JPH0127403B2 - - Google Patents

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JPH0127403B2
JPH0127403B2 JP54085654A JP8565479A JPH0127403B2 JP H0127403 B2 JPH0127403 B2 JP H0127403B2 JP 54085654 A JP54085654 A JP 54085654A JP 8565479 A JP8565479 A JP 8565479A JP H0127403 B2 JPH0127403 B2 JP H0127403B2
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lens
prism
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lenses
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Kimihiko Nishioka
Nobuo Yamashita
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Olympus Optical Co Ltd
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00165—Optical arrangements with light-conductive means, e.g. fibre optics
    • A—HUMAN NECESSITIES
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフアイバースコープ、硬性鏡その他の
内視鏡用の視野方向変換光学系に関するものであ
る。
オプチカルフアイバーバンドルを用いた内視鏡
において体内のいろいろな方向を観察するために
は、内視鏡の先の部分を曲げることによつて行な
うことが出来る。しかしこのように内視鏡の先の
部分を曲げて観察する方法では観察方向に限度が
あり、観察出来ない方向が生ずる。又硬性鏡のよ
うにスコープ自体曲げることの出来ないものの場
合には一方向のみしか観察出来ない。そのため広
い範囲にわたつての観察を可能にするためには視
野方向変換光学系が必要となる。従来知られてい
る視野方向変換光学系として第１図乃至第３図に
示すような光学系のものがある。第１図に示すも
のは内視鏡対物レンズ１の先端にダハプリズム２
を配置し、このプリズム２を第１図Ａの状態から
Ｂの状態に回動させて直視から側視までの間を変
化させて観察するようにしたものである。又第２
図に示すものは対物レンズ１の先端に二つの直角
プリズム３および４を配置し、そのうちの一方の
プリズム３を固定し他のプリズム４を軸４ａのま
わりに回転させて広い範囲の視野方向の観察を可
能にしている。更に第３図に示すものは対物レン
ズ１の前に二つのプリズム５および６を配置し、
そのうちのプリズム６を軸６ａを中心にして回動
させることによつて異なる視野方向の観察を可能
にしている。
以上説明した従来の視野方向変換光学系は、い
ずれも対物レンズの前に配置したプリズムの一つ
を回動させる方法にて行なうものであつて、その
ためにスペースを多く必要とし、回動のための複
雑な機構を必要とする。このように先端が大きな
ものになることは内視鏡にとつては好ましくな
い。
本発明は以上のような従来例の欠点を除去する
ためになされたもので、対物光学系の構成要素を
像伝送光学系の軸方向に沿つて移動させることに
よつて、視野変換を可能にした視野方向変換光学
系を提供するものである。
以下図示する各実施例に基づき、本発明の内容
を説明する。第４図は本発明の第１の実施例の光
学系を示すもので、凸レンズ１０（この図には１
枚のレンズが示してあるが複数枚の凸レンズ系で
も良い）の先端に直角プリズム１１および凹レン
ズ１２を配置した構成の光学系で凸レンズ１０と
凹レンズ１２とで対物レンズを構成する。この光
学系中プリズム１１は凸レンズ１０の光軸１０ａ
に沿つた方向に移動可能にしてある。この光学系
で第４図Ａに示すような配置では凹レンズ１２の
光軸を通りプリズム１１の面１１ａにて反射した
光が凸レンズ１０の光軸１０ａを通る。又、プリ
ズム１１を凸レンズ１０の光軸１０ａに沿つた方
向の矢印方向に移動させて、第４図Ｂの位置にお
いた時には、図面斜め左方向からの光がプリズム
１１にて反射されて凸レンズ１０の光軸１０ａを
通ることになる。つまりプリズム１１をスライド
させることにより、第４図Ａの側視方向や第４図
Ｂの斜め方向等視野方向を変換することが出来
る。尚プリズム１１の移動方向は第４図Ａの位置
からプリズム１１が凸レンズ１０より離れる方向
だけでなく、逆に近づく方向に移動させて、第４
図において側視方向から左側方向だけでなく右側
方向も観察出来る。
第５図は本発明の第２の実施例を示す図で、直
角プリズム１１に加え更に直角プリズム１３を配
置し又凹レンズ１２の向きを変え配置したもので
ある。そしてプリズム１３と凹レンズ１２とを一
体に凸レンズの光軸に平行な方向に移動させて、
視野方向を変換するようにしたものである。つま
り第５図Ａに示す直視方向からＢに示す斜め下方
向の観察に変換し得るようにしたものである。こ
の実施例の場合もプリズム１３と凹レンズ１２と
を第５図Ａの位置から右方向へ移動させることに
より図面上方の観察も可能である。又凹レンズ１
２は固定にしてプリズム１３のみを移動させるよ
うにしても良い。或は凹レンズ１２、プリズム１
３共固定し、プリズム１１を移動させるようにし
ても良い。更にプリズム１１と凸レンズ１０とを
一体に移動させても良い。この実施例においてプ
リズム１３のみを移動させる方法、プリズム１１
のみを移動させる方法、プリズム１１と凸レンズ
１０とを一体に移動させる方法の場合は、凸レン
ズ１０から凹レンズ１２までの光路長が変化する
ので視野方向の変換と同時に対物レンズのフオー
カシングも可能である。
第６図は第３の実施例を示すもので斜視用光学
系に本発明の考えを適用した場合の例である。つ
まり斜視用のプリズム１４とその先端に配置した
凸レンズ１５とを一体に凸レンズ１０の光軸に平
行な方向に移動させ図面ＡからＢのように変化さ
せて視野方向を変換するようにしたものである。
更に第７図は第４の実施例であつて、これも斜
視用の光学系に本発明の考えを適用したものであ
る。図において斜視用のプリズム１６を凸レンズ
１０の光軸と平行な方向に移動させることによつ
てＡよりＢのように視野方向を変換することが出
来る。
以上説明した本発明の視野方向変換光学系は光
学系の一部をスライドさせることに伴い光学系の
配置が変わることを利用して視野方向変換と同時
に対物レンズのフオーカシングが可能である。又
内視鏡においては近接物体を観察する場合照明系
とのパララツクスが生ずる。又鉗子を使用する場
合鉗子は対物レンズの光軸よりずれた位置にある
が、本発明の光学系の場合は簡単に照明系とのパ
ララツクスの問題を解消することが出来、又鉗子
を視野の中心にもつて来ることが出来、しかもフ
オーカシングも同時に行ない得るようにすること
が可能である。
次に近軸理論を用いてフオーカシングとパララ
ツクスの除去が同時に行ない得ることについての
説明を図面第８図乃至第９図をもとにして行な
う。第８図は照明系２０を有する視野方向変換光
学系、第９図、第１０図はレンズ系のみを薄肉レ
ンズとして示したもので第１０図は両レンズの光
軸がずれた状態を示す。第９図に示すように結像
レンズ系の前群L1（第８図における凹レンズ１
２）の焦点距離をf1、後群L2（第８図の凸レンズ
１０）の焦点距離をf2、両群のレンズ間隔をｄ、
後群L2から像面までの距離をs′とする。第８図に
おいてプリズム１１が△だけ矢印方向に移動した
時前群L1と後群L2の間隔は△だけ増加する。遠
点をs1、近点をs2、パララツクスの量をｐとする
と、パララツクスが除去出来たとすると次の式(1)
に示す関係が成立つ。
ｐ＝s2・θ (1) ただしθはラジアンにて表わした視野変換量で
ある。又s1≫s2とする。
一方プリズムが△だけ移動すると第８図又は第
１０図に示すように後群レンズ系L1の中心を通
る光線は前群レンズ系L2の中心から△だけずれ
た点を通る光線であるから視野方向は次に示すθ
だけ変る。
θ＝△／｜f1｜ (2) 遠点にてピントが合うようにフアイバー端面と
後群レンズとが固定されているとすると、近点を
見る場合にプリズムが△だけ動いて前群レンズ系
と後群レンズ系との間隔が△だけふえた時に像が
遠点の場合と同じ位置にできればフオーカシング
と視野変換とが同時に出来る。そのためには遠点
における後群レンズから像までの距離s1′と近点
における後群レンズから像までの距離s2′とが等
しければ良い。したがつて次の式(3)が成立つ。
また全結像系の焦点距離ｆは次の式で与えられ
る。
１／ｆ＝１／f1＋１／f2−ｄ／f1f2 (4) 従つてs1，s2，ｐ，ｆが与えられた場合にフオ
ーカシングとパララツクス除去とを同時に行なう
ためにはf1，f2，ｄ，θ，△を未知数とし上記の
式(1)乃至(4)よりなる連立方程式を解いて、1，f2，
ｄ，θ，△を求めれば良い。つまり５つの未知数
を４つの方程式より求めることになるので、未知
数のうち１つは任意に決めることが出来る。例え
ば両レンズ間の間隔はこれが大であると、内視鏡
の先端の硬い部分が長くなり好ましくないので、
使用上適した値はある程度限られた値である。又
プリズムの移動量△はこれが大であると上述と同
じような理由から好ましくなくまたあまり短いと
精度良く変化させることが出来ないため好ましく
ないので、この△の値も可成りの制限を受けるこ
とになる。このようにパラメーターのうちのいず
れか一つをその取り得る範囲内で特定の値に決め
れば他の４つのパラメーターは上記の連立方程式
を解くことにより求められる。このようにして各
パラメーターの値を求め、いずれのパラメーター
も実用上適した値のものであれば実際上使用し得
て視野方向の変換とフオーカシングとを同時に行
なう光学系が得られる。このようにして得た本発
明視野方向変換光学系の数値例（上述のsf，s1…
…などパラメーターの値）を示すと次の通りであ
る。
s1＝∞，s2＝20mm，ｐ＝３mm， ｆ＝３mm，とした時 f1＝−3.52mm， f2＝3.46mm，ｄ＝４mm，θ＝8.5゜ △＝0.52mm 以上第８図乃至第１０図に基づき説明した視野
方向変換とフオーカシングとを同時に行なうよう
にした光学系はプリズム１１のみを移動させるよ
うにしたものであるが、既に述べたようにプリズ
ム１１と後群レンズ系１０とを一体に移動させる
等の方法でも視野方向の変換とフオーカシングと
を同時に行ない得る。プリズム１１と後群レンズ
系１０とを一体に移動させる場合は、前群レンズ
系１２と後群レンズ系１１との間隔ｄは不変であ
るが、後群から像までの位置が△だけ増加する。
したがつて一般のレンズ系全体を繰り出すことに
よつてフオーカシングを行なう場合と同じにな
る。つまりs1，s2，ｐ，ｆが与えられた時、f1，
f2，ｄ，△，θ，fFは次の方程式(5)乃至(9)よりな
る連立方程式を解くことによつて求められる。
ｐ＝s2・θ (5) θ＝△／｜f1｜ (6) △＝f2（１／s2＋fF−１／s1＋fF (7) fF＝１／１／f1−１／ｄ−f2 (8) １／ｆ＝１／f1＋１／f2−ｄ／f1f2 (9) ただしfFは前側焦点位置でレンズ系の中にある
時を正とする。
以上の５つの方程式よりも６つの未知数を求め
れば良いので、第８図乃至第１０図の例の場合と
同様にいずれか一つの値を特定することによつて
他のすべての未知数を決定することが出来る。こ
のようにして求めた数値例を示すと次の通りであ
る。
s2＝∞，s1＝20mm，ｆ＝2.915mm ｐ＝2.82mm とした時 f1＝−３mm，f2＝３mm，ｄ＝3.0873mm， θ＝8゜03′，△＝0.423mm，fF＝0.0848mm 以上の説明から明らかな通り本発明の視野方向
変換光学系では視野方向を変換すると共にパララ
ツクスの除去とフオーカシングとを同時に行ない
得るような構成にすることが出来る。この場合第
８図乃至第１０図に示すプリズム１１を移動させ
る方法ではプリズム１１の前後のレンズ系である
前群と後群との間の光路長を変化させることによ
りフオーカシングが可能となる。又第２の例では
プリズム１１と後群とを一体に移動させることに
より後群と像位置との間隔が変化するのでフオー
カシングが可能となる。しかしこれらの方法に限
ることはない。例えば後群を二つに分けてそのう
ちのいずれか一方をプリズムの移動と一緒に移動
させることによつても可能である。つまりプリズ
ム等の反射手段を又はこれと他の光学素子等を変
化させ光学系の配置を変えるようにすれば良い。
以上詳細に説明したように又数値例より明らか
なように、本発明の視野方向変換光学系は単にプ
リズム又はこれと一部のレンズを一体に移動させ
るのみの簡単な方法で視野方向を変換し得るもの
である。従つて従来の方法のようにスペースを取
ることがなくまた移動機構等も簡単である。更に
視野方向の変換と同時にフオーカシングをも行な
うような構成とすることも出来る等の効果を有す
るものである。
尚、以上は全てプリズムを移動させて視野方向
を変換する場合について説明したが、プリズムは
固定し他の光学素子を移動させてもよいことはも
ちろんである。例えば第４図においてプリズム１
１を動かす代りに凹レンズ１２を光軸１０ａ方向
にスライドさせても視野方向の変換が可能であ
る。但し、この場合はフオーカシングを同時に行
なうことはできない。
尚説明は対物レンズを構成するレンズ間（凹レ
ンズと凸レンズの間）にプリズム等の反射手段を
設けこれを移動させて視野方向を変える場合につ
いて行なつたが、硬性鏡におけるリレーレンズ間
等の他の部分のレンズ間に本発明の考えを適用す
ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は夫々従来の視野方向変換光
学系の構成を示す図、第４図乃至第７図は夫々本
発明の各実施例の光学系を示す図、第８図乃至第
１０図は視野方向の変換とフオーカシングとを同
時に行なう場合の説明のための図である。 １０，１２，１５……レンズ、１１，１３，１
４，１６……プリズム。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 観察光軸を偏向させる反射部材と対物レンズ
    とから成る対物光学系と、該対物光学系により形
    成された物体像を接眼側へ伝送せしめる像伝送光
    学系とを備えた内視鏡用の視野方向変換光学系に
    おいて、該対物レンズを構成するレンズの少なく
    とも一部が該反射部材の物体側に配設されてお
    り、且つ該一部のレンズ又は該反射部材の少なく
    とも一方が該像伝送光学系の軸方向に移動可能に
    配設されていて、これらの移動により上記一部の
    レンズと上記反射部材との移動方向における相対
    位置が変化するように構成されていることを特徴
    とする、内視鏡用の視野方向変換光学系。
JP8565479A 1979-07-06 1979-07-06 Visual field direction changing optical system for slender image transmission system Granted JPS569712A (en)

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DE3025186A DE3025186C2 (de) 1979-07-06 1980-07-03 Optisches System mit veränderbarer Betrachtungsrichtung, insbesondere für Endoskope
US06/358,664 US4398811A (en) 1979-07-06 1982-03-16 Viewing-direction changing optical system

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