(57)【要約】  本発明は、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（２０）と、立体ビデオ内視鏡（２）と、光学系（２０）の製造方法とに関する。固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（２０）は、連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリ（２４）と近位光学アセンブリ（２６）とを備える。光学系（２０）はまた、遠位光学アセンブリ（２４）の光軸（２２）に直交するよう配向された表面を有する角度選択光学素子を有し、この表面は光路内にあり、入射角選択誘電体コーティング（６０、６０’）で被覆されている。
2019531509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された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、
連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリ（２４）及び近位光学アセンブリ（２６）を備え、
前記近位光学アセンブリ（２６）は、同一であるように設計される左チャネルレンズ系（４８Ｌ）と右チャネルレンズ系（４８Ｒ）とを備え、
前記遠位光学アセンブリ（２４）は、光軸（２２）を形成し、前記光路に沿って、入射光を、対象空間（１１）から、前記近位光学アセンブリ（２６）の前記左チャネルレンズ系（４８Ｌ）及び前記右チャネルレンズ系（４８Ｒ）へ結合するよう構成され、
前記光学系（２０）は、前記遠位光学アセンブリ（２４）の前記光軸（２２）に直交するよう配向された表面を有する角度選択光学素子を備えることを特徴とし、
前記光路に配置された前記表面は、入射角選択誘電体コーティング（６０、６０’）で被覆されている、光学系（２０）。
【請求項２】
請求項１に記載の光学系（２０）であって、
前記遠位光学アセンブリ（２４）は、入射レンズ（２８）と、偏向プリズム群（３０）と、出射レンズ（４６）とを入射光方向において順に備え、
前記偏向プリズム群（３０）は、第１プリズム（３２）と、第２プリズム（３４）とを前記入射光方向において順に備え、
前記第１プリズム（３２）は、第１入射面（３６）と、前記第１入射面（３６）に対して傾斜した第１出射面（３８）とを備え、
前記第２プリズム（３４）は、第２入射面（４０）と、反射面（４２）と、第２出射面（４４）とを備え、
前記光路に配置された前記表面とは、前記第１プリズム（３２）の前記第１入射面（３６）であり、前記第１入射面（３６）は、前記入射角選択誘電体コーティング（６０’）で被覆される、光学系（２０）。
【請求項３】
請求項１に記載の光学系（２０）であって、
前記光学系（２０）は、入射窓（１０）を備え、前記対象空間（１１）からの前記入射光は、前記入射窓（１０）を通って前記遠位光学アセンブリ（２４）へ進行することを特徴とし、
前記光路に配置された前記表面は、前記入射窓（１０）の一方の面であり、前記一方の面は、前記入射角選択誘電体コーティング（６０）で被覆されている、光学系（２０）。
【請求項４】
請求項３に記載の光学系（２０）であって、
前記遠位光学アセンブリ（２４）に対向する前記入射窓（１０）の内側面は、前記入射角選択誘電体コーティング（６０）で被覆されていることを特徴とする、光学系（２０）。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系（２０）であって、
前記入射角選択誘電体コーティング（６０）は、異なる屈折率（ｎ１、ｎ２）を有する２つの薄層（６６、６８）からなる少なくとも１つの二重層（６４）を有する多層（６２）であることを特徴とする、光学系（２０）。
【請求項６】
請求項５に記載の光学系（２０）であって、
前記多層（６２）は、ブラッグミラーのように、複数の周期的に並んだ二重層（６４）を備えることを特徴とする、光学系（２０）。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系（２０）であって、
前記入射角選択誘電体コーティング（６０、６０’）は、複数のマイクロプリズムを備えることを特徴とする、光学系（２０）。
【請求項８】
固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）であって、
請求項１から７のいずれか一項に記載の光学系（２０）により特徴付けられる、立体ビデオ内視鏡（２）。
【請求項９】
固定された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、
前記光学系（２０）は、連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリ（２４）と近位光学アセンブリ（２６）とを備え、
前記近位光学アセンブリ（２６）は、同一であるように設計される左チャネルレンズ系（４８Ｌ）と右チャネルレンズ系（４８Ｒ）とを備え、
前記遠位光学アセンブリ（２４）は、光軸（２２）を形成し、前記光路に沿って、入射光を、対象空間（１１）から、前記近位光学アセンブリ（２６）の前記左チャネルレンズ系（４８Ｌ）及び前記右チャネルレンズ系（４８Ｒ）へ結合するよう構成され、
前記光学系（２０）は、前記遠位光学アセンブリ（２４）の前記光軸（２２）に直交するよう配向された表面を有する角度選択光学素子を備えることを特徴とし、
前記光路に配置された前記表面は、入射角選択誘電体コーティング（６０、６０’）で被覆されている、製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記入射角選択誘電体コーティングとして、異なる屈折率（ｎ１、ｎ２）を有する２つの薄層（６６、６８）からなる少なくとも１つの二重層（６４）を有する多層（６２）が用いられることを特徴とする、製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の製造方法であって、
ブラッグミラーのように、複数の周期的に並んだ二重層（６４）を前記多層（６２）として用いることを特徴とする、製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の製造方法であって、
前記入射角選択誘電体コーティング（６０、６０’）として、前記表面に、複数のマイクロプリズムが製造されることを特徴とする、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系に関し、該光学系は、連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリと近位光学アセンブリとを備え、近位光学アセンブリは、同一であるように設計される左チャネルレンズ系と右チャネルレンズ系とを備え、遠位光学アセンブリは、光軸を形成し、入射光を、対象空間から、光路に沿って、近位光学アセンブリの左チャネルレンズ系及び右チャネルレンズ系へ結合するように構成される。
【０００２】
さらに、本発明は、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡に加え、固定された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するものであり、光学系は、連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリと近位光学アセンブリとを備え、近位光学アセンブリは、同一であるように設計される左チャネルレンズ系と右チャネルレンズ系とを備え、遠位光学アセンブリは、光軸を形成し、入射光を、対象空間から、光路に沿って、近位光学アセンブリの左チャネルレンズ系及び右チャネルレンズ系へ結合するように構成される。
【０００３】
ビデオ内視鏡は、内視鏡シャフトの遠位端から入射した光が、光学系を通過して１つ以上の画像センサへ導かれるものであり、様々な設計が知られている。直視型、いわゆる視野角０°の内視鏡や、（固定された）側視方向を有する内視鏡、及び視野方向可変型の内視鏡（いわゆるＶ−ＤＯＶ内視鏡）等がある。
【０００４】
さらに、立体画像対及び／又は２つの立体ビデオチャネルを記録するよう設計された立体ビデオ内視鏡が知られている。このような器具を用いると、検査室又は手術室において、内視鏡シャフト端の前方に存在する対象の３Ｄ画像を作成することが可能となる。
【０００５】
側視方向を有する立体ビデオ内視鏡は、直視とは異なる、固定された視野角を有する側視型内視鏡である。このような内視鏡は、多くの場合、複数のプリズムからなるプリズム配置を備えており、複数のプリズムは、内視鏡シャフトの長手方向軸に対して傾斜し、かつ内視鏡シャフトの方向における正しい側で、対象空間から光学系に入る光線を２度反射させる。このような内視鏡は、例えば、独国特許出願公開第１０２０１４２０６５１３（Ａ１）号（出願人  Ｏｌｙｍｐｕｓ  Ｗｉｎｔｅｒ＆Ｉｂｅ（ハンブルグ））により公知である。
【０００６】
このような立体ビデオ内視鏡の偏向プリズム配置は、通常、２つ又は３つのプリズムを備える。プリズムは、互いに、共通境界面で接合されている。このような偏向プリズム配置において、入射レンズの光軸と内視鏡シャフトの長手方向軸との両方に対して傾斜している第２プリズムの２つの反射境界面で、入射光束の反射が起こる。偏向プリズム配置の第２プリズムは、入射光方向において、入射レンズの直後に配置された第１プリズムの後方に位置している。第２の反射が生じる第２プリズムの傾斜した反射境界面は、入射光が最初に通過する第１プリズムとの共通境界面を部分的に形成する。
【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、光学系の光軸を定める。光学系は、光学系の視野を形成する絞り又はメニスカスを備える。視野内から光学系へ入る光束は、光学系により１つ以上のイメージセンサ上で撮像される。視野外から光学系へ入る光束は、光学系内における反射の原因となることが多く、いわゆる「ゴースト画像」又は「フレア」を生成してしまう。
【０００８】
ゴースト画像が生じ得る公知の偏向プリズム群は、互いに接合された第１プリズムと第２プリズムとを備える。第１プリズムは、入射面と出射面とを備え、入射面は、出射面に対し傾斜している。第１プリズムの出射面は、直接、第２プリズムの第２入射面に接している。例えば、第１プリズムと第２プリズムとは、互いにこれら２つの面で接合されている。第２プリズムは、反射面と第２出射面とをさらに備える。視野外から偏向プリズム群に入った光は、第１プリズムの入射面を通過し、出射面を出る。光は、その後、直接第２入射面を通過し、第２プリズムへ入り、第２プリズム内の反射面で反射され、出射面から出る。
【０００９】
入射レンズの光軸に対し大きい入射角で光学系へ入る周辺光は、入射レンズを通過してプリズムへ入り、第１入射面と第１出射面を通過する。光線はさらに、第１出射面と同時に、第２プリズムの第２入射面を通過する。上記した通り、これら２つのプリズムの表面は、互いに接合され得る。光線は、次に、第２プリズムの反射面により反射され、第１プリズムと第２プリズムとの共通境界面に鋭角で接触する。すなわち、光線は、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、フレネル反射又は全反射を経験し、反射されて第２プリズムの反射面に戻る。そこから、光線は、再び第２プリズムの第２入射面に進行し、境界面により、内側から、例えば全反射で再び反射される。その後、光線は左チャネルレンズ系又は右チャネルレンズ系へと進行し、そこでゴースト画像を生成する。このように偏向プリズム群で４回反射することは、本来望ましくない。
【００１０】
本発明の目的は、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系と、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡と、視野外からの入射光束に対して感受性の低い、固定された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とを提供することである。
【００１１】
本目的は、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系により達成され、該光学系は、連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリと近位光学アセンブリとを備え、近位光学アセンブリは、同一であるように設計される左チャネルレンズ系と右チャネルレンズ系とを備え、遠位光学アセンブリは、光軸を形成し、入射光を、対象空間から、光路に沿って、近位光学アセンブリの左チャネルレンズ系及び右チャネルレンズ系へ結合するように構成され、光学系は、遠位光学アセンブリの光軸に直交するよう配向された表面を有する角度選択光学素子を備えるという特徴を持ち、この光路に位置する表面は、入射角選択誘電体コーティングで被覆されている。
【００１２】
対象空間の視野から光学系へ入る光束は、第１プリズムの第１入射面を通過し、プリズム体の境界面で反射され、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入射面に接合されている。光束は、この境界面を通過し、第２プリズムの第２入射面に進行する。光束は、プリズム体の境界面で偏向され、第２プリズムの後方の反射面へ進行する。そこから、光束は、反射されて第２プリズムの第２入射面へ戻り、第２プリズムのプリズム体内にて、境界面で全反射を経験する。このため、光束は、第２入射面の内側で反射される。そこから、光束は、第２プリズムの出射面を通過して、偏向プリズム群を出る。
【００１３】
本発明に関連して、「側視方向」又は「側視」という用語は以下の通り理解される。立体ビデオ内視鏡はシャフトを有する。このシャフトは硬性又は軟性である。硬性シャフトの場合、長手方向に伸張する方向を有する。軟性シャフトの場合、シャフトは遠位端領域で長手方向の伸張部の方向に伸びる。内視鏡の視野角は、長手方向の伸張部の方向に対して０°以外の角度を有する。この角度は一定であり、例えば、３０°等である。
【００１４】
本発明の構成要素に係る光学系において、先行技術より公知である偏向プリズム群の境界面での４回の反射が、有利に除外されている。立体ビデオ内視鏡は、立体画像を提供しない内視鏡のプリズムと比べて、第２プリズムの反射面が大きくなければならない。これは、左右の立体チャネルにできるだけ大きなステレオベースを提供するために必要である。ステレオベースが大きいと、大きな３Ｄ効果が得られる。しかしながら、この設計要件により、上記の複数回の反射、特に４回の反射を生じるという危険性がある。このような反射により、望ましくないゴースト画像を作り出してしまう。
【００１５】
有利なことに、入射角選択誘電体コーティングにより、角度選択光学系が提供される。視野外から光学系に入る光束の少なくとも大部分は、入射角選択誘電体コーティングにより反射される。つまり、これにより、入射光束は、光軸に対して大きな角度で光学系に入ることはない。従って、これらの光束により、ゴースト画像のような画像のゆがみがそこで生じることがない。
【００１６】
入射角選択誘電体コーティングは、有利なことに、その角度選択機能が、コーティングを透過する光線を、光軸に対して与えられた角度で光学系に入る光束へと制限するように構成されている。この与えられた角度とは、特に、光学系の視野により確立された開口角度に対応する。このしきい角度（光軸に対する角度を測定したもの）以下の入射角で光学系に入る光束のみが、入射角選択誘電体コーティングを通過する。
【００１７】
有利な一実施形態によると、光学系は以下の特徴を有する。すなわち、遠位光学アセンブリは、入射光方向において、順に、入射レンズと、偏向プリズム群と、出射レンズとを備え、偏向プリズム群は、入射光方向において、順に、第１プリズムと、第２プリズムとを備え、第１プリズムは、第１入射面と、第１入射面に対して傾斜した第１出射面とを備え、第２プリズムは、第２入射面と、反射面と、第２出射面とを備え、光路に位置する表面は、第１プリズムの第１入射面であり、この第１入射面は、入射角選択誘電体コーティングで被覆されている。
【００１８】
他の有利な実施形態によると、本光学系は、入射窓を備え、対象空間からの入射光が、この入射窓を通過して遠位光学アセンブリへ進行し、光路に位置する表面は、入射窓の一方の面であり、この面が、入射角選択誘電体コーティングで被覆されているという特徴を有する。
【００１９】
これに関連して、遠位光学アセンブリに対向する入射窓の内側面が、入射角選択誘電体コーティングで被覆されていることを特に特徴とする。
第１プリズムの第１入射面及び／又は入射窓の内側面を被覆することが、特に有利である。なぜなら、入射光束の角度依存性選択が、光学系の入口で直接的に行われるためである。つまり、光学系内で生じる干渉を最小限にするため、外部空間から光学系へ入る光束は、入射方向前方へと非常に離間した境界面のうち１つのみに到達する。
【００２０】
他の有利な実施形態によると、入射角選択誘電体コーティングは、屈折率が異なる２つの薄層からなる少なくとも１つの二重層を有する多層であることをさらに特徴とする。
【００２１】
この場合、多層はブラッグミラーのように、周期的に並んだ二重層を複数備えることを特に特徴とする。
他の実施形態によると、光学系は単色の光を受け、例えば黒／白又はグレースケール画像を生成するよう構成されていることを特徴とする。これを達成するため、例えば対応するフィルタを光学系の前に設置する。また、受信した光信号をグレースケール画像信号へ変換するイメージセンサを、左チャネルレンズ系及び／又は右チャネルレンズ系に備えることも可能である。同様に、狭帯域バンドパスフィルタ、又は、１つの波長をほぼ透過させるフィルタを、イメージセンサに備え得る。
【００２２】
誘電体コーティングにより、反射又は透過した入射光束の部分光の間で、精密に定めた光干渉を発生させ得る。この効果を利用するため、入射光束を、ほぼ任意に、透過及び反射へ、すなわち、透過光束及び反射光束へ、分割することが可能である。
【００２３】
入射光束は、誘電体層の表面に加え、誘電体層と基板（例えば被覆された光学素子材）との間の境界面の両方で生じ、部分的な反射光が常に発生する。これら２つの部分的な反射光には、相対的な位相シフトが生じる。これは、屈折率と層の幾何学的厚さとに起因するものである。この場合、光学的密度がより高い媒体で反射された際の位相ジャンプを考慮しなければならない。層の幾何学的厚さは、入射光束の入射角に依存する。すなわち、光軸に対してより大きな角度で光束が入射する場合、光束が光軸に対してほぼ平行に入射する場合よりも、幾何学的厚さは厚くなる。
【００２４】
この幾何学的な経路差が原因となり、誘電体コーティングの上側で反射された第１の部分光と、基板に対する境界層で反射された第２の部分光との位相差が、光束の入射角に依存する結果となる。これにより、入射角に依存した位相差の変化が生じる。入射角と光路長に依存するため、２つの部分光の間で角度依存性の干渉現象が、すなわち、誘電体層にて入射角に依存した反射率が生じる。
【００２５】
層の幾何学的厚さを適切に選択し、材料を適切に選択すれば、一例としてこのように配置された入射角選択誘電体コーティングは、視野外からの入射光束は誘電体コーティングで反射され、光学系に入射しない。これに関連して、使用する誘電体材料の層の厚さと屈折率との組み合わせを、必ず考慮しなければならない。
【００２６】
ブラッグミラーと同様に、１つ誘電体層を使うのではなく、異なる屈折指数を有する２つの薄層からなる二重層を使用した場合の方が、角度依存性の反射率がよくなる。この効果は、１つの二重層を用いるのではなく、複数の二重層を多層で用いる場合にさらに向上する。多層における層が多くなるほど、又は、多層における二重層が多くなるほど、入射角に対する選択性がより向上する。
【００２７】
他の実施形態によると、入射角選択誘電体コーティングは、複数のマイクロプリズムを備えることを特徴とする。
マイクロプリズムからなるコーティングは、例えばフォトリソグラフィ法により得られ得る。このため、適用される誘電体層は、周期構造である。また、製造され得る誘電体コーティングの表面の対応した構造を用いて、プリント法又はスタンプ法でマイクロプリズムを製造し得る。
【００２８】
本目的はまた、上記実施形態のうち１つ以上の実施形態に係る光学系を備えることをさらに特徴とした、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡により達成される。光学系に関連して先に述べた利点と同一の又は同様の利点が、立体ビデオ内視鏡にも適用されるため、重複した説明は省略する。
【００２９】
本目的は、固定された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よりさらに達成される。光学系は、連帯的に光路を形成する側視遠位光学アセンブリと近位光学アセンブリとを備え、近位光学アセンブリは、同一であるように設計される左チャネルレンズ系と右チャネルレンズ系とを備え、遠位光学アセンブリは、光軸を形成し、入射光を、対象空間から、光路に沿って、近位光学アセンブリの左チャネルレンズ系及び右チャネルレンズ系へ結合するように構成される。本方法は、光学系は、遠位光学アセンブリの光軸に垂直に配向された表面を備えた角度選択光学素子を備え、光路に配置された表面は、入射角選択誘電体コーティングで被覆されることを特徴とする。
【００３０】
光学系に関連して先に述べた利点と同一の又は同様の利点が、固定された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も適用されるため、重複した説明は省略する。
【００３１】
本方法は、異なる屈折指数を有する２つの薄層からなる少なくとも１つの二重層を有する入射角選択誘電体コーティングに多層を用いるという点で、さらに有利に特徴付けられる。
【００３２】
また、ブラッグミラーのように、複数の周期的に並んだ二重層を多層として用いることを特に特徴とする。
入射角選択誘電体コーティングはさらに、入射角選択誘電体コーティングとして、表面に複数のマイクロプリズムが製造されることを特に特徴とし得る。
【００３３】
本発明のさらなる特徴は、添付した請求項及び図面とともに本発明に係る実施形態の詳細な説明により明らかになるだろう。本発明にかかる実施形態は、個々の特徴又は複数の特徴の組み合わせを実現し得る。
【００３４】
本発明は、本発明の概念を制限することなく、図面を参照して例示的な実施形態を用いて以下に説明される。本明細書において、より詳細に説明されていない本発明の全ての詳細に関して、明示的に図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】立体ビデオ内視鏡の概略図である。
【図２】立体ビデオ内視鏡の光学系の概略図である。
【図３】多層の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
各図面において、同一又は類似の要素及び／又は部品には、同じ参照符号を付し、重複した説明を省いている。
図１は、立体ビデオ内視鏡２の概略図である。立体ビデオ内視鏡２は、例えば硬性内視鏡シャフト６が接続される近位ハンドル４を備える。内視鏡シャフト６は、軟性又は半軟性であり得る。入射窓１０は、内視鏡シャフト６の遠位端８に位置しており、入射窓１０を通過して、例えば術野及び／又は観察視野等の対象空間１１からの光が、立体ビデオ内視鏡２の光学系（図１に図示せず）に入る。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、対象空間１１に配置された対象物をイメージセンサ上で撮像する。これらのイメージセンサは、例えばＨＤや４Ｋ、又は以降の技術を用いた高解像度を備える。
【００３７】
図に示す立体ビデオ内視鏡２は、手術器具である。また、内視鏡は、固定された側視方向を有する。光学系の入射レンズの光軸（図示せず）が、立体ビデオ内視鏡２の内視鏡シャフト６の長手延伸方向Ｌに対して固定された角度を有するように、入射窓１０は、内視鏡シャフト６内に傾斜して搭載される。この角度は、例えば１０°から３０°である。
【００３８】
ハンドル４を回転させると、内視鏡シャフト６の長手軸周りに視野方向を変えることができる。ハンドル４を回転させると、遠位部１２内の光学系もまた回転する。表示画像の水平位置を保つため、ハンドル４を回転させる間、回転ホイール１４を保持する。その結果、内視鏡シャフト６内のイメージセンサも、回転動作を行わない。
【００３９】
図２は、例えば図１に示す立体ビデオ内視鏡２において例えば使用される光学系２０の概略図である。
光学系２０は、立体ビデオ内視鏡２の固定された側視方向を定める。光軸２２は、内視鏡シャフト６の長手延伸方向Ｌに対し、例えば３０°の固定角度を有する。光学系２０は、側視遠位光学アセンブリ２４と、近位光学アセンブリ２６とを備える。対象空間１１から入射窓１０を通過して入る光は、まず入射レンズ２８に接触し、次に遠位光学アセンブリ２４の偏向プリズム群３０に入る。偏向プリズム群３０は、入射光方向において、順に、第１プリズム３２と、第２プリズム３４とを備える。
【００４０】
入射光方向において、入射レンズ２８を出た光束は、まず、第１プリズム３２の第１入射面３６を通過する。光束は、第１プリズム３２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に対し傾斜している。第１プリズム３２及び第２プリズム３４は、例えば互いに接合されている。第２プリズム３４は、第２入射面４０を備えており、第１出射面３８を通過して第１プリズム３２を出た光が、第２入射面４０を通過して、第２プリズム３４に入る。図示した例においては、第１プリズム３２の第１出射面３８と、第２プリズム３４の第２入射面４０とが、互いに接合されている。第２プリズム３４は、さらに、第２入射面４０に対し傾斜している反射面４２をさらに備えている。第２入射面４０を通過して第２プリズム３４に入る光束は、第２プリズム３４の反射面４２によって反射される。そこから、光束は、第２プリズム３４の第２入射面４０に後方から接触する。光束は、そこで、第２出射面４４にて第２プリズム３４を出るように、傾斜して反射される。そこから、光束は、入射光方向に続き、遠位光学アセンブリ２４の出射レンズ４６に到達する。
【００４１】
近位光学アセンブリ２６は、左チャネルレンズ系４８Ｌと、右チャネルレンズ系４８Ｒとを備える。左右のチャネルレンズ系４８Ｌ、４８Ｒは、同様に又は同一であるように構成されている。さらに、それらは、左チャネルレンズ系４８Ｌの左光軸（図２に図示しない）と、右チャネルレンズ系４８Ｒの右光軸とが、互いに平行になるよう配置されている。左チャネルレンズ系４８Ｌは、左イメージセンサ５２Ｌ上で入射光を撮像する撮像左レンズ群５０Ｌを備える。同様に、右チャネルレンズ系４８Ｒは、右イメージセンサ５２Ｒ上で入射光を撮像する撮像右レンズ群５０Ｒを備える。
【００４２】
遠位光学アセンブリ２４は、対象空間１１からの入射光束を、左チャネルレンズ系４８Ｌと右チャネルレンズ系４８Ｒとの両方に結合させるよう構成されている。
【００４３】
第２プリズム３４の反射面４２の全表面は、例えば反射コーティングが施されている。例えば、反射面４２側の第２プリズム３４の外側に、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）が蒸着されている。
【００４４】
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実質的に大きい。これは、左右の立体チャネルに非常に大きな空間を確保可能とするために必要である。このように、ステレオベースが広いと、強い３Ｄ効果が得られる。
【００４５】
しかし、このようにプリズムを構成すると、複数の反射が即座に起こり、いわゆるゴースト画像を生成するといった技術的な不利益につながる。このようなゴースト画像は、対象空間１１からの周辺光が、光軸２２に対して大きな角度で光学系２０へ入射することで生成されてしまう。
【００４６】
このような周辺光は、入射レンズ２８を通過して第１プリズム３２へ、そして第２プリズム３４へと進行する。周辺光が、第２プリズム３４の反射面４２に接触して反射され、第１プリズム３２と第２プリズム３４の境界面に鋭角で接触する。周辺光は、そこから、第２プリズム３４の反射面４２へ反射して戻り、再び、第２プリズム３４の第２入射面３８へ到達する。
【００４７】
再び境界面で全反射が生じ、光線は、次に出射面４４を通過し偏向プリズムアセンブリ３０から出て、左チャネルレンズ系４８Ｌ又は右チャネルレンズ系４８Ｒにおいてゴースト画像を生成する。
【００４８】
このような周辺光を抑えるため、光学系２０は角度選択光学素子を備え、角度選択光学素子は、遠位光学アセンブリ２４の光軸２２に垂直に配向され、光路内に配置された表面を備えている。この表面には、入射角選択誘電体コーティングが施されている。
【００４９】
例示的実施形態によると、このような入射角選択誘電体コーティング６０は、遠位光学アセンブリ２４に対向する入射窓１０の内側面に設けられている。あるいは、又はさらに、このような誘電体コーティング６０’は、第１プリズム３２の第１入射面３６に設けられている。
【００５０】
入射角選択誘電体コーティング６０、６０’は、視野外から光学系２０へ入射する周辺光を、コーティングにより対象空間１１へと反射する。反射された周辺光は、それ以上光学系２０へ入射することがないため、画像の欠陥も生じさせ得ない。
【００５１】
入射角選択誘電体コーティング６０、６０’は、図３の断面図に概略的に示す通り、例えば多層である。
例示的実施形態に示す入射角選択誘電体コーティング６０は、複数の二重層６４からなる多層６２である。各二重層６４は、第１屈折率ｎ１を有する第１層６６と、第２屈折率ｎ２を有する第２層６８と、を有する。多層６２は、例えば図３に基板７０として概略的に示すように、入射窓１０の材料、又は、第１プリズム３２の材料に積層される。さらに、屈折率ｎ１、ｎ２に加え、個々の層６６、６８は、層の厚さｄ１、ｄ２によっても区別される。層の厚さは、基板７０の面法線Ｎの方向において測定され、例えば少なくとも１０ナノメートル（ｎｍ）から数マイクロメートル（μｍ）の範囲である。面法線Ｎは、少なくとも、光軸２２の方向にほぼ一致する。
【００５２】
入射光束の一部は、第１層６６と第２層６８との間の各境界面で反射し、多層６２の表面、及び基板７０の境界面でも反射する。このように生成された部分反射光は、互いに、相対的に入射角に依存した位相シフトを示し、位相シフトは、屈折率ｎ１、ｎ２及び各材料を進行した経路により決定される。
【００５３】
経路は、各層の層の厚さｄ１、ｄ２に依存し、また、入射角、すなわち面法線Ｎに対する角度に依存する。これにより、多層６２の反射率（そして透過率も）の角度依存性が生じる。従って、例えば面法線Ｎに対し大きな角度α１で入る第１光線７２の位相シフトは、面法線Ｎに対し小さな入射角α２で多層６２と接触する第２光線７４の位相シフトよりも大きい。
【００５４】
このように、屈折率ｎ１、ｎ２及び層の厚さｄ１、ｄ２に関連して第１層６６及び第２層６８の材料を選択することにより、光学系２０の視野角の範囲内の光線のみが入射角選択誘電体コーティング６０、６０’を通過するように、多層６２の反射特性又は透過特性を調節することができる。ブラッグミラーの場合のように、多層６２における二重層６４の数が、角度依存性の大きさを決定する。
【００５５】
固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡２の光学系２０を製造する方法において、角度選択光学素子が、光学系２０、例えば入射窓１０又は第１プリズム３２等に追加される。この角度選択光学素子は、光学系２０の光路に配置され、光学系２０の光軸２２に対して少なくともほぼ垂直な表面を備える。その表面には、入射角選択誘電体コーティング６０、６０’が施されている。例えば図３に示す多層６０に加え、複数のマイクロプリズムを配置した構成とすることもできる。
【００５６】
さらに、固定された側視方向を有する立体ビデオ内視鏡２の補修方法も、同様の手順であるという特徴をさらに有する。例えば、従来の光学系２０の偏向プリズム群３０は、入射角依存性の誘電体コーティング６０’を備えた偏向プリズム群３０と交換される。また、例えば、入射窓１０は、特に内側面に入射角選択誘電体コーティング６０を備えた入射窓１０に交換される。遠位光学アセンブリ２４全体、又は光学系２０全体を、完全に交換することもできる。
【００５７】
図面のみから得られる特徴や、他の特徴との組み合わせで開示されている個々の特徴を含め、全ての言及された特徴は、単独で及び組み合わせて本発明に重要であると考えられる。本発明に係る実施形態は、個々の特徴又は複数の特徴の組み合わせにより実現可能である。発明の範囲内において、「特に」又は「好ましくは」と示された特徴は、任意の特徴であると理解される。
【符号の説明】
【００５８】
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…対象空間、１２…遠位部、１４…回転ホイール、１５…光学系、２２…光軸、２４…遠位光学アセンブリ、２６…近位光学アセンブリ、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…左チャネルレンズ系、４８Ｒ…右チャネルレンズ系、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、６０、６０’…誘電体コーティング、６２…多層、６４…二重層、６６…第１層、６８…第２層、７０…基板、７２…第１光線、７４…第２光線、Ｌ…長手延伸方向、Ｎ…面法線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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