(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物光学系と、
少なくとも４つの反射面を有する像反転光学系と、
前記像反転光学系を透過した前記対物光学系からの光束が入射され、前記対物光学系によって形成される像の一部を再結像する第１の再結像光学系と、
前記対物光学系の光軸に対して直交する方向へ前記像反転光学系を移動させる移動機構と
を備えたことを特徴とする像サーチ装置。
【請求項２】
前記像反転光学系を構成する複数の反射面は、互いに傾斜した二対の反射面を含み、
前記二対の反射面は、一方の対の反射面同士の延長面の交線が他方の対の反射面同士の交線に対して直交する方向を向くように、配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項３】
前記第１の再結像光学系は、光軸に沿って平行移動可能に保持されたズームレンズを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の像サーチ装置。
【請求項４】
前記像反転光学系と前記第１の再結像光学系との間に、前記第１の再結像光学系の光軸に沿って平行移動可能に保持されたフォーカスレンズを、更に備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項５】
前記第１の再結像光学系により形成される像を撮像する撮像デバイスを、更に備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項６】
前記対物光学系からの光束の一部を反射させるとともに残りの光束を透過させる分岐部材と、
前記分岐部材により分岐された前記対物光学系からの光束が入射され、前記対物光学系によって形成される像を再結像する第２の再結像光学系とを、更に備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載の像サーチ装置。
【請求項７】
前記第１の再結像光学系により形成される像を撮像する第１撮像デバイスと、
前記第２の再結像光学系により形成される像を撮像する第２撮像デバイスとを、更に備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の像サーチ装置。
【請求項８】
前記像反転光学系は、ダハ面を有するペシャンプリズムである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項９】
前記像反転光学系は、ダハ面を有するアッベケーニッヒプリズムである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項１０】
前記像反転光学系は、第１型ポロプリズムである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項１１】
前記像反転光学系は、第２型ポロプリズムである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項１２】
前記像反転光学系は、第２型ポロプリズムが有する４つの反射面と等価な位置に配置される４つの反射面のうちの最も入射側にある第１の反射面が分岐部材として形成された構成を有している
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の像サーチ装置。
【請求項１３】
前記第１の再結像光学系により形成される像を撮像する第１の撮像デバイスと、
前記第２の再結像光学系により形成される像を撮像する第２の撮像デバイスとを、更に備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の像サーチ装置。
【請求項１４】
前記対物光学系は、１２０°以上の視野角を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項１５】
前記対物光学系は、内視鏡に組み込まれている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【請求項１６】
前記対物光学系は、監視カメラに組み込まれている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像サーチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物光学系により形成される像のうち任意の領域を観察者に観察させるための像サーチ装置に、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内の一部領域を拡大して表示するとともに、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する像サーチ装置が、組み込まれている。このような像サーチ装置が組み込まれた内視鏡装置は、例えば特開平８−３３２１６９号や特開平１０−１７４６７３号等に、開示されている。
【０００３】
特開平８−３３２１６９号に記載された内視鏡装置では、対物光学系からの光束が、半透明鏡等を介して広角観察用のリレー光学系と拡大観察用の拡大光学系とに分岐されている。対物光学系によって形成される像は、リレー光学系を介してほぼ等倍で再結像されて、第１の撮像素子によって撮像される。同時に、対物光学系によって形成される像は、拡大光学系を介して、第１の撮像素子によって撮像される像よりも拡大されて再結像される。そして、第１の撮像素子によって撮像された画像内における目標物（観察対象）の位置が制御部により検出され、その位置に応じて第２の撮像素子が拡大光学系による拡大像の像面内で移動されることにより、拡大像内における特定の目標物が第２の撮像素子によって撮像される。
【０００４】
また、特開平１０−１７４６７３号に記載された内視鏡装置では、撮像素子の位置は固定されており、内視鏡内部の対物光学系からの光束が頂角可変プリズムを介して拡大光学系に入射する。そして、目標物の位置に応じて頂角可変プリズムの頂角が制御されることにより、対物光学系によって形成される像が拡大光学系の視野に対して上下左右に移動され、対物光学系によって形成される像の中の目標物が拡大して撮像される。この公報には、頂角可変プリズムの代わりに２枚の平面鏡を備えた内視鏡装置も、示されている。この内視鏡装置では、２枚の平面鏡は、内視鏡内部の対物光学系からの光束を２回９０°反射させることによりシフトさせて拡大光学系に入射させるように、配置されている。そして、一方の平面鏡は、対物光学系の光軸方向に直交する回転軸に取り付けられ、他方の平面鏡は、その回転軸が向く方向と対物光学系の光軸方向とに直交する回転軸に取り付けられている。そして、目標物の位置に応じて２枚の平面鏡が適宜回転されることにより、対物光学系によって形成される像が拡大光学系の視野に対して上下左右に移動され、対物光学系によって形成される像の中の目標物が拡大して撮像される。
【０００５】
このように、この種の内視鏡装置は、拡大光学系による拡大像に対して、それよりも小さい撮像素子の撮像領域が上下左右に移動する構成、或いは、拡大光学系による視野に対して、それよりも大きい対物光学系によって形成される像が上下左右に移動する構成を有しているために、オペレータは、対物光学系によって形成される像の中から拡大して観察すべき対象領域を任意にサーチすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、拡大光学系による拡大像よりも小さい撮像領域を有する撮像素子が移動する構成によると、その撮像素子の移動領域を確保せねばならないために、装置全体が大型化してしまう。また、対物光学系からの光束を頂角可変プリズムで偏向することにより対物光学系によって形成される像を拡大光学系による視野に対して移動させる構成によると、頂角可変プリズムを構成する面が偏芯するので、拡大光学系によって再結像される像には偏芯収差が生じてしまう。さらに、２枚の平面鏡を回転させることによって対物光学系によって形成される像を拡大光学系による視野に対して移動させる構成によると、対物光学系の像面が拡大光学系の光軸に直交する面から傾いてしまうと同時に、像が像面内で若干回転してしまう。
【０００７】
以上に説明した像サーチ装置は、内視鏡以外にも、例えば、監視カメラに組み込まれ得る。その場合には、遠隔操作によって、撮像素子，頂角可変プリズム又は回転平面鏡が変位されることになる。従って、その場合においても、上述した内視鏡の場合と同様の問題を生ずる。
【０００８】
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、対物光学系によって形成される像の中から観察すべき対象領域を任意にサーチすることを可能にするために、再結像光学系の視野に対して対物光学系によって形成される像を移動させるにも拘わらず、その像に偏芯収差を生じさせることなく、再結像光学系の光軸に直交する面内でのその像の平行移動のみ許容する像サーチ装置を、提供することである。
【０００９】
【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構成された本発明による像サーチ装置は、対物光学系と、少なくとも４つの反射面を有する像反転光学系と、前記像反転光学系を透過した前記対物光学系からの光束が入射され、前記対物光学系によって形成される像の一部を再結像する第１再結像光学系と、前記対物光学系の光軸に対して直交する方向へ前記像反転光学系を移動させる移動機構とを備えたことを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、移動機構により像反転光学系が移動された場合には、対物光学系によって形成される像の像面が第１再結像光学系の光軸に直交する状態を維持したまま、その像の形成される位置が第１再結像光学系の光軸に直交する方向へシフトされる。このため、第１再結像光学系の視野に対して対物光学系による像が移動されても、第１再結像光学系によって再結像された像は、偏芯収差を持つことも、像面内で回転することもなく、第１再結像光学系の光軸に直交する方向から傾くこともない。
【００１１】
なお、本発明による像サーチ装置は、硬性内視鏡や軟性内視鏡に組み込まれても良いし、監視カメラに組み込まれても良い。
【００１２】
また、像反転光学系を移動させる移動機構は、手動により駆動される構成を有するものであっても良いし、電動により駆動される構成を有するものであっても良い。
【００１３】
また、本発明による像サーチ装置に組み込まれる像反転光学系は、ダハ面を有するペシャンプリズムであっても良いし、ダハ面を有するアッベケーニッヒプリズムであっても良いし、第１型ポロプリズムであっても良いし、第２型ポロプリズムであっても良いし、これらのプリズムの反射面と等価な位置に配置された複数のミラーであっても良いし、４面以上の反射面を有するその他の像反転光学系であっても良い。何れの場合も、像反転光学系全体が対物光学系の光軸に直交する方向へ移動されたときには、対物光学系によって形成される像が、像面内で平行移動される。
【００１４】
さらに、本発明による像サーチ装置は、対物光学系によって形成される像を第１再結像光学系のみで再結像させる構成であっても良いし、対物光学系からの光束を分岐して、一方の光束を第１再結像光学系を透過させてこの光学系によって像を再形成するとともに、他方の光束を第２の再結像光学系を透過させて異なる画角の像を形成させる構成であって良い。前者のように第１再結像光学系のみで像を再形成する場合には、第１再結像光学系によって形成される像を撮像する撮像デバイスを備えても良い。一方、後者のように第１再結像光学系及び第２再結像光学系によって夫々像を再結像する場合には、第１再結像光学系によって形成される像を撮像する第１の撮像デバイスと，第２再結像光学系によって形成される像を撮像する第２の撮像デバイスとを備えても良い。
【００１５】
また、対物光学系からの光束を分岐する分岐部材としては、半透明鏡が採用され得るが、像反転光学系がポロプリズムの反射面と等価な位置に配置された４つの反射面からなる場合には、そのうち第１の反射面が半透明の反射面として構成されても良い。後者の場合は、この半透明の反射面を透過した光束が第２再結像光学系に導かれる。
【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。
【００１７】
【実施形態１】
第１実施形態は、本発明による像サーチ装置を内視鏡装置１に組み込んだものである。図１に示されるように、第１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、半透明鏡２１，折り返しミラー２２，ペシャンプリズム２４，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，及び、第２再結像光学系２３を、有している。半透明鏡２１は、硬性内視鏡１０内部の対物光学系からの光束の光路上に配置され、この光束の一部を反射し、残りの光束を透過させる。この半透明鏡２１により反射される光束の光路上には、折り返しミラー２２が配置されている。従って、半透明鏡２１によって折り曲げられる対物光学系の光軸Axは、折り返しミラー２２によって更に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、像分離装置２０に取り付けられた第２ＣＣＤカメラ４０の撮像領域の中心を垂直に貫く。
【００２１】
以上のように配置されているために、半透明鏡２１によって反射された光束は、折り返しミラー２２によって反射され、第２再結像光学系２３を透過し、第２ＣＣＤカメラ４０の撮像面に入射する。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。
【００２２】
一方、半透明鏡２１を透過する光束の光路上では、像反転光学系としてのペシャンプリズム２４が、対物光学系の光軸Axに直交するＸ方向とこのＸ方向及び光軸Axに直交するＹ方向とに平行移動可能に保持されている。図２は、このペシャンプリズム２４の斜視図である。図１及び図２に示すように、ペシャンプリズム２４は、三角柱の一側面にこの側面から突出するダハ面２４１ｆ，２４１ｇが（その稜線２４１ｈが底面と平行な状態で）形成されたのと等価な形状を有するダハプリズム２４１と、このダハプリズム２４１におけるダハ面２４１ｆ，２４１ｇ以外の一側面２４１ｄに対してその一側面２４２ｂが平行に近接するように配置された四角柱状の補助プリズム２４２とから、構成されている。このペシャンプリズム２４の半透明鏡２１を通過した対物光学系の光軸Axは、補助プリズム２４２の一側面２４２ａからその内部に垂直に入り、この側面２４２ａに隣接する２つの側面２４２ｂ，２４２ｃの内面によって２回折り曲げられ、補助プリズム２４２の側面２４２ｂとダハプリズム２４１の側面２４１ｄとを垂直に通過する。その後、光軸Axは、ダハプリズム２４１内で側面２４１ｅとダハ面２４１ｆ，２４１ｇと側面２４１ｄの内面によって各々折り曲げられ、側面２４１ｅから外部へ垂直に（補助プリズム２４２に入る前の光軸Axと平行な方向に）出る。なお、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Axの延長線は、像分離装置２０に取り付けられた第１ＣＣＤカメラ３０の撮像領域の中心を垂直に貫いている。ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Axがペシャンプリズム２４から出た後の光軸Axと同軸になるペシャンプリズム２４の位置を、以下、初期位置という。
【００２３】
フォーカスレンズ２５は、初期位置にあるペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系の光軸Ax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。
【００２４】
第１再結像光学系２６の第１乃至第３レンズ群２６ａ〜２６ｃも、初期位置にあるペシャンプリズム２４から出た後の光軸Ax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。これにより、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。
【００２５】
以上のように配置されているために、半透明鏡２１を透過した光束は、ペシャンプリズム２４を介してフォーカスレンズ２５と第１再結像光学系２６とを順次透過し、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面に入射する。このとき、ペシャンプリズム２４は、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）により形成される像を倒立させ、第１再結像光学系２６は、ペシャンプリズム２４により倒立された対物光学系による像の一部領域を所定の倍率に拡大して、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面上に再結像させる。そして、第１ＣＣＤカメラ３０は、この第１再結像光学系２６による像を撮像して、画像信号を出力する。この画像信号に基づいて、その像が第１モニタ２に映し出される。
【００２６】
なお、ペシャンプリズム２４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の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がペシャンプリズム２４をＸＹ面内で移動する。なお、上記の図示せぬ操作装置は、回転可能に保持されたトラックボールが操作者によって回転されることによりそのトラックボールの回転量及び回転方向に応じた信号を出力するタイプのものであっても良いし、Ｘ方向に対応するレバーとＹ方向に対応するレバーとを備えて各レバーの倒し込み量に応じた信号を出力するタイプのものであっても良い。
【００２７】
このペシャンプリズム２４が初期位置からＸＹ面内で移動された際には、ペシャンプリズム２４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。図２には、対物光学系の光軸Axがペシャンプリズム２４によってシフトされる様子も示されている。この図２に示すように、ペシャンプリズム２４を通過する前後の光軸Axが互いに同軸となる初期位置から、入射端面としての側面２４ａ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、射出端面としての側面２４ｅに対しては光軸AxはＸ方向における負の方に距離ｗだけ移動する。これは、一定位置にある対物光学系の光軸Axに対してペシャンプリズム２４をＸ方向における負の方（図２では右方）に距離ｗだけ移動させた場合に相当し、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系の光軸Ax’は、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Ax’に対して、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、ペシャンプリズム２４をＸ方向における正の方へ移動した場合には、対物光学系の光軸Axは、Ｘ方向における正の向きに、ペシャンプリズム２４の移動量の２倍の量だけシフトされる。また、このペシャンプリズム２４をＹ方向（図２では上下方向）に移動したときにも同様に、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系の光軸Ax”は、ペシャンプリズム２４に入る前の光軸Ax”に対して、ペシャンプリズム２４が移動された向きに、ペシャンプリズム２４の移動量の２倍の量だけシフトされる。
【００２８】
このようにしてペシャンプリズム２４がＸＹ面内でシフトされると、ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系の光軸Ax”が、第１再結像光学系２６の光軸Bxを含む直線上からシフトされる。このときの様子を図３に示している。ペシャンプリズム２４から出た後の対物光学系の光軸Axと第１再結像光学系２６の光軸Bxとが同軸となるペシャンプリズム２４の初期位置においては、対物光学系の光軸上を進む光線は、ペシャンプリズム２４から射出された後でも、第１再結像光学系２６の光軸Bx上を進行し、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面の中心に入射する。この状態から、図３に示すように、ペシャンプリズム２４がＸＹ面内で移動されると、ペシャンプリズム２４から出た後の光軸Axは、第１再結像光学系２６の光軸Bxからシフトされる。従って、対物光学系の光軸Ax上を進む光線は、ペシャンプリズム２４から射出された後は、第１再結像光学系２６の光軸Bxからシフトした状態で第１再結像光学系２６に入射し、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面の中心からシフトした位置に入射する。
【００２９】
このように、ペシャンプリズム２４が初期位置にある時に第１再結像光学系２６の光軸Bx上を進行して第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面の中心に達していた光線が、ペシャンプリズム２４がＸＹ面内でシフトされることによって、この撮像面における光軸Bxが貫く箇所からずれるので、第１ＣＣＤカメラ３０が撮像する像の範囲がシフトする。図１は、ペシャンプリズム２４が初期位置から若干ズレた状態において、第２モニタ３に映し出された映像中の一部領域が所定倍率で拡大されて第１モニタ２に映し出されている例を、示している。図１において、第２モニタ３の映像中の四角形の破線枠で囲った範囲が、ペシャンプリズム２４が初期位置にある時の第１ＣＣＤカメラ３０の撮影領域を示す。
【００３０】
なお、硬性内視鏡１０の対物光学系は、その対物レンズ群１１が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、上述したようにペシャンプリズム２４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方向にシフトさせた場合、第１再結像光学系２６の光軸Bx上において、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面と共役な点に対して像が移動する。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、光軸Bx上において、対物光学系の像面に対して第１再結像光学系２６に関して撮像面と等価な面が合致するように、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。
【００３１】
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、互いの光軸が平行となるように配置された対物光学系と第１再結像光学系２６との間に、像反転光学系であるペシャンプリズム２４が配置されるとともに、このペシャンプリズム２４が各光軸に直交するＸＹ面内で平行移動可能に保持されているので、硬性内視鏡１０内の対物光学系により形成される像を、第１再結像光学系２６の視野、即ち、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像領域に対して平行にシフトさせることができる。従って、第１再結像光学系２６により形成された像は、偏芯収差を伴わず、第１再結像光学系２６の光軸に直交する面から傾かず、その像面内で回転せずに、第１ＣＣＤカメラ３０によって撮像される。
【００３２】
以上に示した第１実施形態の内視鏡装置１の変形例として、ペシャンプリズム２４を他の像反転プリズム，例えば、ダハ面を有するアッベケーニッヒプリズム２４３（図４）や、直角プリズムを２個組み合わせた第１型ポロプリズム２４４（図５）等のプリズムに置き換えたものが、考えられ得る。これらの場合でも、アッベケーニッヒプリズム２４３や第１型ポロプリズム２４４がＸＹ面内で移動されることに伴って、プリズム２４３，２４４から出た後の光軸Axは、第１再結像光学系２６の光軸Bxに対してシフトされる。
【００３３】
即ち、図４及び図５に示すように、何れのプリズム２４３，２４４を採用した場合でも、これらのプリズム２４３，２４４から出た後の対物光学系の光軸Axは、これらのプリズム２４３，２４４が移動した方向へシフトされる。そのときの光軸Axのシフト量は、プリズム２４３，２４４が移動した距離（ｗ）の２倍（２ｗ）である。このとき、これらプリズム２４３，２４４を介して観察される像も、これらプリズム２４３，２４４の移動する方向に相対的にシフトされ、第１再結像光学系２６の結像面（第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面）では、第１再結像光学系２６によって形成された拡大像が、これらプリズム２４３，２４４の移動する向きとは逆の向きへ移動する。
【００３４】
なお、第１型ポロプリズム２４４が採用された場合には、このプリズム２４４を通過する前後の光軸Axは、同軸とならない。他方、ペシャンプリズム２４やアッベケーニッヒプリズム２４３が採用された場合には、これらプリズム２４，２４３に導入される前の光軸とこれらプリズム２４，２４３から導出された後の光軸とを同軸にすることが可能であるので、内視鏡装置１全体を小型化できる。
【００３５】
【実施形態２】
第２実施形態は、本発明による像サーチ装置を内視鏡装置５０に組み込んだものである。第２実施形態による内視鏡装置５０は、第１実施形態の内視鏡装置１と比較して、ペシャンプリズム２４を第２型ポロプリズム２８に置き換えるとともに、半透明鏡２１の代わりに部分反射面として形成された第２型ポロプリズム２８の第１面を用いた他は、第１実施形態の内視鏡装置１と同様の構成を有している。そこで、以下、第１実施形態の内視鏡装置１と同様の構成の部分については、その説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態の内視鏡装置５０では、図６に示すように、像分離装置２０に取り付けられた硬性内視鏡１０内の対物光学系とフォーカスレンズ２５との間に、第２型ポロプリズム２８が、配置されている。この第２型ポロプリズム２８は、１個の直角プリズム２８２と，その直角プリズム２８２の約半分の大きさの一個の直角プリズム２８３と、この直角プリズム２８３とほぼ同じ大きさの二つの直角プリズムを組み合わせた大きさのビームスプリッター２８１とから、構成されている。なお、ビームスプリッター２８１を構成する２つの直角プリズムのうちの一方の直角プリズムの斜面には、可視光を５０％の反射率で反射させる金属薄膜が蒸着されており、ビームスプリッター２８１は、その直角プリズムともう一方の直角プリズムの斜面同士を貼り合わせることによって直方体として形成されている。従って、ビームスプリッター２８１内の接合面では、入射される光束の一部が反射するとともに、残りの光束が透過する。
【００３７】
このビームスプリッター２８１は、像分離装置２０に取り付けられた硬性内視鏡１０の後方に配置されている。そして、硬性内視鏡１０の内部の対物光学系から出てビームスプリッター２８１を透過する光束の光路上には、折り返しミラー２９１が配置されている。ビームスプリッター２８１を通過する対物光学系の光軸Axは、この折り返しミラー２９１で折り曲げられた後、更に折り返しミラー２９２によってクランク状に折り曲げられ、第２再結像光学系２３の光軸上を通って第２ＣＣＤカメラ４０の撮像領域の中心を貫く。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。
【００３８】
一方、このビームスプリッター２８１の反射面では、対物光学系の光軸Axは直角に折り曲げられる。このビームスプリッター２８１で折り曲げられてＹ方向（図７の紙面に直交する方向）に沿って直角プリズム２８２に導入される光軸Axは、互いに直角に接する２つの側面の内側によって２回折り曲げられて光軸Axに直交する面内で１８０°偏向された後、直角プリズム２８３に導入される。そして、直角プリズム２８３の側面の内側によって直角に折り曲げられた光軸Axは、ビームスプリッター２８１に入る前の光軸Axと平行な方向に出る。なお、第２型ポロプリズム２８が初期位置にある時には、この第２型ポロプリズム２８から出た対物光学系の光軸Axは、フォーカスレンズ２５及び第１再結像光学系２６の光軸と同軸に配置され、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面の中心を貫いている。
【００３９】
この第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。このとき、図７の斜視図に示すように、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７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Ax’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７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Ax”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。
【００４０】
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、対物光学系の光軸Axが、第１再結像光学系２６の光軸Bxを含む直線上からシフトされる。このとき、第１実施形態の内視鏡装置１と同様に、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面を含む平面上に第１再結像光学系２６によって形成される像はシフトされ、そのシフトの向きは、第２型ポロプリズム２８が移動される向きと逆の向きになる。また、このときの第１再結像光学系２６の視野に対しては、第２型ポロプリズム２４を介して観察される対物光学系によって形成される像は、第２型ポロプリズム２４の移動方向へ相対移動される。
【００４１】
以上に示したように、第２実施形態の内視鏡装置５０によっても、像反転光学系である第２型ポロプリズム２８が光軸Axに対して直交するＸＹ面内で平行移動されるので、硬性内視鏡１０内の対物光学系により形成される像を、第１再結像光学系２６の観察視野、即ち、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像領域に対して相対的にシフトさせることができる。従って、第１再結像光学系２６により形成された像は、偏芯収差を伴わず、第１再結像光学系２６の光軸に直交する面から傾かず、その像面内で回転せずに、第１ＣＣＤカメラ３０によって撮像される。
【００４２】
【実施形態３】
第３実施形態は、本発明による像サーチ装置を監視カメラ６０に組み込んだものである。図８に示されるように、第３実施形態による監視カメラ６０は、第１実施形態における像分離装置２０に相当する本体６２と、この本体６２の前面にマウントされたレンズ鏡筒６１と、本体の後面に夫々マウントされた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。図１と図８とを見比べれば明らかなように、第３実施形態による監視カメラ６０内の構成は、第１実施形態による内視鏡装置１とほぼ共通する。従って、以下においては、監視カメラ６０の構成のうち、第１実施形態による内視鏡装置１と共通する構成については、共通する参照番号を付す代わりに、その説明を省略する。
【００４３】
レンズ鏡筒６１は、その内部に、１２０°程度の画角を有する広角レンズである対物光学系６５を、保持している。この対物光学系６５により、監視対象空間の像が形成される。
【００４４】
本体６２は、その内部に、アッベケーニッヒプリズム６３，折り返しミラー６４，折り返しミラー２２，フォーカスレンズ２５，第１再結像光学系２６、及び、第２再結像光学系２３を、有している。
【００４５】
像反転光学系としてのアッベケーニッヒプリズム６３は、対物光学系６５の光軸Axに直交するＸ方向とこのＸ方向及び光軸Axに直交するＹ方向とに平行移動可能に保持されている。図９は、このアッベケーニッヒプリズム６３の斜視図である。図８及び図９に示すように、本実施形態に用いられるアッベケーニッヒプリズム６３は、図４に示されるアッベケーニッヒプリズム２４３の基本的形状から若干変形した形状を、有する。具体的には、このアッベケーニッヒプリズム６３は、入射端面６３ｄに直交してその内部に入ってきた対物光学系６５の光軸Axを１２０°の角度で折り曲げる第１反射面６３ａ，第１反射面６３ａによって折り曲げられた光軸Axを更に折り曲げるために入射面６３ｄを通過する際の光軸Axの方向と平行な稜線を有するダハ面として形成された第２反射面６３ｂ，及び、第２反射面６３ｂによって折り曲げられた光軸Axを１２０°の角度で折り曲げて入射面６３ｄを通過する際の光軸Axの方向と平行にする第３反射面６３ｃを、基本的構成として有している。なお、このアッベケーニッヒプリズム６３は、製造の簡略化のために、第３反射面６３ｃの延長面によって、第１反射面６３ａを含む第１プリズム６３１と第２反射面６３ｂを含む第２プリズム６３２とに分割されている。さらに、第１プリズム６３１は、第１反射面６３ａが部分反射面として形成され、この第１反射面６３ａに三角プリズム６３３が貼り付けられることによって、ビームスプリッタとして構成されている。
【００４６】
本実施形態では、対物光学系６５の光軸Axに対して、フォーカスレンズ２５及び第１再結像光学系２６の光軸が、Ｘ方向（図８における上下方向）へ平行にシフトしている。アッベケーニッヒプリズム６３によって折り曲げられた対物光学系６５の光軸Axをフォーカスレンズ２５及び第１再結像光学系２６の光軸に一致させるアッベケーニッヒプリズム６３の位置を、以下、初期位置という。
【００４７】
以上のように配置されているために、対物光学系６５を透過した光束は、アッベケーニッヒプリズム６３，フォーカスレンズ２５及び第１再結像光学系２６を順次透過し、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面に入射する。このとき、アッベケーニッヒプリズム６３は、対物光学系６５により形成される像を倒立させ、第１再結像光学系２６は、アッベケーニッヒプリズム６３により倒立された対物光学系６５による像の一部領域を所定の倍率に拡大して、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像面上に再結像させる。そして、この第１再結像光学系２６による像は、第１ＣＣＤカメラ３０によって撮像され、この第１カメラ３０に接続される第１モニタ２に映し出される。
【００４８】
アッベケーニッヒプリズム６３の全体は、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。アッベケーニッヒプリズム６３が初期位置からＸＹ方向に移動された際には、アッベケーニッヒプリズム６３から導出される対物光学系６５の光軸Axが、アッベケーニッヒプリズム６３が移動された向きへ、アッベケーニッヒプリズム６３の移動量の２倍の量だけ、第１再結像光学系２６の光軸にからシフトされる。図８は、アッベケーニッヒプリズム６３が初期状態から若干ズレた状態において、第２モニタ３に映し出された映像中の一部領域が所定倍率で拡大されて第１モニタ２に映し出されている例を、示している。図８において、第２モニタ３の映像中の四角形の破線枠で囲った範囲が、初期状態での第１ＣＣＤカメラ３０の撮影領域を示す。
【００４９】
折り返しミラー６４は、アッベケーニッヒプリズム６３の第１反射面６３ａを透過した光束の光路上に配置されており、この第１反射面６３ａを通過した対物光学系６５の光軸Axを９０°折り曲げる。この折り返しミラー６４により反射される光束の光路上には、更に、折り返しミラー２２が配置されている。従って、第１反射面６３ａを通過した対物光学系６５の光軸Axは、折り返しミラー２２によって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の撮像領域の中心を垂直に貫く。
【００５０】
以上のように配置されているために、第１反射面６３ａを通過した光束は、二つの折り返しミラー６４，２２によって反射され、第２再結像光学系２３を透過し、第２ＣＣＤカメラ４０の撮像面に入射する。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対物光学系６５による像を撮像し、第２ＣＣＤカメラ４０に接続される第２モニタ３には、その像が映し出される。
【００５１】
以上に示したように、第３実施形態の監視カメラ６０によれば、互いの光軸が平行となるように配置された対物光学系６５と第１再結像光学系２６との間に、像反転光学系であるアッベケーニッヒプリズム６３が配置されるとともに、このアッベケーニッヒプリズム６３が各光軸に直交するＸＹ面内で平行移動可能に保持されているので、対物光学系６５により形成される像を、第１再結像光学系２６の視野、即ち、第１ＣＣＤカメラ３０の撮像領域に対して平行に相対的にシフトさせることができる。従って、第１再結像光学系２６により形成された像は、偏芯収差を伴わず、第１再結像光学系２６の光軸に直交する面から傾かず、その像面内で回転せずに、第１ＣＣＤカメラ３０によって撮像される。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明による像サーチ装置は、対物光学系によって形成される像の中から観察すべき対象領域を任意にサーチすることを可能にするために、第１再結像光学系の視野に対して対物光学系によって形成される像を移動させる場合でも、その像に偏芯収差を生じさせることなく、第１再結像光学系の光軸に直交する面内でのその像の平行移動のみを許容する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施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である。
【図２】第１実施形態に用いられるペシャンプリズムの拡大斜視図である。
【図３】ペシャンプリズムをＸ方向における正の方へ移動したときの対物光学系の光軸の状態を示した説明図である。
【図４】第１実施形態の変形例に用いられるアッベケーニッヒプリズムの斜視図である。
【図５】第１実施形態の変形例に用いられる第１型ポロプリズムの斜視図である。
【図６】本発明の第２実施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である。
【図７】第２実施形態に用いられる第２型ポロプリズムの拡大斜視図である。
【図８】本発明の第３実施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である。
【図９】 第３実施形態に用いられるアッベケーニッヒプリズムの拡大斜視図である。
【符号の説明】
１，５０    内視鏡装置
２，３      モニタ
１０        硬性内視鏡
１１        対物レンズ群
１２        リレーレンズ
２３        第２結像光学系
２４        ペシャンプリズム
２５        フォーカスレンズ
２６        第１結像光学系
２７        移動機構
２７ａ      ＸＹステージ
２８        第２型ポロプリズム
３０，４０  ＣＣＤカメラ
６０        監視カメラ
６３        アッベケーニッヒプリズム
６５        対物光学系
２４３      アッベケーニッヒプリズム
２４４      第１型ポロプリズム
【図１】
0003967580.tif 000002
【図２】
0003967580.tif 000003
【図３】
0003967580.tif 000004
【図４】
0003967580.tif 000005
【図５】
0003967580.tif 000006
【図６】
0003967580.tif 000007
【図７】
0003967580.tif 000008
【図８】
0003967580.tif 000009
【図９】
0003967580.tif 000010