(57)【要約】【課題】単一の立体映像化システムを異なる作動距離に適合させることが可能であり、手荒な取り扱いや繰り返し行われるオートクレーブ処理による応力にも耐えられ、収束距離を定める光学素子の正確なアライメントを容易にする装置を提供する。【解決手段】内視鏡１１とカメラアセンブリ１２の間を連結するための収束カップラー１４であって、Ａ）内視鏡１１とカメラアセンブリ１２の間の脱着可能な連結に適合したハウジング２５と、Ｂ）立体観察に最適な収束を提供するために、内視鏡１１から入射軸に沿って受けた光線を、異なる出射軸に沿ってカメラアセンブリ１２に伝達するための、ハウジング２５内の収束プリズムアセンブリ３０と、を含む。【選択図】図２
2007518491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体映像化システムと立体観察システムの間を連結するための収束カップラーであって、
Ａ）映像化システムと観察システムの間の脱着可能な連結に適合したハウジングと、
Ｂ）立体観察に最適な収束を提供するために、映像化システムから入射軸に沿って受けた光線を、異なる出射軸に沿って立体観察システムに伝達するための、前記ハウジング内の収束手段と、
を含むことを特徴とする収束カップラー。
【請求項２】
前記収束手段は、
ｉ）第１および第２の光学アセンブリであって、各々、入射軸に沿って受けた光線を、角度的に変位された出射軸に沿って前記それぞれの光学アセンブリに伝達するようになった、第１および第２の光学アセンブリと、
ｉｉ）光線を補完的な出射軸に沿って伝達するために、前記第１および第２の光学アセンブリを配置するための、前記ハウジング内に配設された手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の収束カップラー。
【請求項３】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、伝達を行うための少なくとも一つのプリズムを含むことを特徴とする請求項２に記載の収束カップラー。
【請求項４】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々に含まれるプリズムは、５側面プリズムであることを特徴とする請求項３に記載の収束カップラー。
【請求項５】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、追加的に４側面プリズムを含むことを特徴とする請求項４に記載の収束カップラー。
【請求項６】
第１および第２の光学チャンネルを通って伝達された光線で対象物の第１および第２の別々の映像を提供する光学映像化システムと、立体観察のための映像を提供する観察システムと、を備えた光学立体システムにおいて、
第１および第２の光学アセンブリは、立体観察を最適にするために、前記第１および第２の光学チャンネルからの光線の伝達を制御するためのプリズムのみを含むことを特徴とする光学立体システム。
【請求項７】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々に含まれるプリズムは、５側面プリズムであることを特徴とする請求項６に記載の光学収束カップラー。
【請求項８】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、追加的に４側面プリズムを含むことを特徴とする請求項７に記載の光学収束カップラー。
【請求項９】
第１および第２の光学チャンネルから伝達された平行光線で対象物の第１および第２の別々の映像を提供する光学映像化システムと、立体観察のための映像を提供する観察システムと、を備えた光学立体システムにおいて、
光学収束アセンブリは、
Ａ）第１および第２の出射軸に沿って前記第１および第２の光学チャンネルを通って夫々伝達された、単一の対象物点からの光線を向けなおす第１および第２の光学アセンブリと、
Ｂ）前記第１および第２の光学アセンブリを位置決めするための手段と、
を含み、第１および第２の出射軸が、観察システムで映像の分離を最適にする角度を有することを特徴とする光学収束アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、基準面を有し、
前記位置決め手段は、前記基準面を、所定の操作条件について観察システムで観察された立体映像を最適にするための映像の分離を生じさせる夾角をなして対面する補完的な関係にして、前記光学アセンブリを位置決めすることを特徴とする請求項９に記載の光学収束アセンブリ。
【請求項１１】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、少なくとも一つのプリズムを含むプリズム手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光学収束アセンブリ。
【請求項１２】
前記プリズム手段の各々は、５側面プリズムを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光学収束アセンブリ。
【請求項１３】
前記プリズム手段の各々は、基準面を構成する一側面を有するプリズムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の光学収束アセンブリ。
【請求項１４】
前記基準面を有する前記プリズムは、前記５側面プリズムに取り付けられた４側面プリズムによって構成されることを特徴とする請求項１３に記載の光学収束アセンブリ。
【請求項１５】
２チャンネルで対象物の別々の映像を生じさせる立体内視鏡と立体観察システムとの間の連結のための光学収束カップラーであって、
前記光学収束カップラーは、
Ａ）内視鏡と観察システムの間の脱着可能な連結に適合したキャビティを有するハウジングと、
Ｂ）観察に最適な対象物の立体映像を提供する観察システムで映像の分離を確立するために、光線を内視鏡チャンネルから立体観察システムに伝達するための、前記ハウジングのキャビティ内の収束手段と、
を含むことを特徴とする光学収束カップラー。
【請求項１６】
内視鏡は、内視鏡チャンネルから平行光線を導き、
前記収束手段は、
ｉ）各々、単一の対象物点から入射軸に沿って対応する内視鏡チャンネルを通ってきた光線を、角度的に変位した異なる出射軸に沿って観察システムに向けなおしする、第１および第２の光学アセンブリと、
ｉｉ）観察システムで映像の分離を最適にする角度を有する出射軸に配向するために、前記第１および第２の光学アセンブリを位置決めするための、前記ハウジング内に配設された手段と、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の光学収束カップラー。
【請求項１７】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、向けなおしを行うための少なくとも一つのプリズムを含むことを特徴とする請求項１６に記載の光学収束カップラー。
【請求項１８】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々に含まれるプリズムは、５側面プリズムであることを特徴とする請求項１７に記載の光学収束カップラー。
【請求項１９】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、４側面プリズムを含むことを特徴とする請求項１８に記載の光学収束カップラー。
【請求項２０】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々に含まれるプリズムは、基準面を有し、
前記位置決め手段は、前記基準面を、所定の操作条件について観察システムで観察された立体映像を最適にするための映像の分離を生成じさせる夾角をなして対面する関係にして、前記第１および第２の光学手段の各々に含まれる前記プリズムを位置決めすることを特徴とする請求項１８に記載の光学収束カップラー。
【請求項２１】
対象物を立体的に観察するための光学システムであって、
Ａ）遠位端から作動距離に位置する対象物の映像を２つのチャンネルの各々に沿って伝達する立体内視鏡と、
Ｂ）入力映像に応答して立体映像を表示する立体観察システムと、
Ｃ）所定の作動距離の前記立体映像化システムからの映像に最適な収束距離を提供するための、前記内視鏡と前記観察システムとの間の収束手段と、
を含み、
前記収束手段は、
ｉ）第１の入射軸に沿って第１のチャンネルから受けた、対象物点からの第１の光線を、第１の出射軸に沿って前記観察システムに伝達するための第１の光学アセンブリと、
ｉｉ）第２の入射軸に沿って第２のチャンネルから受けた、同じ対象物点からの第２の光線を、第２の出射軸に沿って前記観察システムに伝達するための第２の光学アセンブリと、
ｉｉｉ）前記第１および第２の光学アセンブリを配向させるための手段と、
を含み、前記第１および第２の出射軸が補完的であり、それらの間に、作動距離について観察システムで映像の分離を最適にする角度を定めることを特徴とする光学システム。
【請求項２２】
前記内視鏡と前記観察手段の間に前記収束手段を解放可能に連結する手段を含み、それによって前記収束手段を、異なる作動距離を補償するために、交換することを可能にすることを特徴とする請求項２１に記載の光学システム。
【請求項２３】
前記内視鏡は、接眼レンズを有し、
前記収束手段は、前記第１および第２の光学アセンブリと前記配向手段のためのハウジングを含み、
前記解放可能な連結手段は、前記接眼レンズとの連結のための第１の解放可能なカップリングと、前記観察システムとの連結のための第２の解放可能なカップリングと、を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光学システム。
【請求項２４】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、それぞれ入射軸に沿って受けた光線を各出射軸に沿って差し向けるための第２のプリズムに差し向けるための第１のプリズムを含み、第１のプリズムは、各入射軸に沿って受けた光線が反射する基準面を有し、
前記配向手段は、前記プリズムに係合して前記基準面間に夾角を確立することを特徴とする請求項２２に記載の光学システム。
【請求項２５】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々に含まれる前記第２のプリズムは、５側面プリズムであることを特徴とする請求項２４に記載の光学システム。
【請求項２６】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々に含まれる前記第１のプリズムは、４側面プリズムであることを特徴とする請求項２５に記載の光学システム。
【請求項２７】
前記第１および第２の光学アセンブリの各々は、入射軸から出射軸へ光線を向き変えするための３つの反射面を含んだプリズム手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光学システム。
【請求項２８】
前記プリズム手段は、対応する入射軸から光線を受けるための２つの反射面を有する第１のプリズムと、前記第１のプリズムから受けた光線を出射軸に沿って差し向けるための１つの反射面を有する第２のプリズムと、を含むことを特徴とする請求項２７に記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像化・観察システムに用いられる収束光学装置に関し、特に、三次元観察または立体観察を容易にする内視鏡に有用な収束光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、多数の処置と関連して医療界内で大いに受け入れられた映像化システムの例である。この受け入れは、内視鏡が、患者の人体内を医師が直接観察するのを可能にしつつ、患者の最小の外傷で処置を行うための機構を提供するので存在する。長年にわたって、多数の内視鏡が開発され、これらは特定の用途にしたがって分類されてきた。その多くは、関節鏡、膀胱鏡、直腸鏡、腹腔鏡、喉頭鏡といった固有の名称を有している。工業用内視鏡は、しばしばボアスコープと呼ばれている。
【０００３】
どんな特殊な形態でも、内視鏡およびその他の類似の映像化システムは、一般的には、遠位端に対象物の映像を形成する対物レンズを備えている。医療用内視鏡では、対象物は一般的には、患者の体内で空気、水、塩水等のような或る環境媒体内である。工業用内視鏡では、遠隔の閉鎖容積内に位置する対象物を映像化する。近位端の接眼レンズ装置は、患者または閉鎖容積を視覚的に、電子的に、その他外的に観察するための映像を提供する。接眼レンズは、直接的な視覚観察を提供する接眼レンズ装置の一例である。対物レンズシステムと接眼レンズ装置の中間の映像伝達システムは、対物レンズシステムで生成された映像を接眼レンズ装置へ伝達する。
【０００４】
個々の構成要素である光学システムをいろいろな時に研究してこのような内視鏡の光学設計を改良する意義深い努力が取られてきた。例えば、米国特許第６，１３９，４９０号（２０００）は、仮想現実を観察する立体内視鏡を開示している。特に、この特許は、三次元で知覚することができる映像を生成するための立体内視鏡システムを開示している。この内視鏡システムは、１つの光源と２つの独立した内視鏡を有する鞘を含んでいる。各内視鏡の近位端からの平行光線は、折り曲げられた光学路に沿って独立のビデオカメラに差し向けられる。ビデオカメラによって生成された映像は、観察者の眼の近くに位置決めすることができる仮想現実表示装置のモニターを賦勢する。調整可能な鏡とその他の装置は、最大限の効率のために映像の分離を容易にする収束光学装置を構成する。
【０００５】
立体内視鏡や類似の映像化システムは、一般に内蔵式である。すなわち、各内視鏡は、立体ビデオカメラのような２チャンネルの観察装置に２つの映像を投影するのに必要なすべての光学装置を収容する。このような内視鏡の各々は、観察された映像の視野と倍率を確立する作動距離を含む異なるパラメータによって定義することができる。作動距離は、内視鏡の遠位端と観察されるべき対象物との間の予期された距離である。立体映像化システムの他のパラメータは、収束距離である。収束距離は、対象物の基準点の２つの立体映像が一致するように見えるときの、基準点と入射瞳との間の距離である。このような立体システムの使用が増加すると、医師達は、立体映像を悪化させることなく、異なる倍率で対象物を観察することができるように、異なる作動距離について最適化されたシステムを要求してきた。
【０００６】
立体内視鏡を含むいくつかの先行技術の内視鏡は、内蔵式光学装置と特有の被写界深度を有する固定焦点の装置である。その結果、適切な焦点を維持しながら、内視鏡の遠位端を作動距離の限られた範囲にわたって移動させることが可能である。他の内視鏡は焦点を合わせることができるので、内視鏡を作動距離の広範囲にわたって移動させることができる。しかしながら、固定焦点の内視鏡において、被写界深度によって許容される限られた運動範囲内でも、作動距離を名目上あるいは設計上の作動距離から変えることにより、三次元効果を悪化させることがある。
【０００７】
特に、観察システムでの映像の分離は、収束距離が一定に保持されるならば作動距離が変化するにつれて変化する。それは、観察システムで内視鏡からの２つの映像の分離を決定する収束距離である。かくして、適切な焦点と合理的な三次元映像を提供するように収束距離を作動距離に合わせるためには、異なる作動距離のための異なる内視鏡を設計することが必要になった。その結果、異なる作動距離を有する立体内視鏡を要求する医師達は、適切な映像の分離を維持するために、複数の高価な立体内視鏡を購入しなければならないという問題に直面していた。
【０００８】
これらの内視鏡では、２つの出力映像を観察位置まで伝達する光学装置は、別々の独立して機械的に支持された光学素子のアセンブリからなる。その上、これらのアセンブリは、一般的には、非平行映像空間内にある。これらは、単一の内視鏡に利用される光学素子に要求されるよりも高い精度および大きい安定性をもって、互いに相対してアライメントされなければならない。より高い精度および安定性に対する要求は、生成される立体映像の品質を保持するように満たさればならない。
【０００９】
許容できる内視鏡パッケージの機械的範囲内で、そのような光学素子の数は、オートクレーブ処理に要求される標準シール技術に従わない支持構造や所要の結合構造に利用できる容積を減ずることがある。これらの光学素子は、しばしば異なる大きさを有する。これらの内視鏡は、例えば内視鏡を誤って落としたときのように手荒い取り扱い中、損傷を受けやすい。滅菌のためのオートクレーブ処理は、異なる大きさの構成部材の熱膨張差により機械的応力を招来する。いずれの影響も、収束距離を定める光学素子をアライメント不良にすることがある。このようなアライメント不良は、収束距離、内視鏡や他の立体映像システムの全体の光学特性、特に観察される三次元映像の品質を変化させることがある。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，１３９，４９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
要求されるものは、内視鏡のような単一の立体映像化システムを異なる作動距離に適合させることが可能であり、このような映像化システムが手荒な取り扱いや繰り返し行われるオートクレーブ処理による応力にも耐えられ、収束距離を定める光学素子の正確なアライメントを容易にする装置である。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、交換可能な収束光学装置によって、異なる収束距離を提供するための手段を備えた立体映像化システムを提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、アライメントをより容易にし、且つ、環境負荷に対して高い安定性を有する光学素子を備えた立体収束光学装置を提供することにある。
【００１４】
さらに、本発明の他の目的は、異なる収束距離によって特徴付けられたカップラーを有する映像化システムとして内視鏡を用いた立体観察システムを提供することにある。
【００１５】
さらに、本発明の他の目的は、機械的または熱的衝撃のような多様な環境負荷に耐えることができる立体内視鏡観察システムのための収束光学装置を提供することにある。
【００１６】
さらに、本発明の他の目的は、内視鏡の繰り返し行われるオートクレーブ処理による影響を最小にする立体内視鏡のための収束光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様によれば、収束カップラーが、立体映像化システムと立体観察システムとを連結する。ハウジングが、映像化システムと観察システムの間の脱着可能な連結に向いている。ハウジング内の収束光学装置は、映像化システムから入射軸に沿って受けた光線を、異なる出射軸に沿って立体観察システムに伝達して、立体観察に最適な収束を提供する。
【００１８】
また、本発明の他の態様によれば、光学立体システムは、光学映像化システムと光学観察システムとを含む。光学的映像化システムは、第１および第２の光学チャンネルを通って伝達される光および対象物の第１および第２の別々の映像を提供する。観察システムは、立体観察のための映像を提供する。第１および第２の光学アセンブリは、プリズムのみを含み、立体観察を最適にするために第１および第２の光学チャンネルからの光の伝達を制御する。
【００１９】
さらに、本発明の他の態様によれば、光学立体システムは、光学映像化システムと観察システムとを含む。光学映像化システムは、第１および第２の光学チャンネルから伝達される平行光線で対象物の第１および第２の別々の映像を提供する。光学収束アセンブリは、それぞれ第１および第２の光学チャンネルを通って第１および第２の出射軸に沿って夫々伝達される単一の対象物点からの光線を向けなおす第１および第２の光学アセンブリを含む。第１および第２の光学アセンブリは、第１および第２の出射軸が、観察システムで映像の分離を最適にする夾角を有するように位置決めされる。
【００２０】
さらに、本発明の他の態様によれば、光学収束カップラーは、立体観察システムの２つのチャンネルで対象物の別々の映像を生成する立体内視鏡との連結に適用される。光学収束カップラーは、内視鏡と観察システムの間の脱着可能な連結に向いたキャビティを有するハウジングを含む。ハウジングのキャビティ内の収束光学装置は、各内視鏡チャンネルからの光線を立体観察システムに向けなおし、それによって観察に最適な対象物の立体映像を提供する映像の分離を観察システムに確立する。
【００２１】
さらに、本発明の他の態様によれば、対象物を立体的に観察するための光学システムは、立体内視鏡と立体観察システムとを含む。立体内視鏡は、対象物の映像を２つの各チャンネルに沿って伝達し、その場合、対象物は、内視鏡の遠位端から作動距離の位置に配置される。立体観察システムは、入って来る映像に応答して立体映像を表示する。内視鏡と観察システムの中間の収束光学装置は、所定の作動距離のための立体映像化システムからの映像に最適な収束距離を提供する。より具体的には、第１の光学アセンブリは、第１のチャンネルから第１の入射軸に沿って受けた対象物点からの光線を、第１の出射軸に沿って観察システムに伝達する。第２の光学アセンブリは、第２のチャンネルから第２の入射軸に沿って受けた同じ対象物点からの光線を、第２の出射軸に沿って観察システムに伝達する。第１および第２の出射軸は、補完し合うように向けられ、それらの間に、作動距離に対して観察システムで映像の分離を最適にする夾角を定める。
【００２２】
特許請求の範囲は、特に本発明の要旨を指摘し、且つ明確に請求する。本発明の多様な目的、効果および新規な特徴は、同じ参照番号が同じ部品を参照する添付図面と関連して、以下の詳細な説明の読み取りから明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１，図２に示されるように、本発明の光学立体システムの一実施形態としての内視鏡アセンブリ１０は、映像化システムとしての内視鏡１１と、観察システムを表わすカメラアセンブリ１２と、アダプター１３と、収束カップラー１４と、を含んでいる。内視鏡１１は、遠位端１５の対物レンズと、中継レンズと、近位端１６の接眼レンズと、を備えている。光パイプ連結部１７は、対象物を照明するために遠位端１５に照明を提供する光源に連結するための手段を提供する。近位端１６は、また雄ねじ付きカップリング１８を含んでいる。
【００２４】
観察システムに含まれるカメラアセンブリ１２は多くの形態をとり得る。この特定の実施形態では、カメラアセンブリ１２は、前端カップリング２０と、左側カメラ２１Ｌと、右側カメラ２１Ｒと、を含んでいる。内部カメラ光学素子は、接眼レンズ装置１３からの平行な光を受け、映像を反転させ光電性検出器に焦点合わせして、観察システムがすべて当該技術で知られているように視認可能な立体映像に変換する電子信号を生成する。
【００２５】
アダプター１３は、図１，図２で左に面している雄ねじ付きカラー２２を含んでいる。このカラー２２は、カップリング１８に螺合し、これによりアダプター１３を脱着可能な連結部を介して内視鏡１１に取り付ける。一般的には、アダプター１３は、無菌布を取り付けるための表面を含み、これにより内視鏡に対する無菌領域およびカメラアセンブリ１２に対する非無菌領域を画成する。
【００２６】
この実施形態では、収束カップラー１４は、図２で右に面しているアダプター１３の雌ねじ付きキャビティ２７に螺合する雄ねじ付き部分２６をもったハウジング２５を有する。ハウジング２５の雄ねじ付き部分２６は、またカメラ１２のカップリング２０に該カップリング２０を回転させることによってかみ合わせて別の脱着可能な連結部を形成する。かくして、内視鏡１１，アダプター１３，収束カップラー１４およびカメラ１２が組み立てられるとき、これらは、剛性構造体であり、且つ対象物の立体表示を生成する内視鏡ベースの光学システムアセンブリ１０を形成する。
【００２７】
明らかとなるように、異なる作動距離に合う異なる特性を有する本発明を具体化する収束カップラー１４を構成することは簡単な事項である。医師が収束カップラーを交換することは簡単な手順である。かくして、本発明は、医師が単一の立体内視鏡および一組の収束カップラー１４を購入し、医師が処置の間、遭遇すると思う作動距離に合う収束カップラーを装着することを可能にする。
【００２８】
さらに、本発明によれば、光学素子を収束カップラー１４に、および内視鏡１１の外部に配置することは、内視鏡１１の構成を簡単化する。特に、内視鏡１１から収束光学装置を取り外すことが、内視鏡の構成を簡単化するので、内視鏡は繰り返し行われるオートクレーブ処理に耐性がある。また、収束カップラー１４を無菌領域の外部に配置することができるので、収束カップラーを、典型的にオートクレーブ処理する必要がない。しかしながら、万一オートクレーブ処理の要求が存在するならば、カップラー１４をオートクレーブ処理するように構成することができる。
【００２９】
ここで光学特性について述べると、内視鏡１１は、２つの別々の映像システムまたはチャンネルを有する立体内視鏡として形成される。このことは、内視鏡１１が、個々のチャンネルの中心間に横方向距離「ｂ」をもった個々の分離した入射瞳を有していることを意味する。２つのチャンネルで生成された映像は、入射瞳位置から遠位方向に収束距離「ｈ」で軸上に配置された対象物面を映像化するときに合致する。よく知られているとおり、入射瞳は、ほぼ遠位端１５に位置する。
【００３０】
「ｈ」と「ｂ」の比は、重要な特性である。なぜなら、この比は、内視鏡が所定の作動距離に適切な立体分離をもたらすか否かを決定するからである。例えばカメラアセンブリ１２の焦点面として定められたセンサーに合焦映像を維持するために、多くの立体内視鏡は、焦点調整機構の使用によって或る範囲の作動距離を与える。しかしながら、再焦点調整がされるときに三次元効果が比較的一貫した状態で維持されることになるならば、典型的に作動距離に相当する最適な収束距離を提供することが必要である。すなわち、焦点によって設定された作動距離に合わせるために、収束距離「ｈ」を調整するための機構を用いることが必要である。
【００３１】
収束カップラー１４は、予め決定された収束距離をもたらす手段を構成する。収束カップラー１４は、映像を内視鏡チャンネルから観察装置に伝達し、また、適切な作動距離と合う内視鏡の収束距離を設定する。その結果、収束距離の変更を行い、且つ最大限の三次元効果のために立体映像を最適にするために、単に収束アセンブリを交換するだけでよい。
【００３２】
もっと詳細には、収束カップラー１４は、内視鏡１１の２つのチャンネルからの平行光線がカメラアセンブリ１２に入る前に、平行光線を差別的に向けなおすことによって、収束距離を設定する。光が収束または発散する場合と違って光を平行にする位置で、映像を形成する光を向けなおすことによって収束点を設定することは、光学素子の設計と位置合わせを簡単化する。
【００３３】
図３，図４は、雄ねじ付き部分２６を備えたハウジング２５を含む収束カップラー１４の一実施形態を示している。ハウジング２５は、矩形のキャビティ３１内に収束プリズムアセンブリ３０を受け入れる。保持用カバー３２が、ハウジング２５内に収束プリズムアセンブリ３０を固定する。この構造の詳細は、主として収束プリズムアセンブリ３０の特定の実行による。ハウジング２５と保持用カバー３２には、光路を干渉しないように開口が構成されるべきであることを言えば十分である。
【００３４】
今、図５Ａ，図５Ｂを参照すると、特に開示した収束プリズムアセンブリ３０は、２つの光学アセンブリ３３Ａ，３３Ｂからなる。これらは、等しい対面したアセンブリであるので、光学アセンブリ３３Ａについてのみ説明する。図５Ａ，図６に示されるように、光学アセンブリ３３Ａはプリズムのみを含み、この実施形態では２つの光学プリズム３４，３５を含む。特に、この実施形態では、第１のプリズム３４は４つの側面を有し、第２のプリズム３５は５つの側面を有する。単一の対象物点からの入射光線は、プリズム３４で２回反射を受け、プリズム３５で１回反射を受ける。
【００３５】
図６を参照すると、内視鏡の一つのチャンネルを通って伝達された、単一の対象物点からの入射光線３６は、軸３７と平行な入射軸上に位置する。光線３６は、第１のプリズム３４の反射プリズム面４０，４１および第２のプリズム３５の反射プリズム面４２で反射し、出射軸４４に沿う出射光４３としてアセンブリ３３Ａから出て行く。光線の入射軸および出射軸は平行である。また明らかなように、対象物からの他の入射光線は、任意の角度でプリズム３３Ａに入ることができ、集合的に、光線は、出射で、対応する軸に沿って伝達される。
【００３６】
また、プリズム面４１は、基準を定めている。アセンブリ３３Ａが図６の平面と垂直な軸を中心に回転されるならば、基準面４１は、もはや軸３７に沿って位置しなくなり、光線４３によって定められた軸４４は、もはや軸３７と平行ではない。出射においてこれらの対応する軸は、図６の平面と垂直な軸を中心とするアセンブリ３３Ａの回転に依存する。また、回転の際、光学アセンブリ３３Ｂが、内視鏡１１の他のチャンネルからの映像の補完的な出射を生成することは明らかである。典型的には、回転は大きさが等しく方向が反対となる。
【００３７】
本発明の一実施形態によれば、収束プリズムアセンブリ３０の製造工程は、アセンブリ３３Ａ，３３Ｂを図５Ａの平面と垂直な軸を中心に回動させる冶具または固定具で、アセンブリ３３Ａ，３３Ｂの各々を取り付ける工程を含む。これらは、対面した基準面間の夾角が、観察システムにおいて映像の分離を最適にするまで回転される。
【００３８】
一つの製造方法では、一旦、適切な夾角が設定されたら、ガラス板を収束プリズムアセンブリ３０の各側面に接着する。図５Ｂは、そのような２枚の板４６，４７を仮想線で示している。この構成および製造工程は、収束プリズムアセンブリ３０のような光線偏向プリズムの物理的な構成を非常に高い精度で可能とする。また、在来の立体内視鏡に用いられる均等の反射鏡のアライメントよりも容易であり且つもっと正確であるプリズム製作の既知の技術を用いて、反射面４０，４１，４２のような反射面のアライメントが達成される。また、板４６，４７を伴った最終形態では、収束プリズムアセンブリ３０は、本質的に一体となっており、したがって、広い範囲の環境負荷の下で高度に安定している。
【００３９】
したがって、収束カップラー１４は、内視鏡アセンブリに容易に取り付け、取り外される。作動距離毎に異なる内視鏡を必要とすることなく、多様な収束カップラー１４を異なる作動距離について用意することができる。これにより、多様の適用のための内視鏡システムの取得コストを減ずる。収束光学素子を内視鏡１１内にではなく、別の収束カップラー１４に再び配置することにより、内視鏡１１をオートクレーブ処理に対してより堅牢とすることができると共に、オートクレーブ処理可能な機器について伝統的なシール技術の使用を可能とする。収束距離を設定するのに必要な光線の偏向が、平行空間内の収束カップラー１４によって行われるときに実現される利益がある。一つの効果として、観察映像は、光学素子に存在するかもしれない多くの欠陥に対して敏感ではない。また、典型的に、プリズムのガラス光路の変動によって引き起こされる収差に敏感ではないから、設計に大きな柔軟性がある。
【００４０】
本発明は、特定の実施形態について開示されている。例えば、本発明の特定の実施形態は、収束カップラー１４を別個の装置として開示する。ある適用では、収束カップラー１４がカメラアセンブリ１２のようなカメラアセンブリに永久に取り付けられてもよい。これは、医師に異なるカメラユニットを提供することによって、一つの内視鏡を異なった作動距離に用いることの利点を可能にする。また、本実施形態では、収束カップラー１４は平行空間に配置される。また、本発明は、非平行空間にカップラー１４を配置するのにも容易に適応される。本実施形態では、４側面および５側面プリズムを用いた光学アセンブリを開示している。同じ機能を行うように、他の均等なプリズムを用いても良いし、或いは変更してもよい。なお、上述もしくは他の多くの変更を、本発明から逸脱することなく開示した装置に対して行ってよいことは明らかである。したがって、本発明の真の精神および範囲内に入るようなすべての変更および修正は、特許請求の範囲によって網羅されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の内視鏡アセンブリの平面図である。
【図２】図１の内視鏡アセンブリの分解図である。
【図３】図１の平面におけるプリズムベースの収束アセンブリの断面図である。
【図４】図３の断面図に直交する方向における、図１のプリズムベースの収束アセンブリの断面図である。
【図５】図５Ａと図５Ｂは図３，図４の収束アセンブリに含まれるプリズムアセンブリの平面図および側面図である。
【図６】図５のプリズムアセンブリの部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  内視鏡アセンブリ
１１  内視鏡
１２  カメラアセンブリ
１３  アダプター
１４  収束カップラー
３０  収束プリズムアセンブリ
３３Ａ，３３Ｂ  光学アセンブリ
３４，３５  光学プリズム
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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