(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物光学系とともに用いられ、部分反射面により当該対物光学系から射出された光の一部を透過させるとともに残部を反射し、当該反射された残部を更に反射することによって、当該対物光学系の光軸を互いに平行な二つの光軸に分岐し、分岐前の当該対物光学系の光軸に直交する方向へ移動することによって、前記部分反射面を透過した光が進行する分岐後の一方の光軸をシフトさせることなく、前記部分反射面によって反射された光が進行する分岐後の一方の光軸のみをシフトさせる光軸シフト光学系であって、
前記対物光学系を透過した物体光による像を前記対物光学系の光軸に直交するとともに互いに直交する二方向に、夫々反転させる二対の反射面を有し、
前記対物光学系の直後に位置する第１反射面は、その法線が前記対物光学系の光軸に対して４５度傾いた前記部分反射面として形成されており、その前側の媒質の屈折率よりも後側の媒質の屈折率の方が高い
ことを特徴とする光軸シフト光学系。
【請求項２】
前記第１反射面の前後の媒質は固体である
ことを特徴とする請求項１記載の光軸シフト光学系。
【請求項３】
前記第１反射面の前後の媒質はガラスである
ことを特徴とする請求項２記載の光軸シフト光学系。
【請求項４】
前記第１反射面の前側の媒質は空気であり、後側の媒質は固体である
ことを特徴とする請求項１記載の光軸シフト光学系。
【請求項５】
前記第１反射面の後側の媒質はガラスである
ことを特徴とする請求項４記載の光軸シフト光学系。
【請求項６】
前記第１反射面の後側の媒質は平行平面板である
ことを特徴とする請求項４又は５記載の光軸シフト光学系。
【請求項７】
前記第１反射面の後側の媒質の形状は三角プリズムである
ことを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の光軸シフト光学系。
【請求項８】
前記三角プリズムにおける前記第１反射面を通り抜けた光軸が外部に出る面は、この光軸を前記第１反射面に入る前と同じ方向へ向けて屈折するように傾斜している
ことを特徴とする請求項７記載の光軸シフト光学系。
【請求項９】
前記二対の反射面は、第２型ポロプリズムの各反射面と等価な位置関係となるように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の光軸シフト光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物光学系とともに用いられ、この対物光学系の光軸を分岐するために当該光軸に対して４５度傾いた部分反射面，及び、この部分反射面にて反射された光を更に順次反射することによって分岐後の一方の光軸を前記対物光学系の光軸と平行に向けるとともに前記対物光学系による像を反転する３つの反射面を有し、前記対物光学系の光軸に直交する方向へ移動することによって前記一方の光軸をシフトさせる光軸シフト光学系，及び、このような光軸シフト光学系に含まれる光軸分岐素子に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、医療に用いられるある種の内視鏡装置には、内視鏡内部の対物光学系により形成される広角な像を一方のモニタ上に表示するとともに、その広角な像内の一部領域を拡大して他方のモニタ上に表示し、当該拡大表示される領域を前記広角な像内で任意に移動可能にすることによって、広角な像内で観察対象領域をサーチできるようにした撮影装置が、組み込まれている。このような撮影装置が組み込まれた内視鏡装置を利用すれば、施術者は、一方のモニタに出力された映像によって患者の体腔内を広範囲に観察すると同時に、他方のモニタに出力された映像によって処置箇所を拡大観察することができる。
【０００３】
本出願人は、このような撮影装置の新規構成を、先に、特願2000-346439において提案した。この出願によって開示された各実施形態は、何れも、上述した光軸シフト光学系として、像反転プリズムを備えている。このような像反転プリズムを光軸シフト光学系として用いることにより、分岐後の光軸を分岐前の光軸に対して平行にシフトすることが可能になるので、像の回転や傾きといった問題が解消される。更に、各実施形態に用いられる各種像反転プリズムには、第１反射面を部分反射面として形成することによって光軸を分岐する機能を兼ねた第２型ポロプリズムも、含まれている。図１３は、その第２型ポロプリズム１００の外観を示す斜視図である。
【０００４】
図１３に示すように、この第２型ポロプリズム１００は、互いに直角に接した一対の反射面（第２反射面１００ｂ，第３反射面１００ｃ）及び縦横比が１：２である貼合せ面１０１ａを有する第１直角プリズム１０１と、貼合せ面１０１ａの片側半分に対して貼り合わせられているとともにこの貼合せ面１０１ａの一方の長辺に接して４５度傾いた反射面（第４反射面１００ｄ）を有する第２直角プリズム１０２と、貼合せ面１０１ａの残り半分に対して貼り合わせられているとともにこの貼合せ面１０１ａの他方の長辺に接して４５度傾いた部分反射面（第１反射面１００ａ）が内部に形成されているビームスプリッタ１０３とから、構成されている。なお、ビームスプリッタ１０３における貼合せ面１０１ａの上記一方の長辺に接している側面が、この第２型ポロプリズム１００の入射端面１００ｅであり、この入射端面１００ｅと反対側にある側面が、この第２型ポロプリズム１００の一方の射出端面（広角側射出端面１００ｆ）であり、第２直角プリズム１０２における入出射端面１０１ａの上記他方の長辺に接している側面が、この第２型ポロプリズム１００の他方の射出端面（拡大側射出端面１００ｇ）である。
【０００５】
このように構成された第２型ポロプリズム１００の入射端面１００ｅには、図示せぬ対物光学系によって収束された物体光が、その光軸Axに沿って入射してくる。そして、第２型ポロプリズム１００内に入射した物体光の一部光束は、第１反射面１００ａを透過して、そのまま、広角側射出端面１００ｆから外部に出る。残りの光束は、第１反射面１００ａによって反射され、第２反射面１００ｂ，第３反射面１００ｃ、第４反射面１００ｄと順次反射されて、射出端面から外部に出る。
【０００６】
その結果、図１３の矢印Ａから見た平面図である図１４（ａ）に示すように、対物光学系の光軸Axは第１反射面１００ａによって二つに分岐され、第１反射面１００ａによって光が反射された側に分岐された光軸Ax１は入射端面１００ｅ通過時と同じ方向へ向けられる。それとともに、その光軸Ax１上に形成される物体像は、他方の光軸Ax２上に形成される物体像に対して反転される。従って、第２型ポロプリズム１００全体を、対物光学系の光軸Axに直交する面内で移動させると、光軸Ax１（従って、その光軸Ax１上に形成される物体像）は、第２型ポロプリズム１００が移動したのと同じ方向へ、第２型ポロプリズム１００の移動量の２倍だけシフトする。但し、その第２型ポロプリズム１００の移動中、第１反射面１００ａを通り抜ける光軸Ax２は、第１反射面１００ａの平行移動による影響を受けることなく、直進する状態を維持する。
【０００７】
この第２プリズム１００の広角側射出端面１００ｆの後方には、光軸Ax２と同軸に、倍率が比較的低い再結像レンズと、この再結像レンズによってリレーされた像の全域を撮像するカメラが配置されている。他方、拡大側射出端面１００ｇの後方には、倍率が比較的高い再結像レンズと、この再結像レンズによって拡大された像の一部を撮像するカメラが配置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記第２型ポロプリズム１００を構成するビームスプリッタ１０３は、２つの同形状の直角プリズムの斜面同士を貼り合わせるとともに、第１反射面１００ａとしての貼合面に部分反射コーティングを施すことによって、形成されている。従って、第１反射面１００ａは、対物光学系の光軸Axに対して４５度傾いている。また、このビームスプリッタ１０３を構成する二つの直角プリズムの硝材は、第１反射面１００ａを通り抜ける光軸Ax2がこの第１反射面１００ａによって屈折されないように、屈折率が互いに同じとなっている。その結果、第１反射面１００ａに対する近軸光線の入射角がブリュスター角近傍となるので、入射光中のＰ偏光成分が殆ど第１透過面１００ａを透過してしまい、Ｓ偏向成分のみが部分反射コーティングによって部分的に反射されるのみであった。
【０００９】
このＳ偏光成分の反射率はコーディングの層数を増やせば大きくすることも可能であるが、反射率を１００％にしたとしてもＰ偏光成分は殆ど透過してしまうので透過光量に対する反射光量の比率は１：１が限度である。しかも、Ｓ偏光成分の反射率を１００％にするにはコーティングの層数を数百層にまで増やさねばならないので、実現は困難である。従って、実際の反射光量は透過光量よりもかなり少なく成らざるを得ないので、反射光と透過光を任意に設定することは不可能であった。
【００１０】
しかしながら、上述した内視鏡装置においては、第１反射面１００ａを透過した物体光による画像よりも、第１反射面１００ａによって反射された光による拡大像の方が処置に際して重視されるので、こちらの像をより高解像度且つ高速に撮像する必要があり、そのためには、より多くの光を第１反射面１００ａにて反射させなければならない。このような要求には、上述した反射光量の限界を伴う従来のビームスプリッタ（光軸分岐素子）を含む第２型ポロプリズム（光軸シフト光学系）では、応えることができない。
【００１１】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、反射光と透過光との比率をコーティングによって任意に設定することができる光軸シフト光学系，及び、このような光軸シフト光学系に用いるのに適した光軸分岐素子を、提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために案出された本発明によると、光軸シフト光学系における対物光学系の直後に位置する第１反射面は、その法線が前記対物光学系の光軸に対して４５度傾いた部分反射面として形成されており、その前側の媒質の屈折率よりも後側の媒質の屈折率の方が高い。
【００１３】
従って、第１反射面の法線に対して対物光学系の光軸がなす角度は、第１反射面に対するブリュスター角から外れ得るので、第１反射面に対するＰ偏光成分もこの第１反射面によって反射可能になる。従って、あまり膜数を多くすることなく、第１反射面に施される部分反射コーティングを適宜設定することで、任意の割合で、反射光と透過光とを分割することができる。
【００１４】
第１反射面の前後の媒質は固体であっても空気であっても良い。但し、空気よりも屈折率が低い固体はないので、前後とも固体にするか、前側を空気にして後側を固体にするのが、一般的である。固体の媒質としては、透明樹脂やガラスが採用され得る。さらに、何れか一方の媒質が固体である場合には、他方の媒質を液体とすることも、可能である。例えば、第一反射面に相当する面を開けたプリズム型の液層に屈折率の高い液体（シリコンオイル等）を充填し、他方の媒質であるプリズムの第１反射面に相当する面によって封止した構造であっても良い。
【００１５】
なお、第１反射面は対物光学系の光軸に対して斜めに配置されるので、その前後の媒質の屈折率が異なれば、第１反射面を通り抜ける光軸は、この第１反射面によって屈折することになる。このように光軸が屈折しても、その光軸上にその後の光学部材が配置されていれば何ら問題はないが、第１反射面の後側の媒質をなす固体における射出面が光軸に対して傾いていれば光軸は再度屈折されるので、その面の傾斜角を適宜設定すれば、その面から出た後の光軸の方向を、部分反射面に入る前の光軸の方向と平行にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施形態では、本発明による光軸シフト光学系は、内視鏡装置に組み込まれている。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態による内視鏡装置１は、患者の腹壁に嵌め込まれたトラカール等を介して患者の体腔内に挿入される硬性内視鏡１０と，この硬性内視鏡１０が取り付けられる像分離装置２０と，この像分離装置２０の内部に組み込まれる光学系によりリレーされる像を撮像する撮像デバイスとしての第１及び第２ＣＣＤカメラ３０，４０とを、有する。
【００１８】
第１及び第２ＣＣＤカメラ３０，４０は、一般的な固体撮像素子（ＣＣＤ）を利用した動画撮影用のカメラであり、撮像面に入射する光束を画像信号としての電気信号に変換して、その画像信号に適宜処理を施し、夫々に接続された第１及び第２のモニタ２，３へ出力する。
【００１９】
硬性内視鏡１０は、体腔内の像を形成してリレーするための対物光学系と、体腔内を照明するために図示せぬ光源装置からの照明光を先端部へ導く図示せぬライトガイドとを、直線状の管の内部に有している。対物光学系は、対物レンズ群１１と複数のリレーレンズ１２とから構成されている。対物レンズ群１１は、広い範囲（例えば、１２０°以上の画角）の視野の像を形成可能なレトロフォーカス型の対物レンズとして、構成されている。この対物レンズ群１１により形成される体腔内部の像は、結像面１１ｉに結像する。この結像面１１ｉ上の像は、各リレーレンズ１２により夫々の結像面１２ｉに順次結像されてリレーされ、最終のリレーレンズ１２の結像面１２ｉに結像される。
【００２０】
像分離装置２０は、その内部に、第２型ポロプリズム２８，フォーカスレンズ２５，第１乃至第３レンズ群２６ａ〜２６ｃからなる第１再結像光学系２６，第１ミラー２９１，第２ミラー２９２，及び、一枚の正レンズからなる第２再結像光学系２３を、有している。
【００２１】
第２型ポロプリズム２８は、従来の技術において説明したものと同一の形状を有しており、対物光学系から射出された物体光を一部透過させるととも一部反射させることによて光軸Aｘを分岐する光軸分岐素子としての機能と、反射によって分岐された一方の光軸Aｘ１を対物光学系の光軸Axに直交するとともに互いに直交する二方向に夫々反転させることによって対物光学系による物体像を反転させる像反転光学系としての機能とを、兼ね備えている。
【００２２】
具体的には、この第２型ポロプリズム２８は、図２の斜視図に示されるように、互いに直角に接した一対の反射面（第２反射面２８ｂ，第３反射面２８ｃ）及び縦横比が１：２である貼合せ面２８１ａを有する第１直角プリズム２８１と、貼合せ面２８１ａの片側半分に対して貼り付けられているとともにこの貼合せ面２８１ａの一方の長辺に接して４５度傾いた反射面（第４反射面２８ｄ）を有する第２直角プリズム２８２と、貼合せ面２８１ａの残り半分に対して貼り付けられているとともにこの貼合せ面２８１ａの他方の長辺に接して４５度傾いた部分反射面（第１反射面２８ａ）が内部に形成されているビームスプリッタ２８３から、構成されている。なお、ビームスプリッタ２８３における貼合せ面２８１ａの上記一方の長辺に接している側面が、この第２型ポロプリズム２８の入射端面２８ｅであり、この入射端面２８ｅと反対側にある側面が、この第２型ポロプリズム２８の一方の射出端面（広角側射出端面２８ｆ）であり、第２直角プリズム２８２における入出射端面２８１ａの上記他方の長辺に接している側面が、この第２型ポロプリズム２８の他方の射出端面（拡大側射出端面２８ｇ）である。
【００２３】
上記第２型ポロプリズム１００を構成するビームスプリッタ２８３は、２つの同形状の直角プリズムの斜面同士を貼り合わせるとともに、第１反射面２８ａとしての貼合面に誘電体多層膜からなる部分反射コーティングを施すことによって、形成されている。この第２型ポロプリズム２８は、対物光学系の光軸Axがその入射端面２８ｅを垂直に貫く位置に、配置されている。従って、第１反射面２８ａは、対物光学系の光軸Axに対して４５度傾いている。本実施例においては、第１反射面２８ａの法線に対する光軸Axの角度（即ち、第１反射面２８ａに対する光束の平均入射角）θ１がブリュスター角から外れるように、第１反射面２８ａ前後の直角プリズムの媒質の屈折率を設定し、それにより、比較的少ない膜数の部分反射コーティングによって任意の割合で物体光を分割（反射及び透過）できるようにしている。即ち、第１反射面２８ａの前側の媒質の屈折率Ｎ１と、第１反射面２８ａの後側の媒質の屈折率Ｎ２とが、第１反射面２８ａの法線に対する光軸Axの角度θ１に対して下記式（１）の関係を満たすように、ビームスプリッタ２８３を構成する両直角プリズムの硝材が選択されている。
【００２４】
θ１＜ｔａｎ-1（Ｎ２／Ｎ１）                ……（１）
具体的には、θ１＝４５°であるので、第１反射面２８ａの後側の媒質の屈折率Ｎ２よりも前側の媒質の屈折率Ｎ１の方が高い必要があるので、屈折率Ｎ１＝１．５１６３３である前側の直角プリズムの硝材，及び屈折率Ｎ２＝１．７７２７である後側の直角プリズムの硝材が、選択されている。
【００２５】
その結果、第１反射面２８ａの法線に対する光軸Axの角度（即ち、第１反射面２８ａに対する光束の平均入射角）θ１が第１反射面２８ａに対するブリュスター角から外れるので、Ｐ偏光成分もこの第１反射面２８ａによって反射可能となる。その結果、図２における矢印Ａ方向に見た平面図である図３（ａ）に示されるように、第２型ポロプリズム２８の入射端面２８ｅを介して第２型プロプリズム２８内に入射した物体光は、この第１反射面２８ａに形成された部分反射コーティングによって定まる任意の割合で、その一部が第１反射面２８ａを透過するとともに、その残りが第１反射面２８ａによって反射される。
【００２６】
そして、第１反射面２８ａを透過した物体光は、そのまま、広角側射出端面２８ｆから外部に出る。但し、ビームスプリッタ２８３を構成する前方の直角プリズムの屈折率Ｎ１が後方の直角プリズムの屈折率Ｎ２よりも低いために、第１反射面２８ａを通り抜けた光軸Ax２は、図３（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である同図（ｂ）に示すように、第１反射面２８ａにて屈折する。この光軸Ax２の後方には、第１ミラー２９１が配置されている。更に、この第１ミラー２９１によって折り曲げられた光軸Ax２上には、第２ミラー２９２が配置されている。これら両ミラー２９１，２９２によって光軸Ax２は略クランク状に折り曲げられ、第２再結像光学系２３を同軸に通過して、第２ＣＣＤカメラ４０の撮像面の中心を貫く。そして、対物光学系により形成された像は、第２再結像光学系２３によって第２ＣＣＤカメラ４０の撮像面上に再結像される。この第２再結像光学系２３の倍率は、対物光学系によって形成された物体像の全体を第２ＣＣＤカメラ４０の撮像面の外縁内に再結像できる程度の比較的低い倍率となっている。この第２ＣＣＤカメラ４０は、第２再結像光学系２３によりリレーされた硬性内視鏡１０内の対物光学系（対物レンズ群１１及び複数のリレーレンズ１２）による像を撮像すると、画像信号を出力する。この画像信号に基づいて、第２モニタ３には、その像が映し出される。
【００２７】
一方、第１反射面２８ａによって物体光が反射されることによって分岐された光軸Ax１は、図３（ｂ）に示すように、Ｙ方向（図１の紙面に直交する方向）へ進む。そして、図３（ａ）における矢印Ｄ方向に見た背面図である同図（ｄ）に示すように、互いに直角に接する一対の第２反射面２８ｂ及び第３反射面２８ｃによって２回直角に折り曲げられることによって、Ｘ方向（図１にける上下方向）に反転された後、第４反射面２８ｄに入射する。そして、図３（ａ）における矢印Ｃ方向に見た側面図である同図（Ｃ）に示すように、この第４反射面２８ｄは、この光軸Ax１を、入射端面２８ｅへの入射の際における光軸Axと同じ方向へ向けて、直角に折り曲げる。この第４反射面２８ｄでの折り曲げ及びこれと対をなす上記第１反射面２８ａでの折り曲げにより、光軸Ax１は、Ｚ方向（図１における左右方向）に反転される。これにより、対物光学系による物体像は、他方の光軸Ax２上に形成される物体像に対して左右及び上下に反転されて、光軸Ax１上に形成される。
【００２８】
第４反射面２８ｄにて折り曲げられた光軸Ax１は、拡大側射出端面２８ｇを垂直に通り抜け、フォーカシングレンズ２５内へ、その光軸と平行に入る。なお、光軸Ax１がフォーカシングレンズ２５の光軸と同軸となる第２型ポロプリズム２８ｎ位置を、以下、「初期位置」と称する。
【００２９】
フォーカスレンズ２５は、初期位置にある第２型ポロプリズム２８から出た光軸Ax１と同軸に、配置されている。このフォーカスレンズ２５は、その光軸に沿って移動可能に保持されている。このフォーカスレンズ２５の駆動源としては、ＤＣサーボモータやステッピングモータ等を有する図示せぬフォーカシング用アクチュエータが用いられる。
【００３０】
第１再結像光学系２６の第１乃至第３レンズ群２６ａ〜２６ｃも、初期位置にある第２型ポロプリズム２８から出た光軸Ax１に対して同軸となるように、フォーカスレンズ２５と第１ＣＣＤカメラ３０との間に配置されている。第１再結像光学系２６を構成する第３レンズ群２６ｃは、固定されているが、第１及び第２レンズ群２６ａ，２６ｂは、それらの光軸に沿って移動可能に保持されている。これら第１及び第２レンズ群２６ａ，２６ｂが光軸方向に移動されることにより、第１再結像光学系２６の倍率は、任意に調整される。これら第１及び第２レンズ群２６ａ，２６ｂの駆動源としては、ＤＣサーボモータやステッピングモータ等を有する図示せぬズーミング用アクチュエータが用いられる。
【００３１】
これらフォーカシングレンズ２５及び第１再結像光学系２６は、第２型ポロプリズム２８によって反転された状態で対物光学系によって光軸Ax１上に形成された像を、第２再結像光学系２６による倍率よりも大きい倍率にて、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面と同一平面上に再結像する。この第１再結像光学系２６によって形成された像は、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面よりも大きい。従って、対物光学系によって形成された像の一部領域が、拡大されて、第１ＣＣＤカメラ３０によって撮像される。この第１ＣＣＤカメラ３０は、第１再結像光学系２６によりリレーされた像を撮像すると、画像信号を出力する。この画像信号に基づいて、第１モニタ４には、その像が映し出される。
【００３２】
なお、第２型ポロプリズム２８は、移動機構２７によって駆動されるＸＹステージ２７ａによりＸＹ面内で移動される。この移動機構２７は、例えばＤＣサーボモータやステッピングモータ等からなる駆動用アクチュエータ及びこの駆動用アクチュエータの駆動力を伝達するギア機構を、Ｘステージ及びＹステージの各々について有し、各ステージを独立に駆動する。また、この移動機構２７は、十字方向に可到なジョイスティックを有する図示せぬ操作装置に接続されている。そして、この図示せぬ操作装置に備えられたジョイスティックが作業者によって操作されることにより、そのジョイスティックの倒し込み量及び倒し込み方向に応じた信号が移動機構２７に通知され、その通知を受けた移動機構２７がＸステージ及びＹステージをジョイスティックの操作量及び操作方向に応じて駆動し、移動機構２７によって駆動されるＸＹステージ２７ａが第２型ポロプリズム２８をＸＹ面内で移動する。なお、ジョイスティックの代わりに、十時カーソルスイッチや単なるボタンスイッチが、操作用スイッチとして、操作装置に備えられていても良い。
【００３３】
この第２型ポロプリズム２８が初期位置からＸＹ面内で移動された際には、第２型ポロプリズム２８から出た対物光学系の光軸Axが、第１再結像光学系２６の光軸に対してシフトされる。第２型ポロプリズム２８の入射端面２８ｅに対して光軸AxをＸ方向における正の方（図２では左方）へ距離ｗだけ移動させた場合、拡大側射出端面２８ｆに対しては光軸Ax１はＸ方向における負の方に距離ｗだけ移動する。従って、一定位置にある対物光学系の光軸Axに対して第２型ポロプリズム２８をＸ方向における負の向き（図２では右方）に距離ｗだけ移動させた場合、第２型ポロプリズム２８から出た後の対物光学系の光軸Ax１’は、第２型ポロプリズム２８に入る前の光軸Ax’に対し、距離２ｗだけＸ方向における負の向きにシフトされる。逆に、第２型ポロプリズム２８をＸ方向における正の向きに移動した場合には、対物光学系の光軸Axは、Ｘ方向における正の向きに、第２型ポロプリズム２８の移動量の２倍の量だけシフトされる。また、この第２型ポロプリズム２８をＹ方向（図２では上下方向）に移動したときにも同様に、第２型ポロプリズム２８を通過した後の対物光学系の光軸Ax１”は、第２型ポロプリズム２８を通過する前の光軸Ax”に対して、第２型ポロプリズム２８が移動された向きに、第２型ポロプリズム２８の移動量の２倍の量だけシフトされる。
【００３４】
このように、第２型ポロプリズム２８がＸＹ面内でシフトされると、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面を含む平面上では、対物光学系の光軸Ax１が、第１再結像光学系２６の光軸（以下、光軸Bxという）を含む直線上から、第２型ポロプリズム２８が移動される向きと逆の向きへシフトされる。従って、第１再結像光学系２６によって再結像される像は、第１再結像光学系２６の結像面において光軸Bxに対して光軸Ax１がシフトした分だけシフトされる。
【００３５】
なお、硬性内視鏡１０の対物光学系は、広角な視野を有するとともに、対物レンズ群１１による像を各リレーレンズ１２でリレーする構成となっているために、大きな像面湾曲を持つ。そのため、上述したように第２型ポロプリズム２８をＸＹ面内で移動させることによって、対物光学系によって形成される像の像面を第１再結像光学系２６の視野に対してＸＹ面内でシフトさせた場合、第１再結像光学系２６の合焦点に対して像面が接離する。これにより、第１ＣＣＤカメラ３０の映像には多少ピンぼけが生じることがある。これに対しては、対物光学系の光軸Axが第１再結像光学系２６の光軸Bxからシフトした量に応じて、対物光学系の像面上に第１再結像光学系２６の合焦点が存在するように、図示せぬフォーカシング制御回路が、移動機構２７と同期して上記フォーカシングアクチュエータを駆動すれば良い。
【００３６】
以上に示したように、第１実施形態の内視鏡装置１によれば、第２型ポロプリズムの第１反射面２８ａに形成された部分反射コーティングの層数を適宜設定することにより、第１反射面２８ａにて反射されて、第１再結像光学系２６を経て第１ＣＣＤカメラ３０に入射する光量を、第１反射面２８ａを透過して、第２再結像光学系２３を経て第１ＣＣＤカメラ４０に入射する光量よりも多くすることができる。それにより、拡大されて第１ＣＣＤカメラ４０によって撮像される像の解像度を高くすることや、撮像周期を短くすることや、画像信号のＮ／Ｓ比を高めることが、可能になる。
【００３７】
なお、本実施形態に用いられた第２型ポロプリズム２８は、その本質的機能を維持したまま、様々な形態に変形可能である。以下、第２型ポロプリズム２８の変形例を、数例、列挙する。
［変形例１］
図４は、第１変形例による第２型ポロプリズム28-1を後方から見た斜視図である。また、図５（ａ）は、図４における矢印Ａ方向から見た平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った縦断面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）における矢印Ｃ方向から見た側面図であり、同図（ｄ）は、同図（ａ）における矢印Ｄ方向から見た背面図である。
【００３８】
これら各図に示されるように、本変形例は、第２型ポロプリズム２８を構成するビームスプリッタ２８３の広角側射出端面２８ｆを、貼合せ面２８１ａから離れるほど前方へ反る様に傾斜させたものである。
【００３９】
これは、上述したように第１反射面２８ａの前方の屈折率Ｎ１が後方の屈折率Ｎ２よりも低いために第１反射面２８ａを通過する際に屈折した光軸Ax２を、逆向きに屈折させることによって、入射端面２８ｅを通り抜けた際における光軸Axと平行にするためである。従って、その傾斜角θ１は、ビームスプリッタ２８３を構成する各プリズムの硝材の屈折率Ｎ１，Ｎ２に依って定まる。具体的には、下記式（２）を満足するように傾斜角θ１が定まれば、入射端面２８ｅに入る前の光軸Axと広角側射出端面２８ｆから出た後の光軸Ax２とが平行になる。
【００４０】
Δθ≒４５（Ｎ２−Ｎ１）／（Ｎ２−１）        ……（２）
本変形例による第２型ポロプリズム28-1のその他の構成は、上記実施形態における第２型ポロプリズム２８と全く同じである。
［変形例２］
図６は、第２変形例による第２型ポロプリズム28-2を前方（図２と同じアングル）から見た斜視図であり、図７は、第２型ポロプリズム28-2を後方（図４と同じアングル）から見た斜視図である。また、図８（ａ）は、図７における矢印Ａ方向から見た平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った縦断面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）における矢印Ｃ方向から見た側面図であり、同図（ｄ）は、同図（ａ）における矢印Ｄ方向から見た背面図である。
【００４１】
これら各図に示されるように、本変形例は、第２型ポロプリズム２８を構成するビームスプリッタ２８３を、その前面に部分反射コーティングをした平行平面からなるハーフミラー２８４に、置き換えたものである。
【００４２】
このハーフミラー２８４は、その前面が第１反射面２８ａとして機能するように、対物光学系の光軸Ax（及び貼合せ面２８１ａ）に対してその前面が４５度傾いた状態で、設置されている。この場合には、第１反射面２８ａの前方の媒質は空気であるので、その屈折率Ｎ１は１である。従って、上記式（１）を満足させるためには、平行平面ガラス屈折率Ｎ２は、１を越えている必要がある。なお、この場合には、第１反射面２８ａを通り抜けた光軸Ax２は、第１反射面２８ａにて屈折するものの、平行平面ガラスの背面を通り付ける際に逆側へ同じ角度で屈折するので、第１反射面２８ａに入る時と平行に出てゆく。この平行平面ガラスによる光軸Ax２のシフト量は、第２型ポロプリズム２８がどの位置に移動されても、一定である。
【００４３】
本変形例による第２型ポロプリズム28-2のその他の構成は、上記実施形態における第２型ポロプリズム２８と全く同じである。
［変形例３］
図９は、第３変形例による第２型ポロプリズム28-3を後方（図４と同じアングル）から見た斜視図である。また、図１０（ａ）は、図９における矢印Ａ方向から見た平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った縦断面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）における矢印Ｃ方向から見た側面図であり、同図（ｄ）は、同図（ａ）における矢印Ｄ方向から見た背面図である。
【００４４】
これら各図に示されるように、本変形例は、第２型ポロプリズム２８を構成するビームスプリッタ２８３から、第１反射面２８ａの前方の直角プリズムを省略したものである。
【００４５】
この場合には、第１反射面２８ａの前方の媒質は空気であるので、その屈折率Ｎ１は１である。従って、上記式（１）を満足させるためには、第１反射面２８ａの後方の直角プリズムの屈折率Ｎ２は、１を越えている必要がある。
【００４６】
本変形例による第２型ポロプリズム28-3のその他の構成は、上記実施形態における第２型ポロプリズム２８と全く同じである。なお、この場合であっても、上記変形例１のように、広角側射出端面２８ｆを傾斜させても良い。
［変形例４］
図１１は、第４変形例による像反転光学系28-4を後方（図４と同じアングル）から見た斜視図である。また、図１２（ａ）は、図１１における矢印Ａ方向から見た平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った縦断面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）における矢印Ｃ方向から見た側面図であり、同図（ｄ）は、同図（ａ）における矢印Ｄ方向から見た背面図である。
【００４７】
これら各図に示されるように、本変形例は、第２型ポロプリズム２８を、その各反射面（第１反射面２８ａ〜第４反射面２８ｄ）と等価な位置にその反射面が夫々配置された４枚のミラーに、置き換えたものである。
【００４８】
部分反射面である第１反射面２８ａがその前面に配置されたハーフミラー２８４は、上記変形例２のものと全く同じものである。
【００４９】
第２反射面２８ｂ乃至第４反射面２８ｄは、夫々、平行平面ガラスの片面に金属コートによって外面反射面が形成されたミラー２８５〜２８７における、当該各外面反射面として構成されている。
［その他の変形例］
本発明による光軸シフト光学系は、第２型ポロプリズム及びそれと等価なミラー群に限られるものではなく、その第１反射面が対物光学系の光軸Axに対して４５度傾き、当該第１反射面が部分反射面として形成可能なものであれば、その他の像反転光学系であっても良い。例えば、二つの直角プリズムを基本的な構成とする第１型ポロプリズムをベースにしたものや、それと同じ位置に各反射面が配置されたミラー群であっても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明による光軸シフト光学系によると、対物光学系の光軸を分岐するために当該光軸に対して部分反射面である第１反射面を４５度傾けざるを得ない場合であっても、この第１反射面の法線に対する光軸の角度を、この第１反射面に対するブリュスター角から外すことが容易となる。その結果、あまり膜数を増やすことなく、第１反射面に形成される部分反射コーティングの設定に依って、反射光と透過光との比率を任意に設定することができる。従って、透過光量よりも反射光量を多くすることが、可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態である内視鏡装置の光学構成及び内部構成を概略的に示す説明図
【図２】  光軸シフト光学系として用いられる第２型ポロプリズムの斜視図
【図３】  第２型ポロプリズムの平面図（ａ），断面図（ｂ），側面図（ｃ）及び背面図（ｄ）
【図４】  第１変形例による第２型ポロプリズムの斜視図
【図５】  第１変形例による第２型ポロプリズムの平面図（ａ），断面図（ｂ），側面図（ｃ）及び背面図（ｄ）
【図６】  第２変形例による第２型ポロプリズムの前方斜視図
【図７】  第２変形例による第２型ポロプリズムの後方斜視図
【図８】  第２変形例による第２型ポロプリズムの平面図（ａ），断面図（ｂ），側面図（ｃ）及び背面図（ｄ）
【図９】  第３変形例による第２型ポロプリズムの斜視図
【図１０】  第３変形例による第２型ポロプリズムの平面図（ａ），断面図（ｂ），側面図（ｃ）及び背面図（ｄ）
【図１１】  第４変形例による像反転光学系の斜視図
【図１２】  第４変形例による像反転光学系の平面図（ａ），断面図（ｂ），側面図（ｃ）及び背面図（ｄ）
【図１３】  従来の光軸シフト光学系の斜視図
【図１４】  従来の光軸シフト光学系の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）
【符号の説明】
２８        第２型ポロプリズム
２８ａ      第１反射面
２８ｂ      第２反射面
２８ｃ      第３反射面
・８ｄ      第４反射面
２８１        第１直角プリズム
２８２        第２直角プリズム
２８３        ビームスプリッタ
Ax        光軸
【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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