(57)【要約】  本発明は、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（２０）に関する。光学系（２０）は、遠位側光学アセンブリ（２４）及び近位側光学アセンブリ（２６）を備え、後者は、左及び右レンズ光学チャネル（４８Ｌ，４８Ｒ）を備える。対象領域（１１）からの入射光は、近位側光学アセンブリ（２６）の左及び右レンズ系チャネル（４８Ｌ，４８Ｒ）に接続され、このために構成される遠位側光学アセンブリ（２４）は、入射光の方向に、入射レンズ（２８）、偏向プリズム群（３０）及び出射レンズ（４６）を順番に備える。偏向プリズム群（３０）は、第１及び第２プリズム（３２，３４）を備える。第１プリズムは第１入射面（３６）を備え、第２プリズム（３４）は反射面（４２）を備える。入射面（３６）と反射面（４２）とが囲む角度（α）は、第２プリズム（３４）の全反射角（ΘＣ）よりも大きい。
2019531499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側視遠位側光学アセンブリ（２４）及び近位側光学アセンブリ（２６）を備える、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（２０）であって、前記近位側光学アセンブリ（２６）は、同様に構成される左レンズ系チャネル（４８Ｌ）及び右レンズ系チャネル（４８Ｒ）を備え、前記遠位側光学アセンブリは、対象領域（１１）からの入射光を、前記近位側光学アセンブリ（２６）の前記左レンズ系チャネル（４８Ｌ）及び前記右レンズ系チャネル（４８Ｒ）に接続するように構成され、前記遠位側光学アセンブリ（２４）は、入射光の方向に、入射レンズ（２８）、偏向プリズム群（３０）、及び、出射レンズ（４６）を順番に備え、前記偏向プリズム群（３０）は、前記入射光の方向に、第１プリズム（３２）及び第２プリズム（３４）を順番に備え、前記第１プリズム（３２）は、第１入射面（３６）、及び、これに対して角度を成す第１出射面（３８）を備え、前記第２プリズム（３４）は、第２入射面（４０）、反射面（４２）、及び、第２出射面（４４）を備える、光学系（２０）において、前記第１入射面（３６）と前記反射面（４２）とが囲む角度（α）は、前記第２プリズム（３４）の全反射角（ΘＣ）より大きいことを特徴とする光学系（２０）。
【請求項２】
前記光学系（２０）は、前記光学系（２０）の視野（５４Ｌ，５４Ｒ）からの入射光線が、前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）に接触する角度が、前記全反射角よりも大きい角度となるように構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の光学系（２０）。
【請求項３】
前記光学系（２０）は、前記光学系（２０）の前記視野（５４Ｌ，５４Ｒ）の境界を定める少なくとも１つの絞り（６０Ｌ，６０Ｒ）を備え、前記第１入射面（３６）と、前記反射面（４２）との間の前記角度（α）は、屈折率（ｕ２）及びそれ故に全反射角（ΘＣ）を規定する前記第２プリズム（３４）の材料を考慮して、且つ、前記視野（５４Ｌ，５４Ｒ）により規定される最大視野角を考慮して調整されることで、前記視野（５４Ｌ，５４Ｒ）からの全ての入射光線の全反射が、前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）にて生じるようにする、ことを特徴とする請求項２に記載の光学系（２０）。
【請求項４】
前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）は、選択的に被覆されないか、または、反射防止コーティングが施される、ことを特徴とする請求項３に記載の光学系（２０）。
【請求項５】
前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）の第１部分面（６２）は、反射コーティングが施され、前記反射面（４２）の第２部分面（６４）は、選択的に被覆されないか、または、反射防止コーティングが施され、前記第１及び第２部分面（６２，６４）は、前記反射面（４２）の全面を形成するように互いに補完し合う、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の光学系（２０）。
【請求項６】
前記第１入射面（３６）と、前記第１部分面（６２）における前記反射面（４２）との間の距離は、前記第１入射面（３６）と、前記第２部分面（６４）における前記反射面（４２）との間の距離よりも常に大きい、ことを特徴とする請求項５に記載の光学系（２０）。
【請求項７】
前記対象領域（１１）からの第１入射光線は、前記反射面（４２）の前記第１部分面（６２）にて反射されて前記左レンズ系チャネル（４８Ｌ）に接続され、前記対象領域（１１）からの第２入射光線は、前記反射面（４２）の前記第２部分面（６４）にて反射されて前記右レンズ系チャネル（４８Ｒ）に接続される、請求項５または６に記載の光学系（２０）。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１つに記載の光学系（２０）により特徴付けられる、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）。
【請求項９】
固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（２０）の製造方法であって、前記立体ビデオ内視鏡（２）は、側視遠位側光学アセンブリ（２４）及び近位側光学アセンブリ（２６）を備え、前記近位側光学アセンブリ（２６）は、同様に構成される左レンズ系チャネル（４８Ｌ）及び右レンズ系チャネル（４８Ｒ）を備え、前記遠位側光学アセンブリ（２４）は、対象領域（１１）からの入射光を、前記近位側光学アセンブリ（２６）の前記左レンズ系チャネル（４８Ｌ）及び前記右レンズ系チャネル（４８Ｒ）に接続するように構成され、前記遠位側光学アセンブリ（２４）は、入射光の方向に、入射レンズ（２８）、偏向プリズム群（３０）、及び、出射レンズ（４６）を順番に備え、前記偏向プリズム群（３０）は、前記入射光の方向に、第１プリズム（３２）及び第２プリズム（３４）を順番に備え、前記第１プリズム（３２）は、第１入射面（３６）、及び、これに対して角度を成す第１出射面（３８）を備え、前記第２プリズム（３４）は、第２入射面（４０）、反射面（４２）、及び、第２出射面（４４）を備える、前記光学系（２０）の製造方法において、前記第１及び第２プリズム（３２，３４）は、前記第１入射面（３６）と前記反射面（４２）とが囲む角度（α）が、前記第２プリズム（３４）の全反射角（ΘＣ）より大きい角度となるように選択されるかまたは配置される、ことを特徴とする光学系（２０）の製造方法。
【請求項１０】
前記光学系（２０）に、前記光学系（２０）の視野（５４Ｌ，５４Ｒ）の境界を定める少なくとも１つの絞り（６０Ｌ，６０Ｒ）が設けられ、前記第１入射面（３６）と前記反射面（４２）との間の前記角度（α）は、屈折率（ｕ２）及びそれ故に全反射角（ΘＣ）を規定する前記第２プリズム（３４）の材料を考慮して、且つ、前記視野（５４Ｌ，５４Ｒ）により規定される最大視野角を考慮して調整されることで、前記視野（５４Ｌ，５４Ｒ）からの全ての入射光線の全反射が、前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）にて生じるようにする、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）は、選択的に被覆されないままにされるか、または、反射防止コーティングが施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２プリズム（３４）の前記反射面（４２）の第１部分面（６２）は、反射コーティングが施され、前記反射面（４２）の第２部分面（６４）は、選択的に被覆されないままにされるか、または、反射防止コーティングが施され、前記第１及び第２部分面（６２，６４）は、前記反射面（４２）の全面を形成するように互いに補完し合う、ことを特徴とする請求項９〜１１の何れか１つに記載の方法。
【請求項１３】
側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の修理方法であって、前記立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（２０）は、側視遠位側光学アセンブリ（２４）及び近位側光学アセンブリ（２６）を備え、前記近位側光学アセンブリ（２６）は、同様に構成される左レンズ系チャネル（４８Ｌ）及び右レンズ系チャネル（４８Ｒ）を備え、前記遠位側光学アセンブリ（２４）は、対象領域（１１）からの入射光を、前記近位側光学アセンブリ（２６）の前記左レンズ系チャネル（４８Ｌ）及び前記右レンズ系チャネル（４８Ｒ）に接続するように構成され、前記遠位側光学アセンブリ（２４）は、入射光の方向に、入射レンズ（２８）、偏向プリズム群（３０）、及び、出射レンズ（４６）を順番に備え、前記偏向プリズム群（３０）は、前記入射光の方向に、第１プリズム（３２）及び第２プリズム（３４）を順番に備え、前記第１プリズム（３２）は、第１入射面（３６）、及び、これに対して角度を成す第１出射面（３８）を備え、前記第２プリズム（３４）は、第２入射面（４０）、反射面（４２）、及び、第２出射面（４４）を備える、修理方法において、前記偏向プリズム群（３０）は、新しい偏向プリズム群（３０）と交換されて置き換えられ、前記第１及び第２プリズム（３２，３４）は、前記第１入射面（３６）と前記反射面（４２）とが囲む角度（α）が、前記第２プリズム（３４）の全反射角（ΘＣ）よりも大きい角度となるように選択されるかまたは配置される、ことを特徴とする修理方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、側視遠位側光学アセンブリ及び近位側光学アセンブリを備える側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系に関し、近位側光学アセンブリは、同様に構成される左レンズ系チャネル及び右レンズ系チャネルを備え、遠位側光学アセンブリは、対象領域からの入射光を、近位側光学アセンブリの左レンズ系チャネル及び右レンズ系チャネルに接続するように構成され、遠位側光学アセンブリは、入射光の方向に、入射レンズ、偏向プリズム群、及び、出射レンズを順番に備え、偏向プリズム群は、入射光の方向に、第１プリズム及び第２プリズムを順番に備え、第１プリズムは、第１入射面、及び、これに対して角度を成す第１出射面を備え、第２プリズムは、第２入射面、反射面、及び、第２出射面を備える。
【０００２】
更に、本発明は、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡、及び、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系の製造方法に関し、立体ビデオ内視鏡は、側視遠位側光学アセンブリ及び近位側光学アセンブリを備え、近位側光学アセンブリは、同様に構成される左レンズ系チャンネル及び右レンズ系チャネルを備え、遠位側光学アセンブリは、対象領域からの入射光を、近位側光学アセンブリの左レンズ系チャネル及び右レンズ系チャネルに接続するように構成され、遠位側光学アセンブリは、入射光の方向に、入射レンズ、偏向プリズム群、及び、出射レンズを順番に備え、偏向プリズム群は、入射光の方向に、第１プリズム及び第２プリズムを順番に備え、第１プリズムは、第１入射面、及び、これに対して角度を成す第１出射面を備え、第２プリズムは、第２入射面、反射面、及び、第２出射面を備える。
【０００３】
内視鏡シャフトの遠位端に入射する光が、光学系を通して１つ以上のイメージセンサに導かれる様々な様式のビデオ内視鏡が知られている。いわゆる視野方向０°の直視型の内視鏡、（固定の）側視方向を有する内視鏡、及び、視野方向を調整可能な内視鏡（Ｖ−ＤＯＶ内視鏡とも呼ばれる）がある。
【０００４】
更に、立体画像の対、及び／または、２つの立体ビデオチャネルを記録するように構成される立体ビデオ内視鏡が知られている。このような機器を用いて、検査または手術室内において、内視鏡シャフトの端部の前で遠位に位置する対象物の３Ｄ画像を生成することが可能である。
【０００５】
側視方向を有する立体ビデオ内視鏡は、直視から外れる固定の視野方向を有する、側視内視鏡である。このような内視鏡はしばしば、対象領域から内視鏡シャフトの長手方向軸に対して角度を成して光学系に入射する光線を、正しい面で、内視鏡シャフトの方向に２回反射する複数のプリズムにより構成されるプリズム配置を備える。このような内視鏡は、例えば、本願出願人であるオリンパス  ビンテル  ウント  イーベーエー、ハンブルクによるＤＥ１０２０１４２０６５１３Ａ１により知られている。
【０００６】
このような立体ビデオ内視鏡の偏向プリズム配置は、典型的には２つまたは３つのプリズムを備える。これらのプリズムは、それらの共通の境界面にて、繰り返し互いに結合される。このような偏向プリズム配置において、入射光線の反射は、入射レンズの光学軸と内視鏡シャフトの長手方向軸との両方に対して角度が付けられた、第２プリズムの２つの反射境界面にて生じる。偏向プリズム配置の第２プリズムは、入射光の方向において、入射レンズのすぐ後に配置される第１プリズムの後に配置される。第２反射が部分的に生じる、第２プリズムの角度が付けられた反射境界面は、入射光線が最初に通過する第１プリズムと共に共通の境界面を形成する。
【０００７】
このような立体ビデオ内視鏡の光学系の入射レンズは、光学系の光学軸を規定する。光学系は、光学系の視野または開き角のそれぞれを規定する絞りまたはメニスカス（凹凸レンズ）を備える。視野内で光学系に入射する光線は、光学系により、１つ以上のイメージセンサ上で結像される。視野外から光学系に入射する光線は、光学系内で反射を引き起こし、いわゆる「ゴースト」または「フレア」を生成することが多い。
【０００８】
このようなゴーストが生じ得る偏向プリズム群として、互いに結合される第１プリズム及び第２プリズムを備えるものが知られている。第１プリズムは、入射面及び出射面を備え、入射面は、出射面に対して角度が付けられる。第１プリズムの出射面は、第２プリズムの第２入射面と直接的に境を接する。例えば、第１及び第２プリズムは、これら２つの面にて互いに結合される。第２プリズムは、更に、反射面及び第２出射面を備える。偏向プリズム群に入射する視野外の光は、第１プリズムの入射面を通過し、その出射面から出射する。その後、そのまま第２入射面を通過して第２プリズムに入るこの光は、第２プリズムの内部において反射面で反射され、出射面にて出射する。
【０００９】
入射レンズの光学軸に対して大きな角度を成して光学系に入射する周辺光線は、入射レンズを通過して第１プリズムに入り、その入射面及び出射面を通過する。この光線は、第１出射面と同時に第２プリズムの第２入射面も通過する。上述したように、これらの２つのプリズムの面は、互いに結合されてもよい。光線は、その後、第２プリズムの反射面で反射され、第１及び第２プリズムの間の共通の境界面に鋭角で接触する、つまり、第２プリズムの第２入射面に後方から接触する。ここで、光線は、フレネル反射または全反射され、第２プリズムの反射面へ反射されて戻る。そこから、この光線は、再び第２プリズムの第２入射面に移行し、例えば境界面による内側からの全反射で再び反射される。その後、光線は、左または右レンズ系チャネルに入り、そこでゴーストを生成する。それ自体が既知の偏向プリズム群におけるこのような４重反射は好ましくない。
【００１０】
本発明の目的は、特にゴーストに関して、視野外からの入射光線に対する感度が低い、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡、及び、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系の製造及び修理方法を提供することである。
【００１１】
本目的は、側視遠位側光学アセンブリ及び近位側光学アセンブリを備える、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系であって、上記近位側光学アセンブリは、同様に構成される左レンズ系チャネル及び右レンズ系チャネルを備え、上記遠位側光学アセンブリは、対象領域からの入射光を、上記近位側光学アセンブリの上記左レンズ系チャネル及び上記右レンズ系チャネルに接続するように構成され、上記遠位側光学アセンブリは、入射光の方向に、入射レンズ、偏向プリズム群、及び、出射レンズを順番に備え、上記偏向プリズム群は、上記入射光の方向に、第１プリズム及び第２プリズムを順番に備え、上記第１プリズムは、第１入射面、及び、これに対して角度を成す第１出射面を備え、上記第２プリズムは、第２入射面、反射面、及び、第２出射面を備え、光学系が、上記第１入射面と上記反射面とが囲む角度が、上記第２プリズムの全反射角よりも大きいことで更に発展する、光学系により解決される。
【００１２】
対象領域内の視野から光学系に入射して第１プリズムの第１入射面を通過する光線は、プリズム体の境界面にて偏向され、第１プリズムの第１出射面を通過する。第１プリズムの第１出射面は、例えば、第２プリズムの第２入射面に結合される。この光線は、この境界面を通過して第２プリズムの第２入射面に入る。それらは、プリズム体の境界面にて偏向され、第２プリズムの後方反射面に達する。そこから、光線は、第２プリズムの第２入射面へ反射されて戻り、第２プリズムのプリズム体内の境界面において、プリズム体内で全反射される。光線は、それ故に、第２入射面の内側にて反射される。そこから、光線は、第２プリズムの出射面を通って、偏向プリズム群から出射する。
【００１３】
本明細の文脈において、「全反射角」は、全反射の臨界角であると理解される。この角度は、第１及び第２プリズムの材料により、より詳細には、用いられる両材料の屈折率により特定される。第１プリズム及び第２プリズムは、特に、同一の材料、例えば、同じ種類のガラスにて作られる。
【００１４】
全反射角ΘＣは、例えば、公式
ΘＣ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２）
を用いて計算され、ここで、ｎ１＝１は空気を表し、ｎ２＞１は、プリズムの材料の屈折率である。
【００１５】
これは、スネルの屈折の法則にて用いられる屈折率である。媒体中の波の吸収を考慮して複素数として示される複素数屈折率は、それ故に用いられない。
更に、左レンズ系チャネルは左光学軸を有し、右レンズ系チャネルは右光学軸を有することが、特にもたらされる。左光学軸及び右光学軸は、特に、互いに平行に並べられる。
【００１６】
本発明の文脈において、「側視方向」または「視野が横方向」は、以下のように理解される。つまり、立体ビデオ内視鏡はシャフトを備える。シャフトは、剛性または可撓性を有する。剛性のあるシャフトの場合には、長手方向に延出する方向を有する。可撓性のあるシャフトの場合には、シャフトは遠位端領域にて、長手方向の延出方向に延出する。内視鏡の視野方向は、長手方向の延出方向と、ゼロとは異なる角度を成す。この角度は、一定である。例えば、このような角度は３０°である。
【００１７】
本発明の要素による光学系において、従来技術からそれ自体が既知の偏向プリズム群の境界面からの四重反射は、有利に排除される。立体ビデオ内視鏡の場合には、第２プリズムの反射面は、立体画像を提供しない内視鏡のプリズムの場合よりも大きくなければならない。可能な限り最大の立体ベースが、右及び左立体チャネルのために実現されるべきであるので、これは必要である。大きい立体ベースは、大きな３Ｄ効果の生成を可能とする。しかしながら、この設計要件は、上述した多重反射の危険、特に上述した四重反射の危険につながる。これらの反射は、好ましくないゴーストを生成する。上述の角度での第１入射面及び反射面の配置により、このような（多重）反射は、効果的に抑制される。
【００１８】
有利な実施形態によれば、光学系が、光学系の視野からの入射光線が全反射角よりも大きい角度で第２プリズムの反射面に接触するように構成されることで、本光学系は発展する。
【００１９】
本文脈において、特に、光学系は、光学系の視野の境界を定める少なくとも１つの絞りを備えるようにされ、第１入射面と反射面との間の角度は、屈折率及びそれ故に全反射角を規定する第２プリズムの材料を考慮して、且つ、視野により規定される最大視野角を考慮して、視野からの全ての入射光線の全反射が第２プリズムの反射面にて生じるように、調整される。
【００２０】
絞りまたはメニスカスにより制御される入射角と、第１プリズムの第１入射面との関係のこの最適化により、視野の内部から光学系に入射する全ての光線は、第２プリズムの反射面で全反射される。
【００２１】
このような光学系では、更に、特に、第２プリズムの反射面が選択的に被覆されないか、または、反射防止コーティングが施されることがもたらされる。更に、特に、反射面が、完全にまたは広範囲にわたり被覆されないか、または、完全にまたは広範囲にわたり反射防止コーティングが施されることがもたらされる。
【００２２】
コーティングは、例えば、写真光学系のテンパリングにて用いられるような反射防止コーティングとして施される。この文脈において、反射防止コーティングは、レンズ、対物レンズ、プリズム、または、プレートの光学面の反射度合いを小さくして透過率を上げるために用いられる。対物レンズ及び接眼レンズの場合においては、テンパリングと言われることが多く、ガラスまたは観察窓においては、反射防止処理と言われることが多い。
【００２３】
他の有利な実施形態によれば、本光学系は、第２プリズムの反射面の第１部分面に反射コーティングが施され、且つ、反射面の第２部分面が選択的に被覆されないか、または、反射防止コーティングが施され、第１及び第２部分面は、反射面の全面を形成するように互いに補完し合うことで発展する。
【００２４】
反射層は、特に、第２プリズムの反射面の外表面に適用される。これは、例えば、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）で構成される蒸着層などの反射コーティングである。この反射コーティングは、光線が、内表面、つまり、プリズム体内で反射されることを確実にする。
【００２５】
光線は、第２プリズムの反射面から、反射面の非反射性被覆がされた部分を通って出射する。これらは、視野外から広角で光学系に入射する光線であり、従来の光学系において、典型的な四重反射を引き起こすものである。本発明の要素による光学系においては、ゴーストの発生が防止または抑制され、有利である。
【００２６】
特に、第１入射面と、第１部分面における反射面との間の距離が、常に、第１入射面と、第２部分面における反射面との間の距離よりも大きいことが、更にもたらされる。非反射性被覆がされる反射面の第２部分面は、それ故に、第２プリズムの、下方か、狭いか、または、それぞれ細い領域に位置する。
【００２７】
更に、光学系は、対象領域からの第１入射光線が、反射面の第１部分面にて反射されて左レンズ系チャネルに接続され、且つ、対象領域からの第２入射光線が、反射面の第２部分面で反射されて右レンズ系チャネルに接続されることで、有利に発展する。
【００２８】
例えば、入射レンズの光学軸が、部分面間の境界線の位置を規定する。境界線は、面の全高に対して、下端から、その方向において、各場合において、例えば、５０％、４０％、３０％または２０％の距離にあってもよい。
【００２９】
本目的は、１つ以上の上述した実施形態による光学系を含むことで更に発展する、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡により更に実現される。
光学系自体について既に言及したのと同一または類似の利点が、立体ビデオ内視鏡にも当てはまる。特に、このような立体ビデオ内視鏡の場合には、広角で光学系に入射する光線によってゴーストが発生することもなく有利である。
【００３０】
本目的は、固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系を製造する方法であって、上記立体ビデオ内視鏡は、側視遠位側光学アセンブリ及び近位側光学アセンブリを備え、上記近位側光学アセンブリは、同様に構成される左レンズ系チャネル及び右レンズ系チャネルを備え、上記遠位側光学アセンブリは、対象領域からの入射光を、上記近位側光学アセンブリの上記左レンズ系チャネル及び上記右レンズ系チャネルに接続するように構成され、上記遠位側光学アセンブリは、入射光の方向に、入射レンズ、偏向プリズム群、及び、出射レンズを順番に備え、上記偏向プリズム群は、上記入射光の方向に、第１プリズム及び第２プリズムを順番に備え、上記第１プリズムは、第１入射面、及び、これに対して角度を成す第１出射面を備え、上記第２プリズムは、第２入射面、反射面、及び、第２出射面を備え、上記方法は、上記第１入射面と上記反射面とが囲む角度が上記第２プリズムの全反射角よりも大きい角度となるように、上記第１及び第２プリズムが選択されるかまたは配置されることで発展する、方法により更に実現される。
【００３１】
光学系の視野からの入射光線が、全反射角よりも大きい角度で第２プリズムの反射面に接触するように、光学系が構成されるような選択が行われる。加えて、光学系自体について既に言及したのと同一または類似の利点が方法にも当てはまり、それ故に、繰り返しが避けられる。
【００３２】
本方法は、特に、光学系に、光学系の視野の境界を定める少なくとも１つの絞りが設けられ、第１入射面と反射面との間の角度が、屈折率及びそれ故に全反射角を規定する第２プリズムの材料を考慮して、且つ、視野により規定される最大視野角を考慮して設定されることにより、視野からの全ての入射光線の全反射が、第２プリズムの反射面にて生じるようにする、ことで発展する。
【００３３】
特に、第２プリズムの反射面は、選択的に被覆されないままにされるか、または、反射防止コーティングが施されることが更にもたらされる。
更に、本方法は、第２プリズムの反射面の第１部分面に反射コーティングが施され、反射面の第２部分面が選択的に被覆されないままにされるか、または、反射防止コーティングが施され、第１及び第２部分面は、反射面の全面を形成するように互いに補完し合う、ことで有利に発展する。
【００３４】
最後に、本目的は、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の修理方法であって、上記立体ビデオ内視鏡の光学系は、側視遠位側光学アセンブリ及び近位側光学アセンブリを備え、上記近位側光学アセンブリは、同様に構成される左レンズ系チャネル及び右レンズ系チャネルを備え、上記遠位側光学アセンブリは、対象領域からの入射光を、上記近位側光学アセンブリの上記左レンズ系チャネル及び上記右レンズ系チャネルに接続するように構成され、上記遠位側光学アセンブリは、入射光の方向に、入射レンズ、偏向プリズム群、及び、出射レンズを順番に備え、上記偏向プリズム群は、上記入射光の方向に、第１プリズム及び第２プリズムを順番に備え、上記第１プリズムは、第１入射面、及び、これに対して角度を成す第１出射面を備え、上記第２プリズムは、第２入射面、反射面、及び、第２出射面を備え、上記方法は、偏向プリズム群が新しい偏向プリズム群と交換されて置き換えられることで発展し、上記第１入射面と上記反射面とが囲む角度が上記第２プリズムの全反射角よりも大きい角度となるように、上記第１及び第２プリズムが選択されるかまたは配置される、修理方法により実現される。
【００３５】
立体ビデオ内視鏡の修理方法により、ゴーストに対する感度に関して従来の内視鏡を改善する選択肢が有利に作り出される。
本明細書の文脈において、反射面のコーティングは、例えば銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）を用いた反射コーティングであると常に理解される。反射面が被覆されないかまたは部分的に被覆される場合には、反射面は、それに応じて、反射コーティングを備えないかまたは反射コーティングを部分的に備えない。
【００３６】
本発明の更なる特徴は、特許請求の範囲及び添付された図面と共に本発明に係る実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。本発明に係る実施形態は、個別の特徴またはいくつかの特徴の組み合わせを実現し得る。
【００３７】
本発明が、本発明の概念を限定することなく、例示的な実施形態を用いて図面を参照して以下に説明される。文面にてより詳細には説明されない本発明に係る全ての詳細に関して、明示的な言及が図面にてなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】立体ビデオ内視鏡を、図式的に簡略化した表現にて示す。
【図２】従来技術による立体ビデオ内視鏡の光学系の図式的に簡略化した表現を、側面図にて示す。
【図３】立体ビデオ内視鏡の光学系の図式的に簡略化した表現を示し、左レンズ系チャネルの光線の経路が表される。
【図４】立体ビデオ内視鏡の光学系の図式的に簡略化した表現を示し、右レンズ系チャネルの光線の経路が表される。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図面においては、それぞれの場合において、同一または類似の要素及び／または部分には、同一の参照符号が与えられ、その結果、それぞれの場合において、繰り返しの説明は省略される。
【００４０】
図１は、例えば、剛性のある内視鏡シャフト６が接続される近位側ハンドル４を備える立体ビデオ内視鏡２の概略的に簡略化した斜視図を示す。内視鏡シャフト６は、可撓性または半可撓性であってもよい。対象領域１１からの光、例えば手術野及び／または観察視野からの光は、入射窓１０を通って立体ビデオ内視鏡２の光学系（図１において図示無し）に入射し、入射窓１０は、内視鏡シャフト６の遠位端８に位置する。立体ビデオ内視鏡２の光学系は、例えば、内視鏡シャフト６の遠位部１２に配置される。光学系は、対象領域１１内に位置する対象物をイメージセンサ上に結像する。これらのイメージセンサは、例えば、ＨＤ、４Ｋまたはそれに続く技術などの高解像度のものである。
【００４１】
図示される立体ビデオ内視鏡２は、手術器具である。加えて、内視鏡は、固定の側視方向を有する。入射窓１０は内視鏡シャフト６内に角度を付けて取り付けられることにより、光学系（図示無し）の入射レンズの光学軸が、立体ビデオ内視鏡２の内視鏡シャフト６の長手方向の延出方向Ｌと固定の角度を囲むようになっている。この角度は、例えば、１０°から３０°の間である。
【００４２】
内視鏡シャフト６の長手方向軸周りの視野方向の変更は、ハンドル４の回転によりもたらされる。遠位部１２における光学系もまた、ハンドル４のこの回転の間に回転する。表示される画像の水平位置を維持するために、ハンドル４が回転する間、回転ホイール１４が保持される。その結果、内視鏡シャフト６の内部のイメージセンサもまた、回転運動しない。
【００４３】
図２は、従来技術による立体ビデオ内視鏡２にて用いられる光学系２０を示す。
光学系２０は、立体ビデオ内視鏡２の固定の側視方向を規定する。光学軸２２は、内視鏡シャフト６の長手方向の延出方向Ｌと、例えば３０°の固定の角度を囲む。光学系２０は、側視遠位側光学アセンブリ２４及び近位側光学アセンブリ２６を備える。対象領域１１から入射窓１０を通って入射する光は、最初に入射レンズ２８に接触し、次に、遠位側光学アセンブリ２４の偏向プリズム群３０に入射する。偏向プリズム群３０は、入射光の方向に、第１プリズム３２及び第２プリズム３４を順番に備える。
【００４４】
入射光の方向に、入射レンズ２８から出射する光線は、最初に第１プリズム３２の第１入射面３６を通過する。光線は、第１プリズム３２の本体を通過し、その第１出射面３８に到達する。第１出射面３８は、第１入射面３６に対して角度を成す。第１プリズム３２及び第２プリズム３４は、例えば、互いに結合される。第２プリズム３４は第２入射面４０を備え、第１出射面３８を通って第１プリズム３２から出射する光が、入射面４０を通って第２プリズム３４に入射する。第１プリズム３２の第１出射面３８及び第２プリズム３４の第２入射面４０は、示される実施例において、互いに結合される。第２プリズム３４は、更に、第２入射面４０に対して角度を成す反射面４２を備える。第２入射面４０を通って第２プリズム３４に入射する光線は、第２プリズム３４の反射面４２で反射される。そこから、それらは、後方側から第２プリズム３４の第２入射面４０に接触する。入射面４０は、例えば、第１プリズム３２の出射面３８と境を接しない上端領域において、反射コーティングで被覆される。更に、第１及び第２プリズム３２，３４の結合の代替として、第１プリズム３２の出射面３８と、第２プリズム３４の入射面４０との間にマスクが配置される。このマスクは出射面３８と入射面４０との間に空隙を生じさせ、入射面４０で内側から反射される光線が、ガラス／空気境界面で完全に反射されるようにする。光線は、入射面４０の後方で角度を付けて反射され、それから、第２出射面４４にて第２プリズム３４から出射する。そこから、光線は入射光の方向に進み続け、遠位側光学アセンブリ２４の出射レンズ４６に到達する。
【００４５】
近位側光学アセンブリ２６は、左レンズ系チャネル４８Ｌ及び右レンズ系チャネル４８Ｒを備える。左及び右レンズ系チャネル４８Ｌ，４８Ｒは、同様にまたは同一に構成される。それらは更に、左または右レンズ系チャネル４８Ｌ，４８Ｒのそれぞれの左光学軸（図２において図示なし）及び右光学軸（図示なし）が互いに平行に整列するように配置される。左レンズ系チャネル４８Ｌは、左イメージセンサ５２Ｌ上で入射光を結像する結像左レンズ群５０Ｌを備える。対応して、右レンズ系チャネル４８Ｒは、右イメージセンサ５２Ｒ上で入射光を結像する結像右レンズ群５０Ｒを備える。
【００４６】
遠位側光学アセンブリ２４は、対象空間１１からの入射光線を、左レンズ系チャネル４８Ｌ及び右レンズ系チャネル４８Ｒの両方に接続するように構成される。
従来技術によって知られる内視鏡においては、第２プリズム３４の反射面４２は、全体に反射コーティングが施される。例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）が、第２プリズム３４の外側の反射面４２上に蒸着される。
【００４７】
第２プリズム３４の反射面４２の表面は、立体画像を提供しない内視鏡よりも立体ビデオ内視鏡の方が大幅に大きい。これは、左と右の立体チャネルの間隔を非常に大きくすることを可能にするために必要である。このような大きな立体ベースは、強い３Ｄ効果を可能にする。
【００４８】
このようなプリズムの構造は、しかしながら、いわゆるゴーストを発生させる多重反射が瞬時に発生するという技術的不利益と関連がある。このようなゴーストは、対象領域１１から、光学軸２２に対して広角で光学系２０に入射する周辺光線により生成される。
【００４９】
このような周辺光線は、入射レンズ２８を通過して第１プリズム３２に入り、そこから、第２プリズム３４に入る。周辺光線は、第２プリズム３４の反射面４２に接触し、そこで反射され、第１及び第２プリズム３２，３４の間の境界面に鋭角で接触する。そこから、第２プリズム３４の反射面４２へ反射されて戻り、再び、第２プリズム３４の第２入射面３８に到達する。この境界面にて再び全反射が生じ、その結果、光線は、その後、出射面４４を通って偏向プリズム群３０から出射し、左または右レンズ系チャネル４８Ｌ，４８Ｒにおいてゴーストを生成する。
【００５０】
図３は、例示的な実施形態による概略的に簡略化した表現の光学系２０を示す。表現を簡略化するという理由から、左レンズ系チャネル４８Ｌのみが、光学系において示される。
【００５１】
図４は、例示的な実施形態による光学系２０の対応する表現を示し、右レンズ系チャネル４８Ｒが、この表現において示される。
図３は、左レンズ系チャネルに入射する光線の経路を示し、対応して、図４は、右レンズ系チャネル４８Ｒに入射する光線の経路を示す。左レンズ系チャネルにて結像される光線は、左チャネルの視野５４Ｌから生じ、右レンズ系チャネル４８Ｒにて結像される光線は、右チャネルの視野５４Ｒから生じる。
【００５２】
図３は、光学軸２２に対して広角で光学系２０に入射する光線５６の例を示す。それは、「Ｂダウン領域」とも呼ばれ得る第２プリズム３４の領域に入射する。このＢダウン領域５８は、通常、左レンズ系チャネル４８Ｌにて結像される光線によって用いられない。右レンズ系チャネル（図４参照）に入射する光線は、対照的に、第２プリズム３４の反射面４２のＢダウン領域５８にて反射される。その結果、第２プリズム３４のＢダウン領域５８にて反射される光線５６が、右レンズ系チャネル４８Ｒに入射し、そこでゴーストを生成することが起こり得る。
【００５３】
特にこの現象を抑制するか、または、完全に除去するために、光学系２０は、第１プリズム３２の第１入射面３６と第２プリズム３４の反射面４２とが囲む角度αが、第２プリズム３４の全反射角ΘＣよりも大きい角度となるように構成される。
【００５４】
全反射角ΘＣは、周知の公式、
ΘＣ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２）
を用いて計算され、ここで、ｎ１＝１は空気を表し、ｎ２＞１は、第２プリズム３４の材料の屈折率である。
【００５５】
第１及び第２プリズム３２，３４は、特に、同じまたは同一の材料から作成される。少なくともほぼ同じ屈折率を有する少なくとも複数の材料が、２つのプリズム３２，３４に用いられる。例えば、２つのプリズム３２，３４は、同じガラスから形成される。
【００５６】
材料の屈折率は、スネルの屈折の法則にて用いられる屈折率であり、それ故に、複素屈折率ではない。
光学系２０は、視野５４Ｌ，５４Ｒから光学系２０に入射する光線が、全反射角よりも大きい角度で、第２プリズム３４の反射面４２に接触するように構成される。それ故に、第２プリズム３４の反射面４２を、被覆されないままにする、つまり、ＡｌまたはＡｇなどの蒸着反射層を有しないままにすることが可能である。第２プリズム３４の反射面４２に、例えば、写真光学系において知られている反射防止コーティングが施される。
【００５７】
更に、特に、光学系２０が、光学系２０の視野５４Ｌ，５４Ｒの境界を定める少なくとも１つの絞り６０Ｒ，６０Ｌを備える。示された例示的な実施例において、個別の絞り６０Ｌ，６０Ｒは、左及び右レンズ系チャネル４８Ｌ，４８Ｒに設けられ、つまり、左絞り６０Ｌ及び右絞り６０Ｒが設けられる。
【００５８】
第１プリズム３２の第１入射面３６と第２プリズム３４の反射面４２との間の角度αは、屈折率ｎ２及びそれ故に全反射角ΘＣを規定する第２プリズム３４の材料を考慮して、且つ、視野５４Ｌ，５４Ｒにより規定される最大視野角を考慮して調整され、これにより、視野５４Ｌ，５４Ｒからの全ての入射光線に対して、全反射が第２プリズム３４の反射面４２により生じるようにする。
【００５９】
逆に、これは、視野５４Ｌ，５４Ｒの外側から光学系２０に入射する光線、例えば、従来の系において、ゴーストを引き起こす光線５６が、第２プリズム３４の反射面４２で全反射しないことを意味する。このような光線は、光学系２０、また、より詳細には、第２プリズム３４の反射面４２から出射し、そして例えば、光学系２０を収容する管の黒色の内面により吸収される。
【００６０】
視野５４Ｌ，５４Ｒ内から入射する全ての光線に対して、メニスカスまたは絞り６０Ｒ，６０Ｌにより制御される入射角と、第２プリズム３４の反射面４２との間の振る舞いを最適化することにより、全反射が反射面４２上で生じ得る。例えば、第１プリズム３２の第１入射面３６における入射角は、−７．６°でなければならず（用いられるマイナス表示は図の描写における右回りを意味する）、ここで角度はα＝３６°であり、Ｓ−ＬＡＨ５８がプリズムの材料として用いられる。このような場合において、反射面４２に接触する全ての光線は、全反射される。この表面上の被覆は完全に省略されてもよく、または、この表面は反射防止コーティングが施される。
【００６１】
他の例示的な実施形態によれば、第２プリズム３４の反射面４２の第１部分面６２には反射層が設けられ、反射面４２の第２部分面６４は被覆されないか、または、反射防止コーティングが施される。第１及び第２部分面６２，６４は、例えば、図４に示される。更に、第２部分面６４は、例えば、Ｂダウン領域５８に対応する。第１及び第２部分面６２，６４は、例えば、反射面４２の全面を形成するように、互いに補完し合う。これは、従来の系においてゴーストを引き起こす光線５６を、第２プリズム３４の反射面４２のＢダウン領域５８から出射させることを可能にし、有利である。
【００６２】
第２プリズム３４の反射面４２上における第１及び第２部分面６２，６４の配置は更に、特に、第１プリズム３２の第１入射面３６と第２プリズム３４の反射面４２との間の第１部分面６２における距離が、対応する第１入射面３６と反射面４２との間の第２部分面６４における距離よりも、常に大きくなるようになされる。換言すれば、第１入射面３６に対し第２部分面６４は、第１部分面６２よりも常に近くに位置する。
【００６３】
図４に示されるものとは異なり、特に、第１及び第２部分面６２，６４が重なり合うことがもたらされる。１つのこのような例示的な実施形態において、例えば、対象領域１１からの第１入射光線が、反射面４２の第１部分面６２において反射され、左レンズ系チャネル４８Ｌに接続されることが更にもたらされる。対象領域１１からの第２入射光線は、反射面４２の第２部分面６４にて反射され、右レンズ系チャネル４８Ｒに接続される。
【００６４】
側視遠位側光学アセンブリ２４及び近位側光学アセンブリ２６を備える固定の側視方向を有する立体ビデオ内視鏡２の光学系２０の製造方法において、遠位側光学アセンブリ２４の偏向プリズム群３０の第１及び第２プリズム３２，３４は、第１プリズム３２の第１入射面３６と、第２プリズム３４の反射面４２とが囲む角度αが、第２プリズム３４の全反射角ΘＣよりも大きくなるように、選択されるか、または、配置される。
【００６５】
選択及び配置は、単に第１及び第２プリズム３２，３４の幾何学的設計、及び、光学系２０におけるそれらの配置を含むのみならず、寧ろ、プリズム３２，３４のそれぞれの屈折率を決定する、これらのプリズム３２，３４を製造するために用いられる、それぞれの材料、または、ガラスの選択も含む。
【００６６】
側視方向を有する立体ビデオ内視鏡２の修理方法において、手順は類似する。例えば、従来の光学系２０の偏向プリズム群３０は、上述の要求を満たす偏向プリズム群３０と交換される。遠位側光学アセンブリ２４の全て、または、光学系２０でさえ完全に交換することも可能である。
【００６７】
図面のみから得られる特徴、及び、他の特徴との組み合わせで開示される個別の特徴を含む言及された全ての特徴は、単独で、または、組み合わせで、本発明にとって必須であると考えられる。本発明に係る実施形態は、個別の特徴またはいくつかの特徴の組み合わせにより実現されてもよい。本発明の範囲内において、「特に」または「好ましくは」と共に示される特徴は、選択的な特徴であると理解される。
【符号の説明】
【００６８】
２…立体ビデオ内視鏡、４…ハンドル、６…内視鏡シャフト、８…遠位端、１０…入射窓、１１…対象領域、１２…遠位部、１４…調整ホイール、２０…光学系、２２…光学軸、２４…遠位側光学アセンブリ、２６…近位側光学アセンブリ、２８…入射レンズ、３０…偏向プリズム群、３２…第１プリズム、３４…第２プリズム、３６…第１入射面、３８…第１出射面、４０…第２入射面、４２…反射面、４４…第２出射面、４６…出射レンズ、４８Ｌ…左レンズ系チャネル、４８Ｒ…右レンズ系チャネル、５０Ｌ…左レンズ群、５０Ｒ…右レンズ群、５２Ｌ…左イメージセンサ、５２Ｒ…右イメージセンサ、５４Ｌ…左チャネルの視野、５４Ｒ…右チャネルの視野、５６…光線、５８…Ｂダウン領域、６０Ｌ…左絞り、６０Ｒ…右絞り、６２…第１部分面、６４…第２部分面、Ｌ…長手方向の延出方向、α…角度、ΘＣ…全反射角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2019531499.tif 000008
2019531499.tif 000009
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