JP3581408B2 - 立体視硬性内視鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、硬性鏡を用いて物体を立体的に観察、撮影する立体視硬性内視鏡に関し、特に、この立体視硬性内視鏡の照明手段の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体視硬性内視鏡は、物体像を形成する対物レンズ、この像を伝達するリレーレンズ、リレーレンズにより伝達された像を左右に分割する瞳分割手段、分割された２つの像をそれぞれ観察、あるいは撮像する手段とを備え、体腔内の部位を観察するための医療用、あるいはエンジン等の機械内部を観察するための工業用の用途等に用いられる。
【０００３】
内視鏡には、物体を照明するための照明手段が必要となるが、照明手段としては、観察部側に設けられた光源からの光束をライトガイドファイバー束等により挿入部先端に導く構成が広く用いられている。
【０００４】
例えば米国特許第４，３６４，６２９号には、挿入部に配置された対物レンズ、リレーレンズの断面形状を、立体視に用いられる光束が透過する部分のみをカバーするよう楕円形とし、短辺方向のスペースに照明用のファイバーを配置した構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の立体視硬性内視鏡は、像を伝達するための光学系と照明光を伝達するためのライトガイドファイバー束とを別個に設ける必要があるため、部品のコストが嵩み、かつ、挿入部の径が大きくならないように楕円形のレンズを用いる場合には、このレンズの製造コストが通常の円形レンズより高くなるため、内視鏡全体のコストをより高くするという問題がある。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、挿入部内に照明用のライトガイドファイバー束を配置することなく、照明光を挿入部の先端まで伝達す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する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる立体視硬性内視鏡は、上記の目的を達成させるため、物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、一次光学系の瞳位置に配置されて瞳内の光束を２つの領域に分割する瞳分割手段と、瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、瞳内の二次光学系による観察対象領域以外の領域から照明光を一次光学系に入射させるよう配置された照明手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
以下、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の一実施例を説明する。実施例の立体視硬性内視鏡は、図１に示されるように、体腔内等の狭い空間内部に挿入される管状の挿入部１と、この挿入部１の基端側に接続された観察部２とを備える。
【０００９】
挿入部１の内部には、物体の像を形成する３枚構成の対物レンズ系１１と、対物レンズ系１１により形成された像を伝達する複数のレンズから構成される第１のリレーレンズ系１２と、射出瞳を形成する第２のリレーレンズ系１３とが物体側から順に配置され、これらのレンズ系により一次光学系１０が構成されている。
【００１０】
観察部２内には、一次光学系１０の瞳Ｅｐに一致して瞳分割手段としてのダハミラー２１が配置されると共に、このダハミラー２１で分割された左右の各光路には、それぞれ結像レンズ２２、ミラー２３、接眼レンズ２４から構成される一対の二次光学系２０ａ，２０ｂが配置されている。
【００１１】
なお、この明細書では、瞳分割手段より物体側の光学系を一次光学系、これより観察側の光学系を二次光学系と定義する。
【００１２】
観察部２には、照明手段３０が、瞳Ｅｐ内の二次光学系２０ａ，２０ｂによる観察対象領域以外の領域から照明光を第２のリレーレンズ系１３に入射させるよう配置されている。照明手段３０は、光源３１、コンデンサレンズ３２、ライトガイドファイバー束３３から構成されている。
【００１３】
物体からの光Ｌ０は、図１に破線で示したように、一次光学系１０の対物レンズ系１１、第１のリレーレンズ系１２、第２のリレーレンズ系１３を介して瞳Ｅｐの位置に達する。片目で観察する場合には、この一次光学系１０の瞳Ｅｐの位置に眼を置くことにより、物体を観察することができる。
【００１４】
実施例の立体視硬性内視鏡では、上記の瞳Ｅpの位置に瞳Ｅpを分割するダハミラー２１を配置し、分割された光路のそれぞれに結像レンズ２２、接眼レンズ２４を有する二次光学系２０ａ，２０ｂを配置して両目での観察を可能としている。なお、実施例では、観察者が直接接眼レンズ２４を覗くことにより観察する構成としているが、結像レンズ２２の像面にＣＣＤ等の撮像素子を配置し、撮影された像をディスプレイ上で観察する構成とすることもできる。
【００１５】
立体視を可能とするためには、１つの物体を異なる方向から観察する必要があり、そのためには、二次光学系２０ａ，２０ｂに対して瞳内の異なる領域を通過した光束を導く必要がある。そこで、実施例では、ダハミラー２１により瞳を左右に分割すると共に、分割の前後で一次光学系１０の光軸Ａｘ０と二次光学系２０ａ，２０ｂの光軸Ａｘ１，Ａｘ２とがシフトするよう配置している。
【００１６】
図２（Ａ）に示すように、ダハミラー２１は、その分割ラインが一次光学系１０の光軸Ａｘ０に一致して配置されているのに対し、分割後の二次光学系２０ａ，２０ｂの光軸Ａｘ１，Ａｘ２は、分割される二次光学系の瞳Ｅ１，Ｅ２の中心に一致するようにシフトして配置されている。このため、二次光学系２０ａ，２０ｂの光軸Ａｘ１，Ａｘ２を逆に物体側にたどってゆくと、二次光学系２０ａ，２０ｂにより１つの物体を異なる方向から視差をもって観察できることが理解できる。したがって、二次光学系の一方を左眼、他方を右眼で覗くことにより立体視が可能となる。
【００１７】
このようにダハミラー２１により瞳を分割する場合、一次光学系１０の瞳Ｅｐと各二次光学系２０ａ，２０ｂの瞳Ｅ１，Ｅ２とが図２（Ｂ）に示すように全て円形であると、二次光学系２０ａ，２０ｂの瞳Ｅ１，Ｅ２の直径は最大で一次光学系１０の瞳Ｅｐの直径の半分となり、瞳Ｅｐ内で瞳Ｅ１，Ｅ２と重複しない領域は、観察のための像の伝達には寄与しないこととなる。
【００１８】
照明手段３０は、この瞳Ｅｐ上の観察に寄与しない領域から照明光Ｌ１，Ｌ２を入射させるよう配置されている。この実施例では、照明光をガイドするライトガイドファイバー束３３の端面が照明光Ｌ１，Ｌ２の入射領域に一致するよう形成され、ダハミラー２１に隣接して配置されている。
【００１９】
瞳Ｅｐから一次光学系１０内に入射した照明光は、第２のリレーレンズ系１３、第１のリレーレンズ系１２、対物レンズ系１１を介して物体側に伝達される。一次光学系１０の瞳Ｅｐ内の各点には、観察視野の全ての点からの光束が到達しているため、逆にいえば、瞳Ｅｐから入射した光束は視野内の全ての領域に到達してこれを照明することとなる。
【００２０】
図３（Ａ）は、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の他の実施例を示す。一次光学系１０については前記の実施例と同一であるため最も像側に位置する第２のリレーレンズ系１３のみ図示している。
【００２１】
この実施例では、一次光学系１０の瞳Ｅｐの位置に、瞳分割手段として物体の像を再形成する一対のセパレータレンズ２５，２５が配置され、これらのセパレータレンズ２５，２５の像面に入射端面を一致させるようにイメージガイドファイバー束２６，２６が設けられると共に、これらのイメージガイドファイバー束２６，２６の射出側端面に形成された像を観察するための接眼レンズ２７，２７が設けられている。
【００２２】
また、照明手段３０は、前記の実施例と同様に光源３１、コンデンサレンズ３２、ライトガイドファイバー束３３とから構成され、一次光学系１０の瞳Ｅｐから照明光を入射させるよう配置されている。
【００２３】
図３（Ｂ）に示されるように、セパレータレンズ２５，２５は、互いに外接し、かつ、瞳Ｅｐに内接するように設けられており、照明手段３０は、照明光Ｌ１，Ｌ２が瞳Ｅｐ内でセパレータレンズが配置された領域以外の領域から一次光学系１０に入射するよう配置されている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一次光学系のうちの観察に利用される光束が透過しない部分を用いて照明光を伝達することにより、ライトガイドファイバー束等の別個の手段を用いることなく、照明光を伝達することができ、部品点数を低減することにより硬性内視鏡のコストダウンを可能にすると共に、従来のような楕円形のレンズを用いなくとも挿入部の径を小さく保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる立体視硬性内視鏡の一実施例を示す光学系全体の説明図である。
【図２】（Ａ）は、図１のダハミラー部分の拡大図、（Ｂ）は瞳上での光束の位置関係を示す説明図である。
【図３】この発明にかかる立体視硬性内視鏡の他の実施例を示し、（Ａ）は光学系の一部の説明図、（Ｂ）は瞳上での光束の位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 挿入部
２ 観察部
１０ 一次光学系
１１ 対物レンズ系
１２ 第１のリレーレンズ系
１３ 第２のリレーレンズ系
２０ａ，２０ｂ 二次光学系
２１ ダハミラー
３０ 照明手段
３１ 光源
３２ コンデンサレンズ
３３ ライトガイドファイバー束
【産業上の利用分野】
この発明は、硬性鏡を用いて物体を立体的に観察、撮影する立体視硬性内視鏡に関し、特に、この立体視硬性内視鏡の照明手段の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体視硬性内視鏡は、物体像を形成する対物レンズ、この像を伝達するリレーレンズ、リレーレンズにより伝達された像を左右に分割する瞳分割手段、分割された２つの像をそれぞれ観察、あるいは撮像する手段とを備え、体腔内の部位を観察するための医療用、あるいはエンジン等の機械内部を観察するための工業用の用途等に用いられる。
【０００３】
内視鏡には、物体を照明するための照明手段が必要となるが、照明手段としては、観察部側に設けられた光源からの光束をライトガイドファイバー束等により挿入部先端に導く構成が広く用いられている。
【０００４】
例えば米国特許第４，３６４，６２９号には、挿入部に配置された対物レンズ、リレーレンズの断面形状を、立体視に用いられる光束が透過する部分のみをカバーするよう楕円形とし、短辺方向のスペースに照明用のファイバーを配置した構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の立体視硬性内視鏡は、像を伝達するための光学系と照明光を伝達するためのライトガイドファイバー束とを別個に設ける必要があるため、部品のコストが嵩み、かつ、挿入部の径が大きくならないように楕円形のレンズを用いる場合には、このレンズの製造コストが通常の円形レンズより高くなるため、内視鏡全体のコストをより高くするという問題がある。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、挿入部内に照明用のライトガイドファイバー束を配置することなく、照明光を挿入部の先端まで伝達す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する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる立体視硬性内視鏡は、上記の目的を達成させるため、物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、一次光学系の瞳位置に配置されて瞳内の光束を２つの領域に分割する瞳分割手段と、瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、瞳内の二次光学系による観察対象領域以外の領域から照明光を一次光学系に入射させるよう配置された照明手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
以下、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の一実施例を説明する。実施例の立体視硬性内視鏡は、図１に示されるように、体腔内等の狭い空間内部に挿入される管状の挿入部１と、この挿入部１の基端側に接続された観察部２とを備える。
【０００９】
挿入部１の内部には、物体の像を形成する３枚構成の対物レンズ系１１と、対物レンズ系１１により形成された像を伝達する複数のレンズから構成される第１のリレーレンズ系１２と、射出瞳を形成する第２のリレーレンズ系１３とが物体側から順に配置され、これらのレンズ系により一次光学系１０が構成されている。
【００１０】
観察部２内には、一次光学系１０の瞳Ｅｐに一致して瞳分割手段としてのダハミラー２１が配置されると共に、このダハミラー２１で分割された左右の各光路には、それぞれ結像レンズ２２、ミラー２３、接眼レンズ２４から構成される一対の二次光学系２０ａ，２０ｂが配置されている。
【００１１】
なお、この明細書では、瞳分割手段より物体側の光学系を一次光学系、これより観察側の光学系を二次光学系と定義する。
【００１２】
観察部２には、照明手段３０が、瞳Ｅｐ内の二次光学系２０ａ，２０ｂによる観察対象領域以外の領域から照明光を第２のリレーレンズ系１３に入射させるよう配置されている。照明手段３０は、光源３１、コンデンサレンズ３２、ライトガイドファイバー束３３から構成されている。
【００１３】
物体からの光Ｌ０は、図１に破線で示したように、一次光学系１０の対物レンズ系１１、第１のリレーレンズ系１２、第２のリレーレンズ系１３を介して瞳Ｅｐの位置に達する。片目で観察する場合には、この一次光学系１０の瞳Ｅｐの位置に眼を置くことにより、物体を観察することができる。
【００１４】
実施例の立体視硬性内視鏡では、上記の瞳Ｅpの位置に瞳Ｅpを分割するダハミラー２１を配置し、分割された光路のそれぞれに結像レンズ２２、接眼レンズ２４を有する二次光学系２０ａ，２０ｂを配置して両目での観察を可能としている。なお、実施例では、観察者が直接接眼レンズ２４を覗くことにより観察する構成としているが、結像レンズ２２の像面にＣＣＤ等の撮像素子を配置し、撮影された像をディスプレイ上で観察する構成とすることもできる。
【００１５】
立体視を可能とするためには、１つの物体を異なる方向から観察する必要があり、そのためには、二次光学系２０ａ，２０ｂに対して瞳内の異なる領域を通過した光束を導く必要がある。そこで、実施例では、ダハミラー２１により瞳を左右に分割すると共に、分割の前後で一次光学系１０の光軸Ａｘ０と二次光学系２０ａ，２０ｂの光軸Ａｘ１，Ａｘ２とがシフトするよう配置している。
【００１６】
図２（Ａ）に示すように、ダハミラー２１は、その分割ラインが一次光学系１０の光軸Ａｘ０に一致して配置されているのに対し、分割後の二次光学系２０ａ，２０ｂの光軸Ａｘ１，Ａｘ２は、分割される二次光学系の瞳Ｅ１，Ｅ２の中心に一致するようにシフトして配置されている。このため、二次光学系２０ａ，２０ｂの光軸Ａｘ１，Ａｘ２を逆に物体側にたどってゆくと、二次光学系２０ａ，２０ｂにより１つの物体を異なる方向から視差をもって観察できることが理解できる。したがって、二次光学系の一方を左眼、他方を右眼で覗くことにより立体視が可能となる。
【００１７】
このようにダハミラー２１により瞳を分割する場合、一次光学系１０の瞳Ｅｐと各二次光学系２０ａ，２０ｂの瞳Ｅ１，Ｅ２とが図２（Ｂ）に示すように全て円形であると、二次光学系２０ａ，２０ｂの瞳Ｅ１，Ｅ２の直径は最大で一次光学系１０の瞳Ｅｐの直径の半分となり、瞳Ｅｐ内で瞳Ｅ１，Ｅ２と重複しない領域は、観察のための像の伝達には寄与しないこととなる。
【００１８】
照明手段３０は、この瞳Ｅｐ上の観察に寄与しない領域から照明光Ｌ１，Ｌ２を入射させるよう配置されている。この実施例では、照明光をガイドするライトガイドファイバー束３３の端面が照明光Ｌ１，Ｌ２の入射領域に一致するよう形成され、ダハミラー２１に隣接して配置されている。
【００１９】
瞳Ｅｐから一次光学系１０内に入射した照明光は、第２のリレーレンズ系１３、第１のリレーレンズ系１２、対物レンズ系１１を介して物体側に伝達される。一次光学系１０の瞳Ｅｐ内の各点には、観察視野の全ての点からの光束が到達しているため、逆にいえば、瞳Ｅｐから入射した光束は視野内の全ての領域に到達してこれを照明することとなる。
【００２０】
図３（Ａ）は、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の他の実施例を示す。一次光学系１０については前記の実施例と同一であるため最も像側に位置する第２のリレーレンズ系１３のみ図示している。
【００２１】
この実施例では、一次光学系１０の瞳Ｅｐの位置に、瞳分割手段として物体の像を再形成する一対のセパレータレンズ２５，２５が配置され、これらのセパレータレンズ２５，２５の像面に入射端面を一致させるようにイメージガイドファイバー束２６，２６が設けられると共に、これらのイメージガイドファイバー束２６，２６の射出側端面に形成された像を観察するための接眼レンズ２７，２７が設けられている。
【００２２】
また、照明手段３０は、前記の実施例と同様に光源３１、コンデンサレンズ３２、ライトガイドファイバー束３３とから構成され、一次光学系１０の瞳Ｅｐから照明光を入射させるよう配置されている。
【００２３】
図３（Ｂ）に示されるように、セパレータレンズ２５，２５は、互いに外接し、かつ、瞳Ｅｐに内接するように設けられており、照明手段３０は、照明光Ｌ１，Ｌ２が瞳Ｅｐ内でセパレータレンズが配置された領域以外の領域から一次光学系１０に入射するよう配置されている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一次光学系のうちの観察に利用される光束が透過しない部分を用いて照明光を伝達することにより、ライトガイドファイバー束等の別個の手段を用いることなく、照明光を伝達することができ、部品点数を低減することにより硬性内視鏡のコストダウンを可能にすると共に、従来のような楕円形のレンズを用いなくとも挿入部の径を小さく保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる立体視硬性内視鏡の一実施例を示す光学系全体の説明図である。
【図２】（Ａ）は、図１のダハミラー部分の拡大図、（Ｂ）は瞳上での光束の位置関係を示す説明図である。
【図３】この発明にかかる立体視硬性内視鏡の他の実施例を示し、（Ａ）は光学系の一部の説明図、（Ｂ）は瞳上での光束の位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 挿入部
２ 観察部
１０ 一次光学系
１１ 対物レンズ系
１２ 第１のリレーレンズ系
１３ 第２のリレーレンズ系
２０ａ，２０ｂ 二次光学系
２１ ダハミラー
３０ 照明手段
３１ 光源
３２ コンデンサレンズ
３３ ライトガイドファイバー束
Claims (3)
- 物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、
前記一次光学系の瞳位置に配置されて該瞳内の光束を２つの領域に分割する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、
前記瞳内の前記二次光学系による観察対象領域以外の領域から照明光を前記一次光学系に入射させるよう配置された照明手段とを備えることを特徴とする立体視硬性内視鏡。 - 前記一次光学系、前記二次光学系の瞳が、全て円形であることを特徴とする請求項１に記載の立体視硬性内視鏡。
- 前記一次光学系が、前記物体の像の伝達と、前記照明手段からの照明光の伝達とに共用されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の立体視硬性内視鏡。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31930094A JP3581408B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 立体視硬性内視鏡 |
| US08/564,537 US5976071A (en) | 1994-11-29 | 1995-11-29 | Stereoscopic endoscope |
| US09/309,889 US6338711B1 (en) | 1994-11-29 | 1999-05-11 | Stereoscopic endoscope |
| US09/309,552 US6517479B1 (en) | 1994-11-29 | 1999-05-11 | Stereoscopic endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31930094A JP3581408B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 立体視硬性内視鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08152568A JPH08152568A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3581408B2 true JP3581408B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=18108663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31930094A Expired - Fee Related JP3581408B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 立体視硬性内視鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3581408B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| EP2762972B1 (en) * | 2006-02-13 | 2020-04-08 | Midmark Corporation | Monocular three-dimensional imaging |
| JP5531483B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2014-06-25 | ソニー株式会社 | 撮像装置および映像記録再生システム |
| EP2200271B1 (en) * | 2008-08-29 | 2017-05-10 | Sony Corporation | Imaging device and image recording and playback system |
| US9565993B2 (en) | 2012-05-17 | 2017-02-14 | Pioneer Corporation | Endoscope |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP31930094A patent/JP3581408B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH08152568A (ja) | 1996-06-11 |
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