JP2014109739A - Stereo camera - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereo camera capable of adjusting depth representation with a simple arrangement.SOLUTION: The stereo camera includes: an aperture constituted of a transparent liquid crystal panel which is disposed between an objective lens and a lens at the imaging element side, which are co-axial each other; and an image sensor disposed in front of a focal point of the lens at the imaging element side. The image sensor has an arrangement that right photoelectric conversion parts and left photoelectric conversion parts are disposed alternately; the liquid crystal panel includes a pair of right and left openings formed therein; and a lenticular lens for focusing beams of light passing through the openings on the respective right and left photoelectric conversion parts. By changing the distance between the openings by means of the liquid crystal panel, a pair of right and left symmetrical openings with respect to optical axis of the lens achieves an image with rich depth representation with base line length which is changed by the stereo camera can be obtained. Thus, no right and left lenses are required, and stereoscopic visions can be obtained with a single eye. The stereo cameras can be reduced in size.

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).

特開2010−128354号公報JP 2010-128354 A

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.

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Schematic principal part sectional drawing which shows the example of the endoscope to which this invention was applied アパーチャの一例を示す正面図であり、(a)は基線長が標準長さの場合の開口位置を示し、(b)は基線長が短い場合の開口位置を示し、(c)は基線長が長い場合の開口位置を示す図It is a front view which shows an example of an aperture, (a) shows the opening position in case base length is standard length, (b) shows the opening position in case base length is short, (c) shows base length Diagram showing opening position when long 本願発明による光路を示す説明図Explanatory drawing which shows the optical path by this invention 制御回路の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the control circuit (a)は奥行き感の違いに応じた基線長およびアパーチャ補正量の相対関係を示す表であり、(b)は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補正の一例を示す表(A) is a table | surface which shows the relative relationship of the baseline length and aperture correction amount according to the difference in a feeling of depth, (b) is an example of MTF correction | amendment when the shape of an opening and the circumferential direction of a lens and the radial direction are considered. Table showing (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におけるMTF特性とアパーチャ補正との関係を示し、(b)はレンズの半径方向と周方向とについての各MTF特性の違いを示し、(c)は開口の形状違いによるMTF特性の違いを示す図(A) shows the relationship between the MTF characteristics and aperture correction in the central part, the peripheral part, and the intermediate part thereof in the radial direction of the lens, and (b) shows the relationship between the radial direction and the circumferential direction of the lens. The difference in MTF characteristics is shown, (c) is a diagram showing the difference in MTF characteristics due to the difference in the shape of the opening. (a)は開口が楕円形の場合を示し、(b)は開口が略ひし形の場合を示し、(c)は開口が弦と円弧とにより形成される場合を示す図(A) shows the case where the opening is elliptical, (b) shows the case where the opening is substantially rhombus, and (c) shows the case where the opening is formed by a chord and an arc. (a)は右側開口を通過する場合の光量分布を示し、(b)は左側開口を通過する場合の光量分布を示す図(A) shows the light quantity distribution when passing through the right opening, and (b) shows the light quantity distribution when passing through the left opening. 図8の左右の光量分布と補正の関係を示す図The figure which shows the relationship between correction | amendment and the light quantity distribution on either side of FIG. (a)はアパーチャの第2の例を示し、(b)は第3の例を示す図(A) shows a second example of an aperture, and (b) shows a third example. アパーチャの第4の例を示し、(a)は模式的側面図であり、(b)は要部を示す斜視図The 4th example of an aperture is shown, (a) is a typical side view, (b) is a perspective view showing an important section. アパーチャの第5の例を示す図The figure which shows the 5th example of an aperture アパーチャの第6の例を示す図The figure which shows the 6th example of an aperture アパーチャの第7の例(時分割開口)を示す図The figure which shows the 7th example (time division opening) of an aperture 時分割開口における制御例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of control in a time-division opening アパーチャの第8の例(時分割開口)を示す図The figure which shows the 8th example (time division opening) of an aperture 全体構成の別の例を示す図1に対応する図The figure corresponding to FIG. 1 which shows another example of whole structure

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 main body portion 2 that performs an operation and an insertion portion 3 that extends from the main body portion 2. The insertion portion 3 is a portion having a small diameter (for example, an outer diameter of 8 mm) and high rigidity that does not easily bend, and is inserted into a subject (for example, a patient's body) (not shown).

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 insertion portion 3 is composed of a metal protective tube 4 and a cylindrical resin or glass tip cover 5 provided coaxially on the distal end side of the protective tube 4 in the insertion direction. Is done. A dome-shaped convex portion 5 a having a hemispheric surface functioning as an imaging window that transmits light is formed at the distal end portion in the insertion direction of the distal end cover 5. The base end side opposite to the insertion direction of the protective tube 4 is fixed to the main body 2, and the protective tube 4 defines a sealed internal space together with the distal end cover 5.

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 optical unit 7 for condensing light incident from the dome-shaped convex portion 5 a toward the image sensor 6 are provided in the distal end cover 5. It has been. The optical unit 7 has a condensing lens 8 and an aperture member 9 coaxially. The image sensor 6 and the aperture member 9 (liquid crystal panel 11) are connected to a control circuit 12 built in the main body 2 via a cable. Note that the aperture member 9 may be the aperture itself or another member having an aperture function.

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 aperture member 9. As shown in FIG. 2 (a), the aperture member 9 is constituted by a liquid crystal panel 11 as a base line length adjusting means provided on a circular wall 9a made of a light-shielding body having a disk shape. The circular wall 9a is provided in, for example, a cylindrical case of the optical unit 7, and blocks incident light from the dome-shaped convex portion 5a. The liquid crystal panel 11 is formed in a horizontally long rectangular shape extending in the diameter direction through the center of the circular wall 9a. The liquid crystal panel 11 is composed of a transparent liquid crystal that makes an arbitrary portion transparent in the entire rectangular panel. In accordance with a control signal from the control circuit 12, a transparent opening 13 having an arbitrary shape is formed in a part of the liquid crystal panel 11.

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 circular openings 13 are formed at symmetrical positions with respect to the center of the circular wall 9a. The distance between the pair of openings 13 (the distance between the centers of gravity of the openings) is the base line length d in the stereo camera. The stereo camera in this embodiment includes a so-called “stereo 3D2D variable camera” that can switch between stereo 3D (three-dimensional) imaging and 2D (two-dimensional) imaging. The opening 13 can be formed at an arbitrary position by a control signal from the control circuit 12. For example, as shown in FIG. 2B, the base line length d is shortened by being positioned closer to the center of the circular wall 9a ( d1) and the base line length d can be increased (d2) by being positioned closer to the outer periphery of the circular wall 9a as shown in FIG. 2 (c). Note that the pair of openings 13 do not necessarily need to be bilaterally symmetric, and can be made asymmetric by adjusting the arrangement of the image sensor (imaging device) 6.

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 (condenser lens 8 side) side of the image sensor 6. The microlens 14 may be, for example, a lenticular lens or a digital microlens by the applicant.

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 condenser lens 8 is composed of an objective lens 8a on the subject 15 side and an imaging element side lens 8b on the image sensor 6 side. In the figure, each lens 8a and 8b is shown as a single unit, but may be composed of a lens group. The aperture member 9 is disposed at the stop position of the optical system including both lenses 8a and 8b.

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 microlens 14 is described as a lenticular lens. On the front surface of the image sensor 6, a left photoelectric conversion unit 6L and a right photoelectric conversion unit 6R corresponding to each pixel in the horizontal direction shown in the figure are paired, and a number of pairs corresponding to the number of lines of the lenticular lens is shown in the figure. It is arranged in the horizontal direction shown. The microlens 14 is formed in a shape in which a plurality of microlenses 14a having a semicircular cross-sectional shape that forms one line for the pair of photoelectric conversion units 6R and 6L are arranged in the left-right direction shown in the drawing.

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 photoelectric conversion units 6R and 6L that are the front surfaces of the image sensor 6 are positioned at a position F where light emitted from an arbitrary point of the subject 15 is focused through the optical unit 7 as shown in FIG. On the other hand, it is located closer to the imaging element side lens 8b. As a result, the light in the right optical path 16R passing through the right opening 13 in the figure from any one point of the subject 15 (for example, the intersection with the lens optical axis CL) is directed to the right photoelectric conversion unit 6R and passes through the left opening 13. The light in the left optical path 16L travels toward the left photoelectric conversion unit 6L. Then, images are formed on the corresponding photoelectric conversion units 6R and 6L by the minimum lens 14a disposed on the front surface of the image sensor 6, respectively. By setting the position of the image sensor 6 and the refractive index of the microlens 14a, the imaging positions of the optical paths 16R and 16L can be separated like the photoelectric conversion units 6R and 6L, and light from other arbitrary points can be obtained. The same processing can be performed on the lenticular lens, and a pair of the left photoelectric conversion unit 6L and the right photoelectric conversion unit 6R can correspond to a lenticular lens.

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 optical paths 16R and 16L forms an image on the separate photoelectric conversion units 6R and 6L. These images have a parallax with the distance between the two openings 13 of the aperture member 9 as the base line length. Then, by capturing left and right images having parallax with all the photoelectric conversion units 6R and 6L, a video with a three-dimensional effect (a sense of depth) can be obtained.

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 control circuit 12 built in the main body 2. An output signal from the image sensor 6 is input to the left / right separation unit 12a. In the left / right separation unit 12a, pixel signals composed of electrical signals photoelectrically converted by the photoelectric conversion units 6R and 6L of the image sensor 6 are divided into left and right parts and sent to the camera signal processing unit 12b. The camera signal processing unit 12b creates left and right image signals based on the left and right pixel signals, and outputs both image signals to the 3D output combining unit 12c. The 3D output composition unit 12 c creates a 3D image based on the left and right image signals, and outputs the 3D image signal from the external terminal 17. As shown in FIG. 1, a monitor 40 is connected to the external terminal 17, and an image with a stereoscopic effect is displayed on the monitor 40.

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 control circuit 12 is provided with a drive timing generation unit 12 d for driving the image sensor 6. The main body 2 is provided with a depth sensation input switch 18 for selecting a sense of depth in, for example, three levels of large, medium, and small. The depth sensation input switch 18 is a three-dimensional aperture provided in the control circuit 12. The control unit 12e, the aperture correction control unit 12f, and the shading correction control unit 12g are connected to each other.

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-dimensional aperture controller 12e outputs a signal for setting the shape and position of the opening 13 of the aperture member 9, and also outputs an information signal for each setting to the left and right separation unit 12a. The aperture correction control unit 12f controls the correction amount (boost amount) and boost frequency of the aperture correction processing unit in the camera signal processing unit 12b. Examples of the correction amount and boost frequency are shown in FIGS. The shading correction control unit 12g outputs a shading correction control signal for performing shading correction to the camera processing unit 12b. An example of the shading correction amount is shown in FIG.

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 control circuit 12 configured as described above will be described below. As described above, the light passing through the left and right openings 13 of the aperture member 9 is focused on the left and right photoelectric change elements 6R and 6L by the microlenses 14, respectively. Pixel signals from the photoelectric conversion units 6R and 6L are transferred to the left / right separation unit 12a by timing pulses generated by the drive timing generation unit 12d. This transfer can be performed according to a known transfer procedure in an image sensor in which photoelectric conversion units are arranged in a grid pattern. In the transfer signal of the present invention, the left and right pixel signals are transmitted in units of one image field alternately. It is done.

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 aperture control unit 12e sets the shape and position of the opening 13 as specified by the three-dimensional effect input unit 18. The distance between the openings 13 is determined by designating the stereoscopic effect, and the position of the opening 13 of the aperture member 9 is controlled. As with the conventional camera, the aperture size is set according to the size of the illuminance. When “large” of the depth sensation is selected by the depth sensation input switch 18, the distance between the openings 13 can be made larger than the standard (“medium” selection), and an image in which the depth sensation is emphasized can be captured. To. If “Small” is selected, the distance between the openings 13 is reduced so that an image with a reduced depth can be captured.

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 signal processing unit 12b. As described above, the camera signal processing unit 12b receives the correction control signals from the aperture correction control unit 12f and the shading correction control unit 12g. The camera signal processing unit 12b creates left and right image signals by adding each correction control signal to the left and right pixel signals. As the aperture correction, the light beam that has passed through the peripheral portion of the lens is corrected to be wider and blurred than the light beam that has passed through the central portion. That is, the difference in the MTF of the lens depending on the position of the opening 13 is corrected. The blur around the lens periphery can be corrected using a known PSF function.

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 opening 13 is performed will be described. The aperture correction described below is for the change in MTF, and the frequency characteristic of the video signal that is requested in advance is corrected in accordance with the change in the MTF of the lens.

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 sensation input switch 18. As shown in the figure, when “medium (standard)” is selected (FIG. 2A), the base line length is an intermediate length (medium) d compared to the others, and the aperture correction amount is also intermediate. The amount of boost (medium). When “small” is selected (FIG. 2B), the base line length is short (small) d1, and the aperture correction amount is a boost amount (small) smaller than “medium”. When “large” is selected (FIG. 2C), the base length is the longest (large) d2, and the aperture correction amount is set to a boost amount (large) larger than “medium”. The frequency for performing the aperture correction is increased or decreased according to the characteristics of the lens 8 used.

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 opening 13 shown in FIG. 2 (solid line in the figure) and a vertically long case such as the elliptical opening 19 shown in FIG. This is the difference from the two-dot chain line. The pair of openings 19 are arranged so that the major axis of the ellipse, which is in the longitudinal direction, is orthogonal to the straight line connecting the centroids of the ellipse. As shown in FIG. 6C, the magnitude of the decrease in the spatial frequency of the MTF characteristic on the high frequency side is larger in the case of the vertically long opening (19) than in the case of the circular opening (13). FIG. 5B shows an example of MTF correction when the shape of the aperture and the circumferential direction / radial direction of the lens are considered. By separately controlling the amount of aperture correction in the horizontal direction (H) and vertical direction (V) of the image, an optimum image quality when monocular stereo imaging is performed is realized. Further, in the example of FIG. 5B, “large” that makes the effect larger than “large” in FIG. 5A can be selected as the selection target by the depth feeling input switch 18. Thereby, imaging with a greater sense of depth can be realized.

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 opening 19 in FIG. 7A is the distance between both centroids (black circles in the figure) of the ellipse that is the shape of the opening 19 in the illustrated example. The center of gravity is the midpoint of the minor axis of the ellipse (in the radial direction of the circular wall 9a), whereas the center of gravity when the shape of the opening 13 is circular as shown in FIG. If the opening area is the same, the minor axis of the ellipse is shorter than the diameter of the circle. Therefore, when the openings 13 and 19 are positioned so as to be in contact with the outer periphery of the circular wall 9a, the base line length d3 in the case of the elliptical opening 19 as a representative example of the vertically long shape is the farthest in the circular opening 13. 2 becomes longer than the base line length d2 in FIG.

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 opening 20 shown in the drawing is formed in a substantially rhombus shape that is long in a direction perpendicular to the diameter of the circular wall 9a. The outer peripheral side of the circular wall 9a of the opening 20 may have a shape (arc) along the outer periphery of the circular wall 9a. When the opening 20 having such a shape is bisected by a line connecting two vertices in a direction orthogonal to the diameter of the circular wall 9a, the area on the outer peripheral side of the circular wall 9a is larger than the area on the center side. growing. Thereby, the center of gravity of the substantially rhombic opening 20 is biased toward the outer peripheral side of the circular wall 9a as compared with the case of the ellipse of FIG. 7A, and the distance (baseline length) d4 between the centers of gravity of both the openings 20 is elliptic. It further increases than the distance between the centers of gravity of the openings 19 (base line length) d3. By adopting such a vertically long shape, it becomes possible to obtain an image with a further sense of depth within a range in which the opening is limited.

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 opening 41 shown in FIG. 7C is formed by an arc along the outer periphery of the circular wall 9a and a straight line (string) connecting both ends of the arc. The center of gravity of the opening 41 having such a shape is more biased toward the outer peripheral side of the circular wall 9a than in the case of the approximately rhombus shown in FIG. It further increases than the distance between the centers of gravity (base line length) d4 of the rhombus opening 20. By adopting such a vertically long shape, it becomes possible to obtain an image with a further sense of depth within a range in which the opening is limited.

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 liquid crystal panel 11 described above. Therefore, for example, the pattern of the elliptical opening 19 in FIG. 7A is added to the change in the base length due to the circular opening 13 in FIGS. 2A to 2C, and the base length is changed in four steps. Good. For such a change in the baseline length, aperture correction is performed according to the decrease in MTF. Aperture correction is performed by changing the horizontal (H) and vertical (V) correction amounts, and is shown in a table in FIG. When the correction amount of the horizontal (H) component is “medium” and the correction amount of the vertical (V) component is “large” when FIG. When the baseline length in (b) is “small”, (H) is “small” and (V) is “medium”, and when the baseline length in FIG. 2C is “large”, (H) is “large”, ( Let V) be “large”. When the baseline length is “maximum” as shown in FIG. 7A, (H) is “large” and (V) is “maximum (> large)”. Considering the characteristics of the lens in the circumferential direction and the radial direction, the best image quality (such as resolution) is realized by correcting the aperture correction independently in the horizontal (H) direction and in the vertical (V direction).

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 image sensor 6 by the optical paths 16R and 16L passing through the left and right openings 13. As shown in FIG. 8A shows the imaging procedure and light amount distribution on the image sensor 6 in the right optical path 16R, and FIG. 8B shows the imaging procedure and light amount distribution on the image sensor 6 in the left optical path 16L. Each light quantity distribution corresponds to the left and right signal levels by the photoelectric conversion units 6R and 6L.

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 opening 13 on the right side of the aperture member 9 is an image as indicated by an optical path 16Rt corresponding to one end of the subject 15 and an optical path 16Rb corresponding to the other end. An image is formed on the sensor 6. The light quantity distribution in this case is as shown in a graph (broken line in the drawing) in which the X axis of the image sensor 6 corresponding to the horizontal direction of the subject 15 is the horizontal axis and the light quantity (signal level) of the subject 15 is the vertical axis. . As shown in FIG. 8B, the optical path passing through the left opening 13 of the aperture member 9 forms an image on the image sensor 6 as indicated by the optical paths 16Lt and 16Lb similar to the above. The amount of light in this case is as shown in the graph (solid line in the figure) similar to the above.

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 optical paths 16L and 16R is biased to the left and right. This is because a part of the light that can be imaged on the image sensor 6 by the lens 8 when there is no opening 13 is blocked by the portion of the aperture member 9 where the opening 13 is not provided. When the opening 13 is on the right side, the light traveling toward the side corresponding to the left side of the image sensor 6 is reduced, and when the opening 13 is on the left side, the right side is reduced.

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 correction control unit 12g, depending on the characteristics of the lens 8 and the position selected by the depth sensation input switch 18, the two-dot chain line (light amount) shown in FIG. As shown by the correction curve), a correction control signal for correcting the corrected signal level so that the shape of the signal level becomes substantially flat is output. In the figure, the light amount correction curve is slightly reduced at the both ends of the subject range with respect to the central portion, but this is to prevent the above-described decrease in the S / N ratio at the end portion from being noticeable. is there.

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 external monitor 40 by the video signal whose MTF and shading are corrected according to the difference in the baseline length has a stereoscopic effect and a sense of depth, and the work target is accessed with sufficient perspective. Thus, the work performed while observing the monitor 40 in an endoscope or the like can be easily performed. Such a stereoscopic view can be achieved with a common lens (monocular) without providing separate left and right lenses, and the structure of the stereo camera can be simplified and miniaturized. It is suitable for those that are desired to be small.

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 liquid crystal panel 11, and other embodiments will be described.

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 circular wall 9a as a fixed plate member is provided with a horizontally-long rectangular window 21 as a hole in the drawing extending in the diameter direction, and the window 21 is completely shielded and opened. A plate-like slider 22 is provided as a movable plate-like member that can move in a direction orthogonal to the longitudinal direction of 21 (arrow A in the figure). In the slider 22, openings 22 a, 22 b, and 22 c as three pairs of holes that can be selectively positioned in the window 21 as the slider 22 moves are arranged at predetermined intervals in the moving direction of the slider 22. Has been. Each of the pair of openings 22a, 22b, and 22c corresponds to each of the openings 13 in FIGS. 2 (b), (a), and (c).

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 slider 22 is driven by the actuator 23 according to the selection of the depth sensation switch 18 by the control circuit 12. For example, a guide groove for guiding the slider 22 may be provided on the inner wall of the insertion portion 3, a motor-driven actuator 23 may be provided in the main body portion 2, and the slider 22 and the actuator 23 may be connected via a push-pull cable. . In addition, various known slide mechanisms can be applied. In this way, the slider 22 can be moved in the direction of arrow A so that any one of the pair of openings 22a, 22b, and 22c can overlap the window 21, and the distance between the openings that changes the base line length with a simple configuration. Variable means can be constructed.

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 openings 24a, 24b, and 24c as a pair of left and right holes with different base lengths, large, medium, and small, are arranged in a row in the diameter direction on the circular wall body 9a. . The slider 25, which may have the same outer shape and slide structure as the slider 22, has a rectangular shape as each pair of holes so as to selectively overlap each pair of openings 24 a, 24 b, and 24 c as the slider 25 moves. Shape windows 25 a, 25 b, and 25 c are arranged at predetermined intervals in the moving direction of the slider 25.

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 actuator 23 so that the base line length by the pair of openings 24a overlapping the window 25a is “small” and the pair of windows 25b overlap each other. Either a state in which the base line length by the pair of openings 24b is “medium” or a state in which the base line length by the pair of openings 24c overlapping the pair of windows 25c is “large” can be selected. In this case as well, the inter-opening distance variable means for changing the base line length can be configured with the same simple configuration as in the second example.

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-like shutter members 26, 27, and 28 each made up of a pair of light shielding members separated in the vertical direction shown in the figure are provided. Each pair of shutter members 26, 27, and 28 constitutes a pair with the optical axis CL of the condenser lens 8 interposed therebetween, and each pair is perpendicular to the optical axis CL and is contacted and separated as indicated by an arrow B in the figure. It is provided so as to be movable in the direction to be.

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 shutter members 26 are respectively provided with a pair of semicircular recesses 26a that form a pair of circular openings in a closed state. The pair of holes formed in each semicircular recess 26a in this closed state corresponds to the pair of openings 13 (baseline length is “small”) in FIG. Similarly, the pair of shutter members 27 is provided with a pair of semicircular recesses 27a corresponding to the pair of openings 13 (base length is “medium”) in FIG. A pair of semicircular recesses 28a corresponding to the pair of openings 13 (base length is “large”) in FIG.

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 shutter members 26, 27, and 28 are also driven by the actuator 23 similar to the above. For example, by bringing the pair of shutter members 26 into contact with each other as shown by a two-dot chain line in FIG. 11B, the base line length is made “small” by the pair of semicircular recesses 26a at the top and bottom. A corresponding pair of left and right openings (26a, 26a) is formed. The same applies to each of the other shutter members 27 and 28, and it is possible to configure the inter-opening distance varying means for changing the base line length with the same simple configuration as in the second example. In the illustrated example, there are three differences in the length of the base line length. However, according to this shutter method, the number of shutter members arranged in the direction of the optical axis CL can be increased as long as space permits, thereby increasing the length of the base line length. The difference can be set in detail. Further, as another embodiment of this shutter system, a plurality of movable plate-like bodies that are provided with a fixed plate-like body at a position that avoids a range where a pair of openings are formed, and are opposed to and separated from the fixed plate-like body. Each of the movable plate-like bodies may be provided with a pair of openings having different baseline lengths so that any movable plate-like body can be opened and closed like a shutter.

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 bodies 29 having a shape obtained by dividing the circular wall body 9a into two in the left-right direction shown in the figure are provided. An opening 29 a is provided in the vicinity of the line side, and an accordion curtain-shaped light shielding body 30 is provided as an expansion / contraction member between the two divided bodies 29. The two divided bodies 29 have the same actuator 23 as described above between a state in which they are most separated from each other as shown in FIG. 12A and a state in which they are closest to each other as shown in FIG. Is driven in the direction of arrow C shown in FIG.

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 openings 29a can be selectively positioned in a state in which the base length is changed in the large, medium, and small as in the above examples. Further, since the accordion curtain-like light shielding body 30 is provided between the two divided bodies 29, both the divided bodies 29 can be stopped at an arbitrary position (separation distance), and the distance between the two openings 29a, that is, the baseline length Can be set to any length. Therefore, the base line length can be finely adjusted, and an image with a further three-dimensional feeling and depth feeling can be created. The light shielding body 30 is not limited to the accordion curtain shape, and a structure in which an elongated plate-like body is provided in a telescopic shape in the width direction, or an elastic body (elastomer material) that is easily stretchable is provided. May be. Also in the fifth example, it is possible to configure the inter-opening distance varying means for changing the base line length with the same simple configuration as in the second example. In addition, the pair of divided bodies 29 and the light shielding body 30 can be arranged on the same plane orthogonal to the optical axis CL, and space saving in the optical axis direction can be promoted.

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 disk bodies 31 and 32 that are stacked coaxially with the optical axis CL. One disc body 31 as a fixed plate member is provided with a pair of horizontally elongated windows 31a extending in series in the radial direction, and the other disc 32 as a movable plate member has a part. A pair of symmetrical arc-shaped openings 32a that overlap with the horizontally long window 31a and that extend from the central portion to the outer periphery are provided. Further, for example, one disk body 31 is fixed, and the other disk body 32 is provided coaxially and rotatable as indicated by an arrow D in the figure, and the other disk body 32 is rotated by the actuator 23. Configure.

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 opening 32a is overlapped with the horizontally long window 31a, thereby forming a pair of openings (31a and 32a) having the longest baseline length. be able to. Then, by rotating the other disk body 32, the portion (opening) overlapping the arc-shaped opening 32a and the horizontally elongated window 31a moves to the center (optical axis CL) side, and the length of the base line length is the same as above. The length can be set to an arbitrary length between “small” and “large”, and fine adjustment is also possible. The sixth example is the same as the second example and the third example in that two members are used, and it is also possible to configure an aperture distance varying means that changes the base line length with the same simple configuration. it can. Furthermore, by rotating the disc body 32, a portion that protrudes from the outer shape of the disc bodies 31 and 32 does not occur, so that space saving can be promoted.

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 right openings 13 formed by the liquid crystal panel 11 constituting the aperture member are alternately opened and closed in a time division manner. In this case, light that reaches the image sensor 6 through any one of the openings 13 is received by all the photoelectric conversion units 6 a of the image sensor 6. Therefore, the microlens 14 shown in the example of FIG. 3 is not necessary. Since the liquid crystal panel 11 is used, the position of the opening 13 can be arbitrarily set, and the effect of stereoscopic viewing by changing the baseline length is the same as described above.

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 control circuit 2 as time division control means. The three-dimensional aperture control unit 12e alternately opens and closes the left opening 13 and the right opening 13 of the liquid crystal panel 11 at an opening time t1 and a switching interval t2. Further, the left / right separation unit 12a alternately reads out the received light amount accumulated by the image sensor 6 according to the left and right openings according to the switching timing from the three-dimensional aperture control unit 12e. The left and right accumulation time t3 is a time obtained by adding ½ of the switching interval t2 before and after the opening time t1, and the switching may be instantaneous. The left and right video signals read at the switching timing are output to the camera signal processing unit 12b. The processing after the camera signal processing unit 12b is the same as described above. In this way, when the left and right signals are separated by time division control, the microlens 14 used on the front surface of the image sensor 6 is not necessary. For this reason, a monocular 3D camera with high horizontal resolution (resolution) can be realized. If the aperture (opening 13) is the same on the left and right (aperture distance d = 0), it can be used as a normal 2D camera and can be realized simultaneously from 2D to a 3D camera of any base length. You can freely adjust the depth characteristics according to the doctor's need for surgery. In this case, the depth sensation input switch 18 performs continuous depth sensation input as a depth sensation input volume that enables continuous adjustment.

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 disk bodies 33 and 34 are arranged coaxially with the optical axis CL, one disk body 33 is fixed, and the other disk body. 34 is rotatably provided. One disc body 33 is provided with a pair of left and right openings 33a, and the other disc body 34 is provided with a transparent portion 34a and a light shielding portion 34b in a semicircular region. The other disk 34 is driven to rotate in one direction as indicated by an arrow E shown in the figure by an actuator 23 similar to the above in accordance with a drive control signal at a predetermined rotational speed from the control circuit 12. Is done. Thereby, when the other rotating disk 34 rotates, the pair of openings 33a are alternately opened and closed, and the same effect as the time-division shutter method similar to the seventh example can be obtained. In the illustrated example, only one pair of openings 33 a is shown in one disk body 33, so that the base line length is fixed as it is, but this eighth example is replaced with the disk body 33 and the above-mentioned By applying any one of the second to sixth examples, the same effect of changing the base line length as those examples can be obtained.

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 optical unit 7 disposed in the tip cover 5 in FIG. 1 is disposed in the main body 2, and an intermediate case 35 is integrally formed between the main body 2 and the insertion portion 4. Is provided. An objective optical system 36a is disposed in the distal end cover 5 of the insertion section 4, a relay optical system 36b is disposed in the insertion section 4, and an imaging optical system 36c is disposed in the intermediate case 35. Yes. Incident light to the objective optical system 36a reaches the imaging optical system 36c via the relay optical system 36b, and is emitted from the imaging optical system 36c to the optical unit 7. Each optical system 36a to 36c may be a combination of lenses, but an optical fiber may be used for the relay optical system 36b.

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 optical system 36a, the relay optical system 36b, and the imaging optical system 36c, the emitted light from the imaging optical system 36c is made to have the same form as the incident light to the optical unit 7 in FIG. Thus, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be obtained. Furthermore, since the aperture member 9 is provided in the main body 2 that is not limited in diameter reduction like the insertion portion 4, the restriction on the space is eased when the movable portion is provided in the structure in which the base line length is variable. Therefore, the degree of freedom in designing the base length variable structure is increased, and it is possible to easily improve the stereoscopic effect and the depth effect.

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 Endoscope 6 Image sensor 8 Condensing lens 9 Aperture 11 Liquid crystal panel 12 Control circuit 13 Aperture 14 Micro lens (2nd lens)
19 Opening (Oval)
20 opening (substantially diamond-shaped)

Claims (9)

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ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のステレオカメラ。   The said pair of opening is formed in the long shape in the direction orthogonal to the straight line which connects the gravity centers of the said opening, when located in the outer peripheral side of the said aperture member. Stereo camera in any one of. 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.
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。   2. A time-division control unit that alternately opens and closes the pair of openings in a time-division manner and performs photoelectric conversion by the image sensor in synchronization with the time-division and divides the left and right video signals. The stereo camera according to claim 6. 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ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のステレオカメラ。   The stereo camera according to any one of claims 1 to 8, wherein the pair of openings are arranged symmetrically with respect to an optical axis of the condenser lens.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017044722A (en) * 2015-08-24 2017-03-02 キヤノン株式会社 Stereo imaging optical system and imaging apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746198C1 (en) * 2020-04-12 2021-04-08 Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" Alumina mixture for liquefaction of metallurgical slag

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02171739A (en) * 1988-12-26 1990-07-03 Minolta Camera Co Ltd Stereo camera
JPH07236610A (en) * 1994-03-02 1995-09-12 Olympus Optical Co Ltd Stereoscopic hard endoscope
JPH08122666A (en) * 1994-08-30 1996-05-17 Olympus Optical Co Ltd Stereovision endoscope
JP2010128354A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Olympus Medical Systems Corp Stereo optical system, optical device for stereo measurement using stereo optical system thereof, stereo measurement device, and stereo observation device
JP2012008370A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Nikon Corp Imaging device and interchangeable lens
JP2013055560A (en) * 2011-09-05 2013-03-21 Canon Inc Imaging apparatus, control method of the same, and program
JP2013218239A (en) * 2012-04-12 2013-10-24 Olympus Medical Systems Corp Stereoscopic imaging optical system and endoscope equipped with the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02171739A (en) * 1988-12-26 1990-07-03 Minolta Camera Co Ltd Stereo camera
JPH07236610A (en) * 1994-03-02 1995-09-12 Olympus Optical Co Ltd Stereoscopic hard endoscope
JPH08122666A (en) * 1994-08-30 1996-05-17 Olympus Optical Co Ltd Stereovision endoscope
JP2010128354A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Olympus Medical Systems Corp Stereo optical system, optical device for stereo measurement using stereo optical system thereof, stereo measurement device, and stereo observation device
JP2012008370A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Nikon Corp Imaging device and interchangeable lens
JP2013055560A (en) * 2011-09-05 2013-03-21 Canon Inc Imaging apparatus, control method of the same, and program
JP2013218239A (en) * 2012-04-12 2013-10-24 Olympus Medical Systems Corp Stereoscopic imaging optical system and endoscope equipped with the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017044722A (en) * 2015-08-24 2017-03-02 キヤノン株式会社 Stereo imaging optical system and imaging apparatus

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