JP2004226956A

JP2004226956A - 像シフト装置

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Publication number: JP2004226956A
Application number: JP2003207303A
Authority: JP
Inventors: Takaomi Sekiya; 尊臣関谷
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP4261275B2

Abstract

【課題】広角画像の一部を抽出して形成する拡大画像の性能を向上させる。
【解決手段】システムコントローラ１００は、ペシャンプリズム３０のＸＹステージ３３の移動方向、移動量を検出するエンコーダ３４、及び拡大光学系６０のカム環の回転方向、回転量を検出するエンコーダ６４の出力に基づいて、拡大画像の広角画像における像位置、拡大率を演算する。システムコントローラ１００は、算出した拡大画像の像位置、拡大率に基づいて、ＲＯＭ１０１に格納されたルックアップテーブルのデータを参照し、コマ収差補正レンズ４１、非点収差補正レンズ４２、非点収差補正レンズ群４３の移動量、移動方向、及び補正レンズ７１、第２のＣＣＤカメラ７２の傾斜角度を得て、その結果に基づいて駆動装置４１ａ、４２ａ、４３ｃ、７１ａ、７２ｂの駆動制御を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物光学系により広角画像を撮像するとともに、この広角画像の一部を抽出し、拡大した拡大画像を撮像する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内視鏡装置には、観察対象の広角視野の画像と、この広角視野の画像の任意の領域を拡大した画像とを表示するタイプのものがある。このタイプの内視鏡装置は、体内に挿入される硬性鏡に設けられた対物光学系により広角の光学像が形成され、硬性鏡が接続される操作部において、対物光学系からの光束が半透明鏡等を介して分岐される。分岐された光束の一方はリレー光学系を介して第１の撮像素子に再結像する。分岐された他方の光束は、拡大光学系を介して第２の撮像素子に再結像する。第１及び第２の撮像素子にはそれぞれ個別のＴＶモニタが接続される。これにより、観察者は観察対象を広角視野で観察するとともに、その一部の領域を拡大して観察することができる。
【０００３】
上述の第２の撮像素子は、対物光学系を透過した光束の光軸に対して直交する方向に可動なよう支持されている。第２の撮像素子をこの直交方向に適宜動かすことにより、対物光学系により結像される広角の画像のうち、拡大光学系により拡大する領域を抽出することができる（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３２１６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
対物光学系により形成される広角画像の性能は、対物光学系の光軸の中心部と光軸から離れた周辺部では異なっている。すなわち、中心部では非点収差やディストーションがほとんど発生していない高性能な画像が形成されているが、周辺部では非点収差やディストーションが発生した画像が形成されている。従って、抽出される領域の位置によっては、画像が拡大光学系により拡大されることにより、収差等が強調されてしまう。すなわち、抽出される領域の位置によっては、非点収差やディストーションの影響が増大されてＴＶモニタに表示されるという問題がある。
【０００６】
本発明は以上の問題を解決するものであり、対物光学系により結像される広角画像の一部を抽出して拡大する際、その抽出する位置にかかわらず、常時、高性能の拡大画像を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る像シフト装置は、対物光学系により形成される広角画像の一部の領域を拡大して拡大画像を結像するための拡大光学系と、対物光学系の光軸に対して垂直方向に移動することにより、拡大光学系により拡大される領域を抽出するシフト光学系と、対物光学系及びシフト光学系の収差補正を行うための収差補正手段と、広角画像における抽出領域の位置と拡大画像の拡大率とに基づいて、収差補正手段の駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。以上の構成によれば、広角画像において抽出される領域の位置にかかわらず、収差が補正された高性能な拡大画像が常に得られる。
【０００８】
好ましくは、制御手段は、シフト光学系の移動方向及び移動量に基づいて拡大画像の抽出領域の位置を算出し、拡大光学系の移動方向及び移動量に基づいて拡大率を算出する演算手段を有する。
【０００９】
好ましくは、拡大画像の抽出領域の位置及び拡大率と、拡大画像の収差を補正できる収差補正手段の駆動量とを対応付けたデータを記憶する記憶手段を備え、制御手段は、上述の演算手段による算出結果に基づいて記憶手段のデータを参照し、収差補正手段の駆動量を取得する。このような記憶手段を備えることにより、収差補正手段の駆動量を演算する時間が短縮され、制御の迅速化が図られる。
【００１０】
好ましくは、収差補正手段は、対物光学系のコマ収差、非点収差、及びシフト光学系の非点収差を補正するための第１の収差補正光学系と、シフト光学系のディストーションを補正するための歪曲収差補正手段とを備える。
【００１１】
好ましくは、歪曲収差補正手段は、第２の収差補正光学系を有し、この第２の収差補正光学系と拡大画像が形成される撮像素子の結像面とを傾斜させることにより、ディストーションを補正する。
【００１２】
好ましくは、第１の収差補正光学系は、２枚の平板状の光学素子を有し、この光学素子の傾斜角度及び傾斜方向を制御することにより、シフト光学系の非点収差が補正される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態が適用される内視鏡装置のブロック図である。内視鏡装置１は、患者の体内に挿入される硬性鏡１０と、硬性鏡１０が接続される像シフト装置２０とを備える。硬性鏡１０は像シフト装置２０に対して着脱自在である。硬性鏡１０内には、対物光学系１１と、光源装置（図示せず）から供給される照明光を硬性鏡１０の先端部に導くライトガイド（図示せず）が配設される。対物光学系１１は、対物レンズ群１２と複数のリレーレンズ１３とを有する。対物レンズ群１２は、広い範囲（例えば１２０°以上の画角度）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。硬性鏡１０の先端部から照射される照明光が被観察体で反射され、対物レンズ群１２に入射すると、対物レンズ群１２により結像面１２ａに被観察体の光学像が結像する。結像面１２ａに結像する光学像は、リレーレンズ１３によりそれぞれの結像面１３ａに順次結像され、像シフト装置２０に最も近いリレーレンズ１３の結像面１３ａに結像される。
【００１４】
対物光学系１１を透過した光束は、像シフト装置２０内に配設される半透明鏡２１に入射する。半透明鏡２１は、入射光の一部を反射させ、一部を透過させる。半透明鏡２１に反射される光束は、折り返しミラー２２により反射され、第１の再結像光学系２３を介して第１のＣＣＤカメラ２４の撮像面２４ａに入射する。撮像面２４ａに再結像された光学像は、第１のＣＣＤカメラ２４において、光電変換された後、所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、第１のＣＣＤカメラ２４に接続されているＴＶモニタ（図示せず）に映し出される。これにより、観察者は被観察体の広角画像を視認することができる。
【００１５】
半透明鏡２１を透過する光束の光路上には、ペシャンプリズム３０、第１の収差補正光学系４０、フォーカスレンズ５０、拡大光学系６０、及び歪曲収差補正ユニット７０が配設される。
【００１６】
図２は、ペシャンプリズム３０の斜視図である。ペシャンプリズム３０は、ダハプリズム３１と補助プリズム３２とを有する。ダハプリズム３１は、三角柱の一側面からダハ面３１ａ、３１ｂが突出し、かつダハ面３１ａ、３１ｂが交差する稜線３１ｃが三角柱の底面と平行となるよう形成されたのと等価な形状を有する。補助プリズム３２は四角柱状の形状を呈し、その一側面３２ａがダハプリズム３１のダハ面３１ａ、３１ｂ以外の一側面３１ｄに対して平行に近接するよう配設される。
【００１７】
半透明鏡２１を透過する対物光学系１１からの光束の光軸Ａｘは、補助プリズム３２の側面３２ｂから垂直に入射し、側面３２ｂに隣接する側面３２ａ、３２ｃにより２回折り曲げられ、補助プリズム３２の側面３２ａとダハプリズム３１の側面３１ｄとを垂直に透過する。さらに、光軸Ａｘは、ダハプリズム３１内において側面３１ｅ、ダハ面３１ａ、３１ｂ、側面３１ｄにより折り曲げられ、側面３１ｅから垂直に、すなわち補助プリズム３２に入射するときの光軸Ａｘと平行な方向に射出する。
【００１８】
ペシャンプリズム３０は、対物光学系１１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方向において移動可能に保持される。対物光学系１１の光軸Ａｘと、ぺシャンプリズム３０から射出された光束が第１の収差補正光学系４０及びフォーカスレンズ５０を介して導かれる拡大光学系６０の光軸Ｂｘとが一致するときのペシャンプリズム３０の位置を「初期位置」とする。ペシャンプリズム３０の移動方向に応じて、光軸Ｂｘからみた光軸ＡｘはＸ方向及びＹ方向に偏芯する。尚、ペシャンプリズム３０の移動については後述する。
【００１９】
ペシャンプリズム３０から射出された光束は、第１の収差補正光学系４０に導かれる。第１の収差補正光学系４０は、コマ収差補正レンズ４１、非点収差補正レンズ４２、及び非点収差補正レンズ群４３を有する。
【００２０】
コマ収差補正レンズ４１及び非点収差補正レンズ４２は、それぞれペシャンプリズム３０が初期位置から移動することにより変化する対物光学系１１のコマ収差、非点収差を補正するためのレンズであり、それぞれＸ方向及びＹ方向に移動可能に保持される。コマ収差補正レンズ４１及び非点収差補正レンズ４２の移動は、駆動装置４１ａ、４２ａにより行われる。駆動装置４１ａ、４２ａは、ＤＣ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、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、及びＸ方向・Ｙ方向のガイド機構を有する。尚、コマ収差補正レンズ４１及び非点収差補正レンズ４２は、ペシャンプリズム３０が初期位置にあるとき、それぞれの光軸は、拡大光学系６０の光軸Ｂｘと一致するよう位置づけられる。
【００２１】
非点収差補正レンズ群４３は、ペシャンプリズム３０が初期位置から移動することにより変化する対物光学系１１の非点収差を補正するための光学素子群であり、２枚の平行平面板４３ａ及び４３ｂで構成される。平行平面板４３ａ、４３ｂは、拡大光学系６０の光軸Ｂｘを中心として、光軸に対して傾斜可能かつ光軸周りに回転可能に保持される。平行平面板４３ａ、４３ｂの傾斜駆動及び回転駆動は、駆動装置４３ｃにより行われる。駆動装置４３ｃは、ＤＣ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、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、及び各レンズ４３ａ、４３ｂの傾斜方向及び回転方向のガイド機構を有する。尚、ペシャンプリズム３０が初期位置に位置するとき、レンズ４３ａ、４３ｂの姿勢は、互いに平行かつ拡大光学系６０の光軸に対して垂直に保持される。
【００２２】
第１の収差補正光学系４０を射出した光束は、フォーカスレンズ５０を介して拡大光学系６０に入射する。フォーカスレンズ５０及び拡大光学系６０を構成する第１〜第３レンズ群６１、６２、６３は、それぞれの光軸が一致するよう配設される。フォーカスレンズ５０は光軸に沿って移動可能に保持されている。拡大光学系６０の第１レンズ群６１及び第２レンズ群６２は、ズーム鏡筒６０ａにより、光軸に沿って移動可能に保持されている。ズーム鏡筒６０ａのカム環（図示せず）が光軸周りに回転すると、カム環に形成されている各カム溝に係合したカムフォロワを一体に有する第１及び第２レンズ群６１、６２が光軸方向に移動する。フォーカスレンズ５０の駆動装置、及びカム環の駆動装置として、ＤＣモータやステッピングモータ等を備えるフォーカシング用アクチュエータ、ズーミング用アクチュエータがそれぞれ用いられる。
【００２３】
拡大光学系６０から射出される光束は、歪曲収差補正ユニット７０に導かれる。歪曲収差補正ユニット７０は、像面を傾斜させるための補正レンズ７１（第２の収差補正光学系）と第２のＣＣＤカメラ７２とを有する。
【００２４】
補正レンズ７１は、ペシャンプリズム３０が初期位置にあるとき、その光軸が拡大光学系６０の光軸Ｂｘと一致するよう配設され、光軸Ｂｘを中心として光軸Ｂｘに対して傾斜可能に保持される。補正レンズ７１の傾斜駆動は、駆動装置７１ａにより行われる。駆動装置７１ａは、ＤＣ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、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、及び補正レンズ７１の傾斜方向のガイド機構を有する。
【００２５】
第２のＣＣＤカメラ７２は、ペシャンプリズム３０が初期位置にあるとき、拡大光学系６０の光軸Ｂｘがその撮像面７２ａの中心を垂直に貫くようよう配設される。すなわち、第２のＣＣＤカメラ７２の撮像面７２ａには、拡大光学系６０により拡大された光学像が形成される。第２のＣＣＤカメラ７２は、補正レンズ７１と同様、拡大光学系６０の光軸Ｂｘに対して、撮像面７２ａが傾斜可能に保持される。第２のＣＣＤカメラ７２の傾斜駆動は、駆動装置７２ｂにより行われる。駆動装置７２ｂは、ＤＣ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、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、及び第２のＣＣＤカメラ７２の傾斜方向のガイド機構を有する。
【００２６】
ここでペシャンプリズム３０の移動について説明する。ペシャンプリズム３０は、駆動装置（図示せず）によって駆動されるＸＹステージ３３により、ＸＹ面内で移動される。駆動装置は、Ｘステージ及びＹステージのそれぞれについて、ＤＣ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有する。従って、Ｘステージ及びＹステージは独立して駆動される。Ｘステージ及びＹステージの各駆動装置は、像シフト装置２０に設けられた操作部材（図示せず）に接続されている。この操作部材を観察者が適宜操作することにより、ペシャンプリズム３０のＸ方向及びＹ方向における移動が行われる。
【００２７】
ペシャンプリズム３０が初期位置からＸＹ面内で移動されるとき、ペシャンプリズム３０から出た対物光学系１１の光軸Ａｘは、初期位置のペシャンプリズム３０から出ていた対物光学系１１の光軸に対してシフトされる。図２に示すように、ペシャンプリズム３０を初期位置から側面３２ｂに対して光軸ＡｘをＸ方向における正の方（図２における左方向）へ距離ｗだけ移動させた場合、側面３１ｅに対して光軸ＡｘはＸ方向における負の方（図２における右方向）に距離ｗだけ移動する。これは、所定の位置に位置決めされた対物光学系１１の光軸Ａｘに対し、ペシャンプリズム３０をＸ方向における負の方に距離ｗだけ移動させた場合に相当する。この場合、ペシャンプリズム３０から出た後の対物光学系１１の光軸Ａｘ’は、ペシャンプリズム３０に入射する前の光軸Ａｘ’に対して、距離２ｗだけＸ方向の負の方向にシフトされる。また、ペシャンプリズム３０をＸ方向における正の方へ移動する場合、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３０の移動量の２倍の量だけシフトされる。
【００２８】
同様に、ペシャンプリズム３０をＹ方向（図２の上下方向）に移動する場合、ペシャンプリズム３０から出た後の対物光学系１１の光軸Ａｘは、ペシャンプリズム３０に入る前の光軸Ａｘに対して、ペシャンプリズム３０が移動された向きに、ペシャンプリズム３０の移動用の２倍の量だけシフトされる。
【００２９】
ペシャンプリズム３０がＸＹ面内でシフトされると、ペシャンプリズム３０から出た後の対物光学系１１の光軸Ａｘは、初期位置に対応して位置決めされる第１収差補正光学系４０、フォーカスレンズ５０、拡大光学系６０、および補正レンズ７１の光軸Ｂｘを含む直線上からシフトされる。ペシャンプリズム３０が初期位置にあるとき、ペシャンプリズム３０から出た後の対物光学系１１の光軸Ａｘと光軸Ｂｘは同軸となる。従って、対物光学系１１の光軸上を進む光線は、ペシャンプリズム３０から射出された後、光軸Ｂｘ上を進み、第２のＣＣＤカメラ７２の撮像面の中心に入射する。この状態から、ペシャンプリズム３０がＸＹ面内で移動すると、ペシャンプリズム３０の射出光の光軸Ａｘは、光軸Ｂｘからシフトされる。従って、対物光学系１１の光軸Ａｘ上を進む光線は、ペシャンプリズム３０から射出された後、光軸Ｂｘからシフトした状態で第１収差補正光学系４０に入射し、フォーカスレンズ５０、拡大光学系６０、及び補正レンズ７１を介して、第２のＣＣＤカメラ７２の撮像面７２ａの中心からシフトした位置に入射する。
【００３０】
ペシャンプリズム３０が初期位置にあるとき光軸Ｂｘ上を進行して第２のＣＣＤカメラ７２の撮像面７２ａの中心に入射する光線が、ペシャンプリズム３０のＸＹ面内でシフトされることにより、光軸Ｂｘが貫く撮像面７２ａの箇所からずれるので、第２のＣＣＤカメラ７２が撮像する像の範囲がシフトする。すなわち、拡大画像の広角画像における像位置が定まる。換言すれば、広角画像において拡大の対象となる領域が抽出される。
【００３１】
システムコントローラ１００は、像シフト装置２０を全体的に制御するマイクロコンピュータである。すなわち、システムコントローラ１００は中央処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）から成る。
【００３２】
システムコントローラ１００には、エンコーダ３４、６４が接続されている。エンコーダ３４は、ペシャンプリズム３０のＸ方向及びＹ方向における駆動方向及び駆動量を検知するよう構成される。エンコーダ６４はカム環の回転方向及び回転量を検知するよう構成される。システムコントローラ１００は、エンコーダ３４、６４の出力に基づいて、第２のＣＣＤカメラ７２により撮像される拡大画像の像位置及び拡大率を算出する。
【００３３】
システムコントローラ１００には、コマ収差補正レンズ４１の駆動装置４１ａ、非点収差補正レンズ４２の駆動装置４２ａ、非点収差補正レンズ群４３の駆動装置４３ｃ、像面を傾斜させる補正レンズ７１の駆動装置７１ａ、及び第２のＣＣＤカメラ７２の駆動装置７２ｂがそれぞれ接続されている。
【００３４】
また、システムコントローラ１００にはルックアップテーブルが格納されたＲＯＭ１０１が接続されている。ルックアップテーブルには、第２のＣＣＤカメラ７２により撮像される拡大画像の像位置及び拡大率と、上述の各駆動装置４１ａ、４２ａ、４３ｃ、７１ａ、７２ｂにより実行されるそれぞれの光学系等の駆動方向及び駆動量との対応を示すデータが格納されている。
【００３５】
上述のように、ペシャンプリズム３０の移動により拡大画像の広角画像における像位置は定まる。この像位置に応じて、対物光学系１１のコマ収差、非点収差の量は変化し、それに応じてコマ収差を補正すべきコマ収差補正レンズ４１の移動方向、移動量及び非点収差を補正すべき非点収差補正レンズ４２の移動方向、移動量も変化する。ルックアップテーブルには、ペシャンプリズム３０の移動方向・移動量と、ペシャンプリズム３０の移動により定まる対物光学系１１のコマ収差、非点収差を補正するために移動すべきコマ収差補正レンズ４１及び非点収差補正レンズ４２の移動方向・移動量とを関連付けたデータが格納されている。尚、非点収差補正レンズ４２により補正される非点収差は、ペシャンプリズム３０の後側に配設される上述の光学系全系の軸外（光軸は拡大光学系６０の光軸Ｂｘ）の非点収差である。
【００３６】
また、上述の対物光学系１１の非点収差の量の変化に応じて、非点収差を補正すべき非点収差補正レンズ群４３の傾斜角度・傾斜方向も変化する。ルックアップテーブルには、ペシャンプリズム３０の移動方向・移動量と、ペシャンプリズム３０の移動により定まる対物光学系１１の非点収差を補正するために駆動すべき非点収差補正レンズ群４３の傾斜角度・傾斜方向とを関連付けたデータが格納されている。尚、非点収差補正レンズ群４３により補正される非点収差は、ペシャンプリズム３０の後側に配設される上述の光学系全系の軸上（光軸は拡大光学系６０の光軸Ｂｘ）の非点収差である。
【００３７】
ペシャンプリズム３０が移動し、拡大光学系６０が移動すると、拡大画像の像位置及び拡大率が変化し、それに応じて対物光学系１１のディストーションの量も変化する。従って、対物光学系１１のディストーションを補正すべき補正レンズ７１と第２のＣＣＤカメラ７２の撮像面７２ａの傾斜角度も変化する。ルックアップテーブルには、ペシャンプリズム３０及び拡大光学系６０の移動方向・移動量と、ペシャンプリズム３０及び拡大光学系６０の移動により定まる対物光学系１１のディストーションを補正するために傾斜すべき補正レンズ７１及び第２のＣＣＤカメラ７２の撮像面７２ａの傾斜角度とを関連付けたデータが格納されている。
【００３８】
システムコントローラ１００は、エンコーダ３４の出力に基づいて算出した広角画像における拡大画像の像位置と、エンコーダ６４の出力に基づいて算出した拡大画像の拡大率とを用いてルックアップテーブルを参照し、コマ収差補正レンズ４１、非点収差補正レンズ４２、非点収差補正レンズ群４３、補正レンズ７１、撮像面７２ａのそれぞれの駆動方向、駆動量、若しくは傾斜量を得る。そして、これらの参照結果に基づいて、上述の各駆動装置４１ａ、４２ａ、４３ｃ、７１ａ、７２ｂの駆動量を演算し、駆動信号を生成し、各駆動装置に出力する。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、ペシャンプリズム３０及び拡大光学系６０の移動に応じて変化する、拡大画像におけるコマ収差、非点収差、及びディストーションが、適宜補正される。従って、広角画像のどの領域を抽出して拡大しても、第２のＣＣＤカメラ７２により撮像され、ＴＶモニタに映し出される拡大画像が良好なものとなる。
【００４０】
尚、本実施形態において、上述の各補正光学系の駆動の演算において、フォーカスレンズ５０の移動量を反映させる構成としてもよい。その場合、以下のように演算が行われる。フォーカスレンズ５０の移動量を検出するエンコーダをシステムコントローラ１００に接続させる。また、ＲＯＭ１０１のルックアップテーブルに格納されるデータの構成を、ペシャンプリズム３０の移動方向・移動量及びフォーカスレンズ５０の移動方向・移動量と、ペシャンプリズム３０及びフォーカスレンズ５０の移動により定まる対物光学系１１のコマ収差、非点収差を補正するために駆動すべきコマ収差補正レンズ４１、非点収差補正レンズ４２の移動方向・移動量、及び非点収差補正レンズ群４３の傾斜角度・傾斜方向とを関連付けた構成とする。以上の構成により、フォーカシングの状況をも反映させた補正光学系の駆動が行われる。
【００４１】
図３は、上述の実施形態の変形例を示すブロック図である。図３において、図１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付られている。この変形例においては、システムコントローラ１００とは別に像移動量演算部１０２が設けられている。像移動量演算部１０２には、エンコーダ３４、６４が接続されている。すなわち、エンコーダ３４、６４の出力に基づく拡大画像の像位置と拡大率の算出は像移動量演算部１０２で実行される。システムコントローラ１００では、像移動量演算部１０２から入力される拡大画像の像位置及び拡大率に基づいて、上述の各収差補正光学系及び第２のＣＣＤカメラ７２の駆動方向・駆動量を算出し、対応する各駆動装置に駆動信号を出力する。
【００４２】
尚、各光学系の配置は図１に示すものに限られるものではない。図４に示す内視鏡装置２のように、ペシャンプリズム３０の後方にフォーカスレンズ５０、拡大光学系６０を配置し、拡大光学系６０と歪曲収差補正ユニット７０との間に第１収差補正光学系８０を配置する構成としてもよい。尚、図４に示す収差補正光学系８０のコマ収差補正光学系８１及び非点収差補正光学系８２は、それぞれ図１の第１の収差補正光学系４０のコマ収差補正光学系４１及び非点収差補正光学系４２と同様の光学素子である。また、駆動装置８１ａ、８２ａによる駆動の態様も、図１の駆動装置４１ａ、４２ａと同様である。
【００４３】
図５は、本発明に係る第２実施形態が適用される監視カメラ９０のブロック図である。図５において、図１と同様の構成要素には同一の符号が付されている。像シフト装置２０には、レンズ鏡筒９１が接続される。レンズ鏡筒９１は像シフト装置２０に対して着脱自在である。レンズ鏡筒９１は、１２０°程度の画角を有する広角レンズである対物光学系９２を備える。この対物光学系９２により、監視対象空間の像が形成される。その他の構成は第１実施形態と同様である。観察者は、第１のＣＣＤカメラ２４に接続されているＴＶモニタ（図示せず）により、監視対象空間の広角画像を視認し、第２のＣＣＤカメラ７２に接続されているＴＶモニタ（図示せず）により、広角画像の任意の領域を拡大した画像を視認することができる。
【００４４】
システムコントローラ１００による制御は第１実施形態と同様である。すなわち、システムコントローラ１００は、エンコーダ３４、６４からの入力に基づいてＲＯＭ１０１のルックアップテーブルを参照し、駆動装置４１ａ、４２ａ、４３ｃ、７１ａ、及び７２ｂの駆動制御を行う。その結果、広角画像内の拡大領域の位置に応じて、コマ収差補正レンズ４１、非点収差補正レンズ４２、非点収差補正レンズ群４３、補正レンズ７１、及び第２のＣＣＤカメラ７２が駆動される。従って、第１実施形態と同様、拡大する領域の位置にかかわらず、常に良好な拡大画像が得られ、監視カメラ９０による監視作業の信頼性が向上する。
【００４５】
尚、上記の各実施形態は、いずれも対物光学系１１、９２を透過した光束を半透明鏡２１により分岐させることにより、広角画像と、広角画像の一部の領域の拡大画像とを観察する構成を有しているが、これに限るものではない。対物光学系１１を透過した光束を分岐させることなく拡大光学系６０へ導き、拡大光学系６０のズーム倍率を適宜制御することにより、広角画像及び拡大画像の形成を可能とする構成としてもよい。尚、この場合も、拡大画像を形成するにあたって、上記の各実施形態と同様、シフト光学系であるペシャンプリズム３０により拡大する領域を抽出することは言うまでもない。
【００４６】
また、第１及び第２実施形態において、ＲＯＭ１１は像シフト装置２０に配設され、ＲＯＭ１１内のルックアップテーブルに格納された上述の諸データは参照されるのみであるが、これに限るものではない。例えば、像シフト装置２０の筐体側面に外部コネクタを設け、外部コネクタを介してアクセス可能で、格納データの書換えが可能なメモリを像シフト装置２０内に設け、このメモリに上述のルックアップテーブルを格納するシステム構成としてもよい。このようなシステム構成とすれば、像シフト装置２０に装着される硬性鏡内の光学系の特性に合わせてルックアップテーブル内のデータを適宜変更することができ、特性の異なる複数種類の硬性鏡を同一の像シフト装置２０に用いることが可能となる。
【００４７】
あるいは、ＲＯＭ１１を硬性鏡１０内に配設し、像シフト装置２０に硬性鏡１０を装着すると硬性鏡１０内のＲＯＭ１１からルックアップテーブルの諸データが読み出され、像シフト装置２０内のシステムコントローラ１００へ入力されるシステム構成としてもよい。このようなシステム構成とすれば、光学系の特性の異なる硬性鏡を装着してもシステムコントローラ１００で用いられるデータ内容の変更を意識する必要がなく、使用者の負担が軽減される。
【００４８】
また、像シフト装置２０内のＲＯＭ１１のルックアップテーブルに複数種類のデータを格納しておき、像シフト装置２０に接続される硬性鏡の特性に合わせたデータを取り出し、システムコントローラ１００に出力するシステム構成としてもよい。この場合、像シフト装置２０において、接続された硬性鏡を自動識別する機構を硬性鏡の着脱部に設け、ＲＯＭ１１からのデータの抽出処理を自動化するとより効果的である。
【００４９】
尚、第２実施形態の場合は、硬性鏡１０に替えてレンズ鏡筒９１において同様な作用をもたらすよう同様の構成とすればよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、広角画像の一部を抽出して拡大画像を形成する装置において、常に高性能の拡大画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用される内視鏡装置のブロック図である。
【図２】シフト光学系としてのペシャンプリズムの斜視図である。
【図３】像シフト装置の変形例を示すブロック図である。
【図４】像シフト装置における各光学系の配置の変形例を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態が適用される監視カメラのブロック図である。
【符号の説明】
１、２内視鏡装置
１０硬性鏡
１１対物光学系
１２対物レンズ群
１３リレーレンズ
２０像シフト装置
３０ペシャンプリズム
４０第１の収差補正光学系
５０フォーカスレンズ
６０拡大光学系
７０歪曲収差補正ユニット
１００システムコントローラ
１０１ＲＯＭ

Claims

対物光学系により形成される広角画像の一部の領域を拡大して拡大画像を結像するための拡大光学系と、
前記対物光学系の光軸に対して垂直方向に移動することにより、前記拡大光学系により拡大される前記領域を抽出するシフト光学系と、
前記対物光学系及び前記シフト光学系の収差補正を行うための収差補正手段と、
前記広角画像における前記領域の位置と前記拡大画像の拡大率とに基づいて、前記収差補正手段の駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする像シフト装置。
前記制御手段は、前記シフト光学系の移動方向及び移動量に基づいて前記領域の位置を算出し、前記拡大光学系の移動方向及び移動量に基づいて前記拡大率を算出する演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載の像シフト装置。
前記領域の位置及び前記拡大率と、前記拡大画像の収差を補正できる前記収差補正手段の駆動量とを関連付けたデータを記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記演算手段による算出結果に基づいて前記記憶手段のデータを参照し、前記収差補正手段の駆動量を取得することを特徴とする請求項２に記載の像シフト装置。
前記収差補正手段は、前記対物光学系のコマ収差、非点収差、及び前記シフト光学系の非点収差を補正するための第１の収差補正光学系と、前記シフト光学系のディストーションを補正するための歪曲収差補正手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の像シフト装置。
前記歪曲収差補正手段は、第２の収差補正光学系を有し、
この第２の収差補正光学系と前記拡大画像が形成される撮像素子の結像面とを傾斜させることにより、ディストーションを補正することを特徴とする請求項４に記載の像シフト装置。
前記第１の収差補正光学系は、２枚の平板状の光学素子を有し、この光学素子の傾斜角度及び傾斜方向を制御することにより、前記シフト光学系の非点収差が補正されることを特徴とする請求項５に記載の像シフト装置。