JP4248771B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測又は立体視を行うための対物光学系を含む外径の小さい挿入部を有する内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
立体視及び計測内視鏡の用途として、工業用では例えば以下の分野がある。
・原子力発電所における冷却水の送水パイプの検査。
・発電プラントの蒸気発生機のタービンブレードの検査。
・航空機エンジンの検査。
【０００３】
また、医療用では、内視鏡下外科手術への応用がある。
いずれの場合も、分解や開腹をすることなく、傷やクラックや患部に対して、その大きさや深さを計測したり、立体視を用いて修理や処置を安全に効率よく行うことができる。
【０００４】
立体視内視鏡及び計測内視鏡の従来技術を図８乃至図１３を用いて説明する。従来、立体視及び計測のために視差を得る場合、左右まったく同じ光学系を２つ並列に並べることが広く知られている。しかし、実際には左右の光学系は、必ず誤差があるため左右の画像はまったく同じにはならず、左右の画像の相対的な相違によって、立体視の場合は、観察者の左右像の融合を妨げ疲労の原因となる。また、計測の場合は、測定誤差の原因となる。従って、疲労や誤差を抑えるためには、左右の光学部品を少なくする必要がある。
【０００５】
これを解決する手段として、以下の２つの先行技術がある。
▲１▼特開平８−１２２６６５号を図９に示す。
▲２▼特開平１１−００６９６７号を図１０に示す。
【０００６】
これらの先行技術は、左右の光学系の一部を左右共通にしており、誤差の低減が期待できる。しかし、明るさ絞り５５は、並列に配置した対物レンズに対応して形成された、２つの開口である。このため、開口位置の光軸に対するずれや、左右の開口形状の誤差は、左右の画像の誤差となる。
【０００７】
明るさ絞りの開口を１つにした先行技術として、
▲３▼特開平１１−１０９２５７号の第４実施例を図８に示す。
明るさ絞り５４は１つの開口であり、前記課題を解決している。この先行技術は先端アフォーカルアダプター式内視鏡である。先端アフォーカルアダプター式内視鏡の全体図を図１１に示す。また、先端部の拡大図が図１２である。さらに、図１３は先端部の対物光学系の断面図である。図１１乃至図１３に示す通り先端アフォーカルアダプター５は、内視鏡本体４と着脱自在である。図１３に示す通り、マスターレンズ６は、内視鏡本体４に設けられ、撮像素子７に対しておおよそ無限遠物体に焦点位置を調整する。
【０００８】
また、先端アフォーカルアダプター５は、観察目的に適した、視野角や視野方向の種類の違うものを用意して、マスターレンズの物体側の位置Ｘにて着脱可能である。先端アフォーカルアダプター５を取付けた様子を、図１３（ａ）に示す。取りはずした様子を図１３（ｂ）に示す。先端アフォーカルアダプター５は、装着した時に、撮像素子に結像するように、位置Ｘにて各画角の射出光線が光軸に対しておおよそ平行光線（アフォーカル）になるように、設計及び製造する。
【０００９】
先端アフォーカルアダプター式内視鏡は、いろいろな観察目的に対して、高価な内視鏡本体を共通にできるため経済的にメリットがある。また、着脱部は、アフォーカルであるため、光束径が太く、かつ実像が結像しないため、ゴミは目立ちにくい。さらに、装着の位置ずれによる焦点ずれの影響が小さい。
【００１０】
しかし、対物レンズの最終面９に実像を結像しているため、以下の三つの問題点がある。
（１）対物レンズ１２１、１２２及びリレーレンズ５０、５４、６を合わせた光軸方向の寸法が長くなる。これは、先端に並列に配置した正の焦点距離のレンズ１２１、１２２にて実像を結像しているため、対物レンズの寸法がそのまま全長を長くする。挿入部先端における、曲げることができない部分（硬質長）が長くなるため好ましくない。
（２）対物レンズの最終面９に製造中にゴミが侵入し付着すると、実像と重なるため、画像に映り込み、立体視及び計測の妨げとなるため好ましくない。
（３）実像をリレーして撮像素子に結像するため、実像９における内視鏡中心軸に向う方向の画像が、撮像素子７では反転して外側に向う方向の画像として結像するため、モニターヘ写し出された画像の左右の状態は、人間が通常認識する左右とは入れ替った状態となる。つまり、右目の像がモニター上では左目の像となる。よって、奥行き情報が左右逆になるため、奥行き方向が逆転した逆立体となるため好ましくない。
【００１１】
以上をまとめると先行技術には、以下の不具合がある。
▲１▼、▲２▼の先行技術は、明るさ絞り５５の開口が２つであるため、左右の画像の誤差がある。しかも、内視鏡は、先端アフォーカルではないし、アダプター式の構造でもない。▲３▼の先行技術は、硬質長が長く、ゴミが観察の妨げとなり、逆立体の問題が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、先端アフォーカルアダプターが可能であると同時に、硬質長が短く、ゴミが観察の妨げとならない、かつ、逆立体が発生しない、立体視及び計測内視鏡を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、計測又は立体視を行うための対物光学系を含む内視鏡装置であって、前記対物光学系は、物体側から順に像側に向って、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと撮像ユニットとを含み、前記第１ユニットは負レンズからなり、前記第２ユニットは第１正レンズからなり、前記第３ユニットは第２正レンズからなり、前記撮像ユニットは１つの撮像素子からなり、前記第１正レンズは、前記第２ユニット乃至前記第３ユニット内に実像を形成しないことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明は、前記第３ユニットの前記第２正レンズは、おおよそ無限遠物体に対して合焦が可能であり、おおよそ無限遠物体に合焦が可能である条件として、以下の（１）式を満足することを特徴とする。
【００１５】
｜φａ／φ｜＜０．１ ・・・（１）
但し、φａは前記第１ユニットと前記第２ユニットの合成パワーであり、φは前記第１ユニット乃至前記第３ユニットの合成パワーである。
【００１６】
さらに、本発明は、１つの開口部からなる明るさ絞りを有し、該明るさ絞りが前記第２ユニットの前記第１正レンズのおおよそ後側焦点位置に配置されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について述べる。
（第１実施例）
第１実施例における内視鏡対物光学系の全体の構成を図１に示す。
【００１８】
本実施例の構成は、物体側から順に、防水、防塵用のカバーガラス５１と、同じ負のパワーの二組のレンズ１０１、１０２を並列に配置した第１ユニット１０と、正パワーのレンズの第２ユニット２０と、正パワーのレンズの第３ユニット３０と、撮像手段である一つの撮像素子７を含む撮像ユニットとからなる。
【００１９】
二画像それぞれの画角は６０°、Ｆｎｏ．６．３である。
第１ユニット１０の負レンズ１０１、１０２の構成は、物体側より順に、像面側に凹面を向けた平凹レンズ１１と、像面側に凸面を向けたメニスカス凹レンズ１２とからなり、それらの間に視野範囲を決める視野マスク５２がある。視野範囲と視野マスク５２は相似形状である。視野範囲は、撮像素子上では図７に示す通りの形状と大きさである。
【００２０】
二組のレンズ１０１、１０２において、各面の曲率半径中心を通る直線（つまり光軸）の間隔は、１．４６ｍｍである。また、二組のレンズ１０１、１０２がより接近して並列に配置できるように、各レンズは、互いに接する内側側面を切除し、光軸方向から見てレンズ外径形状がＤの字状になるように加工している。
【００２１】
二組のレンズ１０１、１０２の負のパワー（φ１）は、全体として−０．６０２である。
第２ユニット２０は、物体側より順に、像面側に凸面を向けた平凸レンズ２１と、凸凹の接合レンズ２２と、第１ユニットの二組のレンズ１０１、１０２に対して共通の１つの開口部となる明るさ絞り５４と、カバーガラス２５とからなり、明るさ絞り５４とカバーガラス２５は接している。
【００２２】
第２ユニット全体としての正のパワー(φ２)は、０．２３２である。
第２ユニットの光軸（各面の曲率半径中心を結んだ直線）は、第１ユニットの二組のレンズの光軸に対してそれぞれ０．７３ｍｍ偏芯している。また、明るさ絞り５４の位置は、おおよそ第２ユニット全体の後側焦点位置である。
【００２３】
さらに、第２ユニットの平凸レンズの平面に接して、遮光板５３を設置する。遮光板５３は、物体側から強い反射光が入って来た時に、第１ユニットの二組のレンズのコバおよびエッジで発生するフレア光をカットする効果がある。遮光板の穴の形状は、図７の視野範囲に相似する。
【００２４】
ところで、合成パワーは、以下の通りである。計算には、近軸計算を用いる。第１ユニットは偏芯しているため、光軸と垂直方向にスライドさせ、第２ユニット及び第３ユニットと光軸を合わせた状態で計算を行うものとする。第１ユニットと第２ユニットの合成パワーφａ(0.0263)は、第１ユニットから第３ユニット全体のパワーφ(1.03)に対して、
φａ／φ ＝ ０．０２６ となる。
【００２５】
従って、０．１よりも小さいので第２ユニットにおける各画角の射出光束がおおよそアフォーカルとなる。
第３ユニット３０は、物体側より順に、カバーガラス３５と、凹凸の接合レンズ３１とからなり、全体は正のパワー (φ３)０．３８９である。そして、赤外カットフィルター４１が接合された撮像素子７に対して物体側に配置されている。第３ユニットの光軸は第２ユニットの光軸と同一直線上にある。撮像素子から見て、第３ユニットのみでおおよそ無限遠に焦点が合うように設定している。
【００２６】
第１実施例の光学系における結像のプロセスを以下に説明する。
まず、第１ユニット負レンズの平凹レンズ１１により物体からの光線を所望の画角で取込む。次に、第二番目のメニスカス凹レンズ１２の作用により、第１ユニットを射出した各画角の主光線を光軸とおおよそ平行にして、第１ユニットの射出瞳をおおよそ無限遠にする。また、第２ユニットは、後側焦点位置付近に明るさ絞り５４を置くことで、第２ユニットの入射瞳をおおよそ無限遠にすることができる。
【００２７】
以上から、第１ユニットを透過した光線は、一つの共通な開口の明るさ絞りにて、第３ユニットに制限を受けることなく伝達することが可能となる。
第２ユニットからの光束は、おおよそアフォーカル光束であるため、おおよそ無限遠に焦点調整された第３ユニットを透過して、撮像素子上に一つの物体に対して視差をもつ二画像を生成する。
【００２８】
第３ユニットおよび撮像素子は内視鏡装置本体に常設されていて、図１のＸで示す位置にて、第１ユニットと第２ユニットが先端アフォーカルアダプター５として着脱可能である。本実施例は、用途に応じて先端アフォーカルアダプター５を取替えて使用する内視鏡である。着脱部は、アフォーカル光束部であるため、着脱部のゴミが目立たず、また、着脱機構のガタによる焦点のずれを小さくすることが可能である。
【００２９】
この形態では、立体視のための二画像を形成する、第２ユニット及び第３ユニットが共通部品であり、しかも、明るさ絞りの開口部が共通なため、左右の画像の誤差をさらに小さくできる。
【００３０】
また、この実施例では、第１ユニットが負レンズであるため、第１ユニットが正レンズで、かつ実像を結像させる図８に示す従来技術の方式に比べて、第１ユニットが短いため、硬質長を短くできる。
【００３１】
第１ユニット内の像面側に凸面を向けたメニスカス凹レンズ１２は各面の曲率中心が接近して、同心円に近い形状である。これにより製造過程において、外径に対する偏芯を抑えるのが難しい場合は、
平凹レンズと平凸レンズとに分割して偏芯を抑えて製作し、その後、接合して一部品にする加工及び組立方法が考えられる。
【００３２】
尚、本件でいうレンズは、単レンズのみを指すものではなく、単レンズはもちろんのこと、単レンズ同士の組み合わせや接合レンズ、さらには、それらの組み合わせをいう。
【００３３】
最後に、本光学系を搭載したアダプター全体の枠構成の一例を図１４に示す。先端アフォーカルアダプター５の中に、第１ユニット１０と第２ユニット２０とを配置し、内視鏡装置本体４の先端部に第３ユニット３０を配置し、ローレット８のネジによりＸの位置にてアダプターの着脱が可能となっている。
＜第１実施例のレンズデータ＞
・画角 ： ６０° Ｆｎｏ． ： ６．３
・第３面から第６面までが第１ユニット、二組の負レンズ間隔１．４６ｍｍ。
・第７面から第１４面までが第２ユニット、第１ユニットの二組の負レンズに対して０．７３ｍｍ偏芯している。
・第１５面から第１９面までが第３ユニット。
・φ１：−０．６０２ φ２：０．２３２ φ３：０．３８９
・φａ：０．０２６３ φ：１．０３ φａ／φ：０．０２６
・R：曲率半径、ｄ：面間隔、ｎ：屈折率、ν：アッベ数、INF：∞を表す

（第２実施例）
第２実施例における内視鏡対物光学系の構成を図２に示す。
【００３４】
本実施例の第１実施例との相違点は、先端にカバーガラスが無い点、および、第１ユニット乃至第３ユニットのそれぞれのレンズ構成である。
従って、以下第１実施例との相違点について説明する。
【００３５】
二画像それぞれの画角は６５°、Ｆｎｏ．６．４である。
第１ユニット１０の負レンズ１０１、１０２の構成は、物体側より順に、像面側に凹面を向けた平凹レンズ１１と、全体として負のパワーの両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズ１３とからなり、平凹レンズと接合レンズとの間に視野マスク５２をはさんでいる。
【００３６】
並列の負レンズ１０１、１０２の光軸間隔は１．４６ｍｍで、全体のパワーは、(φ１)−０．６４１である。
第２ユニット２０は、物体側より順に、両凸レンズ２３と、全体として負のパワーの凸凹の接合レンズ２４と、全体として正のパワーの凸凹の接合レンズ２６と、第１ユニットの並列に配置した二組の負レンズ１０１、１０２に対して共通の１つの開口部を有する明るさ絞り５４と、明るさ絞りに接するカバーガラス２５とからなっている。
【００３７】
全体としては正のパワー(φ２)０．２３４である。第２ユニットの光軸は、第１ユニットの二組のレンズ１０１、１０２の光軸に対してそれぞれ０．７３ｍｍ偏芯している。
第１ユニットと第２ユニットの合成パワーφａ(0.0282)は、第１乃至第３ユニット全体のパワーφ(1.0７)に対して
φａ／φ ＝ ０．０２６
となるため、第２ユニットの各画角の射出光束がおおよそアフォーカルとなる。第３ユニット３０は、物体側より順に、カバーガラス３５と、凹凸の接合レンズ３１と、両凸レンズ３２とからなり、全体は正のパワー(φ３) ０．３８８である。
【００３８】
第２実施例の結像の特徴は、第１ユニットの負レンズに、全体としては負のパワーの接合レンズを用いている点であり、このため、色収差の発生を抑えることができる。また、第２ユニットは負レンズ群を含む３群構成としていることで、非点隔差や像面湾曲を良好に補正できる。さらに、第３ユニットを２群構成としているため、第３ユニット単独での収差が良好である。
＜第２実施例のレンズデータ＞
・画角 ： ６５° Ｆｎｏ． ： ６．４
・第１面から第５面までが第１ユニット、二組の負レンズ間隔１．４６ｍｍ。
・第６面から第１６面までが第２ユニット、第１ユニットの二組の負レンズに対して０．７３ｍｍ偏芯している。
・第１７面から第２３面までが第３ユニット。
・φ１：−０．６４１ φ２：０．２３４ φ３：０．３８８
・φａ：０．０２８２ φ：１．０７ φａ／φ：０．０２６
・R：曲率半径、ｄ：面間隔、ｎ：屈折率、ν：アッベ数

（第３実施例）
第３実施例の光学系の構成を図３、図４に示す。図４は図３を側面から見たものである。
【００３９】
第１実施例との相違点は、カバーガラスの代わりに、視野方向変換プリズム５６を設けたこと、第１ユニットが物体側に凹面を向けた平凹レンズ１枚ずつで構成されていること、第３ユニットが第２実施例と同様の構成をしていることである。
【００４０】
従って、第３実施例に特有の構成と効果を以下に述べる。
第１ユニットは、物体側に凹面を向けた平凹レンズ１４の１枚ずつで構成している。これにより、部品点数が減り、原価低減になるだけでなく、組立性も向上する。
【００４１】
さらに、並列に配置された平凹レンズ２枚を一枚ずつ研磨加工して組立てる方法以外に、金型プレス加工のガラス成形レンズにて一度に２枚を作成すると、原価低減に有利である。
【００４２】
また、視野マスク５２を第１ユニットの平凹レンズ１４の平面側に設置しているため、第１実施例及び第２実施例で述べたフレア光をカットする遮光板５３の作用を兼ねるため、構成が簡単になり好ましい。
＜第３実施例のレンズデータ＞
・画角 ： ６３° Ｆｎｏ． ： ６．３
・第４面から第５面までが第１ユニット、二組の負レンズ間隔１．４６ｍｍ。
・第６面から第１３面までが第２ユニット、第１ユニットの二組の負レンズに対して０．７３ｍｍ偏芯している。
・第１４面から第２０面までが第３ユニット。
・φ１：−０．４９５ φ２：０．２３４ φ３：０．３８８
・φａ：０．０３２４ φ：０．８２６ φａ／φ：０．０３９
・R：曲率半径、ｄ：面間隔、ｎ：屈折率、ν：アッベ数

（第４実施例）
第４実施例における内視鏡対物光学系の全体の構成を図５に示す。
【００４３】
本実施例の構成は、物体側から順に、同一の負のパワーの二組のレンズ１０１、１０２を並列に配置した第１ユニット１０と、正パワーのレンズの第２ユニット２０と、開口部を２つ有する明るさ絞り５５と、正パワーのレンズの第３ユニット３０と、撮像素子７とからなる。
【００４４】
第１ユニット１０の負レンズの構成は、像面側に凹面を向けた平凹レンズ１枚からなり、その直後に視野マスク５２を設ける。並列の負レンズの光軸間隔は１．４６ｍｍである。パワー（φ１）は、−０．６１０である。また、視野マスクは、実施例１におけるフレア光りをカットする遮光板５３を兼ねる。
【００４５】
第２ユニットは、物体側から順に、両凸レンズ２７と、両凸レンズ２８と、両凹レンズ２９ａと、防水、防塵用のカバーガラス２５とからなり、そのカバーガラスの物体側の平面に接して開口部を２つ有する明るさ絞り板５５が設置される。全体としては正のパワー（φ２）０．２４１を有する。第２ユニットの光軸は、第１ユニットの二組の負レンズ１０１、１０２の光軸に対してそれぞれ０．７３ｍｍ偏芯している。
第１ユニット及び第２ユニットの合成パワーφａ(0.0321)は、第１ユニット乃至第３ユニット全体のパワーφ(1.06)に対して、
φａ／φ ＝ ０．０３０
となるため、第２ユニットにおける各画角の射出光束はおおよそアフォーカルとなる。
第３ユニットは、物体側から順に、カバーガラス３５と、凹凸の接合レンズ３１で構成される。全体では正のパワー（φ３）０．４００である。
【００４６】
第２ユニットの構成は、物体側より正のパワーの両凸レンズ２枚と、負のパワーの両凹レンズ１枚の構成にすることで、着脱部分である第２ユニット射出側での光線の高さを光軸に近づけることができ、明るさ絞りの高さを本実施例の位置にすることができる。これにより、第３ユニットの外径を小さくでき、かつ、アダプター装着時に光線がけられることなく結像できる。先端アダプター部の光学部品を少ない５点で構成していることによって、さらに全長を短くできる。
＜第４実施例のレンズデータ＞
・画角 ： ６２° Ｆｎｏ． ： ６．８
・第１面から第２面までが第１ユニット、二組の負レンズ間隔１．４６ｍｍ。
・第３面から第１１面までが第２ユニット、第１ユニットの二組の負レンズに対して０．７３ｍｍ偏芯している。
・第１２面から第１６面までが第３ユニット。
・明るさ絞り開口は、第２ユニット光軸に対してそれぞれ０．３２ｍｍ偏芯している。
・φ１：−０．６１０ φ２：０．２４１ φ３：０．４００
・φａ：０．０３２１ φ：１．０６ φａ／φ：０．０３０
・R：曲率半径、ｄ：面間隔、ｎ：屈折率、ν：アッベ数

（第５実施例）
第５実施例における内視鏡対物光学系の全体の構成を図６に示す。
【００４７】
第２ユニット２０と第３ユニット３０のレンズ構成が第４実施例と異なる。また、明るさ絞り５５を第２ユニットの最も物体側に配置する構成が、第１実施例乃至第４実施例と異なる。
【００４８】
従って、第５実施例に特有の構成と効果を以下に述べる。
第２ユニット２０は、物体側より順に、開口部を二つ有する明るさ絞り５５と、両凸レンズ２７、物体側に凸面の凸レンズと像側に凹面の凹レンズとの接合レンズ２９ｂと、カバーガラス２５とからなる。
【００４９】
明るさ絞り５５は開口部を２つ有するので、第２ユニットの後側焦点位置に設ける必要はなく、従って、前に出してもよい。明るさ絞り５５を第２ユニット２０の最も物体側に配置することによって、第１ユニットの光線高が下がり、第１ユニットのレンズ外径を小さくできる。
【００５０】
第２ユニットに接合レンズを有していることで、先端アフォーカルアダプター５を装着した状態で、第４実施例に比べて、製造時に発生する各レンズの偏芯誤差に対して、影響が小さく、組立性を向上できる。
【００５１】
第１ユニット１０と第２ユニット２０とで構成されるアダプター５の合成パワーφａは、第１ユニットから第３ユニットの全体のパワーφに対して、
φａ／φ ＝ ０．０１８
となり、アダプターは、アフォーカルな構成である。
【００５２】
第３ユニットはカバーガラス３５と、負正の接合レンズ３１と、両凸レンズ３２で構成する。第３ユニットを２群構成にすることで、マスターレンズの結像性能を向上し、かつ、アダプター装着時の性能もよくできる。
【００５３】
＜第５実施例のレンズデータ＞
・画角 ： ６１° Ｆｎｏ． ： ６．６
・第１面から第２面までが第１ユニット、二組の負レンズ間隔１．４６ｍｍ。
・第３面から第１０面までが第２ユニット、第１ユニットの二組の負レンズに対して０．７３ｍｍ偏芯している。
・第１１面から第１７面までが第３ユニット。
・明るさ絞りの開口は、第２ユニット光軸に対してそれぞれ０．７３ｍｍ偏芯している。
・φ１：−０．６１０ φ２：０．２３１ φ３：０．３８８
・φａ：０．０１８６ φ：１．０４ φａ／φ：０．０１８
・R：曲率半径、ｄ：面間隔、ｎ：屈折率、ν：アッベ数

なお、現在、撮像素子は有効撮像範囲の大きさが縦約２ｍｍ、横約２．５ｍｍ程度の物が製作されているが、近い将来、縦横共に従来と同じ画素数で半分からそれ以下のサイズまで小型化されるので、本発明では２ｍｍ×２．５ｍｍ以下の大きさを想定している。
【００５４】
以上説明したように、本発明による内視鏡装置は、下記に示す特徴を備える。
（１） 計測又は立体視を行うための対物光学系を含む内視鏡装置であって、前記対物光学系は、物体側から順に像側に向って、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと撮像ユニットとを含み、前記第１ユニットは負レンズからなり、前記第２ユニットは第１正レンズからなり、前記第３ユニットは第２正レンズからなり、前記撮像ユニットは１つの撮像素子からなり、前記第１正レンズは、前記第２ユニット乃至前記第３ユニット内に実像を形成しないことを特徴とする内視鏡装置。
（２） 前記第３ユニットの前記第２正レンズは、おおよそ無限遠物体に対して合焦が可能であり、おおよそ無限遠物体に合焦が可能である条件として、以下の（１）式を満足することを特徴とする（１）項に記載の内視鏡装置。
【００５５】
｜φａ／φ｜＜０．１ ・・・（１）
但し、φａは前記第１ユニットと前記第２ユニットの合成パワーであり、φは前記第１ユニット乃至前記第３ユニットの合成パワーである。
（３） １つの開口部からなる明るさ絞りを有し、該明るさ絞りが前記第２ユニットの前記第１正レンズのおおよそ後側焦点位置に配置されることを特徴とする（２）項に記載の内視鏡装置。
（４） 前記第１ユニットの前記負レンズは一対の負レンズであって、該一対の負レンズは互いに近接して並列に配置され、前記第２ユニットの前記第１正レンズの光軸は、前記一対の負レンズの少なくとも一方の負レンズの光軸に対して偏芯配置されることを特徴とする（３）項に記載の内視鏡装置。
（５） 前記一対の負レンズが物体側に凹面を向けたレンズを含むことを特徴とする（４）項に記載の内視鏡装置。
（６） 前記一対の負レンズは、それぞれ第１凹レンズと第２凹レンズとからなり、前記第１凹レンズは、像側の最終面が像側に凹面を向けた単レンズまたは接合レンズであり、前記第２凹レンズは、像側の最終面が像側に凸面を向けた単レンズまたは接合レンズであることを特徴とする（４）項に記載の内視鏡装置。
（７） 前記一対の負レンズは、それぞれの側面に切除部を有し、前記一対の負レンズがそれぞれの前記切除部で互いに接することによって前記一対の負レンズの外径中心間の距離がそれぞれの半径の和より小さいことを特徴とする（４）項に記載の内視鏡装置。
（８） ２つの開口部からなる明るさ絞りを有し、該明るさ絞りは前記第２ユニットの前後いずれかに配置されることを特徴とする（２）項に記載の内視鏡装置。
（９） 前記第１ユニットの前記負レンズは、一対の負レンズであって、該一対の負レンズは互いに近接して並列に配置され、前記第２ユニットの前記第１正レンズの光軸は、前記一対の負レンズの少なくとも一方の負レンズの光軸に対して偏芯配置されることを特徴とする（８）項に記載の内視鏡装置。
（１０） 前記一対の負レンズは、それぞれの側面に切除部を有し、前記一対の負レンズがそれぞれの前記切除部で互いに接することによって前記一対の負レンズの外径中心間の距離がそれぞれの半径の和より小さいことを特徴とする（９）項に記載の内視鏡装置。
（１１） 前記第２ユニットの前記第１正レンズは第１レンズと第２レンズとからなり、前記第１レンズは正のパワーであって最も物体側の面が物体側に凸であり、前記第２レンズは負のパワーであって最も像側の面が像側に凹であることを特徴とする（９）項に記載の内視鏡装置。
（１２） 前記第１ユニットの物体側に、カバーガラスを設けたことを特徴とする（１）項に記載の内視鏡装置。
（１３） 前記第１ユニットの物体側に視野方向変換プリズムを設けたことを特徴とする（１）項に記載の内視鏡装置。
（１４） 前記第１ユニットに視野マスクを設け、前記視野マスクは前記第１ユニットの前記負レンズに対応することを特徴とする（１）項に記載の内視鏡装置。
（１５） 前記第２ユニットにフレア絞りを設けたことを特徴とする（１）項に記載の内視鏡装置。
（１６） 前記第１ユニットと前記第２ユニットの組はアダプタであって、前記第３ユニットに対して着脱自在であることを特徴とする（１）項に記載の内視鏡装置。
（１７） 前記アダプタの像側に設けたカバーガラスと一体的に明るさ絞りを配置することを特徴とする（１６）項に記載の内視鏡装置。
（１８） 前記第３ユニットの物体側にカバーガラスを設けたことを特徴とする（１６）項に記載の内視鏡装置。
（１９） 前記一つの撮像素子の有効撮像範囲の大きさが２ｍｍ×２．５ｍｍ以下であることを特徴とする（１）項乃至（１８）項に記載の内視鏡装置。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、先端アフォーカルアダプターが可能であると同時に、硬質長が短く、ゴミが観察の妨げとならない、かつ、左右像の違和感のない立体視及び計測内視鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の光学系断面図である。
【図２】 第２実施例の光学系断面図である。
【図３】 第３実施例の光学系断面図である。
【図４】 第３実施例の光学系の側断面図である。
【図５】 第４実施例の光学系断面図である。
【図６】 第５実施例の光学系断面図である。
【図７】 各実施例での撮像素子上の視野範囲を示す図である。
【図８】 従来例（特開平１１−１０９２５７）の光学系断面図である。
【図９】 従来例（特開平８−１２２６６５）の光学系断面図である。
【図１０】 従来例（特開平１１−００６９６７）の光学系断面図である。
【図１１】 先端アフォーカルアダプタ式内視鏡装置の外観図である。
【図１２】 先端アフォーカルアダプタ式内視鏡装置の先端部を示す図である。
【図１３】 先端アフォーカルアダプタ式内視鏡装置の光学系断面図である。
【図１４】 第１実施例の光学系を搭載したアダプタ全体の枠構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
４ 内視鏡本体
５ アダプタ
７ 撮像素子
８ ローレット
１０ 第１ユニット
１１、１４ 平凹レンズ
１２ メニスカス凹レンズ
１３、２２、２４、２６、２９ｂ、３１ 接合レンズ
２０ 第２ユニット
２１ 平凸レンズ
２３、２７、２８、３２ 両凸レンズ
２５、３５、５１ カバーガラス
２９ａ 両凹レンズ
３０ 第３ユニット
４１ 赤外カットフィルター
５２ 視野マスク
５３ 遮光板
５４、５５ 明るさ絞り
５６ 視野方向変換プリズム
１０１、１０２ 負レンズ

Claims (13)

1. 計測又は立体視を行うための対物光学系を含む内視鏡装置であって、前記対物光学系は、物体側から順に像側に向って、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと撮像ユニットとを含み、前記第１ユニットは負レンズからなり、前記第２ユニットは第１正レンズからなり、前記第３ユニットは第２正レンズからなり、前記撮像ユニットは１つの撮像素子からなり、前記対物光学系は１つの開口部からなる明るさ絞りを有し、該明るさ絞りが前記第１正レンズのおおよそ後側焦点位置に配置され、前記負レンズは一対の負レンズであって、該一対の負レンズは互いに近接して並列に配置され、前記第１正レンズの光軸は、前記一対の負レンズの少なくとも一方の負レンズの光軸に対して偏芯配置され、前記第２正レンズは、おおよそ無限遠物体に対して合焦が可能であり、以下の（１）式を満足することを特徴とする内視鏡装置。
   ｜φａ／φ｜＜０．１ ・・・（１）
   但し、φａは前記第１ユニットと前記第２ユニットの合成パワーであり、φは前記第１ユニット乃至前記第３ユニットの合成パワーである。
2. 計測又は立体視を行うための対物光学系を含む内視鏡装置であって、前記対物光学系は、物体側から順に像側に向って、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと撮像ユニットとを含み、前記第１ユニットは負レンズからなり、前記第２ユニットは第１正レンズからなり、前記第３ユニットは第２正レンズからなり、前記撮像ユニットは１つの撮像素子からなり、前記対物光学系は２つの開口部からなる明るさ絞りを有し、該明るさ絞りは前記第２ユニットの前後いずれかに配置され、前記負レンズは、一対の負レンズであって、該一対の負レンズは互いに近接して並列に配置され、前記第１正レンズの光軸は、前記一対の負レンズの少なくとも一方の負レンズの光軸に対して偏芯配置され、前記第２正レンズは、おおよそ無限遠物体に対して合焦が可能であり、前記第１正レンズは第１レンズと第２レンズとからなり、前記第１レンズは正のパワーであって最も物体側の面が物体側に凸であり、前記第２レンズは負のパワーであって最も像側の面が像側に凹であり、以下の（１）式を満足することを特徴とする内視鏡装置。
   ｜φａ／φ｜＜０．１ ・・・（１）
   但し、φａは前記第１ユニットと前記第２ユニットの合成パワーであり、φは前記第１ユニット乃至前記第３ユニットの合成パワーである。
3. 前記一対の負レンズが物体側に凹面を向けたレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記一対の負レンズは、それぞれ第１凹レンズと第２凹レンズとからなり、前記第１凹レンズは、像側の最終面が像側に凹面を向けた単レンズまたは接合レンズであり、前記第２凹レンズは、像側の最終面が像側に凸面を向けた単レンズまたは接合レンズであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記一対の負レンズは、それぞれの側面に切除部を有し、前記一対の負レンズがそれぞれの前記切除部で互いに接することによって前記一対の負レンズの外径中心間の距離がそれぞれの半径の和より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
6. 前記第１ユニットの物体側に、カバーガラスを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
7. 前記第１ユニットの物体側に視野方向変換プリズムを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
8. 前記第１ユニットに視野マスクを設け、前記視野マスクは前記負レンズに対応することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
9. 前記第２ユニットにフレア絞りを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
10. 前記第１ユニットと前記第２ユニットの組はアダプタであって、前記第３ユニットに対して着脱自在であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
11. 前記アダプタの像側に設けたカバーガラスと一体的に明るさ絞りを配置することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
12. 前記第３ユニットの物体側にカバーガラスを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
13. 前記１つの撮像素子の有効撮像範囲の大きさが２ｍｍ×２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２に記載の内視鏡装置。

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