WO2018047335A1 - 立体視内視鏡 - Google Patents

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WO2018047335A1
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optical path
light beam
lens group
optical axis
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内田佳宏
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic endoscope capable of stereoscopically observing an object.
  • an optical system including an objective optical system and a relay optical system is known as an optical system used for a medical stereoscopic endoscope.
  • the objective lens is disposed at the distal end of the insertion portion of the endoscope.
  • a relay optical system is also arranged in the insertion portion, and relays an image of the objective optical system. The relayed image is transmitted to an optical system provided outside the insertion portion, for example, an observation optical system or an imaging optical system.
  • Patent Document 1 discloses an optical system used for a stereoscopic endoscope.
  • an objective optical system and a relay optical system are arranged in a common optical path.
  • the pupil is divided. Thereby, two images are formed in different spaces.
  • a stop is disposed on the image side of the relay optical system.
  • Two apertures are formed in the stop at positions away from the optical axis of the common optical path.
  • two optical paths are formed on the image side of the stop.
  • a separation optical system and an image sensor are disposed in each of the two optical paths.
  • an optical system for expanding the axial distance is disposed between the diaphragm and the separation optical system.
  • an optical system using reflection and an optical system using only refraction are disclosed.
  • the center position of the image sensor is decentered from the optical axis of the separation optical system. In this case, decentration aberrations are likely to occur. Therefore, it is difficult to obtain sufficient resolution performance.
  • Example 3 of Patent Document 1 an axial distance expanding optical system is arranged.
  • an optical system using reflection it is necessary to prevent light rays from being scattered on the reflecting surface.
  • the distance between the two optical paths is too wide. Therefore, it is difficult to reduce the size of the optical system.
  • An object of the present invention is to provide a stereoscopic endoscope having a good resolution performance while being small.
  • a stereoscopic endoscope includes: From the object side, An objective optical system, a relay optical system, a first lens group, a light beam splitting element, a second lens group, and an imaging element;
  • the objective optical system, the relay optical system, the first lens group, and the light beam splitting element are disposed on the common optical path, A first optical path and a second optical path are formed on the image side of the beam splitter by the beam splitter.
  • a second lens group is disposed in each of the first optical path and the second optical path, An object image is formed by the objective optical system, The object image is relayed by the relay optics, An intermediate image is formed on the object side of the first lens group by the relay optical system, A first image is formed by the first lens group and the second lens group disposed in the first optical path, A second image is formed by the first lens group and the second lens group disposed in the second optical path, The first image and the second image are captured by an image sensor,
  • the beam splitting element has an entrance surface and an exit surface, The first light beam that passes through the center of the intermediate image and reaches the center of the first image and the second light beam that passes through the center of the intermediate image and reaches the center of the second image are separated from the optical axis of the common optical path at the incident surface. In addition to being refracted, it is refracted so as to approach the optical axis of the common optical path on the exit surface.
  • FIG. 1 is a lens cross-sectional view of an endoscope optical system according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a lens cross-sectional view of a part of the endoscope optical system according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an aperture stop in the endoscope optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a ray diagram of the endoscope optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a lens cross-sectional view of an endoscope optical system according to Example 2.
  • FIG. 6 is a lens cross-sectional view of a part of the endoscope optical system according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a lens cross-sectional view of an endoscope optical system according to Example 3.
  • FIG. 6 is a lens cross-sectional view of a part of an endoscope optical system according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 6 is an aberration diagram of the endoscope optical system according to Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the endoscope optical system according to Example 1.
  • 6 is an aberration diagram of the endoscope optical system according to Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the endoscope optical system according to Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the endoscope optical system according to Example 3.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the endoscope optical system according to Example 3. It is a figure which shows the stereoscopic endoscope of
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment includes, in order from the object side, an objective optical system, a relay optical system, a first lens group, a light beam splitting element, a second lens group, and an imaging element.
  • the objective optical system, the relay optical system, the first lens group, and the light beam dividing element are arranged on a common optical path, and the first optical path and the second optical path are arranged on the image side of the light beam dividing element by the light beam dividing element.
  • the second lens group is arranged in each of the first optical path and the second optical path, and an object image is formed by the objective optical system, and the object image is relayed by the relay optical system, and the relay optical system
  • An intermediate image is formed on the object side of the first lens group, and a first image is formed by the first lens group and the second lens group disposed in the first optical path, and is disposed in the first lens group and the second optical path.
  • a second image is formed by the second lens group, and the first image and the second image are
  • the light beam splitting element has an entrance surface and an exit surface, and has a first light beam that passes through the center of the intermediate image and reaches the center of the first image, and a second light beam that passes through the center of the intermediate image. The second light beam that reaches the center is refracted so as to be away from the optical axis of the common optical path on the incident surface, and is refracted so as to approach the optical axis of the common optical path on the exit surface.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a stereoscopic endoscope according to the present embodiment.
  • FIG. 1A shows a configuration in which the number of image sensors is two
  • FIG. 1B shows a configuration in which the number of image sensors is one.
  • the endoscope optical system of the stereoscopic endoscope ES1 and the endoscope optical system of the stereoscopic endoscope ES2 are the same.
  • the endoscope optical system includes, in order from the object side, an objective optical system OBJ, a relay optical system RL, a first lens group G1, a light beam splitting element BS, and a second lens group G2.
  • the objective optical system OBJ is drawn with one lens.
  • the objective optical system OBJ is composed of a plurality of lenses. The same applies to the first relay lens RL1, the second relay lens RL2, the first lens group G1, and the second lens group G1.
  • the stereoscopic endoscope ES1 includes a first image sensor IS1 and a second image sensor IS2.
  • the stereoscopic endoscope ES2 includes an image sensor IS.
  • a common optical path OP In the endoscope optical system, a common optical path OP, a first optical path OP1, and a second optical path OP2 are formed.
  • an objective optical system OBJ In the common optical path OP, an objective optical system OBJ, a relay optical system RL, a first lens group G1, and a light beam splitting element BS are arranged.
  • the first optical path OP1 and the second optical path OP2 are formed on the image side of the light beam dividing element BS by the light beam dividing element BS.
  • the first optical path OP1 and the second optical path OP2 are located in a direction orthogonal to the optical axis AX of the common optical path OP.
  • the first optical path OP1 is located on one side and the second optical path OP2 is located on the other side across the optical axis AX.
  • a second lens group G2 is disposed in each of the first optical path OP1 and the second optical path OP2.
  • the optical axis AX1 of the first optical path OP1 and the optical axis AX2 of the second optical path OP2 may both be parallel or non-parallel to the optical axis AX.
  • the optical axis AX1 and the optical axis AX2 are parallel to the optical axis AX.
  • an object image Io is formed by the objective optical system OBJ.
  • a relay optical system RL is disposed on the objective optical system OBJ image side.
  • the object image Io is relayed by the relay optical system RL.
  • the relay optical system RL includes a first relay lens RL1 and a second relay lens RL2.
  • a first relay image I1 is formed by the first relay lens RL1
  • a second relay image I2 is formed by the second relay lens RL2.
  • the number of relay lenses is not limited to two. The number of relay lenses may be one, or three or more.
  • the first lens group G1 is disposed on the image side of the relay optical system RL. By doing so, the beam diameter can be reduced.
  • An intermediate image is formed on the object side of the first lens group G1.
  • the image relayed by the relay optical system RL is formed on the object side of the first lens group G1. Therefore, the image relayed by the relay optical system RL becomes an intermediate image.
  • the second relay image I2 becomes the intermediate image I2.
  • a light beam splitting element BS is disposed on the image side of the first lens group G1. As shown in FIG. 1B, the light beam splitting element BS has an incident surface Sin and an exit surface Sout. The light beam splitting element BS forms a first optical path OP1 and a second optical path OP2 on the image side of the light beam splitting element BS.
  • the first image IL1 is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2 disposed in the first optical path OP1.
  • a second image IL2 is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2 disposed in the second optical path OP2.
  • 1st image IL1 and 2nd image IL2 are imaged with an image sensor.
  • the first image IL1 is imaged by the first image sensor IS1
  • the second image IL2 is imaged by the second image sensor IS2.
  • the first image IL1 and the second image IL2 are imaged by the imaging element IS.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams. Therefore, in FIG. 1A and FIG. 1B, the incident surface Sin and the exit surface Sout are planes orthogonal to the optical axis AX. However, the incident surface Sin and the exit surface Sout are not actually planes orthogonal to the optical axis AX. Therefore, when the light beam passes through the light beam splitting element BS, as shown in FIG. 1B, the incident position on the incident surface Sin and the exit position on the exit surface Sout are different.
  • the refraction of the light beam traveling in the first optical path OP1 and the refraction of the light beam traveling in the second optical path OP2 will be described. There are a plurality of light rays that pass through the center of the intermediate image I2 and reach the center of the first image IL1. Similarly, there are a plurality of light rays that pass through the center of the intermediate image I2 and reach the center of the second image IL2.
  • first light beam LB1 a light beam traveling on the optical axis AX1 of the first optical path OP1
  • second light beam a light beam traveling on the optical axis AX2 of the second optical path OP2
  • the first light beam LB1 is refracted by the incident surface Sin. By this refraction, the first light beam LB1 moves away from the optical axis AX. The first light beam LB1 is refracted by the exit surface Sout. By this refraction, the first light beam LB1 approaches the optical axis AX.
  • the second light beam LB2 is refracted by the incident surface Sin. Due to this refraction, the second light beam LB2 moves away from the optical axis AX. The second light beam LB2 is refracted at the exit surface Sout. Due to this refraction, the second light beam LB2 approaches the optical axis AX.
  • the first light beam LB1 and the second light beam LB2 are refracted so as to be separated from the optical axis AX on the incident surface Sin and refracted so as to be close to the optical axis AX on the exit surface Sout.
  • the first image IL1 and the second image IL2 are shifted with respect to the intermediate image I2.
  • the two second lens groups G2 are shifted with respect to the first lens group G1. Accordingly, the optical axis AX1 and the optical axis AX2 are made parallel to the optical axis AX, and the shift amount related to the image and the shift amount related to the lens are set to the same amount. By doing in this way, generation
  • the intermediate image I2 can be observed using an eyepiece optical system. Therefore, part or all of the first lens group G1 may be replaced with an eyepiece optical system.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (1). -0.1 ⁇ (FLBSout ⁇ FLBSin) / (FLBSout + FLBSin) ⁇ 0.1 (1) here, FLBSin is the focal length at the entrance surface of the beam splitter, FLBSout is the focal length on the exit surface of the beam splitter, It is.
  • the focal length of the incident surface and the focal length of the exit surface are approximately the same.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expressions (2) and (3). -0.01 ⁇ Yimg / FLBSin ⁇ 0.01 (2) -0.01 ⁇ Yimg / FLBSout ⁇ 0.01 (3) here, FLBSin is the focal length at the entrance surface of the beam splitter, FLBSout is the focal length on the exit surface of the beam splitter, Yimg is the maximum image height, It is.
  • Conditional expression (2) is a conditional expression regarding the maximum image height and the focal length on the incident surface of the light beam splitting element.
  • Conditional expression (3) is a conditional expression regarding the maximum image height and the focal length on the exit surface of the light beam splitting element.
  • FIG. 2 is a diagram showing an image formed on the image sensor.
  • FIG. 2A shows the case where the number of image sensors is two
  • FIG. 2B shows the case where the number of image sensors is one.
  • the first image IL1 is formed on the imaging surface of the first imaging element IS1, and the second image IL2 is formed on the imaging surface of the second imaging element IS2.
  • the first image sensor IS1 will be described as an example.
  • the first image sensor IS1 has a first effective area EA1 indicated by a two-dot chain line.
  • the maximum image height is the maximum image height among the image heights formed in the effective area. Since the first effective area EA1 is rectangular, the image height in the diagonal direction is the maximum image height. When the effective area is circular, the image height is the same in any direction, so the image height in any direction is the maximum image height. The same applies to the image sensor IS2 and the image sensor IS.
  • both the entrance surface and the exit surface are surfaces having almost no refractive power.
  • the focal length on the incident surface of the light beam splitting element can be set to 1000 mm, for example. By doing so, the light beam height can be kept low in the light beam splitting element. In the light beam splitting element, it is more desirable that both the incident surface and the exit surface are flat surfaces.
  • the imaging element has a first effective area for capturing the first image and a second effective area for capturing the second image, and the following conditional expression (4) Is preferably satisfied.
  • Divlr is the minimum distance between the first effective area and the second effective area
  • Yimgh is the predetermined image height
  • the minimum interval is the minimum interval among the points on the outer periphery of the first effective region and the points on the outer periphery of the second effective region
  • the predetermined image height is the image height when the maximum image height is projected in the parallax direction
  • the interval is the interval in the parallax direction
  • the parallax direction is a direction orthogonal to both the optical axis in the first optical path and the optical axis in the second optical path, It is.
  • Conditional expression (4) is a conditional expression related to the minimum distance between the first effective area and the second effective area and a predetermined image height.
  • the minimum interval between the first effective region and the second effective region is the minimum interval among the intervals between the first effective region and the second effective region.
  • the minimum interval is determined by obtaining an interval between a point on the outer periphery of the first effective area and a point on the outer periphery of the second effective area for each point and comparing the obtained intervals.
  • the first effective area EA1 and the second effective area EA2 are positioned side by side in the left-right direction in the drawing.
  • the first effective area EA1 and the second effective area EA2 are both rectangular.
  • the distance between one point on the outer periphery of the first effective area EA1 and one point on the outer periphery of the second effective area EA2 is compared for each point.
  • the left side of the second effective area EA2 is located closest to the right side of the first effective area EA1. Therefore, the interval between the right side of the first effective area EA1 and the left side of the second effective area EA2 is minimized.
  • the distance between the right side of the first effective area EA1 and the left side of the second effective area EA2 is the minimum distance between the first effective area EA1 and the second effective area EA2. become.
  • Parallax occurs in the direction in which the first image IL1 and the second image IL2 shift.
  • the shift of the first image IL1 and the shift of the second image IL2 occur in a direction orthogonal to both the optical axis AX1 and the optical axis AX2. Therefore, the direction orthogonal to both the optical axis AX1 and the optical axis AX2 is the parallax direction.
  • the direction orthogonal to both the optical axis AX1 and the optical axis AX2 is the left-right direction in the drawing. Therefore, the left-right direction in the paper becomes the parallax direction.
  • the predetermined image height is the image height when the maximum image height is projected in the parallax direction. Therefore, the image height in the left-right direction in the drawing becomes a predetermined image height.
  • the ratio of the luminous flux in the first optical path and the ratio of the luminous flux in the second optical path can be maintained appropriately. Thereby, generation
  • the effective diameter of the second lens group is sufficiently secured while the ratio of the luminous flux in the first optical path and the ratio of the luminous flux in the second optical path are appropriately maintained. Can do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of off-axis aberrations, particularly the occurrence of coma aberration in the second lens group.
  • the aperture stop is disposed between the first lens group and the light beam dividing element or between the light beam dividing element and the second lens group.
  • the size of the beam splitting element can be reduced.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (5). 0.7 ⁇ Divs / (Divlr / 2 + Yimgh) ⁇ 1.3 (5) here, Divs is the distance between the entrance and exit points, Divlr is the minimum distance between the first effective area and the second effective area, Yimgh is the predetermined image height, The incident point is the intersection of the first ray and the incident surface, The exit point is the intersection of the first ray and the exit surface, The minimum interval is the minimum interval among the points on the outer periphery of the first effective region and the points on the outer periphery of the second effective region, The predetermined image height is the image height when the maximum image height is projected in the parallax direction, The interval is the interval in the parallax direction, The parallax direction is a direction orthogonal to both the optical axis in the first optical path and the optical axis in the second optical path, It is.
  • Conditional expression (5) is a conditional expression related to the distance between the incident point and the emission point, the minimum distance between the first effective area and the second effective area, and a predetermined image height.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the stereoscopic endoscope of the present embodiment.
  • the first light beam LB1 is refracted away from the optical axis of the common optical path on the incident surface Sin of the light beam splitting element BS. Therefore, when the first light beam LB1 passes through the light beam splitting element BS, the incident position Pin on the incident surface Sin and the exit position Pout on the exit surface Sout are different.
  • the incident position Pin is the intersection of the first light beam LB1 and the incident surface Sin. Therefore, the incident position Pin is an incident point.
  • the exit position Pout is an intersection of the first light beam LB1 and the exit surface Sout. Therefore, the injection position Pout is an injection point.
  • the direction orthogonal to both the optical axis AX1 and the optical axis AX2 is the vertical direction in the drawing.
  • the vertical direction in the drawing is the parallax direction. Therefore, the interval between the incident position Pin and the exit position Pout is the interval between the incident point and the exit point.
  • the incident point may be an intersection of the second light beam and the incident surface.
  • the exit point may be an intersection between the second light ray and the exit surface.
  • the ratio of the luminous flux in the first optical path and the ratio of the luminous flux in the second optical path can be maintained appropriately. Thereby, generation
  • the effective diameter of the second lens group is sufficiently secured while the ratio of the luminous flux in the first optical path and the ratio of the luminous flux in the second optical path are appropriately maintained. Can do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of off-axis aberrations, particularly the occurrence of coma aberration in the second lens group.
  • the distance between the incident point and the emission point can be set to 0.22 mm, for example.
  • the intersection of the first light beam and the second light beam in the object space is the position when the object distance is 50 mm.
  • the intersection of the first light beam and the second light beam in the object space can be set to a position when the object distance is 12 mm.
  • an image of an object located at a short distance can be formed at a position far away from the observer when performing stereoscopic viewing while maintaining a large angle of view of the endoscope optical system.
  • the value of the conditional expression is 0.97.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (6).
  • D2f is the distance between the object side principal point position of the first lens group and the intermediate image on the optical axis of the common optical path
  • FLG1f is the object side focal length of the first lens unit, It is.
  • the first light beam and the second light beam enter the light beam splitting element and then exit from the light beam splitting element.
  • the first light beam and the second light beam emitted from the light beam splitting element are both not parallel to the optical axis of the common optical system, a difference occurs in the optical path lengths of the three light beams. As a result, decentration aberration occurs. Therefore, it is preferable that both the first light beam and the second light beam are substantially parallel to the optical axis of the common optical system when emitted from the light beam splitting element.
  • the three light beams are an axial light beam LC, an upper dependent light beam LU, and a lower dependent light beam LL. Both the upper dependent ray LU and the lower dependent ray LL are off-axis rays.
  • the light beam forming the second image IL2 is described, but the same applies to the first image IL1.
  • conditional expression (6) By making sure that the upper limit value of conditional expression (6) is not exceeded or not falling below the lower limit value of conditional expression (6), the difference in the optical path lengths of the three light beams can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of decentration aberration due to the difference in optical path length among the three light beams.
  • the first light beam emitted from the emission surface and the second light beam emitted from the emission surface are both parallel to the optical axis of the common optical path.
  • the entrance surface and the exit surface have a shape in which the distance from the optical axis of the common optical path increases toward the object side from the intersection with the optical axis of the common optical path. .
  • Asymmetrical aberration with respect to the principal ray is likely to occur on the entrance surface and exit surface of the beam splitting element.
  • the shape of the entrance surface and the shape of the exit surface as described above, the occurrence of asymmetric aberration can be suppressed to a smaller level.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the stereoscopic endoscope of the present embodiment.
  • FIG. 4 shows a specific configuration of the light beam splitting element.
  • the light beam splitting element BS has an entrance surface Sin and an exit surface Sout.
  • the incident surface Sin includes a first incident surface Sin1 on which the first light beam LB1 is incident and a second incident surface Sin2 on which the second light beam LB2 is incident.
  • the first incident surface Sin1 and the second incident surface Sin2 are plane-symmetric with respect to the surface including the optical axis AX.
  • the normal line of the first incident surface Sin1 and the normal line of the second incident surface Sin2 both intersect the optical axis AX.
  • the first incident surface Sin1 and the second incident surface Sin2 have a shape in which the distance from the optical axis AX increases as it goes from the intersection with the optical axis AX toward the object side.
  • the exit surface Sout includes a first exit surface Sout1 from which the first light beam LB1 exits and a second exit surface Sout2 from which the second light beam LB2 exits.
  • the first exit surface Sout1 and the second exit surface Sout2 are plane-symmetric with respect to the plane including the optical axis AX.
  • Both the normal line of the first exit surface Sout1 and the normal line of the second exit surface Sout2 intersect the optical axis AX.
  • the first exit surface Sout1 and the second exit surface Sout2 are shaped such that the distance from the optical axis AX increases as they go from the intersection with the optical axis AX toward the object side.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (7).
  • Divs is the distance between the entrance and exit points
  • Ds is the distance between the entrance surface and the exit surface
  • the incident point is the intersection of the first ray and the incident surface
  • the exit point is the intersection of the first ray and the exit surface
  • the interval is the interval in the parallax direction
  • the parallax direction is a direction orthogonal to both the optical axis in the first optical path and the optical axis in the second optical path, It is.
  • the conditional expression (7) is not satisfied, the distance between the entrance surface and the exit surface becomes too wide. In this case, the height of the light beam passing through the light beam splitting element is increased. For this reason, the light beam splitting element is increased in size.
  • the direction away from the optical axis AX is defined as a positive direction
  • the direction approaching the optical axis AX is defined as a negative direction.
  • the upper dependent ray LU reaches a point PI + in the positive direction of the second image IL2
  • the lower dependent ray LL reaches a point PI ⁇ in the negative direction of the second image IL2.
  • the distance from the optical axis AX2 to the point PI + is equal to the distance from the optical axis AX2 to the point PI-. Therefore, the image height at the point PI + and the image height at the point PI ⁇ are the same. However, the optical path length of the light ray reaching the point PI + (hereinafter referred to as “light ray PI +”) is different from the optical path length of the light ray reaching the point PI ⁇ (hereinafter referred to as “light ray PI ⁇ ”).
  • the difference in the incident angle to the light beam splitting element increases between the light beam PI + and the light beam PI ⁇ .
  • the transmittance varies between the light beam PI + and the light beam PI.
  • the optical path length of the light beam PI + and the optical path length of the light beam PI ⁇ are different.
  • the difference between the optical path length of the light beam PI + and the optical path length of the light beam PI ⁇ increases. Therefore, as the image height increases, the difference between the aberration amount at the point PI + and the aberration amount at the point PI ⁇ increases.
  • the optical path difference between the two off-axis rays that form an image around the imaging element, for example, the rays PI + and PI- is increased. Can be prevented. As a result, it is possible to suppress the occurrence of asymmetric aberration.
  • conditional expression (7) By keeping the lower limit of conditional expression (7) below, the height of the light beam passing through the light beam splitting element can be prevented from becoming too high. As a result, it is possible to prevent the light beam splitter from becoming large.
  • Divax is the distance between the optical axis AX and the optical axis AX1.
  • Divax may be an interval between the optical axis AX and the optical axis AX2.
  • conditional expression (8) By preventing the upper limit value of conditional expression (8) from being exceeded or lowering the lower limit value of conditional expression (8), the occurrence of decentration aberrations by the second lens group can be suppressed.
  • the distance between the optical axis of the common optical path and the optical axis of the first optical path can be set to 1.41 mm, for example.
  • the distance between the optical axis of the common optical path and the optical axis of the first optical path can be set to 1.6 mm, for example. In this case, a large interval between the first optical path and the second optical path can be secured. At this time, the value of the conditional expression is 1.14.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (9). 0.6 ⁇ ⁇ RLmax / Ymidimg ⁇ 3.5 (9) here, ⁇ RLmax is the maximum lens diameter of the relay optical system, Ymidimg is the maximum image height of the intermediate image, It is.
  • Conditional expression (9) is a conditional expression related to the relay optical system.
  • the optical system of the stereoscopic endoscope if a large barrel distortion occurs, it is difficult to obtain high resolution performance at the periphery of the image. Therefore, it is necessary to suppress the occurrence of barrel distortion.
  • conditional expression (9) By not exceeding the upper limit value of conditional expression (9), it is possible to particularly suppress distortion while maintaining the diameter and angle of view required for the stereoscopic endoscope.
  • Vignetting in off-axis dependent rays can be suppressed by making sure that the lower limit of conditional expression (9) is not exceeded.
  • By suppressing the vignetting of light rays it is possible to satisfactorily resolve a structure having a low frequency component to a structure having a high frequency component even in the periphery of the image.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (10). 0.6 ⁇ D2b / FLG1 ⁇ 2.5 (10) here, D2b is the distance between the image-side principal point position of the first lens group and the beam splitting element on the optical axis of the common optical path, FLG1 is the focal length of the first lens group, It is.
  • Errection in off-axis dependent rays can be kept small by making sure that the upper limit value of conditional expression (10) is not exceeded or by making it not fall below the lower limit value of conditional expression (10).
  • By suppressing the vignetting of the light beam it becomes difficult to be affected by diffraction even in the periphery of the image. Therefore, it is possible to obtain good resolution performance around the image, that is, from a structure having a low frequency component to a structure having a high frequency component.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (11). 0.2 ⁇ Ymidimg / PBSin ⁇ 1.2 (11) here, Ymidimg is the maximum image height of the intermediate image, PBSin is the height of the effective ray incident on the beam splitter, It is.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment satisfies the following conditional expression (12). 0.01 ⁇ Ymidimg / FLG1 ⁇ 0.2 (12) here, Ymidimg is the maximum image height of the intermediate image, FLG1 is the focal length of the first lens group, It is.
  • conditional expression (12) the chief ray tilt angle by the first lens group can be reduced. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of asymmetrical aberrations in the plus direction and the minus direction.
  • the difference in optical path length is, for example, the difference between the optical path length of the upper dependent light beam LU and the optical path length of the lower dependent light beam LL.
  • the predetermined pupil is a pupil that is formed on the object side of the intermediate image and closest to the intermediate image, and the light beam splitting element is positioned in a conjugate position with the predetermined pupil. It is preferable to arrange
  • the aperture stop is disposed on the image side of the intermediate image, and the shape of the aperture of the aperture stop is circular.
  • FIG. 5 is a diagram showing an aperture stop.
  • FIG. 5A shows an aperture stop having a circular opening.
  • the aperture stop AS1 has an aperture AP1, an aperture AP1 ', and a light shielding portion SH1.
  • the shape of the opening AP1 and the shape of the opening AP1 ' are both circular.
  • the aperture stop AP1 is provided so as to be positioned on the first optical path OP1, and the aperture stop AP1 'is provided so as to be positioned on the second optical path OP2.
  • the light shielding portion SH1 is made of an opaque member, for example, a metal plate.
  • the light shielding portion SH1, the opening portion AP1, and the opening portion AP1 ' may be made of a transparent member such as a glass plate or a resin plate.
  • the light shielding part SH1 is formed, for example, by applying a light shielding paint on a glass plate.
  • nothing is applied to the openings AP1 and AP1 '. Therefore, the opening AP1 and the opening AP1 'are glass plates themselves.
  • the aperture stop is disposed on the image side of the intermediate image, and the shape of the opening of the aperture stop is a shape having different lengths in two orthogonal directions. Is a parallax direction, and the other direction is preferably a direction orthogonal to the parallax direction.
  • FIGS. 5B and 5C show an aperture stop having a non-circular opening.
  • the aperture stop AS2 includes an aperture AP2, an aperture AP2 ', and a light shielding portion SH2.
  • the shape of the opening AP2 and the shape of the opening AP2 ' are both elliptical.
  • the aperture stop AS3 includes an aperture AP3, an aperture AP3 ', and a light shielding portion SH3.
  • the shape of the opening AP3 and the shape of the opening AP3 ' are both substantially semicircular.
  • the length in the parallax direction at the opening is preferably longer than the length in the direction orthogonal to the parallax direction.
  • the distance between the opening located in the first optical path and the opening located in the second optical path is preferably as large as possible. In this way, sufficient parallax can be ensured.
  • the shape of the opening located in the first optical path and the shape of the opening located in the second optical path are the same. By doing so, the blur in the first image and the blur in the second image can be made the same.
  • aperture stop AS1 aperture stop AS2, and aperture stop AS3, two openings are provided in one member.
  • the two openings may be provided in separate members.
  • the aperture stop is disposed on the image side of the intermediate image and the following conditional expression (13) is satisfied. 0 ⁇ Lss / FLG1 ⁇ 0.8 (13) here, Lss is the distance between the entrance surface and the aperture stop on the optical axis of the common optical path, FLG1 is the focal length of the first lens group, It is.
  • ⁇ Vignetting in off-axis dependent rays can be suppressed small by avoiding exceeding the upper limit value of conditional expression (13) or not lowering the lower limit value of conditional expression (13).
  • By suppressing the vignetting of the light beam it becomes difficult to be affected by diffraction even in the periphery of the image. Therefore, it is possible to obtain good resolution performance around the image, that is, from a structure having a low frequency component to a structure having a high frequency component.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (14). 0.01 ⁇ Yimg / FLG1 ⁇ 0.2 (14) here, Yimg is the maximum image height, FLG1 is the focal length of the first lens group, It is.
  • Vignetting in off-axis dependent rays can be kept small by not exceeding the upper limit value of conditional expression (14) or not falling below the lower limit value of conditional expression (14).
  • conditional expression (14) By suppressing the vignetting of the light beam, it becomes difficult to be affected by diffraction even in the periphery of the image. Therefore, it is possible to obtain good resolution performance around the image, that is, from a structure having a low frequency component to a structure having a high frequency component.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (15). 0.01 ⁇ Yimg / FLG2 ⁇ 0.5 (15) here, Yimg is the maximum image height, FLG2 is the focal length of the second lens group, It is.
  • the back focus can be appropriately ensured by not exceeding the upper limit value of the conditional expression (15) or not falling below the lower limit value of the conditional expression (15).
  • the first lens group has a plurality of lenses, and at the time of focusing, at least some of the plurality of lenses may move along the optical axis of the common optical path. preferable.
  • the second lens group includes a plurality of lenses, and at the time of focusing, at least some of the plurality of lenses have the optical axis of the first optical path and the light of the second optical path. It is preferable to move along the axis.
  • the imaging element has a first imaging area located on the first optical path and a second imaging area located on the second optical path, and the first imaging area
  • the distance between the center and the center of the second imaging region is preferably larger than the distance between the optical axis of the first optical path and the optical axis of the second optical path.
  • the first image and the second image are picked up by the image pickup device, whereby the image of the first image and the image of the second image are acquired.
  • the acquired two images are displayed on a monitor, for example. Stereoscopic viewing can be performed with the two images displayed on the monitor.
  • the first effective region and the second effective region are shifted by 10 ⁇ m in the parallax direction.
  • the intersection of the left and right rays can be changed to the position when the object distance is 30 mm.
  • an image of an object located at a short distance can be formed at a distance far from the observer when performing stereoscopic viewing while maintaining a large angle of view of the endoscope optical system.
  • a flare stop that blocks light other than effective light is disposed on the image side of the intermediate image.
  • Conditional expression (1) is as follows. It is preferable to set the lower limit to ⁇ 0.05. The upper limit is preferably set to 0.05.
  • Conditional expression (2) is as follows. It is preferable to set the lower limit to ⁇ 0.005. The upper limit is preferably set to 0.005.
  • Conditional expression (3) is as follows. It is preferable to set the lower limit to ⁇ 0.005. The upper limit is preferably set to 0.005.
  • Conditional expression (4) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.07 or 0.09. It is preferable to set the upper limit to either 1.5 or 1.3.
  • Conditional expression (5) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.8 or 0.9.
  • Conditional expression (6) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.9 or 0.95. It is preferable to set the upper limit to 1.1 or 1.05.
  • Conditional expression (7) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.08 or 0.1. It is preferable to set the upper limit value to either 0.5 or 0.3.
  • Conditional expression (8) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.9 or 0.95. It is preferable to set the upper limit to 1.1 or 1.05.
  • Conditional expression (9) is as follows. The lower limit is preferably set to either 0.8 or 1. It is preferable to set the upper limit to 3.3 or 3.
  • Conditional expression (10) is as follows.
  • Conditional expression (11) is as follows. It is preferable to set the lower limit to either 0.3 or 0.4. It is preferable to set the upper limit to 1.1 or 1.
  • Conditional expression (12) is as follows. It is preferable to set the lower limit to either 0.025 or 0.04. It is preferable to set the upper limit to either 0.17 or 0.15.
  • Conditional expression (13) is as follows. It is preferable to set the lower limit to either 0.1 or 0.2. It is preferable to set the upper limit value to either 0.75 or 0.6.
  • Conditional expression (14) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.02 or 0.03. It is preferable to set the upper limit to either 0.15 or 0.1.
  • Conditional expression (15) is as follows. It is preferable to set the lower limit to 0.03 or 0.05. It is preferable to set the upper limit to either 0.3 or 0.2.
  • 6, 10, and 12 are lens cross-sectional views of the endoscope optical system of each example. These lens cross-sectional views are cross-sectional views in the XZ plane.
  • the optical axis AX of the common optical path OP is the Z axis
  • the axis parallel to the parallax direction is the Y axis
  • the axis orthogonal to both the Z axis and the Y axis is the X axis.
  • FIG. 11 and FIG. 13 are lens cross-sectional views of a part of the endoscope optical system of each example. These lens cross-sectional views are cross-sectional views in the YZ plane.
  • the lens cross-sectional view of FIG. 7 is a cross-sectional view of an optical system located on the image side from the intermediate image I3.
  • the cross section in FIG. 7 is a cross section orthogonal to the cross section of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an aperture stop in the endoscope optical system according to the first embodiment.
  • the aperture stop has two circular openings.
  • FIG. 9 is a ray diagram of the endoscope optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 9A is a ray diagram in the same cross section as FIG.
  • FIG. 9B is a ray diagram in the same cross section as FIG.
  • FIGS. 14 to 19 are aberration diagrams of the endoscope optical system according to each example.
  • (a) shows astigmatism (AS)
  • (b) shows distortion (DT)
  • (c) to (j) show lateral aberration.
  • the maximum value on the horizontal axis is ⁇ 25 ⁇ m.
  • the vertical axis is normalized by the entrance pupil diameter.
  • Ta represents the tangential direction
  • Sa represents the sagittal direction.
  • IH0 is on the axis
  • IH0.5 is 0.5 times the maximum image height
  • IH0.7 is 0.7 times the maximum image height
  • IH1.0 is 1.0 times the maximum image height.
  • FIGS. 14, 16, and 18 are aberration diagrams in the image on the upper right side from the optical axis AX1 in the optical image IL1 shown in FIG. 2A.
  • FIGS. 15, 17 and 19 are aberration diagrams in the lower left image from the optical axis AX1 in the optical image IL1.
  • the endoscope optical system of Example 1 includes, in order from the object side, an objective optical system OBJ, an image relay unit, a first lens group G1, a light beam splitting element P, and a second lens group G2. .
  • the image relay unit includes a first relay optical system RL1, a second relay optical system RL2, and a third relay optical system RL3.
  • a primary image Io is formed by the objective optical system OBJ.
  • the primary image Io is relayed by the first relay optical system RL1.
  • the first relay image I1 is formed.
  • the first relay image I1 is relayed by the second relay optical system RL2.
  • the second relay image I2 is formed.
  • the second relay image I2 is relayed by the third relay optical system RL3.
  • the third relay image I3 is formed.
  • the third relay image I3 is an intermediate image.
  • the first lens group G1, the light beam splitting element P, and the second lens group G2 are disposed on the image side of the third relay image I3.
  • An image I is formed by the first lens group G1, the light beam splitting element P, and the second lens group G2.
  • the objective optical system OBJ includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side, a planoconvex positive lens L2, a biconvex positive lens L3, and a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side. And a biconcave negative lens L5 and a biconvex positive lens L6.
  • the biconvex positive lens L3 and the negative meniscus lens L4 are cemented.
  • the biconcave negative lens L5 and the biconvex positive lens L6 are cemented.
  • a cover glass C1 is disposed on the object side of the negative meniscus lens L1.
  • the relay optical system RL1 includes a planoconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, a negative meniscus lens L9 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L10 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens.
  • the biconvex positive lens L8 and the negative meniscus lens L9 are cemented.
  • the negative meniscus lens L10 and the biconvex positive lens L11 are cemented.
  • the relay optical system RL2 is the same optical system as the relay optical system RL1.
  • the relay optical system RL2 includes a planoconvex positive lens L13, a biconvex positive lens L14, a negative meniscus lens L15 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L16 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens.
  • L17 and a planoconvex positive lens L18 are cemented.
  • the negative meniscus lens L16 and the biconvex positive lens L17 are cemented.
  • the relay optical system RL3 includes a biconvex positive lens L19, a biconcave negative lens L20, a biconvex positive lens L21, a negative meniscus lens L22 having a convex surface on the image side, and a negative meniscus lens having a convex surface on the object side.
  • L23, biconvex positive lens L24, biconcave negative lens 25, and biconvex positive lens L26 are cemented.
  • the biconvex positive lens L21 and the negative meniscus lens L22 are cemented.
  • the negative meniscus lens L23 and the biconvex positive lens L24 are cemented.
  • the biconcave negative lens L25 and the biconvex positive lens L26 are cemented.
  • the first lens group G1 includes a biconvex positive lens L27, a negative meniscus lens L28 having a convex surface directed toward the object side, and a biconvex positive lens L29.
  • the negative meniscus lens L28 and the biconvex positive lens L29 are cemented.
  • the light beam splitting element P has an entrance surface and an exit surface.
  • the entrance surface and the exit surface have a shape in which the distance from the optical axis increases from the intersection with the optical axis toward the object side.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L30, a positive meniscus lens L31 having a convex surface directed toward the object side, a biconcave negative lens L32, and a biconvex positive lens L33.
  • a cover glass C2 and a cover glass C3 are arranged on the image side of the biconvex positive lens L33.
  • the endoscope optical system of Example 2 includes, in order from the object side, an objective optical system OBJ, an image relay unit, a first lens group G1, a light beam splitting element P, and a second lens group G2. .
  • the image relay unit includes a first relay optical system RL1, a second relay optical system RL2, and a third relay optical system RL3.
  • a primary image Io is formed by the objective optical system OBJ.
  • the primary image Io is relayed by the first relay optical system RL1.
  • the first relay image I1 is formed.
  • the first relay image I1 is relayed by the second relay optical system RL2.
  • the second relay image I2 is formed.
  • the second relay image I2 is relayed by the third relay optical system RL3.
  • the third relay image I3 is formed.
  • the third relay image I3 is an intermediate image.
  • the first lens group G1, the light beam splitting element P, and the second lens group G2 are disposed on the image side of the third relay image I3.
  • An image I is formed by the first lens group G1, the light beam splitting element P, and the second lens group G2.
  • the objective optical system OBJ includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side, a planoconvex positive lens L2, a biconvex positive lens L3, and a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side. And a biconcave negative lens L5 and a biconvex positive lens L6.
  • the biconvex positive lens L3 and the negative meniscus lens L4 are cemented.
  • the biconcave negative lens L5 and the biconvex positive lens L6 are cemented.
  • a cover glass C1 is disposed on the object side of the negative meniscus lens L1.
  • the relay optical system RL1 includes a planoconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, a negative meniscus lens L9 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L10 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens.
  • the biconvex positive lens L8 and the negative meniscus lens L9 are cemented.
  • the negative meniscus lens L10 and the biconvex positive lens L11 are cemented.
  • the relay optical system RL2 is the same optical system as the relay optical system RL1.
  • the relay optical system RL2 includes a planoconvex positive lens L13, a biconvex positive lens L14, a negative meniscus lens L15 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L16 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens.
  • L17 and a planoconvex positive lens L18 are cemented.
  • the negative meniscus lens L16 and the biconvex positive lens L17 are cemented.
  • the relay optical system RL3 includes a biconvex positive lens L19, a biconcave negative lens L20, a biconvex positive lens L21, a negative meniscus lens L22 having a convex surface on the image side, and a negative meniscus lens having a convex surface on the object side.
  • L23, biconvex positive lens L24, biconcave negative lens 25, and biconvex positive lens L26 are cemented.
  • the biconvex positive lens L21 and the negative meniscus lens L22 are cemented.
  • the negative meniscus lens L23 and the biconvex positive lens L24 are cemented.
  • the biconcave negative lens L25 and the biconvex positive lens L26 are cemented.
  • the first lens group G1 includes a biconvex positive lens L27, a negative meniscus lens L28 having a convex surface directed toward the object side, and a biconvex positive lens L29.
  • the negative meniscus lens L28 and the biconvex positive lens L29 are cemented.
  • the light beam splitting element P has an entrance surface and an exit surface.
  • the entrance surface and the exit surface have a shape in which the distance from the optical axis increases from the intersection with the optical axis toward the object side.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L30, a positive meniscus lens L31 having a convex surface directed toward the object side, a biconcave negative lens L32, and a biconvex positive lens L33.
  • a cover glass C2 and a cover glass C3 are arranged on the image side of the biconvex positive lens L33.
  • the endoscope optical system of Example 3 includes, in order from the object side, an objective optical system OBJ, an image relay unit, a first lens group G1, a light beam splitting element P, and a second lens group G2. .
  • the image relay unit includes a first relay optical system RL1, a second relay optical system RL2, and a third relay optical system RL3.
  • a primary image Io is formed by the objective optical system OBJ.
  • the primary image Io is relayed by the first relay optical system RL1.
  • the first relay image I1 is formed.
  • the first relay image I1 is relayed by the second relay optical system RL2.
  • the second relay image I2 is formed.
  • the second relay image I2 is relayed by the third relay optical system RL3.
  • the third relay image I3 is formed.
  • the third relay image I3 is an intermediate image.
  • the first lens group G1, the light beam splitting element P, and the second lens group G2 are disposed on the image side of the third relay image I3.
  • An image I is formed by the first lens group G1, the light beam splitting element P, and the second lens group G2.
  • the objective optical system OBJ includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side, a planoconvex positive lens L2, a biconvex positive lens L3, and a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side. And a biconcave negative lens L5 and a biconvex positive lens L6.
  • the biconvex positive lens L3 and the negative meniscus lens L4 are cemented.
  • the biconcave negative lens L5 and the biconvex positive lens L6 are cemented.
  • a cover glass C1 is disposed on the object side of the negative meniscus lens L1.
  • the relay optical system RL1 includes a planoconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, a negative meniscus lens L9 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L10 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens.
  • the biconvex positive lens L8 and the negative meniscus lens L9 are cemented.
  • the negative meniscus lens L10 and the biconvex positive lens L11 are cemented.
  • the relay optical system RL2 is the same optical system as the relay optical system RL1.
  • the relay optical system RL2 includes a planoconvex positive lens L13, a biconvex positive lens L14, a negative meniscus lens L15 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L16 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens.
  • L17 and a planoconvex positive lens L18 are cemented.
  • the negative meniscus lens L16 and the biconvex positive lens L17 are cemented.
  • the relay optical system RL3 includes a biconvex positive lens L19, a biconcave negative lens L20, a biconvex positive lens L21, a negative meniscus lens L22 having a convex surface on the image side, and a negative meniscus lens having a convex surface on the object side.
  • L23, biconvex positive lens L24, biconcave negative lens 25, and biconvex positive lens L26 are cemented.
  • the biconvex positive lens L21 and the negative meniscus lens L22 are cemented.
  • the negative meniscus lens L23 and the biconvex positive lens L24 are cemented.
  • the biconcave negative lens L25 and the biconvex positive lens L26 are cemented.
  • the first lens group G1 includes a biconvex positive lens L27, a negative meniscus lens L28 having a convex surface directed toward the object side, and a biconvex positive lens L29.
  • the negative meniscus lens L28 and the biconvex positive lens L29 are cemented.
  • the light beam splitting element P has an entrance surface and an exit surface.
  • the entrance surface and the exit surface have a shape in which the distance from the optical axis increases from the intersection with the optical axis toward the object side.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L30, a positive meniscus lens L31 having a convex surface directed toward the object side, a biconcave negative lens L32, and a biconvex positive lens L33.
  • a cover glass C2 and a cover glass C3 are arranged on the image side of the biconvex positive lens L33.
  • r is a radius of curvature of each lens surface
  • d is an interval between the lens surfaces
  • nd is a refractive index of d-line of each lens
  • ⁇ d is an Abbe number of each lens.
  • f is the focal length of the endoscope optical system
  • IH is the maximum image height
  • FNO is the F number.
  • IH0.5 represents 0.5 times the maximum image height
  • IH0.7 represents 0.7 times the maximum image height
  • IH1.0 represents 1.0 times the maximum image height. .
  • the aspherical shape is expressed by the following equation when the optical axis direction is z, the direction orthogonal to the optical axis is y, the cone coefficient is k, and the aspherical coefficients are A4, A6, A8, A10, A12. expressed.
  • z (y 2 / r) / [1+ ⁇ 1 ⁇ (1 + k) (y / r) 2 ⁇ 1/2 ] + A4y 4 + A6y 6 + A8y 8 + A10y 10 + A12y 12 +
  • “E ⁇ n” (n is an integer) indicates “10 ⁇ n ”.
  • the symbols of these specification values are common to the numerical data of the examples described later.
  • the amount of eccentricity is represented by X, Y, Z, and the inclination angle is represented by ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • X is the amount of eccentricity in the X-axis direction
  • Y is the amount of eccentricity in the Y-axis direction
  • Z is the amount of eccentricity in the Z-axis direction.
  • ⁇ is an inclination angle with respect to the X axis
  • ⁇ is an inclination angle with respect to the Y axis
  • ⁇ is an inclination angle with respect to the Z axis.
  • the value of ⁇ on the 54th surface of the first optical path is a negative value. This indicates that the 54th surface of the first optical path is in a state in which the plane is rotated counterclockwise from the Y axis.
  • Example 2 Example 3 (1) (FLBSout-FLBSin) / (FLBSout + FLBSin) 0.00 0.00 0.00 0.00 (2) Yimg / FLBSin 0.00 0.00 0.00 (3) Yimg / FLBSout 0.00 0.00 0.00 (4) Divlr / Yimgh 1.14 0.17 0.11 (5) Divs / (Divlr / 2 + Yimgh) 1.00 1.00 1.00 (6) D2f / FLG1f 1.01 1.00 1.01 (7) Divs / Ds 0.21 0.13 0.16 (8) Divax / (Ds / COS ⁇ ⁇ SIN ( ⁇ - ⁇ )) 0.99 1.00 1.00 (9) ⁇ RLmax / Ymidimg 1.90 2.57 1.92 (10) D2b / FLG1 1.41 1.29 1.43 (11) Ymidimg / PBSin 0.79 0.48 0.61 (12) Ymidimg / FLG1 0.
  • Example 2 Example 3 Ds 10.50 10.66 10.45 D2b 43.32 38.85 43.76 D2f 31.02 30.15 30.78 Divax 2.20 1.41 1.64 Divs 2.20 1.41 1.64 Divlr 1.60 0.22 0.17 FLG1 30.76 30.01 30.53 FLG1f 30.76 30.01 30.53 FLG2 20.59 21.74 19.94 FLBSout 1.00E + 10 1.00E + 10 1.00E + 10 FLBSin 1.00E + 10 1.00E + 10 1.00E + 10 Lss 11.72 12.54 12.11 nBS 1.77 1.77 1.77 PBSin 2.54 3.68 3.82 Yimg 1.61 1.49 1.78 Yimgh 1.40 1.3 1.55 Ymidimg 2.00 1.77 2.34 ⁇ 26.30 17 20.00 ⁇ RLmax 3.80 4.55 4.50
  • FIG. 20 is a diagram showing the stereoscopic endoscope of the present embodiment.
  • the stereoscopic endoscope 1 includes a main body 2, a light source device 3, a camera control unit 4 (hereinafter referred to as “CCU 4”), a scan converter 5, a monitor 6, and shutter glasses 7.
  • CCU 4 camera control unit 4
  • the main body 2 has an insertion portion 8 and a grip portion 9.
  • the insertion portion 8 is a portion that is inserted into a body cavity or the like, and is formed of a hard mantle tube.
  • the outer tube has a circular tube shape and is made of a metal such as stainless steel.
  • the stereoscopic endoscope 1 is a rigid endoscope.
  • the grasping part 9 is a part grasped by the operator.
  • the grip portion 9 is provided with a light guide base 10. One end of a light guide cable 11 is connected to the light guide base 10. A light guide connector 12 is provided at the other end of the light guide cable 11. The light guide cable 11 is detachably connected to the grip portion 9 and the light source device 3.
  • the light source device 3 includes a lamp 13 and a lens 14.
  • the lamp 13 generates white illumination light, for example.
  • the lens 14 collects the illumination light.
  • the illumination light collected by the lens 14 is irradiated on the end surface of the light guide connector 12.
  • the illumination light applied to the end face is transmitted to the main body 2 by the light guide in the light guide cable 11.
  • the main body 2 is provided with a light guide 15.
  • the light guide 15 is bent in the grip portion 9 and inserted through the insertion portion 8.
  • the light guide 15 transmits the illumination light supplied from the light guide cable 11 to the distal end surface fixed to the distal end portion 16 of the insertion portion 8. Thereby, illumination light is inject
  • the object 17 is illuminated with illumination light.
  • Light from the object 17 is incident on an objective optical system 18 disposed in the distal end portion 16.
  • An optical image 19 is formed at the imaging position of the objective optical system 18.
  • the optical image 19 is relayed to the grip 9 by the relay optical system 20.
  • An intermediate image 21 is formed at the final image position of the relay optical system 20.
  • the intermediate image 21 is re-imaged by the first lens group 22, the light beam splitting element 23, and the second lens group 24.
  • a first image is formed on the imaging surface of the first imaging element 25a
  • a second image is formed on the imaging surface of the second imaging element 25b.
  • the output unit 26 is connected to one end of a signal cable 27.
  • the other end of the signal cable 27 is connected to the CCU 4.
  • the signal output from the first image sensor 25 a and the signal output from the second image sensor 25 b are input to the CCU 4 via the signal cable 27.
  • the CCU 4 signal processing is performed on signals output from the first image sensor 25a and the second image sensor 25b.
  • the image signal processed by the CCU 4 is input to the scanner converter 5.
  • the scan converter 5 the signal output from the CCU 4 is converted into a video signal.
  • the video signal is input to the monitor 6.
  • the monitor 6 displays the input video signal.
  • Two images with parallax are alternately displayed on the monitor 6.
  • the shutter glasses 7 have a shutter function. By using the shutter glasses 7, the image displayed on the monitor 6 can be viewed three-dimensionally.
  • the present invention is suitable for a stereoscopic endoscope having good resolution performance while being small.

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Abstract

小型でありながら、良好な解像性能を有する立体視内視鏡を提供する。　立体視内視鏡は、物体側より順に、対物光学系ＯＢＪと、リレー光学系ＲＬと、第１レンズ群Ｇ１と、光束分割素子ＢＳと、第２レンズ群Ｇ２と、撮像素子ＩＳと、を有し、中間像Ｉ２、第１像ＩＬ１及び第２像ＩＬ２が、各々、共通光路ＯＰ、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２に形成され、光束分割素子ＢＤは、入射面Ｓinと射出面Ｓoutとを有し、中間像Ｉ２の中心を通り第１像ＩＬ１の中心に到る第１光線ＬＢ１と、中間像Ｉ２の中心を通り第２像ＩＬ２の中心に到る第２光線ＬＢ２は、入射面Ｓinにおいて共通光路の光軸から離れるように屈折されると共に、射出面Ｓoutにおいて共通光路の光軸に近づくように屈折される。

Description

立体視内視鏡
　本発明は、物体を立体視観察できる立体視内視鏡に関する。
　従来、医療用の立体視内視鏡に用いる光学系として、対物光学系とリレー光学系とを備えた光学系が知られている。この光学系では、対物レンズは内視鏡の挿入部の先端に配置されている。リレー光学系も挿入部に配置され、対物光学系の像をリレーする。リレーされた像は、挿入部の外に設けられた光学系、例えば、観察光学系や撮像光学系に伝達される。
　特許文献１には、立体視内視鏡に用いる光学系が開示されている。この光学系では、共通光路に対物光学系とリレー光学系が配置されている。リレー光学系の像側では、瞳が分割されている。これにより、２つの像が異なる空間に形成されている。
　実施例１の光学系では、リレー光学系の像側に、絞りが配置されている。絞りには、共通光路の光軸から離れた位置に、２つの開口が形成されている。これにより、絞りの像側に、２つの光路が形成される。２つの光路の各々には、分離光学系と撮像素子が配置されている。
　実施例３の光学系では、絞りと分離光学系との間に、軸間隔拡大光学系が配置されている。軸間隔拡大光学系としては、反射を利用する光学系と、屈折のみを利用する光学系と、が開示されている。
特許第３２９０８２４号公報
　特許文献１の実施例１の光学系や実施例３の光学系では、撮像素子の中心位置は、分離光学系の光軸から偏心している。この場合、偏心収差が発生し易くなる。そのため、十分な解像性能を得ることが難しい。
　また、特許文献１の実施例３では、軸間隔拡大光学系が配置されている。反射を利用する光学系では、光線が反射面でけられないようにする必要がある。この場合、２つの光路の間隔が広くなりすぎる。そのため、光学系の小型化が難しい。
　屈折のみを利用する光学系では、軸間隔拡大光学系の入射面と射出面において、偏心収差が発生し易くなる。そのため、十分な解像性能を得ることが難しい。
　本発明は、小型でありながら、良好な解像性能を有する立体視内視鏡を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る立体視内視鏡は、
　物体側より順に、
　対物光学系と、リレー光学系と、第１レンズ群と、光束分割素子と、第２レンズ群と、撮像素子と、を有し、
　対物光学系と、リレー光学系と、第１レンズ群と、光束分割素子は、共通光路上に配置され、
　光束分割素子の像側に、光束分割素子によって、第１光路と第２光路が形成され、
　第１光路と第２光路の各々に、第２レンズ群が配置され、
　対物光学系によって、物体の像が形成され、
　物体の像は、リレー光学系によってリレーされ、
　リレー光学系によって、第１レンズ群の物体側に中間像が形成され、
　第１レンズ群と第１光路に配置された第２レンズ群によって、第１像が形成され、
　第１レンズ群と第２光路に配置された第２レンズ群によって、第２像が形成され、
　第１像と第２像は、撮像素子で撮像され、
　光束分割素子は、入射面と射出面とを有し、
　中間像の中心を通り第１像の中心に到る第１光線と、中間像の中心を通り第２像の中心に到る第２光線は、入射面において共通光路の光軸から離れるように屈折されると共に、射出面において共通光路の光軸に近づくように屈折されることを特徴とする。
　本発明によれば、小型でありながら、良好な解像性能を有する立体視内視鏡を提供することができる。
本実施形態の立体視内視鏡の概略構成図である。 撮像素子に形成された像を示す図である。 本実施形態の立体視内視鏡の概略構成図である。 本実施形態の立体視内視鏡の概略構成図である。 開口絞りを示す図である。 実施例１の内視鏡用光学系のレンズ断面図である。 実施例１の内視鏡用光学系の一部のレンズ断面図である。 実施例１の内視鏡用光学系における開口絞りを示す図である。 実施例１の内視鏡用光学系の光線図である。 実施例２の内視鏡用光学系のレンズ断面図である。 実施例２の内視鏡用光学系の一部のレンズ断面図である。 実施例３の内視鏡用光学系のレンズ断面図である。 実施例３の内視鏡用光学系の一部のレンズ断面図である。 実施例１の内視鏡用光学系の収差図である。 実施例１の内視鏡用光学系の収差図である。 実施例２の内視鏡用光学系の収差図である。 実施例２の内視鏡用光学系の収差図である。 実施例３の内視鏡用光学系の収差図である。 実施例３の内視鏡用光学系の収差図である。 本実施形態の立体視内視鏡を示す図である。
　実施例の説明に先立ち、本発明のある態様にかかる実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、後述する実施例の場合と同様に、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。
　本実施形態の立体視内視鏡は、物体側より順に、対物光学系と、リレー光学系と、第１レンズ群と、光束分割素子と、第２レンズ群と、撮像素子と、を有し、対物光学系と、リレー光学系と、第１レンズ群と、光束分割素子は、共通光路上に配置され、光束分割素子の像側に、光束分割素子によって、第１光路と第２光路が形成され、第１光路と第２光路の各々に、第２レンズ群が配置され、対物光学系によって、物体の像が形成され、物体の像は、リレー光学系によってリレーされ、リレー光学系によって、第１レンズ群の物体側に中間像が形成され、第１レンズ群と第１光路に配置された第２レンズ群によって、第１像が形成され、第１レンズ群と第２光路に配置された第２レンズ群によって、第２像が形成され、第１像と第２像は、撮像素子で撮像され、光束分割素子は、入射面と射出面とを有し、中間像の中心を通り第１像の中心に到る第１光線と、中間像の中心を通り第２像の中心に到る第２光線は、入射面において共通光路の光軸から離れるように屈折されると共に、射出面において共通光路の光軸に近づくように屈折されることを特徴とする。
　図１は、本実施形態の立体視内視鏡の概略構成図である。図１（ａ）は、撮像素子の数が２つの構成を示し、図１（ｂ）は、撮像素子の数が１つの構成を示している。
　図１（ａ）に示す立体視内視鏡ＥＳ１と図１（ｂ）に示す立体視内視鏡ＥＳ２は、共に、内視鏡光学系と撮像素子とを有する。立体視内視鏡ＥＳ１の内視鏡光学系と立体視内視鏡ＥＳ２の内視鏡光学系は、同一である。
　内視鏡光学系は、物体側より順に、対物光学系ＯＢＪと、リレー光学系ＲＬと、第１レンズ群Ｇ１と、光束分割素子ＢＳと、第２レンズ群Ｇ２と、を有する。
　図１（ａ）と図１（ｂ）は、概略構成図である。そのため、対物光学系ＯＢＪは、１つのレンズで描かれている。しかしながら、実際には、対物光学系ＯＢＪは複数のレンズで構成されている。第１リレーレンズＲＬ１、第２リレーレンズＲＬ２、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ１についても、同様である。
　立体視内視鏡ＥＳ１は、第１撮像素子ＩＳ１と第２撮像素子ＩＳ２とを有する。立体視内視鏡ＥＳ２は、撮像素子ＩＳを有する。
　内視鏡光学系では、共通光路ＯＰ、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２が形成されている。共通光路ＯＰには、対物光学系ＯＢＪと、リレー光学系ＲＬと、第１レンズ群Ｇ１と、光束分割素子ＢＳが配置されている。
　光束分割素子ＢＳの像側には、光束分割素子ＢＳによって、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２が形成されている。第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２は、共通光路ＯＰの光軸ＡＸと直交する方向に位置している。光軸ＡＸを挟んで、一方の側に第１光路ＯＰ１が位置し、他方の側に第２光路ＯＰ２が位置している。第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２の各々に、第２レンズ群Ｇ２が配置されている。
　第１光路ＯＰ１の光軸ＡＸ１と第２光路ＯＰ２の光軸ＡＸ２は、共に、光軸ＡＸと平行であっても、非平行であっても良い。立体視内視鏡ＥＳ１や立体視内視鏡ＥＳ２では、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２は、光軸ＡＸと平行になっている。
　内視鏡光学系では、対物光学系ＯＢＪによって、物体の像Ｉｏが形成される。対物光学系ＯＢＪ像側には、リレー光学系ＲＬが配置されている。物体の像Ｉｏは、リレー光学系ＲＬによってリレーされる。
　リレー光学系ＲＬは、第１リレーレンズＲＬ１と第２リレーレンズＲＬ２とを有する。第１リレーレンズＲＬ１によって、第１リレー像Ｉ１が形成され、第２リレーレンズＲＬ２によって、第２リレー像Ｉ２が形成される。リレーレンズの数は２つに限られない。リレーレンズの数は、１つでも良く、また、３つ以上でも良い。
　リレー光学系ＲＬの像側には、第１レンズ群Ｇ１が配置されている。このようにすることで、光束径を小さくすることができる。
　第１レンズ群Ｇ１の物体側には、中間像が形成されている。リレー光学系ＲＬでリレーされた像は、第１レンズ群Ｇ１の物体側に形成される。よって、リレー光学系ＲＬでリレーされた像が、中間像になる。図１（ａ）や図１（ｂ）では、第２リレー像Ｉ２が中間像Ｉ２になる。
　第１レンズ群Ｇ１の像側には、光束分割素子ＢＳが配置されている。図１（ｂ）に示すように、光束分割素子ＢＳは、入射面Ｓinと射出面Ｓoutとを有する。光束分割素子ＢＳによって、光束分割素子ＢＳの像側に、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２が形成される。
　第１レンズ群Ｇ１と第１光路ＯＰ１に配置された第２レンズ群Ｇ２によって、第１像ＩＬ１が形成される。第１レンズ群Ｇ１と第２光路ＯＰ２に配置された第２レンズ群Ｇ２によって、第２像ＩＬ２が形成される。
　第１像ＩＬ１と第２像ＩＬ２は、撮像素子で撮像される。立体視内視鏡ＥＳ１では、第１像ＩＬ１は第１撮像素子ＩＳ１で撮像され、第２像ＩＬ２は第２撮像素子ＩＳ２で撮像される。立体視内視鏡ＥＳ２では、第１像ＩＬ１と第２像ＩＬ２は、撮像素子ＩＳで撮像される。
　上述のように、図１（ａ）と図１（ｂ）は、概略構成図である。そのため、図１（ａ）や図１（ｂ）では、入射面Ｓinと射出面Ｓoutは、光軸ＡＸと直交する平面になっている。しかしながら、入射面Ｓinと射出面Ｓoutは、実際には、光軸ＡＸと直交する平面ではない。よって、光線が光束分割素子ＢＳを通過する際、図１（ｂ）に示すように、入射面Ｓinにおける入射位置と射出面Ｓoutにおける射出位置とが異なる。
　第１光路ＯＰ１を進行する光線の屈折と、第２光路ＯＰ２を進行する光線の屈折について説明する。中間像Ｉ２の中心を通り第１像ＩＬ１の中心に到る光線は、複数存在する。同様に、中間像Ｉ２の中心を通り第２像ＩＬ２の中心に到る光線は、複数存在する。
　そこで、説明では、第１光路ＯＰ１の光軸ＡＸ１上を進行する光線（以下、「第１光線ＬＢ１」という）と、第２光路ＯＰ２の光軸ＡＸ２上を進行する光線（以下、「第２光線ＬＢ２」という）と、を用いる。
　第１光線ＬＢ１は、入射面Ｓinで屈折される。この屈折によって、第１光線ＬＢ１は、光軸ＡＸから離れていく。第１光線ＬＢ１は、射出面Ｓoutで屈折される。この屈折によって、第１光線ＬＢ１は、光軸ＡＸに近づく。
　第２光線ＬＢ２は、入射面Ｓinで屈折される。この屈折によって、第２光線ＬＢ２は、光軸ＡＸから離れていく。第２光線ＬＢ２は、射出面Ｓoutで屈折される。この屈折によって、第２光線ＬＢ２は、光軸ＡＸに近づく。
　このように、第１光線ＬＢ１と第２光線ＬＢ２は、入射面Ｓinにおいて光軸ＡＸから離れるように屈折されると共に、射出面Ｓoutにおいて光軸ＡＸに近づくように屈折される。
　このようにすることで、視差を適切に確保しながら、第１像ＩＬ１と第２像ＩＬ２との間隔を良好に保つことができる。更に、入射面Ｓinで発生する非対称な収差を、射出面Ｓoutで打ち消すことができる。そのため、光学系を小型化しつつ、良好な改造性能を確保することができる。
　立体視内視鏡ＥＳ１や立体視内視鏡ＥＳ２では、第１像ＩＬ１と第２像ＩＬ２は、中間像Ｉ２に対してシフトしている。また、２つの第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１に対してシフトしている。そこで、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２を光軸ＡＸと平行にすると共に、像に関するシフト量とレンズに関するシフト量とを同量程度にする。このようにすることで、偏心収差の発生をより効果的に抑えることができる。
　内視鏡では、接眼光学系を使って中間像Ｉ２を観察することができる。そこで、第１レンズ群Ｇ１の一部又は全部を、接眼光学系に置き換えても良い。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
　－０．１≦（ＦＬBSout－ＦＬBSin)／（ＦＬBSout＋ＦＬBSin)≦０．１　　　（１）
　ここで、
　ＦＬBSinは、光束分割素子の入射面における焦点距離、
　ＦＬBSoutは、光束分割素子の射出面における焦点距離、
である。
　光束分割素子では、入射面の焦点距離と射出面の焦点距離が同程度であることが好ましい。条件式（１）を満足することにより、入射面で発生する非対称な収差を、射出面で発生する収差でほぼ打ち消すことができる。これにより、非対称な収差を小さく抑えることができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（２）、（３）を満足することが好ましい。
　－０．０１≦Ｙimg／ＦＬBSin≦０．０１　　　（２）
　－０．０１≦Ｙimg／ＦＬBSout≦０．０１　　　（３）
　ここで、
　ＦＬBSinは、光束分割素子の入射面における焦点距離、
　ＦＬBSoutは、光束分割素子の射出面における焦点距離、
　Ｙimgは、最大像高、
である。
　条件式（２）は、最大像高と、光束分割素子の入射面における焦点距離と、に関する条件式である。条件式（３）は、最大像高と、光束分割素子の射出面における焦点距離と、に関する条件式である。
　図２は、撮像素子に形成された像を示す図である。図２（ａ）は、撮像素子の数が２つの場合を示し、図２（ｂ）は、撮像素子の数が１つの場合を示している。
　撮像素子の数が２つの場合、第１像ＩＬ１は第１撮像素子ＩＳ１の撮像面上に形成され、第２像ＩＬ２は第２撮像素子ＩＳ２の撮像面上に形成されている。ここでは、第１撮像素子ＩＳ１を例に説明する。第１撮像素子ＩＳ１は、２点鎖線で示す第１有効領域ＥＡ１を有する。
　最大像高は、有効領域に形成される像の高さのうちで、最大となる像高である。第１有効領域ＥＡ１は矩形であるので、対角線方向の像高が最大像高になる。有効領域が円形の場合、どの方向でも像高は同じであるので、任意の方向の像高が最大像高になる。撮像素子ＩＳ２や撮像素子ＩＳにおいても、同様である。
　光束分割素子では、入射面と射出面が、共に屈折力をほとんど持たない面であることが好ましい。条件式（２）、（３）を満足することにより、入射面における非対称な収差の発生や、射出面における非対称な収差の発生を抑えることができる。
　光束分割素子の入射面における焦点距離は、例えば、１０００ｍｍにすることができる。このようにすることで、光束分割素子において、光線高を低く抑えることができる。光束分割素子では、入射面と射出面が、共に平面であることがより望ましい。
　本実施形態の立体視内視鏡では、撮像素子は、第１像を撮像する第１有効領域と、第２像を撮像する第２有効領域と、を有し、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
　０．０５≦Ｄivlr／Ｙimgh≦２　　　（４）
　ここで、
　Ｄivlrは、第１有効領域と第２有効領域との最小間隔、
　Ｙimghは、所定の像高、
　最小間隔は、第１有効領域の外周上の一点と第２有効領域の外周上の一点との間隔のうち、最小となる間隔、
　所定の像高は、最大像高を視差方向に投影した時の像高、
　間隔は、視差方向における間隔、
　視差方向は、第１光路における光軸と第２光路における光軸の両方と直交する方向、
である。
　条件式（４）は、第１有効領域と第２有効領域との最小間隔と、所定の像高と、に関する条件式である。
　第１有効領域と第２有効領域との最小間隔は、第１有効領域と第２有効領域との間隔のうちで、最小となる間隔である。最小間隔は、第１有効領域の外周上の一点と第２有効領域の外周上の一点との間隔を、各点について求め、求めた間隔を比較することで決まる。
　図２（ａ）、（ｂ）では、第１有効領域ＥＡ１と第２有効領域ＥＡ２は、紙面内の左右方向に並んで位置している。また、第１有効領域ＥＡ１と第２有効領域ＥＡ２は、共に矩形になっている。
　第１有効領域ＥＡ１の外周上の一点と第２有効領域ＥＡ２の外周上の一点との間隔を、各点について比較する。第１有効領域ＥＡ１の右辺の最も近くに、第２有効領域ＥＡ２の左辺が位置する。よって、第１有効領域ＥＡ１の右辺と第２有効領域ＥＡ２の左辺との間隔が最小になる。
　このように、図２（ａ）、（ｂ）では、第１有効領域ＥＡ１の右辺と第２有効領域ＥＡ２の左辺との間隔が、第１有効領域ＥＡ１と第２有効領域ＥＡ２との最小間隔になる。
　視差は、第１像ＩＬ１と第２像ＩＬ２がシフトする方向に生じる。第１像ＩＬ１のシフトと第２像ＩＬ２のシフトは、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２の両方と直交する方向に生じる。よって、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２の両方と直交する方向が、視差方向になる。
　図２（ａ）、（ｂ）では、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２の両方と直交する方向は、紙面内の左右方向である。よって、紙面内の左右方向が視差方向になる。また、所定の像高は、最大像高を視差方向に投影した時の像高である。よって、紙面内の左右方向の像高が、所定の像高になる。
　条件式（４）の上限値を上回らないようにすることで、第１光路における光束の割合と第２光路における光束の割合とを適切に保つことができる。これにより、非対称な収差の発生や高次のコマ収差の発生を抑えることができる。その結果、良好な解像性能を確保しながら、光学系を小型化することができる。
　条件式（４）の下限値を下回らないようにすることで、第１光路における光束の割合と第２光路における光束の割合を適切保ちながら、第２レンズ群の有効径を十分に確保することができる。そのため、第２レンズ群における軸外収差の発生、特にコマ収差の発生を抑えることができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、開口絞りが、第１レンズ群と光束分割素子との間、又は、光束分割素子と第２レンズ群との間に配置されていることが好ましい。
　このようにすることで、光束分割素子のサイズを小さくすることができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
　０．７≦Ｄivs／（Ｄivlr／２＋Ｙimgh）≦１．３　　　（５）
　ここで、
　Ｄivsは、入射点と射出点との間隔、
　Ｄivlrは、第１有効領域と第２有効領域との最小間隔、
　Ｙimghは、所定の像高、
　入射点は、第１光線と入射面との交点、
　射出点は、第１光線と射出面との交点、
　最小間隔は、第１有効領域の外周上の一点と第２有効領域の外周上の一点との間隔のうち、最小となる間隔、
　所定の像高は、最大像高を視差方向に投影した時の像高、
　間隔は、視差方向における間隔、
　視差方向は、第１光路における光軸と第２光路における光軸の両方と直交する方向、
である。
　条件式（５）は、入射点と射出点との間隔、第１有効領域と第２有効領域との最小間隔及び所定の像高に関する条件式である。
　図３は、本実施形態の立体視内視鏡の概略構成図である。上述のように、第１光線ＬＢ１は、光束分割素子ＢＳの入射面Ｓinにおいて、共通光路の光軸から離れるように屈折される。よって、第１光線ＬＢ１が光束分割素子ＢＳを通過する際、入射面Ｓinにおける入射位置Ｐinと射出面Ｓoutにおける射出位置Ｐoutとが異なる。
　入射位置Ｐinは、第１光線ＬＢ１と入射面Ｓinとの交点である。よって、入射位置Ｐinは入射点である。また、射出位置Ｐoutは、第１光線ＬＢ１と射出面Ｓoutとの交点である。よって、射出位置Ｐoutは射出点である。
　図３では、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２の両方と直交する方向は、紙面内の上下方向である。この場合、紙面内の上下方向が視差方向になる。よって、入射位置Ｐinと射出位置Ｐoutとの間隔が、入射点と射出点との間隔になる。
　入射点は、第２光線と入射面との交点であっても良い。また、射出点は、第２光線と射出面との交点であっても良い。
　条件式（５）の上限値を上回らないようにすることで、第１光路における光束の割合と第２光路における光束の割合とを適切に保つことができる。これにより、非対称な収差の発生や高次のコマ収差の発生を抑えることができる。その結果、良好な解像性能を確保しながら、光学系を小型化することができる。
　条件式（５）の下限値を下回らないようにすることで、第１光路における光束の割合と第２光路における光束の割合を適切保ちながら、第２レンズ群の有効径を十分に確保することができる。そのため、第２レンズ群における軸外収差の発生、特にコマ収差の発生を抑えることができる。
　入射点と射出点との間隔は、例えば、０．２２ｍｍにすることができる。この場合、物体空間における第１光線と第２光線との交点は、物体距離が５０ｍｍのときの位置になる。
　入射点と射出点との間隔を、例えば０．３ｍｍにすることにより、物体空間における第１光線と第２光線との交点を、物体距離が１２ｍｍのときの位置にすることができる。その結果、内視鏡光学系の画角を大きく維持しながら、立体視を行う際に、近距離に位置する物体の画像を、観察者から遠く離れた位置に形成することができる。このとき、条件式の値は０．９７になる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
　０．８≦Ｄ2f／ＦＬG1f≦１．２　　　（６）
　ここで、
　Ｄ2fは、共通光路の光軸上における第１レンズ群の物体側主点位置と中間像との間隔、
　ＦＬG1fは、第１レンズ群の物体側焦点距離、
である。
　第１光線と第２光線は、光束分割素子に入射した後、光束分割素子から射出する。光束分割素子から射出した第１光線と第２光線が、共に、共通光学系の光軸と非平行の場合、３つの光線における光路長に差異が生じる。その結果、偏心収差が発生する。よって、光束分割素子から射出した時、第１光線と第２光線は、共に、共通光学系の光軸と略平行であることが好ましい。
　３つの光線について、説明する。図３に示すように、３つの光線は、軸上光線ＬＣ、上側従属光線ＬＵ、及び下側従属光線ＬＬである。上側従属光線ＬＵと下側従属光線ＬＬは、共に軸外光線である。ここでは、第２像ＩＬ２を形成する光線で説明しているが、第１像ＩＬ１についても同様である。
　条件式（６）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（６）の下限値を下回らないようにすることで、３つの光線における光路長の差異を小さくすることができる。その結果、３つの光線における光路長の差異による偏心収差の発生を、抑えることができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、射出面を射出した第１光線と射出面を射出した第２光線は、共に、共通光路の光軸と平行であることが好ましい。
　このようにすることにより、偏心収差の発生を、より効果的に抑えることができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、入射面と射出面は、共通光路の光軸との交点から物体側に向かうにつれて、共通光路の光軸からの距離が増大する形状を有することが好ましい。
　光束分割素子の入射面や射出面では、主光線に対して非対称な収差が発生し易い。入射面の形状や射出面の形状を上述のようにすることにより、非対称な収差の発生を、より小さく抑えることができる。
　図４は、本実施形態の立体視内視鏡の概略構成図である。図４には、光束分割素子の具体的な構成が示されている。
　図４に示すように、光束分割素子ＢＳは、入射面Ｓinと射出面Ｓoutとを有する。入射面Ｓinは、第１光線ＬＢ１が入射する第１入射面Ｓin1と、第２光線ＬＢ２が入射する第２入射面Ｓin2と、で構成されている。第１入射面Ｓin1と第２入射面Ｓin2は、光軸ＡＸを含む面に対して面対称になっている。
　第１入射面Ｓin1の法線と第２入射面Ｓin2の法線は、共に、光軸ＡＸと交差する。第１入射面Ｓin1と第２入射面Ｓin2は、光軸ＡＸとの交点から物体側に向かうにつれて、光軸ＡＸからの距離が増大する形状になっている。
　射出面Ｓoutは、第１光線ＬＢ１が射出する第１射出面Ｓout1と、第２光線ＬＢ２が射出する第２射出面Ｓout2と、で構成されている。第１射出面Ｓout1と第２射出面Ｓout2は、光軸ＡＸを含む面に対して面対称になっている。
　第１射出面Ｓout1の法線と第２射出面Ｓout2の法線は、共に、光軸ＡＸと交差する。第１射出面Ｓout1と第２射出面Ｓout2は、光軸ＡＸとの交点から物体側に向かうにつれて、光軸ＡＸからの距離が増大する形状になっている。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
　０．０５≦Ｄivs／Ｄs≦０．７　　　（７）
　ここで、
　Ｄivsは、入射点と射出点との間隔、
　Ｄsは、入射面と射出面との間隔、
　入射点は、第１光線と入射面との交点、
　射出点は、第１光線と射出面との交点、
　間隔は、視差方向における間隔、
　視差方向は、第１光路における光軸と第２光路における光軸の両方と直交する方向、
である。
　条件式（７）を満足しない場合、入射面と射出面との間隔が広くなりすぎてしまう。この場合、光束分割素子を通過する光線の高さが高くなる。そのため、光束分割素子が大型化してしまう。
　また、条件式（７）を満足しない場合、入射面と射出面との間隔が狭くなりすぎてしまう。この場合、２つの主光線の間に、様々な差が生じる。ここでは、図３の上側従属光線ＬＵと下側従属光線ＬＬを用いて説明する。
　第２像ＩＬ２において、光軸ＡＸ２を基準にして、光軸ＡＸから離れる方向をプラス方向、光軸ＡＸに近づく方向をマイナス方向とする。上側従属光線ＬＵは、第２像ＩＬ２のプラス方向の点ＰI+に到達し、下側従属光線ＬＬは、第２像ＩＬ２のマイナス方向の点ＰI-に到達する。
　光軸ＡＸ２から点ＰI+までの距離と、光軸ＡＸ２から点ＰI-までの距離は、等しい。よって、点ＰI+における像高と点ＰI-における像高は、同じである。しかしながら、点ＰI+に到達する光線（以下、「光線ＰI+」という）の光路長と、点ＰI-に到達する光線（以下、「光線ＰI-」という）の光路長と、は異なる。
　そのため、光束分割素子への入射角度の差は、光線ＰI+と光線ＰI-との間で大きくなる。光束分割素子からの射出角度の差についても、同様である。また、透過率についても、光線ＰI+と光線ＰIとでばらついてしまう。従属光線を用いて説明したが、主光線についても同様である。
　上述のように、光線ＰI+の光路長と光線ＰI-の光路長は異なる。像高が高くなるにつれて、光線ＰI+の光路長と光線ＰI-の光路長との差は大きくなる。よって、像高が高くなるにつれて、点ＰI+における収差量と点ＰI-における収差量との差も大きくなる。
　条件式（７）の上限値を上回らないようにすることで、撮像素子の周辺に結像する２つの軸外光線、例えば、光線ＰI+と光線ＰI-との間で光路差が大きくなることを防止できる。その結果、非対称な収差が発生することを抑えることができる。
　条件式（７）の下限値を下回らないようにすることで、光束分割素子を通過する光線の高さが、高くなりすぎないようにすることができる。その結果、光束分割素子が大きくなることを防ぐことができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
　０．８５≦Ｄivax／（Ｄs／ＣＯＳΘ×ＳＩＮ（θ－Θ））≦１．１５　　　（８）
　ここで、
　Θ＝ＡＳＩＮ（（１／ｎBS）×ＳＩＮθ）、
　Ｄivaxは、共通光路の光軸と第１光路の光軸との間隔、
　Ｄsは、入射面と射出面との間隔、
　θは、共通光路の光軸と直交する面と入射面とのなす角度、
　ｎBSは、光束分割素子のｄ線における屈折率、
　入射点は、第１光線と入射面との交点、
　射出点は、第１光線と射出面との交点、
　間隔は、視差方向における間隔、
　視差方向は、第１光路における光軸と第２光路における光軸の両方と直交する方向、
である。
　図４に示すように、Ｄivaxは、光軸ＡＸと光軸ＡＸ１との間隔である。ただし、Ｄivaxは、光軸ＡＸと光軸ＡＸ２との間隔であっても良い。
　条件式（８）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（８）の下限値を下回らないようにすることで、第２レンズ群による偏心収差の発生を抑えることができる。
　共通光路の光軸と第１光路の光軸との間隔は、例えば、１．４１ｍｍにすることができる。また、共通光路の光軸と第１光路の光軸との間隔は、例えば、１．６ｍｍにすることができる。この場合、第１光路と第２光路との間隔を大きく確保することができる。このとき、条件式の値は１．１４になる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
　０．６≦ΦRLmax／Ｙmidimg≦３．５　　　（９）
　ここで、
　ΦRLmaxは、リレー光学系の最大レンズ径、
　Ｙmidimgは、中間像の最大像高、
である。
　条件式（９）は、リレー光学系に関する条件式である。立体視内視鏡の光学系では、樽型ディストーションが大きく発生すると、像の周辺部において、高い解像性能を得ることが困難になる。そのため、樽型ディストーションの発生を、小さく抑える必要がある。
　条件式（９）の上限値を上回らないようにすることで、立体視内視鏡に求められる径や画角を維持しつつ、特にディストーションを小さく抑えることができる。
　条件式（９）の下限値を下回らないようにすることで、軸外従属光線におけるケラレを抑えることができる。光線のケラレが抑えられることで、像の周辺においても、低周波成分を持つ構造から高周波成分を持つ構造までを良好に解像することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
　０．６≦Ｄ2b／ＦＬG1≦２．５　　　（１０）
　ここで、
　Ｄ2bは、共通光路の光軸上における第１レンズ群の像側主点位置と光束分割素子との間隔、
　ＦＬG1は、第１レンズ群の焦点距離、
である。
　条件式（１０）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（１０）の下限値を下回らないようにすることで、軸外従属光線におけるケラレを小さく抑えることができる。光線のケラレが抑えられることで、像の周辺においても回折の影響を受けにくくなる。そのため、像の周辺においても、良好な解像性能を得ること、すなわち、低周波成分を持つ構造から高周波成分を持つ構造までを良好に解像することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
　０．２≦Ｙmidimg／ＰBSin≦１．２　　　（１１）
　ここで、
　Ｙmidimgは、中間像の最大像高、
　ＰBSinは、光束分割素子に入射する有効光線の高さ、
である。
　条件式（１１）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（１１）の下限値を下回らないようにすることで、軸外従属光線におけるケラレを小さく抑えることができる。光線のケラレが抑えられることで、像の周辺においても回折の影響を受けにくくなる。そのため、像の周辺においても、良好な解像性能を得ること、すなわち、低周波成分を持つ構造から高周波成分を持つ構造までを良好に解像することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（１２）を満足することが好ましい。
　０．０１≦Ｙmidimg／ＦＬG1≦０．２　　　（１２）
　ここで、
　Ｙmidimgは、中間像の最大像高、
　ＦＬG1は、第１レンズ群の焦点距離、
である。
　条件式（１２）を満足することで、第１レンズ群による主光線傾角を小さくすることができる。これにより、プラス方向とマイナス方向で、非対称な収差の発生を抑制することができる。
　条件式（１２）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（１２）の下限値を下回らないようにすることで、上下の軸外光線の光路長の差異により発生する偏心収差を抑えることができる。この光路長の差異とは、例えば、上側従属光線ＬＵの光路長と下側従属光線ＬＬの光路長との差異である。
　本実施形態の立体視内視鏡では、所定の瞳は、中間像よりも物体側で、中間像から最も近い位置に形成された瞳であり、光束分割素子は、所定の瞳と共役な位置に配置されていることが好ましい。
　このようにすることで、上下の軸外光線の光路長の差異により発生する偏心収差を抑えることができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、中間像よりも像側に開口絞りが配置され、開口絞りの開口部の形状は、円形であることが好ましい。
　円形絞りにすることで、十分な明るさを確保しながら、軸上光線をレンズ中心に近い領域で通過させることができる。そのため、特に、球面収差が良好に補正された状態を保つことができる。
　図５は開口絞りを示す図である。図５（ａ）は、円形の開口部を有する開口絞りを示している。開口絞りＡＳ１は、開口部ＡＰ１と、開口部ＡＰ１’と、遮光部ＳＨ１と、を有する。開口部ＡＰ１の形状と開口部ＡＰ１’の形状は、共に円である。開口絞りＡＰ１は、第１光路ＯＰ１上に位置するように設けられ、開口絞りＡＰ１’は、第２光路ＯＰ２上に位置するように設けられている。
　遮光部ＳＨ１は不透明な部材、例えば、金属板で構成されている。開口部ＡＰ１と開口部ＡＰ１’は金属板に形成された空隙（孔）である。
　遮光部ＳＨ１、開口部ＡＰ１及び開口部ＡＰ１’は透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されていても良い。遮光部ＳＨ１は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、開口部ＡＰ１や開口部ＡＰ１’には何も塗布されていない。よって、開口部ＡＰ１や開口部ＡＰ１’はガラス板そのものである。
　本実施形態の立体視内視鏡では、中間像よりも像側に開口絞りが配置され、開口絞りの開口部の形状は、直交する２つの方向で長さが異なる形状であり、一方の方向は視差方向で、他方の方向は視差方向と直交する方向であることが好ましい。
　このようにすることで、適切な視差の確保と、開口部の面積の適切な確保とを両立することができる。そのため、開口部の形状が円である場合に比べて、視差を十分に確保しつつ、回折による解像性能の劣化を抑えることができる。
　図５（ｂ）、（ｃ）は、非円形の開口部を有する開口絞りを示している。開口絞りＡＳ２は、図５（ｂ）に示すように、開口部ＡＰ２と、開口部ＡＰ２’と、遮光部ＳＨ２と、を有する。開口部ＡＰ２の形状と開口部ＡＰ２’の形状は、共に楕円である。
　開口絞りＡＳ３は、図５（ｃ）に示すように、開口部ＡＰ３と、開口部ＡＰ３’と、遮光部ＳＨ３と、を有する。開口部ＡＰ３の形状と開口部ＡＰ３’の形状は、共に略半円である。
　開口部における視差方向の長さは、視差方向と直交する方向の長さよりも長いことが好ましい。
　第１光路に位置する開口部と、第２の光路に位置する開口部との間隔は、できるだけ大きいほうが好ましい。このようにすることで、十分な視差を確保することができる。
　第１光路に位置する開口部の形状と、第２の光路に位置する開口部の形状は、同じであることが好ましい。このようにすることで、第１像におけるボケと第２像におけるボケを同じすることができる。
　開口絞りＡＳ１、開口絞りＡＳ２及び開口絞りＡＳ３では、２つの開口部が１つの部材に設けられている。しかしながら、２つの開口部を、別々の部材に設けても良い。
　本実施形態の立体視内視鏡では、中間像よりも像側に開口絞りが配置され、以下の条件式（１３）を満足することが好ましい。
　０＜Ｌss／ＦＬG1≦０．８　　　（１３）
　ここで、
　Ｌssは、共通光路の光軸上における入射面と開口絞りとの間隔、
　ＦＬG1は、第１レンズ群の焦点距離、
である。
　条件式（１３）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（１３）の下限値を下回らないようにすることで、軸外従属光線におけるケラレを小さく抑えることができる。光線のケラレが抑えられることで、像の周辺においても回折の影響を受けにくくなる。そのため、像の周辺においても、良好な解像性能を得ること、すなわち、低周波成分を持つ構造から高周波成分を持つ構造までを良好に解像することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（１４）を満足することが好ましい。
　０．０１≦Ｙimg／ＦＬG1≦０．２　　　（１４）
　ここで、
　Ｙimgは、最大像高、
　ＦＬG1は、第１レンズ群の焦点距離、
である。
　条件式（１４）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（１４）の下限値を下回らないようにすることで、軸外従属光線におけるケラレを小さく抑えることができる。光線のケラレが抑えられることで、像の周辺においても回折の影響を受けにくくなる。そのため、像の周辺においても、良好な解像性能を得ること、すなわち、低周波成分を持つ構造から高周波成分を持つ構造までを良好に解像することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡は、以下の条件式（１５）を満足することが好ましい。
　０．０１≦Ｙimg／ＦＬG2≦０．５　　　（１５）
　ここで、
　Ｙimgは、最大像高、
　ＦＬG2は、第２レンズ群の焦点距離、
である。
　条件式（１５）の上限値を上回らないようにするか、又は、条件式（１５）の下限値を下回らないようにすることで、バックフォーカスを適切に確保することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、第１レンズ群は複数のレンズを有し、合焦時に、複数のレンズの少なくとも一部のレンズが、共通光路の光軸に沿って移動することが好ましい。
　このようにすることで、近点から遠点までの間のどの位置でも、良好な解像性能で合焦を行うことができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、第２レンズ群は複数のレンズを有し、合焦時に、複数のレンズの少なくとも一部のレンズが、第１光路の光軸や第２光路の光軸に沿って移動することが好ましい。
　このようにすることで、物体の位置が近点から遠点までの間のどの位置であっても、良好な解像性能で合焦を行うことができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、撮像素子は、第１光路上に位置する第１撮像領域と、第２光路上に位置する第２撮像領域と、を有し、第１撮像領域の中心と第２撮像領域の中心との間隔は、第１光路の光軸と第２光路の光軸との間隔よりも大きいことが好ましい。
　第１像と第２像は撮像素子で撮像され、これにより、第１像の画像と第２像の画像の取得が行われる。取得された２つの画像は、例えばモニタに表示される。モニタに表示された２つの画像によって、立体視を行うことができる。
　上述のようにすることで、立体視の際に、観察者から見て、モニタの位置よりも遠い位置に立体像を形成しやすくなる。そのため、立体視の際の観察者の疲労蓄積を、軽減することができる。
　物体空間における第１光線と第２光線とが、物体距離が６０ｍｍのときの位置で交わっている構成で、例えば、第１有効領域と第２有効領域を、視差方向に１０μｍシフトする。このようにすることで、左右光線の交点を、物体距離が３０ｍｍのときの位置に変更することができる。その結果、内視鏡光学系の画角を大きく維持しながら、立体視を行う際に、近距離に位置する物体の画像を、観察者から遠い距離に形成することができる。
　本実施形態の立体視内視鏡では、中間像よりも像側に、有効光線以外の光線を遮光するフレア絞りが配置されていることが好ましい。
　このようにすることで、ゴーストの発生を抑えることができる。特に、光束分割素子の物体側、又は像側で、光学絞りの配置されていない側に、フレア絞りを配置することが有効である。
　各条件式について、以下のように下限値、または上限値を変更しても良い。
条件式（１）については、以下の通りである。
下限値を－０．０５にすることが好ましい。
上限値を０．０５にすることが好ましい。
条件式（２）については、以下の通りである。
下限値を－０．００５にすることが好ましい。
上限値を０．００５にすることが好ましい。
条件式（３）については、以下の通りである。
下限値を－０．００５にすることが好ましい。
上限値を０．００５にすることが好ましい。
条件式（４）については、以下の通りである。
下限値を０．０７、０．０９のいずれかにすることが好ましい。
上限値を１．５、１．３のいずれかにすることが好ましい。
条件式（５）については、以下の通りである。
下限値を０．８、０．９のいずれかにすることが好ましい。
上限値を１．２、１．１のいずれかにすることが好ましい。
条件式（６）については、以下の通りである。
下限値を０．９、０．９５のいずれかにすることが好ましい。
上限値を１．１、１．０５のいずれかにすることが好ましい。
条件式（７）については、以下の通りである。
下限値を０．０８、０．１のいずれかにすることが好ましい。
上限値を０．５、０．３のいずれかにすることが好ましい。
条件式（８）については、以下の通りである。
下限値を０．９、０．９５のいずれかにすることが好ましい。
上限値を１．１、１．０５のいずれかにすることが好ましい。
条件式（９）については、以下の通りである。
下限値を０．８、１のいずれかにすることが好ましい。
上限値を３．３、３のいずれかにすることが好ましい。
条件式（１０）については、以下の通りである。
下限値を０．７５、０．９のいずれかにすることが好ましい。
上限値を２、１．７のいずれかにすることが好ましい。
条件式（１１）については、以下の通りである。
下限値を０．３、０．４のいずれかにすることが好ましい。
上限値を１．１、１のいずれかにすることが好ましい。
条件式（１２）については、以下の通りである。
下限値を０．０２５、０．０４のいずれかにすることが好ましい。
上限値を０．１７、０．１５のいずれかにすることが好ましい。
条件式（１３）については、以下の通りである。
下限値を０．１、０．２のいずれかにすることが好ましい。
上限値を０．７５、０．６のいずれかにすることが好ましい。
条件式（１４）については、以下の通りである。
下限値を０．０２、０．０３のいずれかにすることが好ましい。
上限値を０．１５、０．１のいずれかにすることが好ましい。
条件式（１５）については、以下の通りである。
下限値を０．０３、０．０５のいずれかにすることが好ましい。
上限値を０．３、０．２のいずれかにすることが好ましい。
　以下に、立体視内視鏡に用いられる内視鏡用光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
　内視鏡用光学系の実施例について説明する。図６、図１０、図１２は、各実施例の内視鏡用光学系のレンズ断面図である。これらのレンズ断面図は、Ｘ－Ｚ面内の断面図である。ここでは、共通光路ＯＰの光軸ＡＸをＺ軸、Ｚ軸と直交し、且つ視差方向と平行な軸をＹ軸、Ｚ軸とＹ軸の両方に直交する軸をＸ軸としている。
　図７、図１１、図１３は、各実施例の内視鏡用光学系の一部のレンズ断面図である。これらのレンズ断面図は、Ｙ－Ｚ面内の断面図である。図７のレンズ断面図は、中間像Ｉ３から像側に位置する光学系の断面図である。また、図７における断面は、図６の断面と直交する断面である。
　図８は、実施例１の内視鏡用光学系における開口絞りを示す図である。開口絞りは、円形の開口部を２つ有している。図９は、実施例１の内視鏡用光学系の光線図である。図９（ａ）は、図６と同じ断面における光線図である。図９（ｂ）は、図７と同じ断面における光線図である。
　図１４乃至図１９は、各実施例の内視鏡用光学系の収差図である。各実施例の収差図において、（ａ）は非点収差（ＡＳ）、（ｂ）は歪曲収差（ＤＴ）、（ｃ）乃至（ｊ）は横収差を示している。
　横収差において、横軸の最大値は±２５μｍである。縦軸は、入射瞳径で規格化されている。Ｔａはタンジェンシャル方向、Ｓａはサジタル方向を表している。ＩＨ０は軸上、ＩＨ０．５は、最大像高の０．５倍、ＩＨ０．７は最大像高の０．７倍、ＩＨ１．０は最大像高の１．０倍を表している。
　図１４、図１６、図１８は、図２（ａ）に示す光学像ＩＬ１において、光軸ＡＸ１から右上側の像における収差図である。図１５、図１７、図１９は、光学像ＩＬ１において、光軸ＡＸ１から左下側の像における収差図である。
　実施例１の内視鏡用光学系は、物体側から順に、対物光学系ＯＢＪと、像リレーユニットと、第１レンズ群Ｇ１と、光束分割素子Ｐと、第２レンズ群Ｇ２と、を有する。像リレーユニットは、第１のリレー光学系ＲＬ１と、第２のリレー光学系ＲＬ２と、第３のリレー光学系ＲＬ３と、を有する。
　対物光学系ＯＢＪによって、１次像Ｉｏが形成される。１次像Ｉｏは、第１のリレー光学系ＲＬ１でリレーされる。これにより、第１リレー像Ｉ１が形成される。第１リレー像Ｉ１は、第２のリレー光学系ＲＬ２でリレーされる。これにより、第２リレー像Ｉ２が形成される。第２リレー像Ｉ２は、第３のリレー光学系ＲＬ３でリレーされる。これにより、第３リレー像Ｉ３が形成される。第３リレー像Ｉ３は中間像である。
　第３リレー像Ｉ３の像側には、第１レンズ群Ｇ１、光束分割素子Ｐ及び第２レンズ群Ｇ２が配置されている。第１レンズ群Ｇ１、光束分割素子Ｐ及び第２レンズ群Ｇ２によって、像Ｉが形成される。
　対物光学系ＯＢＪは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４とが接合されている。両凹負レンズＬ５と両凸正レンズＬ６とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１の物体側には、カバーガラスＣ１が配置されている。
　リレー光学系ＲＬ１は、平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平凸正レンズＬ１２と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とが接合されている。
　リレー光学系ＲＬ２は、リレー光学系ＲＬ１と同一の光学系である。リレー光学系ＲＬ２は、平凸正レンズＬ１３と、両凸正レンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、平凸正レンズＬ１８と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ１４と負メニスカスレンズＬ１５とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とが接合されている。
　リレー光学系ＲＬ３は、両凸正レンズＬ１９と、両凹負レンズＬ２０と、両凸正レンズＬ２１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と、両凸正レンズＬ２４と、両凹負レンズ２５と、両凸正レンズＬ２６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ１９と両凹負レンズＬ２０とが接合されている。両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２とが接合されている。負メニスカスレンズＬ２３と両凸正レンズＬ２４とが接合されている。両凹負レンズＬ２５と両凸正レンズＬ２６とが接合されている。
　第１レンズ群Ｇ１は、両凸正レンズＬ２７と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２８と、両凸正レンズＬ２９と、からなる。ここで、負メニスカスレンズＬ２８と両凸正レンズＬ２９とが接合されている。
　光束分割素子Ｐは、入射面と射出面を有する。入射面と射出面は、光軸との交点から物体側に向かうにつれて、光軸からの距離が増大する形状を有する。
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３０と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と、両凸正レンズＬ３３と、からなる。両凸正レンズＬ３３の像側には、カバーガラスＣ２とカバーガラスＣ３が配置されている。
　実施例２の内視鏡用光学系は、物体側から順に、対物光学系ＯＢＪと、像リレーユニットと、第１レンズ群Ｇ１と、光束分割素子Ｐと、第２レンズ群Ｇ２と、を有する。像リレーユニットは、第１のリレー光学系ＲＬ１と、第２のリレー光学系ＲＬ２と、第３のリレー光学系ＲＬ３と、を有する。
　対物光学系ＯＢＪによって、１次像Ｉｏが形成される。１次像Ｉｏは、第１のリレー光学系ＲＬ１でリレーされる。これにより、第１リレー像Ｉ１が形成される。第１リレー像Ｉ１は、第２のリレー光学系ＲＬ２でリレーされる。これにより、第２リレー像Ｉ２が形成される。第２リレー像Ｉ２は、第３のリレー光学系ＲＬ３でリレーされる。これにより、第３リレー像Ｉ３が形成される。第３リレー像Ｉ３は中間像である。
　第３リレー像Ｉ３の像側には、第１レンズ群Ｇ１、光束分割素子Ｐ及び第２レンズ群Ｇ２が配置されている。第１レンズ群Ｇ１、光束分割素子Ｐ及び第２レンズ群Ｇ２によって、像Ｉが形成される。
　対物光学系ＯＢＪは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４とが接合されている。両凹負レンズＬ５と両凸正レンズＬ６とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１の物体側には、カバーガラスＣ１が配置されている。
　リレー光学系ＲＬ１は、平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平凸正レンズＬ１２と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とが接合されている。
　リレー光学系ＲＬ２は、リレー光学系ＲＬ１と同一の光学系である。リレー光学系ＲＬ２は、平凸正レンズＬ１３と、両凸正レンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、平凸正レンズＬ１８と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ１４と負メニスカスレンズＬ１５とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とが接合されている。
　リレー光学系ＲＬ３は、両凸正レンズＬ１９と、両凹負レンズＬ２０と、両凸正レンズＬ２１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と、両凸正レンズＬ２４と、両凹負レンズ２５と、両凸正レンズＬ２６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ１９と両凹負レンズＬ２０とが接合されている。両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２とが接合されている。負メニスカスレンズＬ２３と両凸正レンズＬ２４とが接合されている。両凹負レンズＬ２５と両凸正レンズＬ２６とが接合されている。
　第１レンズ群Ｇ１は、両凸正レンズＬ２７と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２８と、両凸正レンズＬ２９と、からなる。ここで、負メニスカスレンズＬ２８と両凸正レンズＬ２９とが接合されている。
　光束分割素子Ｐは、入射面と射出面を有する。入射面と射出面は、光軸との交点から物体側に向かうにつれて、光軸からの距離が増大する形状を有する。
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３０と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と、両凸正レンズＬ３３と、からなる。両凸正レンズＬ３３の像側には、カバーガラスＣ２とカバーガラスＣ３が配置されている。
　実施例３の内視鏡用光学系は、物体側から順に、対物光学系ＯＢＪと、像リレーユニットと、第１レンズ群Ｇ１と、光束分割素子Ｐと、第２レンズ群Ｇ２と、を有する。像リレーユニットは、第１のリレー光学系ＲＬ１と、第２のリレー光学系ＲＬ２と、第３のリレー光学系ＲＬ３と、を有する。
　対物光学系ＯＢＪによって、１次像Ｉｏが形成される。１次像Ｉｏは、第１のリレー光学系ＲＬ１でリレーされる。これにより、第１リレー像Ｉ１が形成される。第１リレー像Ｉ１は、第２のリレー光学系ＲＬ２でリレーされる。これにより、第２リレー像Ｉ２が形成される。第２リレー像Ｉ２は、第３のリレー光学系ＲＬ３でリレーされる。これにより、第３リレー像Ｉ３が形成される。第３リレー像Ｉ３は中間像である。
　第３リレー像Ｉ３の像側には、第１レンズ群Ｇ１、光束分割素子Ｐ及び第２レンズ群Ｇ２が配置されている。第１レンズ群Ｇ１、光束分割素子Ｐ及び第２レンズ群Ｇ２によって、像Ｉが形成される。
　対物光学系ＯＢＪは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４とが接合されている。両凹負レンズＬ５と両凸正レンズＬ６とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１の物体側には、カバーガラスＣ１が配置されている。
　リレー光学系ＲＬ１は、平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平凸正レンズＬ１２と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とが接合されている。
　リレー光学系ＲＬ２は、リレー光学系ＲＬ１と同一の光学系である。リレー光学系ＲＬ２は、平凸正レンズＬ１３と、両凸正レンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、平凸正レンズＬ１８と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ１４と負メニスカスレンズＬ１５とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とが接合されている。
　リレー光学系ＲＬ３は、両凸正レンズＬ１９と、両凹負レンズＬ２０と、両凸正レンズＬ２１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と、両凸正レンズＬ２４と、両凹負レンズ２５と、両凸正レンズＬ２６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ１９と両凹負レンズＬ２０とが接合されている。両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２とが接合されている。負メニスカスレンズＬ２３と両凸正レンズＬ２４とが接合されている。両凹負レンズＬ２５と両凸正レンズＬ２６とが接合されている。
　第１レンズ群Ｇ１は、両凸正レンズＬ２７と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２８と、両凸正レンズＬ２９と、からなる。ここで、負メニスカスレンズＬ２８と両凸正レンズＬ２９とが接合されている。
　光束分割素子Ｐは、入射面と射出面を有する。入射面と射出面は、光軸との交点から物体側に向かうにつれて、光軸からの距離が増大する形状を有する。
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３０と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と、両凸正レンズＬ３３と、からなる。両凸正レンズＬ３３の像側には、カバーガラスＣ２とカバーガラスＣ３が配置されている。
　以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。
　各種データにおいて、ｆは内視鏡光学系の焦点距離、ＩＨは最大像高、ＦＮＯ．はＦナンバーである。また、アスペクト比データにおいて、ＩＨ０．５は、最大像高の０．５倍、ＩＨ０．７は最大像高の０．７倍、ＩＨ１．０は最大像高の１．０倍を表している。
　また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
　ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
　　　　＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12＋…
　また、非球面係数において、「Ｅ－ｎ」（ｎは整数）は、「１０－ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
　また、偏心データでは、偏心量を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、傾き角を、α、β、γで表している。ＸはＸ軸方向の偏心量、ＹはＹ軸方向の偏心量、ＺはＺ軸方向の偏心量である。αはＸ軸に対する傾き角、βはＹ軸に対する傾き角、γはＺ軸に対する傾き角である。
　例えば、数値実施例１では、第１光路の第５４面におけるβの値がマイナスの値になっている。これは、第１光路の第５４面は、平面をＹ軸から反時計回りに回転させた状態になっていることを示している。
数値実施例１
単位  ｍｍ
 
面データ
面番号         r         d         nd       νd
  物体面       ∞      45.000
     1         ∞       0.808     1.769     64.15
     2         ∞       0.231
     3*      13.058     1.212     1.806     40.93
     4*       1.929     1.385
     5         ∞      18.316     1.806     40.93
     6       -8.083     0.682
     7       11.817     6.555     1.497     81.55
     8       -6.399     0.808     1.847     23.78
     9      -20.664     1.635
     10      -7.942     0.577     1.648     33.79
     11       6.189    13.458     1.883     40.77
     12     -29.965     6.704
     13        ∞       5.769
     14      27.433    46.190     1.516     64.14
     15        ∞       2.651
     16      31.907     9.265     1.497     81.55
     17     -12.967     1.529     1.755     52.32
     18     -26.692     2.308
     19      26.692     1.529     1.755     52.32
     20      12.967     9.265     1.497     81.55
     21     -31.907     2.651
     22        ∞      46.190     1.516     64.14
     23     -27.433     5.769
     24        ∞       5.769
     25      27.433    46.190     1.516     64.14
     26        ∞       2.651
     27      31.907     9.265     1.497     81.55
     28     -12.967     1.529     1.755     52.32
     29     -26.692     2.308
     30      26.692     1.529     1.755     52.32
     31      12.967     9.265     1.497     81.55
     32     -31.907     2.651
     33        ∞      46.190     1.516     64.14
     34     -27.433     5.769
     35        ∞       5.769
     36      15.852    12.576     1.883     40.77
     37      -9.714     2.476     1.673     38.15
     38       5.517     2.349
     39      10.720    13.106     1.497     81.55
     40      -5.171     3.011     1.516     64.14
     41     -11.856     5.481
     42      11.856     3.011     1.516     64.14
     43       5.171    13.106     1.497     81.55
     44     -10.720     2.349
     45      -5.517     2.476     1.673     38.15
     46       9.714    12.576     1.883     40.77
     47     -15.852     5.769
     48        ∞      15.658
     49     131.496     2.156     1.487     70.24
     50     -34.585     5.574
     51      29.722    10.148     1.834     37.16
     52      12.069    19.375     1.497     81.55
     53     -21.137    23.077
     54        ∞      10.500     1.768     71.70
     55        ∞       2.308
     56(絞り)  ∞       0.000
     57      12.430     2.537     1.497     81.55
     58     -27.546     0.512
     59       6.120     2.568     1.497     81.55
     60       7.393     1.892
     61     -28.281     0.532     1.699     30.13
     62       4.850     3.842
     63      11.075     4.794     1.835     42.71
     64     -29.957     6.049
     65        ∞       0.808     1.521     66.54
     66        ∞       0.577
     67        ∞       0.577     1.516     64.14
     68        ∞       0.692 
    像面       ∞        
 
非球面データ
第３面
k=0
A4=1.106E-02,A6=-1.518E-03,A8=7.583E-05,A10=-2.149E-06
第４面
k=0.012
A4=1.930E-02,A6=-2.764E-03,A8=-1.240E-03,A10=-5.436E-04
 
 
各種データ
ＩＨ       1.61
ｆ         3.00
ＦＮＯ．   6.8
 
アスペクト比データ
              IH1.0    IH0.5    IH0.7
              1.61     0.8      1.12
水平   16     1.400    0.700    0.980
垂直    9     0.788    0.394    0.551
 
偏心データ
               第１光路                         第２光路
第５４面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    0.00    0.00             0.00    0.00    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0   -26.3     0.0              0.0    26.3     0.0
第５５面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    0.00    0.00             0.00    0.00    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0   -26.3     0.0              0.0    26.3     0.0
第５６面乃至像面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    2.20    0.00             0.00   -2.20    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0     0.0     0.0              0.0     0.0     0.0
数値実施例２
単位  ｍｍ
 
面データ
面番号         r         d         nd       νd
  物体面       ∞      53.000
     1         ∞       0.820     1.769     64.15
     2         ∞       0.234
     3*      14.205     1.230     1.806     40.93
     4*       1.956     1.406
     5         ∞      18.774     1.806     40.93
     6       -8.174     0.442
     7       11.793     6.564     1.497     81.55
     8       -6.378     0.820     1.847     23.78
     9      -19.803     1.593
     10      -7.998     0.586     1.648     33.79
     11       6.148    11.539     1.883     40.77
     12     -29.708     6.807
     13        ∞       5.857
     14      27.090    47.215     1.516     64.14
     15        ∞       2.767
     16      32.318     9.534     1.497     81.55
     17     -13.115     1.604     1.755     52.32
     18     -27.240     2.343
     19      27.240     1.604     1.755     52.32
     20      13.115     9.534     1.497     81.55
     21     -32.318     2.767
     22        ∞      47.215     1.516     64.14
     23     -27.090     5.857
     24        ∞       5.857
     25      27.090    47.215     1.516     64.14
     26        ∞       2.767
     27      32.318     9.534     1.497     81.55
     28     -13.115     1.604     1.755     52.32
     29     -27.240     2.343
     30      27.240     1.604     1.755     52.32
     31      13.115     9.534     1.497     81.55
     32     -32.318     2.767
     33        ∞      47.215     1.516     64.14
     34     -27.090     5.857
     35        ∞       5.857
     36      16.018    12.678     1.883     40.77
     37      -9.776     2.030     1.673     38.15
     38       5.664     2.356
     39      10.793    13.320     1.497     81.55
     40      -5.447     3.003     1.516     64.14
     41     -12.076     4.220
     42      12.076     3.003     1.516     64.14
     43       5.447    13.320     1.497     81.55
     44     -10.793     2.356
     45      -5.664     2.030     1.673     38.15
     46       9.776    12.678     1.883     40.77
     47     -16.018     5.857
     48        ∞      15.896
     49      84.608     2.385     1.487     70.24
     50     -39.702     5.183
     51      30.446     5.930     1.834     37.16
     52      12.455    18.700     1.497     81.55
     53     -21.254    23.428
     54        ∞      10.660     1.768     71.70
     55        ∞       2.343
     56(絞り)  ∞       1.633
     57      11.217     2.723     1.497     81.55
     58     -39.406     0.468
     59       6.189     2.563     1.497     81.55
     60       7.530     1.939
     61     -32.416     0.715     1.699     30.13
     62       4.885     3.327
     63      11.727     5.322     1.835     42.71
     64     -32.637     5.762
     65        ∞       0.820     1.521     66.54
     66        ∞       0.586
     67        ∞       0.586     1.516     64.14
     68        ∞       0.703
    像面       ∞
 
非球面データ
第３面
k=0
A4=1.065E-02,A6=-1.413E-03,A8=6.818E-05,A10=-1.868E-06
第４面
k=7.414E-03
A4=1.893E-02,A6=-2.463E-03,A8=-1.038E-03,A10=-4.742E-04
 
各種データ
ｆ         3.00
ＩＨ       1.49
ＦＮＯ．   6.2
 
アスペクト比データ
              IH1.0    IH0.5    IH0.7
              1.49     0.75     1.04
水平   16     1.3      0.650    0.910
垂直    9     0.73     0.366    0.512
 
偏心データ
               第１光路                         第２光路
第５４面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    0.00    0.00             0.00    0.00    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0   -17.0     0.0              0.0    17.0     0.0
第５５面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    0.00    0.00             0.00    0.00    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0   -17.0     0.0              0.0    17.0     0.0
第５６面乃至像面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    1.60    0.00             0.00   -1.60    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0     0.0     0.0              0.0     0.0     0.0
数値実施例３
単位  ｍｍ
 
面データ
面番号         r         d         nd       νd
  物体面       ∞      45.000
     1         ∞       0.804     1.769     64.15
     2         ∞       0.230
     3       13.454     1.205     1.806     40.93
     4        1.913     1.377
     5         ∞      18.177     1.806     40.93
     6       -8.098     0.354
     7       11.905     6.410     1.497     81.55
     8       -6.376     0.804     1.847     23.78
     9      -20.977     2.043
     10      -8.391     0.574     1.648     33.79
     11       6.541    15.298     1.883     40.77
     12     -30.032     6.208
     13        ∞       5.739
     14      25.592    45.631     1.516     64.14
     15        ∞       2.536
     16      32.119     9.978     1.497     81.55
     17     -12.943     1.421     1.755     52.32
     18     -26.368     2.296
     19      26.368     1.421     1.755     52.32
     20      12.943     9.978     1.497     81.55
     21     -32.119     2.536
     22        ∞      45.631     1.516     64.14
     23     -25.592     5.739
     24        ∞       5.739
     25      25.592    45.631     1.516     64.14
     26        ∞       2.536
     27      32.119     9.978     1.497     81.55
     28     -12.943     1.421     1.755     52.32
     29     -26.368     2.296
     30      26.368     1.421     1.755     52.32
     31      12.943     9.978     1.497     81.55
     32     -32.119     2.536
     33        ∞      45.631     1.516     64.14
     34     -25.592     5.739
     35        ∞       5.739
     36      16.074    12.754     1.883     40.77
     37      -9.581     2.584     1.673     38.15
     38       5.228     2.484
     39      10.741    12.837     1.497     81.55
     40      -5.286     2.960     1.516     64.14
     41     -11.626     2.055
     42      11.626     2.960     1.516     64.14
     43       5.286    12.837     1.497     81.55
     44     -10.741     2.484
     45      -5.228     2.584     1.673     38.15
     46       9.581    12.754     1.883     40.77
     47     -16.074     5.739
     48        ∞      15.577
     49     414.577     3.355     1.487     70.24
     50     -31.575     5.556
     51      29.414    13.143     1.834     37.16
     52      11.840    16.941     1.497     81.55
     53     -20.662    22.957
     54        ∞      10.446     1.768     71.70
     55        ∞       2.296
     56(絞り)  ∞       0.000
     57      12.758     3.298     1.497     81.55
     58     -23.912     0.893
     59       6.565     2.579     1.497     81.55
     60       8.582     1.789
     61     -18.707     0.687     1.699     30.13
     62       5.344     4.163
     63      10.495     6.130     1.835     42.71
     64     -28.495     3.952
     65        ∞       0.804     1.521     66.54
     66        ∞       0.574
     67        ∞       0.574     1.516     64.14
     68        ∞       0.689
    像面       ∞
 
各種データ
ｆ         3.00
ＩＨ       1.78
ＦＮＯ．   6.2
 
アスペクト比データ
              IH1.0    IH0.5    IH0.7
              1.78     0.89     1.24
水平   16     1.550    0.775    1.085
垂直    9     0.872    0.436    0.610
 
偏心データ
               第１光路                         第２光路
第５４面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    0.00    0.00             0.00    0.00    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0   -20.0     0.0              0.0    20.0     0.0
第５５面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    0.00    0.00             0.00    0.00     0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0   -20.0     0.0              0.0    20.0     0.0
第５６面乃至像面
          Ｘ      Ｙ      Ｚ               Ｘ      Ｙ      Ｚ
         0.00    1.64    0.00             0.00   -1.64    0.00
          α      β      γ               α      β      γ
         0.0     0.0     0.0              0.0     0.0     0.0
　各実施例における条件式の値を以下に掲げる。
条件式                     実施例１   実施例２   実施例３
(1)(FLBSout-FLBSin)
    /(FLBSout+FLBSin)        0.00      0.00       0.00
(2)Yimg/FLBSin               0.00      0.00       0.00
(3)Yimg/FLBSout              0.00      0.00       0.00
(4)Divlr/Yimgh               1.14      0.17       0.11
(5)Divs/(Divlr/２+Yimgh)     1.00      1.00       1.00
(6)D2f/FLG1f                 1.01      1.00       1.01
(7)Divs/Ds                   0.21      0.13       0.16
(8)Divax
   /(Ds/COSΘ×SIN(θ-Θ))   0.99      1.00       1.00
(9)ΦRLmax/Ymidimg           1.90      2.57       1.92
(10)D2b/FLG1                 1.41      1.29       1.43
(11)Ymidimg/ＰBSin           0.79      0.48       0.61
(12)Ymidimg/FLG1             0.07      0.06       0.08
(13)Lss/FLG1                 0.37      0.41       0.39
(14)Yimg/FLG1                0.05      0.05       0.06
(15)Yimg/FLG2                0.08      0.07       0.09
　各パラメータの値を以下に掲げる。
条件式     実施例１     実施例２     実施例３
Ds         10.50        10.66        10.45
D2b        43.32        38.85        43.76
D2f        31.02        30.15        30.78
Divax       2.20         1.41         1.64
Divs        2.20         1.41         1.64
Divlr       1.60         0.22         0.17
FLG1       30.76        30.01        30.53
FLG1f      30.76        30.01        30.53
FLG2       20.59        21.74        19.94
FLBSout     1.00E+10     1.00E+10     1.00E+10
FLBSin      1.00E+10     1.00E+10     1.00E+10
Lss        11.72        12.54        12.11
nBS         1.77         1.77         1.77
PBSin       2.54         3.68         3.82
Yimg        1.61         1.49         1.78
Yimgh       1.40         1.3          1.55
Ymidimg     2.00         1.77         2.34
θ         26.30        17           20.00
ΦRLmax     3.80         4.55         4.50
　図２０は、本実施形態の立体視内視鏡を示す図である。立体視内視鏡１は、本体部２と、光源装置３と、カメラコントロールユニット４（以下、「ＣＣＵ４」という）と、スキャンコンバータ５と、モニタ６と、シャッタメガネ７とから構成される。
　本体部２は、挿入部８と、把持部９とを有する。挿入部８は、体腔内等に挿入される部分で、硬質の外套管で形成されている。外套管は、円管形状で、ステンレス等の金属等からなる。このように、立体視内視鏡１は、硬性内視鏡である。把持部９は、術者により把持される部分である。
　把持部９には、ライトガイド口金１０が設けてある。ライトガイド口金１０に、ライトガイドケーブル１１の一端が接続される。ライトガイドケーブル１１の他端には、ライトガイトコネクタ１２が設けられている。ライトガイドケーブル１１は、把持部９と光源装置３に着脱自在で接続される。
　光源装置３は、ランプ１３とレンズ１４とを有する。ランプ１３は、例えば、白色光の照明光を発生する。レンズ１４は、照明光を集光する。レンズ１４で集光された照明光は、ライトガイドコネクタ１２の端面に照射される。端面に照射された照明光は、ライトガイドケーブル１１内のライトガイドにより、本体部２に伝送される。
　本体部２には、ライトガイド１５が設けられている。ライトガイド１５は把持部９内で屈曲され、挿入部８内を挿通されている。ライトガイド１５は、ライトガイドケーブル１１から供給された照明光を、挿入部８の先端部１６に固定された先端面に伝送する。これにより、先端面から前方に照明光が射出される。
　物体１７は、照明光で照明される。物体１７からの光は、先端部１６内に配置された対物光学系１８に入射する。対物光学系１８の結像位置に、光学像１９が形成される。光学像１９はリレー光学系２０により、把持部９にリレーされる。
　リレー光学系２０の最終像位置には、中間像２１が形成される。中間像２１は、第１レンズ群２２、光束分割素子２３及び第２レンズ群２４によって、再結像される。これにより、第１撮像素子２５ａの撮像面上に第１像が形成され、第２撮像素子２５ｂの撮像面上に第２像が形成される。
　出力部２６には、信号ケーブル２７の一端が接続されている。信号ケーブル２７の他端は、ＣＣＵ４に接続されている。第１撮像素子２５ａから出力された信号と、第２撮像素子２５ｂから出力された信号は、信号ケーブル２７を経由して、ＣＣＵ４に入力される。
　ＣＣＵ４では、第１撮像素子２５ａと第２撮像素子２５ｂから出力された信号に対して、信号処理が行われる。ＣＣＵ４で信号処理された画像信号は、スキャンタコンバータ５に入力される。スキャンコンバータ５では、ＣＣＵ４から出力された信号が映像信号に変換される。
　映像信号は、モニタ６に入力される。モニタ６は、入力された映像信号を表示する。モニタ６には、視差のある２つの画像が交互に表示される。シャッタメガネ７は、シャッター機能を有する。シャッタメガネ７を用いることで、モニタ６に表示された画像を、立体的に視認することができる。
　以上のように、本発明は、小型でありながら、良好な解像性能を有する立体視内視鏡に適している。
　ＥＳ１、ＥＳ２　立体視内視鏡
　ＯＢＪ　対物光学系
　ＲＬ　リレー光学系
　ＲＬ１　第１リレーレンズ
　ＲＬ２　第２リレーレンズ
　ＢＳ　光束分割素子
　Ｇ１　第１レンズ群
　Ｇ２　第２レンズ群
　ＩＳ　撮像素子
　ＩＳ１　第１撮像素子
　ＩＳ２　第２撮像素子
　ＯＰ　共通光路
　ＯＰ１　第１光路
　ＯＰ２　第２光路
　ＡＸ、ＡＸ１、ＡＸ２　光軸
　Ｉｏ　物体の像
　Ｉ１　第１リレー像
　Ｉ２　第２リレー像（中間像）
　ＩＬ１　第１像
　ＩＬ２　第２像
　Ｓin　入射面
　Ｓout　射出面
　ＥＡ１　第１有効領域
　ＥＡ２　第２有効領域
　ＬＢ１　第１光線
　ＬＢ２　第２光線
　Ｐin　入射位置
　Ｐout　射出位置
　ＬＣ　軸上光線
　ＬＵ　上側従属光線
　ＬＬ　下側従属光線
　ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３　開口絞り
　ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３　開口部
　ＡＰ１’、ＡＰ２’、ＡＰ３’　開口部
　ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３　遮光部
　１　立体視内視鏡
　２　本体部
　３　光源装置
　４　カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
　５　スキャンコンバータ
　６　モニタ
　７　シャッタメガネ
　８　挿入部
　９　把持部
　１０　ライトガイド口金
　１１　ライトガイドケーブル
　１２　ライトガイトコネクタ
　１３　ランプ
　１４　レンズ
　１５　ライトガイド
　１６　先端部
　１７　物体
　１８　対物光学系
　１９　光学像
　２０　リレー光学系
　２１　中間像
　２２　第１レンズ群
　２３　光束分割素子
　２４　第２レンズ群
　２５ａ　第１撮像素子
　２５ｂ　第２撮像素子
　２６　出力部
　２７　信号ケーブル

Claims (25)

  1. 　物体側より順に、
    　対物光学系と、リレー光学系と、第１レンズ群と、光束分割素子と、第２レンズ群と、撮像素子と、を有し、
    　前記対物光学系と、前記リレー光学系と、前記第１レンズ群と、前記光束分割素子は、共通光路上に配置され、
    　前記光束分割素子の像側に、前記光束分割素子によって、第１光路と第２光路が形成され、
    　前記第１光路と前記第２光路の各々に、前記第２レンズ群が配置され、
    　前記対物光学系によって、物体の像が形成され、
    　前記物体の像は、前記リレー光学系によってリレーされ、
    　前記リレー光学系によって、前記第１レンズ群の物体側に中間像が形成され、
    　前記第１レンズ群と前記第１光路に配置された前記第２レンズ群によって、第１像が形成され、
    　前記第１レンズ群と前記第２光路に配置された前記第２レンズ群によって、第２像が形成され、
    　前記第１像と前記第２像は、前記撮像素子で撮像され、
    　前記光束分割素子は、入射面と射出面とを有し、
    　前記中間像の中心を通り前記第１像の中心に到る第１光線と、前記中間像の中心を通り前記第２像の中心に到る第２光線は、前記入射面において前記共通光路の光軸から離れるように屈折されると共に、前記射出面において前記共通光路の光軸に近づくように屈折されることを特徴とする立体視内視鏡。
  2. 　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　－０．１≦（ＦＬBSout－ＦＬBSin)／（ＦＬBSout＋ＦＬBSin)≦０．１　　　（１）
    　ここで、
    　ＦＬBSinは、前記光束分割素子の前記入射面における焦点距離、
    　ＦＬBSoutは、前記光束分割素子の前記射出面における焦点距離、
    である。
  3. 　以下の条件式（２）、（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　－０．０１≦Ｙimg／ＦＬBSin≦０．０１　　　（２）
    　－０．０１≦Ｙimg／ＦＬBSout≦０．０１　　　（３）
    　ここで、
    　ＦＬBSinは、前記光束分割素子の前記入射面における焦点距離、
    　ＦＬBSoutは、前記光束分割素子の前記射出面における焦点距離、
    　Ｙimgは、最大像高、
    である。
  4. 　前記撮像素子は、第１像を撮像する第１有効領域と、第２像を撮像する第２有効領域と、を有し、
    　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．０５≦Ｄivlr／Ｙimgh≦２　　　（４）
    　ここで、
    　Ｄivlrは、前記第１有効領域と前記第２有効領域との最小間隔、
    　Ｙimghは、所定の像高、
    　前記最小間隔は、前記第１有効領域の外周上の一点と前記第２有効領域の外周上の一点との間隔のうち、最小となる間隔、
    　前記所定の像高は、最大像高を視差方向に投影した時の像高、
    　前記間隔は、前記視差方向における間隔、
    　前記視差方向は、前記第１光路における光軸と前記第２光路における光軸の両方と直交する方向、
    である。
  5. 　開口絞りが、前記第１レンズ群と前記光束分割素子との間、又は、前記光束分割素子と前記第２レンズ群との間に配置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。
  6. 　以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．７≦Ｄivs／（Ｄivlr／２＋Ｙimgh）≦１．３　　　（５）
    　ここで、
    　Ｄivsは、入射点と射出点との間隔、
    　Ｄivlrは、前記第１有効領域と前記第２有効領域との最小間隔、
    　Ｙimghは、所定の像高、
    　前記入射点は、前記第１光線と前記入射面との交点、
    　前記射出点は、前記第１光線と前記射出面との交点、
    　前記最小間隔は、前記第１有効領域の外周上の一点と前記第２有効領域の外周上の一点との間隔のうち、最小となる間隔、
    　前記所定の像高は、最大像高を前記視差方向に投影した時の像高、
    　前記間隔は、前記視差方向における間隔、
    　前記視差方向は、前記第１光路における光軸と前記第２光路における光軸の両方と直交する方向、
    である。
  7. 　以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．８≦Ｄ2f／ＦＬG1f≦１．２　　　（６）
    　ここで、
    　Ｄ2fは、前記共通光路の光軸上における前記第１レンズ群の物体側主点位置と前記中間像との間隔、
    　ＦＬG1fは、前記第１レンズ群の物体側焦点距離、
    である。
  8. 　前記射出面を射出した前記第１光線と前記射出面を射出した前記第２光線は、共に、前記共通光路の光軸と平行であることを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  9. 　前記入射面と前記射出面は、前記共通光路の光軸との交点から物体側に向かうにつれて、前記共通光路の光軸からの距離が増大する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  10. 　以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．０５≦Ｄivs／Ｄs≦０．７　　　（７）
    　ここで、
    　Ｄivsは、入射点と射出点との間隔、
    　Ｄsは、前記入射面と前記射出面との間隔、
    　前記入射点は、前記第１光線と前記入射面との交点、
    　前記射出点は、前記第１光線と前記射出面との交点、
    　前記間隔は、前記視差方向における間隔、
    　前記視差方向は、前記第１光路における光軸と前記第２光路における光軸の両方と直交する方向、
    である。
  11. 　以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．８５≦Ｄivax／（Ｄs／ＣＯＳΘ×ＳＩＮ（θ－Θ））≦１．１５　　　（８）
    　ここで、
    　Θ＝ＡＳＩＮ（（１／ｎBS）×ＳＩＮθ）、
    　Ｄivaxは、前記共通光路の光軸と前記第１光路の光軸との間隔、
    　Ｄsは、前記入射面と前記射出面との間隔、
    　θは、前記共通光路の光軸と直交する面と前記入射面とのなす角度、
    　ｎBSは、前記光束分割素子のｄ線における屈折率、
    　前記入射点は、前記第１光線と前記入射面との交点、
    　前記射出点は、前記第１光線と前記射出面との交点、
    　前記間隔は、前記視差方向における間隔、
    　前記視差方向は、前記第１光路における光軸と前記第２光路における光軸の両方と直交する方向、
    である。
  12. 　以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．６≦ΦRLmax／Ｙmidimg≦３．５　　　（９）
    　ここで、
    　ΦRLmaxは、前記リレー光学系の最大レンズ径、
    　Ｙmidimgは、前記中間像の最大像高、
    である。
  13. 　以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．６≦Ｄ2b／ＦＬG1≦２．５　　　（１０）
    　ここで、
    　Ｄ2bは、前記共通光路の光軸上における前記第１レンズ群の像側主点位置と前記光束分割素子との間隔、
    　ＦＬG1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    である。
  14. 　以下の条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．２≦Ｙmidimg／ＰBSin≦１．２　　　（１１）
    　ここで、
    　Ｙmidimgは、前記中間像の最大像高、
    　ＰBSinは、前記光束分割素子に入射する有効光線の高さ、
    である。
  15. 　以下の条件式（１２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．０１≦Ｙmidimg／ＦＬG1≦０．２　　　（１２）
    　ここで、
    　Ｙmidimgは、前記中間像の最大像高、
    　ＦＬG1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    である。
  16. 　所定の瞳は、前記中間像よりも物体側で、前記中間像から最も近い位置に形成された瞳であり、
    　前記光束分割素子は、前記所定の瞳と共役な位置に配置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。
  17. 　前記中間像よりも像側に開口絞りが配置され、
    　前記開口絞りの開口部の形状は、円形であることを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  18. 　前記中間像よりも像側に開口絞りが配置され、
    　前記開口絞りの開口部の形状は、直交する２つの方向で長さが異なる形状であり、
    　一方の方向は視差方向で、他方の方向は視差方向と直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  19. 　前記中間像よりも像側に開口絞りが配置され、
    　以下の条件式（１３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０＜Ｌss／ＦＬG1≦０．８　　　（１３）
    　ここで、
    　Ｌssは、前記共通光路の光軸上における前記入射面と前記開口絞りとの間隔、
    　ＦＬG1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    である。
  20. 　以下の条件式（１４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．０１≦Ｙimg／ＦＬG1≦０．２　　　（１４）
    　ここで、
    　Ｙimgは、最大像高、
    　ＦＬG1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    である。
  21. 　以下の条件式（１５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
    　０．０１≦Ｙimg／ＦＬG2≦０．５　　　（１５）
    　ここで、
    　Ｙimgは、最大像高、
    　ＦＬG2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
    である。
  22. 　前記第１レンズ群は複数のレンズを有し、
    　合焦時に、前記複数のレンズの少なくとも一部のレンズが、前記共通光路の光軸に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  23. 　前記第２レンズ群は複数のレンズを有し、
    　合焦時に、前記複数のレンズの少なくとも一部のレンズが、前記第１光路の光軸や前記第２光路の光軸に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  24. 　前記撮像素子は、前記第１光路上に位置する第１撮像領域と、前記第２光路上に位置する第２撮像領域と、を有し、
    　前記第１撮像領域の中心と前記第２撮像領域の中心との間隔は、前記第１光路の光軸と前記第２光路の光軸との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡。
  25. 　前記中間像よりも像側に、有効光線以外の光線を遮光するフレア絞りが配置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。
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