JP3580869B2

JP3580869B2 - 立体視内視鏡

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Publication number: JP3580869B2
Application number: JP21902894A
Authority: JP
Inventors: 進高橋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: US5689365A; JPH0882766A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、観察部位を立体的に観察可能にした立体視内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細長の挿入部を体腔内等に挿入して、直接目視できない被検部位を観察することのできる内視鏡が広く用いられている。
【０００３】
例えば、外科手術においては、従来は一般に開腹手術が行われていたが、手術の手技の発展に伴って、開腹せずに人体腹部等に小さな孔をあけてそこから内視鏡や処置具を腹腔内等へ挿入し、観察や手術を行う経内視鏡的外科手術が広く実施されるようになってきた。
【０００４】
このような経内視鏡的外科手術などでは、一般に硬性鏡の接眼部にＴＶカメラを取り付けてモニタで対象部位を観察しながら処置を行っている。ところが、通常の内視鏡では、観察部位を遠近感のない平面としてしか見ることができないため、例えば体腔壁表面とか臓器表面などの微細な凹凸等を観察することが困難であり、また奥行き情報が得られないため、内視鏡観察による診断や各種処置が容易にできない不具合があった。このため、処置に手間取ってしまい、手術時間が長くかかる問題点が生じる場合があった。
【０００５】
このような不具合を解決するため、近年、複数の光軸を持つ光学系を設け、この光学系において視差を持つように観察光学系を配置し、観察部位を立体視することができるようにした立体視内視鏡が開発されてきている。
【０００６】
立体視内視鏡は、体腔内等へ挿入する細長い形状の挿入部を有し、この挿入部に視差のある左右の画像を結像する複数の光軸を持つ光学系が設けられている。この左右の画像を撮像手段で撮像し、３次元画像表示装置により表示することによって観察部位の画像を観察者が立体視できるような構成となっている。
【０００７】
３次元画像表示装置としては、カメラコントロールユニットから出力される左右の画像の映像信号をスキャンコンバータを介して倍速表示ＴＶモニタに時系列的に交互に左右の画像を表示し、その左右の画像が観察者の左右の目にそれぞれ対応した画像だけが見えるように、モニタの画像に連動して切り換わるシャッタ付きメガネをかけることで立体視を行うような構成が用いられている。また、３次元画像表示装置のその他の構成として、モニタに表示される左右の画像をモニタ上に取り付けた偏光フィルタ等の偏光装置でそれぞれ直交する偏光成分となるように変調し、観察者が左右の目でそれぞれ対応する偏光成分を透過する偏光メガネをかけることで立体視を行うようなものも提案されている。また、小型のモニタを観察者の頭部に装着するメガネ等の左右に取り付けて、それぞれのモニタに左右の画像を表示して見ることで立体視を可能とする装置も提案されている。
【０００８】
このような立体視内視鏡によって構成した内視鏡装置の開発により観察部位の立体視が可能となってきた。これにより、観察部位における奥行き情報など、体腔内のより多くの情報を得ることができ、直接に肉眼観察する状態に近づけることができる。
【０００９】
図３０は従来の立体視内視鏡の構成の一例を示したものである。この従来例の立体視内視鏡５１は挿入部が硬性で斜視型の硬性鏡による例であり、挿入部５２の基端側に撮像素子５３を備えた撮像部５４が一体的に設けられている。挿入部５２の内部には、立体視を行うための視差のある左右像を取り込むために並行に配置された左右独立の２本の光学系５５が組み込まれている。なお、図では１本の光学系しか示されていないが、２本の光学系が平行して重なった状態で配設されている。この光学系５５では、対物レンズ系５６でそれぞれ結像された像をリレーレンズ系５７で伝送して手元側まで導き、左右の撮像素子５３に結像する構成となっている。また、挿入部５２の光学系５５の外周側には、光源装置に接続されるライトガイド５８が配設され、光源装置からの照明光が先端部まで伝送されるようになっている。
【００１０】
しかしながら、経内視鏡的外科手術を行うときなどにおいて、挿入部を回転させて観察を行う場合、図３０のような従来の構成の立体視内視鏡では、撮像した観察部位の像の重力方向とモニタ上の画像の重力方向とが一致せずに観察しづらくなってしまい、対象部位の把握や手技などに不具合が生じる場合があった。
【００１１】
すなわち、前記従来の構成の立体視内視鏡で図３１に示すように斜視の方向の観察を行った場合に、図３１の（ａ）に示すように光学系５５の向きが垂直方向のときは観察部位の重力方向（被写体を矢印で示す）とモニタ上の画像の重力方向とが一致した状態で観察できるが、図３１の（ｂ）に示すように挿入部を回転させて光学系５５の向きが横方向を向いた状態のときは撮像した像が傾いてしまい、観察部位の重力方向がモニタ上の画像の重力方向と一致せずに観察しづらい状態となる。このため、モニタの観察画像において重力方向が把握しづらく、観察者に混乱が生じ、手術を行う場合などに使い勝手が悪いという問題点がある。
【００１２】
また、立体視でない直視型の硬性内視鏡では、最初に硬性鏡本体をライトガイドケーブルなどの引き出し方向が手術しやすい向きとなるよう位置合わせした後、接眼部に取り付けたＴＶカメラを回転させることで硬性鏡本体を動かさずに観察部位とモニタ上の画像との重力方向を一致させることが可能であるが、従来の立体視内視鏡では、２つの光学系が並列に設けられているため光学系に対して撮像手段を回転させると光束がけられてしまい、内視鏡本体に対して撮像部を回転させることは原理的にできない。よって、直視型の立体視内視鏡の場合には内視鏡全体を回転させることで観察部位とモニタ上の画像との重力方向を一致させることが可能であるが、光学系と一緒に撮像部も回転させざるを得ないため、手術しやすい状態で内視鏡をセッティングすることができず、手術時に煩雑さをまねく問題点が生じる場合がある。
【００１３】
上記問題点を解決すべく、立体視内視鏡において斜視方向の立体視観察を正しく行うことを可能にするため、本出願人は特開平６−５９１９９号公報に開示されていて図３２に示すような立体視内視鏡を提案している。この立体視内視鏡６１の構成では、対物レンズ系６２からリレーレンズ系６３までを同一の光軸を有する光学系で形成し、その射出ひとみの中から瞳分割プリズム６４によって左右光路を取り出して立体視観察を行うようになっている。このような構成は一般に瞳分割方式と呼ばれている。
【００１４】
瞳分割方式の立体視内視鏡では、リレーレンズ系の射出ひとみから左右の光路を取り出す瞳分割プリズムと、それぞれの左右像を結像する結像光学系と、左右の像を受像する撮像素子とを一体的に、前記対物レンズ系とリレーレンズ系の共通の光軸のまわりに回転させることで、すなわち図３２の挿入部６５に対して手元側の撮像部６６を回転させることにより、斜視観察用の光学系の場合でも挿入部の回転に応じて観察画像の重力方向が一定となるように像の姿勢を補正することが可能である。
【００１５】
また、この構成によれば、直視型の立体視内視鏡の場合において、操作しやすいように挿入部等の内視鏡本体を回転調整しても、内視鏡本体の回転位置によらずに手元側の撮像部を回転させるだけで観察画像の重力方向の補正を行うことができる。これにより、手術を行う際の煩雑さなどを防ぎ、操作性を良好に保つと共に、正しい立体視観察を行うことが可能となる。
【００１６】
また、米国特許５，１９１，２０３号公報には、立体視内視鏡として図３３に示すような単一の光軸を持った光学系６７の後方に２つの光学系を並列的に配置した光学系６８を設け、左右の複数の光路を取り出してＣＣＤアレイ６９上に左右像を形成するようにした構成のものが開示されているが、斜視方向の観察を行う構成については示されておらず、前述したような像の姿勢補正などについては全く考慮されていない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した瞳分割方式の立体視内視鏡は、得られる被写体の像の姿勢を補正し、モニタ上の画像の重力方向を補正することができ、正しい立体視観察を行うことが可能であるが、左右の光学系が独立した左右独立方式のものに比べて、観察画像の立体感を決める要因である視差を十分大きくとれないという原理的な欠点を有している。すなわち、スコープの仕様である画角に視差量が依存し、さらにスコープの仕様である挿入部の太さと長さから決まるリレー光学系の像高や開口数（ＮＡ）の制約を直接的に受けるため、現状では立体感が少なすぎて実用レベルの立体感を得ることは困難である。
【００１８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、瞳分割方式では実現できない十分な立体感を得るための視差量を得ることが可能な立体視内視鏡を提供することであり、第２の目的は、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の姿勢の補正ができ、直視のみならず斜視観察においてもモニタ上での画像の重力方向を補正して観察方向が一致した正しい立体視観察を行うことが可能な立体視内視鏡を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１は、立体視内視鏡であって、単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群と、左右の並列した非共軸の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学系を備えたことを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項２は、立体視内視鏡であって、前記前群と前記後群とが相対的に回動可能に構成されていることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項３は、立体視内視鏡であって、前記複数の像を撮像するための撮像装置を備えたことを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項４は、立体視内視鏡であって、単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群と、左右の並列した非共軸の光軸または光路を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸または光路上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群と、前記複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、前記前群に対して前記後群及び撮像装置が一体的に回動可能に構成されていることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項５は、立体視内視鏡であって、単一の光軸または光路を持った視野変換光学系を含む前群と、左右の並列した非共軸の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学系と、前記複数の像を伝送する単一の光軸を持つリレー光学系と、前記リレー光学系により伝送された複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、前記対物光学系の前群に対して前記後群、前記リレー光学系及び前記撮像装置が一体的に回動可能であることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項６は、立体視内視鏡であって、体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿入部の先端部に配置され、同一軸または単一の光軸を持ち、視野変換光学系を含む前群光学系と、この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形成するための左右の並列した非共軸の光学系を含む後群光学系と、前記左右の並列した非共軸の光学系の前方に配置されていて前記前群光学系の光束の中から左右光束を取り出すための開口を持つ絞り手段とを備え、前記前群光学系、絞り手段、及び後群光学系は、同軸の光学系のみを含んだ前群ユニットと前記絞り手段及び左右の並列した非共軸の光学系を含む後群ユニットとに分かれていて、前記前群ユニットに対して前記後群ユニットが一体的に回動可能に構成されていることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項７は、立体視内視鏡であって、体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿入部の先端部に配置され、同一軸または単一の光軸を持ち、視野変換光学系を含む前群光学系と、この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形成するための左右の並列した非共軸の光学系と、前記左右の像を伝送するリレー光学系とを含む後群光学系とを備え、前記左右の像の視差を決定するための絞り手段が前記リレー光学系の瞳位置に設けられていて、この絞り手段により前記左右の並列した非共軸の光学系の前方に入射瞳が形成される構成となっていることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項８は、立体視内視鏡であって、体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿入部の先端部に、単一の光軸を持ち、視野変換光学系を含む本体光学系が一体的に取り付けられており、この本体光学系に続いて前記挿入部の内部に、前記本体光学系からの光束を受けて視差を持つ複数の像を形成するための左右の並列した非共軸の光学系を含んだ後群光学系が、前記挿入部とは別体の光学系ユニットに取り付けて配置されており、前記本体光学系に対して前記光学系ユニットが回動可能に構成されていることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の請求項９は、請求項８に記載の立体視内視鏡であって、前記光学系ユニットは前記挿入部と別体に設けた操作部に結合されていて、該操作部を前記挿入部に対して回動させることにより前記光学系ユニットが前記本体光学系に対して回動され、前記複数の像を受ける撮像装置が前記操作部内に固定されていることを特徴とする。
【００２０】
本願発明の立体視内視鏡においては、前群光学系と後群光学系とを合成してなる画角が決まっていても、左右の光軸間隔を最適な値に設定できる。よって、左右の光軸間隔を十分大きく確保することができ、十分な立体感を得て、適切な立体視を使用者に与えることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図１は立体視内視鏡を含む装置全体の構成を示す説明図、図２は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図３は立体視観察時の像の様子を示す作用説明図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施例の立体視内視鏡１は、細長の形状で硬性の挿入部２を有しており、挿入部２の基端側には挿入部に対して回転可能な把持部を兼ねた操作部３が連設されて構成されている。挿入部２の基端部には側部にライトガイドコネクタ４が設けられ、光源装置５に連結されたライトガイドケーブル６が接続されて光源装置５からの照明光が供給されるようになっている。
【００２３】
また、操作部３の後端部からは信号ケーブル７が延出し、カメラコントロールユニット８に接続されており、立体視内視鏡１の内部に設けられた撮像素子により光電変換されて得られた左右の画像信号がカメラコントロールユニット８に入力されて各種画像信号処理が行われる。カメラコントロールユニット８にはスキャンコンバータ９を介して倍速表示用のモニタ１０が接続されており、左右の目に対応する画像が倍速で交互にモニタ１０上に表示される。この時系列的に順次表示されたモニタ１０上の左右の画像を、左右の目にそれぞれ対応した画像だけが見えるようにモニタの画像に連動して切り換わるシャッタ付きメガネ１１をかけて見ることによって、立体視が可能になっている。
【００２４】
なお、３次元画像表示装置としては、前記のスキャンコンバータ９，モニタ１０，シャッタ付きメガネ１１の構成に限らず、モニタに表示される左右の画像をモニタ上に取り付けた偏光フィルタ等の偏光装置でそれぞれ直交する偏光成分となるように変調し、観察者が左右の目でそれぞれ対応する偏光成分を透過する偏光メガネをかけることで立体視を行うようなものでも良いし、小型のモニタを観察者の頭部に装着するメガネ等の左右に取り付けて、それぞれのモニタに左右の画像を表示して見ることで立体視を可能とするものを用いることもできる。
【００２５】
立体視内視鏡１の主要部の構成を図２に示す。立体視内視鏡１の本体に相当する挿入部２は、外装管１２の内部にライトガイド１３がライトガイドコネクタ４から先端部まで延設され、この内周側に単一の光軸を持った本体光学系１４が配設されて構成されている。挿入部２内の本体光学系１４の後側の空間には、内視鏡本体に対して相対的に回転可能な左右２つの光軸を持つ回転光学系１５を備えた光学系ユニットとしての回転ユニット１６が設けられ、棒状の連結部１７を介して操作部３に一体的に連結されている。回転ユニット１６には前記光学系により結像された左右の像をそれぞれ光電変換する撮像素子１８が設けられており、この撮像素子１８に信号ケーブル７内を延設された信号線１９が接続され、カメラコントロールユニット８と電気的に接続されるようになっている。
【００２６】
光源装置５からの照明光はライトガイドケーブル６，内視鏡内のライトガイド１３を介して内視鏡先端部まで伝送され、観察対象へ照射されて被写体を明るく照明できる。照明された被写体の像は本体光学系１４，回転光学系１５により視差のある左右の像として結像され、それぞれの撮像素子１８により電気信号に変換されてカメラコントロールユニット８へ送られ、各種信号処理が行われて左右の画像信号が生成される。この左右の画像信号をスキャンコンバータ９，モニタ１０，シャッタ付きメガネ１１等からなる３次元画像表示装置によって表示し、観察することにより、観察対象を立体的な画像として立体視観察できる。
【００２７】
観察の際に、立体視内視鏡１の操作部３を回転操作して挿入部２と相対的に回転させることにより、挿入部２に固定されている本体光学系１４に対して、その後方に配置されている回転ユニット１６を相対的に回転させることができる構成となっている。
【００２８】
目的とする十分な立体感を得つつ、像の姿勢の補正を可能にするために、本実施例の立体視内視鏡の光学系の構成は以下のような特徴を有している。すなわち、内視鏡本体に固定された本体光学系１４は単一の光軸を持った光学系で構成されており、一方、本体光学系１４に対して回転可能な回転光学系１５は左右の光軸を持ち並列的に配置された光学系で構成され、前方の本体光学系１４からの光束の中から視差のある光束を取り出して左右の独立した画像を形成することのできる光学系を含んだ構成となっている。そして、回転光学系１５の後方には左右の光軸を持つ光学系により形成された左右の像を受像して光電変換する撮像素子１８が配置されている。なお、形成された左右の像を直接撮像素子で受像する構成としても良いし、あるいは撮像素子の前にリレー光学系を設けて像を伝送した後に撮像素子で受像する構成としても良い。
【００２９】
また、前記回転ユニット１６には、回転光学系１５を通過する左右の視差のある光束を決定づける開口２０が回転光学系１５の左右それぞれの光軸を含む位置に設けられており、回転ユニット１６の回転に連動して開口２０が回転移動し、選択的に本体光学系１４からの光束を視差のある２つの光束として取り込むようになっている。
【００３０】
このように光学系を構成することにより、回転ユニット１６が本体光学系１４に相対的に回転すると左右の画像を形成する光束の取り入れ口である開口２０も同様に回転するので、像の姿勢補正が可能となる。この像の姿勢補正の様子を図３の（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００３１】
図３（ａ）のように、挿入部先端部の向きが上方向（垂直方向）となっている場合、観察部位の重力方向（被写体を矢印で示す）と挿入部先端部の向きとが一致し、回転ユニット１６の左右（Ｒ，Ｌ）の開口２０が水平方向に並んで位置することにより、図の中央部に示すように左右（Ｒ，Ｌ）の撮像素子１８には被写体の重力方向と一致した像（この例では反転している）が結像され、図の右側に示すようにモニタ１０上には重力方向が一致した被写体の左右の画像が表示される。よって、観察部位の重力方向とモニタ上の画像の重力方向とが一致した状態で立体視観察ができる。
【００３２】
図３（ａ）の状態から挿入部２を全体的に回転させて例えば挿入部先端部の向きを横方向（水平方向）にすると、得られる被写体の像が９０゜回転してモニタ上の画像の重力方向が狂ってしまう。本実施例では図３（ｂ）のように挿入部２の本体光学系１４に対して回転ユニット１６を回転させて、図３（ａ）と同様に左右の開口２０を水平方向に並んで位置させることにより、観察部位の重力方向とモニタ上の画像の重力方向とを一致させることができる。
【００３３】
このとき、重要なことは、重力方向に対して左右の開口の並んだ方向が直交していることと、重力方向に対して撮像素子の撮像面の垂直方向が一致していることであり、これによりモニタ上の画像の重力方向を観察部位と一致させることができる。
【００３４】
なお、本体光学系１４を通過できる光束の大きさが回転ユニット１６の２つの開口２０において取り入れる光束の範囲を含むように設定しておくことで、任意の位置に回転ユニット１６を回転させても光線がケラレて像の一部が見えなくなることを防ぐことができる。
【００３５】
さらに、この光学系の構成において、本体光学系内に斜視プリズムを含む視野変換光学系を設けることで、斜視観察に伴う像の姿勢の補正を可能にすることができる。左右２つの独立した光学系を持った構成で、それぞれに斜視観察を行う光学系を配設したものでは、斜視方向の観察方向の変更のために挿入部を回転させてそれぞれの光学系を挿入部の軸のまわりに回転させた場合に、左右の視差がモニタ上の画像で上下方向にも生じてしまい立体視ができなくなる問題点が生じるが、本実施例の構成では斜視の観察方向によらず像の姿勢を補正して常に正しい立体視を行うことができる。
【００３６】
ここで、像の姿勢補正に関する光学系の基本構成について説明する。
【００３７】
像の姿勢補正を可能にするための光学系としての基本構成を取り出してみると図４に示すようになる。すなわち、光学系は、前方に配置された共通の光路または同一の光軸を持った共軸の光学系からなる前群光学系２１と、その後方に並列して配設された、左右２つの非共軸の光学系を含む後群光学系２２とによって構成されている。前記共軸の光学系は、アフォーカル光学系などの画角変換光学系により構成されている。
【００３８】
左右の並列した非共軸の光学系は、前方の共軸の光学系からの光束を受けて、左右独立した視差を持った被写体像（左右像）を形成する。なお、後群光学系２２には左右像をさらに後方へ伝送するためのリレー手段等を含んでいても良い。そして、後群光学系２２で形成された左右像は後方に配置された撮像素子１８により撮像されて電気信号に変換される。
【００３９】
また、前群光学系２１内または後群光学系２２の並列に配置した非共軸の光学系の前方には、左右の光路を分離して取り出すための複数の開口を持った絞り手段２３が配設されている。また、絞り手段としては、後群光学系２２内などに設けた絞りの像が前群光学系２１内などに投影されるような構成としても良い。
【００４０】
像の回転を補正して姿勢補正を行うために、光学系のうち、前群光学系２１は挿入部本体に固定された前群ユニット２４（前述の本体光学系１４に相当）に、後群光学系２２は挿入部本体に対して回転可能な後群ユニット２５（前述の回転光学系１５に相当）にそれぞれ分離されて配置された構成となっている。なお、図４のように後群ユニット２５側に前群光学系２１の一部が配置されていてもかまわない。
【００４１】
前群ユニット２４には、共軸の光学系のみが配置されていて、挿入部の回転に伴う光路の移動に際しても光線がケラレずに常に所定範囲の光束を通すことができるように光路が確保されている。一方、後群ユニット２５には、左右の光路を実質的に決定する絞り手段２３が配置され、この絞り手段２３の後方に左右の非共軸の光学系が配置されており、左右の視差のある独立した像を形成するようになっている。撮像素子１８は、必ずしも後群ユニット２５と連動して一体的に回転させる必要はないが、本実施例では後群ユニット２５と一体的に回転する構成とする。後群ユニット２５と撮像素子１８とを一体的にしない場合は、挿入部の回転に伴って像がケラレたり、回転したりするのでそれなりの工夫が必要となる。
【００４２】
次に、本実施例の光学系及び瞳分割方式の光学系のそれぞれの基本構成における立体感について説明する。
【００４３】
本実施例の光学系の構成では、前群光学系においてアフォーカル光学系などの画角変換光学系を設けることにより、たとえ硬性内視鏡の仕様としての画角、太さ等が決められていても、前記画角変換光学系と後群の光学系の画角とで硬性内視鏡としての画角が決定することになるので、後で詳しく述べるように左右の光軸間隔を画角に直接的に依存しないようにすることができる。よって、視差量を光学系全体の画角によらずに最適な値に変更し設定することが可能となる。また、瞳分割方式に比べて通常の仕様の画角範囲で視差量を大きくすることが可能となる。
【００４４】
まず、本実施例との比較として瞳分割方式の光学系における立体感について説明する。瞳分割方式の光学系の基本的な構成を図５に示す。
【００４５】
立体視内視鏡の有効長をＬ、レンズの径をＤ、対物の焦点距離をｆ１、画角を２ωとする。通常の腹腔鏡を例にすると、Ｌ＝３００ｍｍ、Ｄ＝φ６〜φ７程度、２ω＝６０°〜７０°程度である。ここではＤ＝φ７、２ω＝６０°とする。
【００４６】
対物の焦点距離ｆ１と画角２ω及び像高ｈとの関係は、
ｈ＝ｆ１・ｔａｎω
となる。ここで、像高ｈは、Ｄ／２を越えることはなく、通常Ｄ／２＞ｈ＞Ｄ／４の範囲に設定されるが、立体感を大きくするにはｈが大きいほど良いのでここでは最大値をとってｈ＝Ｄ／２と仮定する。
【００４７】
リレー光学系のリレー長Ｌ１は、リレー回数を１回と仮定すると立体視内視鏡の有効長Ｌの約半分程度であり、１５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度となる。リレー光学系の開口数ＮＡが大きいほど立体感が大きくなるので、ここではＬ１＝１５０ｍｍとする。
【００４８】
以上の各値を用いることにより、入射ひとみ径ｄは、以下の式で表すことができる。
【００４９】

これに前記各条件の数値を代入すると、

となる。
【００５０】
前記の式で求められる入射ひとみ径ｄと半画角ωとの関係を図６に示す。図６の特性図からわかるように、入射ひとみ径ｄと半画角ωとはほぼ反比例の関係になるため、画角２ωによって入射ひとみ径ｄが直接的に変化する。ｄは入射ひとみの直径であり、瞳分割方式ではこのひとみの中から左右光路を取り出すようになっているため、左右の光軸間隔は、ｄを越えることはなく、実際にはｄよりも少し小さい値をとる。よって、瞳分割方式では、立体感を得るための視差量を決める光軸間隔は画角によって直接的に変化することになる。
【００５１】
なお、リレー光学系のリレー回数を１回から３回に増加させても、左右の光軸間隔はあと３倍程度大きくなるだけである。リレー回数は、１，３，５…と１つおきの値をとるが、立体視内視鏡の有効長Ｌが決まっており、また収差の影響もあるため、実質上限があり、通常３回程度が限界である。
【００５２】
続いて、本実施例の光学系における立体感について説明する。本実施例の光学系の基本的な構成を図７に示す。
【００５３】
ここで、立体視内視鏡の有効長をＬ、レンズの径をＤ、対物の焦点距離（前群光学系と後群光学系との合成焦点距離）をｆ３、画角を２ωとする。瞳分割方式の場合と同様に、通常の腹腔鏡を例にとり、Ｌ＝３００ｍｍ、Ｄ＝φ６〜φ７程度、２ω＝６０°〜７０°程度とする。
【００５４】
合成焦点距離ｆ３と画角２ω及び像高ｈとの関係は、
ｈ＝ｆ３・ｔａｎω
となる。ここで、像高ｈは、図８の（ａ）に示すように、左右の光路のひとみ径を最大として像高が最大となるようにしてもＤ／４を越えることはできない。また、図８の（ｂ）に示すように、左右の光路のひとみ径を小さくして像高を小さくすると、後群光学系における左右の光学系の光軸間隔を広げることができ、立体感を増すことができるが、像が小さくなるので画質的には不利になる。
【００５５】
前群光学系を略アフォーカル光学系と考えて、角倍率をβとし、後群光学系の画角を２θとすると、前群光学系と後群光学系とを合成してなる画角２ωは、

の関係式で表すことができる。
【００５６】
つまり、硬性内視鏡の仕様としての画角２ωが決まっていても、前群光学系の角倍率βと後群光学系の画角２θを変更することができる自由度がある。β及び２θを変えることで左右の光軸間隔を変えることができるので、瞳分割方式のように画角によって直接的に最大視差量が決まってしまうことがなく、左右の光軸間隔を最適な値に設定することができる利点がある。
【００５７】
ここでは一例として、ｈ＝Ｄ／４として後群光学系における左右の光軸間隔をＤ／２とし、また、β＝１／２、２ω＝６０°とする。このとき後群光学系の半画角θはθ＝１５°となる。これらの条件で物体側の左右の光軸間隔ｄ′を求めると、

となり、ここでＤ＝φ７とすると、

となる。
【００５８】
このように求められる物体側の左右の光軸間隔ｄ′と半画角ωとの関係を図９に示す。図９の特性図からわかるように、左右の光軸間隔ｄ′は対物の画角に依存せず、前群光学系の角倍率β及び後群光学系の画角２θを適当に変化させて左右の光軸間隔を変えることができる。
【００５９】
瞳分割方式の場合と比較すると、立体感を得るための視差量を決める左右の光軸間隔においては、実用域で約数倍〜十倍程度のポテンシャルを持っている。よって、本実施例の構成によれば、前述した像の姿勢補正に加えて、左右の光軸間隔を十分大きく確保することができ、十分な立体感を得ることができるため、適切な立体視を行うことが可能となる。また、像高を小さくすることにより画質は少し落ちるが、後群光学系の光軸間隔を広げるようにすれば、視差量をより大きくすることができる。
【００６０】
次に、斜視方向の観察を行うための光学系の基本構成について説明する。
【００６１】
斜視化を行うために、本実施例では斜視プリズム等による視野変換光学系を前群光学系の中に配置する。前述したように、本実施例の光学系においては、左右の光路を決定し、互いに光線が混じり合わないように光路分割を行うための絞り手段を、後群光学系における並列に配置され左右独立した光軸を有する光学系と一体的に回動可能に設けるようにしている。この絞り手段は、斜視プリズム内に配置するのは通常不可能であるから、絞り位置は斜視プリズムの後方に設定することになる。
【００６２】
前群光学系においては、左右の光路を確保するために太い光束を通過させるようにする必要があるため、斜視プリズム内において太い光束を通すことができるように構成する。すなわち、斜視プリズム内で光路がケラレないために、後群光学系の前方に絞りを配置する、左右独立した光軸を有する光学系の前方に凸レンズを配置することで左右光軸を近づける方向にする、以上２点を考慮して光学系を構成する。つまり、２ωの画角に対して、後群光学系の画角２θを小さめにすると共に、前群光学系のアフォーカル倍率βを小さめに設定した構成とする。
【００６３】
なお、光路を確保するために絞りを配置すべき位置が斜視プリズムの内部になってしまうことがある。この場合は、プリズム内部に絞り部材を置くことができないので、リレー光学系内の前記絞りを配置すべき位置と光学的に共役な位置に単一の開口を持つ絞り部材を配置する。この構成では、光路を逆にたどったとき、後群の２つの光学系によってリレー光学系内の絞り部材の像がそれぞれプリズム内に投影されるため、２つの開口の像が並存するかたちになり、プリズム内に２つの開口を持つ絞り部材を配置した場合と同様の効果が得られる。
【００６４】
すなわち、リレー光学系によって並列した左右の光学系のそれぞれの射出ひとみ及び像をリレーして、リレー光学系と同軸となるよう左右の射出ひとみを斜視プリズム内に投影し、ここに絞りを配置する構成とすることで、斜視プリズム内に瞳を投影する。
【００６５】
以上述べたような光学系の基本構成を採用することにより、本実施例の目的である像の姿勢補正、十分な立体感、及び斜視方向の観察を達成することができ、実用の際に不具合のない立体視内視鏡を提供することができる。
【００６６】
図２に戻り、本実施例の立体視内視鏡における光学系などの具体的な構成について説明する。
【００６７】
前群光学系としての本体光学系１４は、先端側からカバーガラス１４ａ、平凹レンズ１４ｂ、３０°斜視プリズム１４ｃ、メニスカス凸レンズ１４ｄの共通の光軸を持った光学系により構成されている。これらの前群光学系は、立体視内視鏡の挿入部２内に一体的に固定されて前群ユニットを構成している。
【００６８】
この３０°斜視プリズム１４ｃを含む前群光学系により、本実施例の立体視内視鏡１の光学系は斜視観察方向が３０°方向に設定されている。３０°斜視プリズム１４ｃは、２つのプリズムを接着剤で接合して形成されたもので、平凹レンズ１４ｂから入射した光は、プリズムの接合面を通過して底面で反射した後、プリズムの接合面で全反射して、メニスカス凸レンズ１４ｄの方に向かって曲げられ出射する。
【００６９】
後群光学系としての回転光学系１５は、左右の視差のある画像を形成するために並列に配設された一対の光学系からなっている。左右各々の光学系は、共通の光軸を有し、前方より凸レンズと接合面を有するメニスカスレンズとからなる結像光学系で構成されている。後群光学系は、前群光学系からの光束を受けて左右の画像を結像する。
【００７０】
前群光学系と後群光学系との間には、左右の光束を分離する２つの開口２０を持った絞り手段が配置されている。
【００７１】
後群光学系で結像した左右像は、回転ユニット１６内に設けられた左右一対の撮像素子１８上に結像される。この左右の撮像素子１８により電気信号に変換された左右の画像がモニタ１０に表示される。
【００７２】
回動可能な回転ユニット１６には、前記回転光学系１５、開口２０による絞り手段、撮像素子１８が設けられ、連結部１７を介して操作部３に連結されており、操作部３を回転させることで回転ユニット１６の各部が一体的に挿入部２の本体光学系１４に対して相対的に回動するようになっている。
【００７３】
回転ユニット１６の回転に伴い、後群光学系によって取り出される左右の光路の前群光学系内において通過する位置が円周状に移動するが、これらの光路がケラレないように、太径の光束を通過できるように予め前群光学系において光路を確保しておくようにする。
【００７４】
撮像素子１８からの出力信号を伝送するための信号線１９は、操作部３内を通って外部のカメラコントロールユニット８に接続されるが、この信号線１９を前記回転ユニット１６を回転させるための連結部１７を構成するパイプ状の回転力量伝達部材の内部に組み込むことで構成を簡単化している。
【００７５】
また、本実施例の構成では、後群光学系を含む回転ユニット１６が操作部３と一体的に構成され、前群光学系が挿入部２と一体的に固定されており、これら２つのユニットが別体となっているため、挿入部２を含む本体ユニットより操作部３を含む操作部ユニットを引き抜いて取り外すこともできる。よって、操作部ユニットを本体ユニットより取り外して視野方向の異なるプリズムを含んだ光学系を備えた別の本体ユニットに差し替えて交換可能な構成とすることができ、斜視観察方向を変えた複数の立体視内視鏡挿入部に対して回転ユニット１６及び操作部３を共用することが可能となる。
【００７６】
図１０ないし図１２に光学系の構成の変形例を示す。図１０の第１の例では、前群光学系として直角プリズム２６が設けられ、後群光学系として並列に配置した凸レンズ２７が設けられている。そして、前群ユニット２４には直角プリズム２６による共通光路の光学系が配置され、後群ユニット２５には左右の像を形成する並列の凸レンズ２７と、左右の光路を決める２つの開口をもつ絞り手段２３とが配置されている。また、後群ユニット２５の後方には後群光学系の左右の光路に対応して撮像素子１８が配置されている。
【００７７】
図１１の第２の例では、前群光学系として共通の光路を持つ同軸の光学系である平行カバーガラス２８ａ，平凹レンズ２８ｂ，７０°プリズム２８ｃ，平行プリズム２８ｄ，メニスカス凸レンズ２８ｅが設けられ、後群光学系として並列に配置した凸レンズ２９が設けられている。そして、前群ユニット２４には前群光学系のうちのカバーガラス２８ａ，凹レンズ２８ｂ，７０°プリズム２８ｃが配置され、後群ユニット２５には前群光学系の平行プリズム２８ｄ，メニスカス凸レンズ２８ｅと、後群光学系の並列の凸レンズ２７とが配置されている。後群ユニット２５には、さらに平行プリズム２８ｄの前方に左右の光路を決める２つの開口をもつ絞り手段２３が配置されている。また、後群ユニット２５の後方には図１０の例と同様に撮像素子１８が配置されている。
【００７８】
図１２の第３の例では、前群光学系として共通の光路を持つ同軸の光学系である平行カバーガラス３０ａ，平凹レンズ３０ｂ，３０°斜視プリズム３０ｃ，平凸レンズ３０ｄが設けられ、後群光学系として並列に配置した凸レンズ３１ａと、平凸ロッドレンズ，凸レンズ，平凸レンズからなるリレーレンズ系３１ｂとが設けられている。そして、前群ユニット２４には前群光学系の平行カバーガラス３０ａ，平凹レンズ３０ｂ，３０°斜視プリズム３０ｃ，平凸レンズ３０ｄが配置され、後群ユニット２５には後群光学系の並列の凸レンズ３１ａと、リレーレンズ系３１ｂとが配置されている。
【００７９】
後群ユニット２５には、さらにリレーレンズ系３１ｂ内に絞り手段２３が配置されている。この絞り手段２３は、左右の並列の光学系を通して、３０°斜視プリズム３０ｃ内に左右分離したひとみ３２を決定している。すなわち、左右のひとみを決定する絞りが後群ユニット内に配置された構成となっている。また、後群ユニット２５の後方には図１０の例と同様に撮像素子１８が配置されている。
【００８０】
このように、視野変換光学系を有し、像の姿勢補正が可能な光学系の構成としては種々の変形例が考えられる。
【００８１】
以上説明したように、本実施例の光学系の構成によれば、立体視内視鏡において、瞳分割方式以外の方式を用いて瞳分割方式では実現できない十分な立体感を得るための視差量を得ることが可能である。また、単一の光軸も持つ前群光学系に対して左右の像を取り出す２つの光軸を持つ後群光学系を回転可能とすることで、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の回転方向の姿勢補正が可能となる。これにより、直視観察の場合では立体視内視鏡本体を所望の回転位置に保持したままで、手元側の操作部を回転調整するだけで画像の重力方向を補正することができる。また、直視のみならず斜視観察においても、立体視内視鏡本体を回転させて所望の観察方向に向けたときに、像のケラレや立体感を損なうことなくモニタ上での画像の重力方向を補正することができ、観察方向が一致した正しい立体視観察を行うことが可能となる。
【００８２】
図１３ないし図１５は本発明の第２実施例に係り、図１３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図１４は絞り手段としてのフレア絞りの構成を示す説明図、図１５は後群光学系、絞り手段、撮像素子の配置を示す構成説明図である。
【００８３】
第２実施例は第１実施例の光学系における前群光学系の構成を変更した例である。
【００８４】
本実施例の立体視内視鏡３３は、前群光学系が固定配置された挿入部３４に、第１実施例と同様の構成の回転ユニット１６が連結された操作部３が挿入部に対して回動可能に取り付けられた構成となっている。
【００８５】
挿入部３４には、前群光学系として単一の光軸を持った本体光学系３５が配設されている。本体光学系３５は、第１実施例とは異なる斜視方向の観察を行うための７０°プリズム３５ａを備えており、斜視観察方向が７０°方向に設定されている。
【００８６】
本体光学系３５の外周部にはライトガイド１３が視野方向に向けて照明光を出射できるように配設されている。挿入部３４の基端部にはライトガイド１３の入射端部が配置されたライトガイドコネクタ４が設けられ、光源装置からの照明光が供給されるようになっている。これにより、立体視内視鏡本体としての挿入部３４を操作部３と相対的に回転させても、常に照明光を観察範囲に照射できるようになっている。
【００８７】
また、本体光学系３５内には、７０°プリズム３５ａとメニスカス凸レンズ３５ｂとの間に、プリズム内等でのフレアを除去するためにリング状のフレア絞り３６が平行プリズム３５ｃに接合された状態で配設されている。フレア絞り３６の構成を図１４に示す。図１４の（ａ）はフレア絞りの正面図、（ｂ）は側断面図である。フレア絞り３６は、回転ユニット１６の回転に伴って、挿入部３４内の前群光学系中での左右の光路が輪帯状に移動するのに合わせて光路を確保しながら、プリズム内等でのフレアを除去できるように、リング状の開口を有して構成されている。
【００８８】
図１５は回転ユニット１６を前方から見た場合の後群光学系、絞り手段、撮像素子の配置を示したものである。並列した２つの光学系からなる回転光学系１５で構成される後群光学系の後方に、それぞれの光学系の光路に対応して撮像素子１８が配置されており、回転光学系１５の前方に配置された開口２０による絞り手段を介して通過した光線が回転光学系１５によって撮像素子１８上に結像される構成となっている。これらの後群光学系、絞り手段、撮像素子は一体的に固定されて配設され、前群光学系に対して回転可能になっている。
【００８９】
本実施例の挿入部３４には、第１実施例と共通の回転ユニット１６及び操作部３を含む操作部ユニットを挿入部内に挿入して組み合わせることができるようになっている。よって前述したように、共通の後群光学系に斜視観察方向の異なる前群光学系を組み合わせて立体視内視鏡を構成し、視野方向を変更することができる。第１実施例の前群光学系と第２実施例の前群光学系とを交換すると、斜視観察方向を３０゜から７０゜に変更することができる。
【００９０】
ここで、前群光学系をほぼアフォーカル光学系で構成することによって、後群光学系を共用して前群光学系を他の視野方向の異なるものに交換する際に、機構的なガタつき等によって前群光学系と後群光学系との間隔が多少変わっても、ピントや視差量が変わらないようにすることができる。
【００９１】
図１６及び図１７は本発明の第３実施例に係り、図１６は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図１７は左右の画像を形成する際の手順を示す作用説明図である。
【００９２】
第３実施例は、前述の第１実施例とは異なり、前群光学系の視野変換光学系の構成を変更すると共に、一つの撮像素子で左右の像を撮像するように構成した例である。
【００９３】
本実施例の立体視内視鏡４０は、第１実施例と同様に、前群光学系が固定配置された挿入部４１に、挿入部に対して回動可能な操作部４２が連設されて構成されており、この操作部４２には後群光学系を備えた回転ユニット４３が連結されて挿入部４１内に配置されている。操作部４２は、挿入部４１の基端部に設けられた固定用突起部４４ａに係合溝部４４ｂが係合することによって挿入部に対して回動可能に取り付けられ、挿入部４１と操作部４２とが分離できない構造となっている。
【００９４】
挿入部４１には、前群光学系として単一の光軸を持った本体光学系４５が配設されている。本体光学系４５は、３０°の斜視方向の観察を行うためのプリズムを有して構成されており、ダハ面を有する直角プリズム（ダハプリズム）４５ａと、反射面を２面有した直角プリズム４５ｂとが空気層をはさんで配置されたプリズム構成となっている。
【００９５】
このようなプリズム構成を採用することにより、第１実施例における３０°斜視プリズムを用いた構成に比べて、プリズムの光路長が短くて済むので、小型化に適した光学系を構成することができる。
【００９６】
前群光学系への入射光は、前方のダハプリズム４５ａのダハ面で反射し、後方の直角プリズム４５ｂの入射面に垂直に入射する。そして、直角プリズム４５ｂの底面で反射した後、空気層に接する面で全反射し、メニスカス凸レンズ４５ｃに入射する。
【００９７】
回転ユニット４３には、後群光学系としての並列した２つの光学系からなる回転光学系４６と、回転光学系４６で結像された左右の像を受光して光電変換する一つの撮像素子４７とが配設されている。
【００９８】
本実施例では、撮像素子４７の撮像面において、図１７の（ａ）に示すように、一つのイメージエリア内の半分の左右それぞれの位置に後群光学系で形成された左右の像が結像される。この左右の像は、撮像素子４７により光電変換され、図１７の（ｂ）に示すように左右の像に電気的に分離された後、図１７の（ｃ）に示すように、拡大され、さらに画像の中心の位置合わせが行われて表示装置としてのモニタ１０に表示される。このように視差のある左右の画像を得ることで立体視を可能としている。
【００９９】
本実施例の構成では、一つの撮像素子で左右の像を撮像するようにしているので、挿入部内での撮像素子の配置を容易にすることができる。また、撮像素子とカメラコントロールユニットとを接続する信号線が少なくて済むため、挿入部の細径化が容易にできる。
【０１００】
なお、本実施例の場合は、回転ユニットに設けられる開口による絞り手段と左右並列に配置された後群光学系とが一体的に前群光学系に対して回動可能に構成されていれば良く、必ずしも撮像素子を後群光学系などと一体的に回動させる必要はない。また、左右の像が撮像素子に受像されるようにさえしていれば、後で左右の像を分離して方向を合わせて表示することで立体視を可能にできる。
【０１０１】
図１８及び図１９は本発明の第４実施例に係り、図１８は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図１９は光学系の設計データの定義を示す説明図である。
【０１０２】
第４実施例は、前群光学系と後群光学系とを固定された前群ユニットと回動可能な後群ユニットとに配分する際の光学系の配置構成を変更した例である。本実施例の光学系の構成は前述した各実施例に適用可能であり、他の部分の構成は同様であるため説明を省略する。
【０１０３】
本実施例の立体視内視鏡の挿入部７１には、挿入部に固定されて配設された前群ユニットとして共軸の前群光学系の一部であるカバーガラス７２ａ，平凹レンズ７２ｂ，７０°斜視プリズム７２ｃが前方から順に設けられている。
【０１０４】
一方、挿入部７１内の前群ユニットの後方には、挿入部に対して回動可能に配設された後群ユニットとしての回転ユニット７３が設けられ、この回転ユニット７３には、共軸の前群光学系の一部である平行平板プリズム７２ｄ，メニスカス凸レンズ７２ｅと、並列に配置された左右非共軸の一対の後群光学系とが配設されている。左右並列に配置された後群光学系は、前方から凸レンズ７４ａと、接合面を有するメニスカスレンズ７４ｂとからなる結像光学系により構成されている。
【０１０５】
これらの前群ユニットと後群ユニットとの間には、視差のある左右の像を形成するための左右光束を分離する絞り７５が配置されている。この絞り７５は、回転ユニット７３の前端部に固定されており、後群光学系と一体的に回転するようになっている。
【０１０６】
本実施例の光学系は、７０°の斜視方向の観察を行えるように、７０°斜視プリズム７２ｃを備えている。図１８には左右のうち一方の光束の光路を図示してある。
【０１０７】
図１８のように構成された光学系の実施的な設計データを以下に示す。図１９に設計データの定義を示し、表１に前記定義に従う曲率半径ｒ，面間隔ｄ，屈折率ｎ，アッベ数νの各データを記載する。なお、Ｋは面番号である。
【０１０８】

【０１０９】
ここで、
後群光学系の偏芯量として、ｒ１〜ｒ６面の光軸に対するｒ７〜ｒ１１面の光軸の並行偏芯量＝３．５ｍｍ
前記レンズ系全体の
焦点距離ｆ′＝４．５４９５
後側の焦点位置ｆＢ＝９．５６９８
前側の焦点位置ｆＦ＝８．１１２８
ＦナンバーＦＮＯ＝５．１
像高＝３ｍｍ
とし、
前群光学系の負レンズ群（平凹レンズ）の焦点距離ｆ１＝−１２．６３４
前群光学系の正レンズ群（メニスカス凸レンズ）の焦点距離ｆ２＝６３．１３４
とすると、
｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＝｜−１２．６３４｜／｜６３．１３４｜＝０．２０
となり、よって入射光軸間隔は、３．５ｍｍ×０．２０＝０．７ｍｍとなる。
【０１１０】
本実施例では、前群ユニットと後群ユニットの分離位置を共軸光学系である前群光学系の凹レンズと凸レンズとの間に設けたことにより、光線束の通る光路が共軸光学系の入射側で大きくならないので、光学系を実装する際に挿入部を細径化しやすいという効果がある。つまり、前群光学系における前方の凹レンズと後方の凸レンズとの間に左右光路を分離する絞りを配置する構成とし、回転に伴う像の姿勢補正を可能とするために回転可能な後群ユニットには絞り、前群光学系の凸レンズ、左右並列の後群光学系、左右の像を受ける撮像素子を配置することで、より小型化を図ることができる。
【０１１１】
図２０は本発明の第５実施例に係る立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図である。
【０１１２】
第５実施例は第４実施例の光学系の構成の変形例であり、第４実施例の光学系における前群光学系の斜視プリズムを変更して斜視観察方向を５０°とした例である。第５実施例の挿入部７６には、前群ユニットとして挿入部に固定されて配置された前群光学系において、平凹レンズ７２ｂの後方に５０°斜視プリズム７７が設けられている。その他の構成は第４実施例と同様である。
【０１１３】
このように斜視プリズム等の視野変換光学系の構成を変更することによって、第４実施例と同様の作用効果を有する立体視内視鏡の斜視観察方向を容易に所望の方向に設定することができる。
【０１１４】
図２１及び図２２は本発明の第６実施例に係り、図２１は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図２２は前端側の光学系の構成を拡大して示した断面図である。
【０１１５】
第６実施例は、後群光学系においてリレー光学系を設けて構成した例である。
【０１１６】
本実施例の立体視内視鏡８０は、第１実施例と同様に、前群光学系を備えた前群ユニットが固定配置された挿入部８１に、挿入部に対して回動可能な操作部８２が連設されて構成されており、この操作部８２には後群光学系を備えた後群ユニットとしての回転ユニット８３が連結されて挿入部８１内に配置されている。
【０１１７】
挿入部８１には、前群光学系として単一の光軸を持った本体光学系８４が固定されて配設されている。本体光学系８４は、前方からカバーガラス８４ａ，平凹レンズ８４ｂ，３０°斜視プリズム８４ｃ，メニスカス凸レンズ８４ｄにより構成されている。
【０１１８】
回転ユニット８３には、後群光学系として、凸レンズ８５ａとメニスカス接合レンズ８５ｂとからなる左右並列に配置された非共軸の一対の光学系と、この一対の光学系で結像した像をリレーする一本の光軸からなるリレー光学系８５ｃとにより構成された回転光学系８５が配設されている。また、回転ユニット８３の後端側の操作部８２内には、リレー光学系８５ｃで伝送された左右の像をそれぞれ撮像する撮像素子１８が配置されている。
【０１１９】
本実施例では、リレー光学系を設けることにより、左右に配列した光学系を通過させる光束を決定づけるための絞り手段を、左右の非共軸の光学系の前方ではなく、リレー光学系の中に配置することができるようになっている。ここでは、リレー光学系８５ｃの中央に１つ孔の開口を持った絞り８６が設けられている。また、光学系において、リレー光学系を等倍でしかもテレセントリック光学系のリレーとし、かつ対物の射出ひとみを無限遠とすることで、リレー光学系の開口を通過できる光束を前方にたどると、左右の並列の光学系をそれぞれ通して、斜視プリズム８４ｃ内に左右の分離した絞りの像（ひとみ）を形成するような構成となっている。
【０１２０】
プリズムの内部に左右の開口を設けることは不可能であるが、本実施例のように光学系を構成することにより、リレー光学系でひとみをリレーすることで実質的にプリズム内にひとみを設けることができる。これにより、斜視プリズムを含む前群光学系を細径化することが実現できる。
【０１２１】
また、左右の像をリレー光学系で伝送することで、細長の挿入部以外の部位である手元側の操作部内に撮像素子を配置することができる。このため、撮像素子を配設するための箇所にスペース的に余裕があり、細径化を妨げることなく実装が容易にできるという効果がある。
【０１２２】
なお、本実施例では、リレー光学系の中央に開口を持った絞りを配置した構成としているが、リレー光学系の長さを選んで適当な値に設定することで、レンズの大きさ自体が絞りの役目をなすようにリレー光学系の外径または間隔環が絞りの機能を有するように構成することも可能である。
【０１２３】
図２２は本実施例の光学系のうちのリレー光学系より前端側の光学系の構成を拡大して示したものである。この光学系の構成は、第４実施例のものと同じ曲率半径ｒ，面間隔ｄ，屈折率ｎのデータを有するものであるが、斜視観察方向を３０°としたプリズムを配設しているため、プリズムの光路長が長くなり、絞り位置がプリズムの反射面付近になってしまう。このため、絞りを配置することが困難となるが、リレー光学系を後ろに配置し、リレー光学系内に設けた絞りをプリズムの反射面付近に結像させることによって、前群光学系を細径としたままで斜視方向３０°の観察を可能にすることができる。
【０１２４】
図２３及び図２４は本発明の第７実施例に係り、図２３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図２４は光学系の設計データの定義を示す説明図である。
【０１２５】
第７実施例は第６実施例の光学系の構成の変形例であり、第６実施例の光学系における前群光学系の斜視プリズムを変更して斜視観察方向を７０°とした例である。第７実施例の挿入部８７には、前群ユニットとして挿入部に固定されて配置された前群光学系において、平凹レンズ８４ｂの後方に７０°斜視プリズム８８が設けられている。その他の構成は第４実施例と同様であり、後群光学系の左右に配列した非共軸の光学系８５ａ，８５ｂの後方には図示しないリレー光学系が設けられている。
【０１２６】
図２３のように構成された光学系の実施的な設計データを以下に示す。図２４に設計データの定義を示し、表２に前記定義に従う曲率半径ｒ，面間隔ｄ，屈折率ｎ，アッベ数νの各データを記載する。なお、Ｋは面番号である。
【０１２７】

【０１２８】
ここで、
後群光学系の偏芯量として、ｒ１〜ｒ６面の光軸に対するｒ７〜ｒ１１面の光軸の並行偏芯量＝３．５ｍｍ
前記レンズ系全体の
焦点距離ｆ′＝４．５７４６
後側の焦点位置ｆＢ＝６．５４４１
前側の焦点位置ｆＦ＝５．９０３２
ＦナンバーＦＮＯ＝４．７
像高＝３ｍｍ
とし、
前群光学系の負レンズ群（平凹レンズ）の焦点距離ｆ１＝−８．３９９
前群光学系の正レンズ群（メニスカス凸レンズ）の焦点距離ｆ２＝２８．８４５
とすると、
｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＝｜−８．３９９｜／｜２８．８４５｜＝０．２９
となり、よって入射光軸間隔は、３．５ｍｍ×０．２９＝１．０２ｍｍとなる。
【０１２９】
本実施例の光学系の構成は、第４実施例のものと類似しているが、先端部のプリズム光学系の長さを短くしてより細径化、小型化が可能な構成となっている。また、第６実施例と同様にリレー光学系を配設することにより、撮像素子を手元側に配置することができ、立体視内視鏡内部の各構成要素の実装を容易にすることができる。
【０１３０】
図２５ないし図２８は本発明の第８実施例に係り、図２５は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図、図２６は挿入部の回転に伴う像の反転を説明する作用説明図、図２７は挿入部と撮像ユニットの回転量を調整する変速ギア機構の構成を示す説明図、図２８は挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び撮像素子の位置を示す作用説明図である。
【０１３１】
本実施例の立体視内視鏡９０は、第１実施例と同様に、前群光学系が固定配置された挿入部９１に、挿入部に対して回動可能な操作部９２が連設されて構成されている。また、挿入部９１内には挿入部に対して回動可能な後群光学系を備えた撮像ユニット９３が配設されており、挿入部９１及び撮像ユニット９３の基端部と操作部９２とは変速ギア機構９４を介して連結されている。
【０１３２】
挿入部９１には、前群光学系として第３実施例とほぼ同様の構成の単一の光軸を持った本体光学系９５が配設されている。一方、撮像ユニット９３には、後群光学系としての並列した２つの光学系からなる回転光学系９６と、回転光学系９６で結像された左右の像をそれぞれ受光して光電変換する撮像素子１８とが配設されている。
【０１３３】
本実施例では、前群光学系には視野変換光学系として視野方向が３０°斜視のプリズムが設けられているが、ダハプリズムを用いずに２つの直角プリズム９５ａ，９５ｂによる構成であり、プリズム内での反射回数が３回と奇数回数になっているため、後群光学系へ送られる像がうら像になっている。これに伴い、像の姿勢補正のために挿入部９１と撮像ユニット９３とを相対的に回転させる際に入射ひとみも回転してしまう。これにより以下のような不具合が生じる。
【０１３４】
例えば図２６に示すように、挿入部９１を撮像ユニット９３に対して１８０°回転させると、左右の撮像素子１８Ｒ，１８Ｌで受像される画像が入れ替わってしまい、立体感が左右逆転するという問題点が生じる。
【０１３５】
このように、小型化などのために反射回数が奇数回のプリズムを設けるようにした場合は、像がうら像となることに加えて、入射ひとみの回転による立体感の異常が生じる。これを解決するために、本実施例では挿入部と撮像ユニットの回転量を調整する変速ギア機構９４を設けるようにしている。
【０１３６】
図２７に変速ギア機構９４の構成を示す。操作部９２内には、歯数が１：２のギア９７ａ，９７ｂが連結された２連ギア９７が軸支され、挿入部９１の基端部にはギア９７ａと噛合するギア９８が、撮像ユニット９３の基端部にはギア９７ｂと噛合するギア９９がそれぞれ形成されている。この構成により、挿入部９１の回転が１：２に変速されて撮像ユニット９３に伝達される。すなわち、挿入部９１の回転角θに対して、２θの角度で撮像ユニット９３が回転するようになっている。
【０１３７】
図２８は挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量を示したものである。図２８の（ａ）に示す回転位置（０゜）に対して、図２８の（ｂ），（ｃ）に示すように挿入部９１をそれぞれ４５゜，９０゜と回転させると、挿入部９１の回転角θの２倍（２θ）である９０゜，１８０゜の回転量だけ撮像ユニット９３の後群光学系，開口，及び撮像素子１８Ｒ，１８Ｌが回転する。これにより、左右の入射ひとみ像を常にそれぞれ左右の並列した光学系を通して左右の撮像素子に結像させることができ、入射ひとみの回転による立体感の異常を防止することが可能となる。
【０１３８】
ただし、これだけではまだ不十分であり、それぞれの像姿勢の回転を補正するためには、挿入部９１が回転した分だけ撮像素子１８の回転量を補正するように、挿入部９１の回転角θの回転に対して撮像素子１８を左右それぞれの光軸のまわりに逆方向にθだけ回転させる必要がある。
【０１３９】
そこで、本実施例では、図２８に示すようにそれぞれの撮像素子１８Ｒ，１８Ｌの垂直下側（重力方向）におもり１００を設けることによって、左右の撮像素子が常に同一方向を向くようにしている。これにより、挿入部９１がθ回転して撮像ユニット９３が２θ回転するのに対して、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌをそれぞれ逆方向にθ回転させることと同じことを実現できる。
【０１４０】
以上のように、本実施例によれば、視野変換光学系において反射回数が奇数回のプリズムを設けた構成の場合に、入射ひとみの回転に伴う立体感の補正を行うことが可能となると共に、前述の各実施例と同様に挿入部の回転に応じた像の姿勢補正を行うことができ、正しい立体視観察が可能な立体視内視鏡を提供できる。
【０１４１】
図２９は本発明の第９実施例に係る立体視内視鏡における挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び像姿勢を補正する際の手順を示す作用説明図である。
【０１４２】
第９実施例は、第８実施例の変形例であり、像の姿勢補正を行う際に撮像素子を逆方向に回転させる代わりに電気的処理により姿勢補正を行うようにした例である。立体視内視鏡の構成は第８実施例とほぼ同様であり、ここでは説明を省略する。
【０１４３】
本実施例では、図２９の（ａ），（ｂ）に示すように、第８実施例と同様に挿入部９１をθ（４５゜）回転させると、挿入部９１の回転角の２倍である２θ（９０゜）の回転量だけ撮像ユニット９３の後群光学系，開口，及び撮像素子１８Ｒ，１８Ｌが回転する。これにより、入射ひとみの回転による立体感の異常を防止することができる。このとき、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌをそれぞれ逆方向にθ回転させずに、電気的処理により姿勢補正を行う。
【０１４４】
すなわち、本実施例では挿入部９１の回転角を検出しておき、撮像素子１８Ｒ，１８Ｌでそれぞれ撮像した画像を、図２９の（ｂ）に示すように後で電気的に拡大して逆方向にθ回転させた後、３次元画像表示装置のモニタ１０に表示する。挿入部９１の回転角を検出するには、例えば図２５の変速ギア機構９４の部分にエンコーダを取り付けて、エンコーダの出力により回転角度を検出する構成が考えられる。このような電気的処理により、像姿勢の補正が可能となる。
【０１４５】
像の姿勢を補正するために撮像した画像を回転させる際に、長方形の撮像エリアを持つ撮像素子で取り込んだ画像をそのまま回転すると、画像の周辺部に画像が表示されない空白部分が生じてしまう。例えば画像を９０°回転させると左右両端部に空白部分ができてしまう。そこで、本実施例では撮像した画像を逆方向にθ回転させる前に拡大することによって、画像を回転させてもモニタ上の表示画面に画像のない空白部分が現れないようにする。
【０１４６】
なお、うら像については、例えば撮像した画像をメモリに記憶した後に読み出し方向を変えて読み出すことによって、電気的に画像を反転させることができ、このような手段によって容易に修正することができる。
【０１４７】
［付記］
以上詳述したように本発明の実施態様によれば、以下のような構成を得ることができる。すなわち、
（１）単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学系を備えたことを特徴とする立体視内視鏡。
【０１４８】
（２）前記前群と前記後群とが相対的に回動可能に構成されている前記付記（１）に記載の立体視内視鏡。
【０１４９】
（３）前記複数の像を撮像するための撮像装置を備えた前記付記（１）に記載の立体視内視鏡。
【０１５０】
（４）単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群と、複数の光軸または光路を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸または光路上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群と、前記複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、
前記前群に対して前記後群及び撮像装置が一体的に回動可能に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５１】
（５）単一の光軸または光路を持った視野変換光学系を含む前群と、複数の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学系と、
前記複数の像を伝送する単一の光軸を持つリレー光学系と、
前記リレー光学系により伝送された複数の像を撮像するための撮像装置とを備えたことを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５２】
（６）前記対物光学系の前群に対して前記後群、リレー光学系及び撮像装置が一体的に回動可能である前記付記（５）に記載の立体視内視鏡。
【０１５３】
（７）前記前群が、物体側より順に、負レンズ群、視野変換光学系、正レンズ群からなる前記付記（１）に記載の立体視内視鏡。
【０１５４】
（８）前記付記（７）に記載の立体視内視鏡において、
前記前群はほぼアフォーカル光学系からなり、
前記後群は２つの正レンズ群を併置した構成からなり、
前記前群の負レンズ群の焦点距離をｆ１、前記前群の正レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、以下の条件を満足する。
【０１５５】
０．０１＜｜ｆ１／ｆ２｜≦１
（９）体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、
前記挿入部の先端部に配置された同一軸または単一の光軸を持つ前群光学系と、
この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形成するための共軸でない並列に配置された光学系を含む後群光学系と、
前記共軸でない並列に配置された光学系の前方に配置されていて前記前群光学系の光束の中から左右光束を取り出すための開口を持つ絞り手段とを備え、
前記前群光学系、絞り手段、及び後群光学系は、同軸の光学系のみを含んだ前群ユニットと前記絞り手段及び共軸でない光学系を含む後群ユニットとに分かれていて、前記前群ユニットに対して前記後群ユニットが一体的に回動可能に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５６】
（１０）体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、
前記挿入部の先端部に配置された同一軸または単一の光軸を持つ前群光学系と、
この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形成するための共軸でない並列に配置された光学系と、前記左右の像を伝送するリレー光学系とを含む後群光学系とを備え、
前記左右の像の視差を決定するための絞り手段が前記リレー光学系の瞳位置に設けられていて、この絞り手段により前記並列に配置された光学系の前方に入射瞳が形成される構成となっていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５７】
（１１）前記リレー光学系は、前記左右の像の瞳を該リレー光学系の瞳位置で重ね合わせることで、左右それぞれの開口を同軸化させたものである前記付記（１０）に記載の立体視内視鏡。
【０１５８】
（１２）体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、
前記挿入部の先端部に単一の光軸を持つ本体光学系が一体的に取り付けられており、
この本体光学系に続いて前記挿入部の内部に、前記本体光学系からの光束を受けて視差を持つ複数の像を形成するための共軸でない光学系を含んだ後群光学系が、前記挿入部とは別体の光学系ユニットに取り付けて配置されており、
前記本体光学系に対して前記光学系ユニットが回動可能に構成されていることを特徴とする立体視内視鏡。
【０１５９】
（１３）前記付記（１２）に記載の立体視内視鏡において、
前記光学系ユニットは前記挿入部と別体に設けた操作部に結合されていて、該操作部を前記挿入部に対して回動させることにより前記光学系ユニットが前記本体光学系に対して回動され、
前記複数の像を受ける撮像装置が前記操作部内に固定されている。
【０１６０】
（１４）前記付記（１２）に記載の立体視内視鏡において、
前記光学系ユニットは前記複数の像を受けるための撮像装置を備えている。
【０１６１】
（１５）前記付記（１２）に記載の立体視内視鏡において、
前記光学系ユニット内には前記共軸でない光学系と共に前記複数の像を伝送するリレー光学系が配置されていて、この光学系ユニットは前記挿入部と別体に設けた操作部に結合され、さらに前記複数の像を受ける撮像装置が前記挿入部内の前記光学系ユニットまたは前記操作部内に配置され、これらの光学系ユニット、撮像装置、操作部が操作部本体として前記挿入部を含む内視鏡本体に対して回動する。
【０１６２】
（１６）前記付記（１）〜（７）に記載の立体視内視鏡において、
前記視野変化光学系として、３０゜斜視のダハプリズムを含む構成を前記前群の光学系に設けたもの。
【０１６３】
（１７）前記付記（３）〜（６），（１３）〜（１５）に記載の立体視内視鏡において、
前記撮像装置は一つの撮像素子で構成され、この一つの撮像素子により前記複数の像を取り込み、この撮像装置の後段に電気的像姿勢の補正手段を備えている。
【０１６４】
（１８）前記付記（１）〜（７）に記載の立体視内視鏡において、
前記視野変化光学系は、奇数回反射のプリズムを含む構成であり、
前記前群の光学系の少なくとも一部を含む本体光学系と、この本体光学系に対して回動可能な前記後群の光学系を含む光学系ユニットとを有し、
前記本体光学系に対して前記光学系ユニットが２倍の比率で同一方向に回転し、前記複数の像を受像する撮像装置が前記本体光学系に対して１：１の比率で逆方向に回転することで像の姿勢補正を行うもの。
【０１６５】
（１９）前記付記（１）〜（７）に記載の立体視内視鏡において、
前記前群の光学系にリング状のフレア絞りを配置したもの。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、瞳分割方式では実現できない十分な立体感を得るための視差量を得ることが可能であり、また、挿入部の回転による観察方向の変化に応じて像の姿勢の補正ができ、直視のみならず斜視観察においてもモニタ上での画像の重力方向を補正して観察方向が一致した正しい立体視観察を行うことが可能な立体視内視鏡を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図１は立体視内視鏡を含む装置全体の構成を示す説明図
【図２】立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図３】立体視観察時の像の様子を示す作用説明図
【図４】像の姿勢補正を可能にするための光学系としての基本構成を示す構成説明図
【図５】瞳分割方式の光学系の基本的な構成を示す構成説明図
【図６】瞳分割方式の光学系における入射ひとみ径と半画角との関係を示す特性図
【図７】本実施例の立体視内視鏡における光学系の基本的な構成を示す構成説明図
【図８】像高と左右の光路のひとみ径との関係を示す説明図
【図９】本実施例の光学系における物体側の左右の光軸間隔と半画角との関係を示す特性図
【図１０】光学系の構成の変形例として第１の例を示す構成説明図
【図１１】光学系の構成の変形例として第２の例を示す構成説明図
【図１２】光学系の構成の変形例として第３の例を示す構成説明図
【図１３】図１３ないし図１５は本発明の第２実施例に係り、図１３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図１４】絞り手段としてのフレア絞りの構成を示す説明図
【図１５】後群光学系、絞り手段、撮像素子の配置を示す構成説明図
【図１６】図１６及び図１７は本発明の第３実施例に係り、図１６は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図１７】左右の画像を形成する際の手順を示す作用説明図
【図１８】図１８及び図１９は本発明の第４実施例に係り、図１８は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図１９】光学系の設計データの定義を示す説明図
【図２０】本発明の第５実施例に係る立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図２１】図２１及び図２２は本発明の第６実施例に係り、図２１は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図２２】前端側の光学系の構成を拡大して示した断面図
【図２３】図２３及び図２４は本発明の第７実施例に係り、図２３は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図２４】光学系の設計データの定義を示す説明図
【図２５】図２５ないし図２８は本発明の第８実施例に係り、図２５は立体視内視鏡の主要部の構成を示す軸方向断面図
【図２６】挿入部の回転に伴う像の反転を説明する作用説明図
【図２７】挿入部と撮像ユニットの回転量を調整する変速ギア機構の構成を示す説明図
【図２８】挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び撮像素子の位置を示す作用説明図
【図２９】本発明の第９実施例に係る立体視内視鏡における挿入部の回転に対する撮像ユニットの回転量及び像姿勢を補正する際の手順を示す作用説明図
【図３０】従来の立体視内視鏡の一例を示す構成説明図
【図３１】図３０に示した立体視内視鏡における立体視観察時の像の様子を示す作用説明図
【図３２】瞳分割方式の立体視内視鏡の構成例を示す説明図
【図３３】単一の光軸を持った光学系の後方に２つの光学系を並列的に配置した光学系を有する立体視内視鏡の構成例を示す説明図
【符号の説明】
１…立体視内視鏡
２…挿入部（内視鏡本体）
３…操作部
１０…モニタ
１４…本体光学系（前群光学系）
１４ｂ…平凹レンズ
１４ｃ…３０°斜視プリズム
１４ｄ…メニスカス凸レンズ
１５…回転光学系（後群光学系）
１６…回転ユニット
１７…連結部
１８…撮像素子
２０…開口（絞り手段）
２４…前群ユニット
２５…後群ユニット

Claims

単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群と、左右の並列した非共軸の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学系を備え、前記前群と前記後群とが相対的に回動可能に構成され、前記回動の位置は最も物体側に形成される像よりも物体側にあることを特徴とする立体視内視鏡。
単一の光軸を持った視野変換光学系を含む前群と、左右の並列した非共軸の光軸または光路を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸または光路上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群と、前記複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、前記前群に対して前記後群及び撮像装置が一体的に回動可能に構成され、前記回動の位置は最も物体側に形成される像よりも物体側にあることを特徴とする立体視内視鏡。
単一の光軸または光路を持った視野変換光学系を含む前群と、左右の並列した非共軸の光軸を持ち前記前群からの光束を受けて各々の光軸上に像を形成することにより複数の像を形成する光学系を含む後群とからなる対物光学系と、前記複数の像を伝送する単一の光軸を持つリレー光学系と、前記リレー光学系により伝送された複数の像を撮像するための撮像装置とを備え、前記対物光学系の前群に対して前記後群と前記リレー光学系と前記撮像装置が一体的に回動可能であり、前記回動の位置は最も物体側に形成される像よりも物体側にあることを特徴とする立体視内視鏡。
体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿入部の先端部に配置され、同一軸または単一の光軸を持ち、視野変換光学系を含む前群光学系と、この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形成するための左右の並列した非共軸の光学系を含む後群光学系と、前記左右の並列した非共軸の光学系の前方に配置されていて前記前群光学系の光束の中から左右光束を取り出すための開口を持つ絞り手段とを備え、前記前群光学系、前記絞り手段、及び前記後群光学系は、同軸の光学系のみを含んだ前群ユニットと、前記絞り手段と左右の並列した非共軸の光学系を含む後群ユニットとに分かれていて、前記前群ユニットに対して前記後群ユニットが一体的に回動可能に構成され、前記回動の位置は最も物体側に形成される像よりも物体側にあることを特徴とする立体視内視鏡。
体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿入部の先端部に配置され、同一軸または単一の光軸を持ち、視野変換光学系を含む前群光学系と、この前群光学系の後方に引き続いて配置されていて前記前群光学系からの光束を受けて左右の視差のある像を形成するための左右の並列した非共軸の光学系と、前記左右の像を伝送するリレー光学系とを含む後群光学系とを備え、前記左右の像の視差を決定するための絞り手段が前記リレー光学系の瞳位置に設けられていて、この絞り手段により前記左右の並列した非共軸の光学系の前方に入射瞳が形成され、前記前群光学系に対して前記絞り手段と前記後群光学系が一体的に回動可能に構成され、前記回動の位置は最も物体側に形成される像よりも物体側にあることを特徴とする立体視内視鏡。
体内等の空間に挿入して内部を立体的に観察するための挿入部を備えた立体視内視鏡において、前記挿入部の先端部に、単一の光軸を持ち、視野変換光学系を含む本体光学系が一体的に取り付けられており、この本体光学系に続いて前記挿入部の内部に、前記本体光学系からの光束を受けて視差を持つ複数の像を形成するための左右の並列した非共軸の光学系を含んだ後群光学系が、前記挿入部とは別体の光学系ユニットに取り付けて配置されており、前記本体光学系に対して前記光学系ユニットが回動可能に構成され、前記回動の位置は最も物体側に形成される像よりも物体側にあることを特徴とする立体視内視鏡。
前記光学系ユニットは前記挿入部と別体に設けた操作部に結合されていて、該操作部を前記挿入部に対して回動させることにより前記光学系ユニットが前記本体光学系に対して回動され、前記複数の像を受ける撮像装置が前記操作部内に固定されていることを特徴とする請求項６に記載の立体視内視鏡。