WO2017110351A1

WO2017110351A1 - 内視鏡及び内視鏡用アダプタ

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Publication number: WO2017110351A1
Application number: PCT/JP2016/084633
Authority: WO
Inventors: 高橋　進
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2017-06-29
Also published as: JPWO2017110351A1; US11112595B2; US20170351086A1

Abstract

内視鏡２は、凹レンズ４１と、凹レンズ４２と、撮像素子３４と、凹レンズ４１を通った光束と、凹レンズ４２を通った光束を撮像素子３４の撮像面の共通の領域に結像する結像光学系３２と、プリズム光学系４３と、遮光部４７とを有する。プリズム光学系４３は、凹レンズ４１を通った光束と凹レンズ４２を通った光束とを入射して、２つの光束を交差させて、２つの光束を結像光学系３２へ向けて出射する。遮光部４７は、プリズム光学系４３から出射した２つの光束のうちの一方を選択的に遮蔽する。

Description

内視鏡及び内視鏡用アダプタ

　本発明は、内視鏡及び内視鏡用アダプタに関し、特に、複数の方向を観察することができる内視鏡及び内視鏡用アダプタに関する。

　従来より、内視鏡が医療分野及び工業分野において広く利用されている。内視鏡には、前方視内視鏡、側方視内視鏡だけでなく、ステレオ計測用内視鏡もある。　
　ステレオ計測用内視鏡は、被写体の観察部位を２方向から撮像し、撮像して得られた２つの画像間の相関演算による計測点のずれ量を算出し、算出して得られたずれ量から三角測量の原理で物体の大きさや深さなどを計測するために用いられる。その場合、挿入部の先端部には、視差のある２つの光路を形成する２つの対物レンズが配設される。

　従来のステレオ計測内視鏡においては１つの撮像素子の撮像面上の別々な領域に、視差のある左右の２つの像を投影しているが、より高精度な画像を得るために、例えば特開２０１０－１２８３５４号公報に開示のように、左右の像を時分割で切り替えて１つの撮像素子の撮像面の共通の領域に投影するようにした内視鏡が提案されている。

　また、パイプなどの管路内を短時間で検査をすることができるように、例えば、特開２００３－１６４４１８号公報に開示のように、前方及び側方の２つの視野方向を観察可能とする光学アダプタ付きの内視鏡装置も提案されている。２つの視野方向を観察可能とするために、光学アダプタには、前方視用の対物レンズと側方視用の対物レンズの２つの対物レンズが配設される。

　しかし、ステレオ計測用内視鏡ではなく、異なる視野方向の２つの画像を得ることができる内視鏡において、より高精度な画像を得るために、２つの光路の光束を１つの撮像素子の共通領域に投影しようとすると、各対物光学系の外径が大きくなって、結果として光学アダプタ及び内視鏡挿入部の先端部の外径が太くなるという問題が生じる。

　例えば、上述した前方及び側方の２つの視野方向を観察可能とする内視鏡において、２つの像を切り替えて１つの撮像素子の撮像面の共通の領域に投影するようにすると、前方及び側方の各方向からの光束の断面が太くなるために、各観察窓のレンズの外径を大きくして、かつ２つの観察窓のレンズを離して配置しなければならない。その結果、光学アダプタ及び内視鏡挿入部の先端部の外径が大きくなってしまうという問題が生じる。

　そこで、本発明は、異なる方向からの複数の被写体像を切り替えて撮像素子の撮像面の共通の領域に投影する内視鏡において、内視鏡の挿入部の先端部あるいは内視鏡用アダプタの太径化を抑制することができる内視鏡及び内視鏡用アダプタを提供することを目的とする。

　本発明の一態様の内視鏡は、被写体の第１の領域からの第１の光束が入射される第１の入射光学系と、前記被写体の前記第１の領域とは異なる第２の領域からの第２の光束が入射される第２の入射光学系と、前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束とを交差させて所定の領域に出射する交差光学系と、前記所定の領域に配置され、前記第１の光束と前記第２の光束のうちの一方を選択的に遮蔽する遮光部と、撮像面を有する撮像素子と、前記遮光部に対して前記被写体側あるいは前記撮像素子側に配置され、前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と、前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束を前記撮像面の共通の領域に結像する結像光学系と、を有する。

　本発明の一態様の内視鏡用アダプタは、内視鏡の挿入部に装着可能な内視鏡用アダプタであって、被写体の第１の領域からの第１の光束が入射される第１の入射光学系と、前記被写体の前記第１の領域とは異なる第２の領域からの第２の光束が入射される第２の入射光学系と、前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束とを交差させて所定の領域に出射する交差光学系と、前記所定の領域に配置され、前記第１の光束と前記第２の光束のうちの一方を選択的に遮蔽する遮光部と、前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と、前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束を、前記挿入部に設けられた撮像素子の撮像面の共通の領域に結像する結像光学系と、を有する。

本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。本発明の実施の形態に係わる、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１の光学系の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係わる、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１の光学系の構成において、光の結像を示す図である。本発明の実施の形態に係わるプリズム光学系４３の斜視図である。本発明の実施の形態に係わる遮光部４７の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係わる、図４とは異なる構成を有する遮光部４７Aの構成を示す図である。本発明の実施の形態に係わる、遮光部４７が側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2の光路を通すように機能しているときの凹レンズ４２からの光路を示す、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１を含む光学系の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係わる、遮光部４７が側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2の光路を通すように機能しているときの凹レンズ４２からの光路を示す、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１を含む光学系の構成において、光の結像を示す図である。本発明の実施の形態の変形例１に関わる、プリズム光学系の斜視図である。本発明の実施の形態の変形例２に関わる、プリズム光学系の斜視図である。本発明の実施の形態の変形例３に関わる、光学アダプタ２Aの光学系の一部の構成を示す図である。本発明の実施の形態の変形例３に関わる偏芯レンズの構成を説明するための構成図である。本発明の実施の形態の変形例４に関わる光学アダプタの構成を示す模式的断面図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。　
　図１は、本実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、内視鏡２と、この内視鏡２が接続される光源装置３と、カメラコントロールユニット（以下、CCUという）などを含む本体装置４と、モニタ５とを備えている。

　内視鏡２は、細長の挿入部１１と、この挿入部１１の基端に接続された操作部１２と、この操作部１２から延出するユニバーサルケーブル１３を有する電子内視鏡である。挿入部１１の先端には、光学アダプタ２Aが装着可能となっている。

　操作部１２から延出されたユニバーサルケーブル１３の先端に設けられたコネクタ１４は、光源装置３に対して着脱自在に装着することができるようになっている。このコネクタ１４から信号ケーブル１５が延出している。信号ケーブル１５の端部に設けたコネクタ１６は、本体装置４に着脱自在に装着することができるようになっている。

　内視鏡２の挿入部１１は、その先端に硬質の先端部２１を有し、この先端部２１に隣接して湾曲自在の湾曲部２２が設けられ、さらにこの湾曲部２２の基端側に長尺の可撓管部２３が設けられている。内視鏡装置１のユーザは、操作部１２に設けた湾曲ノブ２４を操作することにより、湾曲部２２を湾曲させることができる。

　また、先端部２１は、撮像素子３４（図２）を内蔵しており、撮像素子３４において得られた撮像信号は、挿入部１１、操作部１２、ユニバーサルケーブル１３及び信号ケーブル１５内に挿通された信号線を介して本体装置４へ供給される。

　光源装置３は、ユニバーサルケーブル１３及び挿入部１１内に挿通された光ファイバ（図示せず）の基端面に入射して、挿入部１１の先端から出射して被検体を照明する照明光を生成するランプ等の光源を含む。

　光学アダプタ２Aは、挿入部１１の先端部２１に装着可能となっている。光学アダプタ２Aは、前方及び側方の２つの視野方向の観察を可能とする内視鏡用アダプタである。　
　本体装置４は、CCUに加えて、内視鏡装置１全体を制御するための制御部を内蔵している。本体装置４は、図示しない中央処理装置（CPU）、ROM、RAM等を含み、ユーザは、操作パネル４ａに対して各種操作を行うことができる。本体装置４は、操作に応じた機能を実現するために、その機能に応じたプログラムを実行する。本体装置４は、内視鏡２からの撮像信号を入力して、CCUにおいて生成された被検体画像である内視鏡画像の画像信号をモニタ５へ出力して、内視鏡画像がモニタ５に表示される。

　内視鏡２は、挿入部１１の先端部２１に光学アダプタ２Aを装着することにより、前方と側方の２つの視野方向の観察が可能となる。　
　図２は、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１の光学系の構成を示す図である。図２において、二点鎖線の右側が、挿入部１１の先端部２１の光学系構成を示し、二点鎖線の左側が、光学アダプタ２Aの光学系構成を示している。図２Aは、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１の光学系の構成において、光の結像を示す図である。

　断面が円形である挿入部１１の先端部２１の先端面には、挿入部１１の観察窓のカバーガラス３１が設けられている。先端部２１内には、結像光学系３２と、カバーガラス３３が貼り付けられた撮像素子３４とが配設されている。結像光学系３２は、カバーガラス３１の後ろ側に配設され、平凸レンズ３２ａと接合レンズ３２ｂとを含み、接合レンズ３２ｂは、両凸レンズと平凹レンズとを接合したレンズである。

　結像光学系３２を透過した被検体像の光が１つの撮像素子３４の撮像面上に結像するように、撮像素子３４は、先端部２１内に配設される。図示しない先端硬質部材が、先端部２１に内蔵されており、カバーガラス３１、撮像素子３４等は、先端硬質部材に対して固定されている。

　円柱状の光学アダプタ２A内には、前方視用の観察窓の凹レンズ４１、側方視用の観察窓の凹レンズ４２、プリズム光学系４３、前方視用の結像レンズ４４、側方視用の結像レンズ４５、色消しレンズ４６、及び絞りを有する遮光部４７が配設されている。光学アダプタ２Aは、円筒状の硬質な部材を有し、凹レンズ４１等は、その硬質な部材に対して固定される。

　前方視用の凹レンズ４１は、円柱状の光学アダプタ２Aの前面に配設される入射光学系を構成する。側方視用の凹レンズ４２は、円柱状の光学アダプタ２Aの側面に配設される入射光学系を構成する。

　ここでは、凹レンズ４１は、光が結像光学系３２の光軸POに平行又は略平行な方向から入射するように配置され、凹レンズ４２は、光が結像光学系３２の光軸POに直交又は略直交する方向から入射するように配置されている。

　すなわち、凹レンズ４１は、挿入部１１が検査対象内に挿入されたとき、被写体のある領域からの光束が入射されるように構成された入射光学系を構成する。凹レンズ４２は、挿入部１１が検査対象内に挿入されたとき、被写体の上記のある領域とは異なる領域からの光束が入射されるように構成された入射光学系を構成する。

　プリズム光学系４３は、断面が直角三角形の三角柱のプリズム４３ａと、一端が斜めにカットされた四角柱のガラス部材４３ｂとから構成される。図３は、プリズム光学系４３の斜視図である。

　プリズム４３ａの斜面部と、ガラス部材４３ｂのカット面とが接合されている。図２及び図３に示すように、プリズム４３ａが光学アダプタ２Aの先端側に位置し、ガラス部材４３ｂが光学アダプタ２Aの基端側に位置するように、プリズム光学系４３は、光学アダプタ２A内に配設される。さらに、プリズム４３ａの一面が凹レンズ４１に対向し、ガラス部材４３ｂの一面が凹レンズ４２に対向するように、プリズム光学系４３は、光学アダプタ２A内に配設される。

　プリズム４３ａの斜面部又はガラス部材４３ｂのカット面の一部に、光を反射するミラー領域４３ｃが設けられている。すなわち、ミラー領域４３ｃは、プリズム４３ａの斜面部とガラス部材４３ｂのカット面との接合面の一部の領域に設けられている。ミラー領域４３ｃは、プリズム４３ａの斜面部とガラス部材４３ｂのカット面のいずれ一方の表面上に、アルミ蒸着によって、プリズム光学系４３に形成されている。

　光学アダプタ２A内において、前方視用の凹レンズ４１は、入射した光をミラー領域４３ｃ以外の領域に向けて出射する位置に配設され、側方視用の凹レンズ４２は、入射した光をミラー領域４３ｃに向けて出射する位置に配設される。

　プリズム光学系４３は、プリズムを有し、凹レンズ４１からの光束LT1は、プリズム光学系４３を通って、結像光学系３２へ向けて出射され、凹レンズ４２からの光束LT2は、プリズム光学系４３のプリズムで反射されて、結像光学系３２へ向けて出射される。

　よって、図３に示すように、凹レンズ４１からの光束LT1と、凹レンズ４２からの光束LT2は、プリズム光学系４３内で交差する。　
　すなわち、プリズム光学系４３は、凹レンズ４１を通った光束LT1と凹レンズ４２を通った光束LT2とを交差させて、所定の領域に出射する交差光学系を構成する。

　なお、それぞれの光軸に直交する方向に沿った光束LT1の光束の断面と光束LT2の光束の断面は、面積を有する。ここでは、光束LT1と光束LT2は、互いの光軸が交差するように、交差しているが、光束LT1と光束LT2が、互いの光軸が交差しないで交差するようにしてもよい。その場合、光束LT1と光束LT2は、一部が交差する。

　すなわち、交差光学系としてのプリズム光学系４３は、光束LT1と光束LT2を入射して、光束LT1と光束LT2が互いに少なくとも一部を交差させて、光束LT1と光束LT2を結像光学系３２へ向けて出射するように構成されていてもよい。

　プリズム光学系４３の基端側には、平凸レンズである２つの結像レンズ４４，４５が接着されている。結像レンズ４４は、円柱形状の平凸レンズである前方視用の光学系であり、プリズム光学系４３内のミラー領域４３ｃ以外の領域を透過した凹レンズ４１からの光束が入射する。結像レンズ４５は、円柱形状の平凸レンズである側方視用の光学系であり、プリズム光学系４３内のミラー領域４３ｃで反射した凹レンズ４２からの光束が入射する。

　結像レンズ４４、４５の基端側には、両凸レンズと平凹レンズとが接合された色消しレンズ４６が配設されている。　
　以上のように、結像レンズ４４は、プリズム光学系４３を透過した前方視用の凹レンズ４１からの光を入射して色消しレンズ４６へ出射する位置に、配設されている。結像レンズ４５は、プリズム光学系４３のミラー領域４３ｃで反射した側方視用の凹レンズ４２からの光を入射して色消しレンズ４６へ出射する位置に、配設される。

　よって、図３に示すように、前方視用の凹レンズ４１からの光束LT1は、プリズム光学系４３に入射すると、ミラー領域４３ｃ以外の部分を透過して、プリズム光学系４３から結像レンズ４４に向かって出射する。そして、結像レンズ４４は、挿入部１１の前方からの光を、色消しレンズ４６に向かって出射する。

　側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2は、プリズム光学系４３に入射すると、ミラー領域４３ｃで直角に反射して、プリズム光学系４３から結像レンズ４５に向かって出射する。そして、結像レンズ４５は、挿入部１１の側方からの光を、色消しレンズ４６に向かって出射する。

　凹レンズ４１からの光束LT1と凹レンズ４２からの光束LT2の各々は、プリズム光学系４３内に入射する。光束LT1は、プリズム光学系４３内のミラー領域４３ｃ以外の部分を透過して、プリズム光学系４３から結像レンズ４４に向かって出射する。

　光束LT1と光束LT2はプリズム光学系４３内で交差して、光束LT2は、ミラー領域４３ｃで反射してから、プリズム光学系４３から結像レンズ４５に向かって出射する。

　また、２つの結像レンズ４４，４５と、色消しレンズ４６との間には、遮光部４７が配設されている。　
　図４は、遮光部４７の構成を示す図である。遮光部４７は、円板状の絞り板４７ａと、遮蔽部材４７ｂと、遮蔽部材４７ｂを回動させるための軸部材４７ｃとを有して構成されている。

　絞り板４７ａには、２つの円形の孔４７ａ１、４７ａ２が形成されている。孔４７ａ１は、結像レンズ４４から出射した光束LT1の光路の途中に位置するように絞り板４７ａに形成され、孔４７ａ２は、結像レンズ４５から出射した光束LT2の光路の途中に位置するように絞り板４７ａに形成されている。

　遮蔽部材４７ｂは、円板状の遮蔽板４７ｂ１と、一端が遮蔽板４７ｂ１から延出するように接続されたアーム部４７ｂ２を有している。アーム部４７ｂ２の他端は、軸部材４７ｃに接続されて固定されている。

　軸部材４７ｃは、図示しない駆動機構に接続されている。駆動機構は、矢印R1で示すように、軸部材４７ｃを所定の範囲で軸回りに回動させるための構造を有している。　
　軸部材４７ｃは、操作パネル４ａにおけるユーザの所定の操作に応じて駆動される電磁石等の駆動手段によって駆動される。ユーザの操作パネル４ａに対する操作に応じて、挿入部１１内に挿通された信号線を介して、さらに挿入部１１の先端部２１と光学アダプタ２Aとの接点を介して、電磁石等を駆動する駆動信号が光学アダプタ２Aに供給され、光学アダプタ２A内の電磁石等が駆動されて軸部材４７ｃが回動する。その結果、遮蔽板４７ｂ１が、２つの円形の孔４７ａ１、４７ａ２のいずれかを選択的に覆うように駆動される。図４は、遮蔽板４７ｂ１が孔４７ａ２を覆う位置にある状態を示している。

　図４に示すように、遮蔽板４７ｂ１が、実線で示すように孔４７ａ２を覆う位置にあるとき、前方視のための光束LT1が、色消しレンズ４６に入射する。遮蔽板４７ｂ１が、二点鎖線で示すように孔４７ａ１を覆う位置にあるとき、側方視のための光束LT2（図６）が、色消しレンズ４６に入射する。　
　すなわち、遮光部４７は、所定の領域に配置され、光束LT1と光束LT2のそれぞれの絞りを含み、プリズム光学系４３から出射した光束LT1と光束LT2のうちの一方を選択的に遮蔽する。

　なお、遮光部４７は、図４に示す構成以外の構成でもよい。図５は、図４とは異なる構成を有する遮光部４７Aの構成を示す図である。遮光部４７Aは、２つの円板状の絞り板４８ａ、４８ｂと、２枚の遮蔽部材４９ａ、４９ｂと、２つの遮蔽部材４９ａ、４９ｂを回動させるための２本の軸部材５０ａ、５０ｂとを有して構成されている。

　絞り板４８ａは、結像レンズ４４から出射した光学アダプタ２Aの前方からの光束LT1の光路の途中に配設され、絞り板４８ａには、孔４７ａ１が形成されている。絞り板４８ｂは、結像レンズ４５から出射した光学アダプタ２Aの側方からの光束LT2の光路の途中に配設され、絞り板４８ｂには、孔４７ａ２が形成されている。

　遮蔽部材４９ａは、円板状の遮蔽板４９ａ１と、一端が遮蔽板４９ａ１から延出するように接続されたアーム部４９ａ２を有している。アーム部４９ａ２の他端は、軸部材５０ａに接続されて固定されている。矢印R2で示すように、軸部材５０ａは、所定の範囲で軸回りに回動可能となっている。

　遮蔽部材４９ｂは、円板状の遮蔽板４９ｂ１と、一端が遮蔽板４９ｂ１から延出するように接続されたアーム部４９ｂ２を有している。アーム部４９ｂ２の他端は、軸部材５０ｂに接続されて固定されている。矢印R3で示すように、軸部材５０ｂは、所定の範囲で軸回りに回動可能となっている。

　各軸部材５０ａ、５０ｂは、操作パネル４ａにおけるユーザの所定の操作に応じて駆動される電磁石等によって駆動される。ユーザの操作パネル４ａに対する操作に応じて、挿入部１１内に挿通された信号線を介して、さらに挿入部１１の先端部２１と光学アダプタ２Aとの接点を介して、電磁石等を駆動する駆動信号が光学アダプタ２Aに供給され、光学アダプタ２A内の電磁石等が駆動されて軸部材５０ａ、５０ｂが別々に回動する。その結果、遮蔽部材４９ａと４９ｂがそれぞれの対応する孔４７ａ１と４７ａ２を、一方が覆っているときは、他方は覆わないように、軸部材５０ａ、５０ｂは駆動される。図５は、遮蔽板４９ａ１が孔４７ａ１を覆わない位置にあり、遮蔽板４９ｂ１が孔４７ａ２を覆う位置にある状態を示している。

　図５に示すように、遮蔽板４９ａ１が孔４７ａ１を覆わず、遮蔽板４９ｂ１が孔４７ａ２を覆うように位置しているとき、前方からの光束LT1が色消しレンズ４６に入射する。逆に、遮蔽板４９ｂ１が孔４７ａ２を覆わず、遮蔽板４９ａ１が孔４７ａ２を覆うように位置しているとき、側方からの光束LT2が色消しレンズ４６に入射する（図６）。

　すなわち、独立して駆動される２つの遮蔽板４９ａ１と４９ｂ１により、２つの孔４７ａ１と４７ａ２が遮蔽されるようにしてもよい。　
　光学アダプタ２Aからの光は、先端部２１内の結像光学系３２に入射する。結像レンズ３２には、挿入部１１の前方からの光と、側方からの光と入射される。

　前方からの光束LT1の光路と側方からの光束LT2の光路は異なっているが、結像光学系３２が、１つの撮像素子３４の撮像面の共通の領域に、前方からの光束LT1と側方からの光束LT2を結像させる。

　遮光部４７が、側方視用の凹レンズ４２からの光束を遮蔽して、前方視用の凹レンズ４１からの光束LT1の光路を通すように機能しているとき、凹レンズ４１からの光束は、図２Aに示すように、一点鎖線で示す光路に沿って、撮像素子３４の撮像面上において結像する。

　図６は、遮光部４７が側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2の光路を通すように機能しているときの凹レンズ４２からの光路を示す、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１を含む光学系の構成を示す図である。図６Aは、遮光部４７が側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2の光路を通すように機能しているときの凹レンズ４２からの光路を示す、光学アダプタ２Aが装着された挿入部１１の先端部２１を含む光学系の構成において、光の結像を示す図である。

　遮光部４７が、側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2を通すように機能しているとき、凹レンズ４２からの光束LT2は、図６Aに示すように、一点鎖線で示す光路に沿って、撮像素子３４の撮像面上において結像する。

　結像光学系３２は、遮光部４７に対して被写体側あるいは撮像素子３４側に配置され、前方視用の凹レンズ４１を通った光束LT1と、側方視用の凹レンズ４２を通った光束LT2を、撮像素子３４の撮像面の共通の領域に結像する。被写体像が撮像素子３４の撮像面の共通の領域に投影されるので、撮像素子３４から出力される撮像信号により、高精細な被写体の画像を得ることができる。

　従来の前方及び側方の２つの視野方向を観察可能とする内視鏡において、２つの像を切り替えて１つの撮像素子の撮像面の共通の領域に投影するようにすると、前方及び側方の各方向からの光束の断面が太くするために、各観察窓のレンズの外径を大きくして、かつ２つの観察窓のレンズを離して配置しなければならず、結果として、光学アダプタ及び内視鏡挿入部の先端部の外径が大きくなってしまう。

　しかし、上述した本実施の形態の光学アダプタ２A付きの内視鏡２によれば、プリズム光学系４３内において、前方視用の凹レンズ４１を通った光束LT1及び側方視用の凹レンズ４２を通った光束LT2は、交差させている。そのため、各観察窓のレンズの外径を大きくしても、２つの観察窓のレンズを近接して配置することができ、結果として、光学アダプタ及び内視鏡挿入部の先端部の外径が大きくなるのを抑えることができる。

　以上のように、上述した内視鏡２によれば、より高精度な画像を得るために、前方及び側方の２つの視野方向の２つの像を切り替えて１つの撮像素子の撮像面の共通の領域に投影するときに、光学アダプタ及び内視鏡挿入部の先端部の外径が大きくなることがない。

　よって、本実施の形態によれば、異なる方向からの２つの光学像を切り替えて撮像素子の撮像面の共通の領域に投影する内視鏡において、光学装置の先端部の太径化を抑制することができる内視鏡用アダプタを提供することができる。

　次に、上述した実施の形態の変形例について説明する。

（変形例１）
　変形例１は、プリズム光学系４３の変形例に関する。

　上述した実施の形態では、プリズム光学系４３は、断面が直角三角形の三角柱のプリズム４３ａと、一端が斜めにカットされた四角柱のガラス部材４３ｂとから構成されるが、本変形例１のプリズム光学系は、直方体のガラス部材と、一端が所定の角度でカットされた四角柱のガラス部材とから構成されている。

　図７は、実施の形態の変形例１に関わる、プリズム光学系の斜視図である。変形例１のプリズム光学系４３Aは、直方体のガラス部材５１と、一端が所定の角度、ここでは４５度でカットされた四角柱のガラス部材５２とを接着剤で貼り合わせて構成されている。直方体のガラス部材５１の長手軸が凹レンズ４１からの光束の光軸に平行になり、かつ四角柱のガラス部材５２の長手軸も凹レンズ４１からの光束の光軸に平行になるように、ガラス部材５１と５２は配設される。ガラス部材５２のカット面５２ａは、アルミ蒸着によるミラー領域となっている。

　図７において、図示しない遮光部４７が、前方視用の凹レンズ４１からの光束LT1を通すように機能しているとき、凹レンズ４１からの光束LT1は、図７において、一点鎖線で示す光路に沿って、ガラス部材５１を透過して、結像光学系３２により、撮像素子３４の撮像面上の共通の領域において結像する。

　また、遮光部４７が、側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2を通すように機能しているとき、凹レンズ４２からの光束LT2は、図７において、一点鎖線で示す光路に沿って、ガラス部材５１を透過して、ガラス部材５２に入射し、カット面５２ａで反射して、結像光学系３２により、撮像素子３４の撮像面上の共通の領域において結像する。

　変形例１のプリズム光学系４３Aによっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例２）
　変形例２は、プリズム光学系４３の変形例に関する。

　本変形例２のプリズム光学系は、変形例１と同様に、直方体のガラス部材と、一端が所定の角度でカットされた四角柱のガラス部材とから構成されている。　
　図８は、実施の形態の変形例２に関わる、プリズム光学系の斜視図である。変形例２のプリズム光学系４３Bは、直方体のガラス部材５３と、一端が所定の角度、ここでは４５度でカットされた四角柱のガラス部材５４とを接着剤で貼り合わせて構成されている。直方体のガラス部材５３の長手軸が凹レンズ４１からの光束の光軸に直交し、かつ四角柱のガラス部材５４の長手軸も凹レンズ４１からの光束の光軸に直交するように、ガラス部材５３と５４は配設される。ガラス部材５４のカット面５４ａは、アルミ蒸着によるミラー領域となっている。

　図８において、図示しない遮光部４７が、前方視用の凹レンズ４１からの光束LT1を通すように機能しているとき、凹レンズ４１からの光束LT1は、図８において、一点鎖線で示す光路に沿って、ガラス部材５３と５４を透過して、結像光学系３２により、撮像素子３４の撮像面上の共通の領域において結像する。

　また、遮光部４７が、側方視用の凹レンズ４２からの光束LT2を通すように機能しているとき、凹レンズ４２からの光束LT2は、図８において、一点鎖線で示す光路に沿って、ガラス部材５４に入射し、カット面５４ａで反射して、結像光学系３２により、撮像素子３４の撮像面上の共通の領域において結像する。

　変形例２のプリズム光学系４３Bによっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例３）
　変形例３は、光学アダプタ２Aに設けられる結像レンズ４４、４５に関する。

　実施の形態における光学アダプタ２Aに設けられる２つの結像レンズ４４、４５は、円柱形状の平凸レンズであるが、本変形例３の２つの結像レンズは、偏芯レンズである。　
　図９は、実施の形態の変形例３に関わる、光学アダプタ２Aの光学系の一部の構成を示す図である。図９では、色消しレンズ４６及び遮光部４７は省略されている。

　本変形例３において、上述した実施の形態と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。　
　本変形例３の前方視用の結像レンズ４４A及び側方視用の結像レンズ４５Aの各々は、図９に示すように偏芯レンズである。偏芯レンズは、偏向光学系を構成する。

　図１０は、偏芯レンズの構成を説明するための構成図である。結像レンズ４４A及び４５Aは、二点鎖線で示す平凸レンズ６１の一部を切り出した形状を有する。結像レンズ４４A及び４５Aの各々は、平凸レンズ６１の中心軸Cを含む一部をカットした形状を有している。

　図１０に示すように、平凸レンズである結像レンズ４４A及び４５Aは、平面部がプリズム光学系４３の面に対向し、凸部が色消しレンズ４６に対向し、さらに、互いの中心軸Cが近接するように、プリズム光学系４３の基端側に配設される。

　以上のように、光学アダプタ２Aは、プリズム光学系４３から出射された光束LT1を偏向する偏芯レンズである結像レンズ４４Aと、プリズム光学系４３から出射された光束LT2を偏向する偏芯レンズである結像レンズ４５Aと、を有し、光束LT1と光束LT2は、それぞれ結像レンズ４４Aと結像レンズ４５Aを通った後に、結像光学系３２に入射される。

　結像レンズ４４Aに偏芯レンズを用いることにより、矢印P1で示すように凹レンズ４１を結像光学系３２の光軸PO寄りに配置しても、前方からの光束LT1が撮像素子３４の撮像面の共通の領域において結像するように、前方からの光束LT1を遮光部４７及び色消しレンズ４６に向けることができるので、光学アダプタ２Aの外径が太くなるのを抑制することができる。

　また、結像レンズ４５Aに偏芯レンズを用いることにより、矢印P2で示すように凹レンズ４２を光学アダプタ２Aの先端側寄りに配置しても、側方からの光束LT2が撮像素子３４の撮像面の共通の領域において結像するように、側方からの光束LT2を色消しレンズ４６及び遮光部４７に向けることができる。　
　変形例３によっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

　なお、結像レンズ４４A、４５Aにおいて、偏芯レンズに代えて、二点鎖線で示すようなプリズム４４A1、４５A1を含む光学系を用いて、光を偏向するようにしてもよい。

（変形例４）
　上述した実施の形態及び各変形例は、前方視及び側方視を可能とする内視鏡用の光学アダプタであるが、本変形例４は、視野方向が互いに異なる２つの斜め前方を観察可能とする光学アダプタの変形例に関する。

　本変形例４の内視鏡の挿入部の先端部の構成は、上述した実施の形態の内視鏡２の挿入部１１の先端部２１の構成と同じであるので、説明は省略し、光学アダプタの構成について説明する。

　図１１は、本変形例４に関わる光学アダプタの構成を示す模式的断面図である。図１１では、色消しレンズ４６及び遮光部４７は省略されている。　
　本変形例４の光学アダプタ２Aaは、挿入部１１の先端部２１に取り付けられ、挿入部１１の結像光学系３２の光軸PO方向に対して所定の角度、ここでは６０度だけ傾いた視野方向を観察するための観察窓７１Aと、挿入部１１の軸方向に対して所定の角度、ここでは－６０度だけ傾いた視野方向を観察するための観察窓７１Bとを有している。

　観察窓７１Aには、入射光学系としての凹レンズ７２Aが配設され、観察窓７１Bには、入射光学系としての凹レンズ７２Bが配設されている。すなわち、凹レンズ７２Aは、光LTAが結像光学系３２の光軸POに対して所定の角度（６０度）で入射するように配置され、凹レンズ７２Bは、光LTBが結像光学系３２の光軸POに対して所定の角度（－６０度）で入射するように配置されている。

　光学アダプタ２Aa内には、断面が正三角形であるプリズム光学系７３が、第１の面７３ａが凹レンズ７２Aに対向し、第２の面７３ｂが凹レンズ７２Bに対向するように、設けられている。プリズム光学系７３の第３の面７３ｃには、平凸レンズである結像レンズ７４Aと７４Bが接着材により貼り合わされている。

　凹レンズ７２Aに入射した光LTAは、プリズム光学系７３の第１の面７３ａに入射し、第２の面７３ｂの内側で全反射して、第３の面７３ｃから出射し、結像レンズ７４Aに入射する。

　凹レンズ７２Bに入射した光LTBは、プリズム光学系７３の第２の面７３ｂに入射し、第１の面７３ａの内側で全反射して、第３の面７３ｃから出射し、結像レンズ７４Bに入射する。

　本変形例においても、凹レンズ７２Aからの光LTAと凹レンズ７２Bからの光LTBは、プリズム光学系７３内において交差してから、それぞれ結像レンズ７４Aと７４Bに入射するので、光学アダプタ２Aaの太径化を抑制することができる。

　変形例４によっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例５）
　上述した実施の形態及び各変形例１～４では、光学アダプタ２A、２Aaを内視鏡２の挿入部１１の先端部２１に取り付けることにより、異なる方向からの２つの光学像を切り替えて撮像素子の撮像面の共通領域に投影する光学装置を実現しているが、図２において、２点鎖線で示すように、上述した各光学アダプタの構成を、内視鏡２の挿入部１１の先端部２１に内蔵させて、光学アダプタ無しで、異なる方向からの２つの光学像を切り替えて撮像素子３４の撮像面の共通の領域に投影する内視鏡２を実現するようにしてもよい。

　以上のように、上述した実施の形態及び各変形例によれば、異なる方向からの複数の光学像を切り替えて撮像素子の撮像面の共通の領域に投影する光学装置において、光学装置の先端部の太径化を抑制することができる光学装置を提供することができる。

　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。　
　本出願は、２０１５年１２月２５日に日本国に出願された特願２０１５－２５４２５４号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims

　被写体の第１の領域からの第１の光束が入射される第１の入射光学系と、
　前記被写体の前記第１の領域とは異なる第２の領域からの第２の光束が入射される第２の入射光学系と、
　前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束とを交差させて所定の領域に出射する交差光学系と、
　前記所定の領域に配置され、前記第１の光束と前記第２の光束のうちの一方を選択的に遮蔽する遮光部と、
　撮像面を有する撮像素子と、
　前記遮光部に対して前記被写体側あるいは前記撮像素子側に配置され、前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と、前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束を前記撮像面の共通の領域に結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする内視鏡。
　前記第１の入射光学系は、前記第１の光束が前記結像光学系の光軸に平行又は略平行な方向から入射するように配置され、
　前記第２の入射光学系は、前記第２の光束が前記結像光学系の光軸に直交又は略直交する方向から入射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
　前記交差光学系は、プリズムを有し、
　前記第１の光束は、前記交差光学系を通って、前記結像光学系へ向けて出射され、
　前記第２の光束は、前記プリズムで反射されて、前記結像光学系へ向けて出射されることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
　前記交差光学系から出射された前記第１の光束を偏向する第１の偏向光学系と、
　前記交差光学系から出射された前記第２の光束を偏向する第２の偏向光学系と、
を有し、
　前記第１の光束と前記第２の光束は、それぞれ前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系を通った後に、前記結像光学系に入射されることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
　前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系は、偏芯レンズであることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
　前記第１の偏向光学系と前記第２の偏向光学系は、プリズムを含むことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
　前記第１の入射光学系は、前記第１の光束が前記結像光学系の光軸に対して第１の角度で入射するように配置され、
　前記第２の入射光学系は、前記第２の光束が前記結像光学系の光軸に対して第２の角度で入射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
　前記交差光学系は、プリズムを有し、
　前記第１の光束及び第２の光束は、前記プリズム内で反射されて、前記結像光学系へ向けて出射されることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡。
　前記遮光部は、前記第１の光束と前記第２の光束のそれぞれの絞りを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の内視鏡。
　内視鏡の挿入部に装着可能な内視鏡用アダプタであって、
　被写体の第１の領域からの第１の光束が入射される第１の入射光学系と、
　前記被写体の前記第１の領域とは異なる第２の領域からの第２の光束が入射される第２の入射光学系と、
　前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束とを交差させて所定の領域に出射する交差光学系と、
　前記所定の領域に配置され、前記第１の光束と前記第２の光束のうちの一方を選択的に遮蔽する遮光部と、
　前記第１の入射光学系を通った前記第１の光束と、前記第２の入射光学系を通った前記第２の光束を、前記挿入部に設けられた撮像素子の撮像面の共通の領域に結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする内視鏡用アダプタ。