(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野が横方向である遠位側光学アセンブリ（１６）及び近位側光学アセンブリ（１８）を備えた側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）の光学系（６０）であって、
前記遠位側光学アセンブリ（１６）は、入射光方向に順に、入射レンズ（２０）と、プリズムユニットとして設計される偏向ユニット（２６）と、出射レンズ（３２）とを共通の光軸上に備えており、
前記近位側光学アセンブリ（１８）は左側及び右側レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）を備え、
前記レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）は同一であるように設計されて互いに平行に配置されており、各々がそれぞれの光軸（ＬｏＡ，ＲｏＡ）を有する、光学系（６０）において、
さらに、前記遠位側光学アセンブリ（１６）と前記近位側光学アセンブリ（１８）との間に配置されるプリズムユニット（４６）を備え、前記プリズムユニット（４６）は、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）から出た左側の光路を前記近位側光学アセンブリ（１８）の前記左側レンズ系チャネル（３８Ｌ）へと結合するとともに、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の出射レンズ（３２）から出た右側の光路を前記近位側光学アセンブリ（１８）の前記右側レンズ系チャネル（３８Ｒ）へと結合するように構成されており、
前記左側及び右側レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）間の第２間隔（Ｄ２）が調整可能であり、前記第２間隔（Ｄ２）は前記レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）の前記光軸（ＬｏＡ，ＲｏＡ）に直交する方向で測定され、
前記プリズムユニット（４６）が、左側第１プリズム（５２Ｌ）及び右側第１プリズム（５２Ｒ）と、中央偏向プリズム（５４）と、左側第２プリズム（５６Ｌ）及び右側第２プリズム（５６Ｒ）とを備え、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）から入射光の方向に進行する前記左側の光路が、前記左側第１プリズム（５２Ｌ）、前記中央偏向プリズム（５４）、及び前記左側第２プリズム（５６Ｌ）を通過し、また、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）から入射光の方向に進行する前記右側の光路が、前記右側第１プリズム（５２Ｒ）、前記中央偏向プリズム（５４）、及び前記右側第２プリズム（５６Ｒ）を通過し、前記左側第２プリズム（５６Ｌ）から進行する前記左側の光路が前記左側レンズ系チャネル（３８Ｌ）に入り、前記右側第２プリズム（５６Ｒ）から進行する前記右側の光路が前記右側レンズ系チャネル（３８Ｒ）に入り、
前記左側及び右側レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）間の前記第２間隔（Ｄ２）は、前記左側第２プリズム（５６Ｌ）と前記中央偏向プリズム（５４）との間、及び前記右側第２プリズム（５６Ｒ）と前記中央偏向プリズム（５４）との間の第３間隔（Ｄ３）が調整可能であることにより、調整可能であることを特徴とする、光学系（６０）。
【請求項２】
前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）と前記プリズムユニット（４６）との間の第１間隔（Ｄ１）が調整可能であり、かつ／あるいは、前記プリズムユニット（４６）において、前記左側第２プリズム（５６Ｌ）と左側出射レンズ（５８Ｌ）との間、あるいは前記右側第２プリズム（５６Ｒ）と右側出射レンズ（５８Ｒ）との間の第４間隔（Ｄ４）が変化させることが可能であることを特徴とする、請求項１に記載の光学系（６０）。
【請求項３】
前記左側レンズ系チャネル（３８Ｌ）が左側イメージセンサ（４４Ｌ）を備え、前記右側レンズ系チャネル（３８Ｒ）が右側イメージセンサ（４４Ｒ）を備え、前記左側及び右側イメージセンサ（４４Ｌ，４４Ｒ）は回転自在に装着されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学系（６０）。
【請求項４】
前記立体ビデオ内視鏡（２）が請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学系（６０）を備えることを特徴とする、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）。
【請求項５】
側視方向を有する立体ビデオ内視鏡（２）用の光学系（６０）を製造する方法であって、
前記光学系（６０）は視野が横方向である遠位側光学アセンブリ（１６）及び近位側光学アセンブリ（１８）を備え、
前記遠位側光学アセンブリ（１６）は、入射光方向に順に、入射レンズ（２０）と、プリズムユニットとして設計される偏向ユニット（２６）と、出射レンズ（３２）とを共通の光軸上に備えており、
前記近位側光学アセンブリ（１８）は左側及び右側レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）を備え、前記レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）は同一であるように設計されて互いに平行に配置されており、各々がそれぞれの光軸（ＬｏＡ，ＲｏＡ）を有している、前記方法において、
前記光学系（６０）がさらに、前記遠位側光学アセンブリ（１６）と前記近位側光学アセンブリ（１８）との間に配置されるプリズムユニット（４６）を備え、
前記プリズムユニット（４６）は、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）から出た左側の光路を前記近位側光学アセンブリ（１８）の前記左側レンズ系チャネル（３８Ｌ）へと結合するとともに、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の出射レンズ（３２）から出た右側の光路を前記近位側光学アセンブリ（１８）の前記右側レンズ系チャネル（３８Ｒ）へと結合するように構成されており、
前記左側及び右側レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）間の第２間隔（Ｄ２）が調整され、前記第２間隔（Ｄ２）は前記レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）の前記光軸（ＬｏＡ，ＲｏＡ）に直交する方向で測定され、
前記プリズムユニット（４６）が、左側第１プリズム（５２Ｌ）及び右側第１プリズム（５２Ｒ）と、中央偏向プリズム（５４）と、左側第２プリズム（５６Ｌ）及び右側第２プリズム（５６Ｒ）とを備え、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）から入射光の方向に進行する前記左側の光路が、前記左側第１プリズム（５２Ｌ）、前記中央偏向プリズム（５４）、及び前記左側第２プリズム（５６Ｌ）を通過し、また、前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）から入射光の方向に進行する前記右側の光路が、前記右側第１プリズム（５２Ｒ）、前記中央偏向プリズム（５４）、及び前記右側第２プリズム（５６Ｒ）を通過し、前記左側第２プリズム（５６Ｌ）から進行する前記左側の光路が前記左側レンズ系チャネル（３８Ｌ）に入り、前記右側第２プリズム（５６Ｒ）から進行する前記右側の光路が前記右側レンズ系チャネル（３８Ｒ）に入り、
前記左側及び右側レンズ系チャネル（３８Ｌ，３８Ｒ）間の前記第２間隔（Ｄ２）は、前記左側第２プリズム（５６Ｌ）と前記中央偏向プリズム（５４）との間、及び前記右側第２プリズム（５６Ｒ）と前記中央偏向プリズム（５４）との間の第３間隔（Ｄ３）を調整することにより調整されることを特徴とする、方法。
【請求項６】
前記遠位側光学アセンブリ（１６）の前記出射レンズ（３２）と前記プリズムユニット（４６）との間の第１間隔（Ｄ１）が、前記第２間隔（Ｄ２）の調整で生じる光路長の変化を補償するように変更されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プリズムユニット（４６）において、前記左側第２プリズム（５６Ｌ）と左側出射レンズ（５８Ｌ）との間、あるいは前記右側第２プリズム（５６Ｒ）と右側出射レンズ（５８Ｒ）との間で測定される第４間隔（Ｄ４）がそれぞれ変更され、前記第４間隔（Ｄ４）はそれぞれ前記第３間隔（Ｄ３）の変化量と同じ量だけ変更されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、視野が横方向である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た側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系に関し、遠位側光学アセンブリは、入射光方向に順に、入射レンズと、プリズムユニットとして設計される偏向ユニットと、出射レンズとを共通の光軸上に備えており、近位側光学アセンブリは左側及び右側レンズ系チャネルを有し、レンズ系チャネルは同一であるように設計されて互いに平行に配置されており、各々がそれぞれの光軸を有している。さらに、本発明は、このような光学系を製造する方法、及び、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡に関する。
【０００２】
内視鏡シャフトの遠位端において入射した光が光学系を通過して１つ以上のイメージセンサへと導かれる内視鏡は、様々な設計を有することが知られている。例えば、いわゆる視野方向が０°の直視型内視鏡や、０°の視野方向からの偏位が例えば３０°，４５°，７０°である側視方向を有する内視鏡が存在する。言及した度数は、視野中心軸と内視鏡シャフトの長手方向軸との間の角度を表している。また、側視方向を調整可能な内視鏡が知られている。これらについては、視野角、つまり直視方向からの偏位が調整可能である。このような内視鏡は、Ｖ−ＤＯＶ（視野方向可変型）内視鏡と称されることが多い。
【０００３】
立体ビデオ内視鏡は、内視鏡シャフト端部の前にある遠位側の検査や手術時の視野の３Ｄ画像を供給するために、立体画像対、あるいは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。立体ビデオ内視鏡の場合、２つの光学チャネルはわずかに異なる視野方向から記録される。２つの視野方向は、立体ベースの分だけ、つまり２つの視野方向の間の間隔分だけ偏位している、あるいはずれている。右側及び左側の画像チャネルは同時に記録され、特に適した再生デバイス、例えば３Ｄスクリーン上や３Ｄ映像用メガネを用いて、ユーザが利用可能になっている。よって、ユーザは、検査や手術時の視野の３Ｄ画像を見ることが可能である。
【０００４】
独国特許出願公開第１０  ２０１４  １０７  ５８６号明細書及び国際公開第２０１４／１３０５４７号は、立体ベースの分だけ間隔が空けられた２つのレンズの光路をプリズムユニットにより結合する、直視型立体ビデオ内視鏡を開示している。このようにして生成された光路は、立体画像に必要とされる左右のチャネルの２つの別個の離間した光路に比べて、内視鏡シャフト内でそれほどスペースを必要としない。単一のイメージセンサで画像化を行うことも可能である。
【０００５】
側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系は、独国特許出願公開第１０  ２０１３  ２１５  ４２２号明細書で知られている。この光学系は、入射窓の後ろに配置される、視野が横方向の遠位側光学アセンブリを備える。これにより、内視鏡シャフトが外部から密閉されている。遠位側光学アセンブリは、光入射方向に順に、入射レンズと、複数のプリズムで構成される光偏向ユニットと、出射レンズとを備える。光入射方向に見ていくと、遠位側光学アセンブリの出射レンズに、近位側光学アセンブリの左右のレンズ系チャネルがさらに続く。この２つのレンズ系チャネルは各々がそれぞれの光軸を有し、各状況において左右チャネルをイメージセンサ上に画像化するように構成される。
【０００６】
独国特許出願公開第１０  ２０１３  ２１７  ４４９号明細書は、立体ビデオ内視鏡のプリズムユニットを開示している。このプリズムユニットを用いると、立体ビデオ内視鏡の視野方向を、垂直回転軸及び水平回転軸を中心にして変えることができる。２つの回転軸は、内視鏡シャフトの長手方向軸上で直交している。プリズムユニットは、中央偏向ユニットと、中央偏向ユニットの両側にそれぞれ配置される偏向プリズムの２つの対とを備える。
【０００７】
本発明の目的は、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡、及び、より柔軟な設計による、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を提示することである。
【０００８】
本目的は、視野が横方向である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た側視方向を有する立体ビデオ内視鏡の光学系によって解決され、該光学系においては、遠位側光学アセンブリが、入射光方向に順に、入射レンズと、プリズムユニットとして設計される偏向ユニットと、出射レンズとを共通の光軸上に備え、近位側光学アセンブリが左側及び右側レンズ系チャネルを備え、これらレンズ系チャネルが同一であるように設計されて互いに平行に配置されており、レンズ系チャネルが各々それぞれの光軸を有し、さらに、本光学系はまた、遠位側光学アセンブリと近位側光学アセンブリとの間に配置されているプリズムユニットが備えられ、プリズムユニットは、遠位側光学アセンブリの出射レンズから出た左側の光路を近位側光学アセンブリの左側レンズ系チャネルへと結合するとともに、遠位側光学アセンブリの出射レンズから出た右側の光路を近位側光学アセンブリの右側レンズ系チャネルへと結合するように構成されており、左側及び右側レンズ系チャネル間の第２間隔が調整されることが可能であり、第２間隔はレンズ系チャネルの光軸に直交する方向において測定されるように開発されている。
【０００９】
有利なことに、立体ビデオ内視鏡の光学系は非常に順応性が高い。この順応性は、遠位側光学アセンブリと近位側光学アセンブリとの間に配置されているプリズムユニットによって実現される。最近の立体ビデオ内視鏡の解像度は常に上昇し続けている、つまり、そのセンサが有するピクセル数は常に増加し続けている。個々のピクセルのサイズ、いわゆるピクセルサイズが縮小してきていることは確かであるが、この縮小は、ピクセル数の増加を補償することはできない。したがって、ピクセル数が増加するにつれてイメージセンサの表面が増加する。この技術開発は、立体ビデオ内視鏡の光学設計に対して様々な新たな要件を提起している。同時に、内視鏡シャフト内部の設置スペースは限られている。光学系内に組み込まれているプリズムユニットにより、光学イメージングシステムを様々なサイズのセンサに順応性高く適合させることが可能になる。
【００１０】
よって、同じ一つの光学設計を、低画像解像度で十分であるような小型のイメージセンサにも、高解像度のイメージングシステムに必要とされるような大型のイメージセンサにも使用することができる。これにより、多数の同等部品を、例えば一連の種々の内視鏡に用いることが可能になり、内視鏡の製造・保守コストを大きく低減することにつながる。
【００１１】
本明細書の状況において、左側及び右側レンズ系チャネル間の第２間隔は調整可能である。具体的には、左側レンズ系チャネルの光軸と右側レンズ系チャネルの光軸との間の間隔が調整可能である。
【００１２】
光学系の一実施形態において、プリズムユニットは、左側第１プリズム及び右側第１プリズムと、中央偏向プリズムと、左側第２プリズム及び右側第２プリズムとを備え、遠位側光学アセンブリの出射レンズから入射光の方向に進行する左側の光路は左側第１プリズム、中央偏向プリズム、及び左側第２プリズムを通過し、また、遠位側光学アセンブリの出射レンズから入射光の方向に進行する右側の光路は、右側第１プリズム、中央偏向プリズム、及び右側第２プリズムを通過し、左側第２プリズムから進行する左側の光路は左側レンズ系チャネルに入り、右側第２プリズムから進行する右側の光路は右側レンズ系チャネルに入る。
【００１３】
特に、左側及び右側レンズ系チャネル間の第２間隔は、左側第２プリズムと中央偏向プリズムとの間、及び右側第２プリズムと中央偏向プリズムとの間の第３間隔が調整可能であることにより、調整可能である。
【００１４】
効果的な別の発展形によれば、さらに、プリズムユニットにおいて、左側第２プリズムと左側出射レンズとの間、あるいは右側第２プリズムと右側出射レンズとの間にある第４間隔が調整可能である。
【００１５】
特に、第３及び第４間隔のそれぞれの変化は互いを補償しあう。言い換えると、これは、第３間隔の増大が同じ光路長分の第４間隔の減少に関連づけられていることを意味する。同じことは逆の位置関係にも当然当てはまり、第３間隔が減少すると第４間隔がそれに応じて同じ光路長分だけ長くなる。言い換えると、例えば第４間隔の変化がちょうど第３間隔の変化を補償している。この種の変更、あるいは対応する変化によって、光学系の入射レンズからイメージセンサまでの光路は一定である。また、それに応じて光学系がその光学的画像化特性を変化させることもない。したがって、２つのレンズ系チャネル間の間隔の変化は、光学イメージングには全く影響しない。よって、光学系を、そのイメージング特性を変化させることなく、様々なサイズのイメージセンサに適合させることが可能である。有利なことに、光学系の複雑な適合化や再計算さえも追及する必要はない。
【００１６】
同様の効果は、別の実施形態によれば、遠位側光学アセンブリの出射レンズとプリズムユニットとの間の第１間隔が調整可能である場合に実現される。第１間隔を変化させることによって、第３間隔の変化を補償することが可能である。この場合でも同様に光学系の入射レンズからイメージシステムまでの光路の全長が一定であるためには、間隔の変化量は、第１間隔の変化量の２倍である。
【００１７】
特に、遠位側光学アセンブリの出射レンズと左側及び右側第１プリズムとの間の第１間隔は調整可能である。この状況において、プリズムユニットは、以下に記載されるように設計される。具体的には、プリズムユニットは、左側第１プリズム及び右側第１プリズムと、中央偏向プリズムと、左側第２プリズム及び右側第２プリズムとを有する。
【００１８】
第１間隔を変化させるため、画像をトリミングすることなく、画像情報を遠位側光学アセンブリのプリズムを通って伝送することがさらに可能になる。これにより、第１間隔は、減少するか、あるいは、非常に狭くなるように選択される。間隔をより広くなるように選択する、あるいは間隔を広げる場合、この手段によって、ステレオ角の増大、よってステレオ効果の強化が可能になる。
【００１９】
本明細書の状況において、「第１間隔」とは、特に、出射レンズの表面（もしくは出射レンズの中央面）と、２つのプリズム、すなわち、左側及び右側第１プリズムの入射面が延在する平面、又は、プリズムユニットの左側もしくは右側の入射レンズとの間の間隔であると理解される。
【００２０】
別の効果的な実施形態によれば、本光学系は、左側レンズ系チャネルが左側イメージセンサを備え、右側レンズ系チャネルが右側イメージセンサを備え、左側及び右側イメージセンサが特に回転自在に装着されているように開発されている。
【００２１】
イメージセンサは、左側、あるいは右側レンズ系チャネルのそれぞれの光軸を中心にして枢動自在、あるいは回転自在であることが好ましい。別の実施形態として、イメージセンサは、それぞれの光軸に平行に延びる軸を中心にして枢動自在である。枢動自在に装着されたイメージセンサにより、画像補正を数値的に行う必要なく、正立画像を常に提供することが可能になる。このことは、特に内視鏡の視野方向が変化する場合、例えば遠位側光学アセンブリを近位側光学アセンブリに対して、あるいはプリズム系に対して回転させる場合に当てはまる。
【００２２】
また、プリズムユニットのプリズムは互いに固着されることが好ましい。プリズムが互いに対して直接固着されている場合、各プリズムを対応するホルダ内に収容することは不必要になる。プリズムユニットの設計は安定化し、かつ簡素化される。
【００２３】
さらに、特に遠位側光学アセンブリがプリズムユニットに対して枢動自在である。この手段により、いわゆる極角に関して側視方向を変化させることが可能になる。内視鏡の視野方向は、内視鏡そのもののシャフトを回転させる必要なく変更することができる。
【００２４】
本発明の目的はさらに、上述の態様のうちの１つ以上に係る光学系を備えているようにさらに開発されている、側視方向を有する立体ビデオ内視鏡によって達成される。
光学系に関して既に述べたものと同じ又は類似の効果が、この立体ビデオ内視鏡にも当てはまる。同様に、有利なことに、立体ビデオ内視鏡はさらに、光学系に関して上述した態様に従って開発されている。
【００２５】
本発明の目的はまた、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、光学系は、視野が横方向である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、遠位側光学アセンブリが、入射光方向に順に、入射レンズと、プリズムユニットとして設計される偏向ユニットと、出射レンズとを共通の光軸上に備え、近位側光学アセンブリが左側及び右側レンズ系チャネルを備え、レンズ系チャネルは同一であるように設計されて互いに平行に配置されており、各々がそれぞれの光軸を有している、方法によって達成される。ここで、本方法はさらに、光学系が遠位側光学アセンブリと近位側光学アセンブリとの間に配置されているプリズムユニットを備え、プリズムユニットは、遠位側光学アセンブリの出射レンズから出た左側の光路を近位側光学アセンブリの左側レンズ系チャネルへと結合するとともに、遠位側光学アセンブリの出射レンズから出た右側の光路を近位側光学アセンブリの右側レンズ系チャネルへと結合するように構成されており、左側及び右側レンズ系チャネル間の第２間隔が調整され、第２間隔がレンズ系チャネルの光軸に直交する方向において測定されるように開発されている。
【００２６】
有利なことに、画像化特性の変化や再計算さえも、このような適合とは関連していない。この間隔の適合化により、製造する立体ビデオ内視鏡を異なるサイズのイメージセンサに適合させることが可能になる。
【００２７】
立体ビデオ内視鏡の光学系に関して既に述べたものと同一又は類似の効果は、光学系の製造方法にも当てはまる。この点について説明されている開発に対する特徴及び選択肢もまた、等しく又は類似して当てはまる。
【００２８】
本方法はさらに、好ましくは、プリズムユニットが、左側第１プリズム及び右側第１プリズムと、中央偏向プリズムと、左側第２プリズム及び右側第２プリズムとを備え、遠位側光学アセンブリの出射レンズから入射光の方向に進行する左側の光路が、左側第１プリズム、中央偏向プリズム、及び左側第２プリズムを通過し、また、遠位側光学アセンブリの出射レンズから入射光の方向に進行する右側の光路が、右側第１プリズム、中央偏向プリズム、及び右側第２プリズムを通過し、左側第２プリズムから進行する左側の光路が左側レンズ系チャネルに入り、右側第２プリズムから進行する右側の光路が右側レンズ系チャネルに入るように開発されている。
【００２９】
この点において、左側及び右側レンズ系チャネル間の第２間隔を、左側第２プリズムと中央偏向プリズムとの間、及び右側第２プリズムと中央偏向プリズムとの間の第３間隔を調整することにより調整することが好ましい。
【００３０】
さらに、特に、遠位側光学アセンブリの出射レンズとプリズムユニットとの間の第１間隔を、第２間隔の調整で生じる光路長の変化を補償するように変化させ、特に第１間隔を第３間隔の変化量の２倍の量だけ変化させる。
【００３１】
さらに、プリズムユニットにおいて、左側第２プリズムと左側出射レンズとの間、あるいは右側第２プリズムと右側出射レンズとの間で測定される第４間隔をそれぞれ変化させ、第４間隔をそれぞれ第３間隔と同じ量だけ変化させる。
【００３２】
言い換えると、第３間隔の変化は、第４間隔とは反対の方向に対応するように変化させることによって補償される。よって、第３間隔がある量だけ増加した場合、第４間隔をその量だけを対応するように減少させる。同じことは、第３間隔がある量だけ減少した場合、第４間隔を増加させるという、逆の場合にも当然当てはまる。当然ながら、対応する量が第４間隔に加えられる。
【００３３】
本発明のさらなる特徴は、請求項及び本明細書に含まれる添付図面とともに、本発明に係る各実施形態の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、個々の特徴や、いくつかの特徴の組み合わせを満たし得るものである。
【００３４】
本発明を、各図面を参照した例示的実施形態に基づいて、本発明の全体的な概念を限定することなく、以下に説明する。文面では詳しくは説明されていない、本発明に係る全詳細の開示に関しても、各図面にて明確に言及されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は立体ビデオ内視鏡を、簡略化した斜視図で示している。
【図２】図２は従来技術に係る光学系を、簡略化した概略断面図で示している。
【図３】図３ａ〜３ｃは、従来技術に係る視野方向を調整可能な立体ビデオ内視鏡の光学系を、概略斜視図（図３ａ）、簡略化した側面図（図３ｂ）、及び簡略化した平面図（図３ｃ）で示している。
【図４】図４は、例示的実施形態に係る立体ビデオ内視鏡の光学系を、簡略化した概略断面図で示している。
【図５】図５ａ〜５ｃは、本系の異なる変形例ａ）〜ｃ）を、概略的に簡略化した詳細図で示している。
【図６】図６ａ，６ｂは、内視鏡シャフト内の２つのイメージセンサの概略的に簡略化した概略配置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
各図面において、同一の又は類似する種類の要素及び／又は部分には同じ参照符号を付すことで、再度の説明を省いている。
図１は、近位ハンドル４と剛体である内視鏡シャフト６とを有する公知の内視鏡２の簡略化した斜視図を示したものである。内視鏡シャフト６の遠位端８には観察窓１０が位置している。この後ろには内視鏡シャフト６の遠位部１２が続いている。遠位部１２には光学系（図１では見えない）が配置されており、これを用いて、内視鏡２の遠位端８の前にある検査や手術時の視野をイメージセンサ（これも図示せず）上で画像化する。遠位方向において、ハンドル４上の回転ホイール１４が続いており、これを用いて、内視鏡シャフト６の内部にある光学系を方位角的に回転させることができる。
【００３７】
簡略化した概略断面図において、図２は、例えば出願人であるオリンパス  ビンテル  ウント  イーベーエー  ゲーエムベーハー（独国ハンブルクに所在）による独国特許出願公開第１０  ２０１３  ２１５  ４２２号明細書で公知であるような光学系を示したものである。この光学系は、入射窓１０の後ろに配置される、視野が横方向の遠位側光学アセンブリ１６を備える。例えば、描かれている光学系は、図１に示されている立体ビデオ内視鏡２の遠位部１２内に位置している。遠位側光学アセンブリ１６に加えて、光学系は近位側光学アセンブリ１８を備える。このアセンブリ１８は、例えば回転ホイール１４を回転することにより内視鏡シャフト６内で回転可能である。
【００３８】
遠位側光学アセンブリ１６は、例えば入射側が凸状である負メニスカスレンズとして設計される入射レンズ２０を備える。このレンズは凸状外面２２と凹状内面２４とを備える。左側から観察窓１０に入射する光は、入射レンズ２０を通過して、プリズムユニットとして設計されている偏向ユニット２６に入射する。偏向ユニット２６は、一部鏡面の、あるいは鏡面の境界面を有する２つのプリズムを備える。側部から角度をつけて入射した光は、偏向ユニット２６によって、内視鏡シャフト６の長手方向軸の方向に偏向される。偏向ユニット２６は、一部鏡面の境界面２６ｂを有する第１一部鏡面プリズム２８を備える。また、偏向ユニット２６は、図示されていない、鏡面境界面２６ａを有する別の一部鏡面プリズム３０を備える。
【００３９】
さらに、遠位側光学アセンブリ１６は、入射光方向で開口３４の後ろに配置される出射レンズ３２を備え、出射レンズ３２には、偏向ユニット２６から出射した光が入射する。出射レンズ３２は、例えば入射側が凹状である正メニスカスレンズとして設計される。出射レンズ３２は、凹状入射面３６ａと凸状出射面３６ｂとを有している。この点に関し、凹状入射面３６ａの曲率半径は凹状出射面３６ｂの曲率半径よりも大きい。
【００４０】
出射レンズ３２を出射した光は、短い距離を通った後に、近位側光学アセンブリ１８に到達する。近位側光学アセンブリ１８は、左側レンズ系チャネル３８Ｌと右側レンズ系チャネル３８Ｒとを備える。この２つのレンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒは同一に設計されて互いに平行に配置されている。左側光学チャネルは左側光軸ＬｏＡを、右側光学チャネルは右側光軸ＲｏＡを有する。光軸ＬｏＡ，ＲｏＡは、その向きが少なくとも互いにほぼ平行である。２つのレンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒは各々がロッドレンズ４０Ｌ，４０Ｒを備えており、遠位側光学アセンブリ１６の出射レンズ３２から進行する光は、最初にロッドレンズ４０Ｌ，４０Ｒ内に入射する。色消しレンズ群４２Ｌ，４２Ｒはそれぞれ、入射光方向において左右ロッドレンズ４０Ｌ，４０Ｒの次に続いている。色消しレンズ群４２Ｌ，４２Ｒは各々、トリプレットとして設計されている。これら色消しレンズ群４２Ｌ，４２Ｒから、光は、内視鏡シャフト６の遠位端８の前にある検査や手術時の視野を画像化するように、左側あるいは右側のイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒへ導かれる。
【００４１】
図２に示されている光学系の設計のさらなる詳細は、上述の独国特許出願公開第１０  ２０１３  ２１５  ４２２号明細書内に見出すことができる。
図３は、例えば出願人であるオリンパス  ビンテル  ウント  イーベーエー  ゲーエムベーハー（独国ハンブルクに所在）による独国特許出願公開第１０  ２０１３  ２１７  ４４９号明細書内に見出されるような、立体ビデオ内視鏡２の別の光学系を示したものである。この光学系によって、２つの枢軸を中心にして内視鏡２の視野方向を変更することが可能になっている。図３ａは概略的に簡略化した斜視図を、図３ｂは概略的に簡略化した側面図を、図３ｃは概略的に簡略化した平面図をそれぞれ示している。示されている図の互いに対する方向を表すために、図３ａ〜３ｃには同一の直交座標軸が付加されている。よって、全ての図面において、示されている座標系は同じであり、そのｘ軸は例えば水平軸に、ｙ軸は例えば垂直軸に相当する。この時、ｚ軸は内視鏡シャフト６の長手方向軸方向に延びている。
【００４２】
図示されている光学系は、プリズムユニット４６と近位側光学アセンブリ１８とを備える。後者は図２を参照して説明された近位側光学アセンブリ１８と同様に設計されている。図２とは異なり、図３は、左側及び右側のイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒに画像を供給する左側レンズ群４８Ｌと右側レンズ群４８Ｒのみを示している。
【００４３】
プリズムユニット４６は左側及び右側入射レンズ５０Ｌ，５０Ｒを備え、そこへ左側あるいは右側の光路からの光ビームが入射する。光ビームは、入射レンズ５０Ｌ，５０Ｒから進行すると、第１プリズム５２Ｌ，５２Ｒに入射する。左側入射レンズ５０Ｌは、例えば左側第１プリズム５２Ｌに固着されている。同様に、右側入射レンズ５０Ｒは右側第１プリズム５２Ｒに固着されている。これにより、左側入射レンズ５０Ｌから進行する左側の光路は、左側第１プリズム５２Ｌに入ってそこを通過し、中央偏向プリズム５４に入る。左側の光路は、中央偏向プリズム５４から進行して左側第２プリズム５６Ｌに入り、左側出射レンズ５８Ｌを通って近位側光学アセンブリ１８の左側レンズ系チャネル３８Ｌに入る。右側第１プリズム５２Ｒから進行する右側の光路は、中央偏向プリズム５４を通って、右側第２プリズム５６Ｒに入る。そこから進行して、右側の光路は次に、右側出射レンズ５８Ｒを通過して近位側光学アセンブリ１８の右側レンズ系チャネル３８Ｒへと入る。中央偏向プリズム５４は、例えば共通の境界面が両側とも鏡面の２つの重ね合わせプリズムで形成される。
【００４４】
プリズムユニット４６は、垂直枢軸Ａ１を中心にして、また水平枢軸Ａ２を中心にして枢動可能である。これは、水平方向あるいは垂直方向において視野方向を変更する働きをする。図３ａ〜３ｃに示されているようなプリズムユニット４６の設計のさらなる詳細は、上述の独国特許出願公開第１０  ２０１３  ２１７  ４４９号明細書内に見出すことができる。
【００４５】
図４は、例示的実施形態に係る立体ビデオ内視鏡２の光学系６０を簡略化した概略断面図で示したものである。描写されている光学系６０は、例示的実施形態に係る側視方向を有する立体ビデオ内視鏡２を実現するために、例えば図１に示されている立体ビデオ内視鏡２の遠位部１２内に組み込まれている。
【００４６】
光学系６０は、図２に関して既に説明した、視野が横方向の遠位側光学アセンブリ１６を備える。遠位側光学アセンブリ１６は、立体ビデオ内視鏡２の入射窓１０の後ろに配置される。また、光学系６０は、図２及び図３に関連して既に説明したような近位側光学アセンブリ１８を備える。対応する部分には同一の参照符号が付されている。図４は、光学アセンブリ１８の左側レンズ系チャネル３８Ｌの例を示したものである。これは特に図２及び図３に示されるように設計されている。
【００４７】
さらに、光学系６０は、遠位側光学アセンブリ１６と近位側光学アセンブリ１８との間に配置されるプリズムユニット４６を備える。プリズムユニット４６は特に図３を参照して説明されているように設計されているが、軸Ａ１及び軸Ａ２を中心にして枢動自在であることは除外される。プリズムユニット４６は、遠位側光学アセンブリ１６の出射レンズ３２から出射する左側のビーム束を近位側光学アセンブリ１８の左側レンズ系チャネル３８Ｌへと結合し、さらには遠位側光学アセンブリ１６の出射レンズ３２から出射する右側のビーム束を近位側光学アセンブリ１８の右側レンズ系チャネル３８Ｒへと結合するように構成される。図４でのプリズムユニット４６の図示は、図３ｃでの図示にほぼ一致しているが、断面図であるために、中央偏向プリズム５４は描写されているが、図３ｃの側面図では見えている左側プリズム５６Ｌは描写されていない。
【００４８】
光学系６０は、レンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒの光軸ＬｏＡ，ＲｏＡに直交する方向において左側及び右側のレンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒ間の第２間隔Ｄ２を設定及び調整できるように構成されている。第２間隔Ｄ２は図３ｂでも描写されている。第２間隔がこのように調整可能であることによって、有利なことに、光学系６０を異なるサイズのイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒに適合させることが可能になる。換言すれば、１つの同一の光学設計を、画像解像度が低い小さめの（例えば対角線寸法が短い）イメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒ及び大きな（対角線寸法が長い）イメージセンサの両方に対して用いることが可能である。イメージセンサは、例えばＣＤＤセンサ又はＣＭＯＳセンサである。画像解像度が低い、つまりピクセル数が少ない小さめのセンサは経済的であるが、かなりピクセル数が多い大きなセンサは画像解像度がより良好である。感光面がかなり大きいセンサの場合、高解像度イメージングシステムに適している。
【００４９】
第２間隔Ｄ２が変化することによって光路の全長も変化する。これを補償するために、光学系６０は特に、遠位側光学アセンブリ１６の出射レンズ３２とプリズムユニット４６との間で第１間隔Ｄ１が設定できるように構成される。
【００５０】
第１間隔Ｄ１は例えば、入射レンズ５０Ｌ，５０Ｒやプリズムユニット４６が延在している平面と遠位側光学アセンブリ１６の出射レンズ３２が延在している平面との間で測定される。このように調整可能であることによって、画像情報を、遠位側光学アセンブリ１６のプリズム２８，３０を通じて、画像を切り取ることなく伝送することが可能になる。このために、第１間隔Ｄ１は、むしろ狭くなるように、又はわずかであるように選択される。第１間隔Ｄ１が対照的に広くなるように選択された場合、このことがステレオ角を、ひいては同様にステレオ効果も増大させる。
【００５１】
この点において、第１間隔Ｄ１の変化を、第２間隔Ｄ２の変化よりも２倍大きくなるように選択することが好ましい。
第２間隔Ｄ２は、光学系６０の光学像特性を変化させることなく適合される。このことを、各々が概略的に簡略化した光学系６０の詳細図を示す図５ａ〜ｃを参照して説明する。
【００５２】
左側及び右側レンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒ間の第２間隔Ｄ２は、具体的には、左側レンズ系チャネル３８Ｌの左側光軸ＬｏＡと右側レンズ系チャネル３８Ｒの右側光軸ＲｏＡとの間で測定される。第２間隔Ｄ２は、左側プリズム５６Ｌと中央偏向プリズム５４との間、及び右側第２プリズム５６Ｒと中央偏向プリズム５４との間の第３間隔Ｄ３を変化させることによって変化する。同時に、第４間隔Ｄ４は、プリズムユニット４６の、左側第２プリズム５６Ｌと左側出射レンズ５８Ｌとの間、及び右側第２プリズム５６Ｒと右側出射レンズ５８Ｒとの間で変化可能である。
【００５３】
図５ａは想定上の開始状況を示している。図５ｂでは第３間隔はΔＤの分だけ広い。これに対応して、第４間隔Ｄ４はΔＤの分だけ狭い。その結果、レンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒ間の第２間隔Ｄ２は２×ΔＤの分だけ広い。図５ｃは、第３間隔Ｄ３がΔＤの分だけ狭いという、逆の場合を示している。これに対応して、第４間隔Ｄ４はΔＤの分だけ広い。その結果、２つのレンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒ間の第２間隔Ｄ２は２×ΔＤの分だけ狭い。
【００５４】
第３及び第４間隔Ｄ３，Ｄ４を変化させることによって、２つのレンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒ間の第２間隔Ｄ２をイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒのサイズへと順応性高く調整することができる。
【００５５】
図６は、内視鏡シャフト６内の左側及び右側イメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒの配置の概略的に簡略化した図を示している。図６ａは横長の構成の一例としての２つのイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒの配置を示している一方で、図６ｂは２つのイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒの配置を縦長の構成で示している。
【００５６】
例えば図１に示されているような側視方向を有する立体ビデオ内視鏡に適している、例えば図４に示されているような光学系６０の製造方法によれば、例えば図２及び図３から分かるように、プリズムユニット４８を遠位側光学アセンブリ１６と近位側光学アセンブリ１８との間に配置する。用いられるイメージセンサ４４Ｌ，４４Ｒのサイズに応じて、左側及び右側レンズ系チャネル３８Ｌ，３８Ｒの間の第２間隔Ｄ２を、図５ａ〜５ｃにおいて説明しているように第３及び第４間隔Ｄ３，Ｄ４を変化させることによって適合させる。有利なことに、この適合は、光学系６０の光学的特性を変化させることなく行われる。
【００５７】
図面のみから得られるものや、他の特徴と組み合わせて開示されている個々の特徴を含め、言及された全ての特徴は、単独で、及び組み合わされた状態で、本発明に重要であると考えられる。本発明に係る各実施形態は、個々の特徴、又はいくつかの特徴の組み合わせによって実現可能である。本発明の文脈において、「特に（ｉｎ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ）」又は「好ましい（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」の語を用いて示された特徴は、任意で用いられる特徴として理解されるものである。
【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…観察窓、１２…遠位部、１４…回転ホイール、１６…遠位側光学アセンブリ、１８…近位側光学アセンブリ、２０…入射レンズ、２２…外面、２４…内面、２６…偏向ユニット、２６ａ，２６ｂ…境界面、２８…一部鏡面プリズム、３０…別の一部鏡面プリズム、３２…出射レンズ、３４…開口、３６ａ…凹状入射面、３６ｂ…凹状出射面、３８Ｌ…左側レンズ系チャネル、３８Ｒ…右側レンズ系チャネル、４０Ｌ，４０Ｒ…ロッドレンズ、４２Ｌ，４２Ｒ…色消しレンズ群、４４Ｌ，４４Ｒ…イメージセンサ、４６…プリズムユニット、４８Ｌ…左側レンズ群、４８Ｒ…右側レンズ群、５０Ｌ…左側入射レンズ、５０Ｒ…右側入射レンズ、５２Ｌ…左側第１プリズム、５２Ｒ…右側第１プリズム、５４…中央偏向プリズム、５２Ｌ…左側第２プリズム、５２Ｒ…右側第２プリズム、５８Ｌ…左側出射レンズ、５８Ｒ…右側出射レンズ、６０…光学系、ＬｏＡ…左側光軸、ＲｏＡ…右側光軸、Ａ１…垂直枢軸、Ａ２…水平枢軸、Ｄ１…第１間隔、Ｄ２…レンズ系チャネルの第２間隔、Ｄ３…第３間隔、Ｄ４…第４間隔。
【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５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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