３には、後群光学系とし
て、凸レンズ８５ａとメニスカス接合レンズ８５ｂとか
らなる左右並列に配置された非共軸の一対の光学系と、
この一対の光学系で結像した像をリレーする一本の光軸
からなるリレー光学系８５ｃとにより構成された回転光
学系８５が配設されている。また、回転ユニット８３の
後端側の操作部８２内には、リレー光学系８５ｃで伝送
された左右の像をそれぞれ撮像する撮像素子１８が配置
されている。
て、凸レンズ８５ａとメニスカス接合レンズ８５ｂとか
らなる左右並列に配置された非共軸の一対の光学系と、
この一対の光学系で結像した像をリレーする一本の光軸
からなるリレー光学系８５ｃとにより構成された回転光
学系８５が配設されている。また、回転ユニット８３の
後端側の操作部８２内には、リレー光学系８５ｃで伝送
された左右の像をそれぞれ撮像する撮像素子１８が配置
されている。
【０１１９】本実施例では、リレー光学系を設けること
により、左右に配列した光学系を通過させる光束を決定
づけるための絞り手段を、左右の非共軸の光学系の前方
ではなく、リレー光学系の中に配置することができるよ
うになっている。ここでは、リレー光学系８５ｃの中央
に１つ孔の開口を持った絞り８６が設けられている。ま
た、光学系において、リレー光学系を等倍でしかもテレ
セントリック光学系のリレーとし、かつ対物の射出ひと
みを無限遠とすることで、リレー光学系の開口を通過で
きる光束を前方にたどると、左右の並列の光学系をそれ
ぞれ通して、斜視プリズム８４ｃ内に左右の分離した絞
りの像（ひとみ）を形成するような構成となっている。
により、左右に配列した光学系を通過させる光束を決定
づけるための絞り手段を、左右の非共軸の光学系の前方
ではなく、リレー光学系の中に配置することができるよ
うになっている。ここでは、リレー光学系８５ｃの中央
に１つ孔の開口を持った絞り８６が設けられている。ま
た、光学系において、リレー光学系を等倍でしかもテレ
セントリック光学系のリレーとし、かつ対物の射出ひと
みを無限遠とすることで、リレー光学系の開口を通過で
きる光束を前方にたどると、左右の並列の光学系をそれ
ぞれ通して、斜視プリズム８４ｃ内に左右の分離した絞
りの像（ひとみ）を形成するような構成となっている。
【０１２０】プリズムの内部に左右の開口を設けること
は不可能であるが、本実施例のように光学系を構成する
ことにより、リレー光学系でひとみをリレーすることで
実質的にプリズム内にひとみを設けることができる。こ
れにより、斜視プリズムを含む前群光学系を細径化する
ことが実現できる。
は不可能であるが、本実施例のように光学系を構成する
ことにより、リレー光学系でひとみをリレーすることで
実質的にプリズム内にひとみを設けることができる。こ
れにより、斜視プリズムを含む前群光学系を細径化する
ことが実現できる。
【０１２１】また、左右の像をリレー光学系で伝送する
ことで、細長の挿入部以外の部位である手元側の操作部
内に撮像素子を配置することができる。このため、撮像
素子を配設するための箇所にスペース的に余裕があり、
細径化を妨げることなく実装が容易にできるという効果
がある。
ことで、細長の挿入部以外の部位である手元側の操作部
内に撮像素子を配置することができる。このため、撮像
素子を配設するための箇所にスペース的に余裕があり、
細径化を妨げることなく実装が容易にできるという効果
がある。
【０１２２】なお、本実施例では、リレー光学系の中央
に開口を持った絞りを配置した構成としているが、リレ
ー光学系の長さを選んで適当な値に設定することで、レ
ンズの大きさ自体が絞りの役目をなすようにリレー光学
系の外径または間隔環が絞りの機能を有するように構成
することも可能である。
に開口を持った絞りを配置した構成としているが、リレ
ー光学系の長さを選んで適当な値に設定することで、レ
ンズの大きさ自体が絞りの役目をなすようにリレー光学
系の外径または間隔環が絞りの機能を有するように構成
することも可能である。
【０１２３】図２２は本実施例の光学系のうちのリレー
光学系より前端側の光学系の構成を拡大して示したもの
である。この光学系の構成は、第４実施例のものと同じ
曲率半径ｒ，面間隔ｄ，屈折率ｎのデータを有するもの
であるが、斜視観察方向を３０°としたプリズムを配設
しているため、プリズムの光路長が長くなり、絞り位置
がプリズムの反射面付近になってしまう。このため、絞
りを配置することが困難となるが、リレー光学系を後ろ
に配置し、リレー光学系内に設けた絞りをプリズムの反
射面付近に結像させることによって、前群光学系を細径
としたままで斜視方向３０°の観察を可能にすることが
できる。
光学系より前端側の光学系の構成を拡大して示したもの
である。この光学系の構成は、第４実施例のものと同じ
曲率半径ｒ，面間隔ｄ，屈折率ｎのデータを有するもの
であるが、斜視観察方向を３０°としたプリズムを配設
しているため、プリズムの光路長が長くなり、絞り位置
がプリズムの反射面付近になってしまう。このため、絞
りを配置することが困難となるが、リレー光学系を後ろ
に配置し、リレー光学系内に設けた絞りをプリズムの反
射面付近に結像させることによって、前群光学系を細径
としたままで斜視方向３０°の観察を可能にすることが
できる。
【０１２４】図２３及び図２４は本発明の第７実施例に
係り、図２３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図２４は光学系の設計データの定義を示す説
明図である。
係り、図２３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図、図２４は光学系の設計データの定義を示す説
明図である。
【０１２５】第７実施例は第６実施例の光学系の構成の
変形例であり、第６実施例の光学系における前群光学系
の斜視プリズムを変更して斜視観察方向を７０°とした
例である。第７実施例の挿入部８７には、前群ユニット
として挿入部に固定されて配置された前群光学系におい
て、平凹レンズ８４ｂの後方に７０°斜視プリズム８８
が設けられている。その他の構成は第４実施例と同様で
あり、後群光学系の左右に配列した非共軸の光学系８５
ａ，８５ｂの後方には図示しないリレー光学系が設けら
れている。
変形例であり、第６実施例の光学系における前群光学系
の斜視プリズムを変更して斜視観察方向を７０°とした
例である。第７実施例の挿入部８７には、前群ユニット
として挿入部に固定されて配置された前群光学系におい
て、平凹レンズ８４ｂの後方に７０°斜視プリズム８８
が設けられている。その他の構成は第４実施例と同様で
あり、後群光学系の左右に配列した非共軸の光学系８５
ａ，８５ｂの後方には図示しないリレー光学系が設けら
れている。
【０１２６】図２３のように構成された光学系の実施的
な設計データを以下に示す。図２４に設計データの定義
を示し、表２に前記定義に従う曲率半径ｒ，面間隔ｄ，
屈折率ｎ，アッベ数νの各データを記載する。なお、Ｋ
は面番号である。
な設計データを以下に示す。図２４に設計データの定義
を示し、表２に前記定義に従う曲率半径ｒ，面間隔ｄ，
屈折率ｎ，アッベ数νの各データを記載する。なお、Ｋ
は面番号である。
【０１２７】
【０１２８】ここで、後群光学系の偏芯量として、ｒ1
〜ｒ6 面の光軸に対するｒ7 〜ｒ11面の光軸の並行偏芯
量＝3.5mm 前記レンズ系全体の 焦点距離 ｆ′＝4.5746 後側の焦点位置 ｆB ＝6.5441 前側の焦点位置 ｆF ＝5.9032 Ｆナンバー ＦNO＝4.7 像高＝3mm とし、 前群光学系の負レンズ群（平凹レンズ）の焦点距離ｆ1
＝-8.399 前群光学系の正レンズ群（メニスカス凸レンズ）の焦点
距離ｆ2 ＝28.845 とすると、 ｜ｆ1 ｜／｜ｆ2 ｜＝｜-8.399｜／｜28.845｜＝0.29 となり、よって入射光軸間隔は、3.5mm×0.29＝1.02mm
となる。
〜ｒ6 面の光軸に対するｒ7 〜ｒ11面の光軸の並行偏芯
量＝3.5mm 前記レンズ系全体の 焦点距離 ｆ′＝4.5746 後側の焦点位置 ｆB ＝6.5441 前側の焦点位置 ｆF ＝5.9032 Ｆナンバー ＦNO＝4.7 像高＝3mm とし、 前群光学系の負レンズ群（平凹レンズ）の焦点距離ｆ1
＝-8.399 前群光学系の正レンズ群（メニスカス凸レンズ）の焦点
距離ｆ2 ＝28.845 とすると、 ｜ｆ1 ｜／｜ｆ2 ｜＝｜-8.399｜／｜28.845｜＝0.29 となり、よって入射光軸間隔は、3.5mm×0.29＝1.02mm
となる。
【０１２９】本実施例の光学系の構成は、第４実施例の
ものと類似しているが、先端部のプリズム光学系の長さ
を短くしてより細径化、小型化が可能な構成となってい
る。また、第６実施例と同様にリレー光学系を配設する
ことにより、撮像素子を手元側に配置することができ、
立体視内視鏡内部の各構成要素の実装を容易にすること
ができる。
ものと類似しているが、先端部のプリズム光学系の長さ
を短くしてより細径化、小型化が可能な構成となってい
る。また、第６実施例と同様にリレー光学系を配設する
ことにより、撮像素子を手元側に配置することができ、
立体視内視鏡内部の各構成要素の実装を容易にすること
ができる。
【０１３０】図２５ないし図２８は本発明の第８実施例
に係り、図２５は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸
方向断面図、図２６は挿入部の回転に伴う像の反転を説
明する作用説明図、図２７は挿入部と撮像ユニットの回
転量を調整する変速ギア機構の構成を示す説明図、図２
８は挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び撮
像素子の位置を示す作用説明図である。
に係り、図２５は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸
方向断面図、図２６は挿入部の回転に伴う像の反転を説
明する作用説明図、図２７は挿入部と撮像ユニットの回
転量を調整する変速ギア機構の構成を示す説明図、図２
８は挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び撮
像素子の位置を示す作用説明図である。
【０１３１】本実施例の立体視内視鏡９０は、第１実施
例と同様に、前群光学系が固定配置された挿入部９１
に、挿入部に対して回動可能な操作部９２が連設されて
構成されている。また、挿入部９１内には挿入部に対し
て回動可能な後群光学系を備えた撮像ユニット９３が配
設されており、挿入部９１及び撮像ユニット９３の基端
部と操作部９２とは変速ギア機構９４を介して連結され
ている。
例と同様に、前群光学系が固定配置された挿入部９１
に、挿入部に対して回動可能な操作部９２が連設されて
構成されている。また、挿入部９１内には挿入部に対し
て回動可能な後群光学系を備えた撮像ユニット９３が配
設されており、挿入部９１及び撮像ユニット９３の基端
部と操作部９２とは変速ギア機構９４を介して連結され
ている。
【０１３２】挿入部９１には、前群光学系として第３実
施例とほぼ同様の構成の単一の光軸を持った本体光学系
９５が配設されている。一方、撮像ユニット９３には、
後群光学系としての並列した２つの光学系からなる回転
光学系９６と、回転光学系９６で結像された左右の像を
それぞれ受光して光電変換する撮像素子１８とが配設さ
れている。
施例とほぼ同様の構成の単一の光軸を持った本体光学系
９５が配設されている。一方、撮像ユニット９３には、
後群光学系としての並列した２つの光学系からなる回転
光学系９６と、回転光学系９６で結像された左右の像を
それぞれ受光して光電変換する撮像素子１８とが配設さ
れている。
【０１３３】本実施例では、前群光学系には視野変換光
学系として視野方向が３０°斜視のプリズムが設けられ
ているが、ダハプリズムを用いずに２つの直角プリズム
９５ａ，９５ｂによる構成であり、プリズム内での反射
回数が３回と奇数回数になっているため、後群光学系へ
送られる像がうら像になっている。これに伴い、像の姿
勢補正のために挿入部９１と撮像ユニット９３とを相対
的に回転させる際に入射ひとみも回転してしまう。これ
により以下のような不具合が生じる。
学系として視野方向が３０°斜視のプリズムが設けられ
ているが、ダハプリズムを用いずに２つの直角プリズム
９５ａ，９５ｂによる構成であり、プリズム内での反射
回数が３回と奇数回数になっているため、後群光学系へ
送られる像がうら像になっている。これに伴い、像の姿
勢補正のために挿入部９１と撮像ユニット９３とを相対
的に回転させる際に入射ひとみも回転してしまう。これ
により以下のような不具合が生じる。
【０１３４】例えば図２６に示すように、挿入部９１を
撮像ユニット９３に対して１８０°回転させると、左右
の撮像素子１８Ｒ，１８Ｌで受像される画像が入れ替わ
ってしまい、立体感が左右逆転するという問題点が生じ
る。
撮像ユニット９３に対して１８０°回転させると、左右
の撮像素子１８Ｒ，１８Ｌで受像される画像が入れ替わ
ってしまい、立体感が左右逆転するという問題点が生じ
る。
【０１３５】このように、小型化などのために反射回数
が奇数回のプリズムを設けるようにした場合は、像がう
ら像となることに加えて、入射ひとみの回転による立体
感の異常が生じる。これを解決するために、本実施例で
は挿入部と撮像ユニットの回転量を調整する変速ギア機
構９４を設けるようにしている。
が奇数回のプリズムを設けるようにした場合は、像がう
ら像となることに加えて、入射ひとみの回転による立体
感の異常が生じる。これを解決するために、本実施例で
は挿入部と撮像ユニットの回転量を調整する変速ギア機
構９４を設けるようにしている。
【０１３６】図２７に変速ギア機構９４の構成を示す。
操作部９２内には、歯数が１：２のギア９７ａ，９７ｂ
が連結された２連ギア９７が軸支され、挿入部９１の基
端部にはギア９７ａと噛合するギア９８が、撮像ユニッ
ト９３の基端部にはギア９７ｂと噛合するギア９９がそ
れぞれ形成されている。この構成により、挿入部９１の
回転が１：２に変速されて撮像ユニット９３に伝達され
る。すなわち、挿入部９１の回転角θに対して、２θの
角度で撮像ユニット９３が回転するようになっている。
操作部９２内には、歯数が１：２のギア９７ａ，９７ｂ
が連結された２連ギア９７が軸支され、挿入部９１の基
端部にはギア９７ａと噛合するギア９８が、撮像ユニッ
ト９３の基端部にはギア９７ｂと噛合するギア９９がそ
れぞれ形成されている。この構成により、挿入部９１の
回転が１：２に変速されて撮像ユニット９３に伝達され
る。すなわち、挿入部９１の回転角θに対して、２θの
角度で撮像ユニット９３が回転するようになっている。
【０１３７】図２８は挿入部の回転に対する撮像ユニッ
トの回転量を示したものである。図２８の（ａ）に示す
回転位置（０゜）に対して、図２８の（ｂ），（ｃ）に
示すように挿入部９１をそれぞれ４５゜，９０゜と回転
させると、挿入部９１の回転角θの２倍（２θ）である
９０゜，１８０゜の回転量だけ撮像ユニット９３の後群
光学系，開口，及び撮像素子１８Ｒ，１８Ｌが回転す
る。これにより、左右の入射ひとみ像を常にそれぞれ左
右の並列した光学系を通して左右の撮像素子に結像させ
ることができ、入射ひとみの回転による立体感の異常を
防止することが可能となる。
トの回転量を示したものである。図２８の（ａ）に示す
回転位置（０゜）に対して、図２８の（ｂ），（ｃ）に
示すように挿入部９１をそれぞれ４５゜，９０゜と回転
させると、挿入部９１の回転角θの２倍（２θ）である
９０゜，１８０゜の回転量だけ撮像ユニット９３の後群
光学系，開口，及び撮像素子１８Ｒ，１８Ｌが回転す
る。これにより、左右の入射ひとみ像を常にそれぞれ左
右の並列した光学系を通して左右の撮像素子に結像させ
ることができ、入射ひとみの回転による立体感の異常を
防止することが可能となる。
【０１３８】ただし、これだけではまだ不十分であり、
それぞれの像姿勢の回転を補正するためには、挿入部９
１が回転した分だけ撮像素子１８の回転量を補正するよ
うに、挿入部９１の回転角θの回転に対して撮像素子１
８を左右それぞれの光軸のまわりに逆方向にθだけ回転
させる必要がある。
それぞれの像姿勢の回転を補正するためには、挿入部９
１が回転した分だけ撮像素子１８の回転量を補正するよ
うに、挿入部９１の回転角θの回転に対して撮像素子１
８を左右それぞれの光軸のまわりに逆方向にθだけ回転
させる必要がある。
【０１３９】そこで、本実施例では、図２８に示すよう
にそれぞれの撮像素子１８Ｒ，１８Ｌの垂直下側（重力
方向）におもり１００を設けることによって、左右の撮
像素子が常に同一方向を向くようにしている。これによ
り、挿入部９１がθ回転して撮像ユニット９３が２θ回
転するのに対して、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌをそれぞれ
逆方向にθ回転させることと同じことを実現できる。
にそれぞれの撮像素子１８Ｒ，１８Ｌの垂直下側（重力
方向）におもり１００を設けることによって、左右の撮
像素子が常に同一方向を向くようにしている。これによ
り、挿入部９１がθ回転して撮像ユニット９３が２θ回
転するのに対して、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌをそれぞれ
逆方向にθ回転させることと同じことを実現できる。
【０１４０】以上のように、本実施例によれば、視野変
換光学系において反射回数が奇数回のプリズムを設けた
構成の場合に、入射ひとみの回転に伴う立体感の補正を
行うことが可能となると共に、前述の各実施例と同様に
挿入部の回転に応じた像の姿勢補正を行うことができ、
正しい立体視観察が可能な立体視内視鏡を提供できる。
換光学系において反射回数が奇数回のプリズムを設けた
構成の場合に、入射ひとみの回転に伴う立体感の補正を
行うことが可能となると共に、前述の各実施例と同様に
挿入部の回転に応じた像の姿勢補正を行うことができ、
正しい立体視観察が可能な立体視内視鏡を提供できる。
【０１４１】図２９は本発明の第９実施例に係る立体視
内視鏡における挿入部の回転に対する撮像ユニットの回
転量及び像姿勢を補正する際の手順を示す作用説明図で
ある。
内視鏡における挿入部の回転に対する撮像ユニットの回
転量及び像姿勢を補正する際の手順を示す作用説明図で
ある。
【０１４２】第９実施例は、第８実施例の変形例であ
り、像の姿勢補正を行う際に撮像素子を逆方向に回転さ
せる代わりに電気的処理により姿勢補正を行うようにし
た例である。立体視内視鏡の構成は第８実施例とほぼ同
様であり、ここでは説明を省略する。
り、像の姿勢補正を行う際に撮像素子を逆方向に回転さ
せる代わりに電気的処理により姿勢補正を行うようにし
た例である。立体視内視鏡の構成は第８実施例とほぼ同
様であり、ここでは説明を省略する。
【０１４３】本実施例では、図２９の（ａ），（ｂ）に
示すように、第８実施例と同様に挿入部９１をθ（４５
゜）回転させると、挿入部９１の回転角の２倍である２
θ（９０゜）の回転量だけ撮像ユニット９３の後群光学
系，開口，及び撮像素子１８Ｒ，１８Ｌが回転する。こ
れにより、入射ひとみの回転による立体感の異常を防止
することができる。このとき、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌ
をそれぞれ逆方向にθ回転させずに、電気的処理により
姿勢補正を行う。
示すように、第８実施例と同様に挿入部９１をθ（４５
゜）回転させると、挿入部９１の回転角の２倍である２
θ（９０゜）の回転量だけ撮像ユニット９３の後群光学
系，開口，及び撮像素子１８Ｒ，１８Ｌが回転する。こ
れにより、入射ひとみの回転による立体感の異常を防止
することができる。このとき、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌ
をそれぞれ逆方向にθ回転させずに、電気的処理により
姿勢補正を行う。
【０１４４】すなわち、本実施例では挿入部９１の回転
角を検出しておき、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌでそれぞれ
撮像した画像を、図２９の（ｂ）に示すように後で電気
的に拡大して逆方向にθ回転させた後、３次元画像表示
装置のモニタ１０に表示する。挿入部９１の回転角を検
出するには、例えば図２５の変速ギア機構９４の部分に
エンコーダを取り付けて、エンコーダの出力により回転
角度を検出する構成が考えられる。このような電気的処
理により、像姿勢の補正が可能となる。
角を検出しておき、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌでそれぞれ
撮像した画像を、図２９の（ｂ）に示すように後で電気
的に拡大して逆方向にθ回転させた後、３次元画像表示
装置のモニタ１０に表示する。挿入部９１の回転角を検
出するには、例えば図２５の変速ギア機構９４の部分に
エンコーダを取り付けて、エンコーダの出力により回転
角度を検出する構成が考えられる。このような電気的処
理により、像姿勢の補正が可能となる。
【０１４５】像の姿勢を補正するために撮像した画像を
回転させる際に、長方形の撮像エリアを持つ撮像素子で
取り込んだ画像をそのまま回転すると、画像の周辺部に
画像が表示されない空白部分が生じてしまう。例えば画
像を９０°回転させると左右両端部に空白部分ができて
しまう。そこで、本実施例では撮像した画像を逆方向に
θ回転させる前に拡大することによって、画像を回転さ
せてもモニタ上の表示画面に画像のない空白部分が現れ
ないようにする。
回転させる際に、長方形の撮像エリアを持つ撮像素子で
取り込んだ画像をそのまま回転すると、画像の周辺部に
画像が表示されない空白部分が生じてしまう。例えば画
像を９０°回転させると左右両端部に空白部分ができて
しまう。そこで、本実施例では撮像した画像を逆方向に
θ回転させる前に拡大することによって、画像を回転さ
せてもモニタ上の表示画面に画像のない空白部分が現れ
ないようにする。
【０１４６】なお、うら像については、例えば撮像した
画像をメモリに記憶した後に読み出し方向を変えて読み
出すことによって、電気的に画像を反転させることがで
き、このような手段によって容易に修正することができ
る。
画像をメモリに記憶した後に読み出し方向を変えて読み
出すことによって、電気的に画像を反転させることがで
き、このような手段によって容易に修正することができ
る。
【０１４７】［付記］以上詳述したように本発明の実施
態様によれば、以下のような構成を得ることができる。
すなわち、 （１） 単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群
と、複数の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々
の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する
光学系を含む後群とからなる対物光学系を備えたことを
特徴とする立体視内視鏡。
態様によれば、以下のような構成を得ることができる。
すなわち、 （１） 単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群
と、複数の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々
の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する
光学系を含む後群とからなる対物光学系を備えたことを
特徴とする立体視内視鏡。
【０１４８】（２） 前記前群と前記後群とが相対的に
回動可能に構成されている前記付記（１）に記載の立体
視内視鏡。
回動可能に構成されている前記付記（１）に記載の立体
視内視鏡。
【０１４９】（３） 前記複数の像を撮像するための撮
像装置を備えた前記付記（１）に記載の立体視内視鏡。
像装置を備えた前記付記（１）に記載の立体視内視鏡。
【０１５０】（４） 単一の光軸を持った視野変換光学
系を含む前群と、複数の光軸または光路を持ち前記前群
からの光束を受けて各々の光軸または光路上に像を形成
することにより複数の像を形成する光学系を含む後群
と、前記複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、
前記前群に対して前記後群及び撮像装置が一体的に回動
可能に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。
系を含む前群と、複数の光軸または光路を持ち前記前群
からの光束を受けて各々の光軸または光路上に像を形成
することにより複数の像を形成する光学系を含む後群
と、前記複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、
前記前群に対して前記後群及び撮像装置が一体的に回動
可能に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５１】（５） 単一の光軸または光路を持った視
野変換光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前群
からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することに
より複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対
物光学系と、前記複数の像を伝送する単一の光軸を持つ
リレー光学系と、前記リレー光学系により伝送された複
数の像を撮像するための撮像装置とを備えたことを特徴
とする立体視内視鏡。
野変換光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前群
からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することに
より複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対
物光学系と、前記複数の像を伝送する単一の光軸を持つ
リレー光学系と、前記リレー光学系により伝送された複
数の像を撮像するための撮像装置とを備えたことを特徴
とする立体視内視鏡。
【０１５２】（６） 前記対物光学系の前群に対して前
記後群、リレー光学系及び撮像装置が一体的に回動可能
である前記付記（５）に記載の立体視内視鏡。
記後群、リレー光学系及び撮像装置が一体的に回動可能
である前記付記（５）に記載の立体視内視鏡。
【０１５３】（７） 前記前群が、物体側より順に、負
レンズ群、視野変換光学系、正レンズ群からなる前記付
記（１）に記載の立体視内視鏡。
レンズ群、視野変換光学系、正レンズ群からなる前記付
記（１）に記載の立体視内視鏡。
【０１５４】（８） 前記付記（７）に記載の立体視内
視鏡において、前記前群はほぼアフォーカル光学系から
なり、前記後群は２つの正レンズ群を併置した構成から
なり、前記前群の負レンズ群の焦点距離をｆ1 、前記前
群の正レンズ群の焦点距離をｆ2 とするとき、以下の条
件を満足する。
視鏡において、前記前群はほぼアフォーカル光学系から
なり、前記後群は２つの正レンズ群を併置した構成から
なり、前記前群の負レンズ群の焦点距離をｆ1 、前記前
群の正レンズ群の焦点距離をｆ2 とするとき、以下の条
件を満足する。
【０１５５】０．０１＜｜ｆ1 ／ｆ2 ｜≦１ （９） 体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察す
るための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿
入部の先端部に配置された同一軸または単一の光軸を持
つ前群光学系と、この前群光学系の後方に引き続いて配
置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の
視差のある像を形成するための共軸でない並列に配置さ
れた光学系を含む後群光学系と、前記共軸でない並列に
配置された光学系の前方に配置されていて前記前群光学
系の光束の中から左右光束を取り出すための開口を持つ
絞り手段とを備え、前記前群光学系、絞り手段、及び後
群光学系は、同軸の光学系のみを含んだ前群ユニットと
前記絞り手段及び共軸でない光学系を含む後群ユニット
とに分かれていて、前記前群ユニットに対して前記後群
ユニットが一体的に回動可能に構成されていることを特
徴とする立体視内視鏡。
るための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿
入部の先端部に配置された同一軸または単一の光軸を持
つ前群光学系と、この前群光学系の後方に引き続いて配
置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の
視差のある像を形成するための共軸でない並列に配置さ
れた光学系を含む後群光学系と、前記共軸でない並列に
配置された光学系の前方に配置されていて前記前群光学
系の光束の中から左右光束を取り出すための開口を持つ
絞り手段とを備え、前記前群光学系、絞り手段、及び後
群光学系は、同軸の光学系のみを含んだ前群ユニットと
前記絞り手段及び共軸でない光学系を含む後群ユニット
とに分かれていて、前記前群ユニットに対して前記後群
ユニットが一体的に回動可能に構成されていることを特
徴とする立体視内視鏡。
【０１５６】（１０） 体内等の空間に挿入して内部を
立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡に
おいて、前記挿入部の先端部に配置された同一軸または
単一の光軸を持つ前群光学系と、この前群光学系の後方
に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束
を受けて左右の視差のある像を形成するための共軸でな
い並列に配置された光学系と、前記左右の像を伝送する
リレー光学系とを含む後群光学系とを備え、前記左右の
像の視差を決定するための絞り手段が前記リレー光学系
の瞳位置に設けられていて、この絞り手段により前記並
列に配置された光学系の前方に入射瞳が形成される構成
となっていることを特徴とする立体視内視鏡。
立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡に
おいて、前記挿入部の先端部に配置された同一軸または
単一の光軸を持つ前群光学系と、この前群光学系の後方
に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束
を受けて左右の視差のある像を形成するための共軸でな
い並列に配置された光学系と、前記左右の像を伝送する
リレー光学系とを含む後群光学系とを備え、前記左右の
像の視差を決定するための絞り手段が前記リレー光学系
の瞳位置に設けられていて、この絞り手段により前記並
列に配置された光学系の前方に入射瞳が形成される構成
となっていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５７】（１１） 前記リレー光学系は、前記左右
の像の瞳を該リレー光学系の瞳位置で重ね合わせること
で、左右それぞれの開口を同軸化させたものである前記
付記（１０）に記載の立体視内視鏡。
の像の瞳を該リレー光学系の瞳位置で重ね合わせること
で、左右それぞれの開口を同軸化させたものである前記
付記（１０）に記載の立体視内視鏡。
【０１５８】（１２） 体内等の空間に挿入して内部を
立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡に
おいて、前記挿入部の先端部に単一の光軸を持つ本体光
学系が一体的に取り付けられており、この本体光学系に
続いて前記挿入部の内部に、前記本体光学系からの光束
を受けて視差を持つ複数の像を形成するための共軸でな
い光学系を含んだ後群光学系が、前記挿入部とは別体の
光学系ユニットに取り付けて配置されており、前記本体
光学系に対して前記光学系ユニットが回動可能に構成さ
れていることを特徴とする立体視内視鏡。
立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡に
おいて、前記挿入部の先端部に単一の光軸を持つ本体光
学系が一体的に取り付けられており、この本体光学系に
続いて前記挿入部の内部に、前記本体光学系からの光束
を受けて視差を持つ複数の像を形成するための共軸でな
い光学系を含んだ後群光学系が、前記挿入部とは別体の
光学系ユニットに取り付けて配置されており、前記本体
光学系に対して前記光学系ユニットが回動可能に構成さ
れていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５９】（１３） 前記付記（１２）に記載の立体
視内視鏡において、前記光学系ユニットは前記挿入部と
別体に設けた操作部に結合されていて、該操作部を前記
挿入部に対して回動させることにより前記光学系ユニッ
トが前記本体光学系に対して回動され、前記複数の像を
受ける撮像装置が前記操作部内に固定されている。
視内視鏡において、前記光学系ユニットは前記挿入部と
別体に設けた操作部に結合されていて、該操作部を前記
挿入部に対して回動させることにより前記光学系ユニッ
トが前記本体光学系に対して回動され、前記複数の像を
受ける撮像装置が前記操作部内に固定されている。
【０１６０】（１４） 前記付記（１２）に記載の立体
視内視鏡において、前記光学系ユニットは前記複数の像
を受けるための撮像装置を備えている。
視内視鏡において、前記光学系ユニットは前記複数の像
を受けるための撮像装置を備えている。
【０１６１】（１５） 前記付記（１２）に記載の立体
視内視鏡において、前記光学系ユニット内には前記共軸
でない光学系と共に前記複数の像を伝送するリレー光学
系が配置されていて、この光学系ユニットは前記挿入部
と別体に設けた操作部に結合され、さらに前記複数の像
を受ける撮像装置が前記挿入部内の前記光学系ユニット
または前記操作部内に配置され、これらの光学系ユニッ
ト、撮像装置、操作部が操作部本体として前記挿入部を
含む内視鏡本体に対して回動する。
視内視鏡において、前記光学系ユニット内には前記共軸
でない光学系と共に前記複数の像を伝送するリレー光学
系が配置されていて、この光学系ユニットは前記挿入部
と別体に設けた操作部に結合され、さらに前記複数の像
を受ける撮像装置が前記挿入部内の前記光学系ユニット
または前記操作部内に配置され、これらの光学系ユニッ
ト、撮像装置、操作部が操作部本体として前記挿入部を
含む内視鏡本体に対して回動する。
【０１６２】（１６） 前記付記（１）〜（７）に記載
の立体視内視鏡において、前記視野変化光学系として、
３０゜斜視のダハプリズムを含む構成を前記前群の光学
系に設けたもの。
の立体視内視鏡において、前記視野変化光学系として、
３０゜斜視のダハプリズムを含む構成を前記前群の光学
系に設けたもの。
【０１６３】（１７） 前記付記（３）〜（６），（１
３）〜（１５）に記載の立体視内視鏡において、前記撮
像装置は一つの撮像素子で構成され、この一つの撮像素
子により前記複数の像を取り込み、この撮像装置の後段
に電気的像姿勢の補正手段を備えている。
３）〜（１５）に記載の立体視内視鏡において、前記撮
像装置は一つの撮像素子で構成され、この一つの撮像素
子により前記複数の像を取り込み、この撮像装置の後段
に電気的像姿勢の補正手段を備えている。
【０１６４】（１８） 前記付記（１）〜（７）に記載
の立体視内視鏡において、前記視野変化光学系は、奇数
回反射のプリズムを含む構成であり、前記前群の光学系
の少なくとも一部を含む本体光学系と、この本体光学系
に対して回動可能な前記後群の光学系を含む光学系ユニ
ットとを有し、前記本体光学系に対して前記光学系ユニ
ットが２倍の比率で同一方向に回転し、前記複数の像を
受像する撮像装置が前記本体光学系に対して１：１の比
率で逆方向に回転することで像の姿勢補正を行うもの。
の立体視内視鏡において、前記視野変化光学系は、奇数
回反射のプリズムを含む構成であり、前記前群の光学系
の少なくとも一部を含む本体光学系と、この本体光学系
に対して回動可能な前記後群の光学系を含む光学系ユニ
ットとを有し、前記本体光学系に対して前記光学系ユニ
ットが２倍の比率で同一方向に回転し、前記複数の像を
受像する撮像装置が前記本体光学系に対して１：１の比
率で逆方向に回転することで像の姿勢補正を行うもの。
【０１６５】（１９） 前記付記（１）〜（７）に記載
の立体視内視鏡において、前記前群の光学系にリング状
のフレア絞りを配置したもの。
の立体視内視鏡において、前記前群の光学系にリング状
のフレア絞りを配置したもの。
【０１６６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、瞳
分割方式では実現できない十分な立体感を得るための視
差量を得ることが可能であり、また、挿入部の回転によ
る観察方向の変化に応じて像の姿勢の補正ができ、直視
のみならず斜視観察においてもモニタ上での画像の重力
方向を補正して観察方向が一致した正しい立体視観察を
行うことが可能な立体視内視鏡を提供できる効果があ
る。
分割方式では実現できない十分な立体感を得るための視
差量を得ることが可能であり、また、挿入部の回転によ
る観察方向の変化に応じて像の姿勢の補正ができ、直視
のみならず斜視観察においてもモニタ上での画像の重力
方向を補正して観察方向が一致した正しい立体視観察を
行うことが可能な立体視内視鏡を提供できる効果があ
る。
【図１】図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、
図１は立体視内視鏡を含む装置全体の構成を示す説明図
図１は立体視内視鏡を含む装置全体の構成を示す説明図
【図２】立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面
図
図
【図３】立体視観察時の像の様子を示す作用説明図
【図４】像の姿勢補正を可能にするための光学系として
の基本構成を示す構成説明図
の基本構成を示す構成説明図
【図５】瞳分割方式の光学系の基本的な構成を示す構成
説明図
説明図
【図６】瞳分割方式の光学系における入射ひとみ径と半
画角との関係を示す特性図
画角との関係を示す特性図
【図７】本実施例の立体視内視鏡における光学系の基本
的な構成を示す構成説明図
的な構成を示す構成説明図
【図８】像高と左右の光路のひとみ径との関係を示す説
明図
明図
【図９】本実施例の光学系における物体側の左右の光軸
間隔と半画角との関係を示す特性図
間隔と半画角との関係を示す特性図
【図１０】光学系の構成の変形例として第１の例を示す
構成説明図
構成説明図
【図１１】光学系の構成の変形例として第２の例を示す
構成説明図
構成説明図
【図１２】光学系の構成の変形例として第３の例を示す
構成説明図
構成説明図
【図１３】図１３ないし図１５は本発明の第２実施例に
係り、図１３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図
係り、図１３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図
【図１４】絞り手段としてのフレア絞りの構成を示す説
明図
明図
【図１５】後群光学系、絞り手段、撮像素子の配置を示
す構成説明図
す構成説明図
【図１６】図１６及び図１７は本発明の第３実施例に係
り、図１６は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
り、図１６は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
【図１７】左右の画像を形成する際の手順を示す作用説
明図
明図
【図１８】図１８及び図１９は本発明の第４実施例に係
り、図１８は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
り、図１８は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
【図１９】光学系の設計データの定義を示す説明図
【図２０】本発明の第５実施例に係る立体視内視鏡の主
要部の構成を示す軸方向断面図
要部の構成を示す軸方向断面図
【図２１】図２１及び図２２は本発明の第６実施例に係
り、図２１は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
り、図２１は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
【図２２】前端側の光学系の構成を拡大して示した断面
図
図
【図２３】図２３及び図２４は本発明の第７実施例に係
り、図２３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
り、図２３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向
断面図
【図２４】光学系の設計データの定義を示す説明図
【図２５】図２５ないし図２８は本発明の第８実施例に
係り、図２５は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図
係り、図２５は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方
向断面図
【図２６】挿入部の回転に伴う像の反転を説明する作用
説明図
説明図
【図２７】挿入部と撮像ユニットの回転量を調整する変
速ギア機構の構成を示す説明図
速ギア機構の構成を示す説明図
【図２８】挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量
及び撮像素子の位置を示す作用説明図
及び撮像素子の位置を示す作用説明図
【図２９】本発明の第９実施例に係る立体視内視鏡にお
ける挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び像
姿勢を補正する際の手順を示す作用説明図
ける挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び像
姿勢を補正する際の手順を示す作用説明図
【図３０】従来の立体視内視鏡の一例を示す構成説明図
【図３１】図３０に示した立体視内視鏡における立体視
観察時の像の様子を示す作用説明図
観察時の像の様子を示す作用説明図
【図３２】瞳分割方式の立体視内視鏡の構成例を示す説
明図
明図
【図３３】単一の光軸を持った光学系の後方に２つの光
学系を並列的に配置した光学系を有する立体視内視鏡の
構成例を示す説明図
学系を並列的に配置した光学系を有する立体視内視鏡の
構成例を示す説明図
１…立体視内視鏡 ２…挿入部（内視鏡本体） ３…操作部 １０…モニタ １４…本体光学系（前群光学系） １４ｂ…平凹レンズ １４ｃ…３０°斜視プリズム １４ｄ…メニスカス凸レンズ １５…回転光学系（後群光学系） １６…回転ユニット １７…連結部 １８…撮像素子 ２０…開口（絞り手段） ２４…前群ユニット ２５…後群ユニット
Claims (8)
- 【請求項１】 単一の光軸を持った視野変換光学系を含
む前群と、複数の光軸を持ち前記前群からの光束を受け
て各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形
成する光学系を含む後群とからなる対物光学系を備えた
ことを特徴とする立体視内視鏡。 - 【請求項２】 前記前群と前記後群とが相対的に回動可
能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
立体視内視鏡。 - 【請求項３】 前記複数の像を撮像するための撮像装置
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の立体視内視
鏡。 - 【請求項４】 単一の光軸を持った視野変換光学系を含
む前群と、複数の光軸または光路を持ち前記前群からの
光束を受けて各々の光軸または光路上に像を形成するこ
とにより複数の像を形成する光学系を含む後群と、前記
複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、 前記前群に対して前記後群及び撮像装置が一体的に回動
可能に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。 - 【請求項５】 単一の光軸または光路を持った視野変換
光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前群からの
光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複
数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学
系と、 前記複数の像を伝送する単一の光軸を持つリレー光学系
と、 前記リレー光学系により伝送された複数の像を撮像する
ための撮像装置とを備えたことを特徴とする立体視内視
鏡。 - 【請求項６】 体内等の空間に挿入して内部を立体的に
観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、 前記挿入部の先端部に配置された同一軸または単一の光
軸を持つ前群光学系と、 この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記
前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形
成するための共軸でない並列に配置された光学系を含む
後群光学系と、 前記共軸でない並列に配置された光学系の前方に配置さ
れていて前記前群光学系の光束の中から左右光束を取り
出すための開口を持つ絞り手段とを備え、 前記前群光学系、絞り手段、及び後群光学系は、同軸の
光学系のみを含んだ前群ユニットと前記絞り手段及び共
軸でない光学系を含む後群ユニットとに分かれていて、
前記前群ユニットに対して前記後群ユニットが一体的に
回動可能に構成されていることを特徴とする立体視内視
鏡。 - 【請求項７】 体内等の空間に挿入して内部を立体的に
観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、 前記挿入部の先端部に配置された同一軸または単一の光
軸を持つ前群光学系と、 この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記
前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形
成するための共軸でない並列に配置された光学系と、前
記左右の像を伝送するリレー光学系とを含む後群光学系
とを備え、 前記左右の像の視差を決定するための絞り手段が前記リ
レー光学系の瞳位置に設けられていて、この絞り手段に
より前記並列に配置された光学系の前方に入射瞳が形成
される構成となっていることを特徴とする立体視内視
鏡。 - 【請求項８】 体内等の空間に挿入して内部を立体的に
観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、 前記挿入部の先端部に単一の光軸を持つ本体光学系が一
体的に取り付けられており、 この本体光学系に続いて前記挿入部の内部に、前記本体
光学系からの光束を受けて視差を持つ複数の像を形成す
るための共軸でない光学系を含んだ後群光学系が、前記
挿入部とは別体の光学系ユニットに取り付けて配置され
ており、 前記本体光学系に対して前記光学系ユニットが回動可能
に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21902894A JP3580869B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 立体視内視鏡 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21902894A JP3580869B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 立体視内視鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882766A true JPH0882766A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3580869B2 JP3580869B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=16729128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP21902894A Expired - Fee Related JP3580869B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 立体視内視鏡 |
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| Country | Link |
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