(57)【要約】【課題】視差を大きくとることができるとともに、視差のある夫々の像の撮像面積を大きくとって高精度な画像情報に基づいて計測でき、しかも、直線的に挿入することでは到達できない箇所に位置する対象を計測又は観察可能なステレオ光学系、並びにそれを用いたステレオ計測用光学装置、ステレオ計測装置及びステレオ観察装置を提供する。【解決手段】視差のある２つの光路を形成する２光路形成光学系１と、２光路形成光学系１における夫々の光路を通る光を共通の領域に結像する１つの結像光学系２と、結像光学系２の結像位置に配置された１つの撮像素子３とを内視鏡挿入部先端４ａに備えたステレオ光学系であって、２光路形成光学系１に形成される２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系２に入射するように、２つの光路を時分割で切り替え可能な時分割光路切り替え手段５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差のある２つの光路を形成する２光路形成光学系と、前記２光路形成光学系における夫々の光路を通る光を共通の領域に結像する１つの結像光学系と、前記結像光学系の結像位置に配置された１つの撮像素子とを内視鏡挿入部先端に備えたステレオ光学系であって、
前記２光路形成光学系に形成される２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが前記結像光学系に入射するように、該２つの光路を時分割で切り替え可能な時分割光路切り替え手段を備えたことを特徴とするステレオ光学系。
【請求項２】
前記時分割光路切り替え手段は、前記２光路形成光学系に備わる２つの光路に対応して配置された２つの開口部を有する１つの絞り部材と、前記絞り部材における２つの開口部を時分割で交互に遮蔽可能な遮蔽部材とからなることを特徴とする請求項１に記載のステレオ光学系。
【請求項３】
前記時分割光路切り替え手段が、前記２光路形成光学系に備わる夫々の光路に対応して配置された、１つの開口部を有する２つの絞り部材と、前記２つの絞り部材における開口部を時分割で交互に遮蔽可能な２つの遮蔽部材とからなることを特徴とする請求項１に記載のステレオ光学系。
【請求項４】
前記絞り部材が、可変絞りからなることを特徴とする請求項２又は３に記載のステレオ光学系。
【請求項５】
前記時分割光路切り替え手段が、前記２光路形成光学系に備わる夫々の光路に対応して配置された２つの開口部を有し、該２つの開口部を時分割で交互に遮蔽するように構成されたＭＥＭＳからなることを特徴とする請求項１に記載のステレオ光学系。
【請求項６】
前記２光路形成光学系が、一対のアフォーカル光学系よりなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のステレオ光学系。
【請求項７】
前記２光路形成光学系が、着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のステレオ光学系。
【請求項８】
前記時分割光路切り替え手段の物体側に、前記視差のある２つの光路の間隔を拡大する光路間隔変換手段を有することを特徴とする請求項６、又は請求項６に従属する請求項７に記載のステレオ光学系。
【請求項９】
前記光路間隔変換手段が、前記一対のアフォーカル光学系と前記時分割光路切り替え手段との間に配置された、軸対称な楔形プリズムからなり、
前記一対のアフォーカル光学系は、前記軸対称な楔形プリズムを介して拡大された２つの光路に対応した位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のステレオ光学系。
【請求項１０】
前記一対のアフォーカル光学系が、前記結像光学系の光軸に対称に偏心し、
前記光路間隔変換手段が、前記結像光学系の光軸に対称に偏心した一対のアフォーカル光学系からなることを特徴とする請求項８に記載のステレオ光学系。
【請求項１１】
前記２光路形成光学系が、可変焦点レンズを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のステレオ光学系。
【請求項１２】
前記２光路形成光学系が、前記時分割光路切り替え手段よりなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のステレオ光学系。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のステレオ光学系を有するステレオ計測用光学装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれかに記載のステレオ光学系と、
前記ステレオ光学系の前記撮像素子を介して時分割で撮像された前記夫々の光路を通る計測対象の画像を用いて、相関演算して各画像上での対応する計測点のズレ量を算出し、算出したズレ量を用いて該計測対象についての所定の計測値を算出する計測値算出処理部と、
前記計測値算出処理部により算出した所定の計測値を表示する計測値表示手段、
を有するステレオ計測装置。
【請求項１５】
さらに、前記ステレオ光学系の前記撮像素子を介して撮像された計測対象の画像について所定の処理を施す画像処理部と、
前記画像処理部を介して画像処理された計測対象の画像を表示する画像表示手段を有することを特徴とする請求項１４に記載のステレオ計測装置。
【請求項１６】
さらに、前記時分割光路切り替え手段による光路切り替え動作を指示する光路切り替え動作指示手段と、
前記光路切り替え動作指示手段からの指示に基づいて前記時分割光路切り替え手段による光路切り替え動作を制御する光路切り替え動作制御部を有し、
前記光路切り替え動作指示手段は、前記時分割光路切り替え手段による交互の光路への光路切り替えを行う第１の指示モードと、前記時分割光路切り替え手段によるいずれか一方の光路への光路切り替え行う第２の指示モードとのいずれか一方を選択して指示可能に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のステレオ計測装置。
【請求項１７】
請求項１〜１２のいずれかに記載のステレオ光学系を有するステレオ観察装置。
【請求項１８】
さらに、前記ステレオ光学系の前記撮像素子で撮像された観察対象の画像に所定の処理を施す画像処理部と、前記処理された画像を表示する画像表示手段を有することを特徴とする請求項１７に記載のステレオ観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ光学系、並びにそれを用いたステレオ計測用光学装置、ステレオ計測装置及びステレオ観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械内部の損傷や欠損、患部等の計測対象を定量的に把握したいという要望が高まっている。そのような、損傷や欠損、患部等の計測対象を定量的に計測する技術として、同一箇所を視差のある二方向から撮像し、撮像した画像間の相関演算により各画像上での対応する計測点のズレ量を求め、求めたズレ量から三角測量の原理で物体の大きさや深さ等を計測するステレオ計測が知られている。
【０００３】
従来、視差のある像を撮像する光学系としては、例えば、次の特許文献１〜５に記載の光学系が提案されている。
【特許文献１】特開平０８−１２２６６５号公報
【特許文献２】特開２００３−５０９６号公報
【特許文献３】特開平１１−６９６７号公報
【特許文献４】特開平０８−２３４１１７号公報
【特許文献５】特開平０７−２６１０９９号公報
【０００４】
特許文献１に記載の光学系は、内視鏡挿入部先端に設けられている。そして、例えば、図１４に示すように、並列配置された負レンズ５１Ｌ，５１Ｒと、軸対称な正レンズ群５２とで構成された対物光学系５３と、並列配置された２つの撮像素子５４Ｌ，５４Ｒを有している。図１４中、５２Ｒ，５２Ｌは、正レンズ群５２内に設けられた絞り開口部である。そして、対物光学系５３を介して２光路を形成し、視差のある光学像５５Ｌ，５５Ｒを２つの撮像素子５４Ｌ，５４Ｒの撮像面に結像するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の光学系は、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に用いられている。そして、例えば、図１５に示すように、２組のレンズ６０Ｌ，６０Ｒを並列配置した負パワーの第１ユニット６０と、正パワーの第２ユニット６１と、正パワーの第３ユニット６２と、一つの撮像素子６３ａを含む撮像ユニット６３とで構成されている。そして、第１ユニット６０〜第３ユニット６２を介して視差を持つ２画像を一つの撮像素子６３ａ上に形成するようになっている。
【０００６】
また、特許文献３に記載の光学系は、内視鏡挿入部先端に設けられている。そして、例えば、図１６に示すように、一対の負レンズ７１Ｌ，７１Ｒと、一対の正レンズ７２Ｌ，７２Ｒと、一つの正レンズ群７３で構成された対物光学系７４と、一つの撮像素子７５を有している。そして、対物光学系７４を介して視差を持つ２画像を一つの撮像素子７５上に形成するようになっている。
【０００７】
また、特許文献４に記載の光学系は、立体視硬性内視鏡に用いられている。そして、例えば、図１７(a)に示すように、一つの光軸を有し且つ少なくとも一つのリレーレンズを含むリレーレンズ系（図示省略）による最終像Ｉｎの位置から後方へ順に、瞳位置近傍に配置された瞳分割手段８１と一つの結像光学系８２と、一つの撮像素子８３とで構成されている。瞳分割手段８１は、例えば、図１７(b)に示すような開口部８１ａを設けた回転円板や、図１７(c)に示すような開口部８１ａ（８１ｂ）の位置が変化する液晶シャッタが用いられる。そして、瞳分割手段８１を介して時分割で瞳分割された２つの像を、撮像素子８３で撮像するようになっている。
【０００８】
また、特許文献５に記載の光学系は、立体視内視鏡に用いられている。そして、例えば、図１８(a)に示すように、対物光学系９１と、リレーレンズ系９２ａ，９２ｂ，９２ｃと、瞳分割結像手段９３と、内視鏡の把持部内に設けられた撮像素子９４Ｒ，９４Ｌとを有している。対物光学系９１は、互いの光軸間隔が所定距離ｄ離れて平行配置された一対の前群光学系９１1Ｒ，９１1Ｌと、一つの光軸上に配置された後群光学系９１2とで構成されており、視差のある２つの像９５Ｒ，９５Ｌを空間的にほぼ一致した位置に結像する。リレーレンズ系９２ａ，９２ｂ，９２ｃは、互いに同じ光軸となるように、直列に配置され、像９５Ｒ，９５Ｌを等倍にリレーする。瞳分割結像手段９３は、瞳結像レンズ系９３ａと、ミラー部９３ｂＲ，９３ｂＬと、結像レンズ系９３ｃＲ，９３ｃＬとで構成されている。瞳結像レンズ系９３ａは、リレーレンズ系９２ａ，９２ｂ，９２ｃによって伝送された対物光学系９１の２つの瞳を空間的に離れた位置に結像させる。ミラー部９３ｂＲ，９３ｂＬは、２つの瞳の光束を互いに離れるように平行移動させる。結像レンズ系９３ｃＲ，９３ｃＬは、それぞれ、像９６Ｒ，９６Ｌを撮像素子９４Ｒ，９４Ｌに結像させるようになっている。
【０００９】
また、特許文献５に記載の光学系は、例えば、図１８(b)に示すように、リレーレンズ系９２ｃの像側に、リレーレンズ系９２ｃと同じ光軸上に配置された、瞳結像レンズ系９３ａ’と結像レンズ系９３ｃ’とでさらに１回リレーするようになっている。リレーされた像９６Ｒ，９６Ｌは略同じ位置に結像され、これを一つの撮像素子９４’で撮像するようになっている。瞳結像レンズ系９３ａ’と結像レンズ系９３ｃ’との間には、シャッタ９７が配置され、撮像素子９４’に２つの像が同時に結像しないように交互に光束を遮断するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載の光学系のように、内視鏡挿入部先端に、２つの撮像素子を並列配置して視差のある左右の像を撮像する構成の場合、夫々の撮像素子を小さくせざるを得ない。
これは、次のような理由による。即ち、２つの撮像素子をそのままの大きさで並列配置すべく内視鏡挿入部先端の径を大きくすると、径の細い管内や隙間の狭い内部に対しては内視鏡を挿入できず計測に支障が生じる。また、径の大きさに制限のある内視鏡挿入部先端に通常サイズの撮像素子を並列配置するスペースをとることが難しい。
しかし、撮像素子を小さくすると、視差のある夫々の像の撮像面積が小さくなるため、夫々の像に対する解像度が悪くなる。
【００１１】
また、特許文献２や特許文献３に記載の光学系のように、１つの撮像素子に視差のある左右の像を結像するために撮像領域を２つに分割する構成も、視差のある夫々の像の撮像面積が小さくなるため、夫々の像に対する解像度が悪くなる。
【００１２】
これに対し、特許文献４に記載の光学系のように、瞳分割手段を介して時分割で瞳分割された２つの像を一つの撮像素子に撮像すれば、夫々の像の撮像素子における撮像面積を大きくとることができる。
しかし、特許文献４に記載の光学系のように、瞳分割手段を介して瞳を分割する構成では、視差を大きくとることができず、特に遠点では視差が小さくなり過ぎてステレオ計測が難しい。視差を大きくとるには、瞳分割手段より物体側のレンズの径を大きくする必要があるが、上述したように内視鏡挿入部先端は径を大きくすることができない。
【００１３】
また、特許文献５に記載の光学系のように、把持部の内部において、視差のある２つの像を２つの撮像素子で撮像（図１８(a)）し、あるいは、視差のある２つの像を時分割で一つの撮像素子で撮像（図１８(b)）すれば、夫々の像の撮像素子における撮像面積を大きくとることができる。また、特許文献５に記載の光学系は、対物光学系が２つの独立した入射瞳を持っているので、視差を大きくとることができる。
しかし、特許文献５に記載の光学系のように、撮像素子を把持部の内部に配置し、その途中にリレーレンズ系を設けた構成では、内視鏡挿入部を自由に曲げることができない。これでは、例えば、計測対象が曲がった管である場合や、計測対象の前方に計測の干渉になる物体が存在するような場合に、計測対象を計測することができない。また、計測対象を計測する方向が制限されてしまう。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を鑑みてなされたものであり、視差を大きくとることができるとともに、視差のある夫々の像の撮像面積を大きくとって高精度な画像情報に基づいて計測又は観察でき、しかも、直線的に挿入することでは到達できない箇所に位置する対象を計測又は観察可能なステレオ光学系、並びにそれを用いたステレオ計測用光学装置、ステレオ計測装置及びステレオ観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明によるステレオ光学系は、視差のある２つの光路を形成する２光路形成光学系と、前記２光路形成光学系における夫々の光路を通る光を共通の領域に結像する１つの結像光学系と、前記結像光学系の結像位置に配置された１つの撮像素子とを内視鏡挿入部先端に備えたステレオ光学系であって、前記２光路形成光学系に形成される２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが前記結像光学系に入射するように、該２つの光路を時分割で切り替え可能な時分割光路切り替え手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記時分割光路切り替え手段は、前記２光路形成光学系に備わる２つの光路に対応して配置された２つの開口部を有する１つの絞り部材と、前記絞り部材における２つの開口部を時分割で交互に遮蔽可能な遮蔽部材とからなるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記時分割光路切り替え手段が、前記２光路形成光学系に備わる夫々の光路に対応して配置された、１つの開口部を有する２つの絞り部材と、前記２つの絞り部材における開口部を時分割で交互に遮蔽可能な２つの遮蔽部材とからなるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記絞り部材は、可変絞りからなるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記時分割光路切り替え手段が、前記２光路形成光学系に備わる夫々の光路に対応して配置された２つの開口部を有し、該２つの開口部を時分割で交互に遮蔽するように構成されたＭＥＭＳからなるのが好ましい。
【００２０】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記２光路形成光学系が、一対のアフォーカル光学系よりなるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記２光路形成光学系が、着脱可能に設けられているのが好ましい。
【００２２】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記時分割光路切り替え手段の物体側に、前記視差のある２つの光路の間隔を拡大する光路間隔変換手段を有するのが好ましい。
【００２３】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記光路間隔変換手段が、前記一対のアフォーカル光学系と前記時分割光路切り替え手段との間に配置された、軸対称な楔形プリズムからなり、前記一対のアフォーカル光学系は、前記軸対称な楔形プリズムを介して拡大された２つの光路に対応した位置に配置されているのが好ましい。
【００２４】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記一対のアフォーカル光学系が、前記結像光学系の光軸に対称に偏心し、前記光路間隔変換手段が、前記結像光学系の光軸に対称に偏心した一対のアフォーカル光学系からなるのが好ましい。
【００２５】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記２光路形成光学系が、可変焦点レンズを有するのが好ましい。
【００２６】
また、本発明のステレオ光学系においては、前記２光路形成光学系が、前記時分割光路切り替え手段よりなるのが好ましい。
【００２７】
また、本発明によるステレオ計測用光学装置は、上記いずれかの発明のステレオ光学系を有することを特徴としている。
【００２８】
また、本発明によるステレオ計測装置は、上記いずれかの発明のステレオ光学系と、前記ステレオ光学系の前記撮像素子を介して時分割で撮像された前記夫々の光路を通る計測対象の画像を用いて、相関演算して各画像上での対応する計測点のズレ量を算出し、算出したズレ量を用いて該計測対象についての所定の計測値を算出する計測値算出処理部と、前記計測値算出処理部により算出した所定の計測値を表示する計測値表示手段、を有することを特徴としている。
【００２９】
また、本発明のステレオ計測装置においては、さらに、前記ステレオ光学系の前記撮像素子を介して撮像された計測対象の画像について所定の処理を施す画像処理部と、前記画像処理部を介して画像処理された計測対象の画像を表示する画像表示手段を有するのが好ましい。
【００３０】
また、本発明のステレオ計測装置においては、さらに、前記時分割光路切り替え手段による光路切り替え動作を指示する光路切り替え動作指示手段と、前記光路切り替え動作指示手段からの指示に基づいて前記時分割光路切り替え手段による光路切り替え動作を制御する光路切り替え動作制御部を有し、前記光路切り替え動作指示手段は、前記時分割光路切り替え手段による交互の光路への光路切り替えを行う第１の指示モードと、前記時分割光路切り替え手段によるいずれか一方の光路への光路切り替え行う第２の指示モードとのいずれか一方を選択して指示可能に構成されているのが好ましい。
【００３１】
また、本発明によるステレオ観察装置は、上記いずれかの発明のステレオ光学系を有することを特徴としている。
【００３２】
また、本発明のステレオ観察装置においては、さらに、前記ステレオ光学系の前記撮像素子で撮像された観察対象の画像に所定の処理を施す画像処理部と、前記処理された画像を表示する画像表示手段を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、視差を大きくとることができるとともに、視差のある夫々の像の撮像面積を大きくとって高精度な画像情報に基づいて計測又は観察でき、しかも、直線的に挿入することでは到達できない箇所に位置する対象を計測又は観察可能なステレオ光学系、並びにそれを用いたステレオ計測用光学装置、ステレオ計測装置及びステレオ観察装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明のステレオ光学系は、視差のある２つの光路を形成する２光路形成光学系と、２光路形成光学系における夫々の光路を通る光を共通の領域に結像する１つの結像光学系と、結像光学系の結像位置に配置された１つの撮像素子とを内視鏡挿入部先端に備えている。
本発明のように、視差のある２つの光路を通る光を共通の領域に結像させて一つの撮像素子で撮像するようにすれば、視差のある夫々の画像の撮像面積を大きくとることができる。
また、２光路形成光学系、結像光学系、及び撮像素子を内視鏡挿入部先端に備えた構成にすれば、内視鏡挿入部先端より後続の部材に可撓性を持たせて内視鏡挿入部を曲げることができる。このため、例えば、計測対象が曲がった管である場合や、計測対象の前方に計測の干渉になる物体が存在するような場合等、直線的に挿入できない箇所に位置する計測対象を撮像することができる。
【００３５】
また、本発明のステレオ光学系は、２光路形成光学系に形成される２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系に入射するように、２つの光路を時分割で切り替え可能な時分割光路切り替え手段を備えている。
このように、時分割光路切り替え手段を備えれば、視差のある夫々の画像を撮像素子で、別々に撮像することができる。視差のある画像を別々に撮像できると、その別々に撮像した画像間を相関演算することによって、三角測量の原理で物体の大きさや深さ等を計測することができるようになる。
【００３６】
このため、本発明のステレオ光学系によれば、視差を大きくとることができるとともに、視差のある夫々の像の撮像面積を大きくとって高精度な画像情報に基づいて計測でき、しかも、直線的に挿入できない箇所の計測対象を計測できるようになる。
【００３７】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図、図２は図１のステレオ光学系に備わる時分割光路切り替え手段を示す上面図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。
第一実施形態のステレオ光学系は、２光路形成光学系１と、１つの結像光学系２と、１つの撮像素子３を、内視鏡挿入部先端４に備えている。
２光路形成光学系１は、軸対称に配置された一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌで構成されている。アフォーカル光学系１Ｒ（１Ｌ）は、像側に凹面を向けた凹レンズ１1Ｒ（１1Ｌ）と、凸レンズ１2Ｒ（１2Ｌ）とで構成されている。
結像光学系２は、一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌにおける夫々の光路を通る光を共通の領域に結像するように構成されている。
撮像素子３は、結像光学系２の結像位置に配置されている。
【００３８】
さらに、第一実施形態のステレオ光学系は、２光路形成光学系１と結像光学系２との間に時分割光路切り替え手段５を備えている。
時分割光路切り替え手段５は、図２(a)に示すように、絞り部材５1と、遮蔽部材５2とで構成されている。
絞り部材５1は、２光路形成光学系１に備わる２つの光路に対応して配置された、２つの開口部５1Ｒ，５1Ｌを有している。
遮蔽部材５2は、開口部５1Ｒ又は開口部５1Ｌを遮蔽可能に形成された遮蔽板５2ａと、その一端が遮蔽板に接続し、他端が軸５2ｂを中心に回動可能に遮蔽板５2ａに取り付けられたレバー５2ｃとで構成されている。また、遮蔽部材５2は、図示しない光路切り替え制御手段に接続されており、光路切り替え制御手段からの制御信号を介して、軸５2ｂを中心に回動し、２つの開口部５1Ｒ，５1Ｌを時分割で交互に遮蔽することができるように構成されている。
これにより、時分割光路切り替え手段５は、２光路形成光学系１に形成される２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系２に入射するように、２つの光路を時分割で切り替え可能となっている。
【００３９】
このように構成された第一実施形態の光学系では、計測対象からの光は、一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌを通過して、時分割光路切り替え手段５に入射し、時分割光路切り替え手段５を介して、時分割で２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系２に入射する。結像光学系２に入射した夫々の光路からの光は、撮像素子４の撮像面における共通領域に結像される。撮像素子４は、時差をもって結像された夫々の光路からの像を撮像する。
【００４０】
このとき、第一実施形態のステレオ光学系によれば、視差のある２つの光路を通る光を共通の領域に結像させて一つの撮像素子３で撮像するようにしたので、撮像素子３の撮像領域における視差のある夫々の画像の撮像面積を大きくとることができ、高精度な画像情報が得られる。
また、２光路形成光学系１、結像光学系２、撮像素子３を内視鏡挿入部先端４に備えたので、内視鏡挿入部先端４より後続の部材に可撓性を持たせて内視鏡挿入部を曲げることができる。このため、例えば、計測対象が曲がった管である場合や、計測対象の前方に計測の干渉になる物体が存在するような場合等、直線的に挿入できない箇所に位置する計測対象を撮像することができる。
また、２光路形成光学系１に形成される２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系２に入射するように、２つの光路を時分割で切り替え可能な時分割光路切り替え手段５を備えたので、視差のある夫々の画像を撮像素子で、別々に撮像することができる。視差のある画像を別々に撮像できる結果、その別々に撮像した画像間を相関演算することによって、三角測量の原理で物体の大きさや深さ等を計測することができるようになる。
【００４１】
このため、第一実施形態のステレオ光学系によれば、視差を大きくとることができるとともに、視差のある夫々の像の撮像面積を大きくとって高精度な画像情報に基づいて計測でき、しかも、直線的に挿入することでは到達できない箇所に位置する計測対象を計測することができるようになる。
【００４２】
なお、第一実施形態のステレオ光学系における、時分割光路切り替え手段５は、図２(b)に示すように、２光路形成光学系１に備わる夫々の光路に対応して配置された、１つの開口部５1Ｒ，５1Ｌを有する２つの絞り部材５Ｒ，５Ｌと、夫々の絞り部材５Ｒ，５Ｌにおける夫々の開口部５1Ｒ，５1Ｌを時分割で交互に遮蔽可能な２つの遮蔽部材５2Ｒ，５2Ｌとで構成してもよい。図２(b)中、５2ａＲ，５2ａＬは遮蔽板、５2ｂＲ，５2ｂＬは軸、５2ｃＲ，５2ｃＬはレバーである。
【００４３】
また、図示を省略したが、時分割光路切り替え手段５は、２光路形成光学系１に備わる夫々の光路に対応して配置された２つの開口部を有し、２つの開口部を時分割で交互に遮蔽するように構成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems＝機械要素部品、センサー、アクチュエーター、電子回路を、一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイス）で構成してもよい。
【００４４】
また、一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌは、変倍光学系で構成してもよい。このようにすれば、計測対象を拡大して高精度な計測、縮小して広範囲な計測など、用途に応じて最適な計測ができる。
【００４５】
図３は第一実施形態の一変形例にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
図３の変形例のステレオ光学系は、図１の光学系における２光路形成光学系１の物体側に、２光路を含む１つの共通の凸レンズ１0を配置して備えている。このように構成された図３の変形例のステレオ光学系によれば、この凸レンズ１0の作用によって、視差のある２つの画像が重なる物体距離の範囲が広がるという効果がある。また、物体面にピントを合わせる効果もある。
【００４６】
図４は第一実施形態の他の変形例にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
図４の変形例のステレオ光学系は、図３に示した変形例のステレオ光学系における凸レンズ１0を、凸レンズ１01と凹レンズ１02で構成したものである。凸レンズ１01と凹レンズ１02の間隔は可変となっている。このように構成された図４の変形例のステレオ光学系によれば、図３に示した変形例のステレオ光学系と同様に２つの画像が重なる物体距離の範囲を広げるという効果に加えて、焦点距離を変えることができるのでピントが合う物体距離を変えられるという効果がある。これによって、より最適な計測状態を実現できる。
【００４７】
第二実施形態
図５は本発明の第二実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図で、(a)は通常の計測態様における光学ユニットを含む全体構成を示す図、(b)は視差を小さくして近点を計測するときに先端に取り付ける光学ユニットの一例を示す図、(c)は視差を大きくして遠点を計測するときに先端に取り付ける光学ユニットの一例を示す図である。
第二実施形態のステレオ光学系は、通常の計測態様において、図５(a)に示すように、２光路形成光学系１が内視鏡挿入部先端４に着脱可能に構成されている。
詳しくは、内視鏡挿入部先端４は、先端交換部４ａと、先端本体部４ｂとで構成されている。
先端交換部４ａには、２光路形成光学系１が備えられている。また、先端本体部４ｂには、時分割光路切り替え手段５、結像光学系２、撮像素子３が備えられている。結像光学系２は接合レンズで構成されている。
また、先端交換部４ａは、先端本体部４ｂに対して着脱可能に構成されている。
その他の構成は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００４８】
撮像領域全体に視差のある像を夫々得ようとする場合、図５(a)に示した２光路形成光学系１を用いれば、視差を大きくとることができる。しかし、図５(a)に示した２光路形成光学系１を備えた構成を用いて近点の計測をすると、視差が大きくなりすぎて実用的でなくなる。また、計測用途によっては、先端の径の大きさを大きくしても計測に支障が生じず、さらに視差を大きくして観察することが望まれる場合がある。
【００４９】
しかるに、第二実施形態のステレオ光学系によれば、２光路形成光学系を着脱可能にしたので、観察用途に応じて適した視差の光学系に交換することができる。
【００５０】
例えば、視差を小さくして近点を観察する場合には、図５(b)に示すような光学系１’を備えた先端交換部４ａを、先端本体部４ｂに装着することができるようになっている。
図５(b)に示す光学系１’は、像側に凹面を向けた凹レンズ１1’と、凸レンズ１2’とで構成されている。図５(b)に示す光学系１’では、先端本体部４ｂに装着したときの視差ｄ1が、図５(a)に示す光学系１を先端本体部４ｂに装着したときの視差ｄに比べて、小さくなっている。
【００５１】
また、例えば、視差を大きくして遠点を観察する場合には、図５(c)に示すような光学系１”を備えた先端交換部４ａを、先端本体部４ｂに装着することができるようになっている。
図５(c)に示す光学系１”は、凸レンズ１1”と、物体側に凹面を向けた凹レンズ１2”とで構成されている。
図５(c)に示す光学系１”では、先端本体部４ｂに装着したときの視差ｄ2が、図５(a)に示す光学系１を先端本体部４ｂに装着したときの視差ｄに比べて、大きくなっている。
【００５２】
図５(b)，図５(c)に示す先端光学部４ａ内の光学系は、単一の光学系であり、２本の光軸を有しない。しかし、時分割光路切り替え手段５による光路の切り替えにより、瞳が時分割に分割される。このため、結像光学系２を介して、撮像素子３の撮像領域全体に、時分割で瞳分割された視差のある像が結像され、計測に適した画像が得られる。
その他の作用効果は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００５３】
第三実施形態
図６は本発明の第三実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
第三実施形態のステレオ光学系では、２光路形成光学系１としての一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌと、時分割光路切り替え手段５との間に、光路間隔変換手段としての軸対称な楔型プリズム６が設けられている。軸対称な楔形プリズム６は、時分割光路切り替え手段５の２つの光路の間隔を拡大する機能を有している。一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌは、軸対称な楔形プリズム６により拡大された２つの光路に対応した位置に配置されている。
その他の構成は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００５４】
このように構成された第三実施形態のステレオ光学系によれば、視差を大きくとることができる。
その他の作用効果は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００５５】
第四実施形態
図７は本発明の第四実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
第四実施形態のステレオ光学系では、２光路形成光学系１としての一対のアフォーカル光学系１Ｒ’，１Ｌ’がステレオ光学系の光軸に対称に偏心して構成され、光路間隔変換手段として２つの光路の間隔を拡大する機能を有している。
アフォーカル光学系１Ｒ’（１Ｌ’）は、像側に凹面を向けた凹レンズ１1Ｒ’（１1Ｌ’）と、凸レンズ１2Ｒ’（１2Ｌ’）とで構成されている。像側に凹面を向けた凹レンズ１1Ｒ’（１1Ｌ’）は、図１に示した像側に凹面を向けた凹レンズ１1Ｒ（１1Ｌ）の光軸より内側部分で構成されている。凸レンズ１2Ｒ’（１2Ｌ’）は、図１に示した凸レンズ１2Ｒ（１2Ｌ）の光軸より内側部分で構成されている。
その他の構成は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００５６】
このように構成された第四実施形態のステレオ光学系によれば、視差を大きくとることができる。しかも、第四実施形態のステレオ光学系によれば、アフォーカル光学系１Ｒ’（１Ｌ’）が、図１に示したアフォーカル光学系１Ｒ（１Ｌ）の光軸から内側部分で構成したので、視差を大きくし且つステレオ光学系全体の径の大型化を抑えることができる。
その他の作用効果は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００５７】
第五実施形態
図８は本発明の第五実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
第五実施形態のステレオ光学系は、２光路形成光学系１が、可変焦点レンズ１3を有している。
即ち、図８の例では、２光路形成光学系１は、一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌで構成されており、アフォーカル光学系１Ｒ（１Ｌ）は、像側に凹面を向けた凹レンズ１1Ｒ（１1Ｌ）と、凸レンズ１2Ｒ（１2Ｌ）と、可変焦点レンズ１3とで構成されている。
その他の構成は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
【００５８】
このように構成された第五実施形態のステレオ光学系によれば、２光路形成光学系１を視差の大きな光学系として構成しても、近点に焦点をあわせ易くなる。このため、立体計測可能な範囲を増やすことができる。
その他の作用効果は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
なお、図８の例では、可変焦点レンズ１3を凸レンズ１2Ｒ（１2Ｌ）の像側に配置したが、可変焦点レンズ１3を凹レンズ１1Ｒ（１1Ｌ）の物体側に配置してもよい。
【００５９】
第六実施形態
図９は本発明の第六実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
第六実施形態のステレオ光学系は、時分割光路切り替え手段５と、１つの結像光学系２と、１つの撮像素子３とで構成されている。
時分割光路切り替え手段５は、夫々の光路に対応して配置された２つの開口部５1Ｒ，５1Ｌを有し、遮蔽部材（図９において図示省略）を介して２つの開口部を時分割で交互に遮蔽することによって２つの光路を形成する。このため、時分割光路切り替え手段５は、それ自体で２光路形成光学系としての機能を備えている。
その他の構成は、第一実施形態のステレオ光学系と略同じである。
なお、結像光学系２は単レンズでなく複数のレンズで構成してもよい。
【００６０】
このように構成された第六実施形態のステレオ光学系によれば、時分割光路切り替え手段５が、２光路形成光学系としての機能を備えているので、少ない部材で、視差のある夫々の像の撮像面積を大きくとって高精度な画像情報に基づいて計測でき、しかも、直線的に挿入することでは到達できない箇所に位置する計測対象を計測することができるようになる。
【００６１】
次に、上記各実施形態において説明したステレオ光学系を用いた、ステレオ計測装置の実施形態について説明する。
第七実施形態
図１０は本発明の第七実施形態にかかる、ステレオ光学系を用いたステレオ計測装置の概略構成を示す説明図である。
第七実施形態のステレオ計測装置は、図１〜図９に示した第一実施形態〜第六実施形態のいずれかのステレオ光学系を内視鏡挿入部先端４に備えた内視鏡（全体図は省略）と、プロセッサー７と、計測値表示装置８とを有して構成されている。
プロセッサー７は、計測値算出処理部７ａを有している。計測値算出処理部７ａは、時分割光路切り替え手段５の光路切り替え動作に連動し、撮像素子３を介して時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像を用いて、相関演算して各画像上での対応する計測点のズレ量を算出し、算出したズレ量を用いて計測対象についての所定の計測値（例えば、計測対象の大きさや深さ）を算出する機能を備えている。
計測値表示装置８は、計測値算出処理部７ａを介して算出された所定の計測値を表示するモニターで構成されている。
【００６２】
このように構成された第七実施形態のステレオ計測装置では、計測対象からの光は、一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌを通過して、時分割光路切り替え手段５に入射し、時分割光路切り替え手段５を介して、時分割で２つの光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系２に入射する。結像光学系２に入射した夫々の光路からの光は、撮像素子４の撮像面における共通領域に結像される。撮像素子４は、時差をもって結像された夫々の光路からの像を撮像する。
このとき、プロセッサー７の計測値算出処理部７ａが、時分割光路切り替え手段５の光路切り替え動作に連動して、撮像素子３を介して時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像を用いて、相関演算して計測対象についての所定の計測値（例えば、計測対象の大きさや深さ）を算出する。そして、計測値表示装置８が、計測値算出処理部７ａを介して算出された所定の計測値を表示する。
【００６３】
第八実施形態
図１１は本発明の第八実施形態にかかる、ステレオ光学系を用いたステレオ計測装置の概略構成を示す説明図である。
第八実施形態のステレオ計測装置は、図１〜図９に示した第一実施形態〜第六実施形態のいずれかのステレオ光学系を内視鏡挿入部先端４に備えた内視鏡（全体図は省略）と、プロセッサー７と、計測値表示装置８と、画像表示装置９と、光路切り替え動作指示手段１０を有して構成されている。
プロセッサー７は、計測値算出処理部７ａと、光路切り替え動作制御部７ｂと、画像処理部７ｃを有している。
【００６４】
計測値算出処理部７ａは、時分割光路切り替え手段５の光路切り替え動作に連動し、撮像素子３を介して時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像を用いて、相関演算して計測対象についての所定の計測値（例えば、計測対象の大きさや深さ）を算出する機能を備えている。
光路切り替え動作制御部７ｂは、光路切り替え動作指示手段１０からの指示に基づいて時分割光路切り替え手段５による光路切り替え動作を制御する機能を備えている。
画像処理部７ｃは、ステレオ光学系の撮像素子３を介して撮像された計測対象の画像について次のような処理を行う。即ち、光路切り替え動作指示手段１０から第１の指示モードが指示されたときには、時分割光路切り替え手段５を介して時分割に分割され撮像素子３で撮像された夫々の光路からの画像データを用いて、３次元画像を作成する。また、光路切り替え動作指示手段１０から第２の指示モードが指示されたときには、時分割光路切り替え手段５を介して切り替えられ撮像素子３で撮像されたいずれか一方の光路からの画像データのみを用いて２次元画像を作成する。
【００６５】
計測値表示装置８は、計測値算出処理部７ａを介して算出された所定の計測値を表示するモニターで構成されている。
画像表示手段９は、画像処理部７ｃを介して画像処理された計測対象の画像を表示するモニターで構成されている。
光路切り替え動作指示手段１０は、画面表示又は機械式のボタン又はスイッチ等を用いて、時分割光路切り替え手段５による交互の光路への光路切り替えを所定ピッチで連続的に行う第１の指示モードと、時分割光路切り替え手段５によるいずれか一方の光路への光路切り替えを行う第２の指示モードとのいずれか一方を選択して指示可能に構成されている。
【００６６】
このように構成された第八実施形態のステレオ計測装置では、計測対象からの光は、一対のアフォーカル光学系１Ｒ，１Ｌを通過して、時分割光路切り替え手段５に入射する。
【００６７】
ここで、計測対象についての２次元画像観察を行う場合、操作者は、光路切り替え動作指示手段１０を第２の指示モードに設定する。
第２の指示モードに設定した場合、時分割光路切り替え手段５は、光路切り替え動作制御部７ｂを介して、２つの光路のうちいずれか一方の光路への光路切り替えを行うように駆動する。時分割光路切り替え手段５に入射した２つの光路からの光のうちいずれか一方の光路からの光のみが結像光学系２に入射する。結像光学系２に入射した一方の光路からの光は、撮像素子３の撮像面における共通領域に結像される。次いで、画像処理部７ｃが、撮像素子３で撮像されたいずれか一方の光路からの画像データを用いて２次元画像を作成する。次いで、画像表示手段９が、画像処理部７ｃを介して画像処理された計測対象の画像を表示する。
これにより、操作者は、計測対象の２次元画像を観察することができる。
【００６８】
一方、計測対象についての３次元計測及び３次元観察を行う場合、操作者は、光路切り替え動作指示手段１０を第１の指示モードに設定する。
第１の指示モードに設定した場合、時分割光路切り替え手段５は、光路切り替え動作制御部７ｂを介して、交互の光路への光路切り替えを所定ピッチで連続的に行うように駆動する。時分割光路切り替え手段５に入射した２つの光路からの光のうちいずれか一方の光路からの光のみが時分割で結像光学系２に入射する。結像光学系２に入射した夫々の光路からの光は、撮像素子３の撮像面における共通領域に結像される。撮像素子３は、時差をもって結像された夫々の光路からの像を撮像する。
このとき、プロセッサー７の計測値算出処理部７ａが、時分割光路切り替え手段５の光路切り替え動作に連動して、撮像素子３を介して時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像を用いて、相関演算して計測対象についての所定の計測値（例えば、計測対象の大きさや深さ）を算出する。そして、計測値表示装置８が、計測値算出処理部７ａを介して算出された所定の計測値を表示する。
また、画像処理部７ｃは、撮像素子３で撮像された夫々の光路からの画像データを用いて３次元画像を作成する。次いで、画像表示手段９が、画像処理部７ｃを介して画像処理された計測対象の画像を表示する。
これにより、操作者は、ステレオ計測値を得るとともに計測対象の３次元画像を観察することができる。
【００６９】
なお、上記構成では、光路切り替え動作指示手段１０を第１の指示モードに設定したときの、時分割光路切り替え手段５による交互の光路への光路の切り替えを、所定ピッチで連続的に行うようにしたが、１回のみ行うようにしてもよい。
あるいは、光路切り替え動作指示手段１０を、第１の指示モードに設定する際に、さらに交互の光路への光路の切り替えのピッチ、回数を設定できるようにしてもよい。
【００７０】
また、光路切り替え動作指示手段１０を、例えば、押しボタンで構成し、押しボタンが押されないときには第２の指示モードを設定し、押しボタンが押されている間だけ第１の指示モードを設定するようにしてもよい。
【００７１】
工業用内視鏡を用いて計測に重点をおいた検査を行う場合、計測対象の２次元画像が得られれば十分で、３次元画像を観察することが却って検査者の眼に負担をかけることになることがある。
そこで、上述のように、光路切り替え動作指示手段１０を、押しボタンを押した間だけ第１の指示モードが設定されるようにすれば、常時、２次元画像が表示されるようにすることができ、立体計測を行う場合に一瞬だけ光路を切り替えて他方の画像を取り込むようにすることができるので、検査者の眼の負担を軽減することができる。
【００７２】
あるいは、第八実施形態のステレオ計測装置において、光路切り替え動作指示手段１０を介して第１の指示モードが設定されたときに、画像表示装置９に、時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像を分割して２画面表示するようにしてもよい。
また、あるいは、第八実施形態のステレオ計測装置において、光路切り替え動作指示手段１０を介して第１の指示モードが設定されたときに、画像表示装置９に、時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像を所望の時間ごとに切り替えて表示するようにしてもよい。その場合には、所望の時間は、別途設定できるようにするとよい。
このようにしても、常時、２次元画像が表示されるようにすることができるので、検査者の眼の負担を軽減することができる。
【００７３】
さらに、第七実施形態、第八実施形態のステレオ計測装置の構成における時分割に光路を切り替えて得た夫々の光路を通る画像を用いて、次のような汚れチェック機能を付加させるのが好ましい。
例えば、プロセッサー７に、汚れチェック処理部（図示省略）を付加し、汚れチェック処理部を、撮像素子３を介して時分割で撮像された夫々の光路を通る計測対象の画像について、常時同じ位置に同じ像が撮像されているか否かを検査し、撮像されている場合にはステレオ計測用光学系にゴミや汚れがあるものとして、モニター等に警告標識を表示させるように構成するとよい。
【００７４】
例えば、撮像素子の撮像面にゴミ等が付着していると、計測対象を撮像しても高精度な計測を行うことができない。
しかるに、上述のような汚れチェック機能を備えておけば、ゴミ等の汚れが生じてもすぐに気付いて除去することができるようになるので、高精度な計測に支障を与えずに済む。
なお、汚れチェック機能の駆動は、ステレオ計測装置の起動時に自動起動するようにするとよい。あるいは、第八実施形態のステレオ計測装置における光路切り替え動作指示手段１０に、汚れチェック機能を駆動するためのモードを付加してもよい。
【００７５】
また、本発明のステレオ光学系は、図１２に示すような手持ちの観察計測装置（ビデオ顕微鏡）や、図１３に示すロボットアームの先端に取り付けられる計測機能付きセンサーなどの装置にも適用可能である。このような装置に本発明のステレオ光学系を適用すれば、本発明のステレオ光学系が小型であることによって、上記の各装置もコンパクトで取り扱いがしやすいものとすることができる。
【００７６】
以上、本発明のステレオ光学系、並びにそれを用いたステレオ計測用光学装置、ステレオ計測装置及びステレオ観察装置の実施形態について説明したが、本発明のステレオ光学系と上記各装置は、これらの実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、各実施形態における特徴的な構成を組み合わせて本発明のステレオ光学系、並びにそれを用いたステレオ計測用光学装置、ステレオ計測装置及びステレオ観察装置を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、機械内部の損傷や欠損、患部等の計測対象を定量的に把握するためのステレオ計測を行う工業、医療の分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のステレオ光学系に備わる時分割光路切り替え手段を示す上面図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。
【図３】第一実施形態の一変形例にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図４】第一実施形態の他の変形例にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第二実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図で、(a)は通常の計測態様における光学ユニットを含む全体構成を示す図、(b)は近点を計測するときに先端に取り付ける光学ユニットの一例を示す図、(c)は遠点を計測するときに先端に取り付ける光学ユニットの一例を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図７】本発明の第四実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図８】本発明の第五実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第六実施形態にかかるステレオ光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の第七実施形態にかかる、ステレオ光学系を用いたステレオ計測装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第八実施形態にかかる、ステレオ光学系を用いたステレオ計測装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】本発明のステレオ光学系を適用可能な他の装置の一例として手持ちの観察計測装置（ビデオ顕微鏡）を示す説明図である。
【図１３】本発明のステレオ光学系を適用可能な他の装置の他の例としてロボットアームの先端に取り付けられる計測機能付きセンサーを示す説明図である。
【図１４】一従来例にかかる視差のある像を撮像する光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１５】他の従来例にかかる視差のある像を撮像する光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１６】さらに他の従来例にかかる視差のある像を撮像する光学系の概略構成を示す説明図である。
【図１７】さらに他の従来例にかかる視差のある像を撮像する光学系を示す説明図で、(a)は概略構成を示す図、(b)は(a)の光学系に用いられる瞳分割手段の一例を示す図、(c)は(a)の光学系に用いられる瞳分割手段の他の例を示す図である。
【図１８】さらに他の従来例にかかる視差のある像を撮像する光学系を示す説明図で、(a)はその一例の概略構成を示す図、(b)は他の例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１                         ２光路形成光学系
１Ｌ、１Ｒ、１Ｌ’、１Ｒ’ アフォーカル光学系 
１1Ｌ、１1Ｒ、１1’、１2”、１1Ｌ’、１1Ｒ’、１02          凹レンズ
１2Ｌ、１2Ｒ、１2’、１1”、１2Ｌ’、１2Ｒ’、１0、１01     凸レンズ
１’、１”                 光学系
１3                        可変焦点レンズ
２                         結像光学系
３                         撮像素子
４                         内視鏡挿入部先端
４ａ                       先端交換部
４ｂ                       先端本体部
５                         時分割光路切り替え手段
５1、５Ｌ、５Ｒ            絞り部材
５1Ｌ、５1Ｒ               開口部
５2、５2Ｌ、５2Ｒ          蔽部材
５2ａ、５2ａＬ、５2ａＲ    遮蔽板
５2ｂ、５2ｂＬ、５2ｂＲ    軸
５2ｃ、５2ｃＬ、５2ｃＲ    レバー
６                         軸対称な楔形プリズム
７                         プロセッサー
７ａ                       計測値算出処理部
７ｂ                       光路切り替え動作制御部
７ｃ                       画像処理部
８                         計測値表示装置
９                         画像表示装置
１０                       光路切り替え動作指示手段
５１Ｌ、５１Ｒ             負レンズ
５２                       正レンズ群
５２Ｌ、５２Ｒ             絞り開口部
５３                       対物光学系
５４Ｌ、５４Ｒ             撮像素子
６０Ｌ，６０Ｒ             レンズ
６０                       第１ユニット
６１                       第２ユニット
６２                       第３ユニット
６３                       撮像ユニット
６３ａ                     撮像素子
７１Ｌ、７１Ｒ             負レンズ
７２Ｌ、７２Ｒ             正レンズ
７３                       正レンズ群
７４                       対物光学系
７５                       撮像素子
８１                       瞳分割手段
８１ａ、８１ｂ             開口部
８２                       結像光学系
８３                       撮像素子
９１                       対物光学系
９１1Ｒ、９１1Ｌ           群光学系
９１2                      後群光学系
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ     リレーレンズ系
９３                       瞳分割結像手段
９３ａ、９３ａ’           瞳結像レンズ系
９３ｂＬ、９３ｂＲ         ミラー部
９３ｃＬ、９３ｃＲ、９３ｃ’      結像レンズ系
９４Ｌ、９４Ｒ、９４’            撮像素子
９５Ｌ、９５Ｒ、９６Ｌ、９６Ｒ    像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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