JPS6366526A - 像形成光学系 - Google Patents

像形成光学系

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JPS6366526A
JPS6366526A JP61210527A JP21052786A JPS6366526A JP S6366526 A JPS6366526 A JP S6366526A JP 61210527 A JP61210527 A JP 61210527A JP 21052786 A JP21052786 A JP 21052786A JP S6366526 A JPS6366526 A JP S6366526A
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prism
image
optical axis
plane
image guide
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Nobuo Yamashita
山下 伸夫
Susumu Takahashi
進 高橋
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体像とファイバー束を光φ1)と垂直な方
向に相対振動させることにより画質を向上させるように
した像形成光学系に関する。
〔従来の技術〕
内視鏡のように多数のファイバーを束ねて構成したイメ
ージガイドの一端面で物体像を受け、これを他端面に伝
達して観察を行う光学装置において、物体像とイメージ
ガイドの入射端面の相対位置を光軸に垂直な方向に短い
周!U+ (眼の残像効果が利用できる程度)で微小(
ファイバーの太さ程度)に変動させると、イメージガイ
ドの射出端面で観察される像の画像が改善されることが
知られている(例えばS、Kapany″Fibers
 0ptics ” ACA−DEMICPRESS 
 1967)  。
この現象を利用して内視鏡(ファイバースコープ)の画
質を改良する試みが従来から行われている。例えば特開
昭57−4521)号公報に開示されたものは、イメー
ジガイドの入射端間の前方に配置された対物レンズのう
ちの一つのレンズの外周部に永久磁石を固定し、これを
イメージガイドに固着されたACソレノイドにクンジョ
ンを介して連結している。そして、ACソレノイドに交
vL電流を加えることにより発生する交流磁界の作用に
より上記レンズを光軸に垂直な軸のまわりに回動させて
、物体像をイメージガイドの入射端面上で振動させるよ
うに構成し、これにより画質の改良を行っている。
一方、イメージガイドの射出側にもこれと同し構成を設
けてイメージガイドを射出する像を入射側と同期して振
動させ、上記レンズの振動により観察される画像がブレ
るのを防止している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、上記レンズが光軸に垂直な軸を中心に回動す
ると、レンズが傾いた時上記レンズの外周部の稜線部が
外径方向に出張るため、上記従来例では上記レンズの周
囲において径方向に予め余分のスペースをとっておかな
ければならない。このため、内視鏡の対物レンズを含む
先端部が太くなってしまい、なるべく細いことが望まし
い内視鏡においては問題である。
本発明は、これに鑑み、内視鏡の先端部が太くならずに
画質の改良が行われるようにした像形成光学系を提供す
るものである。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
像形成光学系は、イメージガイドの入射端面の前方に、
入射面又は射出面の少なく゛  とも一方が光軸に対し
傾斜し−Cいる光学素子を複数個光軸上に配置する。そ
して、これらのうちの少なくとも一個を光軸に沿って前
後に振動させることにより隣接する光学素子との間隔を
変動させる。これにより、傾斜面を有する光学素子を含
む光学系への入射光と射出光の高さの差が変動し、イメ
ージガイドの入射端面上において物体像が光軸に垂直な
方向に振動することとなる。
即ち、本発明による像形成光学系は、光学素子の光軸方
向への移動のみにより物体像とイメージガイドとの光軸
と垂直な方向の相対位置の移動を実現するようにしたも
のである。
〔実施例〕
第1図は第一実施例を示しており、対物レンズ1とイメ
ージガイド2の入射端間2aとの間に振動プリズム3及
び固定プリズム4とからなるプリズム光学系が配設され
ている。振動プリズム3の入射面3aは光軸に対して垂
直であり、射出面3bは傾斜している。固定プリズム4
の射出面4bは光軸に対して垂直であり且つカバーガラ
ス5を挾んでイメージガイド2の入射端面2aに接合さ
れており、その入射面4aは振動プリズム3の1)出面
3bと平行に傾いている。振動プリズム3の外周部には
棒状の圧電素子アクチュエータ6の−・端が固着されて
いる。アクチュエータ6の他端は図示しない内視鏡本体
の適宜位置に固定される。
圧電素子アクチュエータ6に図示しない電源から交流電
圧を加えると、圧電素子アクチュエータ6が電圧変化に
応じて伸縮するため、これに伴って振動プリズム3が光
軸に沿って前後に振動する。
第2図は第一実施例の原理図であるが、図に示すように
光線は振動プリズム3から射出する際その射出面3bで
上方に屈折し、固定プリズム4に入射するときその入射
面4aで再び屈折して元の光と平行になって固定プリズ
ム4を射出する。この屈折作用のため、両プリズム3.
4の間隔が変化するとプリズム系の入射光線高と射出光
線高の差が変化する。アクチュエータ6の振動の振幅を
ΔX9両プリズムの屈折率をn、振動プリズム3の射出
面3bの傾き角(=固定プリズム4の入射面4aの傾き
角)をθ、振動プリズム3の射出角をθ′とすると、プ
リズム系を射出する光軸の振幅Δy(イメージガイド入
射端面2a上における像 の振幅)は、 COS θ′ sinθ’=nsin θ で与えられる。従って、Δyが所望の値となるように圧
電素子アクチュエータ6の大きさ、各プリズム3.4の
屈折率1面の傾斜角を決めやればよい。
尚、振動プリズム3の振動によってイメージガイド20
入射端面2a上で像が振動すると、このままでは接眼レ
ンズ側で観察される像も振動して見にくくなるので、こ
れを補償することが望ましい。従来例ではイメージガイ
ド2の射出端部にも入射端部と全く同じ構成の振動機構
を設けて入射側と同期させて等振幅で振動させることに
より入射側での振動を打ち消すようにしているが、本発
明においても第3図に示した如く先に説明した振動機構
をイメージガイド2の射出端部と接眼レンズ20との間
に設けるようにしてもよい、又、イメージガイド2の射
出側は通常それ程小型化する必要もないところであるか
ら、この部分には従来例に開示された如き構成は勿論の
こと、直接イメージガイド射出端部を光軸に垂直に振動
させるようにしても良い。即ち、第4図にあるような種
々の構成を採用することが可能である。第4図(alは
接眼レンズ20とイメージガイド2との間のプリズム7
をモータ8.ギヤ9.支持枠ギヤ10により回転させる
ものであり、第4図fblは接眼レンズ20とイメージ
ガイド2との間の傾斜平行平面ガラス仮19をモータ8
.ギヤ9.支持枠ギヤ10により回転させるか又は偏芯
回転即ち振動させるものであり、第4図(C1はイメー
ジガイド2の端部をモータ8.ギヤ9.偏芯ギヤ1)に
より偏芯回転即ち振動させるものである。
第5図は第二実施例を示しており、これは二つの固定プ
リズム4′、4の間に振動プリズム3゛を挾んだ構成を
対物レンズ1中に組込んだものである。固定プリズム4
゛の入射面4’aは光軸に対して垂直であり且つ射出面
4’bは傾斜しており、固定プリズム4の入射面4aは
光軸に対して射出面4’bと逆方向に傾斜しており且つ
射出面4bは垂直である。そして、振動プリズム3′の
入射面3″aは固定プリズム4″の射出面4’bと平行
に傾き且つ射出面3’bは固定プリズム4の入射面4a
と平行に傾いている。
第6図は第二実施例の原理図であるが、図に示すように
光線は固定プリズム4゛から射出する際上方に屈折し、
振動プリズム3″に入射する時にその入射面3’aで屈
折して元の光と平行になり、振動プリズム3′から射出
する際下方に屈折しく固定プリズム4に入射する時その
入射面4aで屈折して再び元の光と平行になって固定プ
リズム4を射出する。この場合の圧電素子アクチュエー
タ6の振動の振幅ΔXとプリズム系を射出する光軸の振
幅Δyとの関係は、 COS θ Δy=−2Δx −s i n (θ′−θ)cos 
θ′ sjnθ =nSIn θ となる、但し、n、θ、θ゛は第一実施例と同しである
この例の場合、振幅Δyは固定プリズム4の後の光学系
でその倍率βだけ増幅されるので、イメージガイド2の
入射端面2a上の像の振幅はβ・Δyとなる。従って、
第一実施例の場合の2β倍の像の移動量が得られるので
、像の振幅を同じととすると圧電素子アクチュエータ6
の振幅をΔX/2βにでき、その結果長さの短い圧電素
子アクチュエータの使用が可能となり、硬性部の短い内
視鏡を実現することができる。
第7図+al及び+blは夫々第三実施例の構造及び原
理を示しており、これは二つの固定プリズム4′。
4の間に振動プリズム3′を挾んだ構成で第1の固定プ
リズム4′の射出面4゛bと振動プリズム3′の入Jt
Fo3’a及び振動プリズム3′の射出面3’bと第2
の固定プリズム4の入射面4aとは夫々互いに平行であ
るが、振動プリズム3′の入射面3’aの法線は紙面内
に、振動プリズム3の射出面3’bの法線は紙面に垂直
な面内に夫々あるようにしたものである。
この場合、像の振動は紙面上でΔy、紙面と垂直な方向
にΔzE動する。但し、Δy、Δ2が同一位相であるた
め、像の振動は傾き角を持った直線上で行われることに
なる。
第8図は第三実施例の変形例の要部を示しており、これ
は振’FJjプリズム3′を光線に准直な面で切って二
つの振動プリズム3’A、3’Bに分けたものである。
第1の振動プリズム3’Aを前後動さセると紙面内で像
が上下fJ+ L、第2の移動プリズム3’I3を前後
動させると紙面に垂直な方向に像が動く、像の各移動量
は第1の振動プリズム3′Aの振動の角周波数をC1、
第2の振動プリズム3’Bの角周波数をC2とすれば、
夫々Δx、5in(ω、1+φ1)、ΔxzSin(C
2t+φ2)に比例するから、各々の振動の角周波数ω
2.ω2.初期位相(二つの振動プリズム3′A、3’
Bの相対位置関係)φ1.φ2の決め方によりプリズム
系を射出する光線の移動軌跡は直線1円、楕円等積々の
形状をとり得る。
第9図は第四実施例を示しており、これは内視鏡12の
接眼部に取付けて複数人で同一像を見るために使用され
る供覧用スコープ13のイメージガイド14の前後に上
述の如き像振動機構を配設したものである。供覧用スコ
ープ13はビームスプリンタ15を有し、ビームスプリ
ッタ15で分岐された光路上に、結像レンズ16.固定
プリズム4.振動プリズム3.イメージガイド】4.振
動プリズム3.固定プリズム4.接眼レンズ17が゛順
次配設されている。内視鏡12内のイメージガイド2の
射出端面が接眼し/ンズ18及び結像レンズ16により
イメージガイド14の入射端面に結像されるので、この
結像光路中のビームスプリッタ15とイメージガイド1
4の入射端面の間に上記像振動機構を配置してイメージ
ガイド14の入射端面上で像を振動させれば、画質の向
上が実現される。又、振動を加えることによりイメージ
ガイド端面のファイバーの網目構造が見えなくなるから
、内視鏡12のイメージガイド2の射出端面と供覧スコ
ープ13のイメージガイドI4の人!H端面の夫々の網
目構造が干渉して生ずるモアレを除去する」−でも役立
つ。
第10図は第五実施例を示しており、これは三つの固定
プリズム4の間に二つの振動プリズム3を配置し、再振
動プリズム3を同期させて同じ方向に動かすようにした
ものであって、像の移動量を二倍にすることができると
共に、圧電素子ア′クチュエー夕の振幅を小さくするこ
とができるという利点がある。
、A:、上記各実施例において、各プリズムの4a対す
る傾斜面は互いに平行にしてお(必要はない。
但し1.bまりにも角度を違えると、そのエアギヤノブ
での用意収差の発生が大きくなるので、それを考慮して
適当に決めればよい。又、例えば上記第一実施例におい
て移動プリズム3の人U’f面3aを光軸に垂直にしな
ければ第1)図に示じた如く斜視になるので、この面の
角度も用途に応じて種々の傾きにしても良い。又、第1
2図に示した如くレンズを二分割してプリズムの代わり
に用いても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による像形成光学系の第一実施例の断面
図、第2図は第一実施例の原理図、第3図は第一実施例
の応用例を示す概略断面図、第4図(a)、山1.(C
1は上記応用例の接眼部の種々の構造を示す図、第5図
は第二実施例の断面図、第6図は第二実施例の原理図、
第7図(al及び(blは夫々第三実施例の構造を示す
断面図及び原理を示す要部斜視図、第8図は第三実砲例
の変形グ1)の要部を示す斜′61図、第9図は第四実
施例の(a略1析面図、第10図は第五実施例の概略要
部断面しJ、第1]図は第一実施例の変形例の概略断面
図、第12ぼは他の変形例の説明図である。 1・・・・対物レンズ、2・・・・イメージガイド、3
゜3゛・・・・振動プリズム、4.4′・・・・固定プ
リズム、5・・・・カバーガラス、6・・・・圧電素子
アクチュエータ、7・・・・プリズム、8・・・・モー
タ、9・・・・ギヤ、10・・・・支持枠ギヤ、1)・
・・・偏芯ギヤ、12・・・・内視鏡、13・・・・供
覧用スコープ、14・・・・イメージガイド、15・・
・・ビームスプリンタ、16・・・・結像レンズ、17
.18.20・・・・接眼レンズ、19・・・・傾斜平
行平面ガラス板。 第1図 第2図 才3図 才4図 才5図 16図 3″ オフ図 】 18図 特休− 才10図 ypii図 才12図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結像レンズにより光学繊維束上に対象物の像を形
    成する像形成光学系において、光軸に対し傾斜した射出
    面を有する第1プリズム及び光軸に対し傾斜した入射面
    を有する第2プリズムを順に配置した構成を少なくとも
    含むプリズム系を光軸上に配置し、上記第1及び第2プ
    リズムのうち少なくとも一個を光軸に沿って振動させる
    ことにより光学繊維束上において対象物の像を光軸に垂
    直な方向に振動させるようにした像形成光学系。
  2. (2)第1プリズムの射出面と第2プリズムの入射面と
    が互いに平行であることを特徴とする特許請求の範囲(
    1)に記載の像形成光学系。
  3. (3)第2プリズムの射出面が光軸に対しその法線が第
    2プリズムの入射面の法線と同一面内にあるように傾斜
    しており、且つ第2プリズムの射出側に前記射出面と平
    行な入射面を有する第3プリズムが配置されていること
    を特徴とする特許請求の範囲(1)又は(2)に記載の
    像形成光学系。
  4. (4)第2プリズムの射出面が光軸に対しその法線が第
    2プリズムの入射面の法線と同一平面内にないように傾
    斜しており、且つ第2プリズムの射出側に前記射出面と
    平行な入射面を有する第3プリズムが配置されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲(1)又は(2)に記載
    の像形成光学系。
  5. (5)結像レンズが内視鏡先端に設けた対物レンズであ
    り、光学繊維束がイメージガイドファイバー束であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲(1)乃至(4)の何れ
    かに記載の像形成光学系。
  6. (6)対象物が内視鏡に設けたイメージガイドの射出端
    面であり、光学繊維束が供覧スコープに設けたイメージ
    ガイドであることを特徴とする特許請求の範囲(1)乃
    至(4)の何れかに記載の像形成光学系。
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JP61210527A JPH0789177B2 (ja) 1986-09-09 1986-09-09 像形成光学系
DE19873730012 DE3730012A1 (de) 1986-09-09 1987-09-08 Bildbildende optische einrichtung
US07/094,739 US4824205A (en) 1986-09-09 1987-09-09 Apparatus for improving image formed by imaging optical system

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6378118A (ja) * 1986-09-22 1988-04-08 Olympus Optical Co Ltd 電子内視鏡
JP2006334043A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Pentax Corp 内視鏡の先端部

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