(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物光学系と像伝送光学系と撮像素子とを有する立体視内視鏡において、前記対物光学系は、複数の光学系が並列に配置され、互いに視差のある複数の画像を結像し、前記像伝送光学系は、１本の光学系よりなり、前記対物光学系で結像した複数の画像を伝送し、前記撮像素子は、複数あり、前記像伝送光学系で伝送された複数の画像の夫々の湾曲面に接するように互いに傾斜させて配置し、２つ以上の画像を撮像することで立体視可能としたことを特徴とする立体視内視鏡。
【請求項２】
物体側から順に、対物光学系と像伝送光学系とアダプタ光学系と複数の撮像素子とを有する立体視内視鏡において、前記対物光学系は互いに視差のある画像を取り込むために、複数の光学系が並列に配置された前群光学系と、前記像伝送光学系の光軸と一致して配置され前記前群光学系の複数の光学系からの光束をほぼ重なりあった位置に結像する後群光学系とからなり、前記前群光学系の射出光束がほぼアフォーカル光束であり、前記像伝送光学系は１本の光学系よりなり、前記対物光学系によって結像した互いに視差のあるほぼ重なりあった複数の画像を伝送し、前記アダプタ光学系は、前記像伝送光学系と同軸に配置した瞳結像レンズ系と複数のミラー部と複数の結像レンズ系とからなり、前記瞳結像レンズ系は複数の瞳を空間的に離れた位置に結像し、前記ミラー部は前記複数の瞳からの光束の間隔を変更し、前記結像レンズ系は前記撮像素子に像を結像させることを特徴とする立体視内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、物体を立体視できる立体視内視鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に外科分野において、患者の負担軽減を目的として、開腹せずに腹部に小さい穴を開け、そこから内視鏡を挿入して観察、処置をする、いわゆる内視鏡的手術が注目されている。この分野においては従来から両眼で患部を直視し、立体視観察して手術を行っていたため、内視鏡手術においても立体視の要望が強い。立体視できると作業がしやすくなり、手術時間が短縮され、より患者の負担軽減につながる。
【０００３】
従来の立体視可能な内視鏡光学系として、図３４に示す特願平４−３０９０７８号で提案された第１の従来例がある。これは全く同じ２つの光学系を平行に配置したものである。対物光学系２０１、２０１′で結像した像は伝送光学系２０２、２０２′（この場合はリレーレンズ系）によって所定の距離だけ伝送され、ＣＣＤ等の撮像素子２０３、２０３′によって撮像される。
【０００４】
撮像された左右一対の像は電気信号に変換され、図示しないＴＶモニタに表示される。この時、表示される左右像を高速で切り換えると同時にこれと同期したシャッタメガネを用いることにより、右眼用画像は右眼で、左眼用画像は左眼で観察することになり立体視することができる。
【０００５】
また、別タイプの立体視内視鏡として、図３５に示す特願平５−２８２７８号で提案された第２の従来例がある。これは、対物光学系２１４と伝送光学系であるリレーレンズ系２１５が軸対称な１本の光学系により構成されている。リレーレンズ系２１５の後端にはプリズム２１６が配置されており、これにより瞳を空間的に２つに分割することにより視差のある左右一対の像を撮像素子２１７、２１７′に結び、撮像している。図３４及び図３５の左側の図はそれぞれの入射瞳を示す。
【０００６】
立体視を行うためには互いに視差のある左右一対の像を得る必要がある。そのためには光学系の右画像用の入射瞳と、左画像用の入射瞳は空間的に離れて位置していなくてはならない。また、立体視の際の立体感の大きさは視差の大きさに比例し、視差の大きさは左右の入射瞳の中心間隔に比例する。
【０００７】
上記２つの従来例において、２つの同じ光学系を並べた第１のタイプの場合は、対物光学系２０１、２０１′から撮像手段２０３、２０３′までを別々に構成し、左右の入射瞳２０７、２０７′を別々に離れて位置させることにより互いに視差のある画像を得ている。左右の入射瞳２０７、２０７′の中心間隔ｄは左右の対物光学系２０７、２０７′の光軸間隔Ｄに一致する。
【０００８】
上記従来例のうち瞳を分割する第２のタイプの場合は、対物光学系２１４と伝送光学系２１５を軸対称な１本の光学系で構成し、この部分では瞳は１つであるが、瞳分割手段（上記例の場合は瞳分割プリズム）２１６によってこの１つの瞳を空間的に２つに分割してそれぞれ画像を生成することで互いに視差のある画像を得ている。左右の入射瞳２１８、２１８′の中心間隔ｄは対物レンズの入射瞳２１９の大きさの１／２である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
２つの同じ光学系を並べたタイプの場合は、左右別々の部品から構成されているため部品点数が多く、組立性が悪い。また、各部品の誤差からくる左右像の倍率差、ピント位置のズレが多く、正常な立体視ができなくなるため細かい調整が必要である。
【００１０】
瞳を分割するタイプの場合は、左右光路共通の部品が多く、部品点数を少なく、左右像のズレ等も少なくできる利点がある反面、同じ太さで比較した場合上記第１のタイプより視差の大きさが小さくなってしまい十分な立体感が得にくい、すなわち左右の入射瞳の中心間隔を大きくしにくいという問題がある。この点を図３６、図３７を用いて説明する。
【００１１】
図３６（ａ）は第１の従来例の先端側の対物光学系を拡大して示し、図３６（ｂ）はその入射瞳を示す。また、図３７（ａ）は第２の従来例の先端側の対物光学系を拡大して示し、図３７（ｂ）はその入射瞳を示す。
【００１２】
２つの同じ光学系を並べたタイプ、つまり第１の従来例の場合、内視鏡先端部２２０の対物レンズ枠２２１の内径Фに対し、左右の対物光学系の光軸間隔はほぼФ／２である。したがって、左右の入射瞳２０７、２０７′の中心間隔もほぼФ／２である。
【００１３】
一方、瞳を分割するタイプの場合、内視鏡先端部２２０の対物レンズ枠２２１の内径Фに対し、対物光学系の入射瞳２１９の直径はФより小さい。これは、内視鏡のＮＡがリレーレンズ系の外径で制限されていること、対物光学系の画角がリレーレンズ系の画角よりも大きいことによって、対物光学系の入射瞳がリレーレンズ系の瞳より小さくなるからである。
【００１４】
したがって、左右の入射瞳の中心間隔ｄはФ／２より小さくなり、通常Ф／６〜Ф／１０程度である。したがって、このタイプの場合、上記タイプに比べて視差の大きさは約１／３程度となり、特に先端部が細い場合には十分な立体感が得られない。
【００１５】
本発明は、上記の事情に鑑み、上記瞳を分割するタイプのように左右光路共通の部品をなるべく多くして製造誤差等による左右の像のばらつきを少なくでき、かつ上記２つの同じ光学系を並べたタイプと同程度の大きな視差による立体感のある画像が得られる立体視内視鏡を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明による立体視内視鏡は、対物光学系と像伝送光学系と撮像素子とを有する立体視内視鏡において、前記対物光学系は、互いに視差のある画像を取り込むために、光学系が並列に配置された複数の前群光学系と、像伝送光学系の光軸と一致して配置され、前記複数の前群光学系からの光束をほぼ重なりあった位置に結像する後群光学系とからなり、前記前群光学系の射出光束がほぼアフォーカル光束であり、前記前群光学系と前記後群光学系の境界位置が前記後群光学系の前側焦点位置よりも像側にあり、前記像伝送光学系は、１本の光学系よりなり、前記対物光学系によって結像した互いに視差のあるほぼ重なりあった複数の画像を伝送し、伝送する瞳が互いに分離していることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による立体視内視鏡は、対物光学系と像伝送光学系と撮像素子とを有する立体視内視鏡において、前記対物光学系は、ペッツバール和が負である複数の光学系が並列に配置され、互いに視差のある複数の画像を結像し、前記像伝送光学系は、１本の光学系よりなり、前記対物光学系で結像した複数の画像を伝送し、前記撮像素子は、１つまたは複数あり、前記像伝送光学系で伝送された複数の画像のうち、２つ以上の画像を撮像することで立体視可能としたことを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明による立体視内視鏡は、対物光学系と像伝送光学系と撮像素子とを有する立体視内視鏡において、前記対物光学系は、複数の光学系が並列に配置され、互いに視差のある複数の画像を結像し、前記像伝送光学系は、１本の光学系よりなり、前記対物光学系で結像した複数の画像を伝送し、前記撮像素子は、複数あり、前記像伝送光学系で伝送された複数の画像の夫々の湾曲面に接するように互いに傾斜させて配置し、２つ以上の画像を撮像することで立体視可能としたことを特徴とする立体視内視鏡。
【００２４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。以下、第１実施例から第９実施例は上記課題を解決するための手段及び作用における（１）を実現する構成であり、より具体的には（ａ）の機能を備えた実施例である。つまり、内視鏡先端部に配置された複数の対物光学系で互いに視差のある像を分離した位置に結像し、互いに分離した像を共通となる１本の像伝送光学系で伝送するものである。
【００２５】
図１及び図２は本発明の第１実施例に係り、図１は第１実施例を備えた立体視内視鏡装置の全体構成を示し、図２は第１実施例の立体視内視鏡における撮像光学系の構成を示す。
【００２６】
図１に示すように立体視内視鏡装置１は、立体視するための撮像光学系を内蔵した第１実施例の立体視内視鏡２と、この立体視内視鏡２に設けられた照明光を伝送する照明光伝送手段に照明光を供給する光源装置３と、この立体視内視鏡２に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット４（以下、ＣＣＵと略記する）と、このＣＣＵ４からの信号を映像信号に変換するスキャンコンバータ５と、このスキャンコンバータ５から出力される映像信号を表示するカラーモニタ６と、このカラーモニタ６に表示される画像を立体的に視認するためのシャッタ機能を有するシャッタメガネ２７とから構成される。
【００２７】
上記立体視内視鏡２は体腔内等に挿入される細長の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に太径に形成され、術者により把持される把持部１２とを有する。この挿入部１１は円管形状でステンレス等の金属等からなる硬質の外套管で形成されている。つまり、この立体視内視鏡２は硬性の挿入部１１を有する硬性内視鏡である。
【００２８】
この立体視内視鏡２は通常の内視鏡と同様に光源装置３から供給される照明光を伝送する照明光伝送手段と、この伝送した照明光を照明窓から出射して対象物側を照明する照明光学系とを有する共に、この照明光学系で照明された対象物を立体視できるように視差のある２つの像を得る観察光学系を有する。
なお、本明細書ではこの観察光学系として光電変換する機能を備えた撮像素子に視差のある２つの像を結ぶ作用を行う実施例で主に説明しているので、撮像光学系ともいう。
【００２９】
上記把持部１２にはライトガイド口金１３が設けてあり、このライトガイド口金１３に一端が着脱自在で接続されるライトガイドケーブル１４の他端のライトガイドコネクタ１５は光源装置３に着脱自在で接続される。
【００３０】
光源装置３内には白色光の照明光を発生するランプ１６と、この白色光を集光するレンズ１７とが配置され、このレンズ１７で集光された照明光はライトガイドコネクタ１５の端面に照射され、この端面に照射された照明光はライトガイドケーブル１４内のライトガイドにより伝送され、ライトガイド口金１３から立体視内視鏡２内のライトガイド１８側に伝送した照明光を供給する。
【００３１】
照明光伝送手段としてのライトガイド１８は把持部１２内で屈曲され、挿入部１１内を挿通されている。このライトガイド１８は供給された照明光を伝送し、挿入部１１の先端部１９に固定された先端面からさらに照明窓に取りつ付けた照明レンズ２０を経て前方に照明光を出射する。
【００３２】
この照明光で照明された物体（図１において矢印で示す）２９は先端部１９内における照明窓に隣接して配置した２つの観察窓にそれぞれ取り付けた対物光学系２１ａ、２１ｂによって結像位置にそれぞれ光学像（図２の符号７ａ，７ｂ）を結ぶ。２つの対物光学系２１ａ、２１ｂは同じ構成であり、出来るだけ特性が揃った光学レンズを用いて構成することが望ましい。
【００３３】
図１に示すように２つの対物光学系２１ａ、２１ｂは各光軸Ｏａ，Ｏｂが挿入部１１の中心軸と平行で、この中心軸の両側に並列に配置され、両光軸Ｏａ，Ｏｂ間の距離（間隔）はｄだけ離間している。また、両光軸Ｏａ，Ｏｂは中心軸を通る直径方向に離間して配置され、従って中心軸に関して対称的な位置に配置されている。このように互いの光軸が間隔ｄ離れて並行に配置された同じ構成の対物光学系２１ａ、２１ｂによって視差の大きな２つの光学像を結ぶことができるようにしている。
【００３４】
２つの対物光学系２１ａ、２１ｂは図２に示すように分離した位置に像７ａ，７ｂを結び、これら２つの像７ａ，７ｂは共通のリレー光学系２２、つまり１本の像伝送光学系或は像伝送手段により後方側に伝送される。
【００３５】
このリレー光学系２２により等倍で後方側に伝送され、最終的には把持部１２内に配置した撮像素子２３の光電変換面（撮像面）に、２つの対物光学系２１ａ、２１ｂによる２つの像７ａ，７ｂと同じ像１０ａ，１０ｂを分離して結ぶようにしている。例えば、図１において、２つの対物光学系２１ａ，２１ｂにおける離間する方向を左右方向とすると、撮像素子２３の撮像面には左右方向に２つの像１０ａ，１０ｂが分離して結像されるようになっている。
【００３６】
図１に示すように撮像素子２３は例えば正方形状の撮像面を有し、この撮像面の縦或は横方向は２つの対物光学系２１ａ、２１ｂの離間して配置される左右方向と一致し、且つ撮像面の中心はリレー光学系２２の光軸上に一致するように配置される。
【００３７】
なお、挿入部１１内を挿通されるライトガイド１８はリレー光学系２２の外側を（例えばリング状にして）挿通しても良いし、図１に示すようにリレー光学系２２の左右方向とは直交する上下方向の一部を軸方向に切り欠いて形成した切り欠き溝に収納するようにしても良い（図１では１つの切り欠き溝を示しているが、切り欠き溝を上下方向に２つ形成しても良い）。このように切り欠き溝を形成することは製造コストを上げることになるが、原理的にはリレー光学系２２における像伝送に殆ど寄与しない部分を削除することになるので、像伝送の機能を低下することなく、照明光の伝送を行うことが可能になり、挿入部１１を細径化できることになる。
【００３８】
また、リレー光学系２２の有効断面積を大きくできるので、このリレー光学系２２の前端に、このリレー光学系２２の光軸から左右方向（水平方向）に偏心して対向配置される２つの対物光学系２１ａ、２１ｂの偏心量（光軸間距離ｄ）、つまり視差を大きくでき、立体視の機能を向上できることにもなる。さらに、２つの像の重なり（クロストーク）を減らす機能もある。
【００３９】
上記把持部１２は撮像素子２３が内蔵された出力部２４と、その前方側の入力部２５とで着脱自在で分離できるようにしている。入力部２５は２つの対物光学系２１ａ、２１ｂとリレー光学系２２からなる撮像光学系（観察光学系）を有する。
【００４０】
上記出力部２４を分離できる構造にすることにより、撮像素子２３が故障した場合の修理が容易になると共に、感度の高い撮像素子とか画素数の多い撮像素子等に取り替えて性能を向上するとか、接眼アダプタを接続して肉眼で立体視することも可能にできるフレキシビリティのある構造にしている（接続部の構造としては後述する図１５に示す構造を採用できる）。
【００４１】
撮像素子２３は出力部２４の後端から延出されて信号ケーブル２６によってＣＣＵ４と接続され、撮像素子２３で光電変換された撮像信号に対する信号処理が行われる。このＣＣＵ４で信号処理された画像信号はさらにスキャンコンバータ５に入力され映像信号に変換された後、カラーモニタ６に出力され、このカラーモニタ６には２つの対物光学系２１ａ、２１ｂで結像された光学像に対応する２つの画像が交互に表示され、シャッタメガネ２７によりカラーモニタ６の画像を観察することによって術者は立体的に視認することができる。
【００４２】
図２は第１実施例の立体視内視鏡２における撮像光学系、つまり２つの対物光学系２１ａ，２１ｂとリレー光学系２２の構成を示す。
【００４３】
先端部１９に配置された複数（この実施例では２つ）の独立した対物光学系２１ａ，２１ｂで互いに視差のある像７ａ，７ｂを結像し、これら互いに分離している像７ａ，７ｂを１本の像伝送光学系としてのリレー光学系２２で伝送するものである。
【００４４】
図２に示すように、物体側から順に対物光学系２１ａ，２１ｂと、リレー光学系２２を構成する例えば３つのリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、光学像に対する光電変換機能を有する撮像素子２３が配置される。互いの光軸間隔がｄ（例えばｄ＝４ｍｍ）だけ離れて並行に配置された同じ構成の対物光学系２１ａ，２１ｂによって視差のある２つの像７ａ，７ｂが空間的に離れた位置（この場合には左右方向に離れた位置）に結像される。
【００４５】
像７ａ，７ｂは互いに光軸Ｏが一致するように直列配置された同じ構成のリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって等倍リレーされる。つまり、リレー光学系２２の光軸Ｏの左右両側に（この光軸Ｏから左右に偏心して配置された対物光学系２１ａ，２１ｂによって）結像された像７ａ，７ｂはリレーレンズ系２２ａによりその光軸Ｏの後方側の位置で、この光軸Ｏの右左両側に像８ａ，８ｂをそれぞれ結び、これらの像８ａ，８ｂはリレーレンズ系２２ｂによりその光軸Ｏの後方側の位置で、この光軸Ｏの左右両側に像９ａ，９ｂをそれぞれ結び、これらの像９ａ，９ｂはリレーレンズ系２２ｃによりその光軸Ｏの後方側の位置で、この光軸Ｏの右左両側に像１０ａ，１０ｂをそれぞれ結ぶ。
【００４６】
この位置には撮像素子２３の撮像面が配置されており、像１０ａ，１０ｂを光電変換して出力する。この撮像面における２つの像１０ａ，１０ｂは重ならないようにするマスキング手段が設けてある（後述する図４に示すように例えば対物光学系２１ａ，２１ｂの結像面に視野絞り３０を設けて視野を制限するものでも良い。これに限定されるものでなく、例えばリレー光学系２２における結像位置に視野絞りを設けても良い）。
【００４７】
リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃの光軸Ｏは対物光学系２１ａ，２１ｂの光軸Ｏａ，Ｏｂに対して各々右、左に同じ量だけ偏心している。偏心量は所望の視差の大きさ、すなわち立体感の大きさに合わせて選択することができ、本実施例では各々ｄ／２（例えばｄ／２＝２ｍｍ）である。
【００４８】
本実施例の場合、リレー回数は３回であるが、挿入部１１の長さや径、光学系の明るさ等の仕様により，１回から十数回まで多様に設定できる。
なお、図２において、符号２８ａ，２８ｂは左右の対物光学系２１ａ，２１ｂの入射瞳の位置を示し、各入射瞳２８ａ，２８ｂを通って入射された光で左右の像７ａ，７ｂが形成される。各入射瞳２８ａ，２８ｂはリレー光学系２２を構成するリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより伝送される。
【００４９】
リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃを伝送中、２つの瞳は左右にずれていても良いが、リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃを小型にするためには重なり合わせた方がよい。そのためには２つの対物光学系２１ａ，２１ｂはそれぞれテレセントリック光学系、すなわち射出瞳が無限遠方に形成されるようになっていることが望ましい。
【００５０】
なお、視差の大きさ、すなわち左右の入射瞳２８ａ，２８ｂの中心間隔は対物光学系２１ａ，２１ｂの光軸Ｏａ，Ｏｂの間隔ｄにより決まり、その光学系の明るさとは独立である。
この実施例によれば、リレー光学系２２を共通にしたことにより、共通にしない場合（第１の従来例）よりもレンズ調整の手間を極力省くことができ、良好な立体観察を行うことができる。
【００５１】
また、図１から判断できるように２つの対物光学系２１ａ，２１ｂを離間して配置して視差のある像を得ることができるので、共通の対物光学系を用いた場合（第２の従来例）よりも視差を大きくでき、従ってより立体感が得られる機能を大きくできる。（第１の従来例のように２つの光学系を並べた場合と同様な立体感が得られる）。
【００５２】
従って、この実施例によれば共通の光学部品を少なくでき、且つ調整箇所も少なくでき、低コスト化できると共に、従来例における２つの光学系を並べたものと同様に立体感のある像を得ることができることになる。
【００５３】
また、視差のある２つの像７ａ，７ｂを軸対称な１本の共通に使用されるリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって伝送しているので、伝送中における２つの像の質（倍率、ＭＴＦ、像位置、色収差、色づき等）にズレが発生することを少なくできる。
【００５４】
つまり、仮に製造誤差によりリレーレンズ系２２ａ等は個々に特性がばらついても、この実施例では左右の像を共通のリレーレンズ系２２ａ等で像伝送を行うので、個々のばらつきの影響を殆ど受けないようにできる。従って、この実施例で得られる左右の像は、ズレの少ない質のよい画像となる。
【００５５】
また、この立体視内視鏡の観察の下で手術を行う場合には、画質が良く、十分な立体感が得られるので、直接患部等を観察している状態に近い観察状態の画像を実現できるので、手術し易い環境を提供できる。
【００５６】
また、この実施例では対物光学系２１ａ，２１ｂにより空間的に分離した位置に左右の像７ａ，７ｂを結び、これら像７ａ，７ｂを共通のリレー光学系２２により空間的に分離した位置に像を結ぶようにしているので、新たに像を空間的に分離する像分離手段を用いることなく撮像素子等で立体視できる。
【００５７】
また、本実施例ではリレーレンズ系２２ｃによる最終像１０ａ，１０ｂを１つの撮像素子２３により撮像している。そのため出力部２４はたいへん簡素化された構造になり、軽量な立体視内視鏡を実現できる。
【００５８】
なお、撮像素子２３としては、各種の固体撮像素子（ＣＣＤ，ＰＣＤ，ＣＭＤ，ＡＭＩ，ＳＩＴの名称で一般に知られているもの）とか、撮像管（サチコン、ビジコン、ＨＡＲＰ管の名称で一般に知られているもの）でも良い。
また、イメージインテンシファイヤ等を利用して感度を向上するようにしても良い。
【００５９】
また、撮像素子２３は単板式でカラー撮像を行うものでも良いし、２板あるいは３板カメラとして構成することでカラー化してもよい。また、図２に示すようにリレーレンズ系２２ｃによる最終像１０ａ，１０ｂを共通の撮像素子２３により撮像して、低コスト化及び軽量化できるようにしている。
【００６０】
また、術者の好みあるいは術式に最適な立体感を得るには視差の大きさを可変とするように２つの対物光学系２１ａ，２１ｂの互いの光軸間距離を可変とすればよい。
【００６１】
この場合、先端部１９の小型化のためには２つの対物光学系２１ａ，２１ｂをリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃの光軸Ｏに対して垂直な左右方向に互いに反対側に移動可能とするのがよい。ただしこの場合は、対物光学系２１ａ，２１ｂの移動によりリレーレンズ系２２ｃによる最終像１０ａ，１０ｂも移動する為、撮像素子２３を固定した場合にはその撮像範囲内での移動に制限される。
【００６２】
なお、撮像素子２３はその撮像面が正方形であると説明したが、対物光学系２１ａ，２１ｂが離間して配置される左右方向に長い長方形状のものを用いても良い。この場合には視差のある像を得る撮像範囲を実質的に拡大できる。
【００６３】
なお、図１では白色光の照明のもとで、モザイクフィルタ等の色分離フィルタを配置した撮像素子２３を用いてカラー撮像を行う同時式の照明及び撮像方式を採用しているが、これに限定されるものでなく赤、緑、青等の波長域の照明光を順次対象物側に出射する面順次照明のもとで、色分離フィルタを有しない撮像素子２３で撮像して３原色等の色成分画像を得ることによりカラー撮像を行う面順次撮像方式でも良い。
【００６４】
なお、第１実施例において、入力部２５に出力部２４を接続する代わりに後述する図１２（ｄ）に示す接眼アダプタ４５′を装着して肉眼で立体視できるようにしても良い。この場合には、対物光学系２１ａ，２１ｂによる左右の像７ａ，７ｂが左右の接眼レンズでそれぞれ観察できるようにリレー光学系２２によるリレー回数を偶数回に設定することが望ましい（図１２（ｄ）ではリレー回数は４回である）。
【００６５】
なお、第１実施例のレンズデータは表１の通りである。表１及び他の表において、ｒ１，ｒ２，…，は各面の曲率半径、ｄ１，ｄ２，…，は面間隔、ｎ１，ｎ２，…，は各レンズの屈折率、ν１，ν２，…，は各レンズのアッベ数を表す。
【００６６】
0003628717.tif 000002
0003628717.tif 000003
【００６７】
以下、第２から第９実施例は上記第１実施例を変形させたものであり、第１実施例と同様に互いに視差のある像は対物光学系２１ａ，２１ｂによって空間的に離れた位置に結像する。
【００６８】
図３は本発明の第２実施例の立体視内視鏡における撮像光学系のリレーレンズ系２２ｃの最終像１０ａ，１０ｂ付近の構造を示す。最終像１０ａ，１０ｂは２つの撮像素子２３ａ，２３ｂによってそれぞれ撮像している。２つの撮像素子２３ａ，２３ｂにはそれぞれ信号線（図示略）が接続され、図１のＣＣＵ４と内部構成が一部異なるＣＣＵに接続される。その他は第１実施例の立体視内視鏡２と同様の構成である。
【００６９】
なお、２つの撮像素子２３ａ，２３ｂに対する信号処理を行うＣＣＵとしては、例えば２つの撮像素子２３ａ，２３ｂに対して同じ駆動信号を同時に印加して、同時に読み出し、２つのフレームメモリにそれぞれ記憶するようにしても良いし、２つの撮像素子２３ａ，２３ｂに対して同じ駆動信号を交互に印加して、交互に読み出し、読み出した画像信号を２つのフレームメモリに交互に記憶するようにしても良い。
【００７０】
そして２つのフレームメモリに同時に或は交互に記憶された画像信号はスキャンコンバータにより交互に読み出され、カラーモニタ６に交互に表示され、術者はシャッタメガネ２７をかけてカラーモニタ６に表示される像を観察することにより立体的に視認できる。
この第２実施例を備えた立体視内視鏡装置は図１の立体視内視鏡装置１と殆ど同じ構成で実現できる。
この第２実施例の場合には撮像素子２３ａ，２３ｂのピント合わせをそれぞれ単独にできる利点があり、精密な調整を行えば、共通の撮像素子２３にした場合よりも質の高い画像にできる。
【００７１】
また、第１実施例と同様に視差を可変にできるが、この実施例の場合には左右の撮像素子２３ａ，２３ｂを対物光学系２１ａ，２１ｂの移動に合わせて連動して移動させることにより、共通の撮像素子２３の場合における撮像範囲に制約されない利点がある。
【００７２】
つまり、第１実施例では共通の撮像素子２３であるので、その撮像範囲内で左右の像１０ａ，１０ｂの移動範囲が制約されるが、この実施例によれば最終像１０ａ，１０ｂが固定された場合の撮像範囲より逸脱する（外れる）場合には、対物光学系２１ａ，２１ｂの移動に連動して２つの撮像素子２３ａ，２３ｂを左右に移動させることにより、最終像１０ａ，１０ｂを各撮像素子２３ａ，２３ｂの撮像範囲内に維持できる。
従って、より立体感のある像が得られる立体視内視鏡を実現できることも可能になるメリットがある。その他は第１実施例と同様の効果を有する。なお、第２実施例のレンズデータは第１実施例と同じである。
【００７３】
図４及び図５は本発明の第３実施例に係り、図４は第３実施例における撮像光学系を示し、図５は撮像素子２３ａ，２３ｂの配置の様子を拡大して示す。この実施例では第２実施例と同様に２つの撮像素子２３ａ，２３ｂを用いると共に、２つの撮像素子２３ａ，２３ｂの受光面をリレー光学系２２の光軸Ｏと垂直ではなく、垂直方向から傾斜させて配置した。
【００７４】
つまり、リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃで発生した図５に示す像面湾曲収差１０ｃに合わせて２つの撮像素子２３ａ，２３ｂの受光面を傾斜させて配置することにより、湾曲収差による像の劣化を抑制或は軽減するものである。
【００７５】
リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃのペッツバールは正のため、対物光学系２１ａ，２１ｂによる像面がフラットでも、リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃによる伝送に際して、対物側に凹面を向けた曲面上に曲がってしまう。
【００７６】
このため、撮像面或は受光面をリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃの光軸に垂直に配置したままでは、片ボケが生じ易く、撮像面の全面にピントが合った状態にすることは困難になる。
【００７７】
このため、第３実施例では図５に示すように、受光面を湾曲した像面の接面に合わせて傾斜させて配置した。図５では受光面はリレーレンズ系２２ｃの光軸に垂直な面に対して、２５．３３２゜傾斜させている。
この第３実施例によれば、第２実施例の効果を有する他に、さらに湾曲収差の少ない画像が得られる。尚、第３実施例のレンズデータは表２の通りである。
【００７８】
0003628717.tif 000004
0003628717.tif 000005
【００７９】
なお、リレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃのペッツバール和は正値であるので、対物光学系２１ａ，２１ｂのペッツバール和を負値にすることでリレーレンズ系２２ｃを経た最終像１０ａ，１０ｂの像面湾曲収差を抑えるようにしても良い。
【００８０】
図６はこの様子を示す変形例である。図６（ａ）は対物光学系及びリレー光学系による結像される像及び像伝送による最終像をそれぞれ示し、図６（ｂ）は図６（ａ）の対物光学系及びリレー光学系を用いた場合による最終像を示す。
【００８１】
図６（ａ）に示すように対物光学系２１ａ，２１ｂのペッツバール和を負値にして後方側に凹となる像７ａ，７ｂが形成されるようにする（各像面のローカル曲率半径をＲとする）と共に、フラットな像面の像をリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃで伝送した場合における最終像１０ａ，１０ｂの像面のローカル曲率半径Ｒ′の場合に対し、図６（ｂ）に示すように撮像素子２３ａ，２３ｂの受光面をローカル曲率１／Ｒ″＝１／Ｒ−１／Ｒ′の曲面の接面に配置することにより、この変形例は第３実施例よりさらに像面湾曲収差の影響を抑制している。なお、この場合に、１／Ｒ−１／Ｒ′＝０或は１／Ｒ−１／Ｒ′の絶対値が小さくなるようにしても良い。
【００８２】
図７は本発明の第４実施例における撮像光学系を示す。リレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂをアダプタ光学系を構成するアダプタレンズ系３２ａ，３２ｂによってさらに１回リレーして像３６ａ，３６ｂを結び、これらの像３６ａ，３６ｂをそれぞれ撮像素子３３ａ，３３ｂで撮像している。
【００８３】
アダプタレンズ系３２ａ，３２ｂはミラー部３４ａ，３４ｂと、レンズ部３５ａ，３５ｂとから構成されており、ミラー部３４ａ，３４ｂでは光束を外側へ並行に移動（本実施例では例えば移動量Ｌは６ｍｍ）させ、レンズ部３５ａ，３５ｂでは任意の倍率でリレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂを再結像する作用を持つ。
【００８４】
レンズ部３５ａ，３５ｂの光軸はリレーレンズ系２２ｃの光軸に対して、ミラー部３４ａ，３４ｂによる並行移動分を除いて、ｄ／２（２ｍｍ）だけ偏心している。
【００８５】
本実施例では、ミラー部３４ａ，３４ｂでの並行移動距離とレンズ部３５ａ，３５ｂでの倍率を適当に設定することによって、任意のサイズの撮像素子３３ａ，３３ｂに対して最適な像３６ａ，３６ｂを得ることができる。
【００８６】
また、第１、２実施例に比べて大きなサイズの撮像素子３３ａ，３３ｂを使うことが可能になるので、サイズに応じて画素数の大きいものが使用でき、解像度が高い良好な立体観察像を得ることができる。その他は第２実施例と同様の効果を有する。この実施例のレンズデータは表３の通りである。
【００８７】
0003628717.tif 000006
0003628717.tif 000007
0003628717.tif 000008
【００８８】
図８は本発明の第５実施例における撮像光学系を示す。この実施例は第４実施例を改良したものである。
リレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂを１本のレンズ系で構成される共通のアダプタ光学系３２によってさらに１回リレーして像３６ａ，３６ｂをそれぞれ結び、撮像素子３３ａ，３３ｂで撮像している。アダプタ光学系３２はリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃと同じ光軸となるように配置されたレンズ系から構成されており、任意の倍率でリレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂを再び結像し、その結像位置に撮像素子３３ａ，３３ｂを配置している。
【００８９】
本実施例ではアダプタ光学系３２内にミラー部を持たない分、簡素な構成にでき、しかも第４実施例の作用効果を有する。つまり、アダプタ光学系３２の倍率を任意に設定することで、任意のサイズの撮像素子３３ａ，３３ｂに対して最適な像３６ａ，３６ｂを得ることができる。
【００９０】
また、本実施例では第３実施例と同じくリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃとアダプタ光学系３２により発生した像面湾曲収差に合わせて、撮像素子３３ａ，３３ｂの受光面を傾斜させ、像の劣化を抑制している。図８では受光面はリレーレンズ系２２ｃの光軸に垂直な面に対して、１１．９０２゜傾斜して配置されている。この実施例のレンズデータは表４の通りである。
【００９１】
0003628717.tif 000009
0003628717.tif 000010
【００９２】
図９は本発明の第６実施例における撮像光学系を示す。
リレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂをアダプタ光学系３２を形成するアダプタレンズ系３２ａ，３２ｂによってさらに１回リレーし、撮像素子３３ａ，３３ｂで撮像している。アダプタ光学系３２は２つの傾いた同じ構成のアダプタレンズ系３２ａ，３２ｂで構成され、一方のレンズ系３２ｂと撮像素子３３ｂはリレーレンズ系２２ｃの光軸からｄ／２（＝２ｍｍ）だけ並行に偏心した後、レンズ系３２ｂの光軸がリレーレンズ系２２ｃの最終像１０ｂと交わった点を中心に１０．０７６゜傾斜している。２点鎖線で図すレンズ系３２ａもリレーレンズ系２２ｃの光軸の反対側に同様に傾斜して配置されている。
【００９３】
本実施例でも第５実施例と同じく、ミラー部を持たず、アダプタ光学系の倍率を任意に設定することで、任意のサイズの撮像素子に対して最適な像３６ａ，３６ｂを得ることができる。つまり第５実施例とほぼ同様の効果を有する。この実施例のレンズデータは表５の通りである。
【００９４】
0003628717.tif 000011
0003628717.tif 000012
ｒ５７＝  １２．６２５９    ｄ５７＝  ３９．９８６
ｒ５８＝  ∞（像位置）
【００９５】
図１０は本発明の第７実施例における撮像光学系の主要部を示す。
リレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂをアダプタ光学系３２によってさらに１回リレーし、同じ位置に結像し、この結像位置に共通の撮像素子３３を配置した構成にしている。
【００９６】
アダプタ光学系３２は、リレーレンズ系最終像１０ａ，１０ｂをそれぞれレンズ３７ａ，３７ｂ、プリズム３７ｃ，３７ｄからなる光軸間隔を広げる手段を経てシャッタ手段３７ｅ側に導き、一方が遮光状態の時に、他方を透過状態にするようにして対向するレンズ３７ｆ，３７ｇ側に導く。このシャッタ手段３７ｅの一方の側に対向配置したレンズ３７ｆを経た光束はプリズム３７ｈ，ハーフプリズム３７ｉ，レンズ３７ｊを経て、撮像素子３３が配置された位置に像３６ａを結ぶ。
【００９７】
また、シャッタ手段３７ｅの他方の側に対向配置したレンズ３７ｇを経た光束は光学素子３７ｋ，ハーフプリズム３７ｉ，レンズ３７ｊを経て、撮像素子３３が配置された位置に像３６ｂを結ぶ。
【００９８】
この実施例ではリレーされた像３６ａ，３６ｂは同じ位置に結像され、これを１つの撮像素子３３で撮像している。そして、アダプタ光学系３２の途中にシャッタ手段３７ｅを配置して、撮像素子３３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構成にしている。
本実施例の場合、１つの撮像素子３３で済み、低コスト化できるという利点がある。その他は第４実施例と同様の効果を有する。
【００９９】
図１１は本発明の第８実施例における対物光学系の構成を示す。図１１（ａ）は平面図で対物光学系を示し、図１１（ｂ）は側面図で対物光学系を示している。この実施例は斜め前方を視野とする斜視対物光学系３９ａ，３９ｂで対物光学系を構成したものである。
【０１００】
本実施例の場合、視野方向変換手段として反射プリズム４０ａ，４０ｂを用いて、斜め前側から入射される光束を反射してリレー光学系２２（図１０ではリレーレンズ系２２ａの一部のみを示す）の光軸Ｏに平行な方向に変換している。この実施例では視野方向は挿入部の長手方向（リレー光学系２２の光軸方向）に対して４５゜である。反射プリズム４０ａ，４０ｂは２つ別体でも１つで一体にしたものでも良い。
【０１０１】
リレー光学系２２の後方側の構成は第１ないし第６実施例のいずれの構成を用いても良い。この実施例は視野方向が異なることを除くと、第１ないし第７実施例と同様な効果を有する。
この第８実施例のほかに、視野方向は反射プリズム４０ａ，４０ｂの角度を変えることで種々変えることができる。また、対物光学系部分を交換可能に構成すれば、この対物光学系のみの交換で種々の視野方向、視野角、視差が得られるようにできる。
【０１０２】
図１２は本発明の第９実施例及びその第１の変形例におけるユニット構成を示す図である。
図１２（ａ）に示す第９実施例の立体視内視鏡４１では対物光学系ユニット４２、リレー光学系ユニット４３、アダプタ光学系ユニット４４、撮像素子ユニット４５から構成されている。
【０１０３】
対物光学系ユニット４２は光学的特性の揃った対物光学系２１ａ，２１ｂを内蔵し、リレー光学系ユニット４３は同じ構成のリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを内蔵し、アダプタ光学系ユニット４４は共通となるアダプタ光学系３２を内蔵し、撮像素子ユニット４５は特性の揃った撮像素子３３ａ，３３ｂを内蔵している。
【０１０４】
図１２（ａ）を側方から見た場合には図１２（ｂ）のようになる。対物光学系ユニット４２にはライトガイド１８の先端側部分と照明レンズ２０を内蔵し、リレー光学系ユニット４３はライトガイド１８の中間部分を内蔵し、アダプタ光学系ユニット４４はライトガイド１８の後端側部分を内蔵し且つライトガイド口金１３が設けてある。
【０１０５】
また、この実施例ではリレー光学系ユニット４３内のリレーレンズ系２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは例えば（対物光学系２１ａ，２１ｂが配置された左右方向に垂直な方向となる）下部側が長手方向に切り欠かれて、ライトガイド１８を収納するスペースを確保し、挿入部を細径化している。また、アダプタ光学系ユニット４４内のアダプタ光学系３２もライトガイド口金１３側を切り欠いている。
【０１０６】
この実施例では対物光学系ユニット４２、リレー光学系ユニット４３の先端に対物光学系ユニット４２を接続し、リレー光学系ユニット４３の後端にアダプタ光学系ユニット４４の先端を接続し、このアダプタ光学系ユニット４４の後端に撮像素子ユニット４５を接続して立体視内視鏡４１が構成される。
【０１０７】
従って、各ユニットの光学的特性とか撮像特性が異なるものを組み合わせることにより、異なる特性の立体視内視鏡４１を簡単に実現できる。このため、ユーザに対し、異なる特性の立体視内視鏡４１を提供でき、ユーザは使用目的に適したものを選択できる。
【０１０８】
この実施例の場合には図１で示した入力部２５と出力部２４の境界はリレー光学系ユニット４３の後端とアダプタ光学系ユニット４４の先端との接続部が該当する。
【０１０９】
なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）ではアダプタ光学系ユニット４４部分以降で太径になっているが、図１２（ｃ）に示すようにリレー光学系ユニット４３の後端側を太径にしてこの後端付近にライトガイド１８の後端側部分を内蔵し、且つライトガイド口金１３を設ける構造にしても良い。
【０１１０】
この第１の変形例の場合にはアダプタ光学系ユニット４４にはライトガイド１８を内蔵しなくて済むのでその構造が簡単になる。
また、この変形例の構造の場合にはアダプタ光学系ユニット４４を使用せずに直接、撮像素子ユニット４５をリレー光学系ユニット４３に取り付ける構成にしても良く、この場合には第２実施例の構成になり、さらに撮像素子ユニット４５として、共通となる１つの撮像素子を内蔵した場合には第１実施例の構成になる。
【０１１１】
この第１の変形例は第９実施例よりもさらに組み合わせの自由度が大きくなり、さらに特性の異なる立体視内視鏡４１を簡単に実現できる。また、図１２（ｄ）に示すようにリレー光学系ユニット４３の後端に接眼アダプタ４５′を接続することにより、肉眼で立体視できる立体視内視鏡を構成することもできる。
【０１１２】
図１２（ｄ）に示す接眼アダプタ４５′は、リレー光学系ユニット４３による最終像をそれぞれプリズムと、術者の両眼の間隔に対応する接眼窓に取り付けた接眼レンズ４５″ａ，４５″ｂを介して拡大観察できる構造にしており、対物光学系２１ａ，２１ｂによる左右の像を左右の接眼レンズ４５″ａ，４５″ｂを介してそれぞれ立体視できるようにしている。
【０１１３】
なお、この場合最終像は倒立像になっているため接眼アダプタ４５′はこれを正立化する手段としてレンズ４５′ａ、４５′ｂを設け、接眼レンズ４５″ａ，４５″ｂの前に正立像を形成している。レンズ４５′ａ、４５′ｂを設ける代わりに光軸間隔を広げるための２つのプリズムをポロプリズム等の像を反転させるプリズムとしても良い。
【０１１４】
なお、肉眼観察するための接眼アダプタを図１２（ａ）のリレー光学系ユニット４３に接続できる構造にしても良いし、以下に説明する図１３に示す変形例に対しても接続できる構造にしても良い。
【０１１５】
図１３は第９実施例の第２ないし第４の変形例を示す。図１３（ａ）に示す第２の変形例は、図１２（ａ）において、アダプタ光学系３２と撮像素子３３ａ，３３ｂとを一つのユニットとしてのアダプタ光学系・撮像ユニット４６で構成している。
【０１１６】
図１３（ｂ）に示す第３の変形例は、図１３（ａ）において、更に対物光学系２１ａ，２１ｂとリレー光学系２２とを一つのユニットとしての対物光学系・リレー光学系ユニット４７で構成している。図１３（ｃ）に示す第４の変形例は、図１２（ａ）において、リレー光学系２２とアダプタ光学系３２を一つのユニットとしてのリレー光学系・アダプタ光学系ユニット４８で構成している。
【０１１７】
図１４は第９実施例及びその変形例に使用される各種ユニットのより具体的な構成を示す。
図１４（ａ）は視野角７０゜の対物光学系ユニット４２を示し、図１４（ｂ）は視野角４０゜の対物光学系ユニット４２を示し、これらを付け替えてリレー光学系ユニット４３に接続することで所望の視野角が得られる。
【０１１８】
対物光学系ユニット４２の外套筒の後端には雄ネジが形成してあり、この雄ネジは、リレー光学系ユニット４３の外套筒先端の雌ネジに螺合により着脱自在で接続できる。また、対物光学系ユニット４２の外套筒の後端には凸部が設けてあり、リレー光学系ユニット４３の外套筒の先端側内周面を切り欠いた段差面に当接させることにより長手方向の位置決めを行うことができる。なお、両外套筒は同じ外径であり、接続した場合における挿入部に段差が発生しない。
【０１１９】
また、周方向の位置決めを行う手段として対物光学系ユニット４２の外套筒の後端付近に位置決め用マーク及びネジ孔が設けてあり、このマークをリレー光学系ユニット４３の外套筒の先端の位置決め用マークに合わせると両ネジ孔が連通する状態に設定でき、図示しないネジで固定することができる。
【０１２０】
なお、リレー光学系ユニット４３の外套筒の後端側には対物光学系ユニット４２の外装筒の後端側と同様な接続手段或は接続機構が設けてあり、アダプタ光学系ユニット４４の外套筒の先端に着脱自在で接続することができる。
【０１２１】
図１４（ｃ）は視野方向４５゜の斜視の対物光学系ユニット４２を示す。図１４（ｃ）において、反射プリズム４０を替えることにより種々の視野方句の斜視の対物光学系ユニット４２を構成できる。なお、図１４（ｄ）は図１４（ｃ）の後端側からみた様子を示し、左右に１対の対物光学系３９ａ，３９ｂが配置されている。
【０１２２】
図１４（ｅ）は視差を減らした対物光学系ユニット４２であり、２つの対物光学系２１ａ，２１ｂの光軸を近づけて、光軸間の距離ｄ′はｄ′＜ｄである。この構造にした場合には、立体感を得る機能は低下するが、中心軸側に配置したことにより他の内蔵物等を挿通するスペースを確保できるので、例えばライトガイドの断面積を大きくすることができ、照明光量を増大でき、明るい画像が得られる。
【０１２３】
なお、対物光学系２１ａ，２１ｂの光軸間距離及び視野角に応じて、必要に応じ、撮像素子ユニットとかアダプタ光学系ユニットを交換することにより同値に合わせた最適な立体視内視鏡を提供することができる。
【０１２４】
図１５（ａ）はリレー光学系ユニット４３を示す。このリレー光学系４３の後端はアダプタ光学系ユニット４４の先端に着脱自在で接続できる。また、このアダプタ光学系ユニット４４の後端は撮像ユニット４５に着脱自在で接続できる。また、リレー光学系ユニットとして例えば図１５（ｂ）に示すようにリレー回数を２回にしたリレー光学系ユニット４３を用いても良い。さらに、体腔内に挿入される挿入長等に応じてリレー回数の異なるリレー光学系ユニットを用いることもできる。
【０１２５】
図１５（ｃ）は対物光学系とリレー光学系とを一体化した対物光学系・リレー光学系ユニット４７の構成を示す。また、図１５（ｄ）は図１５（ｃ）の変形例で、リレー光学系のリレー回数を２回にしたユニットを示す。リレー光学系のリレー回数はこの他にも種々のものが用意でき、必要に応じて挿入部の長さの違うものを選択できる。
【０１２６】
以下、第１０実施例から第１８実施例は上記課題を解決するための手段及び作用における（ｂ）の構成の実施例であり、内視鏡先端部に配置された対物光学系の複数の前群光学系で互いに視差のある像を取り込み、１つの後群光学系で複数の像をほぼ一致した位置に結像する。そして、これらほぼ重なりあった像を共通の後群光学系と、この後群光学系と光軸が一致する共通の像伝送光学系で伝送するものである。
【０１２７】
図１６は本発明の第１０実施例における撮像光学系を示す。
物体側から順に、物体側開口部が２つに分離された対物光学系５１、リレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、アダプタ光学系５０、撮像素子５３ａ，５３ｂが配置されている。対物光学系５１は互いの光軸間隔がｄ（＝４ｍｍ）だけ離れて並行に配置された同じ構成の前群光学系（単に前群と略記）５４ａ，５４ｂと１つの同じ光軸となるように配置された後群光学系（単に後群と略記）５５によって構成されており、視差のある２つの像５６ａ，５６ｂが空間的にほぼ一致した位置に結像される。
【０１２８】
像５６ａ，５６ｂはリレー光学系を構成し、互いに同じ光軸となるように直列に配置された同じ構成の（例えば３つの）リレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃによって等倍リレーされる。
【０１２９】
つまり、像５６ａ，５６ｂはリレーレンズ系５２ａにより、このリレーレンズ系５２ａの後方の殆ど同じ位置に像５７ａ，５７ｂを等しい大きさで結び、これらの像５７ａ，５７ｂはリレーレンズ系５２ｂにより、このリレーレンズ系５２ｂの後方の殆ど同じ位置に像５８ａ，５８ｂを等しい大きさで結び、これらの像５８ａ，５８ｂはリレーレンズ系５２ｃにより、このリレーレンズ系５２ｃの後方の殆ど同じ位置に像５９ａ，５９ｂを等しい大きさで結ぶ。
【０１３０】
対物光学系５１の後群５５とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃの光軸とは同じ軸上にあり、この光軸と前群５４ａ，５４ｂの光軸とは左右に各々偏心している。
【０１３１】
偏心量は所望の大きさ、すなわち立体感の大きさに合わせて選択することができ、本実施例では各々ｄ／２（＝２ｍｍ）である。また、前群５４ａ，５４ｂと後群５５との間はアフォーカル光束でなくてもよいが、小型化のためにはこの部分をアフォーカル光束とし、対物光学系によって結像した像をほぼ重ねた方がよい。
【０１３２】
また、通常リレー系の画角に対して、内視鏡で必要とされる画角は大きい。また、前述のように前群５４ａ，５４ｂは、アフォーカルに近い方が良いという条件からまた、非共通の部分が少ない方が良いという条件から前群５４ａ，５４ｂは物体側から凹群と凸群の２群構成とするのが良い。
【０１３３】
また、リレー光学系で伝送する視差のある複数の像をほぼ重ねたほうが、リレー光学系を細径化できるため、対物光学系５１の射出瞳はほぼ無限遠にするのが良い。このため、対物光学系５１の後群５５の前側焦点位置が瞳位置となるため、物体から前群５４ａ，５４ｂへ入る光束が、うまく後群５５に伝わるためには、前群５４ａ，５４ｂの射出瞳と一致していることが好ましい。具体的には前群５４ａ，５４ｂの最終面が、後群５５の前側焦点位置よりも像側に配置するのが好ましい。
【０１３４】
本実施例の場合リレー回数は３回であるが、内視鏡挿入部の長さや径、光学系の明るさ等の仕様により通常１回から十数回まで多様に選択設定できる。
視差の大きさ、すなわち左右の入射瞳の中心間隔は対物光学系５１の前群５４ａ，５４ｂの光軸間隔ｄにより決まり、光学系の明るさとは独立である。
【０１３５】
この実施例によれば、上記第１実施例などと同じく、視差のある２つの像５６ａ，５６ｂは軸対称な１本のリレー光学系によって伝送しているので、伝送中２つの像の質（倍率、ＭＴＦ、像位置、色収差、色づき等）に誤差を発生することが少ない。
【０１３６】
また、上記第１実施例などよりも対物光学系５１に左右で非共通の部品が少なくなっている。従って、レンズ調整の手間を極力省くことができ、良好な立体観察像を得ることができる。
【０１３７】
さらにこの実施例では、空間的にほぼ重なり合った位置の像をリレー光学系で伝送する構成であるので、前群５４ａ，５４ｂそれぞれを例えば左右方向が短軸で、縦（垂直）方向が長軸となる長円形のレンズ系で構成し、瞳も長円形とすることにより、視差や明るさ等を劣化させることなく対物光学系及びリレー光学系を細径化することが可能になる。この場合には、挿入部をその先端から後端側まで細径化でき、挿入使用できる適用範囲を拡大できる。また、腹部等に挿入部を挿入するための孔を小さいもので良くなるので、患者に与える苦痛を軽減できる。なお、他の実施例においても、長円形のレンズ系で対物光学系を構成するようにしても良い。
【０１３８】
本実施例ではリレーレンズ系５２ｃの最終像５９ａ，５９ｂがほぼ同じ位置にあるためこれを何らかの手段で分離する必要がある。これを行うのが瞳分割結像手段である。
【０１３９】
これはリレー光学系で伝送された瞳を結像する手段と、この瞳の部分光束を結像して複数の視差のある像を空間的に分離して結像させる手段が必要である。具体的には、これを行うのがアダプタ光学系５０であり、リレーレンズ系５２ｃと同じ光軸となるように配置された瞳結像レンズ系６１、ミラー部６２ａ，６２ｂ、結像レンズ系６３ａ，６３ｂから構成されている。
【０１４０】
瞳結像レンズ系６１はリレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃによって伝送された対物光学系５１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６２ａ，６２ｂでは２つの瞳の光束を外側に並行移動（本実施例では移動量６ｍｍ）させ、結像レンズ系６３ａ，６３ｂはそれぞれ撮像素子５３ａ，５３ｂに像６４ａ，６４ｂを結像する作用を持つ。
【０１４１】
結像レンズ系６３ａ，６３ｂの光軸はリレーレンズ系５２ｃの光軸に対して、ミラー部６２ａ，６２ｂによる並行移動分を除いて、ｄ／２（＝２ｍｍ）だけ偏心している。なお、ミラー部６２ａ，６２ｂ及び結像レンズ系６３ａ，６３ｂはそれぞれ片側のみ図示してある。
【０１４２】
また、最終的に左右の瞳が重なり合わないように瞳位置及びその共役位置のうち任意の瞳面（本実施例では瞳結像レンズ射出瞳面）に明るさ絞り７９を設けて光束を制限するのがよい。
【０１４３】
本実施例では、ミラー部６２ａ，６２ｂでの並行移動距離とアダプタ光学系５０の倍率を適当に設定することによって、任意の大きさの撮像素子５３ａ，５３ｂに対して最適な像６４ａ，６４ｂを得ることができる。
【０１４４】
ミラー部６２ａ，６２ｂの並行移動の方向は図１６のように紙面内でも、また紙面に垂直な方向でも任意の方向でもよい。また、結像レンズ系６３ａ，６３ｂの焦点距離を変更することでも倍率を変更できる。
【０１４５】
また、術者の好みあるいは術式に最適な立体感を得るには視差の大きさを可変とするように２つの前群５４ａ，５４ｂの互いの光軸間距離ｄを可変とすればよい。この場合、先端部の小型化のためには２つの前群５４ａ，５４ｂをリレー光学系の光軸に対して垂直に互いに反対方向に移動可能とするのがよい。
【０１４６】
ただしこの場合は、前群５４ａ，５４ｂの移動により対物光学系の射出瞳が移動するため、リレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃ以降の光学系で光束がけられないように各レンズの有効径を大きめにしておく等の注意が必要がある。
その他は第１実施例と同様の作用及び効果を有する。この実施例のレンズデータは表６の通りである。
【０１４７】
0003628717.tif 000013
0003628717.tif 000014
0003628717.tif 000015
【０１４８】
以下、第１１から第１７実施例は上記第１０実施例を変形した構成であり、互いに視差のある像は対物光学系によって空間的にほぼ一致した位置に結像する。また、これらはすべて対物光学系５１を、従来の瞳を分割するタイプの立体視内視鏡の対物レンズと交換可能に構成できる。
【０１４９】
図１７は本発明の第１１実施例における撮像光学系を示し、リレーレンズ系最終像５９ａ，５９ｂをアダプタ光学系５０によってさらに１回リレーして像６４ａ，６４ｂを結び、撮像素子５３ａ，５３ｂで撮像している。
【０１５０】
アダプタ光学系５０は、リレーレンズ系５２ｃと同じ光軸となるように配置された瞳結像レンズ系６１、結像レンズ系６３ａ，６３ｂから構成されている。結像レンズ系６３ａ，６３ｂの光軸はリレーレンズ系２２ｃの光軸に対して、１．２５ｄ（＝５ｍｍ）だけ偏心している。
【０１５１】
なお、結像レンズ系は片側のみ図示してある。  本実施例ではアダプタ光学系５０内にミラー部を持たない分、第１０実施例より簡素であり、第１０実施例と同じくアダプタ光学系５０の倍率を任意に設定することで、任意の撮像素子に対して最適な像６４ａ，６４ｂを得ることができる。瞳結像レンズ系６１によって分割される２つの瞳間の距離は、この瞳結像レンズ系６１の焦点距離を調整することで変えることができる。その他は第１０実施例と同様の作用及び効果を有する。
この実施例のレンズデータは表７の通りである。
【０１５２】
0003628717.tif 000016
0003628717.tif 000017
0003628717.tif 000018
【０１５３】
図１８は本発明の第１２実施例における撮像光学系を示し、対物光学系５１の前群５４ａ，５４ｂが物体側に凹面を持つ１つのメニスカスレンズ６５ａ，６５ｂから構成されている。本実施例の場合、前記第１１実施例に比べてさらに左右光路非共通の部分が減っているため、２つの像の質の間に誤差が少ない。
この実施例のレンズデータは表８の通りである。
【０１５４】
0003628717.tif 000019
0003628717.tif 000020
0003628717.tif 000021
【０１５５】
さらには、図１９に示すようにメニスカスレンズ６５ａ，６５ｂを１体で成形加工したレンズ６５とすることにより、対物光学系５１から瞳結像レンズ系６１までの間で左右誤差を実用上問題にならないレベルまで下げることができ、レンズ調整の手間が省け好ましい。その他は第１１実施例と同様の作用及び効果を有する。
【０１５６】
なお、図１９において、図１９（ａ）は平面断面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の側面方向から見た側面図、図１９（ｃ）及び図１９（ｄ）は図１９（ａ）の正面方向及び背面側からそれぞれ見た正面図及び背面図である。
【０１５７】
図２０は本発明の第１３実施例における撮像光学系を示し、リレーレンズ系最終像５９ａ，５９ｂをアダプタ光学系５０によってさらに１回リレーする。アダプタ光学系５０はリレーレンズ系５２ｃと同じ光軸であるため、リレーされた像６４ａ，６４ｂはほぼ同じ位置に結像され、これを共通となる１つの撮像素子５３で撮像している。
【０１５８】
アダプタ光学系５０の瞳結像レンズ系６１と結像レンズ系６３との間にはシャッタ６６があり、撮像素子５３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。
本実施例の場合、１つの撮像素子５３で済むという利点がある。その他は第１１実施例と同様の効果を有する。この実施例のレンズデータは表９の通りである。
【０１５９】
0003628717.tif 000022
0003628717.tif 000023
0003628717.tif 000024
【０１６０】
図２１は本発明の第１４実施例における撮像光学系の主要部を示す図で、第１３実施例と同じくアダプタ光学系５０はリレーレンズ系５２ｃと同じ光軸であるため、リレーされた像６４ａ，６４ｂはほぼ同じ位置に結像され、これを１つの撮像素子５３で撮像している。
【０１６１】
共通に使用されるこの撮像素子５３の受光面の直前にはレンチキュラーレンズ６７が配置されており、撮像素子５３の１列又は１行おきに、左右の画像を結像させることでこれにより２つの像を分離して撮像している。本実施例の場合にも１つの撮像素子５３で済むという利点がある。その他は第１３実施例と同様の効果を有する。なお、この実施例のレンズデータは第１３実施例と同じである。
【０１６２】
図２２は本発明の第１５実施例における対物光学系の一部を示す図で、対物光学系に斜視対物光学系７０を用いた場合の実施例である。本実施例の場合、視野方向は内視鏡長手方向（リレーレンズ光軸方向）に対して３０゜である。前群５４ａ，５４ｂを形成する反射プリズム６８ａ，６８ｂおよび６９ａ，６９ｂはそれぞれ２つ別体でも１つで一体になっていてもよい。
【０１６３】
図２３は本発明の第１５実施例の変形例における対物光学系の一部を示す図で、第１５実施例と同じく斜視対物光学系７０を形成している。この変形例の場合、視野方向は内視鏡長手方向（リレーレンズ光軸方向）対して７０゜である。反射プリズム６８ａ，６８ｂおよび６９ａ，６９ｂはそれぞれ２つ別体でも１つで一体になっていてもよい。
【０１６４】
以上第１５実施例及びその変形例の他に視野方向は反射プリズム６８ａ，６８ｂ、６９ａ，６９ｂの角度を変えることで種々変えることができる。従って、前群部分を交換可能に構成すれば、この前群のみの交換で種々の視野方向あるいは視野角が得られるようにできる。もちろん、対物光学系全体を交換可能に構成しても同様の効果は得られる。その他は第１０実施例と同様の効果を有する。
【０１６５】
図２４は本発明の第１６実施例における撮像光学系を示す図で、第１５実施例と同じく斜視対物光学系７０を用いた場合の実施例である。本実施例の場合、視野方向は内視鏡長手方向（リレーレンズ光軸方向）に対して４５゜である。反射プリズム７１は１つで左右一体になっている。
【０１６６】
つまり、図示された第１０実施例ないし第１５実施例まででは、２つに分離された前群５４ａ，５４ｂの光学系が採用されていたが、この実施例では共通の光学素子としての反射プリズム７１を用いて２つに分離された前群５４ａ，５４ｂと同じ機能をする前群５４を形成している。
【０１６７】
また、この前群５４を形成する対となる負のパワー要素としての負レンズ系７２ａ，７２ｂと正のパワー要素としての正レンズ系７３ａ，７３ｂとは左右それぞれ左右に偏心して配置された構成にされており、かつ図示のごとく回転可能となっている。したがって、対物光学系の２つの入射瞳の配列方向、すなわち視差の方向（図２４中のｄの方向）が変化でき、物体を多方向から立体視観察するのにたいへん有効である。
【０１６８】
本実施例の場合、前群５４の回転に伴い、瞳結像レンズ系６１の射出瞳もその回転に伴って回転する。図２４に示す実施例ではアダプタ光学系５０としては第１１実施例と同じ構成を採用した場合の例を示しており、結像レンズ系６３ａ，６３ｂおよび撮像素子５３ａ，５３ｂが前記回転に同期して光束がけられないように回転する。
【０１６９】
本実施例の場合においても、反射プリズム７１の角度を変えることで視野方向が変化でき、負レンズと正レンズの焦点距離の組み合わせを変えることで視野角が変化でき、左右の負レンズと正レンズの光軸間隔を変えることで視差の大きさを変えることができる。
【０１７０】
本実施例を他のアダプタ光学系の場合にも適用できるが、上記のように前群５４の回転に伴い、瞳結像レンズ系６１の射出瞳もその回転にともなって回転するため、左右別光軸を持つ部分、例えば図１６の第１０実施例の場合にはミラー部６２ａ，６２ｂ、結像レンズ系６３ａ，６３ｂ、撮像素子５３ａ，５３ｂ等をこれと同期して回転する必要がある。
その他は第１０実施例と同様の効果を有する。
【０１７１】
図２５は本発明の第１７実施例を示す図で、負レンズ系７２ａ，７２ｂと正レンズ系７３ａ，７３ｂを含む前群５４が反射プリズム７１の物体側に配置されている場合の実施例である。
【０１７２】
本実施例の場合、第１６実施例に比べて前群５４部分での回転部が１箇所（この場合、反射プリズム７１の物体側）に集中できるため、構成が簡単である。また、図２５では第１３実施例と同じ構成のアダプタ光学系５０を用いた場合の例を示しており、シャッタ６６の開口部が前記回転に同期して光束がけられないように回転する。このとき、他の部品、結像レンズ６３や撮像素子５３等もシャッタ６６と共に回転してもよい。
【０１７３】
図２６は本発明の第１８実施例のユニット構成を示す図である。図２６（ａ）では前群５４ａ，５４ｂを内蔵した前群ユニット８１と、後群５５とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃと瞳結像レンズ系６１を内蔵した後群・リレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８２と、結像レンズ系６３ａ，６３ｂを内蔵した結像レンズ系ユニット８３と、撮像素子５３ａ，５３ｂを内蔵した撮像素子ユニット８４から構成されている。なお、図１に示した入力部２５と出力部２４の境界は後群・リレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８２と、結像レンズ系ユニット８３との接続部が該当する。
【０１７４】
図２６（ｂ）は、図２６（ａ）において、結像レンズ系６３ａ，６３ｂと撮像素子５３ａ，５３ｂとを一つのユニットにした結像レンズ系・撮像素子ユニット８５を用いた構成にしている。
【０１７５】
図２６（ｃ）は、図２６（ａ）において、前群ユニット８１における前群５４ａ，５４ｂと後群・リレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８２における後群５５とを合わせて対物光学系ユニット８６と、リレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃと瞳結像レンズ系６１を内蔵したリレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８７と、図２６（ｂ）と同様に結像レンズ系・撮像素子ユニット８５とを用いた構成にしている。
【０１７６】
図２６（ｄ）では対物光学系（つまり前群５４ａ，５４ｂと後群５５）とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃと瞳結像レンズ系６１とを一つのユニットとた対物光学系・リレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８８と、結像レンズ系・撮像素子ユニット８５を用いて構成している。
【０１７７】
図２６（ｅ）では対物光学系とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃとを一つのユニットとした対物光学系・リレーレンズ系ユニット８９と、瞳結像レンズ系６１と結像レンズ系６３ａ，６３ｂと撮像素子５３ａ，５３ｂとを一つのユニットとした瞳結像レンズ系・結像レンズ系・撮像素子ユニット９０とを用いて構成している。
【０１７８】
図２６（ｆ）では前群ユニット８１と、後群５５とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃとを一つのユニットとした後群・リレーレンズ系ユニット９１と、瞳結像レンズ系・結像レンズ系・撮像素子ユニット９０とを用いて構成している。
【０１７９】
図２６（ｇ）では、リレーレンズ系５２ａ，５２ｂ，５２ｃを一つのユニットにしたリレーレンズ系ユニット９２と、対物光学系ユニット８６と、瞳結像レンズ系・結像レンズ系・撮像素子ユニット９０とを用いて構成している。なお、図２６（ｂ）ないし（ｇ）では各ユニット内のレンズ系の符号を省略して示している。
図２６（ａ）ないし（ｇ）に対しても、図１２（ｄ）で示した接眼アダプタ４５′を接続できる構造にしても良い。
【０１８０】
図２７は前群ユニット８１のより具体的な構成を説明する図である。図２７（ａ）は共通な前群５４を用いた前群ユニット８１であり、これを取り付けた場合には従来の瞳を分割するタイプの立体視内視鏡を構成できる。
【０１８１】
図２７（ｂ）は視野角７０゜の前群ユニット８１、図２７（ｃ）は視野角４０゜の前群ユニット８１であり、これらを付け替えることで所望の視野角がえられる。
【０１８２】
図２７（ｄ）及び（ｅ）は視野方向７０゜の前群斜視ユニット８１を示し、図２７（ｅ）は図２７（ｄ）の後方から見た図である。反射プリズム７１を替えることにより種々の視野方向の前群斜視ユニット８１を構成できる。
【０１８３】
図２７（ｆ）は視差を減らした前群ユニット８１であり、２つの前群５４ａ，５４ｂの光軸を近づけて、他の光軸間距離ｄより小さい距離ｄ′にしている。図２７（ａ）から（ｆ）において、前群５４ａ，５４ｂからの光束をほぼアフォーカル光束にすれば、ユニット交換時のピントずれや像ずれを抑えることができる。
【０１８４】
図２８は対物光学系ユニットの構成を示す。
図２８（ａ）は同じ光軸となるように配置された前群５４と後群５５からなる対物光学系ユニット８６であり、これを用いた場合には従来の瞳を分割するタイプの立体視内視鏡を構成することもできる。図２８（ｂ）は視野角７０゜の前群５４ａ，５４ｂを有する対物光学系ユニット８６、図２８（ｃ）は視野角４０゜の前群５４ａ，５４ｂを有する対物光学系ユニット８６であり、これらをつけ変えることで所望の視野角が得られる。
【０１８５】
図２８（ｄ）は視野方向７０゜の斜視対物光学系ユニット８６である。図２８（ｅ）は図２８（ｄ）の正面図である。反射プリズム７１を変えることにより種々の視野方向の斜視対物光学系ユニットを構成できる。なお、図２８（ｅ）ではライトガイドを省略している。
【０１８６】
図２８（ｆ）は視差を減らした対物光学系ユニットであり、２つの前群５４ａ，５４ｂの光軸を近づけて光軸間距離ｄ′を例えば２８（ｂ）等の場合のｄより小さくしている。
【０１８７】
図２９は後群５５とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂと瞳結像レンズ系６１等を含むユニットの構成を示す。
図２９（ａ）は後群５５とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂと瞳結像レンズ系６１とを含む後群・リレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８２、図２９（ｂ）はリレーレンズ系５２ａ，５２ｂと瞳結像レンズ系６１とを含むリレーレンズ系・瞳結像レンズ系ユニット８７、図２９（ｃ）は後群５５とリレーレンズ系５２ａ，５２ｂとを含む後群・リレーレンズ系ユニット９１、図２９（ｄ）はリレーレンズ系５２ａ，５２ｂからなるリレーレンズ系ユニット９２である。
リレーレンズ系のリレー回数は種々のものが使用でき、必要に応じて挿入部の長さの違うものを選択できる。
この第１８実施例における各ユニットの構成は第１０ないし第１７実施例の光学系の一部を採用して構成することができる。
【０１８８】
この第１８実施例によれば、使用する目的に適した構成の立体視内視鏡を選択使用できる。その他は第１０実施例ないし第１７実施例の効果を有する。
【０１８９】
以下、第１９実施例及び第２０実施例は上記課題を解決するための手段及び作用における（１）の構成を用いた実施例であり、対物光学系で取り込まれた互いに視差のある複数の像を共通の像伝送光学系で伝送し撮像したものを、選択的に表示手段に表示することにより観察者に最適な立体像を提供するものである。
【０１９０】
図３０（ａ）は本発明の第１９実施例を備えた立体視内視鏡装置１０１の構成を示す図で、第１９実施例の立体視内視鏡１０２を用いて手術している状況で示す。図３０（ｂ）は立体視内視鏡１０２の先端面から見た対物光学系１２１の配置を示す。
【０１９１】
この立体視内視鏡装置１０１は、視差のある複数の像を撮像する撮像手段を内蔵した立体視内視鏡１０２と、この撮像手段に対する信号処理を行うＣＣＵ１０３と、このＣＣＵ１０３に接続され、映像信号を分配する分配器１０４と、この分配器１０４により分配された映像信号を表示する複数の表示手段としてのカラーモニタ１０５、ヘッドマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤと略記）１０６、１０７とから構成される。
【０１９２】
図３０（ａ）では立体視内視鏡１０２の硬性の挿入部１１１は患者の腹部１１２の孔１１３から患部１１４に向かって挿入されている。また、２人の術者１１５、１１６はそれぞれＨＭＤ１０６、１０７を頭部に装着して患部１１４を立体視で観察し、処置具１１７、１１８を用いて処置を行っている。処置具１１７、１１８は腹部１１２の別の穴から挿入しても、立体視内視鏡１０２のチャンネルを通して挿入してもよい。
【０１９３】
また、別の観察者１１９（助手、看護婦、見学者等）がカラーモニタ１０５をシャッタめがね１２０を装着して観察することで同じ患部１１４を立体視で観察している。
【０１９４】
立体視内視鏡１０２は物体側から順に対物光学系１２１、リレー光学系１２２、アダプタ光学系１２３、撮像手段１２４で構成されている。
【０１９５】
対物光学系１２１で結像された互いに視差のある３つ以上の像は１本（または複数）のリレー光学系１２２で伝送され、アダプタ光学系１２３により、撮像手段１２４を構成する各撮像素子に空間的（あるいは時間的）に分離して結像される。撮像手段１２４によって光電変換された各像の電気信号はＣＣＵ１０３により映像信号に変換され、さらに分配器１０４によって任意の２つ像の信号に分けられ、表示手段となるカラーモニタ１０５、ＨＭＤ１０６、１０７によって表示される。
【０１９６】
本実施例の場合、対物光学系１２１およびアダプタ光学系１２３にこれまで示してきた種々の光学系を組み合わせて使用することで、各術者および観察者に合った最適な立体像を提供できる点に効果が大である。
【０１９７】
また、複数の像を、１本の筒状の挿入部１１１に内蔵された１本のリレー光学系１２２で伝送することにより腹部１１２の孔１１３が一つですみ、患者の負担を軽減できる。
【０１９８】
対物光学系１２１としては例えば図３０（ｂ）に示すように、挿入部１１１の中心軸から６０°の角度で中心軸から離間した一定距離の位置に６つの対物レンズ系１２１ａ〜１２１ｆを配置した構成にしている。これらの対物レンズ系１２１ａ〜１２１ｆによる６つの像は、共通のリレー光学系１２２と、例えば３つのアダプタレンズ系で構成されたアダプタ光学系１２３を経て撮像手段１２４を構成する例えば６つの撮像素子で撮像されるようにしている。
【０１９９】
この構成によれば、例えば対物レンズ系１２１ａと１２１ｄによる像を選択して、視差の大きい立体像を得ることもできるし、対物レンズ系１２１ｂと１２１ｅとによる像を選択することにより６０°異なる方向からの視差の大きい立体視も可能であるし、さらに対物レンズ系１２１ｃと１２１ｆとによる像を選択することにより１２０°異なる方向からの視差の大きい立体視も可能である。
【０２００】
さらに、上記の場合の組み合わせより視差は小さくなるが、例えば対物レンズ系１２１ａと１２１ｃ、或は対物レンズ系１２１ａと１２１ｅとによる像等を選択することにより色々な方向から立体感のある像を得ることも可能になる。
【０２０１】
なお、分配器１０４によりＨＭＤ１０６等の表示デバイス側に分配される２つの像を、その表示デバイスを使用している術者１１５が赤外線とか超音波等を用いたワイヤレス等のリモートコントロール装置により遠隔的に選択できる遠隔的表示選択手段を設けるようにしても良い。
【０２０２】
また、１組の対物レンズ系（例えば１２１ａと１２１ｄ）の視差方向を基準として、それとは異なる視差方向の対物レンズ系（例えば１２１ｂと１２１ｅ）による像を選択した場合にはその視差方向の変更角（この例の場合には６０°）を、その表示デバイス内に表示して、術者１１５等はどの方向（方位）から観察しているかを簡単に分かるように、観察方向（方位）表示手段を設けるようにしても良い。
【０２０３】
なお、この実施例では３以上の複数ｎ（図３０ではｎ＝６）個の対物像を１本のリレー光学系１２２で伝送しているが、ｎ−ｉ本のリレー光学系で伝送するようにしても良い（ここで、ｉ＝１ないしｎ−１）。
【０２０４】
図３１は本発明の第２０実施例の立体視内視鏡１３１の構成を示す。図３１（ａ）は立体視内視鏡１３１の全体構成を示し、図３１（ｂ）は図３１（ａ）の先端面からみた正面図を示し、図３１（ｃ）は図３１（ａ）の正面側から見た場合の撮像素子の配置を示す。この実施例も複数組の立体像を得ることができるものである。
【０２０５】
硬性の挿入部１１１の先端側に配置された対物光学系１３２を形成する複数の前群１３３（１３３ａ〜１３３ｆ）は互いに視差のある像を取り込み、共通となる１つの後群１３４によってほぼ重なった位置に像１３５を結び、この像１３５は共通となる１本のリレー光学系１３６により何回かリレーされ、最終像１３７になる。
【０２０６】
この最終像１３７は複数の像が重なった状態であり、これらは瞳結像レンズ系１３８によって各像の瞳を空間的に分離され、さらに結像レンズ１３９によってＣＣＤ１４０（１４０ａ〜１４０ｆ）上に各像１４１（１４１ａ〜１４１ｆ）が結像される。
【０２０７】
この実施例では視差のある６つの像を得ることができ、これらの内から２つを選択して表示することにより種々の立体感、種々の視差の画像を立体視できる。また、複数の人が別の方向から立体観察することもできる。
【０２０８】
図３２（ａ）ないし図３２（ｆ）は本発明の第２１実施例の立体視内視鏡の先端側の構成を示す。図３２（ｂ）は図３２（ａ）の正面図、図３２（ｃ）は図３２（ａ）の側面方向から見た場合の光学系を示し、図３２（ｄ）は図３２（ｃ）の正面図、図３２（ｅ）は図３２（ｃ）を屈曲させた状態を示し、図３２（ｆ）は図３２（ｅ）の正面図である。
この実施例は挿入部１５２の先端側が折れ曲がることが可能にしたものである。
【０２０９】
挿入部１５２内にはその先端側から対物光学系１５３、リレー光学系１５４を形成するリレーレンズ系１５４ａ，１５４ｂが配置されている。対物光学系１５３の前群１５３ａを覆う挿入部先端部１５５は湾曲できる蛇管構造を有する筒状枠体で形成されている。後群１５３ｂより後方側は硬質の筒状枠体で形成されている。
【０２１０】
対物光学系１５３の前群１５３ａを形成する前群としての凹レンズ１５６ａ，１５６ｂと後群としての凸レンズ１５７ａ，１５７ｂの間にミラー１５８、１５９が配置され、それぞれ軸１６１、１６２の回りで回転可能である。
【０２１１】
図３２（ｃ）の直視の状態から湾曲と同時にミラー１５８、１５９を回転させることにより図３２（ｅ）及び図３２（ｆ）のように先端部１５５で折り曲げるように湾曲させる。この実施例によれば、屈曲させて観察することができる。その他は第１実施例等と同様の効果を有する。
【０２１２】
図３３は本発明の第２２実施例の立体視内視鏡の先端側の構成を示す。この実施例は複数組みの立体像を得ることができる第２０実施例と、屈曲できる構造を有する第２１実施例とを組み合わせたものである。
【０２１３】
通常、内視鏡手術においては内視鏡を直接、腹部に刺すのでなく、トラカール１７１を通して挿入される。このトラカール１７１が細ければ、細い程患者の負担は少ない。一方、複数の術者が共同で手術を行う場合、それぞれ別の方向から観察できると便利である。
【０２１４】
しかし、視差を大きくするには限界があり、先端部の外径以上に視差を大きくできない。この実施例はこのような状況に対処できるものであり、別の方向から観察できるようにしたものである。
【０２１５】
この実施例はリレー光学系１５４の前方に屈曲できる２つの先端部１５５、１５５′を設け、各先端部１５５、１５５′内には図３２の第２０実施例と同様な構造の前群１５３ａ、１５３ａ′等を収納している。先端部１５５内における図３２と同じ部材には同じ符号を付け、他方の先端部１５５′内における図３２と同じ部材には同じ符号に′を付けてその説明を省略する。
【０２１６】
この実施例によれば、トラカール１７１内に挿入した状態の時は図３２（ｃ）のように直視状態にしておき、先端部がトラカール１７１から出たところで、図３３（ａ）のように折り曲げることにより、複数の観察者が細い１本のリレー光学系１５４を通して別の方向から観察することができる。
【０２１７】
なお、例えば第１実施例において、対物光学系２１ａ，２１ｂとして左右方向の結像倍率を（この左右方向と直交する）垂直方向の結像倍率よりも小さくするアナモルフィック光学系で構成しても良い。
【０２１８】
この構成の場合には、特に共通の撮像素子２３を採用した場合に対して、左右の２つの像の重なりを抑制でき、実質的に撮像素子２３における左右の撮像範囲を拡大できることになる。
【０２１９】
また、リレー光学系２２による像伝送の機能に対して、左右方向の像がけられることを（アナモルフィック光学系でない場合よりも）少なくできるので、その分、対物光学系２１ａ，２１ｂをより離間して配置（光軸間距離ｄを大きく）でき、より立体感のある画像を得られるようにもできる。
この場合にはＣＣＵ４において、左右方向に画像を伸長するか、垂直方向に画像を圧縮する信号処理を行えば良い。
【０２２０】
なお、リレー光学系２２もアナモルフィック光学系で構成しても良い。また、他の実施例においても対物光学系、リレー光学系、アダプタ光学系をアナモルフィック光学系で構成しても良い。
【０２２１】
尚、各実施例のレンズデータにおいて、対物光学系、アダプタ光学系等で同じレンズが対をなしている場合は一方のレンズデータのみを示した。また、各実施例ではリレー光学系として、均質棒状レンズからなるものを示したが、セルフォック（商品名）等の不均質ロッドで屈折率分布型レンズを構成し、この屈折率分布型レンズをリレー光学系（像伝送光学系）に用いた場合も本発明は有効である。
【０２２２】
なお、対物光学系により視差のある複数の像を空間的に分離した位置に結像させる場合の実施例と、視差のある複数の像を空間的にほぼ一致した位置に結像させる場合の実施例等を説明したが、これらの中間的な機能を有する場合、つまり視差のある複数の像を空間的に少なくとも一部が重なる位置に結像させる場合とか、視差のある複数の像を空間的に少なくとも一部が分離した位置に結像させる場合も本発明に属する。また、対物光学系による像をリレー光学系等の像伝送光学系で伝送する場合に適用した場合に対しても同様に本発明に属する。
【０２２３】
なお、本発明は上述した実施例及び変形例に限定されるものでなく、それらの一部などを組み合わせて構成される実施例或は変形例も本発明に属する。
【０２２４】
［付記］
（１）前記対物光学系の入射瞳の直径が前記リレー光学系の半径とほぼ同じかそれ以下であることを特徴とする請求項１記載の立体視内視鏡。
【０２２５】
（２）前記対物光学系と前記リレー光学系が内包された筒状の挿入部を有する入力部と、前記リレー光学系で伝送された複数の互いに視差のある像を撮像する撮像手段が内包された出力部とから構成されている付記１記載の立体視内視鏡。
【０２２６】
（３）前記リレー光学系の最終像面にできた視差のある複数の像を撮像する１つまたは複数の撮像手段をもつ請求項２記載の立体視内視鏡。
【０２２７】
（４）前記対物光学系のペッツバール和を負値にした請求項２記載の立体視内視鏡。
【０２２８】
（５）前記撮像手段をリレー光学系の光軸に対して傾斜させた付記３記載の立体視内視鏡。
【０２２９】
（６）前記リレー光学系の最終像面にできた視差のある複数の像を再結像し、複数の像の相対距離を変えるためのアダプタ光学系を有する付記３記載の立体視内視鏡。
【０２３０】
（７）前記リレー光学系による最終像面のほぼ一致した位置にできた視差のある複数の像を空間的に分離して結像するための瞳分割結像手段と、
前記瞳分割結像手段によって結像された像を撮像する１つまたは複数の撮像手段とをもつ請求項３記載の立体視内視鏡。
【０２３１】
（８）前記対物光学系は物体側に並行して置かれた複数の前群と１つの後群とからなり、前記前群と前記後群との間がほぼアフォーカルであることを特徴とする請求項３記載の立体視内視鏡。
【０２３２】
（９）前記対物光学系は物体側に並行して置かれた複数の前群と１つの後群とからなり、前記前群は物体側から順に負のパワー要素と正のパワー要素とから構成されている付記７記載の立体視内視鏡。
【０２３３】
（１０）前記リレー光学系の最終像面の空間的にほぼ一致した位置にできた視差のある複数の像を空間的または時間的に分離し、再結像するためのアダプタ光学系を有する付記７記載の立体視内視鏡。
【０２３４】
（１１）前記複数の対物光学系のペッツバール和が負である請求項５記載の立体視内視鏡。
【０２３５】
（１２）前記複数の撮像素子が前記伝送光学系の光軸に対して傾斜している請求項５記載の立体視内視鏡。
【０２３６】
（１３）前記複数の撮像素子の中央部が撮像する画像の湾曲面に接するように互いに傾斜している請求項５記載の立体視内視鏡。
【０２３７】
（１４）前記伝送光学系で伝送される瞳が互いに分離している請求項６記載の立体視内視鏡。
【０２３８】
（１５）前記前群光学系の射出光束がほぼアフォーカル光束になっている請求項６記載の立体視内視鏡。
【０２３９】
（１６）前記前群光学系と前記後群光学系の境界位置が前記後群光学系の前側焦点位置よりも像側にある請求項６記載の立体視内視鏡。
【０２４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の立体視内視鏡は、異なる位置に形成される複数の入射瞳を有し、これら複数の入射瞳を通った複数の互いに視差のある像を結像させる対物光学系と、前記複数の互いに視差のある像を伝送する共通の像伝送光学系を設けているので、前記対物光学系により視差を大きくすることができて十分な立体感が得られると共に、像伝送光学系の共通化により複数の像を伝送する光路の部品共通化が可能になり部品点数が削減できるし、製造誤差による複数の像間のばらつきを極力防止できる。
【０２４１】
また、並列に配置され、視差のある複数の像を分離して結像する複数の対物光学系と、前記複数の像を伝送する共通の像伝送光学系とを設けて立体視内視鏡を構成することによって、前記対物光学系により視差を大きくすることができて十分な立体感が得られると共に、像伝送光学系の共通化により複数の像を伝送する光路の部品共通化が可能になり部品点数が削減できるし、製造誤差による複数の像間のばらつきを極力防止できる。さらに、像伝送光学系により伝送された像は空間的に分離しているので、像分離手段を用いることなく、撮像手段とか接眼光学系により立体視が可能になる。
【０２４２】
また、視差のある複数の像を空間的にほぼ一致した位置に結像する対物光学系を形成する複数の前群光学系及び共通の後群光学系と、前記複数の像を伝送する共通の像伝送光学系とを設けて立体視内視鏡を構成することによって、前記対物光学系により視差を大きくすることができて十分な立体感が得られると共に、像伝送光学系の共通化により複数の像を伝送する光路の部品共通化が可能になり部品点数が削減できるし、製造誤差による複数の像間のばらつきを極力防止できる。また、対物光学系部分においても共通の後群光学系を用いることにより、部品の共通化を多くでき、製造誤差の影響をより受けない質の高い複数の画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を備えた立体視内視鏡装置の全体を示す構成図。
【図２】本発明の第１実施例の立体視内視鏡における撮像光学系を示す構成図。
【図３】本発明の第２実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図４】本発明の第３実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図５】撮像手段の配置を示す説明図。
【図６】第３実施例の変形例における作用説明図。
【図７】本発明の第４実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図８】本発明の第５実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図９】本発明の第６実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図１０】本発明の第７実施例における撮像光学系の主要部を示す構成図。
【図１１】本発明の第８実施例における対物光学系を示す平面図及び側面図。
【図１２】本発明の第９実施例及び変形例におけるユニット構成を示す説明図。
【図１３】第９実施例の第２ないし第４変形例におけるユニット構成を示す説明図。
【図１４】対物光学系ユニットの構成図。
【図１５】リレー光学系ユニットの構成図。
【図１６】本発明の第１０実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図１７】本発明の第１１実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図１８】本発明の第１２実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図１９】第１２実施例の変形例におけるメニスカスレンズを示す図。
【図２０】本発明の第１３実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図２１】本発明の第１４実施例における撮像光学系の主要部を示す構成図。
【図２２】本発明の第１５実施例における対物光学系の主要部を示す構成図。
【図２３】第１５実施例の変形例における対物光学系の主要部を示す構成図。
【図２４】本発明の第１６実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図２５】本発明の第１７実施例における撮像光学系を示す構成図。
【図２６】本発明の第１８実施例のユニット構成を示す説明図。
【図２７】前群ユニットの具体的構造を示す図。
【図２８】対物光学系ユニットの具体的構造を示す図。
【図２９】後群・リレーレンズ系ユニット等を示す断面図。
【図３０】本発明の第１９実施例を備えた立体視内視鏡装置の全体構成等を示す図。
【図３１】本発明の第２０実施例の立体視内視鏡の構成を示す図。
【図３２】本発明の第２１実施例の先端側の構成を示す図。
【図３３】本発明の第２２実施例の先端側の構成を示す図。
【図３４】第１の従来例の立体視内視鏡を示す構成図。
【図３５】第２の従来例の立体視内視鏡を示す構成図。
【図３６】第１の従来例の先端側の構成を示す図。
【図３７】第２の従来例の先端側の構成を示す図。
【符号の説明】
１…立体視内視鏡装置
２…立体視内視鏡
３…光源装置
４…ＣＣＵ
５…スキャンコンバータ
６…カラーモニタ
７ａ〜１０ａ，７ｂ〜１０ｂ…像
１１…挿入部
１２…把持部
２１ａ，２１ｂ…対物光学系
２２…リレー光学系
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…リレー光学系
２３…撮像素子
２４…出力部
２５…入力部
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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