JPH06233738A

JPH06233738A - 内視鏡

Info

Publication number: JPH06233738A
Application number: JP5022711A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takahashi; 進高橋; Masao Uehara; 政夫上原; Katsuyuki Saito; 克行斉藤; Masahito Goto; 正仁後藤; Shingo Kato; 眞悟加藤; Shinji Yamashita; 真司山下; Atsushi Kidawara; 厚貴俵; Nobuaki Akui; 伸章安久井; Hideki Koyanagi; 秀樹小柳; Akira Murata; 晃村田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はモニタ画面上に立体映像を表示する光
学系のピント合わせ、倍率調整等の作業を簡略化し、そ
の作業性を向上させるとともに、挿入部を細径化するこ
とを最も主要な特徴とする。【構成】挿入部１の先端部の対物光学系４と撮像素子
５，６との間に瞳分割プリズム１２を介設し、撮像素子
５，６から送られる左右の各映像信号に基づく映像をモ
ニタの映像再生画面上に再生して立体映像を表示すると
ともに、対物光学系４の構成レンズ７に瞳分割プリズム
１２によって分割される方向と直交する方向に切欠部１
５，１６を設け、この切欠部１５，１６に挿入部１に内
蔵される他の内蔵物１７，１８の収容空間１９，２０を
形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体映像を表示する表示
手段を備えた内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば患者の腹腔内の患部を治
療する手段として腹腔内に挿入される硬性内視鏡である
腹腔鏡を使用することにより、外科的な開腹手術を行な
うこと無く腹腔内の患部を治療する技術が開発されてい
る。この種の腹腔鏡下による腹腔内の患部の治療時には
腹腔鏡の視野を患部の方向に向け、この腹腔鏡の視野内
で患部とこの患部に各種の処置を行なう処置具とを観察
しながら処置具の操作が行なわれるようになっている。

【０００３】また、腹腔鏡による観察光学系の映像表示
装置としては観察像をモニタ画面上に平面的に表示する
二次元画像表示が行なわれることが多い。しかしなが
ら、二次元画像表示では遠近感がつかみにくく、患部と
処置具との間の相対的な距離が把握しにくいので、処置
具の操作や患部の縫合等の作業が難しく、その作業に熟
練を要する問題がある。

【０００４】そこで、腹腔鏡による観察光学系の映像表
示装置として観察像をモニタ画面上に立体的に表示する
三次元画像表示を行なうことにより、患部と処置具との
間の相対的な距離を把握しやすくして処置具の操作や患
部の縫合等の作業を能率化する技術が開発されている。

【０００５】また、モニタ画面上に映像を立体的に表示
する三次元画像表示を行なう技術としては例えば、特公
平４−４５０３５号公報、特公平４−４６５０８号公報
に示すように左右の撮像用光学系を設け、これら２組の
光学系で得た左右の画像からモニタ画面上に立体映像を
表示する構成のものが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
４−４５０３５号公報、特公平４−４６５０８号公報の
ように左右２組の撮像用光学系を設けた場合には左右２
組の撮像用光学系でそれぞれピント合わせ、倍率調整等
の作業を個別に行なう必要があるので、左右２組の撮像
用光学系間でピント、倍率等のばらつきが発生するおそ
れがある。そのため、２組の撮像用光学系のピント合わ
せ、倍率調整等の作業に手間がかかり、その作業が面倒
なものとなる問題がある。

【０００７】さらに、内視鏡の挿入部に２組の撮像用光
学系を組み込んだ場合には内視鏡の挿入部の内部構成が
複雑になるので、内視鏡の挿入部の外径寸法が大きくな
り、内視鏡の挿入部を細径化するうえで問題がある。

【０００８】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、モニタ画面上に立体映像を表示する光
学系のピント合わせ、倍率調整等の作業を簡略化するこ
とができ、その作業性の向上を図ることができるととも
に、挿入部を細径化することができる内視鏡を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は挿入部の先端部
に配設された対物光学系とこの対物光学系から送られる
画像を電気信号に変換して出力する撮像手段との間に前
記対物光学系から送られる光路を左右に分割して左右の
分割光路を形成する光路分割手段を介設し、前記撮像手
段から送られる左右の各映像信号に基づく映像を映像再
生画面上に再生して立体映像を表示する表示手段を設け
るとともに、前記対物光学系の構成レンズに前記光路分
割手段によって分割される方向と直交する方向に切欠部
を設け、この切欠部に前記挿入部に内蔵される他の内蔵
物の収容空間を形成したものである。

【００１０】

【作用】挿入部の先端部に配設された対物光学系から送
られる光路を光路分割手段によって左右に分割し、左右
の分割光路を介して送られる左右の画像を撮像手段によ
って左右の各映像信号に変換して出力することにより、
表示手段の映像再生画面上に撮像手段から送られる左右
の各映像信号に基づく映像を再生して立体映像を表示す
るとともに、対物光学系の構成レンズの切欠部に形成さ
れる収容空間内に挿入部内の他の内蔵物を内蔵させるこ
とにより、挿入部の内部スペースを有効利用して挿入部
を細径化するようにしたものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１（Ａ），
（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ａ）は例えば腹腔鏡
等の硬性内視鏡の挿入部１の観察光学系２の要部構成を
示すものである。図１（Ａ）中で、３は挿入部１の外管
である。この外管３の基端部には図示しない手元側の操
作部が連結されている。

【００１２】また、観察光学系２には挿入部１の先端部
に配設された対物光学系４と例えば手元側の操作部内に
配設された左右一対の撮像素子（撮像手段）５，６とが
設けられている。この場合、対物光学系４には外管３内
に装着された複数の構成レンズ７…が設けられている。

【００１３】さらに、対物光学系４と撮像素子５，６と
の間には対物光学系４から送られる光路８を左右に分割
して左右の分割光路９，１０を形成する瞳分割プリズム
（光路分割手段）１２が介設されている。この瞳分割プ
リズム１２は対物光学系４の各構成レンズ７…の光軸上
に配置されている。そして、対物光学系４の光路８を通
して送られる観察画像は瞳分割プリズム１２の２つの反
射面１２ａ，１２ｂで２方向に全反射されたのち、各反
射方向にそれぞれ配置されたミラー１３，１４によって
撮像素子５，６の方向に全反射されるようになってい
る。

【００１４】また、撮像素子５，６は信号線を介して立
体映像を表示する図示しないモニタ（表示手段）に接続
されている。そして、撮像素子５，６から送られる左右
の各映像信号に基づく映像がモニタの映像再生画面上に
再生されて立体映像が表示されるようになっている。

【００１５】また、対物光学系４の各構成レンズ７…に
は図１（Ｂ）に示すように瞳分割プリズム１２によって
分割される方向と直交する方向の両側に切欠部１５，１
６が形成されている。そして、外管３内には各構成レン
ズ７の切欠部１５，１６と対応する部分に挿入部１に内
蔵される他の内蔵物、例えば光ファイバによって形成さ
れるライトガイド１７や、送気・送水パイプ１８等を収
容する収容空間１９，２０が形成されている。

【００１６】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、硬性内視鏡による観察時にはライトガイド１７を
通して腹腔内における内視鏡の視野方向に照明光が照射
されるとともに、内視鏡の視野内の映像が内視鏡の観察
光学系２の対物光学系４に入射される。

【００１７】この対物光学系４の光路８を通して送られ
る観察画像は瞳分割プリズム１２の２つの反射面１２
ａ，１２ｂで２方向に全反射され、左右に分割されたの
ち、各反射方向にそれぞれ配置されたミラー１３，１４
によって撮像素子５，６の方向に全反射される。

【００１８】さらに、左右の分割光路９，１０を介して
送られる左右の画像は撮像素子５，６によって左右の各
映像信号に変換されて出力される。そして、撮像素子
５，６から送られる左右の各映像信号に基づく映像がモ
ニタの映像再生画面上に再生されて立体映像が表示され
る。

【００１９】なお、図１（Ｂ）中で、点線Ｍは図１
（Ａ）中で左端部に配置されたレンズ７における入射瞳
形状を示すものである。この場合、撮像素子５，６に入
射される左右の画像間には左右の画像の入射瞳Ｈ₁，Ｈ
₂の重心Ｇ₁，Ｇ₂位置間の間隔Δに対応する視差が形
成される。

【００２０】そこで、上記構成のものにあっては対物光
学系４の単一の光路８を通して送られる観察画像を瞳分
割プリズム１２によって左右に分割し、視差Δの左右の
画像に基づいて撮像素子５，６から出力される左右の各
映像信号に基づく映像をモニタの映像再生画面上に再生
させて立体映像を表示させるようにしたので、分割され
た左右の画像間にピント、倍率等のばらつきが発生する
おそれがない。そのため、従来のように左右２組の撮像
用光学系を設けた場合のように左右２組の撮像用光学系
間で個別にピント合わせ、倍率調整等の作業を行なう必
要がないので、モニタ画面上に立体映像を表示する光学
系のピント合わせ、倍率調整等の作業を簡略化すること
ができ、その作業性の向上を図ることができる。

【００２１】また、対物光学系４の各構成レンズ７…に
は図１（Ｂ）に示すように瞳分割プリズム１２によって
分割される方向（視差方向）と直交する方向の両側に切
欠部１５，１６を形成したので、例えば円形レンズによ
る円形の入射瞳形状を分割する場合に比べて左右の画像
の入射瞳Ｈ₁，Ｈ₂の重心Ｇ₁，Ｇ₂位置間の間隔であ
る視差Δを大きくすることができる。

【００２２】さらに、対物光学系４の各構成レンズ７…
の切欠部１５，１６に形成される収容空間１９，２０内
に挿入部１内のライトガイド１７や、送気・送水パイプ
１８等の他の内蔵物を内蔵させることができるので、挿
入部１の内部スペースを有効利用して挿入部１を細径化
することができる。

【００２３】また、本実施例ではモニタの映像再生画面
上に再生する撮像素子５，６の長辺である水平方向と入
射瞳Ｈ₁，Ｈ₂の分割方向とが一致するので、撮像素子
５，６の画像エリアが各構成レンズ７…の切欠部１５，
１６により実質的に影響を受けるおそれがなく、視野の
大きさもそのまま確保することができる。

【００２４】さらに、図１（Ｃ）は内視鏡の挿入部１の
変形例を示すものである。これは、対物光学系４の各構
成レンズ２１…に図１（Ｂ）に示すように瞳分割プリズ
ム１２によって分割される方向と直交する方向の片側の
みに切欠部２２を形成し、外管３内には各構成レンズ２
１の切欠部２２と対応する部分に挿入部１に内蔵される
他の内蔵物、例えば光ファイバによって形成されるライ
トガイド１７を収容する収容空間２３を形成したもので
ある。この場合も、第１の実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

【００２５】また、第１の実施例では対物光学系４の単
一の光路８を通して送られる観察画像を瞳分割プリズム
１２によって左右に分割し、視差Δの左右の画像を撮像
素子５，６にそれぞれ供給する構成のものを示したが、
左右の分割光路９，１０を選択的に交互に開閉する光路
切換えシャッタを設け、この光路切換えシャッタの光路
切換え動作に同期させて１つの撮像素子から左右の各映
像信号を交互に読み出すことにより、立体映像を形成す
る構成にしてもよい。

【００２６】また、図２（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２
の実施例を示すものである。図２（Ａ）中で、３１は例
えば腹腔鏡等の硬性内視鏡の挿入部、３２はこの挿入部
３１の観察光学系、３３は挿入部３１の外管である。こ
の外管３３の基端部には図示しない手元側の操作部が連
結されている。

【００２７】また、観察光学系３２には挿入部３１に配
設された先端側光学系３４と例えば手元側の操作部内に
配設された左右一対の撮像素子（撮像手段）３５，３６
とが設けられている。さらに、先端側光学系３４には外
管３３内に装着された先端カバーレンズ３７、対物レン
ズ３８および複数組のリレーレンズ３９が設けられてい
る。

【００２８】また、対物レンズ３８には図２（Ｂ）に示
すように略小判形のレンズ本体４０内に図２（Ａ）に示
すように一対の結像用の凸レンズ部３８ａ，３８ｂが並
設されている。この場合、対物レンズ３８の凸レンズ部
３８ａ，３８ｂ間には仕切り板４１が配設されている。
そして、対物レンズ３８の凸レンズ部３８ａ，３８ｂと
仕切り板４１とによって先端側光学系３４の光路を左右
に分割して左右の分割光路４２，４３を形成する光路分
割手段４４が形成されており、左右の分割光路４２，４
３を通る画像は後方のリレーレンズ３９…を通して左右
の撮像素子３５，３６にそれぞれ供給されるようになっ
ている。

【００２９】また、撮像素子３５，３６は信号線を介し
て立体映像を表示する図示しないモニタ（表示手段）に
接続されている。そして、撮像素子３５，３６から送ら
れる左右の各映像信号に基づく映像がモニタの映像再生
画面上に再生されて立体映像が表示されるようになって
いる。

【００３０】また、先端側光学系３４の各構成レンズで
ある先端カバーレンズ３７、対物レンズ３８およびリレ
ーレンズ３９…には図２（Ｂ）に示すように対物レンズ
３８の凸レンズ部３８ａ，３８ｂの並び方向と直交する
方向の両側に略円弧状の切欠部４５，４６がそれぞれ形
成されている。そして、外管３３内には先端カバーレン
ズ３７、対物レンズ３８およびリレーレンズ３９…の各
切欠部４５，４６と対応する部分に挿入部３１に内蔵さ
れる他の内蔵物を収容する収容空間４７，４８が形成さ
れており、一方の収容空間４７にライトガイド４９、他
方の収容空間４８に送気パイプ５０、送水パイプ５１等
が配設されている。

【００３１】次に、上記構成の作用について説明する。
内視鏡の視野内の映像が内視鏡の観察光学系３２の先端
側光学系３４に入射される。この先端側光学系３４の光
路を通して送られる観察画像は対物レンズ３８の凸レン
ズ部３８ａ，３８ｂによってそれぞれ結像され、さらに
左右の分割光路４２，４３を通る画像は後方のリレーレ
ンズ３９…を通して左右の撮像素子３５，３６にそれぞ
れ供給される。

【００３２】さらに、左右の分割光路４２，４３を介し
て送られる左右の画像は撮像素子３５，３６によって左
右の各映像信号に変換されて出力される。そして、撮像
素子３５，３６から送られる左右の各映像信号に基づく
映像がモニタの映像再生画面上に再生されて立体映像が
表示される。

【００３３】そこで、上記構成のものにあっては対物レ
ンズ３８の凸レンズ部３８ａ，３８ｂによってそれぞれ
結像された画像を後方のリレーレンズ３９…を通して左
右の撮像素子３５，３６にそれぞれ供給し、対物レンズ
３８の凸レンズ部３８ａ，３８ｂ間の視差の左右の画像
に基づいて撮像素子３５，３６から出力される左右の各
映像信号に基づく映像をモニタの映像再生画面上に再生
させて立体映像を表示させるようにしたので、第１の実
施例と同様に分割された左右の画像間にピント、倍率等
のばらつきが発生するおそれがない。そのため、従来の
ように左右２組の撮像用光学系を設けた場合のように左
右２組の撮像用光学系間で個別にピント合わせ、倍率調
整等の作業を行なう必要がないので、モニタ画面上に立
体映像を表示する光学系のピント合わせ、倍率調整等の
作業を簡略化することができ、その作業性の向上を図る
ことができる。

【００３４】さらに、先端側光学系３４の各構成レンズ
である先端カバーレンズ３７、対物レンズ３８およびリ
レーレンズ３９…の各切欠部４５，４６と対応する部分
に形成される収容空間４７，４８内に挿入部１１内のラ
イトガイド４９や、送気パイプ５０、送水パイプ５１等
の他の内蔵物を内蔵させることができるので、挿入部１
１の内部スペースを有効利用して挿入部１１を細径化す
ることができる。なお、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば挿入部の先端部の対物光
学系と撮像手段との間に光路分割手段を介設し、撮像手
段から送られる左右の各映像信号に基づく映像を映像再
生画面上に再生して立体映像を表示する表示手段を設け
るとともに、対物光学系の構成レンズに光路分割手段に
よって分割される方向と直交する方向に切欠部を設け、
この切欠部に挿入部に内蔵される他の内蔵物の収容空間
を形成したので、モニタ画面上に立体映像を表示する光
学系のピント合わせ、倍率調整等の作業を簡略化するこ
とができ、その作業性の向上を図ることができるととも
に、挿入部を細径化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施例の内視鏡の挿
入部の観察光学系の要部構成を示す概略構成図、（Ｂ）
は挿入部の横断面図、（Ｃ）は挿入部の変形例を示す挿
入部の横断面図。

【図２】（Ａ）は本発明の第２の実施例の内視鏡の挿
入部の観察光学系の要部構成を示す概略構成図、（Ｂ）
は挿入部の横断面図。

【符号の説明】

１，３１…挿入部、４…対物光学系、５，６，３５，３
６…撮像素子（撮像手段）、７，２１…構成レンズ、８
…光路、９，１０，４２，４３…分割光路、１２…瞳分
割プリズム（光路分割手段）、１５，１６，２２，４
５，４６…切欠部、１７，４９…ライトガイド（内蔵
物）、１８…送気・送水パイプ（内蔵物）、１９，２
０，２３，４７，４８…収容空間、３８ａ，３８ｂ…凸
レンズ部（光路分割手段）、４１…仕切り板（光路分割
手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤正仁東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者加藤眞悟東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山下真司東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者貴俵厚東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者安久井伸章東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者小柳秀樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者村田晃東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者大野渉東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者田口晶弘東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】挿入部の先端部に配設された対物光学系
とこの対物光学系から送られる画像を電気信号に変換し
て出力する撮像手段との間に前記対物光学系から送られ
る光路を左右に分割して左右の分割光路を形成する光路
分割手段を介設し、前記撮像手段から送られる左右の各
映像信号に基づく映像を映像再生画面上に再生して立体
映像を表示する表示手段を設けるとともに、前記対物光
学系の構成レンズに前記光路分割手段によって分割され
る方向と直交する方向に切欠部を設け、この切欠部に前
記挿入部に内蔵される他の内蔵物の収容空間を形成した
ことを特徴とする内視鏡。