JP2014109739A - Stereo camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステレオカメラに関するものである。 The present invention relates to a stereo camera.
従来、対象物を複数の異なる方向から同時に撮影し、その奥行き方向の情報も記録できるようにしたステレオカメラが知られている。一方、内視鏡手術において、立体画像を撮影することにより、二次元内視鏡では得られない奥行き感のある画像を見ながら処置を行うことができるため、内視鏡で立体画像を撮影できるようにしたものが種々ある(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a stereo camera is known in which an object is photographed simultaneously from a plurality of different directions, and information in the depth direction can be recorded. On the other hand, in endoscopic surgery, by taking a stereoscopic image, treatment can be performed while looking at an image with a sense of depth that cannot be obtained with a two-dimensional endoscope, so a stereoscopic image can be taken with an endoscope. There are various types of such devices (see, for example, Patent Document 1).
立体画像において、被写体の遠近に応じて奥行き感や距離感をより多く出すためには、対物レンズ間の距離となる基線長を長くすると良い。上記特許文献1のものでは、レンズ前群に2つの光路を構成する一対の光学系(左右のレンズ)を設け、レンズ後群側に2光路を時分割で切り替える時分割シャッターを設けている。そして、プリズムを設けて基線長を変えることができるとしているが、時分割シャッターの各光路に対応する一対の開口の間隔が固定されており、レンズ後群により撮像素子への入射角度だけが変わったことになる。これは、2光路による各画像のずれを発生させることができるが、基線長を変えることにより奥行き感等を変えることはできない。 In a stereoscopic image, in order to increase a sense of depth and a sense of distance according to the distance of the subject, it is preferable to increase the baseline length that is the distance between the objective lenses. In the above-mentioned Patent Document 1, a pair of optical systems (left and right lenses) constituting two optical paths are provided in the lens front group, and a time division shutter for switching the two optical paths in a time division manner is provided on the lens rear group side. The base length can be changed by providing a prism, but the distance between the pair of apertures corresponding to each optical path of the time-division shutter is fixed, and only the incident angle to the image sensor changes depending on the rear lens group. That's right. This can cause a shift of each image due to the two optical paths, but cannot change the sense of depth or the like by changing the baseline length.
また、レンズ前群を交換できるようにし、そのレンズ前群を観察用途に応じて適した視差の光学系のものを複数用意し、視差の大小及び被写体の遠近に応じてレンズ前群を交換することができるとしている。しかしながら、レンズ前群を交換する作業が増え、使い勝手が悪いという問題がある。 Also, the lens front group can be exchanged, and a plurality of optical systems with parallax suitable for the observation purpose are prepared, and the lens front group is exchanged according to the size of the parallax and the distance of the subject. You can do that. However, there is a problem that the work for exchanging the front lens group increases and the usability is poor.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、簡単な構成で、奥行き感の調整が可能なステレオカメラを提供することにある。 The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main object is to provide a stereo camera capable of adjusting the sense of depth with a simple configuration. .
本発明のステレオカメラは、複数の光電変換部を備える撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子に向けて集光するための集光レンズと、前記被写体から前記撮像素子に至る光の一部を通過させるアパーチャ部材とを有し、前記アパーチャ部材が、前記集光レンズの光軸に対して左右に配置される一対の開口と、前記一対の開口間の距離を変更可能にする開口間距離可変手段とを有する構成とする。 A stereo camera according to the present invention includes an imaging device including a plurality of photoelectric conversion units, a condensing lens for condensing light from a subject toward the imaging device, and one of light from the subject to the imaging device. An aperture member that allows a portion to pass therethrough, and the aperture member is disposed between a pair of apertures arranged on the left and right with respect to the optical axis of the condenser lens, and between the apertures that can change a distance between the pair of apertures. It is set as the structure which has a distance variable means.
本発明によれば、集光レンズの光軸に対して左右一対配設される開口間の距離を変更可能としたことから、一対の開口間の距離がステレオカメラにおける基線長となり、被写体までの遠近に応じて基線長を変えることができ、それにより被写体までの距離に応じた立体感が得られる画像を形成することができる。また、レンズの光軸に対して左右に一対の開口を設けるだけでよく、左右別のレンズを設ける必要が無いため、単眼による立体視が可能となり、ステレオカメラの小型化を促進し得る。また開口の位置や形状に応じて最適なアパーチャ補正を行うことにより、開口の位置や形状によらず高精細なスレテオ画像を取得することができる。さらにアパーチャと撮像素子の制御により通常撮像とステレオ撮像の切り替えが容易に可能になる。 According to the present invention, since the distance between the pair of left and right openings arranged with respect to the optical axis of the condenser lens can be changed, the distance between the pair of openings becomes the baseline length in the stereo camera, and The base line length can be changed according to the perspective, thereby forming an image that can provide a stereoscopic effect according to the distance to the subject. In addition, it is only necessary to provide a pair of openings on the left and right with respect to the optical axis of the lens, and it is not necessary to provide separate lenses on the left and right. Further, by performing optimal aperture correction according to the position and shape of the opening, it is possible to acquire a high-definition stereo image regardless of the position and shape of the opening. Further, normal imaging and stereo imaging can be easily switched by controlling the aperture and the image sensor.
前記課題を解決するためになされた第1の発明は、複数の光電変換部を備える撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子に向けて集光するための集光レンズと、前記被写体から前記撮像素子に至る光の一部を通過させるアパーチャ部材とを有し、前記アパーチャ部材が、前記集光レンズの光軸に対して左右に配置される一対の開口と、前記一対の開口間の基線長を変更可能にする開口間距離可変手段とを有する構成とする。 A first invention made to solve the above problems includes an imaging device including a plurality of photoelectric conversion units, a condensing lens for condensing light from a subject toward the imaging device, and the subject. An aperture member that allows a part of the light reaching the image sensor to pass therethrough, and the aperture member is disposed between the pair of openings disposed on the left and right with respect to the optical axis of the condenser lens, and between the pair of openings. It is set as the structure which has an inter-opening distance variable means which can change a base line length.
これによると、集光レンズの光軸に対して左右一対配設される開口間の距離を変更可能としたことから、一対の開口間の距離がステレオカメラにおける基線長となり、被写体までの遠近に応じて基線長を変えることができ、それにより被写体までの距離に応じた立体感が得られる画像を形成することができる。また、レンズの光軸に対して左右に一対の開口を設けるだけでよく、左右別のレンズを設ける必要が無いため、単眼による立体視が可能となり、ステレオカメラの小型化を促進し得る。また開口の位置や形状に応じて最適なアパーチャ補正を行うことにより、開口の位置や形状によらず高精細なスレテオ画像を取得することができる。さらにアパーチャと撮像素子の制御により通常撮像とステレオ撮像の切り替えが容易に可能になる。 According to this, since it is possible to change the distance between the pair of left and right apertures with respect to the optical axis of the condenser lens, the distance between the pair of apertures becomes the base line length in the stereo camera, and the distance to the subject is reduced. Accordingly, the base line length can be changed, whereby an image can be formed in which a stereoscopic effect corresponding to the distance to the subject is obtained. In addition, it is only necessary to provide a pair of openings on the left and right with respect to the optical axis of the lens, and it is not necessary to provide separate lenses on the left and right. Further, by performing optimal aperture correction according to the position and shape of the opening, it is possible to acquire a high-definition stereo image regardless of the position and shape of the opening. Further, normal imaging and stereo imaging can be easily switched by controlling the aperture and the image sensor.
また、第2の発明は、前記第1の発明において、前記アパーチャ部材が、透過型液晶パネルからなり、前記一対の開口が、前記透過型液晶パネルの一部を透明にして形成される構成とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the aperture member is formed of a transmissive liquid crystal panel, and the pair of openings are formed by making part of the transmissive liquid crystal panel transparent. To do.
これによると、開口の位置や形状を自由に設定することができる。 According to this, the position and shape of the opening can be set freely.
また、第3の発明は、前記第1または第2の発明において、前記アパーチャ部材が、前記光軸を横切る位置に固定された固定板状部材と、前記固定板状部材に沿って変位可能に設けられた可動板状部材とを有し、前記固定板状部材と前記可動板状部材とに、前記可動板状部材が変位することにより前記一対の開口を形成するための孔がそれぞれ設けられている構成とする。 According to a third invention, in the first or second invention, the aperture member is fixed at a position crossing the optical axis, and is displaceable along the fixed plate member. The movable plate-like member is provided, and the fixed plate-like member and the movable plate-like member are respectively provided with holes for forming the pair of openings when the movable plate-like member is displaced. The configuration is as follows.
これによると、固定板状部材と可動板状部材との2部材という簡単な構成により、一対の開口間の距離を可変とすることができ、小型化が要求される装置に容易に適用し得る。 According to this, the distance between a pair of openings can be made variable by a simple configuration of two members, a fixed plate-like member and a movable plate-like member, and can be easily applied to a device that requires downsizing. .
また、第4の発明は、前記第1または第2の発明において、前記アパーチャ部材が、前記光軸に直交する方向に互いに近接離反可能に設けられた一対の分割体と、前記一対の分割体の間を埋めるべく前記に一対の分割体に連結された伸縮部材とを有し、前記一対の開口が、前記一対の分割体にそれぞれ設けられた開口により形成される構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the aperture member is provided with a pair of divided bodies provided so as to be close to and away from each other in a direction orthogonal to the optical axis, and the pair of divided bodies. A pair of split members connected to the pair of divided bodies, and the pair of openings are formed by openings provided in the pair of divided bodies, respectively.
これによると、一対の分割体および伸縮部材を光軸に直交する面上に配置することができ、光軸方向の省スペース化が可能となる。 According to this, a pair of division body and an expansion-contraction member can be arrange | positioned on the surface orthogonal to an optical axis, and the space saving of an optical axis direction is attained.
また、第5の発明は、前記第1または第2の発明において、前記アパーチャ部材が、前記光軸方向に複数列並びかつ前記光軸に直交する方向に互いに独立してスライド可能に設けられた複数のシャッター部材を有し、前記複数のシャッター部材に、前記複数列の列毎に前記基線長の異なる前記一対の開口がそれぞれ設けられている構成とする。 According to a fifth invention, in the first or second invention, the aperture members are arranged in a plurality of rows in the optical axis direction and are slidable independently from each other in a direction perpendicular to the optical axis. A plurality of shutter members are provided, and the plurality of shutter members are provided with the pair of openings having different baseline lengths for each of the plurality of rows.
これによると、各独立したシャッター部材毎に開口間の距離の異なる一対の開口を設けることができるため、シャッター部材の枚数を増やすことにより一対の開口間の距離をより細かく変更することができる。 According to this, since a pair of openings having different distances between the openings can be provided for each independent shutter member, the distance between the pair of openings can be changed more finely by increasing the number of shutter members.
また、第6の発明は、前記第1乃至第5の発明のいずれかにおいて、前記一対の開口が、前記アパーチャ部材の外周側に位置した場合に、前記開口の重心同士を結ぶ直線に直交する方向に長い形状に形成されている構成とする。 According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, when the pair of openings are located on the outer peripheral side of the aperture member, the sixth invention is orthogonal to a straight line connecting the centers of gravity of the openings. It is set as the structure currently formed in the shape long in a direction.
これによると、一対の開口の重心同士がより一層離れる方向に偏倚するため、アパーチャ部材の外周側に一対の開口を位置された場合の開口間距離をさらに長くすることができる。 According to this, since the centers of gravity of the pair of openings are biased further away from each other, the distance between the openings when the pair of openings is positioned on the outer peripheral side of the aperture member can be further increased.
また、第7の発明は、前記第1乃至第6の発明のいずれかにおいて、前記撮像素子が、前記集光レンズの焦点とは異なる位置に配置され、かつ前記複数の光電変換部が、左右の映像用に分けられており、前記撮像素子の受光面に、前記一対の開口の一方を通る光を前記左の映像用の前記光電変換部に結像させるとともに、前記一対の開口の他方を通る光を前記右の映像用の前記光電変換部に結像させるための第2のレンズが配設されている構成とする。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the imaging element is disposed at a position different from a focal point of the condenser lens, and the plurality of photoelectric conversion units are arranged on the left and right sides. The light passing through one of the pair of openings is imaged on the photoelectric conversion unit for the left image on the light receiving surface of the image sensor, and the other of the pair of openings is A second lens for imaging the passing light on the photoelectric conversion unit for the right image is provided.
これによると、第2のレンズとして例えばレンチキュラーレンズを用いることにより、そのままでは撮像素子の受光面でぼけが生じる像を受光面に結像させることができ、かつ左右の映像用に分けて配置した各光電変換部の左右別に結像させることができるため、単眼レンズを用いた場合の左右の映像の形成を簡単な構成により実現し得る。 According to this, by using, for example, a lenticular lens as the second lens, an image with a blur on the light receiving surface of the image sensor can be formed on the light receiving surface as it is, and is arranged separately for the left and right images. Since the left and right images of each photoelectric conversion unit can be imaged, the formation of left and right images when using a monocular lens can be realized with a simple configuration.
また、第8の発明は、前記第1乃至第6の発明のいずれかにおいて、前記一対の開口を時分割で交互に開閉するとともに、前記撮像素子による光電変換を前記時分割と同期させて行いかつ左右の映像信号に分ける時分割制御手段を有する構成とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the pair of openings are alternately opened and closed in a time division manner, and photoelectric conversion by the imaging element is performed in synchronization with the time division. In addition, it is configured to have time-division control means for dividing the left and right video signals.
これによると、撮像素子の複数の光電変換部の全てを使用して左右の映像信号を交互に取り出すことができ、解像度を高めることができる。さらに左右の開口を同じ位置にした場合には通常の2Dカメラとして撮像でき、ステレオ3D撮像と2D撮像の切り替えが簡単に実現できる。 According to this, left and right video signals can be alternately extracted using all of the plurality of photoelectric conversion units of the image sensor, and the resolution can be increased. Furthermore, when the left and right openings are at the same position, it can be imaged as a normal 2D camera, and switching between stereo 3D imaging and 2D imaging can be easily realized.
また、第9の発明は、前記第1乃至第8の発明のいずれかにおいて、前記一対の開口が、前記集光レンズの光軸に対して左右対称に配置されている構成とする。これによると、撮像素子の調整が容易となる。 According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, the pair of openings are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the condenser lens. This facilitates adjustment of the image sensor.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用された内視鏡の例を示す模式的要部断面図である。図示例の内視鏡1は、医療用や工業用として用いられる硬性鏡であってよく、操作を行う本体部2と、この本体部2から延出する挿入部3とを主として備える。挿入部3は、小径(例えば、外径8mm)でかつ容易に撓むことのない高い剛性を有し、図示しない被写体(例えば、患者の身体等)に挿入される部分である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an example of an endoscope to which the present invention is applied. The endoscope 1 in the illustrated example may be a rigid endoscope used for medical or industrial purposes, and mainly includes a
挿入部3の外殻(カバー部材)は、金属製の保護管4と、保護管4の挿入方向先端側に同軸に設けられた円筒形の樹脂製若しくはガラス製の先端部カバー5とにより構成される。先端部カバー5の挿入方向先端部分には、光を透過する撮像窓として機能する半球面を有するドーム状凸部5aが形成されている。保護管4の挿入方向とは反対側の基端側が本体部2に固定され、保護管4は、先端部カバー5とともに密閉された内部スペースを画成している。
The outer shell (cover member) of the
先端部カバー5内には、例えばCCDまたはCMOSからなるイメージセンサ(撮像素子)6と、ドーム状凸部5aから入射する光をイメージセンサ6に向けて集光するための光学ユニット7とが設けられている。光学ユニット7は、集光レンズ8と、アパーチャ部材9とを同軸に有する。イメージセンサ6とアパーチャ部材9(液晶パネル11)とは、本体部2に内蔵されている制御回路12にケーブルを介して接続されている。なお、アパーチャ部材9は、アパーチャ自体であってもよく、アパーチャ機能を有する他の部材であってもよい。
An image sensor (imaging device) 6 made of, for example, a CCD or a CMOS, and an
図2は、アパーチャ部材9の一例を示す正面図である。図2(a)に示されるように、アパーチャ部材9は、外形が円板形状の遮光体からなる円形壁9aに設けられた基線長調節手段としての液晶パネル11により構成されている。円形壁9aは、光学ユニット7の例えば円筒形状のケース内に設けられ、ドーム状凸部5aからの入射光を遮断する。液晶パネル11は、円形壁9aの中心を通って直径方向に延在する横長矩形状に形成されている。液晶パネル11は、矩形状のパネルの全体で任意の部分を透明化する透明液晶で構成されている。制御回路12からの制御信号により、液晶パネル11の一部に任意形状の透明状態の開口13が形成される。
FIG. 2 is a front view showing an example of the
図2(a)に示されるように、円形壁9aの中心に対して対称位置に一対の円形の開口13が形成される。一対の開口13間の距離(各開口の重心間距離)がステレオカメラにおける基線長dとなる。本実施形態におけるステレオカメラは、ステレオ3D(三次元)撮像と2D(二次元)撮像の切り替えが可能な、いわゆる「ステレオ3D2D可変カメラ」を含む。制御回路12からの制御信号により開口13を任意の位置に形成することが可能であり、例えば図2(b)のように円形壁9aの中心寄りに位置させることにより基線長dを短くする(d1)ことができ、図2(c)のように円形壁9aの外周寄りに位置させることにより基線長dを長くする(d2)ことができる。なお、一対の開口13は、必ずしも左右対称である必要はなく、イメージセンサ(撮像素子)6の配置を調整することで、非対称にすることも可能である。
As shown in FIG. 2A, a pair of
また、図1に示されるようにイメージセンサ6の前面(集光レンズ8側)側にはマイクロレンズ(第2のレンズ)14が配設されている。マイクロレンズ14は、例えばレンチキュラーレンズまたは本出願人によるデジタルマイクロレンズであってよい。
Further, as shown in FIG. 1, a micro lens (second lens) 14 is disposed on the front surface (
図3は、本願発明による光路を示す説明図である。図に示されるように、集光レンズ8は、被写体15側の対物レンズ8aと、イメージセンサ6側の撮像素子側レンズ8bとにより構成されている。なお、図では各レンズ8a・8bをそれぞれ単体として示しているが、それぞれレンズ群からなるものであってよい。そして、アパーチャ部材9は、両レンズ8a・8bを含む光学系の絞り位置に配置されている。
FIG. 3 is an explanatory view showing an optical path according to the present invention. As shown in the figure, the
また、図示例では、マイクロレンズ14をレンチキュラーレンズとして説明する。イメージセンサ6の前面には、図に示される左右方向の各画素に対応する左用光電変換部6Lと右用光電変換部6Rとがペアとなり、レンチキュラーレンズのライン数となる数のペアが図に示される左右方向に配置されている。マイクロレンズ14は、ペアの光電変換部6R・6Lに対して1ラインとなる半円断面形状の極小レンズ14aを図に示される左右方向に複数ライン並べた形状に形成されている。
In the illustrated example, the
イメージセンサ6の前面となる複数の光電変換部6R・6Lの受光面は、図3に示されるように被写体15の任意の1点から出射した光が光学ユニット7を通り合焦する位置Fに対して撮像素子側レンズ8b寄りに位置している。これにより、被写体15の任意の1点(例えばレンズ光軸CLとの交点)から図における右側の開口13を通る右側光路16Rの光が右用光電変換部6Rに向かい、左側の開口13を通る左側光路16Lの光が左用光電変換部6Lに向かう。そして、イメージセンサ6の前面に配設された極小レンズ14aにより、それぞれ対応する光電変換部6R・6Lに結像する。イメージセンサ6の位置及び極小レンズ14aの屈折率の設定により、各光路16R・16Lの結像位置を各光電変換部6R・6Lのように分離することができ、他の任意の点からの光に対しても同様の処理を行うことができ、左用光電変換部6Lと右用光電変換部6Rとのペアを1ラインとするレンチキュラーレンズに対応し得る。
The light receiving surfaces of the plurality of
このように、同一の点から発して別々の光路16R・16Lを通る各光が別々の光電変換部6R・6Lに結像する。それらの画像には、アパーチャ部材9の両開口13の離間距離を基線長とする視差を持つ。そして、全ての光電変換部6R・6Lにより視差を持つ左右の画像を撮像することにより、立体感(奥行き感)のある映像が得られる。
In this way, each light emitted from the same point and passing through the separate
図4は、本体部2に内蔵されている制御回路12の構成を示すブロック図である。イメージセンサ6からの出力信号が左右分離部12aに入力する。左右分離部12aでは、イメージセンサ6の各光電変換部6R・6Lにより光電変換された各電気信号からなる画素信号を左右それぞれに分けてカメラ信号処理部12bに送る。カメラ信号処理部12bでは、左右それぞれの画素信号に基づいて左右それぞれの画像信号を作成し、両画像信号を3D出力合成部12cに出力する。3D出力合成部12cでは、左右の画像信号に基づいて3D画像を作成し、その3D画像信号を外部端子17から出力する。外部端子17には、図1に示されるようにモニタ40が接続されており、モニタ40に立体感のある画像が映し出される。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
制御回路12には、イメージセンサ6を駆動するための駆動タイミング発生部12dが設けられている。本体部2には、奥行き感を例えば大・中・小の3段階で選択するための奥行き感入力スイッチ18が設けられており、奥行き感入力スイッチ18は、制御回路12に設けられた立体絞り制御部12e・アパーチャ補正制御部12f・シェーディング補正制御部12gのそれぞれに接続されている。
The
立体絞り制御部12eは、アパーチャ部材9の開口13の形状および位置を設定する信号を出力するとともに、左右分離部12aにも各設定の情報信号を出力する。アパーチャ補正制御部12fは、カメラ信号処理部12b内のアパーチャ補正処理部の補正量(ブースト量)やブースト周波数を制御する。補正量やブースト周波数は図5、図6に一例を示す。シェーディング補正制御部12gは、シェーディング補正を行うためのシェーディング補正制御信号をカメラ処理部12bに出力する。シェーディング補正量の一例を図9に示す。
The three-
このようにして構成された制御回路12における画像処理の要領について以下に説明する。上記したようにアパーチャ部材9の左右の開口13を通った光はマイクロレンズ14により左右用の各光電変化素子6R・6Lにそれぞれ結像する。各光電変換部6R・6Lによる画素信号が、駆動タイミング発生部12dで発生するタイミングパルスで左右分離部12aに転送される。この転送は、格子状に光電変換部を配置したイメージセンサにおける公知の転送要領で行うことができ、本発明における転送信号では、左右の画素信号が画像の1フィールド分交互に続いた単位で送られる。
A procedure for image processing in the
左右分離部12aでは、左右それぞれの画像を形成するために、左右の画素信号が混在する転送信号から左用画素信号と右用画素信号とのそれぞれの集まりに分離し、左右の映像信号の1フィールド分ずつを形成する。 In order to form the left and right images, the left / right separation unit 12a separates the transfer signal in which the left and right pixel signals are mixed into a collection of left pixel signals and right pixel signals, and outputs one field of the left and right video signals. Form minute by minute.
立体絞り制御部12eは立体感入力部18の指定により開口13の形状および位置の設定を行う。立体感の指定により開口13間の距離を定め、アパーチャ部材9の開口13の位置を制御する。アパーチャの形状は従来のカメラと同様に照度の大小により絞りの大きさを設定する。奥行き感入力スイッチ18により奥行き感の「大」が選択されていた場合には、標準(「中」選択)よりも開口13間の距離を大きくし、より奥行き感を強調した画像を撮像できるようにする。「小」が選択されていた場合には、開口13間の距離を小さくし、より奥行き感を抑えた画像を撮像できるようにする。
The three-dimensional
左右分離部12aで分離・形成された左右の映像信号はカメラ信号処理部12bに出力される。カメラ信号処理部12bには、上記したようにアパーチャ補正制御部12f・シェーディング補正制御部12gからの各補正制御信号が入力される。カメラ信号処理部12bは、左右の画素信号に対して各補正制御信号を加味して左右の画像信号を作成する。アパーチャ補正としては、レンズの周辺部を通過した光線は中央部を通過した光線よりも広がってぼけた像になるのを補正する。つまり開口13の位置によるレンズのMTFの違いを補正する。レンズ周辺部のぼけの補正には公知のPSFに基づく関数を用いて行うことができる。
The left and right video signals separated and formed by the left and right separation unit 12a are output to the camera
ここで、開口13の位置によるMTFの変化に対応したアパーチャ補正を行う場合について説明する。以下で説明するアパーチャ補正は、MTFの変化に対するものとし、予め要望されている映像信号の周波数特性をレンズのMTFの変化に応じて補正する。
Here, a case where aperture correction corresponding to a change in MTF depending on the position of the
図5(a)は、奥行き感入力スイッチ18により選択される「中(標準)」・「小」・「大」に対する基線長およびアパーチャ補正量(ブースト量)の相対関係を示す表である。図に示されるように、「中(標準)」が選択された場合(図2(a))には基線長は他に比べて中間の長さ(中)dであり、アパーチャ補正量も中間のブースト量(中)とする。「小」が選択された場合(図2(b))には基線長は短い長さ(小)d1であり、アパーチャ補正量を「中」よりも小さなブースト量(小)とする。「大」が選択された場合(図2(c))には基線長は最も長い長さ(大)d2であり、アパーチャ補正量を「中」よりも大きなブースト量(大)とする。なお、アパーチャ補正を行うための周波数は用いられるレンズ8の特性に応じて上下させる。
FIG. 5A is a table showing a relative relationship between the base line length and the aperture correction amount (boost amount) with respect to “medium (standard)”, “small”, and “large” selected by the depth
図6(a)は、レンズの半径方向について、中央部分と、周辺部分と、それらの中間部分とのそれぞれのレンズの部位におけるMTF特性とアパーチャ補正との関係を示す図である。MTF特性は、レンズの中央部分の場合が一点鎖線で示され、レンズの外周近傍となる周辺部分の場合が二点鎖線で示され、それら両部分の中間となる中間部分が破線で示されるようになる。図では、目標とするMTF特性を実線で示しており、アパーチャ補正量は、実線に対する上記各線との差分となる。レンズの周辺部分となる図の二点鎖線で示される場合のアパーチャ補正量は大きく、レンズの中央部分となる図の一点鎖線で示される場合のアパーチャ補正量は小さい。 FIG. 6A is a diagram illustrating the relationship between the MTF characteristics and the aperture correction in the respective lens portions of the central portion, the peripheral portion, and the intermediate portion in the radial direction of the lens. As for the MTF characteristics, the center portion of the lens is indicated by a one-dot chain line, the peripheral portion near the outer periphery of the lens is indicated by a two-dot chain line, and an intermediate portion between these two portions is indicated by a broken line. become. In the figure, the target MTF characteristic is indicated by a solid line, and the aperture correction amount is a difference between the above-described lines and the solid line. The aperture correction amount is large when it is indicated by a two-dot chain line in the figure that is the peripheral part of the lens, and the aperture correction amount is small when it is indicated by the one-dot chain line in the figure that is the central part of the lens.
なお、図に示されるように、空間周波数が高いほどMTF特性が大きく低下するため、空間周波数の全域に対して一定のアパーチャ補正を行うのではなく、MTF特性が大きく低下する空間周波数の高周波数部分を重点的にアパーチャ補正を行うとともに、レンズの上記各部分間の違いをできるだけ小さくするように補正する。また、MTF特性が大きく低下している場合には、S/N比の低下が目立たない範囲で補正する。例えば、空間周波数の中間周波数部分は上記目標MTF特性と一致するように補正し、高周波数部分は最低限のS/N比を確保する程度の補正に留めるとよい。 Note that, as shown in the figure, the higher the spatial frequency, the more the MTF characteristic is lowered. Therefore, constant aperture correction is not performed over the entire spatial frequency, but the high frequency of the spatial frequency at which the MTF characteristic is greatly lowered. Aperture correction is performed with emphasis on the portion, and correction is performed so as to minimize the difference between the portions of the lens. Further, when the MTF characteristic is greatly deteriorated, correction is performed in a range where the decrease in the S / N ratio is not noticeable. For example, the intermediate frequency portion of the spatial frequency may be corrected so as to coincide with the target MTF characteristic, and the high frequency portion may be corrected so as to ensure a minimum S / N ratio.
図6(b)は、レンズの半径方向と周方向とについての各MTF特性の違いを示す図である。図に示されるように、MTF特性の空間周波数の高周波数側における低下の大きさは、半径方向の場合(図の実線)よりも、周方向の場合(図の二点鎖線)の方が大きい。上記MTF特性の補正では、半径方向および周方向の両方向に対する補正量の違いを考慮する。 FIG. 6B is a diagram illustrating the difference in each MTF characteristic between the radial direction and the circumferential direction of the lens. As shown in the figure, the magnitude of the decrease in the spatial frequency of the MTF characteristics on the high frequency side is larger in the circumferential direction (two-dot chain line in the figure) than in the radial direction (solid line in the figure). . In the correction of the MTF characteristic, a difference in correction amount in both the radial direction and the circumferential direction is taken into consideration.
図6(c)は、開口の形状違いによるMTF特性の違いを示す図である。図示例の場合は、図2に示される開口13のように円形の開口の場合(図の実線)と、図7(a)に示される楕円形の開口19のように縦長の場合(図の二点鎖線)との違いである。なお、一対の開口19は、それぞれ縦長方向となる楕円の長軸を楕円形の重心同士を結ぶ直線に直交する方向に向けて配置されている。図6(c)に示されるように、MTF特性の空間周波数の高周波数側における低下の大きさは、円形開口(13)の場合よりも縦長開口(19)の場合の方が大きい。以上、開口の形やレンズの周方向・半径方向を考慮した場合のMTF補正の一例を図5(b)に示す。画像の水平方向(H)と垂直方向(V)のアパーチャ補正量を別々に制御することにより、単眼ステレオ撮像した場合の最適な画質を実現する。さらに、図5(b)の例では、奥行き感入力スイッチ18による選択対象に図5(a)の「大」より大きな効果にする「大大」を選択可能にしている。これにより、より大きな奥行き感のある撮像を実現し得る。
FIG. 6C is a diagram showing a difference in MTF characteristics due to a difference in the shape of the opening. In the case of the illustrated example, a circular opening such as the
なお、図7(a)の開口19の場合の基線長の長さ(図のd3)は、図示例の開口19の形状である楕円形の両重心(図の黒丸)間距離となる。その重心位置は楕円の短軸(円形壁9aの半径方向)の中点であり、それに対して、図2に示されるように開口13の形状が円形の場合の重心は円の中心であり、同じ開口面積とすると、円の直径よりも楕円の短軸の方が短くなる。したがって、円形壁9aの外周に接するように各開口13・19を位置させた場合には、縦長形状の代表例としての楕円形の開口19の場合の基線長d3は、円形開口13における最も離れた場合の図2(c)の基線長d2よりも長くなる。
The length of the base line length (d3 in the figure) in the case of the
このように開口の形状を円形から縦長形状に変えて基線長を長くすることにより、立体視における奥行き感を増大させることができる。これにより、限られた外形の範囲内で基線長をより一層長くすることができ、奥行き感の増大により被写体の遠近を容易に視認することができるため、小径化された内視鏡等に有効である。 Thus, by changing the shape of the opening from a circular shape to a vertically long shape to increase the baseline length, it is possible to increase the sense of depth in stereoscopic viewing. This makes it possible to further increase the baseline length within a limited range of external dimensions, and to easily see the distance of the subject by increasing the sense of depth, which is effective for endoscopes with a reduced diameter. It is.
図7(b)は、縦長形状の開口の他の例を示す図7(a)に対応する図である。図に示される開口20の形状は、円形壁9aの直径に直交する方向に長い略ひし形に形成されている。開口20の円形壁9aの外周側は、円形壁9aの外周に沿う形状(円弧)であってよい。このような形状の開口20を円形壁9aの直径に直交する方向の2頂点間を結ぶ線で開口20を二分した場合に、円形壁9aの外周側の面積の方が中心側の面積よりも大きくなる。これにより、略ひし形の開口20の重心は、図7(a)の楕円形の場合に比べて円形壁9aの外周側に偏倚し、両開口20の重心間距離(基線長)d4は楕円形開口19の重心間距離(基線長)d3よりもさらに増大する。このような縦長形状にすることにより、開口を設ける範囲が限られた大きさの範囲内で、より一層奥行き感のある映像を得ることができるようになる。
FIG. 7B is a diagram corresponding to FIG. 7A illustrating another example of the vertically long opening. The shape of the
また、図7(c)に示される開口41の形状は、円形壁9aの外周に沿う円弧とその円弧の両端を結ぶ直線(弦)とにより形成されている。このような形状の開口41の重心は、図7(b)の略ひし形の場合に比べて、より円形壁9aの外周側に偏倚し、両開口41の重心間距離(基線長)d5は略ひし形開口20の重心間距離(基線長)d4よりもさらに増大する。このような縦長形状にすることにより、開口を設ける範囲が限られた大きさの範囲内で、より一層奥行き感のある映像を得ることができるようになる。
The shape of the
図7(a)・(b)で示した楕円形状や略ひし形は、上記した液晶パネル11において形成可能である。したがって、図2(a)〜(c)の円形開口13による基線長の変化に例えば図7(a)の楕円形開口19のパターンを追加し、基線長を4段階に変化させるようにしてもよい。このような基線長の変化に対しては、MTFの低下に応じたアパーチャ補正を行う。アパーチャ補正は、水平(H)・垂直(V)の補正量を変化させることで行い、図5(b)に表で示す。基線長が「中」の図2(a)を標準とした場合の水平(H)成分の補正量を「中」、垂直(V)成分の補正量を「大」とした場合に、図2(b)の基線長が「小」では(H)を「小」、(V)を「中」とし、図2(c)の基線長が「大」では(H)を「大」、(V)を「大大」とする。そして、図7(a)のように基線長を「最大」とした場合には(H)を「大」、(V)を「最大(>大大)」とする。レンズの周方向と半径方向の特性を考慮し、アパーチャ補正を水平(H)方向と垂直(V方向)独立に補正することにより、最良の画質(解像感など)を実現する。
The elliptical shape and the approximate rhombus shown in FIGS. 7A and 7B can be formed in the
次に、シェーディング補正について説明する。なお、シェーディング補正は、画像全体における輝度むらを補正するためである。図8は、左右の開口13を通る光路16R・16Lによるイメージセンサ6における光量分布を示す図である。図8の(a)は右側光路16Rのイメージセンサ6への結像要領および光量分布を示し、(b)は左側光路16Lのイメージセンサ6への結像要領および光量分布を示す。なお、各光量分布は各光電変換部6R・6Lによる左右別の信号レベルに相当する。
Next, shading correction will be described. The shading correction is for correcting the luminance unevenness in the entire image. FIG. 8 is a diagram showing a light amount distribution in the
図8(a)に示されるように、アパーチャ部材9の右側の開口13を通過する光路は、被写体15の一端に対応する光路16Rtと他端に対応する光路16Rbとにより示されるように、イメージセンサ6に結像する。この場合の光量分布は、被写体15の左右方向に対応するイメージセンサ6のX軸を横軸とし、被写体15の光量(信号レベル)を縦軸として示したグラフ(図の破線)のようになる。図8(b)に示されるようにアパーチャ部材9の左側の開口13を通過する光路は、上記と同様の各光路16Lt・16Lbにより示されるように、イメージセンサ6に結像する。この場合の光量は、上記と同様のグラフ(図の実線)のようになる。
As shown in FIG. 8A, the optical path passing through the
そして、左右の光量を同一座標で示すと図9のようになる。図に示されるように、左右の光路16L・16Rに対応する各光量分布で光量の最大となる位置がそれぞれ左右に偏倚している。これは、開口13が無い場合にレンズ8によりイメージセンサ6に結像し得る光の一部が、アパーチャ部材9の開口13が無い部分により遮断されるためである。開口13が右側にある場合にはイメージセンサ6の左側に対応する側に向かう光が低減され、開口13が左側にある場合には右側が低減される。
When the left and right light quantities are indicated by the same coordinates, the result is as shown in FIG. As shown in the figure, the position where the light quantity is maximum in each light quantity distribution corresponding to the left and right
シェーディング補正制御部12gでは、レンズ8の特性および奥行き感入力スイッチ18による選択位置に応じて、図9の実線(左側)と破線(右側)となる光量分布に対して図の二点鎖線(光量補正曲線)で示されるように補正後の信号レベルの形状が略フラットになるように補正する補正制御信号を出力する。なお、図では被写体の範囲の両端部分で光量補正曲線が中央部分に対して少し低減しているが、これは、端の部分における上記したS/N比の低下が目立たないようにするためである。
In the shading
このようにして基線長に違いに応じてMTFおよびシェーディングが補正された映像信号により外部モニタ40に映し出される画像が立体感や奥行き感のあるものとなり、作業対象に対して十分な遠近感をもってアクセスすることができ、内視鏡等においてモニタ40を観察しながら行う作業を容易に行うことができる。そして、そのような立体視を、左右別々のレンズを設けることなく、共通のレンズ(単眼)で可能になり、ステレオカメラの構造を簡素化かつ小型化し得るため、内視鏡等のできるだけ外形を小さくすることが望まれるものに好適である。
In this way, the image displayed on the
アパーチャ部材9の開口位置の可変構造(開口間距離可変手段)については、上記液晶パネル11を用いたものに限られるものでなく、他の実施形態について説明する。
The variable structure of the opening position of the aperture member 9 (inter-opening distance varying means) is not limited to that using the
図10(a)は、アパーチャ部材の第2の例を示す図である。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する(以下、同様)。 FIG. 10A is a diagram illustrating a second example of the aperture member. In addition, about the part similar to the above, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted (hereinafter the same).
この第2の例では、固定板状部材としての円形壁体9aに、その直径方向に延在する図において孔としての横長矩形状の窓21が設けられ、窓21を完全に遮蔽しかつ窓21の長手方向に直交する方向(図の矢印A)に移動可能な可動板状部材としての板状のスライダ22が設けられている。スライダ22には、スライダ22の移動に伴って選択的に窓21内に位置し得る3組の各一対の孔としての開口22a・22b・22cがスライダ22の移動方向に所定の間隔で配設されている。各一対の開口22a・22b・22cは、図2(b)・(a)・(c)の各開口13に対応する。
In this second example, a
スライダ22は、制御回路12により奥行き感スイッチ18の選択に応じてアクチュエータ23により駆動される。例えば、挿入部3の内壁にスライダ22をガイドするガイド溝を設け、モータ駆動のアクチュエータ23を本体部2に設け、スライダ22とアクチュエータ23とをプッシュプルケーブルを介して連結する構造であってよい。その他、種々の公知のスライド機構を適用し得る。このようにすることにより、スライダ22を矢印Aの向きに移動させて各一対の開口22a・22b・22cのいずれかを窓21と重ねることができ、簡単な構成で基線長を変える開口間距離可変手段を構成することができる。
The
図10(b)は、アパーチャ部材の第3の例を示す図であり、上記第2の例と同様のスライド方式の他の例である。この第3の例では、円形壁体9aに、大・中・小と基線長の異なる左右一対の孔としての開口24a・24b・24cが計6個直径方向に1列に配設されている。上記スライダ22と同じ外形かつスライド構造であってよいスライダ25には、スライダ25の移動に伴って選択的に各一対の開口24a・24b・24cのそれぞれと重なるように各一対の孔としての矩形状窓25a・25b・25cがスライダ25の移動方向に所定の間隔で配設されている。
FIG. 10B is a diagram showing a third example of the aperture member, and is another example of the slide method similar to the second example. In this third example, a total of six
この第3の例においても、第2の例と同様にスライダ25をアクチュエータ23により駆動し、窓25aに重なる一対の開口24aによる基線長が「小」の状態と、一対の窓25bにそれぞれ重なる一対の開口24bによる基線長が「中」の状態と、一対の窓25cに重なる一対の開口24cによる基線長が「大」の状態とのいずれかを選択し得る。この場合も、第2の例と同じく簡単な構成で基線長を変える開口間距離可変手段を構成することができる。
In the third example, similarly to the second example, the slider 25 is driven by the
図11は、アパーチャ部材の第4の例を示す図であり、(a)は模式的側面図を示し、(b)は要部を斜視図で示している。この第4の例は、図に示される上下方向に分かれる各一対の遮光体からなる板状シャッター部材26・27・28を3組設けたシャッター方式である。各一対のシャッター部材26・27・28は集光レンズ8の光軸CLを挟んで各対を構成し、対のそれぞれが光軸CLに直交しかつ図の矢印Bに示されるように接離する向きに移動可能に設けられている。
FIG. 11 is a view showing a fourth example of the aperture member, where (a) shows a schematic side view, and (b) shows a main part in a perspective view. This fourth example is a shutter system in which three sets of plate-
一対のシャッター部材26には、閉じた状態で一対の円形開口を形成する一対の半円凹部26aがそれぞれ設けられている。この閉じた状態で各半円凹部26aで形成される一対の孔は、図2(b)の一対の開口13(基線長が「小」)に対応する。同様に、一対のシャッター部材27には、図2(a)の一対の開口13(基線長が「中」)に対応する一対の半円凹部27aがそれぞれ設けられ、一対のシャッター部材28には、図2(c)の一対の開口13(基線長が「大」)に対応する一対の半円凹部28aがそれぞれ設けられている。
The pair of
これら複数のシャッター部材26・27・28も上記と同様のアクチュエータ23により駆動される。例えば、一対のシャッター部材26同士を、図11(b)の二点鎖線で示されるように互いに当接させることにより、上下でそれぞれ一対の半円凹部26a同士により、基線長が「小」に対応する左右一対の開口(26a・26a)が形成される。他の各シャッター部材27・28においても同様であり、第2の例と同じく簡単な構成で基線長を変える開口間距離可変手段を構成することができる。また、図示例では基線長の長さ違いを3つとしたが、このシャッター方式によれば、光軸CL方向にスペースの許す限りシャッター部材を並べる枚数を増やすことができ、それにより基線長の長さ違いを細かく設定することができる。また、このシャッター方式の別の実施形態として、一対の開口が形成される範囲を避けた位置に固定板状体を設け、固定板状体に対向して接離する複数枚の可動板状体を設けるとともに、各可動板状体にはそれぞれ基線長の異なる各一対の開口を設け、任意の可動板状体をシャッターのように開閉させるようにしてもよい。
The plurality of
図12は、アパーチャ部材の第5の例を示す図である。この第5の例では、図12(a)に示されるように、上記円形壁体9aを図に示される左右方向に二分割した形状の一対の分割体29を設け、両分割体29の分割線側近傍にそれぞれ開口29aを設け、両分割体29間に伸縮部材としてアコーディオンカーテン状の遮光体30を設けている。両分割体29は、図12(a)に示されるように互いに最も離反させた状態と、図12(b)に示されるように最も近接させた状態との間で、上記と同様のアクチュエータ23により図12(a)に示される矢印Cの向きに駆動される。
FIG. 12 is a diagram illustrating a fifth example of the aperture member. In this fifth example, as shown in FIG. 12A, a pair of divided
これにより、上記各例と同様に基線長の大・中・小を変えた状態に両開口29aを選択的に位置させることができる。さらに、両分割体29間にアコーディオンカーテン状の遮光体30が設けられていることから、両分割体29を任意の位置(離間距離)で止めることができ、両開口29a間の距離すなわち基線長を任意の長さに設定できる。したがって、基線長の微調整が可能となり、より一層の立体感および奥行き感のある映像を作成可能となる。なお、遮光体30としては、アコーディオンカーテン状の形態に限られるものではなく、細長の板状体を幅方向にテレスコピック状に設ける構造にしたり、伸縮容易な弾性体(エラストマ材)を設けたりしてもよい。この第5の例においても、第2の例と同じく簡単な構成で基線長を変える開口間距離可変手段を構成することができる。また、一対の分割体29と遮光体30とを光軸CLに直交する同一面上に配置することができ、光軸方向の省スペース化を促進し得る。
Thereby, both the
図13は、アパーチャ部材の第6の例を示す図であり、(a)は使用形態を示す正面図であり、(b)は要部構成を示す斜視図である。この第6の例では、図13(b)に示されるように光軸CLと同軸に積層された2枚の円板体31・32により構成されている。固定板状部材としての一方の円板体31には、互いに直列に半径方向に延在する一対の横長窓31aが設けられ、可動板状部材としての他方の円板32には、一部が横長窓31aと重なりかつ中心部分から外周に至る互いに対称の一対の円弧状開口32aが設けられている。また、例えば一方の円板体31を固定し、他方の円板体32を同軸に図の矢印Dに示されるように回転可能に設け、アクチュエータ23により他方の円板体32を回転させるように構成する。
FIGS. 13A and 13B are views showing a sixth example of the aperture member, where FIG. 13A is a front view showing a usage pattern, and FIG. 13B is a perspective view showing a main part configuration. In the sixth example, as shown in FIG. 13B, the disk is composed of two
これにより、図13(a)に示されるように円弧状開口32aの最外周側部分を横長窓31aに重ね合わせることにより、最も基線長の長い状態の一対の開口(31a・32a)を形成することができる。そして、他方の円板体32を回転させることにより、円弧状開口32aと横長窓31aと重なる部分(開口)が中心(光軸CL)側に移るようになり、上記と同様に基線長の長さを「小」と「大」との間で任意の長さに設定することができるとともに、微調整も可能となる。この第6の例においては、2枚の部材を用いる点では上記第2の例や第3の例と同様であり、同じく簡単な構成で基線長を変える開口間距離可変手段を構成することができる。さらに、円板体32を回転させることにより、両円板体31・32の外形から外にはみ出す部分が生じないため、省スペース化を促進し得る。
Thus, as shown in FIG. 13A, the outermost peripheral side portion of the arc-shaped
図14は、アパーチャ部材の第7の例を示す図であり、図3に対応する図である。この第7の例では、アパーチャ部材を構成する液晶パネル11による左右一対の開口13を時分割で交互に開閉する。この場合にはイメージセンサ6にはいずれか一方の開口13を介して到達する光をイメージセンサ6の全ての光電変換部6aにより受光する。したがって、図3の例で示したマイクロレンズ14を必要としない。なお、液晶パネル11を用いることから、開口13の位置を任意に設定でき、基線長を可変とすることによる立体視の効果は上記と同様である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a seventh example of the aperture member, and corresponds to FIG. 3. In the seventh example, the pair of left and
図15は、時分割制御手段としての制御回路2による制御例を示すタイミングチャートである。立体絞り制御部12eにより、液晶パネル11の左用開口13と右用開口13とを、開口時間t1、切り替え間隔t2で交互に開閉制御する。また、左右分離部12aでは、立体絞り制御部12eからの上記切替タイミングに応じてイメージセンサ6で蓄積した受光量を左右の開口別に交互に読み出す。その左右別の蓄積時間t3は、開口時間t1の前後に切り替え間隔t2の1/2ずつを追加した時間とし、切り替えは瞬時であってよい。その切り替えのタイミングで読み出した左右別の映像信号をカメラ信号処理部12bに出力する。カメラ信号処理部12b以降の処理は上記と同じである。このように時分割制御で左右の信号を分離する場合、イメージセンサ6の前面に用いたマイクロレンズ14は不要である。このため、水平方向の分解能(解像度)が高い単眼3Dカメラが実現できる。またアパーチャ(開口13)を左右同じもの(アパーチャ間隔d=0)とした場合、通常の2Dカメラとして使用でき、2Dから基線長任意の3Dカメラまで同時に実現でき、内視鏡の使用目的やお医者さんの手術の必要性に応じて、自由に奥行き感の特性を調整できる。この場合奥行き感入力スイッチ18は、連続的な調整を可能とする奥行き感入力ボリュームとして、連続的な奥行き感入力を行う。
FIG. 15 is a timing chart showing an example of control by the
図16は、時分割開口のアパーチャ部材の別の例(第8の例)を示す図である。この第8の例では、上記第6の例と同様に2枚の円板体33・34を光軸CLと同軸に配設し、一方の円板体33は固定し、他方の円板体34は回転自在に設ける。一方の円板体33には左右一対の開口33aが設けられ、他方の円板体34には、半円ずつの領域で透明部分34aと遮光部分34bとが設けられている。また、他方の円板体34は、制御回路12からの所定の回転速度となる駆動制御信号にて、上記と同様のアクチュエータ23により図に示される矢印Eに示されるように一方向に回転駆動される。これにより、他方の回転円板34が回転することにより、一対の開口33aが交互に開閉され、上記第7の例と同様の時分割シャッター方式と同様の効果を奏し得る。なお、図示例では一方の円板体33には一対の開口33aのみが示されているため、そのままでは基線長が固定であるが、この第8の例は、円板体33に変えて上記第2〜第6の例のいずれかを適用することにより、それらの例と同様の基線長可変の作用効果を奏し得るものである。
FIG. 16 is a diagram illustrating another example (eighth example) of the aperture member of the time division opening. In the eighth example, as in the sixth example, two
図17は、全体構成の別の例を示す図1に対応する図である。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。 FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 1 illustrating another example of the overall configuration. In addition, about the part similar to the above, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.
図17の例では、図1で先端部カバー5内に配設されていた光学ユニット7が本体部2に配設され、本体部2と挿入部4との間には中間ケース35が一体的に設けられている。挿入部4の先端部カバー5内には対物光学系36aが配設され、挿入部4内にはリレー光学系36bが配設され、中間ケース35内には撮像光学系36cが配設されている。対物光学系36aへの入射光は、リレー光学系36bを介して撮像光学系36cに至り、撮像光学系36cから光学ユニット7に出射される。なお、各光学系36a〜36cはレンズの組み合わせでよいが、リレー光学系36bには光ファイバーを用いてもよい。
In the example of FIG. 17, the
対物光学系36a・リレー光学系36b・撮像光学系36cの光学特性の設定により、撮像光学系36cからの出射光を上記図1の光学ユニット7への入射光と同じ形態となるようにすることにより、上記した実施形態と同様の作用効果を奏し得る。さらに、アパーチャ部材9を、挿入部4のように小径化の制限が無い本体部2に設けたことから、基線長を可変とする構造において可動部分を設ける場合にそのスペースの制約が緩和されるため、基線長可変構造の設計自由度が増し、立体感や奥行き感の向上を容易に行うことが可能となる。
By setting the optical characteristics of the objective
以上、本発明を、その好適実施形態の実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記第2〜6の例において、基線長が最大となる開口の形状も円形として示したが、基線長が最大となる場合の開口の形状を図7に示される楕円形や略ひし形となるように形成することができる。基線長が最大となる場合の奥行き感をより一層出したい場合に有効である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。 The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, as those skilled in the art can easily understand, the present invention is not limited to such embodiments, and the gist of the present invention. As long as it does not deviate from the above, it can be appropriately changed. For example, in the above second to sixth examples, the shape of the opening with the maximum baseline length is also shown as a circle, but the shape of the opening when the baseline length is the maximum is an oval or a substantially rhombus shown in FIG. Can be formed. This is effective when it is desired to further increase the sense of depth when the baseline length is maximum. In addition, all the components shown in the above embodiment are not necessarily essential, and can be appropriately selected without departing from the gist of the present invention.
本発明にかかるステレオカメラは、簡単な構成で立体感や奥行き感のある3D画像を作成することができるため小型化が可能であり、内視鏡等の小型化が要望されるものや大きさに制約がある撮影装置等として有用である。また、執刀医のニーズに応じて基線長(立体感)を最大からゼロまで(3Dから2Dまで)自由に設定することができ、手術のときの疲労感を最小限にでき、術者の好みに的確に対応できる3D−2D切り替え超小型内視鏡を実現でき、医師や患者の負担を低減できる内視鏡として有用である。 Since the stereo camera according to the present invention can create a 3D image having a three-dimensional effect and a sense of depth with a simple configuration, the stereo camera can be miniaturized, and the size and size of endoscopes and the like that are required to be small or large. It is useful as an imaging device or the like having restrictions on the image quality. In addition, the baseline length (three-dimensional effect) can be freely set from maximum to zero (from 3D to 2D) according to the needs of the surgeon, minimizing fatigue during surgery, and operator preference Therefore, it is possible to realize a 3D-2D switching ultra-small endoscope that can accurately respond, and is useful as an endoscope that can reduce the burden on doctors and patients.
1 内視鏡
6 イメージセンサ
8 集光レンズ
9 アパーチャ
11 液晶パネル
12 制御回路
13 開口
14 マイクロレンズ(第2レンズ)
19 開口(楕円形)
20 開口(略ひし形)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
19 Opening (Oval)
20 opening (substantially diamond-shaped)
Claims (9)
前記アパーチャ部材が、前記集光レンズの光軸に対して左右に配置される一対の開口と、前記一対の開口間の距離を変更可能にする開口間距離可変手段とを有することを特徴とするステレオカメラ。 An imaging device including a plurality of photoelectric conversion units, a condensing lens for condensing light from a subject toward the imaging device, and an aperture member that allows a part of the light from the subject to the imaging device to pass therethrough Have
The aperture member includes a pair of apertures arranged on the left and right with respect to the optical axis of the condenser lens, and an aperture distance variable means for changing a distance between the pair of apertures. Stereo camera.
前記一対の開口が、前記透過型液晶パネルの一部を透明にして形成されることを特徴とする請求項1に記載のステレオカメラ。 The aperture member comprises a transmissive liquid crystal panel,
The stereo camera according to claim 1, wherein the pair of openings are formed by making a part of the transmissive liquid crystal panel transparent.
前記固定板状部材と前記可動板状部材とに、前記可動板状部材が変位することにより前記一対の開口を形成するための孔がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステレオカメラ。 The aperture member has a fixed plate-like member fixed at a position crossing the optical axis, and a movable plate-like member provided to be displaceable along the fixed plate-like member,
2. The fixed plate member and the movable plate member, respectively, are provided with holes for forming the pair of openings when the movable plate member is displaced. Item 3. The stereo camera according to Item 2.
前記一対の開口が、前記一対の分割体にそれぞれ設けられた開口により形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステレオカメラ。 A pair of divided bodies provided so that the aperture member can be moved close to and away from each other in a direction perpendicular to the optical axis; Have
The stereo camera according to claim 1, wherein the pair of openings are formed by openings provided in the pair of divided bodies, respectively.
前記複数のシャッター部材に、前記複数列の列毎に前記基線長の異なる前記一対の開口がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステレオカメラ。 The aperture member has a plurality of shutter members arranged in a plurality of rows in the optical axis direction and slidable independently from each other in a direction perpendicular to the optical axis,
3. The stereo camera according to claim 1, wherein the plurality of shutter members are provided with the pair of openings having different baseline lengths for each of the plurality of rows.
前記撮像素子の受光面に、前記一対の開口の一方を通る光を前記左の映像用の前記光電変換部に結像させるとともに、前記一対の開口の他方を通る光を前記右の映像用の前記光電変換部に結像させるための第2のレンズが配設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のステレオカメラ。 The imaging element is disposed at a position different from the focal point of the condenser lens, and the plurality of photoelectric conversion units are divided for left and right images;
Light passing through one of the pair of openings is imaged on the photoelectric conversion unit for the left image on the light receiving surface of the imaging element, and light passing through the other of the pair of openings is used for the right image The stereo camera according to claim 1, wherein a second lens for forming an image on the photoelectric conversion unit is provided.
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