[go: up one dir, main page]

JP3559341B2 - Stereoscopic endoscope - Google Patents

Stereoscopic endoscope Download PDF

Info

Publication number
JP3559341B2
JP3559341B2 JP05061395A JP5061395A JP3559341B2 JP 3559341 B2 JP3559341 B2 JP 3559341B2 JP 05061395 A JP05061395 A JP 05061395A JP 5061395 A JP5061395 A JP 5061395A JP 3559341 B2 JP3559341 B2 JP 3559341B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prism
pupil
optical system
image
light beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP05061395A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08220449A (en
Inventor
尊臣 関谷
Original Assignee
ペンタックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ペンタックス株式会社 filed Critical ペンタックス株式会社
Priority to JP05061395A priority Critical patent/JP3559341B2/en
Priority to US08/564,537 priority patent/US5976071A/en
Publication of JPH08220449A publication Critical patent/JPH08220449A/en
Priority to US09/309,889 priority patent/US6338711B1/en
Priority to US09/309,552 priority patent/US6517479B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3559341B2 publication Critical patent/JP3559341B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Endoscopes (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、物体を立体的に観察、撮影する立体視内視鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
立体視内視鏡は、物体像を形成する対物レンズ系、この像を伝達するリレーレンズ系から成る一次光学系と、この一次光学系により伝達された像を左右に分割する瞳分割手段と、分割された2つの像をそれぞれ観察、あるいは撮像する二次光学系とを備え、体腔内の部位を観察するための医療用、あるいはエンジン等の機械内部を観察するための工業用の用途等に用いられる。この種の立体視内視鏡は、例えば特開平6−194581号公報に開示されている。
【0003】
従来の立体視内視鏡では、瞳分割手段としてダハミラー、反射プリズム等の反射用の光学素子が用いられており、分割された光束はそれぞれ一次光学系の光軸から垂直に離れる方向に反射される。二次光学系には、瞳分割手段で反射された光束を再度反射させて同一の方向に向けるための反射面が一対設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の立体視内視鏡では、反射面を利用して瞳を分割しており、上述のように分離後の各光束が一次光学系の光軸に対して垂直に、かつ互いに離れる方向に進むため、分離された光束を受ける二次光学系の配置スペースが大きくなるという問題がある。
【0005】
【発明の目的】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、分割後の光路間の広がりを小さくして二次光学系の配置スペースを小さくすることができる立体視内視鏡の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる立体視内視鏡は、上記の目的を達成させるため、物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、一次光学系の瞳位置に配置され、物体を異なる方向から観察できるよう瞳内の光束を2つの領域に分割し、かつ、分割された光束を異なる方向に屈折させる瞳分割プリズムと、瞳分割プリズムで分割された光束を取り込む一対の二次光学系とを有することを特徴とする。
【0007】
【実施例】
以下、この発明にかかる立体視内視鏡の実施例を説明する。
【0008】
【実施例1】
実施例1の立体視内視鏡は、図1に示されるように、体腔内等の狭い空間内部に挿入される管状の挿入部1と、この挿入部1の基端側に接続された観察部2とを備える。
【0009】
挿入部1の内部には、物体の像を形成する3群4枚構成の対物レンズ系11と、対物レンズ系11により形成された像を伝達する複数のレンズ系から構成される第1のリレーレンズ系12と、射出瞳を形成する第2のリレーレンズ系13とが物体側から順に配置され、これらのレンズ系により一次光学系10が構成されている。
【0010】
観察部2内には、物体を異なる方向から観察できるよう瞳内の光束を2つの領域に分割し、かつ、分割された光束を異なる方向に屈折させる一対の楔型の瞳分割プリズム70,71が一次光学系10の瞳位置に一致して配置されると共に、これらの瞳分割プリズム70,71で分割された光束を受光する一対の二次光学系30a,30bが配置されている。
【0011】
瞳分割プリズム70は、色収差を低減するために分散値が異なる2つのプリズム70a,70bを貼り合わせた色消しプリズムとして構成される。同様にして、他方の瞳分割プリズム71も、2つのプリズム71a,71bを貼り合わせた色消しプリズムとして構成される。
【0012】
色消しのための条件は、それぞれのプリズムの頂角をA1,A2、分散値をV1,V2、屈折率をN1,N2、両プリズムの合成偏角をDtとして、以下の式で与えられる。
【0013】
【数1】
A1=Dt・V1/((N1−1)・(V1−V2))
A2=Dt・V2/((N2−1)・(V2−V1))
【0014】
また、瞳分割プリズム70,71は、一次光学系10の瞳に到達した光束を立体視が可能なように左右の2成分に分割し、それぞれの成分を一次光学系10の光軸Ax1から離れる方向に屈折させるよう楔の先端側を一次光学系10の光軸Ax1に向け、光軸Ax1に対して対称に配置されている。
【0015】
各二次光学系30a,30bは、結像レンズ系32a,32b、受像素子34a,34bから構成される。瞳分割プリズム70,71により2つの領域に分割された各光束は、それぞれ結像レンズ系32a,32bを透過し、CCD等の撮像素子34a,34b上に結像する。結像レンズ系32a,32bは、それぞれの光軸が瞳分割プリズム70,71で屈折された光路に対して平行になるように、一次光学系10の光軸Ax1に対して傾いて配置されており、撮像素子34a,34bは、それぞれの受光面が結像レンズ系32a,32bの光軸に対して垂直となるよう配置されている。
【0016】
立体視を可能とするためには、1つの物体を異なる方向から観察する必要があり、そのためには、左右の二次光学系に対して瞳内の異なる領域を通過した光束を導く必要がある。そこで、瞳分割プリズム70,71は、一次光学系10の瞳位置に光軸に対して対称に設けられている。これにより、二次光学系30a,30bに入射する光束の中心軸は、瞳上で所定の間隔をなし、この間隔に応じた視差を各撮像素子により撮影される像の間に与えることができる。なお、二次光学系に入射する光束の中心軸は、分割された光束の断面の重心位置を通る軸として定義される。
【0017】
したがって、各撮像素子34a,34bにより撮影された画像をそれぞれ別個のディスプレイに表示し、各ディスプレイを右眼、左目で別個に観察することにより、立体画像を得ることができる。また、撮像手段により撮像した画像をVTR等により立体情報を保ったまま記録することもできる。
【0018】
なお、上記のようにプリズムを用いて光路を偏向すると、撮像素子上に形成される像に台形歪みが生じる。この実施例では、撮像素子により撮影された画像にアフィン変換等の画像処理を施すことにより、台形歪みを補正している。
【0019】
実施例1によれば、瞳分割素子としてプリズムを用いることにより、分割された光束のなす角度を必要最小限に設定することができ、二次光学系の配置スペースを従来より小さく抑えることができる。特に、実施例1のように撮像素子を用いて像を撮影する場合には、肉眼による直接観察の場合と違って二次光学系の軸間隔を眼幅に合わせる必要がないため、結像レンズと撮像素子とのサイズに合わせて観察部2のサイズを最小限に抑えることができる。また、二次光学系の光軸が平行である必要もないため、二次光学系の構成を結像レンズと撮像素子のみに単純化することが可能となる。
【0020】
【実施例2】
図2は、実施例2の立体視内視鏡を示す全体の説明図である。この実施例2では、瞳分割プリズム70,71を中央に間隔があくよう離間させ、この間隔を覆うように矩形の遮光板22を配置している。他の構成は実施例1と同一である。遮光板22を配置することにより、瞳の中央部を遮光し、二次光学系30a,30bに入射する光束の中心軸の間隔(入射軸間隔)を、遮光板22が設けられていない実施例1の場合と比較して大きく設定している。
【0021】
二次光学系に入射する光束の中心軸間隔が大きくなると、二次光学系に入射する光量は低下するが、対物レンズ系から被観察物体までの距離が同一であれば、物体に対する見込み角度が大きくなるため、立体感(浮き上がり度)を増すことができる。したがって、物体距離がより遠い場合にも、立体感を得ることができる。
【0022】
なお、図3に示されるように瞳分割プリズム70,71を実施例1と同様に接触させて配置した場合にも、両プリズムの楔の先端部分を覆うようにリレーレンズ系13側に遮光板22を設けることにより、実施例2と同様に入射軸間隔を広くするという効果を得ることができる。また、図3の例の場合、遮光板22の幅を変更可能とすれば、観察中に立体感を変更することも可能となる。
【0023】
実施例2の場合にも、撮像素子上の画像には台形歪みが発生するため、これを表示する際にはアフィン変換等の画像処理が必要となる。
【0024】
【実施例3】
図4は、この発明の立体視内視鏡の実施例3を示す全体の説明図である。この実施例では、各二次光学系30a,30bにより肉眼による観察が可能となるよう構成されている。挿入部1の構成は上記の実施例と同一であるため、観察部2の構成についてのみ説明する。
【0025】
観察部2内には、瞳分割手段としての一対の瞳分割プリズム70,71が配置されると共に、これらの瞳分割プリズム70,71で分割された光束を受光する一対の二次光学系30a,30bが配置されている。各二次光学系30a,30bは、光路偏向プリズム72a,72b、結像レンズ系32a,32b、接眼レンズ系33a,33bから構成される。
【0026】
瞳分割プリズム70,71により屈折されて光軸Ax1から離れる方向に屈折された光束は、光路偏向プリズム72a,72bにより一次光学系10の光軸Ax1と平行な方向に屈折され、結像レンズ系32a,32b、接眼レンズ系33a,33bを介して観察者の左右各々の眼に入射し、観察者は対象物を立体的に観察することができる。
【0027】
なお、瞳分割プリズム70,71と光路偏向プリズム72a,72bとは同一の材質により等しい頂角で形成されており、一方で発生した色収差を他方で相殺することができるため、各プリズム単独では色収差補正のために貼り合わせとする必要はない。
【0028】
また、このようにプリズムを組み合わせて使用すれば台形歪みは発生せず、かつ、二次光学系の光軸を平行にすることができるため、直接肉眼で観察することができる。
【0029】
実施例3の構成においても、接眼レンズ系33a,33bに代えて結像レンズ系32a,32bの像面位置に撮像素子を設けることにより、実施例1、2と同様に立体画像を映像信号として取り出すことができる。この場合には、台形歪みを補正するためのアフィン変換等の画像処理は不要である。
【0030】
【実施例4】
図5は、この発明にかかる立体視内視鏡の実施例4を示す要部の光路図である。瞳分割プリズム73は、一次光学系の光軸Ax1を中心として両端に向けて光軸方向の厚さが薄くなる屋根型プリズムである。入射端面73a,73bに入射した光束は、それぞれ光軸を境界として入射した側とは反対側に向けて偏向され、光軸Ax1を挟んで各面の反対側に位置する二次光学系30a,30bにそれぞれ入射する。
【0031】
二次光学系30a,30bに入射した光束は、それぞれ結像レンズ32a,32bにより撮像素子34a,34b上に結像する。実施例4では、撮像素子上の画像は台形歪みを含むため、これを補正するためにアフィン変換等の画像処理が必要である。
【0032】
図6は、実施例4の変形例を示す。この例では、屋根型プリズム73と結像レンズ32a,32bとの間に、単一の光路偏向プリズム74が配置されている。瞳分割プリズム23の一方の入射端面73aに入射した光束は、光路偏向プリズム74の射出端面74aから射出されて結像レンズ32aに入射し、他方の入射端面73bに入射した光束は、他方の射出端面74bから射出されて結像レンズ32bに入射する。
【0033】
この例でも、瞳分割プリズム73の頂角と光路偏向プリズム74の頂角とは等しく設定され、かつ、各プリズムは同一の材質で形成されているため、二次光学系の光軸を平行とし、かつ、色収差、台形歪みの発生を防ぐことができる。
【0034】
【実施例5】
図7は、この発明にかかる立体視内視鏡の実施例5を示す観察部の説明図である。実施例5の立体視構成内視鏡は、一次光学系10が設けられた挿入部1のみで単眼視用の硬性鏡を構成しており、この硬性鏡に瞳分割手段と二次光学系とが設けられた観察部2を両眼視用アダプターとして取り付けて構成されている。光学的な構成は、図1に示す実施例1と同一である。
【0035】
挿入部1の基端側には、単眼での観察時に観察者の目の周囲に接触して周辺光を遮断するつば状のフード14が取り付けられている。観察部2は、このフード14に取り付けられたアタッチメント50を介して挿入部1に固定されている。
【0036】
アタッチメント50は、フード14に観察部2側から当てつけられてフード14を外側から囲み込む取り付け環51と、このフード14に物体側から当接して取り付け環51に当てつける当てつけ片52と、当てつけ片52を取り付け環51に固定する固定ボルト53とから構成される。
【0037】
取り付け環51は、フード14に当接する中央に開口が形成された円板部51aと、この円板部51aの周縁部から物体側に向けて立ち上げられてフード14の外周を囲む円筒部51bと、この円筒部の物体側先端から内周に向けて形成されたフランジ部51cとから一体に構成されている。当てつけ片52は、断面L字状の小片であり、周方向の少なくとも3カ所でフード14を取り付け環51に当てつけている。
【0038】
また、取り付け環51の観察部2側の面の外周部には、周方向の3カ所に観察部2側に向けて突出する調整ボルト54が固定されている。観察部2には、挿入部1側の周辺部に外方フランジ2bが形成されると共に、この外方フランジ2bには調整ボルト54が挿通される貫通孔2cが穿設されている。調整ボルト54は、貫通孔2cに挿通された状態で外方フランジ2bの両側に位置するナット55,56により外方フランジ2bに固定され、アタッチメント50に取り付けられた挿入部1を観察部2に対して固定する。
【0039】
なお、実施例5では、3本の調整ボルト54に螺合するそれぞれのナット55,56の位置を調整することにより、アタッチメント50と観察部2との位置関係を三次元的に調整することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、瞳を分割するためにプリズムの屈折作用を利用することにより、分割された光束の広がり角度を反射作用を用いたものより小さくすることができ、二次光学系の配置スペースを小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の立体視内視鏡の実施例1を示す全体の平面図である。
【図2】この発明の立体視内視鏡の実施例2を示す観察部の平面図である。
【図3】実施例2の変形例を示す要部の光路図である。
【図4】この発明の立体視内視鏡の実施例3を示す全体の平面図である。
【図5】この発明の立体視内視鏡の実施例4を示す要部の光路図である。
【図6】実施例4の変形例を示す要部の光路図である。
【図7】この発明の立体視内視鏡の実施例5を示す観察部の平面図である。
【符号の説明】
1 挿入部
2 観察部
10 一次光学系
11 対物レンズ系
12 第1のリレーレンズ系
13 第2のリレーレンズ系
14 フード
30a,30b 二次光学系
32a,32b 結像レンズ系
34a,34b 撮像素子
70,71 瞳分割プリズム
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a stereoscopic endoscope for observing and photographing an object three-dimensionally.
[0002]
[Prior art]
The stereoscopic endoscope has an objective lens system that forms an object image, a primary optical system that includes a relay lens system that transmits the image, and a pupil dividing unit that divides the image transmitted by the primary optical system into left and right, Equipped with a secondary optical system that observes or captures the two divided images, respectively, for medical use for observing a site in a body cavity, or industrial use for observing the inside of a machine such as an engine. Used. This type of stereoscopic endoscope is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-194581.
[0003]
Conventional stereoscopic endoscopes use a reflection optical element such as a roof mirror or a reflecting prism as a pupil splitting unit, and each split light beam is reflected in a direction perpendicularly away from the optical axis of the primary optical system. You. The secondary optical system is provided with a pair of reflecting surfaces for reflecting the light beam reflected by the pupil dividing means again and directing it in the same direction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional stereoscopic endoscope, a pupil is divided by using a reflecting surface, and as described above, the separated luminous flux is directed perpendicular to the optical axis of the primary optical system and away from each other. Therefore, there is a problem that a space for disposing the secondary optical system for receiving the separated light beam becomes large.
[0005]
[Object of the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and provides a stereoscopic endoscope that can reduce the spread between optical paths after division and reduce the space for disposing a secondary optical system. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a stereoscopic endoscope according to the present invention is arranged at a pupil position of a primary optical system having an objective lens system and a relay lens system arranged in order from the object side, and a pupil position of the primary optical system. A pupil splitting prism that splits the light beam in the pupil into two regions so that the object can be observed from different directions, and refracts the split light beam in different directions; and a pair of light beams that capture the light beam split by the pupil splitting prism. And a secondary optical system.
[0007]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the stereoscopic endoscope according to the present invention will be described.
[0008]
Embodiment 1
As shown in FIG. 1, a stereoscopic endoscope according to a first embodiment includes a tubular insertion unit 1 inserted into a narrow space such as a body cavity, and an observation unit connected to a proximal end of the insertion unit 1. Unit 2.
[0009]
Inside the insertion section 1, a first relay including an objective lens system 11 configured of three groups and four lenses for forming an image of an object, and a plurality of lens systems for transmitting an image formed by the objective lens system 11 A lens system 12 and a second relay lens system 13 forming an exit pupil are arranged in this order from the object side, and these lens systems constitute a primary optical system 10.
[0010]
In the observation unit 2, a pair of wedge-shaped pupil splitting prisms 70 and 71 for dividing the light beam in the pupil into two regions and refracting the split light beam in different directions so that the object can be observed from different directions. Are arranged so as to coincide with the pupil position of the primary optical system 10, and a pair of secondary optical systems 30a and 30b that receive the light beams split by these pupil splitting prisms 70 and 71 are arranged.
[0011]
The pupil splitting prism 70 is configured as an achromatic prism in which two prisms 70a and 70b having different dispersion values are bonded together to reduce chromatic aberration. Similarly, the other pupil splitting prism 71 is also configured as an achromatic prism in which two prisms 71a and 71b are bonded.
[0012]
The conditions for achromatism are given by the following equations, where the apex angles of the respective prisms are A1 and A2, the dispersion values are V1 and V2, the refractive indices are N1 and N2, and the combined deflection angle of both prisms is Dt.
[0013]
(Equation 1)
A1 = Dt · V1 / ((N1-1) · (V1-V2))
A2 = Dt · V2 / ((N2-1) · (V2-V1))
[0014]
The pupil splitting prisms 70 and 71 divide the light beam that has reached the pupil of the primary optical system 10 into two components, left and right, so that stereoscopic viewing is possible, and separate each component from the optical axis Ax1 of the primary optical system 10. The wedges are arranged symmetrically with respect to the optical axis Ax1 with the tip side of the wedge facing the optical axis Ax1 of the primary optical system 10 so as to be refracted in the direction.
[0015]
Each of the secondary optical systems 30a and 30b includes an imaging lens system 32a and 32b, and image receiving elements 34a and 34b. Each light beam split into two regions by the pupil splitting prisms 70 and 71 passes through the imaging lens systems 32a and 32b, respectively, and forms an image on the imaging devices 34a and 34b such as a CCD. The imaging lens systems 32a and 32b are arranged obliquely with respect to the optical axis Ax1 of the primary optical system 10 so that their optical axes are parallel to the optical paths refracted by the pupil splitting prisms 70 and 71. The imaging devices 34a and 34b are arranged so that their light receiving surfaces are perpendicular to the optical axes of the imaging lens systems 32a and 32b.
[0016]
In order to enable stereoscopic viewing, it is necessary to observe one object from different directions, and for that purpose, it is necessary to guide light beams passing through different regions in the pupil to the left and right secondary optical systems. . Therefore, the pupil splitting prisms 70 and 71 are provided at the pupil position of the primary optical system 10 symmetrically with respect to the optical axis. Accordingly, the central axes of the light beams incident on the secondary optical systems 30a and 30b form a predetermined interval on the pupil, and a parallax corresponding to the interval can be provided between images captured by the respective image sensors. . The central axis of the light beam incident on the secondary optical system is defined as an axis passing through the position of the center of gravity of the cross section of the split light beam.
[0017]
Therefore, a stereoscopic image can be obtained by displaying images captured by the imaging devices 34a and 34b on separate displays, and observing each display separately with the right eye and the left eye. Further, an image captured by the image capturing means can be recorded by a VTR or the like while maintaining stereoscopic information.
[0018]
When the optical path is deflected by using the prism as described above, trapezoidal distortion occurs in an image formed on the image sensor. In this embodiment, trapezoidal distortion is corrected by performing image processing such as affine transformation on an image captured by an image sensor.
[0019]
According to the first embodiment, by using the prism as the pupil splitting element, the angle formed by the split light beams can be set to the minimum necessary, and the arrangement space of the secondary optical system can be suppressed smaller than before. . In particular, when an image is taken using an image sensor as in the first embodiment, unlike the case of direct observation with the naked eye, it is not necessary to adjust the axial interval of the secondary optical system to the interpupillary distance. The size of the observation unit 2 can be minimized in accordance with the size of the imaging unit and the size of the imaging device. In addition, since the optical axes of the secondary optical system do not need to be parallel, the configuration of the secondary optical system can be simplified to only the imaging lens and the imaging device.
[0020]
Embodiment 2
FIG. 2 is an overall explanatory diagram illustrating the stereoscopic endoscope according to the second embodiment. In the second embodiment, the pupil splitting prisms 70 and 71 are separated from each other so as to have an interval at the center, and the rectangular light shielding plate 22 is disposed so as to cover the interval. Other configurations are the same as those of the first embodiment. The embodiment in which the light-shielding plate 22 is arranged to shield the central part of the pupil, and the interval between the central axes of the light beams incident on the secondary optical systems 30a and 30b (interval of the incident axis) is not provided with the light-shielding plate 22. The value is set to be larger than in the case of 1.
[0021]
When the central axis interval of the light beam incident on the secondary optical system increases, the amount of light incident on the secondary optical system decreases.However, if the distance from the objective lens system to the object to be observed is the same, the expected angle with respect to the object is reduced. Since it becomes large, a three-dimensional appearance (degree of lifting) can be increased. Therefore, even when the object distance is longer, a three-dimensional effect can be obtained.
[0022]
As shown in FIG. 3, even when the pupil splitting prisms 70 and 71 are arranged in contact with each other in the same manner as in the first embodiment, a light shielding plate is provided on the side of the relay lens system 13 so as to cover the tip portions of the wedges of both prisms. By providing 22, it is possible to obtain the effect of increasing the interval between the incident axes, as in the second embodiment. In the case of the example of FIG. 3, if the width of the light-shielding plate 22 can be changed, the stereoscopic effect can be changed during observation.
[0023]
Also in the case of the second embodiment, since trapezoidal distortion occurs in the image on the image sensor, image processing such as affine transformation is required when displaying this.
[0024]
Embodiment 3
FIG. 4 is an overall explanatory diagram showing Embodiment 3 of the stereoscopic endoscope of the present invention. In this embodiment, each of the secondary optical systems 30a and 30b is configured to enable observation with the naked eye. Since the configuration of the insertion section 1 is the same as in the above embodiment, only the configuration of the observation section 2 will be described.
[0025]
A pair of pupil splitting prisms 70 and 71 as pupil splitting means are arranged in the observation unit 2 and a pair of secondary optical systems 30a and 30a receive light beams split by the pupil splitting prisms 70 and 71. 30b are arranged. Each of the secondary optical systems 30a and 30b includes optical path deflecting prisms 72a and 72b, imaging lens systems 32a and 32b, and eyepiece lens systems 33a and 33b.
[0026]
The light flux refracted by the pupil splitting prisms 70 and 71 and refracted in a direction away from the optical axis Ax1 is refracted by the optical path deflecting prisms 72a and 72b in a direction parallel to the optical axis Ax1 of the primary optical system 10 to form an imaging lens system. The light enters the left and right eyes of the observer via the eyepiece systems 33a and 33b, and the observer can observe the object three-dimensionally.
[0027]
The pupil splitting prisms 70 and 71 and the optical path deflecting prisms 72a and 72b are formed of the same material and have the same apex angle, and the chromatic aberration generated on one side can be canceled out on the other. It is not necessary to bond them for correction.
[0028]
When the prisms are used in combination in this manner, trapezoidal distortion does not occur and the optical axis of the secondary optical system can be made parallel, so that it can be directly observed with the naked eye.
[0029]
Also in the configuration of the third embodiment, a stereoscopic image is converted into a video signal as in the first and second embodiments by providing an image sensor at the image plane position of the imaging lens systems 32a and 32b instead of the eyepiece lens systems 33a and 33b. Can be taken out. In this case, image processing such as affine transformation for correcting trapezoidal distortion is unnecessary.
[0030]
Embodiment 4
FIG. 5 is an optical path diagram of a main part of a stereoscopic endoscope according to a fourth embodiment of the present invention. The pupil splitting prism 73 is a roof-type prism whose thickness in the optical axis direction decreases toward both ends with the optical axis Ax1 of the primary optical system as a center. The light beams incident on the incident end faces 73a and 73b are deflected toward the opposite sides from the incident side with the optical axis as a boundary, and the secondary optical systems 30a and 30a located on opposite sides of the respective surfaces with respect to the optical axis Ax1. 30b.
[0031]
The light beams incident on the secondary optical systems 30a and 30b are imaged on the imaging devices 34a and 34b by the imaging lenses 32a and 32b, respectively. In the fourth embodiment, since the image on the image sensor includes trapezoidal distortion, image processing such as affine transformation is required to correct this.
[0032]
FIG. 6 shows a modification of the fourth embodiment. In this example, a single optical path deflection prism 74 is disposed between the roof prism 73 and the imaging lenses 32a and 32b. The light beam incident on one incident end face 73a of the pupil splitting prism 23 is emitted from the exit end face 74a of the optical path deflecting prism 74 and is incident on the imaging lens 32a, and the light beam incident on the other incident end face 73b is emitted from the other The light exits from the end face 74b and enters the imaging lens 32b.
[0033]
Also in this example, the apex angle of the pupil splitting prism 73 and the apex angle of the optical path deflection prism 74 are set to be equal, and since each prism is formed of the same material, the optical axis of the secondary optical system is set to be parallel. In addition, chromatic aberration and trapezoidal distortion can be prevented.
[0034]
Embodiment 5
FIG. 7 is an explanatory diagram of an observation unit showing a fifth embodiment of the stereoscopic endoscope according to the present invention. In the stereoscopic configuration endoscope of the fifth embodiment, a rigid microscope for monocular vision is configured only by the insertion section 1 provided with the primary optical system 10, and the rigid mirror has a pupil dividing means, a secondary optical system, Is attached as an adapter for binocular vision. The optical configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0035]
A brim-shaped hood 14 that comes into contact with the periphery of the observer's eyes when observing with a single eye and blocks ambient light is attached to the base end side of the insertion section 1. The observation section 2 is fixed to the insertion section 1 via an attachment 50 attached to the hood 14.
[0036]
The attachment 50 is attached to the hood 14 from the observation unit 2 side and surrounds the hood 14 from the outside, an attachment piece 52 that comes into contact with the hood 14 from the object side and attaches to the attachment ring 51, and an attachment piece 52. And a fixing bolt 53 for fixing the fixing member 52 to the mounting ring 51.
[0037]
The mounting ring 51 includes a disk portion 51a having an opening formed in the center that contacts the hood 14, and a cylindrical portion 51b that is raised from the peripheral edge of the disk portion 51a toward the object side and surrounds the outer periphery of the hood 14. And a flange portion 51c formed from the object-side tip of the cylindrical portion toward the inner periphery. The attaching piece 52 is a small piece having an L-shaped cross section, and the hood 14 is applied to the mounting ring 51 at at least three locations in the circumferential direction.
[0038]
In addition, adjustment bolts 54 protruding toward the observation unit 2 side are fixed to three places in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the surface of the mounting ring 51 on the observation unit 2 side. The observation section 2 has an outer flange 2b formed in a peripheral portion on the insertion section 1 side, and a through hole 2c through which the adjustment bolt 54 is inserted is formed in the outer flange 2b. The adjustment bolt 54 is fixed to the outer flange 2b by nuts 55 and 56 located on both sides of the outer flange 2b while being inserted into the through hole 2c, and the insertion portion 1 attached to the attachment 50 is attached to the observation portion 2. Fix for.
[0039]
In the fifth embodiment, the positional relationship between the attachment 50 and the observation unit 2 can be three-dimensionally adjusted by adjusting the positions of the nuts 55 and 56 screwed to the three adjustment bolts 54. it can.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using the refraction function of the prism to split the pupil, the spread angle of the split light beam can be made smaller than that using the reflection function. The space for disposing the next optical system can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall plan view showing a first embodiment of a stereoscopic endoscope according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an observation unit showing a stereoscopic endoscope according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 3 is an optical path diagram of a main part showing a modification of the second embodiment.
FIG. 4 is an overall plan view showing Embodiment 3 of the stereoscopic endoscope of the present invention.
FIG. 5 is an optical path diagram of a main part of a stereoscopic endoscope according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an optical path diagram of a main part showing a modification of the fourth embodiment.
FIG. 7 is a plan view of an observation unit showing a fifth embodiment of the stereoscopic endoscope according to the present invention;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 Insertion unit 2 Observation unit 10 Primary optical system 11 Objective lens system 12 First relay lens system 13 Second relay lens system 14 Hoods 30a, 30b Secondary optical systems 32a, 32b Imaging lens systems 34a, 34b Image sensor 70 , 71 Pupil splitting prism

Claims (10)

物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、
前記一次光学系の瞳位置に配置され、前記物体を異なる方向から観察できるよう前記瞳内の光束を2つの領域に分割し、かつ、分割された光束を異なる方向に屈折させる瞳分割プリズムと、
前記瞳分割プリズムで分割された光束を取り込む一対の二次光学系とを有することを特徴とする立体視内視鏡。
A primary optical system having an objective lens system and a relay lens system arranged in order from the object side,
A pupil splitting prism arranged at a pupil position of the primary optical system, splitting a light beam in the pupil into two regions so that the object can be observed from different directions, and refracting the split light beam in different directions;
A stereoscopic endoscope comprising: a pair of secondary optical systems for receiving the light beam split by the pupil splitting prism.
前記各瞳分割プリズムは、該プリズムによる色収差を低減する色消しプリズムで構成されることを特徴とする請求項1に記載の立体視内視鏡。The stereoscopic endoscope according to claim 1, wherein each of the pupil splitting prisms is configured by an achromatic prism that reduces chromatic aberration caused by the prism. 前記瞳分割プリズムは、前記一次光学系の光軸を中心に対称に配置された一対の楔型プリズムから構成されることを特徴とする請求項1に記載の立体視内視鏡。The stereoscopic endoscope according to claim 1, wherein the pupil splitting prism includes a pair of wedge-shaped prisms arranged symmetrically about an optical axis of the primary optical system. 前記楔型プリズムは、前記分割された光束を前記一次光学系の光軸から離れる方向に屈折させるよう楔の先端を前記光軸側に向けて配置されていることを特徴とする請求項3に記載の立体視内視鏡。4. The wedge-shaped prism according to claim 3, wherein the wedge-shaped prism is disposed such that a tip end of the wedge is directed toward the optical axis so as to refract the split light beam in a direction away from an optical axis of the primary optical system. 5. A stereoscopic endoscope as described. 前記瞳分割プリズムは、前記一次光学系の光軸を中心として該中心から遠ざかるのにしたがって前記光軸方向の厚さが薄くなる屋根型プリズムであることを特徴とする請求項1に記載の立体視内視鏡。The three-dimensional prism according to claim 1, wherein the pupil splitting prism is a roof-type prism whose thickness in the optical axis direction decreases with distance from the center with respect to the optical axis of the primary optical system. Endoscope. 前記二次光学系は、前記瞳分割プリズムにより屈折された光束を前記一次光学系の光軸と平行な方向に屈折させる光路偏向プリズムを備えることを特徴とする請求項1に記載の立体視内視鏡。The stereoscopic vision according to claim 1, wherein the secondary optical system includes an optical path deflection prism that refracts a light beam refracted by the pupil splitting prism in a direction parallel to an optical axis of the primary optical system. Endoscope. 前記光路偏向プリズムは、前記瞳分割プリズムと頂角および材質が同一であることを特徴とする請求項6に記載の立体視内視鏡。The stereoscopic endoscope according to claim 6, wherein the optical path deflection prism has the same apex angle and material as the pupil division prism. 前記光路偏向プリズムは、それぞれの二次光学系に1つづつ配置されていることを特徴とする請求項6に記載の立体視内視鏡。The stereoscopic endoscope according to claim 6, wherein the optical path deflecting prism is disposed one by one in each of the secondary optical systems. 前記二次光学系は、前記分割プリズムにより分割された光束をそれぞれ結像させる結像レンズ系と、該像を撮影する撮像素子とをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1に記載の立体視内視鏡。2. The stereoscopic vision according to claim 1, wherein the secondary optical system includes an imaging lens system that forms an image of each of the light beams split by the splitting prism, and an image sensor that captures the image. 3. Endoscope. 前記二次光学系は、前記分割プリズムにより分割された光束をそれぞれ結像させる結像レンズ系と、該像を観察者の眼に導く接眼レンズ系とをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1に記載の立体視内視鏡。2. The secondary optical system according to claim 1, further comprising an imaging lens system configured to form an image of each of the light beams split by the splitting prism, and an eyepiece lens system configured to guide the image to an observer's eye. 3. A stereoscopic endoscope according to item 1.
JP05061395A 1994-11-29 1995-02-15 Stereoscopic endoscope Expired - Fee Related JP3559341B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05061395A JP3559341B2 (en) 1995-02-15 1995-02-15 Stereoscopic endoscope
US08/564,537 US5976071A (en) 1994-11-29 1995-11-29 Stereoscopic endoscope
US09/309,889 US6338711B1 (en) 1994-11-29 1999-05-11 Stereoscopic endoscope
US09/309,552 US6517479B1 (en) 1994-11-29 1999-05-11 Stereoscopic endoscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05061395A JP3559341B2 (en) 1995-02-15 1995-02-15 Stereoscopic endoscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08220449A JPH08220449A (en) 1996-08-30
JP3559341B2 true JP3559341B2 (en) 2004-09-02

Family

ID=12863834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05061395A Expired - Fee Related JP3559341B2 (en) 1994-11-29 1995-02-15 Stereoscopic endoscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3559341B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7369232B2 (en) 2002-01-17 2008-05-06 The Furukawa Electric Co., Ltd. Stokes parameter measurement device and method
JP4661606B2 (en) * 2006-01-19 2011-03-30 株式会社ニコン Bending optical system and electronic imaging device
CN102920437B (en) * 2012-10-29 2015-03-11 广州市盛光微电子有限公司 Close-distance imaging device and using method thereof
JP6150717B2 (en) * 2013-12-05 2017-06-21 オリンパス株式会社 Stereo imaging optical system, stereo imaging device, and endoscope
US10295817B2 (en) * 2016-06-01 2019-05-21 General Electric Company Stereo imaging system

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08220449A (en) 1996-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6682478B2 (en) Endoscope apparatus with an insertion part having a small outer diameter which includes and object optical system
JP4248771B2 (en) Endoscope device
WO2011049195A1 (en) Objective optical system for three-dimensional image capturing and endoscope
US8035576B2 (en) Head-mounted display and head-mounted video display
US20160120397A1 (en) Endoscope image-acquisition device
US6537208B1 (en) Optical imaging system with movable solid-state imaging device for focus control
US11042021B2 (en) Image pickup apparatus and endoscope apparatus
US10520719B2 (en) Image acquisition device
EP1273958B1 (en) Image observation system
US20140239206A1 (en) Stereoscopic Optical System
GB2268283A (en) Stereoscopic optical system
JP3559341B2 (en) Stereoscopic endoscope
WO2022259840A1 (en) Head-mounted loupe
JP3554398B2 (en) Stereoscopic adapter for endoscope
JP2001147382A (en) Objective optical system for endoscope
WO2021131921A1 (en) Rigid mirror device
JP6072381B1 (en) Imaging device
JP3590425B2 (en) Stereoscopic rigid endoscope
JPH08304714A (en) Stereoscopic endoscope
JP3609874B2 (en) Stereoscopic endoscope
JP3226361B2 (en) Stereoscopic rigid endoscope
JP3816589B2 (en) Stereoscopic endoscope
JP3604990B2 (en) Image observation system
JP6713386B2 (en) Objective optical system for stereoscopic endoscope, stereoscopic endoscope, and imaging device for stereoscopic endoscope
JP7532094B2 (en) Observation device and imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040430

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040521

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees