JPH07236610A - 立体視硬性内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手元側の光学系にプリズムを配置せず、調整
を容易とすると共に、手元側の小型化を図ることができ
る立体視硬性内視鏡を提供すること。 【構成】 立体視硬性内視鏡２は、挿入部１０先端内に
配置され、一つの光軸を有して物体像を結像させるため
の対物光学系１５と、対物光学系１５と共通の光軸を有
しかつ物体像を手元側方向に伝達するためのリレー光学
系１６と、共通の光軸を有し、物体像を手元側に結像す
るための第１次結像光学系１８と、互いに視差のある二
つの物体像を結像するために、第１次光学結像系１８で
結像した射出瞳のうち互いに位置が異なる部分開口から
の二つの光束を結像する二つの光学系からなる第２次結
像光学系２０と、第２次結像光学系２０で結像された二
つの光束からなる左右像を撮像する撮像素子２３ａ，２
３ｂとを有しいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体（物体）内を立
体視観察できる立体視硬性内視鏡の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、外科手術の手技の発達に伴ない従
来の開腹手術に換えて硬性内視鏡を使って腹部に小さな
穴をあけて腹腔内を観察したり、手術を行う内視鏡下の
外科手術が普及してきている。

【０００３】これまでは、硬性内視鏡とＴＶカメラを組
み合わせた装置で観察を行っていたが、奥行き情報がな
いため手術に時間がかかっていた。しかし、最近になっ
て図２７に示すように、奥行き情報を併せ持った立体視
硬性内視鏡が開発されている。

【０００４】図２７に示す構成の立体視硬性内視鏡２０
０は、２本の光学系２０１，２０２を並列に硬性内視鏡
２０３内に配置し、互いに視差のある左右像をとり込
み、それぞれの画像を撮像素子２０４，２０５上に結像
する構成になっている。前記撮像素子２０４，２０５の
出力信号は、図示しない立体視表示装置にて信号処理さ
れ、立体画像として図示しないモニタに表示されて、観
察者が観察できるようになっている。尚、符号２０６，
２０７は、光源装置と、この光源装置の照明光を硬性内
視鏡２０３の先端に伝達するライトガイドである。

【０００５】しかしながら、図２７の光学系２０１，２
０２では、左右それぞれの光学系が独立しているため、
以下の欠点がある。すなわち、（１）視野方向のバラツ
キや、倍率、ピント等の光学性能には、両光学系での相
互のバラツキがあるために、調整が非常に煩雑になる。
また、（２）左右それぞれに光学系が独立しているため
に部品点数が多くなり、高価となる。

【０００６】また、次に示す別の問題もある。すなわ
ち、観察方向の異なる硬性内視鏡における新たな課題で
ある。図２８には、斜視方向を観察する硬性内視鏡２１
１の例を示してある。この形式の硬性内視鏡２１１は、
その回転に伴なう像の姿勢に関し、以下の欠点がある。

【０００７】図２８（ａ）に示す硬性内視鏡２１１は、
斜視３０°のプリズム２１２（一方のみを図示してい
る）を先端に組み込んだ一対の光学系２１３，２１４を
並列に配置してある。図２８（ａ）の奥側にもう一方の
光学系が独立に配置されている。光学系２１３，２１４
が伝達した左右の像は、図２８（ｂ）に示すように、撮
像素子２１５，２１６にて撮像され、所定の信号処理の
後に、モニタ２１７に表示されるようになっている。

【０００８】一対の光学系２１３，２１４では、（３）
斜視プリズム２１１が左右別々に配置されるため視野方
向の調整が非常に難しい。また図２８（ｂ）及び同図
（ｃ）に示すように、（４）硬性内視鏡２１１を回転し
た場合、モニタ２１７上の画像も一緒に回ってしまうた
め、手術者にとっての重力方向とモニタ２１７上の重力
方向が一致せず、手術者にとって作業が行えないという
欠点がある。つまり、立体視の斜視硬性内視鏡で硬性内
視鏡を回した場合も重力方向を一定に保つことができな
いという欠点がある。

【０００９】また、直視のスコープにおいても手術時に
ライトガイドケーブル等の配置の関係上、硬性内視鏡を
回転したくても重力方向が一定に保てないので、回転さ
せて作業しやすい向きに変えることができなかった。

【００１０】（５）また、２本の並列して配置した光学
系は、手元側でプリズムにて各光軸間の距離を拡げた後
に、左右の撮像素子上に結像する構成となっている。こ
のため、いずれの立体視硬性内視鏡も、手元部が太径化
して大型化するという欠点を有していた。

【００１１】一方、図２９に示した従来例（西独実用新
案第９２１７９８０号公報）は、挿入部に物体側を結像
させる対物レンズ系と、対物レンズの像をリレーするリ
レー光学系と、そのリレー光学系の像を無限遠に結像さ
せる光学系が組み込まれていて、これらは同一の光軸を
有している。その後方には、２つの開口部を有した絞り
と、その絞りで制限された光束を結像させる並列に配置
された２つの結像レンズと、左右光軸間隔を拡げるため
のプリズム光学系と、撮像素子がそれぞれ２対配置され
た構成となっている。

【００１２】図２９の従来例は、前記硬性内視鏡と光学
系が異なる構成のものである。

【００１３】この硬性内視鏡２２１は、光軸が、対物光
学系２２２、リレー光学系２２３、無限遠結像レンズ２
２４共に共有している。従って、この内視鏡２２１で
は、２本リレー系の構成に生じた左右画像のピントのバ
ラツキ、倍率のバラツキが大きいという欠点と部品点数
が多くなるという点は、改善されている。

【００１４】しかし、斜視方向を観察する場合の画像の
重力方向を一定に保つための方策や、直視スコープにお
いて、スコープ回転に伴なう重力方向を一定に保つため
の対策は何等なされておらず、また斜視を実現するため
の構成にも触れられていない。

【００１５】また、図２９に示すように、前記構成にお
いても、手元側には一対のプリズム光学系２２５，２２
６が配置それており、このため大型化と共に、調整が煩
雑という欠点は解消されていない。尚、図中、符号２２
７，２２８は、撮像素子である。

【００１６】さらに、図２９に示す内視鏡は、一つのリ
レーレンズ系の瞳を分割して、二つの像を得る構成であ
るため前記利点を有する一方で、二組のリレーレンズ系
を有する図２７に示すものと比べて、視差が大きくとり
にくく、立体感が少ないという弱点をもっている。この
点は、改善が望まれている。

【００１７】実際に立体視内視鏡を使用する場合、例え
ば手術において、観察部位が異なると、直視のスコープ
で観察したり、斜視のスコープに交換したりして観察を
行いたいというニーズがある。しかし、前記従来例で
は、この点について解決されていない。また、他のニー
ズとして、手術の部位や手術をするときの観察距離に応
じて、視差の大きさの異なるスコープに交換したり、可
変にしたいということもある。このニーズに対しても、
前述の従来技術では解決がなされていない。

【００１８】以上、課題を列挙すると以下のようにな
る。

【００１９】（１）手元側の光学系にプリズムを配置せ
ず、調整を容易とすると共に、手元側の小型化を図るこ
と。

【００２０】（２）（１）の課題に加えて、視野方向が
斜視方向であって、視差を十分大きくできること。

【００２１】（３）視野方向の違い、すなわち直視また
は斜視の切り替え、あるいは視差（立体角）の異なった
もの等、複数のスコープを同一のシステムで交換可能と
すること。

【００２２】（４）直視スコープまたは、斜視スコープ
の回転に伴なう画像の重力方向の補正が可能とするこ
と。

【００２３】（５）回転に伴なう画像の重力方向の補正
が可能で、視差が十分大きな立体視直視及び斜視スコー
プを提供すること。

【００２４】以上の（１）〜（５）を併せ持った実用に
耐え得る立体視硬性内視鏡を提供すること等が課題とし
て提起できる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】従来例である図２７，
図２８等の構成における欠点の解決と、これらの先行例
に触れられていない、手術中でのニーズに対応でき、そ
の解決をすることが望まれている。

【００２６】本発明は、手元側の光学系にプリズムを配
置せず、調整を容易とすると共に、手元側の小型化を図
ることができる立体視硬性内視鏡を提供することを目的
としている。

【００２７】本発明は、視野方向が斜視方向であって、
視差を十分大きくできる立体視硬性内視鏡を提供するこ
とを目的としている。

【００２８】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１記載の
立体視硬性内視鏡は、被検体内に挿入する挿入部と、前
記挿入部先端内に配置され、一つの光軸を有して物体像
を結像させるための対物光学系と、前記対物光学系と共
通の光軸を有しかつ前記対物光学系で結像した物体像を
手元側方向に伝達するためのリレー光学系と、前記対物
光学系及びリレー光学系と共通の光軸を有し、前記リレ
ー光学系で伝達された瞳を手元側に結像するための第１
次結像光学系と、互いに視差のある二つの物体像を結像
するために、前記第１次光学結像系で結像した射出瞳の
うち互いに位置が異なる部分開口からの二つの光束を結
像する二つの光学系からなる第２次結像光学系と、前記
第２次結像光学系で結像された前記二つの光束からなる
左右の物体像を撮像する二つの撮像手段とを有してお
り、前記リレー光学系から前記撮像素子の間にプリズム
を配置する必要がなく、撮像素子が配置される側である
手元側の小型化と共に、調整容易にしている。

【００２９】請求項２記載の立体視硬性内視鏡におい
て、前記対物光学系は、視野方向を偏向するために第１
プリズムと第２プリズムとを有するプリズム光学系を含
んでおり、前記第１プリズムは、物体側から入射する光
線を入射する入射面とこの入射面を通過した前記光線を
反射する反射面とこの反射面で反射された前記光線を通
過させる出射面とを含み、前記第２プリズムは、前記第
１プリズムの出射面とほぼ並行に配置された面であっ
て、前記第１プリズムの出射面からの光線を入射する入
射面と反射面を共用する第１の面と、前記第１の面の入
射光を反射して前記第１の面で全反射するように偏向す
る第２の面と、前記第２の面からの反射光線が前記第１
の面で前記リレー光学系の光軸に沿って全反射された光
線を通過させて出射する第３の面とを含み、前記プリズ
ム光学系は、ほぼ並行に配置された前記第１プリズムの
出射面と第２プリズムの第１の面との間に、前記第２プ
リズムよりも屈折率が低くて全反射をするための低屈折
率層を有しており、視差を十分大きくできる。

【００３０】請求項３記載の立体視硬性内視鏡におい
て、前記プリズム光学系は、視野方向が斜視となる斜視
プリズム光学系である。

【００３１】

【実施例】図を参照して本発明の実施例について、以下
に説明する。図１ないし図７は本発明の概略と第１実施
例を説明するための図である。図１は立体視硬性内視鏡
の全体的な構成図、図２（ａ）は立体視硬性内視鏡の内
部構成図、（ｂ）は瞳範囲制限手段のＢ方向矢視図、
（ｃ），（ｄ）は内視鏡の回転に伴う表示画像の説明
図、図３は光学系の例を示す構成図、図４は第１次結像
光学系と第２次結像光学系と結像される像の関係を示す
説明図、図５はクロストークと撮像素子との間隔を示す
説明図、図６（ａ），（ｂ）は図４の第１次結像光学系
とは異なる光学系における像の関係を示す説明図、図７
（ａ），（ｂ）は従来例と本発明の瞳分割方式おける視
差の違いの説明図である。

【００３２】本実施例は、立体視硬性内視鏡の例とし
て、視野方向が斜視である斜視立体視硬性内視鏡を例に
説明する。

【００３３】図１に示す立体視硬性内視鏡装置１は、入
力部３及び出力部４を有する立体視硬性内視鏡２と、ラ
イトガイドケーブル５を介して前記内視鏡２に照明光を
供給する光源装置６と、前記出力部４の後述する固体撮
像素子の出力を処理するカメラコントロールユニット
（以下ＣＣＵと記す）７と、このＣＣＵ７で処理された
信号を左右立体像として同一画面に表示可能なように、
処理をするスキャンコンバータ８と、前記スキャンコン
バータ８の出力を表示するモニタ９とを有している。

【００３４】前記立体視硬性内視鏡２の入力部３は、先
端が斜視型となっている細長の挿入部１０を有してい
る。この前記入力部３は入射した像を伝送し、この入力
部３に連結された前記出力部４の撮像素子が前記像を撮
像する構成となっている。

【００３５】前記立体視硬性内視鏡２において、光源装
置６からライトガイドケーブル５を通じて伝送された光
は、立体視硬性内視鏡内２に配置してあるライトガイド
を通じて、被写体に照射される。この光が照射された被
写体からの反射光からなる像は、入力部３に入射されて
伝送され、出力部４の撮像素子から電気信号として出力
される。この電気信号は、ＣＣＵ７でビデオ信号化され
た後、スキャンコンバータ８を通じて立体視モニタ９に
表示される。観察者は、立体視メガネ１１を介して、左
右像をそれぞれ左右の目でとらえて立体観察を行うこと
ができる。

【００３６】尚、立体視モニタ９に代えて、左右の小型
のモニタを直接立体視メガネとして頭部に載置して、観
察を行うようにしても良い。

【００３７】図２（ａ）は本実施例に係る立体視硬性内
視鏡の内部構成図である。

【００３８】本実施例の立体視硬性内視鏡２は、回転に
伴なう画像の重力方向を補正可能な構成となっている。
この本実施例は、斜視スコープを例に説明するが、直視
スコープあるいは側視スコープでも有効である。

【００３９】前記内視鏡２の挿入部１０には、その先端
側から順に、被写体の像を形成する対物光学系１５とこ
の対物光学系１５で結像された被写体の像を伝送するリ
レー光学系１６とが配置され、これらは同一の光軸を有
している。前記リレー光学系１６の後方には、伝達され
た像を出力部４の後述する撮像素子上に結像するための
第１次結像光学系１８、瞳範囲制限手段１９及び第２次
結像光学系２０が配置されている。

【００４０】前記入力部３内には、手元側（図では右
側）端部近傍に前記第１次結像光学系１８が配置されて
いる。前記出力部４内には、先端側から順に、瞳範囲制
限手段１９及び第２次結像光学系２０が配置されてい
る。前記入力部３の手元側端部と前記出力部４の先端側
端部には、それぞれカバーガラス２１，２２が配置され
ている。図２に示すように、入力部３と出力部４との連
結部１７では、互いの凸部と凹部とが着脱自在に嵌合す
ると共に、周方向の回転が自在となっている。

【００４１】前記第１次結像光学系１８は、リレー光学
系１６により伝達された瞳の像を結像するためのもので
ある。前記瞳範囲制限手段１９は、Ｂ方向矢視図である
図２（ｂ）に示すように、二つの開口部を有する板状部
材であって、この二つの開口部より、前記瞳の像を通る
光束から位置の異なる二つの部分光束を取り出すもので
ある。この二つの開口部の距離により視差の大きさが決
まり、また各開口部がその後方の光学系に対する明るさ
絞りとして機能するので、各開口部の大きさにより焦点
深度と明るさが決まることになる。前記第２次結像光学
系２０は、前記瞳範囲制限手段１９からの二つの光束を
受けて、左右の被写体像（物体像）を手元側方向に結像
する一対の光学系からなっている。

【００４２】尚、図２（ａ）中、挿入部１０に描かれた
内側向きの一対の矢印Ｐ1〜Ｐ3は、リレー光学系１６で
伝達される瞳を示している。第２次結像光学系を構成す
るレンズの縁やレンズ保持枠等が瞳範囲制限手段の機能
を果たす場合には、開口を有する板状部材１９は設けな
くて良いが、レンズの縁や保持枠等で光束を制限すると
フレアが発生することが多いので、実用上は瞳範囲制限
手段としての板部状材１９を設けることが好ましい。

【００４３】前記出力部４内では、前記第２次結像光学
系２０の各光学系の手元側方向には、撮像手段としての
撮像素子２３ａ，２３ｂが配置されている。この撮像素
子２３ａ，２３ｂには、第２次結像光学系２０が左右の
被写体像を結像するようになっている。

【００４４】図示例の立体視内視鏡は斜視型であり、前
記入力部３内の対物光学系１５は、斜視プリズム２４を
含んでいる。前記斜視プリズム２４は、二つのプリズム
２４ａ，２４ｂからなり、プリズム２４ａは視野方向に
垂直な入射面とこれに対して傾斜した出射面を有し、プ
リズム２４ｂは前記射出面にほぼ並行な入射面とこの入
射面から入った光を入射面に向けて反射する硬性鏡の長
手方向に沿った反射面と光軸に垂直な射出面とを有して
いる。これらプリズムは、プリズム２４ｂの素材より屈
折率の低い接着剤で接合されている。

【００４５】前記入力部３と出力部４との相対的な回転
により、挿入部１０の先端部または対物光学系１５中の
斜視プリズム２４の偏向方向に対して、出力部４内の第
２次結像光学系２０と撮像素子２３ａ，２３ｂとが一体
的に回転することになる。

【００４６】前記構成において、被写体像は、図２
（ａ）に示すように、先端部に配置された斜視プリズム
２４を介して入射され、対物光学系１５によって（視野
範囲が）斜視方向の像Ｉ1として結像される。その像Ｉ1
は、リレー光学系１６で次々に像Ｉ2，Ｉ3を結びながら
手元側方向に伝達され、第１次結像光学系１８に入射す
る。一方、瞳Ｐ1はリレー光学系１６により順次瞳Ｐ2，
瞳Ｐ3となって伝達され、第１次結像光学系１８により
瞳範囲制限手段１９の近傍にて瞳Ｐ4となって結像され
る。尚、瞳Ｐ1〜Ｐ3は、これらの位置のいずれかに開口
板等を配置する場合もあるが、リレー光学系を構成する
レンズ等の側面あるいはこれらの保持枠が瞳として機能
する場合には、特に光束を制限する手段は設ける必要が
ない。

【００４７】本実施例では、第２次結像光学系２０は、
瞳範囲制限手段１９からの二つの光束を受けて、左右の
像を撮像素子２３ａ，２３ｂ上に結像している。

【００４８】前記撮像素子２３ａ，２３ｂに結像された
左右の像は、電気信号に変換されこの信号が前記ＣＣＵ
７にてビデオ信号に変換されて、スキャンコンバータ８
に入力される。このスキャンコンバータ８は、前記ＣＣ
Ｕ７からのビデオ信号を処理し立体視可能な像としてモ
ニタ９に表示する。

【００４９】本実施例では、対物光学系１５、リレー光
学系１６及び第１次結像光学系１８が、同一光軸の光学
系になっているので、第１次結像光学系１８で結像され
る射出瞳のうち、前記瞳範囲制限手段１９を介して二つ
の異なる位置の開口部の光束を取り出すことで、視差の
ある画像を得ることができる。

【００５０】前記瞳範囲制限手段１９には、２つの開口
部を設けて左右の像を得ているが、これらの開口部は、
光軸に対して必ずしも軸対称の位置から光束を取り出す
必要はない。しかしながら、通常、軸対称の方が、第２
次結像光学系２０の構成が複雑にならないし、収差を極
力少なくするという点からも有利である。

【００５１】本実施例に示す内視鏡は、対物光学系１５
とリレー光学系１６と第１次結像光学系１８が同一光軸
であり、軸対称の光学系になっている。従って、本実施
例において、第１次結像光学系１８に対して前記開口部
の位置が光軸を中心として相対的に回転しても、第２次
結像光学系２０によって撮像素子２３ａ，２３ｂ上に結
像される光束がケラレることがない。このため、本実施
例では、いずれの回転位置でも連続的に立体視を行うこ
とができる。

【００５２】尚、本実施例では、第１次結像光学系１８
の射出瞳位置で回転可能に構成してある。

【００５３】図２（ｃ），（ｄ）は、内視鏡の視野方向
の変化と、モニタ９に表示される左右像の関係を示す説
明図である。

【００５４】図２（ｃ）は、斜視方向が紙面において斜
め左上となっている場合のモニタ９の画像を示してい
る。左右の視差を有し、しかも重力方向は垂直方向とな
っている。本実施例では、図２（ｄ）のように９０度、
内視鏡２を回転しても、斜視プリズム２４の先軸の方向
に対して、第２次結像光学系２０と撮像素子２３ａ，２
３ｂとを含む出力部４を逆方向に回動して、図２（ａ）
と同じ鉛直方向に保っておくことで、視野方向を変えな
がら、しかも重力方向を一定に保つことができる。

【００５５】また、本実施例では、第１次結像光学系１
８の射出瞳の内側に互いに位置の異なる複数の開口部か
らの光束をプリズムを介することなく、直接、第２次結
像光学系２０で撮像素子２３ａ，２３ｂ上に結像する構
成としている。そこで、本実施例では、左右像が像面上
で重なりあってクロストークが生じないように、そして
左右像が像面で分離されるように第１次結像光学系１８
と第２次結像光学系２０の倍率及び焦点距離を設定して
ある。このことにより、本実施例は、立体視硬性内視鏡
での手元部がコンパクトとなり、しかも光軸の間隔を離
すためのプリズムを不要として、そのため調整が容易と
なっている。

【００５６】図３には、立体視硬性内視鏡における直視
光学系の代表的な構成例を示しており、先端から撮像面
までの全体構成を示してある。

【００５７】この内視鏡の光学系は、先端側から順に、
同一の光軸を有する対物光学系２５と、リレー光学系２
６及び第１次結像光学系２７と、第１次結像光学系２７
で結像された瞳の像Ｐ4の異なる部分からの光束を左右
像として手元側方向に結像する一対の光学系からなる第
２次結像光学系２８とを有している。この第２次結像光
学系２８が結像した左右像は、それぞれ撮像素子２９
ａ，２９ｂに結像されて、光電変換により電気信号に変
換されるようになっている。

【００５８】前記対物光学系２５の焦点距離はｆ1 、第
１次結像光学系２７の焦点距離はｆ2 、第２次結像光学
系２８の焦点距離はそれぞれｆ3 、リレー光学系２６は
等倍で像を伝達している。

【００５９】ここで、図４に示すように、リレー光学系
２６で伝送される被写体像Ｈの大きさ（直径）をφ1 、
撮像素子２９ａ，２９ｂにおける像Ｇの大きさをφ2 と
する。前記撮像素子２９ａ，２９ｂ上で左右像が重なり
あわないためには、第２次結像光学系２７で作られる左
右像の間隔ｄ3 は、φ2 ＊０．９の多少重なる状態以上
の間隔をあける必要がある。尚、像Ｈの大きさφ1 は、
図４に示す視野絞り３０Ａの開口の大きさで決まる。視
野絞りを用いない場合は、リレー光学系の外径または光
学系を保持する枠の内径によって決定される。

【００６０】ＮＴＳＣ規格等の現行のテレビジョン方式
の場合、撮像素子の撮像面は水平方向の長さが対角長の
０．８となっているので、二つの像の間隔が０．９＊φ
2 以上離れていれば、クロストークする部分を除いて撮
像することができる。また、φ2 以上離れればクロスト
ークは発生しない。すなわち、 ｄ3 ≧０．９＊φ2 である。これらの様子は、図５（ａ）に示してある。撮
像素子の画素を有効利用するため、左右像（図中、円
形）のうち、表示に使用する部分（図中、四角）が撮像
素子の有効撮像面とほぼ一致、つまり四角が丸に内接す
るように光学系の投影倍率を設定すれば良い。丸い像の
一部は、当然、四角よりはみ出すことになるが、他の四
角と重なることはない。

【００６１】尚、大きな撮像素子を用いて、二つの像を
一つの素子で受光するように構成しても良い。この構成
の場合は、図５（ｂ）の破線で示す四角の部分をそれぞ
れ左右の画像としてモニタに表示するように処理するこ
とになる。

【００６２】図３及び図４では、第１次結像光学系２７
による像が、ほぼ無限遠に投影されている場合を示して
おり、図４は、図３の手元側部分を拡大して模式的に表
したものである。

【００６３】図４に示すリレー光学系２６の直径Ｄに対
して、実際に画像として使用する範囲φ1 は、光量の有
効活用の意味から通常、 １≧φ1 ／Ｄ＞０．５ となる。

【００６４】この例では、第１次結像光学系２７は物体
像をほぼ無限遠に結像し、また第１次結像光学系と第２
次結像光学系とがアフォーカル系となっているので、倍
率は、ｆ2 とｆ3 で決定され、撮像素子上の画像は、 φ2 ＝（ｆ3 ／ｆ2 ）＊φ1 で求められる。

【００６５】一方、左右像の撮像素子上における光軸間
隔ｄ3 は、第２次結像光学系２８の左右の光軸間隔ｄ2
で決まる。この場合は、無限遠に結像されているので、
第２次結像光学系２８の光軸上に左右画像が結像され
る。

【００６６】一方、ｄ1 で示す２つの開口部の中心間の
距離により、立体視の視差が決定される。ここで、ｄ1
の最大値は、リレー光学系２６で伝送されるＮＡ（開口
数）の最大値を越えることはできない。

【００６７】前記第１次結像光学系２７で結像する射出
瞳径の最大値は、 ２＊ＮＡ＊ｆ2 で決まる。この内側に含まれる開口が設定される。

【００６８】図４には、開口部の中心に、第２次結像光
学系の光軸を一致させた構成が示されているが、光束が
通れるならば第２次結像光学系の光軸と開口部の中心は
一致させずとも良い。

【００６９】本実施例のように、第１次結像光学系が無
限遠の場合は、以上より画像のクロストークをなくすた
め、 ｄ3 ＝ｄ2 ≧φ2 ＊０．９＝（φ1 ＊ｆ3 ／ｆ2 ）＊
０．９ とする。

【００７０】一方、第１次結像光学系が無限遠結像でな
い場合は、図６（ａ）のように、 ｄ2 ＝ｄ3 及びφ2 ＝（ｆ3 ／ｆ2 ）＊φ1 が成立しないが、前述の２つの像が重なりあわないよう
にしながら、第２次結像光学系２８における光軸と撮像
素子の撮像面の中心軸を偏心させることで左右の位置ズ
レを補正することができる。従って、この例でも、前述
の無限遠結像の場合と同様に、プリズムを用いずとも左
右像を重なり合わないように撮像素子に結像することが
でき、コンパクトな手元部を実現することができる。

【００７１】図６（ａ）では、第１次結像光学系の焦点
距離ｆ2 を長くして、この焦点距離ｆ2 はリレー光学系
で伝達された像位置から第１次結像光学系２７までの距
離より長い場合を示してある。本実施例では、リレー光
学系により瞳がほぼ無限遠に投影されているため、仮に
図４に示す場合と第１次結像光学系の位置を変えずに焦
点距離を長くすると、第１次結像光学系２７により瞳が
拡大結像される。従って、射出瞳が拡大されているの
で、左右の第２次結像光学系の間隔は拡がり実装が容易
となる。また、開口に光軸を一致させた２次結像光学系
によりできる像は、さらに外側に拡がった位置にできる
ので、撮像素子同士の干渉がしにくくなり、より実装に
適している。

【００７２】尚、第２次結像光学系の焦点距離ｆ3 を第
１次結像光学系の焦点距離ｆ2 の変更に応じて変更すれ
ば、撮像素子上に形成される像の大きさは図４の場合と
揃えることができる。

【００７３】また、図６（ｂ）に示す構成とすることも
できる。この構成では、リレー光学系により伝達された
像は、第１次結像光学系２７の前側焦点より内側（第１
次結像光学系寄り）にあり、第１次結像光学系からの射
出光は若干発散している。この光束中に瞳範囲制限用の
絞り１９を設け、さらにその射出側にフィールドレンズ
３０を配置する。このフィールドレンズ３０は、前記絞
り１９の二つの開口部を通過した光束を平行光束に変換
する。この平行光束を各々第２次結像光学系２８及び撮
像素子で受けるようにする。

【００７４】前記構成では、第１次結像光学系２７によ
り瞳が拡大結像されるため、二つの絞り開口の間隔を大
きくでき、第２次結像光学系２８を配置する空間的余裕
ができることに加えて、フィールドレンズ３０により像
がほぼ無限遠に投影されているため、第２次結像光学系
２８と撮像素子とを同軸に配置することができるという
利点がある。

【００７５】本実施例において、直視／斜視／側視／画
角が異なるスコープ、あるいは画角が同じでも視差の異
なったスコープ等の複数のスコープを同一システムで交
換利用を可能とするためには、対物光学系を含んだ入力
部３と、第２次結像光学系と撮像素子とを含んだ出力部
４とが脱着可能なマウント部を有した構成になってい
る。さらに、本実施例では、前述の回転に伴なう像姿勢
の補正を可能とするため、脱着可能でしかも回転可動が
可能な構成にしてある。

【００７６】瞳分割方式は、一般に、立体視を決める視
差が確保しにくい。２本のリレー光学系では、２本の光
軸間隔そのもので視差量が決められるので、挿入部内の
内径Ｄに対して、視差（ｄ）は通常Ｄ／２＝０．５Ｄ程
度になる（図７（ａ））。

【００７７】それに対して図７（ｂ）に示すような瞳分
割方式では、対物光学系の画角（２ω）と光学系のイメ
ージエリアφ1 によって決まる焦点距離ｆ1 と、リレー
系の光学系の太さと１回リレー長さによって決まるリレ
ー系のＮＡとにより、入射瞳径（Φ0 ）が決まる。すな
わち、 φ1 ＝ｆ1 ＊ｔａｎω＊２ Φ0 ＝ｆ1 ＊２・ＮＡ となる。

【００７８】通常の硬性内視鏡では、イメージエリア
（φ1 ）は、Ｄ〜０．５Ｄの間であり、従来の設計技術
で画角７０°の硬性内視鏡を想定すると、リレーのＮＡ
は０．０７程度であるので、Φ0 ＝０．１Ｄ〜０．０５
Ｄ程度になる。

【００７９】この入射瞳を、対物光学系、リレー光学
系、第１次結像光学系で結像された射出瞳のうち、異な
る位置の開口から２つの画像を取り出すことになる。視
差はΦ0 の大きさにより制限を受けるため、前述のよう
に視差が瞳分割の場合は小さくなる。手術を行う場合に
必要な視差量は、術部や、観察距離によっても変わるた
めに、視差量の比較的大きなものが一方で望まれてお
り、以下の構成によりこれを実現している。

【００８０】まず、直視の立体視内視鏡においては、従
来のＮＡ＝０．０７に対して、０．１８程度と約２．５
倍の視差量を確保しながら、良好な画像を得るために以
下の構成としている。すなわち、図３に示すように、先
端に凹レンズと平凸レンズ及び物体面に凹面を向けたメ
ニスカスレンズと接合面を含んだ凸レンズ群からなる構
成とすることでこれを実現した。

【００８１】物体面に凹面を向けたメニスカスレンズ
が、接合面を含む凸レンズ群の後に配置されていた従来
例（図２７）では、ＮＡの拡大と共に球面収差、コマの
曲がりがメニスカスレンズの凹面により発生して除去で
きない。これに対し、本構成では、画像湾曲をある程度
補正しながら、球面収差／コマの曲がりもとるために絞
り位置と、接合レンズを含む凸レンズ群の間にメニスカ
スレンズを配置する構成とすることで実現できる。

【００８２】また一方、視差量を大きくするための手段
として、ＮＡを大きくすること及び、斜視で回転補正を
可能にするために瞳が全周にわたってケラレなく通す必
要がある。視差の比較的大きな斜視立体視硬性内視鏡を
可能とするのに好適な斜視用偏向光学系として、図１
３，１６，２１に示すように、プリズムの構成について
考察してある。詳細な構成と効果については、以下に述
べる実施例の中に示してある。

【００８３】図８ないし図２０は第２実施例に係り、図
８は立体視硬性内視鏡を含む全体的な構成図、図９は入
力部に配置される光学系の例を示す構成図、図１０には
図９に示す光学系の収差曲線の図、図１１は入力部に配
置される直視型光学系の例を示す構成図、図１２は入力
部に配置される斜視型光学系の例を示す構成図、図１３
は入力部に配置される斜視型光学系の例を示す構成図、
図１４は斜視型光学系とイメージローテータを有する光
学系の例を示す構成図、図１５は図１４のイメージロー
テータと別の例を示す構成図、図１６は入力部に配置さ
れる直視型光学系の例を示す構成図、図１７は入力部に
配置される斜視型光学系の例を示す構成図、図１８は入
力部に配置される斜視型光学系の例を示す構成図であ
る。

【００８４】第１実施例と同様の構成及び作用について
は、同じ符号を付して説明を省略する。

【００８５】本実施例の立体視硬性内視鏡３１は、図１
に示す全体構成と同じ構成については同じ符号を付して
説明を省略する。以下、異なる構成について説明する。

【００８６】本実施例の立体視内視鏡３２は、前記入力
部３と出力部４とから成っており、この入力部３と出力
部４の境界である連結部１７で回転可能な構成となって
いる。

【００８７】前記立体視内視鏡３２は、出力部４に対し
て入力部３が着脱自在に構成されており、入力部３を選
択することにより、視野方向が直視型または斜視型と自
在に交換可能となっている。尚、交換可能でなくとも、
内視鏡３２は、少なくとも回転可能に構成してあれば良
い。

【００８８】前記入力部３は、細長の挿入部３３を有し
ている。この挿入部３３内には、その先端部に、物体側
を結像するための対物光学系３４と、この対物光学系３
４で結像された像を伝送するリレー光学系３５と、照明
光を伝送するライトガイド４３が配置されている。ま
た、前記入力部３は、その手元側端部近傍に、第１次結
像光学系３６が配置されている。この第１次結像光学系
３６は、前記リレー光学系３５の射出瞳（主光線）を入
力部３と出力部４の連結部１７つまり境界部近傍に結像
するようになっている。

【００８９】また、出力部４は、先端側から順に、フレ
ア防止のために少なくとも出力部４側に配置される瞳範
囲制限手段としての絞り手段３７と、第２次結像光学系
３９と、撮像素子４０ａ，４０ｂとを有している。尚、
撮像素子の例としては、ＣＣＤがある。

【００９０】前記第１次結像光学系３６で結像した瞳径
の異なる位置の二つの光束は、前記絞り３７の開口部を
介して取り込まれ、ほぼ並行に配置された一対の光学系
からなる第２次結像光学系３９により前記撮像素子４０
ａ，４０ｂ上に左右像として結像される。

【００９１】前記絞り手段３７としては、図８（ｄ）に
示すように、ほぼ円形の二つの開口部を有する絞り３７
ｃがある。また、図８（ｂ），（ｃ）には、別の絞り手
段１７の例を示してある。この絞り手段１７は、入力部
３の射出側すなわち手元側端部に図８（ｂ）に示す第１
の絞り３７ａが配置され、出力部４の入射側に図８
（ｃ）に示す第２の絞り３７ｂが配置されている。第１
の絞り３７ａのリング状の開口部と、第２の絞り３７ｂ
の楕円状の二つの開口部とが重なり合う部分だけが、光
を通す構成となっている。

【００９２】前記第２次結像光学系３９の並行に配置し
た二組の光学系は、左右像に対応して配置されており、
入力部３の光軸に対して対称な位置に偏心させてある。
そして、第２次結像光学系３９の各光学系の後方には、
左右像を撮像する撮像素子４０ａ，４０ｂがそれぞれの
配置してある。このように対称に配置することで、第１
次結像光学系３６の外径と、第２次結像光学系３９の外
径とを各々固定する枠４１，４２が同軸でほぼ同径とな
る。すなわち、本実施例は、内視鏡３１の手元側にある
出力部４を小型に形成できる。

【００９３】［表１−１］ ［表１−２］ 本実施例の光学系の構成は、図３に示したものと同様で
ある。この光学系のデータは、表１−１，表１−２に示
す通りである。尚、表１−１，表１−２は、一続きの表
である。この表において、ｒ1 ，ｒ2 ，……ｒ52は、各
レンズ面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，……は各レンズ面の
間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，……は各レンズの屈折率、Ｖ1 ，Ｖ
2 ……は各レンズのアッベ数である。また、Ｄはリレー
レンズの外径、ｆB はリレーレンズの最終面から焦点ま
での距離、ｆF は対物レンズの第１面から前側焦点まで
の距離、結像倍率は対物レンズとリレー光学系とを合成
した光学系の倍率である。表１−１，表１−２では、ｒ
1 ，…ｒ16が対物光学系、ｒ17，…ｒ37がリレー光学
系、ｒ38，…ｒ47が第１次結像光学系、ｒ48，…ｒ52が
第２次結像光学系の曲率半径である。尚、第２次結像光
学系は、一方の光学系のデータのみを示してある。

【００９４】本実施例では、前記データは図にも示すよ
うに、第１次結像光学系３６による中間値の結像位置は
ほぼ無限遠になっている。このことにより、第２次結像
光学系３９の光軸となる光線は入力部３の光軸と平行に
なるので、第２次結像光学系３９の光軸と撮像素子４０
ａ，４０ｂの撮像面の中心は同軸となっている。撮像素
子としての例えばＣＣＤは、ＮＴＳＣ方式では縦が３で
横が４の長方形の撮像面を有しており、本実施例では、
横の長い方が紙面の上下方向に一致する向きで配置され
る。

【００９５】一方、前記第１次結像光学系３６は、リレ
ー光学系３５の被写体像を無限遠に結像する構成のもの
に限定されない。リレー光学系３５の射出瞳（主光線）
を入力部３と出力部４との境界近傍に結像する作用があ
れば良い。よって、例えば、リレー光学系３５の被写体
像を無限遠でなく、図の右側の有限物点に結像させるよ
うにすると、第２次結像光学系３９の光軸となる第１次
結像光学３６のマージナル光線が集束光となるが、第２
次結像光学系３９の光軸と撮像素子４０ａ，４０ｂの中
心軸を偏心させて配置することで何ら支障なく結像でき
る。逆に発散光にしても同様に支障無く結像できる（図
６（ａ）参照）。

【００９６】本実施例は連結部１７で回転可能となって
いるので、内視鏡が回転した場合でも、連結部１７で相
対的に回転させることで像の姿勢の補正ができる。

【００９７】また、本実施例では、対物光学系３４、リ
レー光学系３５及び第１次結像光学系３６の中には絞り
手段は配置されておらず、第１次結像光学系３６によっ
て円形の射出瞳が連結部１７近傍に結像される。そし
て、本実施例では、回転しても何ら支障無く立体視差を
有した像を得るために、また必要な明るさと輝度を確保
し、且つフレア光を入れないために、連結部１７には絞
り手段３７が配置されている。この場合、絞り手段３７
としての絞り３７ｃは、図８（ａ）に示すように出力部
４の入力側に配置することで、内視鏡が回転しても光束
を常に２次結像光学系３９に送れる。

【００９８】また、図８（ｂ），（ｃ）に示す第１の絞
り３７ａ及び第２の絞り３７ｂは、各開口部が重なり合
うところだけが光を通す。そして、第１の絞り３７ａの
開口部はリング状に形成されているので、入力部３を回
転しても、常に立体視画像を得ることができる。従っ
て、余分な光が出力部４側に入射せず、フレアを少なく
することができる。

【００９９】尚、リング状開口部の径の大きさが異なる
第１の絞り３７ａを交換することにより、視差を変える
ことができる。

【０１００】次に、前記入力部３の各種例について、説
明する。前記立体視内視鏡は、入力部３と出力部４とが
着脱自在且つ回転可能となっており、直視と斜視の先端
部をもつ入力部３を交換して、同一の出力部４で共用す
ることが可能である。

【０１０１】図９，図１１ないし図１９には、前記入力
部３特に挿入部３３に配置される光学系の具体的な構成
を示し、図１０には図９に示す光学系の収差曲線、図２
０には図１９に示す光学系の収差曲線を示す。以下、各
構成について、説明する。尚、以下、共通する構成につ
いては、同じ符号を付す。

【０１０２】図９には、前記挿入部３３に組み込まれた
対物光学系４５と、リレー光学系４６とが示されてい
る。この入力部３は、直視型のものである。図１０に
は、対物光学系４５からリレー光学系４６までの収差曲
線を示してある。この曲線を得るために使用した対物光
学系４５及びリレー光学系４６は、その外径が直径Ｄが
９．５ｍｍのものである。そして、これら光学系の詳細
なデータは、表１−１，表１−２に示す通りである。図
１０中（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は
歪曲収差、（ｄ）はコマ収差の曲線である。

【０１０３】図１１は、直視型の入力部３の構成を示し
てある。尚、ライトガイドは省略してある。この例で
は、直径φ１０〜φ１２ｍｍ程度の挿入部３３の中で、
左右光束の視差をできるだけ大きくとる構成としてい
る。図１１に示す入力部３の光学系は、リレー光学系４
９のＮＡを大きくとり、像高もレンズ直径に対してなる
べく大きくとることで、対物光学系４８及びリレー光学
系４９による入射瞳系を大きくとった構成となってい
る。対物画角２ω、リレー光学系のＮＡ、像高ｈ、リレ
ー光学系の倍率は等倍とすると、 φ1 ／２＝ｈ＝ｆ1 ・ｔａｎω （ディストーションし
ない場合） となる。画角を観察範囲で決めると、後は像高を大きく
するほど、対物光学系とリレー光学系との合成焦点距離
ｆ1 を大きくできる。

【０１０４】一方、対物光学系及びリレー光学系による
入射瞳径をΦ0 とすると、リレー光学系のＮＡとｆ1 か
ら、入射瞳径Φ0 は、Φ0 ＝２・ｆ1 ・ＮＡとなり、Ｎ
Ａがなるべく大きい方が入射瞳が大きく、画角を固定し
た場合、像高ｈを大きくしてｆ1 を大きくすることで入
射瞳を大きくすることができる。

【０１０５】尚、図１１に示す入力部３は、外筒５０の
内側に内筒５１が配置され、各光学系を構成するレンズ
の間には、所定間距離を保つために間隔環５２がそれぞ
れ配置されている。

【０１０６】本実施例のデータは、外径φが１２ｍｍの
内視鏡でレンズ径をφ９．５ｍｍとし、リレー光学系の
ＮＡを０１８５（ＦNO＝２．７として、通常の内視鏡に
比べて明るくした構成となっている。このように、明る
い光学系で良好な画像を得るため、図１１に示す対物光
学系４８の構成は、平凹レンズ、平凸レンズ、物体側に
凹面を向けたメニスカスレンズと接合面をもつダブレッ
ト（複合レンズ）を含んだ凸群から成っている。

【０１０７】ここで、平凸レンズの棒状レンズは、斜視
プリズムに置き換え可能とすることを前提として配置さ
れており、前面が平面となり且つ光路長を十分長くとっ
てある。

【０１０８】一方、物体側に凹面を向けたメニスカスレ
ンズは、このレンズ径のようにＮＡが大きいレンズ径に
おいて、像面湾曲を補正するためのレンズである。従来
の像面に近い所に配置すると、像面湾曲を補正するため
の強いメニスカス面において、各像面で、球面収差の曲
がりが大きくなりすぎる。そこで、球面収差の曲がりと
像面湾曲の補正をバランスするために絞り位置とダブレ
ットを含んだ凸群の間に物体面に凹面を向けて、レンズ
を配置してある。また、色収差と球面収差のコマ収差の
曲がりの除去をバランスさせるためダブレットを２枚配
置してゆるやかに補正することで、これを達成してい
る。このレンズ系のように、視差を大きくとることを狙
った構成では、従来の対物光学系及びリレー光学系によ
るＮＡが０．１程度（ＦNO＝５）に比べて光束が太くな
る。このため、次に説明する斜視プリズムを配置した光
学系においては、工夫が必要となる。その例を図１２に
示す。

【０１０９】図１２は、本実施例に係る入力部の先端部
の例のうち、斜視７０°前後の方向を観察する構成を示
したものである。

【０１１０】直視の場合と異なり、斜視を用いた観察で
は、斜視プリズム系５４を含む対物光学系５３を回転さ
せることで、目的の視野範囲を得るように使う。しか
し、図２８でも示したように、内視鏡を回転とすると重
力方向が変わってしまう。

【０１１１】このため、本実施例では、先端部の斜視プ
リズム５４の光軸は、射出側で前記リレー光学系４９と
共通となっており、対物光学系５３内にこの斜視プリズ
ムを構成したことと共に、前記入力部３と出力部４とが
連結部１７において回転可能としたことで、視野方向と
重力方向の一致を図っている。

【０１１２】斜視７０°程度を得るための構成例として
は、図１２に示すように、第１の楔状（第１）プリズム
５４ａと、入射と全反射面を共有する面と、さらに反射
面と出射側の透過面とからなる第２プリズム５４ｂとに
より斜視化を実現している。図１２に示す構成は、回転
しても、図１２に示した光束内の異なる一部の光束を取
り出して見ているわけで、ケラレることなく立体視がで
きる。このような視差を大きくとるための明るい光学系
でも、光束を通すことができるように構成してある。

【０１１３】図１３には、本実施例に係る入力部の先端
部の例のうち、斜視３０°前後の方向を観察する構成を
示したものである。

【０１１４】本実施例に適用できる斜視３０°近傍のプ
リズムの構成としては、図１３に示すように、第１プリ
ズム５５ａと第２プリズム５５ｂとからなる。第１プリ
ズム５５ａは、硬性内視鏡の長手方向に対して傾いた入
射面と、その光線を反射させる反射面と反射光を第２プ
リズム５５ｂへ透過させる射出面を含んでいる。ま、第
２プリズム５５ｂは、第１プリズム５５ａからの射出光
を入射させる第１プリズム５５ａの射出面とほぼ並行な
入射面と、入射面からの光線を反射して、前述の第２プ
リズムの入射面に戻すための反射面とを含み、この反射
面は、入射光束を硬性内視鏡の長手方向に向ける全反射
面を兼ねている。さらに、前記第２のプリズム５５ｂ
は、硬性内視鏡の長手方向に向けられ光軸に沿った光束
を透過し手元方向（後ろ）に配置された光学系に透過さ
せる面を有している。

【０１１５】図１３に示す光学系における角度は、入射
角θ1 ＝３０°，θ2 ＝９０°，θ3 ＝４５°，θ4 ＝
３０°となっている。リレー光学系等の光軸に対して、
第１プリズム５５ａの光軸を通る光の入射角は３０°で
あり、第１プリズム５５ａへの入射面に垂直に入射し、
垂直に射出する。第１プリズム５５ａの側面形状は、直
角三角形の形状である。第１プリズム５５ａからの射出
光は、第２プリズム５５ｂの入射面に垂直に入射し、長
手方向に平行な反射面で反射され、さらに第２プリズム
５５ｂの入射面で今度は反射して、長手方向つまり光軸
に一致する。

【０１１６】第１プリズム５５ａと第２プリズム５５ｂ
との間には、第２プリズム５５ｂの屈折率より低い低屈
折率層が設けられており、この面で第２プリズムの反射
面からの光軸を全反射させるように構成してある。この
低屈折率層は空気層でも良いし、屈折率の低い物質を層
状にしたものを設けても良く、あるいはガラスまたはプ
ラスチック等の透明な薄い板でも良い。

【０１１７】これらプリズムを通過する間に光線は、反
射回数が３回となるため、このままでは像が裏側にな
る。従って、図１３の例では、第１反射面である第１プ
リズム５５ａの反射面をダハ面にしてある。

【０１１８】以上、これらのプリズムを含む光学系を用
いれば、光軸に対して均等に太い光束を通すことが可能
で、視差の大きな斜視立体視硬性内視鏡の入射角３０°
を実現できる。

【０１１９】一方、図１４に示す入力部３の構成は、前
述した３回反射をすると共に前記ダハ面を除いたプリズ
ムを設けた構成に加えて、さらに像が裏側となることを
解消するためにイメージローテータを配置してある。

【０１２０】図１４に示すように、前記入力部３には、
図１３に示す対物光学系５５に代えて対物光学系５６を
配置してある。この対物光学系５６は、図１３に示す第
１プリズム５５ａに代えて反射面がダハ面でない構成に
なっている。さらに、図１４に示す入力部３には、図８
（ａ）に示す第１次結像光学系３６に代えて、第１次結
像光学系５７を配置し、この第１次結像光学系５７の手
元側方向にイメージローテータ５８を配置してある。こ
のイメージローテータ５８は、プリズムにおける３回の
反射による像が裏返ることを解消するために、前記絞り
手段３７の開口部より先端側に設けてある。さらに、回
転可動として像を表側で表示するためには、入力部３と
出力部４の境界より先端側に、イメージローテータ５８
を配置する必要がある。このように配置すれば、イメー
ジローテータ５８によって像は、上下反転して表側にな
り、相対的な回転が可能な連結部１７以降にて常に表像
にすることができる。仮に、イメージローテータ５８を
更に手元側に配置すると、回転角により表側になったり
裏側になったりするので、実施例が達成しようとする目
的を実現するものでなくなってしまう。

【０１２１】また、図１４に示す構成では、第１次結像
光学系５７で物体側を無限遠に結像する例を示したもの
で、アフォーカル光束でも収差が発生しない三角プリズ
ムによるイメージローテータ５８が配置してある。第１
次結像光学系５７の射出光は、イメージローテータ５８
に対しては、非直角に入射し、イメージローテータ５８
内で３回の全反射を経て前記第２次結像光学系３９へ向
かう。

【０１２２】尚、有限の距離に被写体像を結像する場合
は、集束光でも収差が出ない入射面／出射面に光軸が垂
直に入射するタイプの図１５に示すイメージローテータ
５９を用いれば良い。

【０１２３】図１６に示す入力部３に配置される対物光
学系６１は、物体側より順に、物体面に凸面を向けた接
合メニスカスレンズ６１ａと、平凸レンズ６１ｂと、接
合面を含む両凸レンズ６１ｃ、凹面を物体面に向けたメ
ニスカスレンズ６１ｄとからなっている。

【０１２４】図１７に示す入力部３は、７０°斜視近傍
の斜視光学系を含む対物光学系６２が配置されている。
この斜視光学系は、物体側から順に、リレー光学系の光
軸に対して斜め配置され、物体面に凸面を向けた接合メ
ニスカスレンズ６３ａと、図１２と同様に、第１の楔状
（第１）プリズム６３ｂと、入射と全反射面を共有する
面と、さらに反射面と出射側の透過面とからなる第２プ
リズム６３ｃとにより斜視化を図っている。尚、第２プ
リズム６３ｃは、射出面が凸面になっている。第１の楔
状（第１）プリズム６３ｂと第２プリズム６３ｃとは、
プリズム固定部材６４により固定されている。

【０１２５】図１８に示す入力部３は、３０°斜視近傍
の斜視光学系を含む対物光学系６５が配置されている。
この斜視光学系は、前記接合メニスカスレンズ６３ａ
と、第１プリズム６５ｂと、第２プリズム６５ｃとから
なる。尚、第２プリズム６５ｃは、光束の束が大きいの
で特徴的な形状としてある。

【０１２６】前記第１プリズム６５ｂは、入射面と出射
面を有する楔プリズムからなり、第２プリズム６５ｃ
は、第１プリズム６５ｂの出射面との間に低屈折率層例
えば空気層を設けてあり、入射面から透過した光束を下
側の反射面で反射し、再びこの第２プリズム６５ｃの入
射面で全反射させて、硬性内視鏡の長手方向に偏向させ
る構成となっている。

【０１２７】ここで、第２プリズム６５ｃの下側の反射
面を直線状に伸ばすと、第２プリズムの出射面が狭めら
れてしまい光束がケラレてしまう。このため、第２プリ
ズム６５ｃの下側の反射面は、途中から内側に折り返さ
れた形状になっている。つまり下側の面は、空気楔をも
った形状とすることで、立体視のための太い光束を通過
できる構成となっている。

【０１２８】図１９に示す入力部３は直視型であり、挿
入部３３には、対物光学系６８とリレー光学系６とが配
置されている。

【０１２９】図２０は、図１９に示す対物光学系及びリ
レー光学系の収差曲線を示してある。表２には、対物光
学系とリレー光学系とのｒ，Ｄ，ｎ，Ｖデータについて
示してある。表２において、ｒ1 ，ｒ2 ，……ｒ28は各
レンズ面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，……は各レンズ面の
間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，……は各レンズの屈折率、Ｖ1 ，Ｖ
2 ……は各レンズのアッベ数である。また、Ｄはリレー
レンズの外径である。表２では、ｒ1 ，…ｒ14が対物光
学系、ｒ15，…ｒ28がリレー光学系の曲率半径である。

【０１３０】［表２］ 本実施例は、以上述べた構成の直視または斜視の入力部
３が出力部４に対して着脱自在となっており、同一の出
力部４で共用することが可能である。従って、本実施例
では、直視または斜視の交換が可能であり、しかも出力
部４を共通にし、且つ回転可能としている。

【０１３１】そして、本実施例は着脱可能とすること
で、同じ直視であっても、第２次結像光学系で取り込む
光束の間隔を変えることで、入力部先端部での左右光軸
のなす視差を変えることができ、立体感を可変できる。

【０１３２】図８（ｂ）に示した絞り３７ａのリング状
開口部の直径を変えた複数の入力部３と、その直径の幅
をカバーする第２の絞り３７ｂの放射状開口部の径方向
の長さとを確保しておくことにより、複数の入力部３と
の脱着により立体感を変えることもできる。しかも、本
実施例は、装着時に回転しても、像の姿勢の補正が可能
となっている。

【０１３３】本実施例においては、手元部の小型化を行
っている。従来例ではプリズムで光路を分けていたが構
成上複雑である。この問題を解決するために、第１次結
像光学系ｆ2 、リレー光学系のイメージエリアφ、第２
次結像光学系ｆ3 、リレー光学系のＮＡを最適化するこ
とで、プリズム不要とする手元側の出力部を実現してい
る。

【０１３４】前述の入力部と出力部に示すように、達成
されている。

【０１３５】図３ないし図５及び図９に示したように、
リレー光学系の径は、φ９．５に対して、φ1 のイメー
ジエリアφ７ｍｍをこの例では実施している。

【０１３６】ｆ2 ＝３５ｍｍ，ｆ3 ＝３５ｍｍで等倍と
なっている。よって、撮像素子上のイメージエリアφ2
もφ７ｍｍである。

【０１３７】一方、リレー光学系のＮＡは、 １／（２＊ＦNO）≒０．１８ となる。この例は、リレー像をアフォーカルで結像して
いる。

【０１３８】第１次結像光学系で作られる射出瞳は、 ２＊ＮＡ＊ｆ2 ＝２＊０．１８＊３５＝１３ｍｍ程度と
なる。この例では、軸上マージナル光軸が平行になって
おり、これに平行に第２次結像光学系を配置し、撮像素
子であるＣＣＤの中心を同軸で配置してある。イメージ
エリアがφ７ｍｍとすると、クロストークしないために
は２つの光軸はイメージエリアの中心間距離ｄ3 は、７
ｍｍ離す必要がある。

【０１３９】一方、瞳径は最大１３ｍｍなので、この例
では、第２次結像光学系の光軸をたとえば、１０と設定
すればアフォーカル系なので、イメージエリア間の距離
は１０ｍｍになり、クロストークも生じず撮像素子で撮
像できる。この際、開口の間隔は１０ｍｍ前後で光束が
第２次結像光学系で通るようにすれば、開口の間隔に応
じた立体感で見れる。また、撮像素子のサイズを小型の
ものを使用し、必要なイメージエリアφ3 を小さくする
ためにｆ3 を短くすればイメージエリアの間隔は、より
開き実装は容易になる。また、ｆ2 とｆ3 の倍率は一定
のままで両者とも短くすることで、手元部の長さと径を
より小型化することも可能となる。

【０１４０】図２１は本発明の第２実施例に係る入力部
の構成図である。

【０１４１】本実施例では、第１実施例の入力部３３に
代えて入力部７０を有していると共に、出力部は第１実
施例ものと同様であるので、異なる入力部についてのみ
説明する。

【０１４２】前記入力部７０は、焦点距離ｆ1 の対物光
学系７２とリレー光学系７３と挿入部７１の先端側から
順に配置しており、このリレー光学系７３で伝送した瞳
を結像する焦点距離ｆ2 の第１次結像光学系７４をさら
に手元側に配置してある。

【０１４３】本実施例では、図８（ｂ）に示したものと
同様のリング状絞り７５が、リレー光学系７３の絞り位
置に配置されている。このようにすると連結部１７には
リング状絞りの像が結像されるため、前記連結部１７に
リング状の絞りは不要となる。

【０１４４】また、本実施例の構成は、立体感を少なめ
に抑えた光学系を例示してある。つまり先端部での視差
は小さくしてある。その他の構成及び作用効果は、第１
実施例と同様で、説明を省略する。

【０１４５】図２２は本発明の第３実施例に係り、
（ａ）は立体視硬性内視鏡装置の構成図、（ｂ）は第１
の絞りの構成図、（ｃ）は第２の絞りの構成図である。

【０１４６】本実施例の内視鏡装置７６は、挿入部７９
を有する入力部７７と、この入力部７と手元側で着脱自
在且つ回転可能に連結される出力部７８とを有してい
る。その他、第１実施例と同様の構成及び作用について
は、同じ符号を付して説明を省略する。

【０１４７】本実施例の入力部７７には、その挿入部７
９内に対物光学系８０とリレー光学系８１とを配置して
おり、更にその手元側端部には、カバーガラス８２を配
置している。

【０１４８】前記出力部７８は、先端側に中継部７８ａ
と、この中継部７８ａと手元側において着脱自在に螺合
する手元部７８ｂとを有している。

【０１４９】前記出力部７８の中継部７８ａは、先端側
から順に、第１のカバーガラス８３と、フォーカスの調
整が可能に構成されている第１次結像光学系８４と、周
方向に回転可能に設けられた第１の絞り８５と、第２の
カバーガラス８６とを配置してある。

【０１５０】また、出力部７８の手元部７８ｂは、先端
側から順に、第３のカバーガラス８７と、第２の絞り８
８と、前記絞りを介して入射する左右の像に対応する一
対の光学系からなる第２次結像光学系８９と、この第２
次結像光学系８９が結像した左右像を撮像する撮像素子
９０ａ，９０ｂとを有している。

【０１５１】前記第１の絞り８５は、図２２（ｂ）に示
すように、中心から周辺へ向かって斜めあるいは湾曲し
て延びた例えば螺旋に沿った形状の二つの開口部を円板
に形成していると共に、この円板の端部に回転用のレバ
ー８５ａを突出している。また、第２の絞り８８は、図
２２（ｃ）に示すように、直径方向に沿って配置された
楕円状の二つの開口部を有している。

【０１５２】前記撮像素子９６ａ，９６ｂは、フレキシ
ブル基板９７上に取り付けられておりフレキシブル基板
９７の曲がりの柔軟性を利用して左右光軸間隔の調整
や、回転方向の調整及び前後のピント調整が行えるよう
になっている。前記フレキシブル基板９７上には、撮像
素子９６ａ，９６ｂが出力する電気信号を前記ＣＣＵ７
まで正常な波形で送るための波形処理を行うＩＣ９８が
取り付けられている。前記フレキシブル基板９８の端部
から延出するケーブル９９は、１本に束ねられて前記Ｃ
ＣＵ７に電気的に接続されている。

【０１５３】左右光学系からなる前記第２次結像光学系
８９には、色調を整えるための赤外カットフィルタ１０
０，１０１と、ローパスフィルタである水晶フィルタ１
０２，１０３が組み込まれている。

【０１５４】本実施例では、入力部７７と出力部７８と
の連結部１０４には、前記リレー光学系８１の結像位置
がほぼ一致するようになっている。但し、結像位置にゴ
ミ等が付着すると観察が難しくなるので、前記入力部７
７のカバーガラス８２の表面は、前記結像位置から若干
ずらした位置に配置してある。

【０１５５】また、本実施例では、第１次結像光学系８
４が前後に移動してフォーカスが可能となっている。本
実施例では、リレー光学系８１による像をほぼ無限遠物
点に投影するようになっているので、第２次結像光学系
８９での像の位置は偏心することなくフォーカスだけが
変えられる。よって、本実施例によれば、第１次結像光
学系８４を前後することで左右の画素の位置ズレはな
く、フォーカスが合った状態で物体距離を変えることが
できる。

【０１５６】本実施例では、物体距離のピントを変えて
も、左右の像が位置ズレすることがないので、位置ズレ
の調整を不要とすることができる。従って、観察者は任
意のフォーカス位置で、立体視できる。

【０１５７】また、本実施例においては、第１次結像光
学系８４による射出瞳位置の近傍に、第１の絞り８５と
第２の絞り８８が配置されている。第１の絞り８５と第
２の絞り８８の重ね合わせで、形成される二つの開口部
は、第１の絞り８５を回動することでその径方向の位置
を変えることができる。これにより、物体を近接に置い
てフォーカスを行ったときに、左右視差が大きくなりす
ぎて立体感を減少させたい場合には、第１の絞り８５を
回動させることで視差を小さくして、立体感を減らすこ
とができる。

【０１５８】本実施例では、入力部７７と出力部７８と
の連結部１０４が回動可能になっているので、像の姿勢
の補正が可能である。また、本実施例は、第１実施例で
示した各種光学系をそのまま使うことができる。そし
て、回動可能な構成に加えて着脱可能に構成することに
より、本実施例は、直視または斜視の入力部を選択し
て、共通の立体視用出力部と組み合わせでき、しかも像
の姿勢の回転補正も可能である。

【０１５９】図２３は本発明の第４実施例に係り、
（ａ）は立体視内視鏡装置の構成図、（ｂ）は第１の絞
りの構成図、（ｃ）は第２の絞りの構成図である。

【０１６０】本実施例の立体視内視鏡装置１１０は、第
３実施例と同様の対物光学系８０とリレー光学系８１を
含む前記入力部７７と、この入力部７７と回動自在且つ
着脱自在の出力部１１４とを有している。その他の構成
及び作用効果は、第１実施例と同様で、説明を省略す
る。

【０１６１】前記出力部１１４は、先端側から順に、前
記水晶フィルタ（光学的ローパスフィルタ）１１２と、
フォーカスの調整が可能に構成されている第１次結像光
学系１１５と、赤外カットフィルタ１１３と、周方向に
回転可能に設けられた第１の絞り１１６と、前記第２の
絞り８８と、二つの絞りを介して入射する左右の像に対
応する一対の光学系からなる第２次結像光学系１１８
と、この第２次結像光学系１１８が結像した左右像を撮
像する前記撮像素子９０ａ，９０ｂとを有している。

【０１６２】前記第１の絞り１１６は、図２３（ｂ）に
示すように、直径方向に一対の開口部が９０度異なる方
向に、計二組配置されている。これら一対の開口部は、
対となる開口部の間隔が異なるように配置されている。
また、前記第２の絞り８８は、図２３（ｃ）に示すよう
に、第３実施例と同様である。

【０１６３】第１の絞り１１６を回動することにより、
開口部の間隔を可変することができる。第１の絞り１１
６の開口部のうち、第２の絞り８８の開口部と重なる開
口部以外の光束は遮蔽され、重なる開口部のみの光が通
過されることになる。

【０１６４】本実施例では、左右の光路に色調を整える
赤外カットフィルタが左右に独立に二つ配置される替わ
りに、前記第１次結像光学系１１５の光路が２つに分割
されない位置に配置することで共通化を図っている。ま
た、本実施例では、ローパスフィルタも同様に共通光路
に入れることで枚数の削減ができる。水晶を用いたロー
パスフィルタでは、像に対してアフォーカルな部分に入
れてもローパス効果が出ないので、出力部の一番前の結
像光路中に水晶フィルタ１１２を配置してある。これに
よって、本実施例は、共用化により枚数を削減し、且つ
ローパス効果を得ることができる。

【０１６５】その他の構成及び作用効果は、第３実施例
と同様で、説明を省略する。

【０１６６】図２４は本発明の第５実施例に係り、
（ａ）は立体視内視鏡装置の構成図、（ｂ）は第１の絞
りの構成図、（ｃ）は第２の絞りの構成図である。

【０１６７】本実施例の立体視内視鏡装置１２１は、入
力部１２３と、この入力部１２３に着脱自在に内嵌され
る出力部１２４とを有している。

【０１６８】前記入力部１２３は、前記挿入部７９及び
手元側で前記挿入部７９と連設する連結部１２２を有し
ている。前記入力部１２３の挿入部７９には、対物光学
系１２５のみが配置されている。

【０１６９】前記出力部１２４は、先端側に突出する挿
入連結部１２７内にリレー光学系１２６が配置されてい
る。この挿入連結部１２７の手元側単部で連結される手
元部１２８内には、先端側から順に、前記カバーガラス
８６と、前記第１の絞り８５と、前記第２の絞り８８
と、前記第２次結像光学系８９と前記撮像素子９０ａ，
９０ｂとが配置されている。

【０１７０】前記出力部１２４の挿入連結部１２７は、
前記入力部１２３の挿入部７９中途まで挿入され、前記
入力部１２３と出力部１２４とは、相対的に回動自在に
連結されるようになっている。前記入力部１２３と出力
部１２４とは、着脱自在、あるいは回動且つ着脱自在に
連結するように構成しても良い。

【０１７１】前記出力部１２４に配置される第１の絞り
８５及び第２の絞り８８は、図２４（ｂ），（ｃ）に示
すように第３実施例と同様に立体感を可変することがで
きるようになっている。

【０１７２】本実施例は対物光学系のみを挿入部７９に
配置し、出力部１２４と相対的に回転できる構成となっ
ているので、挿入部７９先端に斜視プリズムを含んだ斜
視光学系を用いれても像の姿勢の補正ができる。また、
本実施例は、着脱可能に構成することにより、直視また
は斜視等の付け替えができる。また、本実施例は、回転
可能且つ脱着可能とすれば、直視、斜視に付け替えがで
き、それぞれ回転して像の姿勢の補正もできる。

【０１７３】本実施例はその構成によって、入力部が部
品が少なく安価にできるため修理がし易く、取り替えて
使いすて（ディスポ）にすることもできる。

【０１７４】図２５は本発明の第６実施例に係り、
（ａ）は立体視内視鏡装置の構成図、（ｂ）は絞りの構
成図である。

【０１７５】本実施例の立体視内視鏡装置１３１は、第
１実施例の出力部３に代えて、出力部１３２を有してい
る。その他、第１実施例と同様の構成及び作用について
は、同じ符号を付して説明を省略する。

【０１７６】前記出力部１３２は、先端側から順に、カ
バーガラス１３３と前記絞り１９が配置されている。さ
らに前記出力部１３２には、前記絞り１９の後方に、第
１プリズム１３４と２つの第２プリズム１３５，１３６
と、前記第２次結像光学系３９と撮像素子４０ａ，４０
ｂとが配置されている。

【０１７７】前記第１のプリズム１９はほぼ三角形であ
り、手元側に二つの反射面が配置されている。前記入力
部３から前記絞り１９の二つの開口部を通過した二つの
光束は、前記第１のプリズム１３４の二つの反射面でそ
れぞれ反射されて、前記二つの第２プリズム１３５，１
３６に入射する。前記第１プリズム１３４の出射面と並
行な前記第２プリズム１３５の入射面に入射した後、反
射される光線は、前記第１プリズム１３４の対向する反
射面からの入射光であり、硬性内視鏡の長手方向に曲げ
られる。また、第２プリズム１３６も前記同様に入射
し、その入射光は、反射面で反射されて硬性内視鏡の長
手方向に曲げられる。

【０１７８】このような構成において、プリズムの大き
さを適切にすることで、本実施例は、左右の撮像素子の
間隔を広げたり、縮めたりできる。

【０１７９】本実施例では、左右の光路を一度クロスし
ているので、図２９に示す先例のように台形プリズムを
配置したものに比べて、左右光路を必要以上に広げるこ
となく、左右の絞り間隔の近傍に設定することができ
る。

【０１８０】図２６は本発明の第７実施例に係る立体視
内視鏡装置の構成図である。

【０１８１】本実施例の立体視内視鏡装置１４１は、第
１実施例の出力部３に代えて、出力部１４２を有してい
る。その他、第１実施例と同様の構成及び作用について
は、同じ符号を付して説明を省略する。

【０１８２】本実施例の出力部１４２は、先端側から順
に、前記カバーガラス３３と、図２６（ｂ）に示す前記
開口絞り１９と、図２６（ｃ）に示す液晶シャッタ１４
３と、入力部３側と同一の光軸を有する第２結像光学系
１４４と、赤外カットフィルタ１４５、水晶フィルタ１
４６と、１つの撮像素子１４７とが配置されている。前
記液晶シャッタ１４３は、絞り１９の近傍に配置してあ
り、前記絞り１９の二つの開口部を通過する左右像に相
当する光束を順に切り換えることができるようになって
いる。

【０１８３】すなわち、本実施例は、前記撮像素子１４
７の読み出しのタイミングに合わせて、前記液晶シャッ
タ１４５を切り換えることで、左右像を順に取り出す構
成となっている。このことにより、同軸の光学系でも左
右側を得ることができる。

【０１８４】本実施例においても、入力部と出力部が回
動可能または、脱着可能または、脱着可能で回転可動に
する構成となっており、複数の入力部を取り替えたり、
直視または斜視で回転しても像の視野方向の補正ができ
る。

【０１８５】本実施例では、絞りと液晶シャッタを一体
化して、一方の光路を取り出すように構成しても同様の
効果が得られる。

【０１８６】以上述べた、本発明の代表的な構成例につ
いての概略をまとめると、次のようになる。

【０１８７】図８に示す立体視内視鏡は、入力部３と出
力部４とが連結される構成であり、入力部３側には対物
光学系、リレー光学系に加えて第１次結像光学系が配置
され、出力部４側には、第２次結像光学系と撮像素子が
配置されている。この入力部と出力部とは、直視または
斜視の変更が可能なように脱着が可能なマウントになっ
ている。さらに、直視または斜視のいずれであっても、
内視鏡の回転に伴なう像姿勢の補正が可能なように、回
転可能なマウントとして構成されている。

【０１８８】図２２及び図２３に示す立体視内視鏡は、
対物光学系を含んだ入力部には、リレー光学系が配置さ
れていて、第２次結像光学系と撮像素子を含んだ出力部
には、第１次結像光学系も一体化されており、リレー光
学系の結像位置の前後で連結することが可能となってい
る。前記連結部により、前記入力部と出力部とは、回転
自在または脱着自在の少なくとも一方が可能に構成され
ている。

【０１８９】図２４に示す立体視内視鏡は、入力部には
対物光学系が配置されていて、出力部にはリレー光学系
及び第１，第２結像光学系及び撮像素子が一体的に配置
されており、入力部の挿入部に出力部の先端を挿入でき
る構成になっている。このような、入力部と出力部と
は、脱着自在または脱着且つ回転自在なマウントとして
構成され、連結されている。

【０１９０】図８，図２２，図２３，図２４のいずれの
構成でも、入力部と出力部を連結する場合、連結部、す
なわち着脱自在または回動自在とするための切り分けが
なされる位置での先端側の光束は、円形またはリング状
の光束であり、回転軸においてもケラレることなく、第
２次結像光学系で像を結ぶことが可能なように切り分け
ている。

【０１９１】一方、連結部の手元側には、開口部を限定
するための絞り手段が配置されている。第２結像光学系
の各光学系の開口も、ここでいう絞り手段としての働き
を有している。

【０１９２】以上述べたように切り分けることで、回転
によってもケラレることがなく、また着脱によっても多
少偏って取り付いたり偏心が生じても、左右画像とも同
時にズレるので左右差は生じない。従って、以上の構成
によれば本発明は、直視／斜視、また視差の異なるも
の、あるいは画角の異なる入力部を着脱することができ
る。

【０１９３】尚、視差の大小のあるものの付け替えに関
しては、予め第２結像光学系で取り込むことのできる開
口の幅を設けておくことに加えて、次のいずれかの構成
が必要である。

【０１９４】その一つの例としては、光学系が同じで、
リング状の開口部を有する絞りを連結部（切り分け位
置）より前方に配置して、このリング状開口部の径を変
えることで、視差を変えることができる。

【０１９５】あるいは、他の例は、連結部より手元側に
配置してある絞りの開口部の幅を可変することである。

【０１９６】いずれにしても、最終的に２次結像光学系
で取り込まれて結像する部分開口の幅を変えることで実
現できる。これは、対物光学系、リレー光学系、及び第
１次結像光学系が同一の光軸を有していて、第１次結像
光学系で結像した射出瞳の異なる位置の二つの部分開口
から光束を取り出すと視差のある画像が得られる。しか
も、二つの部分開口の幅を連続的に変えると、それに応
じて立体視の視差を連続的に変えることができることに
よる。

【０１９７】［付記１］ 被検体内に挿入する挿入部
と、前記挿入部先端内に配置され、一つの光軸を有して
物体像を結像させるための対物光学系と、前記対物光学
系と共通の光軸を有しかつ前記対物光学系で結像した物
体像を手元側方向に伝達するためのリレー光学系と、前
記対物光学系及びリレー光学系と共通の光軸を有し、前
記リレー光学系で伝達された瞳を手元側に結像するため
の第１次結像光学系と、前記対物光学系の入射瞳であっ
て前記第１次結像光学系で結像した射出瞳のうち互いに
位置が異なる部分開口からの二つの光束に制限して、互
いに視差のある二つの物体像を得る瞳範囲制限手段と、
前記瞳範囲制限手段で制限された互いに視差のある二つ
の物体像を手元側方向にそれぞれ結像する二つの光学系
からなる第２次結像光学系と、前記第２次結像光学系で
結像された前記二つの光束からなる左右の物体像を撮像
する二つの撮像手段と、を有している立体視硬性内視
鏡。

【０１９８】［付記２］ 前記第２次結像光学系は、前
記第１次結像光学系と前記撮像手段との間にあって、プ
リズムを含まない構成となっている請求項１記載の立体
視硬性内視鏡。

【０１９９】［付記３］ 前記対物光学系は、視野方向
を偏向するためのプリズム光学系を含んでおり、前記対
物光学系のプリズム光学系に対して、前記第２次結像光
学系及び前記撮像手段が一体的に回転可能に構成されて
いる請求項１記載の立体視硬性内視鏡。

【０２００】付記３記載の立体視硬性内視鏡は、内視鏡
の回転に伴なう像姿勢の補正が可能になる。特に斜視型
の内視鏡においては、観察方向を変えるために任意に内
視鏡を回転しても常に像姿勢を一定に保つことができ、
使い勝手を飛躍的に良くできる。

【０２０１】［付記４］ 少なくとも前記対物光学系が
設けられた前記挿入部を先端に有しているユニットであ
る入力部と、少なくとも前記第２次結像光学系と前記撮
像手段とが設けられたユニットである出力部とを有し、
前記入力部と前記出力部とは、回動自在または着脱自在
の少なくとも一方が可能となるように連結される構成と
なっている請求項１記載の立体視硬性内視鏡。

【０２０２】付記４記載の立体視内視鏡は、対物光学系
を含んだ入力部と、第２次結像光学系と撮像素子を含ん
だ出力部が脱着することが可能なマウント部を有する構
成としたことで、直視スコープ／斜視スコープ／視差の
大きさの異なるスコープが交換可能となり、同一の出力
部で共用できるシステムが可能となっている。一方、回
転可動なマウント部とすることで、像の回転補正が実現
できる。

【０２０３】［付記５］ 前記第１次結像光学系は、物
体像をほぼ無限遠に結像するように構成されていると共
に、当該第１次結像光学系を構成する少なくとも一つの
光学素子を光軸方向に移動することで、合焦する物体の
位置を調整可能に構成されており、前記第２次結像光学
系は、前記第１次結像光学系で結像した射出瞳のうち二
つの部分開口の光束であって無限遠で集束する光束を前
記二つの撮像手段に結像させるようになっている請求項
１記載の立体視硬性内視鏡。

【０２０４】［付記６］ 前記第１次結像光学系は、物
点に対して収束または発散する光束となるように構成さ
れることによって、前記二つの部分開口の光束も収束ま
たは発散する光束とするようになっており、前記第２次
結像光学系は、前記二つの部分開口からの収束または発
散する光束を前記撮像手段上に結像するために、前記第
２次結像光学系の光軸に対して撮像手段の撮像範囲の中
心位置を所定距離だけずらして配置してある、ことを特
徴とする請求項１記載の立体視硬性内視鏡。

【０２０５】［付記７］ 前記第２次結像光学系で結像
した二つの像の各大きさφ2 に対して、この二つの像の
中心間距離ｄ3 は、ｄ3 ≧０．９φ2 となるように構成
し、前記リレー光学系の外径Ｄに対する前記撮像手段の
撮像範囲の大きさφ1 の比は、１≧φ1 ／Ｄ≧０．５と
なるように構成してある請求項１記載の立体視硬性内視
鏡。

【０２０６】［付記８］ 前記対物光学系は、物体側か
ら順に、凹レンズ、平凸レンズ、前記物体に凹面を向け
たメニスカス光学系、及び、接合光学系を含む凸光学系
群とを含んでいる請求項１記載の立体視硬性内視鏡。

【０２０７】［付記９］ 前記第１プリズムの反射面は
ダハ面で構成されている請求項２記載の立体視硬性内視
鏡。

【０２０８】［付記１０］ 前記斜視プリズムの第１プ
リズムの反射面はダハ面で構成されている請求項３記載
の立体視硬性内視鏡。

【０２０９】［付記１１］ 前記第２次結像光学系より
物体側に、前記斜視プリズムの第１プリズムの反射面と
同方向に像を反転させるイメージローテータを配置して
ある請求項３記載の立体視硬性内視鏡。

【０２１０】［付記１２］ 前記瞳範囲制限手段は、前
記第１次結像光学系と第２次結像光学系との間に配置さ
れ、少なくとも一つの開口部を有する第１の絞り手段
と、前記第１の絞り手段より手元側に配置され且つ二つ
の開口部を有する第２の絞り手段とを有し、前記第２次
結像光学系は、前記第１の絞り手段及び第２の絞り手段
の各開口部を通過して制限された互いに視差のある二つ
の物体像を手元側方向にそれぞれ結像するようになって
いる付記１記載の立体視内視鏡。

【０２１１】［付記１３］ 前記第１の絞り手段は、開
口部がリング状に形成されている付記１２記載の立体視
硬性内視鏡。

【０２１２】［付記１４］ 前記瞳範囲制限手段は、中
心からの開口部の位置が異なる第１の絞り手段または第
２の絞り手段を交換することにより、二つの物体像の立
体角（視野の幅）を可変するようになっている付記１２
記載の立体視硬性内視鏡。

【０２１３】［付記１５］ 前記瞳範囲制限手段は、径
方向に沿って細長に形成された二つの開口部を有する第
１または第２の絞り手段と、手元側からみて前記細長の
二つの開口部と重なって開口して見える部分が周方向の
回転に伴って径方向に移動するように細長に形成された
二つの開口部を有する第２または第１の絞り手段とを有
している付記１２記載の立体視硬性内視鏡。

【０２１４】［付記１６］ 前記瞳範囲制限手段は、前
記リレー光学系を構成する光学系の間に配置している付
記１記載の立体視硬性内視鏡。

【０２１５】

【発明の効果】請求項１記載の立体視硬性内視鏡によれ
ば、手元側の光学系にプリズムを配置せず、調整を容易
とすると共に、手元側の小型化を図ることができるとい
う効果がある。

【０２１６】請求項２及び請求項３記載の立体視硬性内
視鏡によれば、視野方向が斜視方向であって、視差を十
分大きくできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図７は本発明の概略と第１実施例を
説明するための図であり、図１は立体視硬性内視鏡の全
体的な構成図。

【図２】図２（ａ）は立体視硬性内視鏡の内部構成図、
図２（ｂ）は瞳範囲制限手段のＢ方向矢視図、（ｃ），
（ｄ）は内視鏡の回転に伴う表示画像の説明図。

【図３】図３は光学系の例を示す構成図。

【図４】図４は第１次結像光学系と第２次結像光学系と
結像される像の関係を示す説明図。

【図５】図５はクロストークと撮像素子との間隔を示す
説明図。

【図６】図６（ａ），（ｂ）は図４の第１次結像光学系
とは異なる光学系における像の関係を示す説明図。

【図７】図７（ａ），（ｂ）は従来例と本発明の瞳分割
方式とおける視差の違いの説明図。

【図８】図８ないし図２０は第２実施例に係り、図８
（ａ）は立体視硬性内視鏡を含む全体的な構成図、
（ｂ）は第１の絞りの構成図、（ｃ）は第２の絞りの構
成図、（ｄ）は絞りの構成図。

【図９】図９は入力部に配置される光学系の例を示す構
成図。

【図１０】図１０には図９に示す光学系の収差曲線の
図。

【図１１】図１１は入力部に配置される直視型光学系の
例を示す構成図。

【図１２】図１２は入力部に配置される斜視型光学系の
例を示す構成図。

【図１３】図１３は入力部に配置される斜視型光学系の
例を示す構成図。

【図１４】図１４は斜視型光学系とイメージローテータ
とを有する光学系の例を示す構成図。

【図１５】図１５は図１４のイメージローテータと別の
例を示す構成図。

【図１６】図１６は入力部に配置される直視型光学系の
例を示す構成図。

【図１７】図１７は入力部に配置される斜視型光学系の
例を示す構成図。

【図１８】図１８は入力部に配置される斜視型光学系の
例を示す構成図。

【図１９】図１９は入力部に配置される光学系の例を示
す構成図。

【図２０】図２０には図１９に示す光学系の収差曲線の
図。

【図２１】図２１は本発明の第２実施例に係る入力部の
構成図。

【図２２】図２２は本発明の第３実施例に係り、（ａ）
は立体視硬性内視鏡装置の構成図、（ｂ）は第１の絞り
の構成図、（ｃ）は第２の絞りの構成図。

【図２３】図２３は本発明の第４実施例に係り、（ａ）
は立体視内視鏡装置の構成図、（ｂ）は第１の絞りの構
成図、（ｃ）は第２の絞りの構成図。

【図２４】図２４は本発明の第５実施例に係り、（ａ）
は立体視内視鏡装置の構成図、（ｂ）は第１の絞りの構
成図、（ｃ）は第２の絞りの構成図。

【図２５】図２５は本発明の第６実施例に係り、（ａ）
は立体視内視鏡装置の構成図、（ｂ）は絞りの構成図。

【図２６】図２６は本発明の第７実施例に係る立体視内
視鏡装置の構成図。

【図２７】図２７は従来例に係る立体視硬性内視鏡の構
成図。

【図２８】図２８は従来例に係る立体視硬性内視鏡の構
成図。

【図２９】図２９は従来例に係る立体視硬性内視鏡の構
成図。

【符号の説明】

２…立体視硬性内視鏡 ３…入力部 ４…出力部 １５…対物光学系 １６…リレー光学系 １７…連結部 １８…第１次結像光学系 １９…瞳範囲制限手段 ２０…第２次結像光学系 ２３ａ，２３ｂ…撮像素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内に挿入する挿入部と、 前記挿入部先端内に配置され、一つの光軸を有して物体
   像を結像させるための対物光学系と、 前記対物光学系と共通の光軸を有しかつ前記対物光学系
   で結像した物体像を手元側方向に伝達するためのリレー
   光学系と、 前記対物光学系及びリレー光学系と共通の光軸を有し、
   前記リレー光学系で伝達された瞳を手元側に結像するた
   めの第１次結像光学系と互いに視差のある二つの物体像
   を結像するために、前記第１次光学結像系で結像した射
   出瞳のうち互いに位置が異なる部分開口からの二つの光
   束を結像する二つの光学系からなる第２次結像光学系
   と、 前記第２次結像光学系で結像された前記二つの光束から
   なる左右の物体像を撮像する二つの撮像手段と、 を有している立体視硬性内視鏡。
2. 【請求項２】 前記対物光学系は、視野方向を偏向する
   ために第１プリズムと第２プリズムとを有するプリズム
   光学系を含んでおり、 前記第１プリズムは、物体側から入射する光線を入射す
   る入射面とこの入射面を通過した前記光線を反射する反
   射面とこの反射面で反射された前記光線を通過させる出
   射面とを含み、 前記第２プリズムは、前記第１プリズムの出射面とほぼ
   並行に配置された面であって、前記第１プリズムの出射
   面からの光線を入射する入射面と反射面を共用する第１
   の面と、前記第１の面の入射光を反射して前記第１の面
   で全反射するように偏向する第２の面と、前記第２の面
   からの反射光線が前記第１の面で前記リレー光学系の光
   軸に沿って全反射された光線を通過させて出射する第３
   の面とを含み、 前記プリズム光学系は、ほぼ並行に配置された前記第１
   プリズムの出射面と第２プリズムの第１の面との間に、
   前記第２プリズムよりも屈折率が低くて全反射をするた
   めの低屈折率層を有している、 ことを特徴とする請求項１記載の立体視硬性内視鏡。
3. 【請求項３】 前記プリズム光学系は、視野方向が斜視
   となる斜視プリズム光学系である、 ことを特徴としている請求項２記載の立体視硬性内視
   鏡。