JP2019050508A - Stereoscopic imaging apparatus and stereoscopic endoscope - Google Patents

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Abstract

To provide a stereoscopic imaging device with a diameter smaller than that of a conventional one.SOLUTION: A stereoscopic imaging apparatus 30 comprises: a first objective optical system 32 for obtaining a first image IM1 for plan view with a wide view angle and a second image IM2 for stereoscopy with a view angle β which is smaller than that of the first image IM1; a second objective optical system 33 for obtaining only a third image IM3 for stereoscopy which has a view angle γ that is equal to that of the second image IM2; and an imaging device 53 for detecting light condensed by the first objective optical system 32 and the second objective optical system 33. The second objective optical system 33 has a second outer diameter d2 which is smaller than a first outer diameter d1 of the first objective optical system 32.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、立体視撮像装置および立体視内視鏡に関する。   The present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus and a stereoscopic endoscope.

従来、細長の挿入部を体腔内またはエンジンプラントなどに挿入することにより、体腔内臓器などや、エンジン内などを観察することが出来る内視鏡が広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an endoscope which can observe internal organs and the like in a body cavity or the inside of an engine by inserting an elongated insertion portion into a body cavity or an engine plant has been widely used.

近年、例えば、特許文献1に開示されるように、2つの光学系を有して、それら光学系による被写体像の視差から立体像を得ることができる立体視撮像装置である立体画像撮像装置が知られており、この立体画像撮像装置が搭載された立体視内視鏡が登場している。   In recent years, as disclosed in, for example, Patent Document 1, a stereoscopic image pickup apparatus which is a stereoscopic image pickup apparatus having two optical systems and capable of obtaining a stereoscopic image from parallax of subject images by the optical systems is disclosed. It is known, and a stereoscopic endoscope equipped with this stereoscopic image pickup device has appeared.

特開2003−5313号公報JP 2003-5313 A

ところで、内視鏡に搭載する従来の立体視撮像装置は、挿入部の先端部に内蔵される。そのため、立体視撮像装置は、細径化が望まれている挿入部への搭載するため、小型化、特に細径化が要望されている。   By the way, a conventional stereoscopic imaging device mounted on an endoscope is built in the distal end portion of the insertion portion. Therefore, there is a demand for downsizing, in particular, reduction in diameter, in order to mount the stereoscopic imaging device in the insertion portion where reduction in diameter is desired.

そこで、本発明の目的は、従来よりも細径化できる立体視撮像装置および、この立体視撮像装置を挿入部の先端部に搭載して更なる挿入部を細径化できるようにした立体視内視鏡を提供することにある。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a stereoscopic imaging apparatus which can be made smaller in diameter than in the prior art, and a stereoscopic imaging in which this stereoscopic imaging apparatus can be mounted on the distal end of the insertion section to make further insertion parts thinner. It is in providing an endoscope.

本発明の一態様に係る立体視撮像装置は、広角な平面視用の第1の画像および前記第1の画像よりも小さな画角を有する立体視用の第2の画像を得る第1の対物光学系と、前記第2の画像と同じ画角を有し、立体視用の第3の画像のみを得る第2の対物光学系と、前記第1の対物光学系および前記第2の対物光学系によって集光された光を検出する撮像素子と、を備え、前記第2の対物光学系は、前記第1の対物光学系の第1の外径よりも小さな第2の外径を有する。   A stereoscopic imaging apparatus according to an aspect of the present invention is a first objective for obtaining a first image for wide-angle planar view and a second image for stereoscopic view having a smaller angle of view than the first image. An optical system, a second objective optical system having the same angle of view as the second image and acquiring only a third image for stereoscopic viewing, the first objective optical system and the second objective optical system An image pickup element for detecting light condensed by a system, and the second objective optical system has a second outer diameter smaller than a first outer diameter of the first objective optical system.

本発明の一態様に係る立体視内視鏡は、広角な平面視用の第1の画像および前記第1の画像よりも小さな画角を有する立体視用の第2の画像を得る第1の対物光学系と、前記第2の画像と同じ画角を有し、立体視用の第3の画像のみを得る第2の対物光学系と、前記第1の対物光学系および前記第2の対物光学系によって集光された光を検出する撮像素子と、を備え、前記第2の対物光学系は、前記第1の対物光学系の第1の外径よりも小さな第2の外径を有する立体視撮像装置が挿入部の先端部に搭載されている。   A stereoscopic endoscope according to an aspect of the present invention is a first image for obtaining a first image for wide-angle planar view and a second image for stereoscopic view having a smaller angle of view than the first image. An objective optical system, a second objective optical system having the same angle of view as the second image and acquiring only a third image for stereoscopic viewing, the first objective optical system, and the second objective An imaging element for detecting light collected by an optical system, and the second objective optical system has a second outer diameter smaller than a first outer diameter of the first objective optical system A stereoscopic imaging device is mounted at the distal end of the insertion portion.

本発明によれば、従来よりも細径化できる立体視撮像装置および、この立体視撮像装置を挿入部の先端部に搭載して更なる挿入部を細径化できるようにした立体視内視鏡を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the diameter of the stereoscopic image pickup apparatus in the prior art, and to mount the stereoscopic image pickup apparatus on the distal end of the insertion section so that the diameter of the additional insertion section can be reduced. A mirror can be provided.

内視鏡の全体構成を示す斜視図The perspective view which shows the whole structure of an endoscope 撮像ユニットの構成を示す断面図Sectional view showing the configuration of the imaging unit 撮像ユニットの構成を示す正面図Front view showing the configuration of the imaging unit 撮像ユニットによる観察画像の画角を示す断面図Sectional view showing the angle of view of the observation image by the imaging unit 撮像素子と画像処理部を示す模式図A schematic view showing an imaging element and an image processing unit 第1の変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the imaging unit of a 1st modification 第2の変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the imaging unit of a 2nd modification 第3の変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the imaging unit of the 3rd modification 第4の変形例の観察窓である光学部材と枠部材の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the optical member which is an observation window of a 4th modification, and a frame member 第4の変形例の光学部材を示す斜視図The perspective view which shows the optical member of the 4th modification 第5の変形例の観察窓である光学部材と枠部材の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the optical member which is an observation window of a 5th modification, and a frame member 第5の変形例の光学部材を示す斜視図The perspective view which shows the optical member of the 5th modification 第6の変形例の観察窓である光学部材と枠部材の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the optical member which is an observation window of a 6th modification, and a frame member 第6の変形例の光学部材を示す斜視図The perspective view which shows the optical member of the 6th modification

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings used in the following description, the scale of each component is different in order to make each component have a size that can be recognized in the drawings, and the present invention is not limited to these drawings. The present invention is not limited only to the number of components described in the above, the shape of the components, the ratio of the size of the components, and the relative positional relationship of the respective components.

図1は、内視鏡の全体構成を示す斜視図、図2は撮像ユニットの構成を示す断面図、図3は撮像ユニットの構成を示す正面図、図4は撮像ユニットによる観察画像の画角を示す断面図、図5は撮像素子と画像処理部を示す模式図である。   1 is a perspective view showing the entire configuration of the endoscope, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging unit, FIG. 3 is a front view showing the configuration of the imaging unit, and FIG. 4 is an angle of view of an observation image by the imaging unit FIG. 5 is a schematic view showing an imaging device and an image processing unit.

先ず、図1を参照して、本発明に係る立体視内視鏡の構成の一例を説明する。
本実施形態の立体視内視鏡としての内視鏡1は、人体などの被検体内に導入可能であって被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する構成を有している。
First, with reference to FIG. 1, an example of the configuration of a stereoscopic endoscope according to the present invention will be described.
The endoscope 1 as a stereoscopic endoscope of the present embodiment is configured to be capable of being introduced into a subject such as a human body and to optically image a predetermined observation site in the subject.

なお、内視鏡1が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であっても良いし、機械、建造物などの人工物であっても良い。   The subject into which the endoscope 1 is introduced is not limited to the human body, and may be another living body, or an artificial object such as a machine or a construction.

内視鏡1は、被検体の内部に導入される挿入部2と、この挿入部2の基端に位置する操作部3と、この操作部3の側部から延出するユニバーサルコード4とで主に構成されている。   The endoscope 1 includes an insertion portion 2 introduced into the inside of a subject, an operation portion 3 positioned at a proximal end of the insertion portion 2, and a universal cord 4 extending from a side portion of the operation portion 3. Mainly composed.

挿入部2は、先端に配設される先端部10、この先端部10の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部9およびこの湾曲部9の基端側に配設され操作部3の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部8が連設されて構成されている。   The insertion portion 2 includes a distal end portion 10 disposed at the distal end, a bendable curved portion 9 disposed at the proximal end side of the distal end portion 10, and an operation portion 3 disposed at the proximal end side of the curved portion 9. A flexible tube portion 8 having flexibility to be connected to the front end side of the is continuously connected.

なお、内視鏡1は、挿入部2に可撓性を有する部位を具備しない、所謂硬性鏡と称される形態のものであってもよい。   The endoscope 1 may have a form called a so-called rigid endoscope which does not have a flexible portion in the insertion portion 2.

先端部10には、撮像モジュールが内蔵された内視鏡用光学ユニットである立体視撮像装置としての撮像ユニット30が設けられている。また、操作部3には、湾曲部9の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ6が設けられている。   The distal end portion 10 is provided with an imaging unit 30 as a stereoscopic imaging device which is an endoscope optical unit in which an imaging module is built. In addition, the operation portion 3 is provided with an angle operation knob 6 for operating the bending of the bending portion 9.

ユニバーサルコード4の基端部には、外部装置20に接続される内視鏡コネクタ5が設けられている。内視鏡コネクタ5が接続される外部装置20は、モニタなどの画像表示部21にケーブルを介して接続されている。   An endoscope connector 5 connected to the external device 20 is provided at the proximal end of the universal cord 4. The external device 20 to which the endoscope connector 5 is connected is connected to an image display unit 21 such as a monitor via a cable.

また、内視鏡1は、ユニバーサルコード4、操作部3および挿入部2内に挿通された複合ケーブル15および外部装置20に設けられた光源部からの照明光を伝送する光ファイバ束(不図示)を有している。   The endoscope 1 also includes a universal cable 4, a composite cable 15 inserted into the operation unit 3 and the insertion unit 2, and an optical fiber bundle (not shown) for transmitting illumination light from a light source unit provided to the external device 20. )have.

複合ケーブル15は、内視鏡コネクタ5と撮像ユニット30とを電気的に接続するように構成されている。内視鏡コネクタ5が外部装置20に接続されることによって、撮像ユニット30は、複合ケーブル15を介して外部装置20に電気的に接続される。   The composite cable 15 is configured to electrically connect the endoscope connector 5 and the imaging unit 30. By connecting the endoscope connector 5 to the external device 20, the imaging unit 30 is electrically connected to the external device 20 via the composite cable 15.

この複合ケーブル15を介して、外部装置20から撮像ユニット30への電流の供給および外部装置20と撮像ユニット30との間の通信が行われる。   Supply of current from the external device 20 to the imaging unit 30 and communication between the external device 20 and the imaging unit 30 are performed via the composite cable 15.

外部装置20には、画像処理部20aが設けられている。この画像処理部20aは、撮像ユニット30から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、画像表示部21に出力する。即ち、本実施形態では、撮像ユニット30により撮像された光学像(内視鏡像)が、映像として画像表示部21に表示される。   The external device 20 is provided with an image processing unit 20a. The image processing unit 20 a generates a video signal based on the imaging element output signal output from the imaging unit 30 and outputs the video signal to the image display unit 21. That is, in the present embodiment, the optical image (the endoscopic image) captured by the imaging unit 30 is displayed on the image display unit 21 as a video.

なお、内視鏡1は、外部装置20または画像表示部21に接続する構成に限定されず、例えば、画像処理部またはモニタの一部または全部を有する構成であっても良い。   In addition, the endoscope 1 is not limited to the structure connected to the external apparatus 20 or the image display part 21, For example, the structure which has a part or all of an image processing part or a monitor may be sufficient.

また、光ファイバ束は、外部装置20の光源部から発せられた光を、先端部10の照明光出射部としての照明窓まで伝送するように構成されている。さらに、光源部は、内視鏡1の操作部3または先端部10に配設される構成であってもよい。   Also, the optical fiber bundle is configured to transmit the light emitted from the light source unit of the external device 20 to the illumination window as the illumination light emitting unit of the distal end portion 10. Furthermore, the light source unit may be disposed at the operation unit 3 or the distal end portion 10 of the endoscope 1.

次に、本実施の形態の立体撮像装置である撮像ユニット30について、以下に詳しく説明する。
図2に示すように、撮像ユニット30は、レンズユニット40と撮像素子ユニット50を備えている。
Next, the imaging unit 30, which is a stereoscopic imaging device of the present embodiment, will be described in detail below.
As shown in FIG. 2, the imaging unit 30 includes a lens unit 40 and an imaging element unit 50.

レンズユニット40は、物体側に設けられる観察窓となる1つの光学部材31を保持する枠部材としての第1の固定枠41と、第1の対物光学系である第1の対物レンズ群32および第2の対物光学系である第2の対物レンズ群33を保持する枠部材としての第2の固定枠42と、第1の対物レンズ群32の後方に設けられた対物光学系の固定レンズ34と、第2の対物レンズ群33の後方に設けられた対物光学系の調整レンズ35と、固定レンズ34の一部と調整レンズ35を保持する枠部材としての調整レンズ枠43と、有している。   The lens unit 40 includes a first fixed frame 41 as a frame member for holding one optical member 31 serving as an observation window provided on the object side, a first objective lens group 32 as a first objective optical system, and The second fixed frame 42 as a frame member for holding the second objective lens group 33 which is the second objective optical system, and the fixed lens 34 of the objective optical system provided behind the first objective lens group 32 And an adjusting lens frame 43 as a frame member for holding a part of the fixed lens 34 and the adjusting lens 35, and an adjusting lens 35 of an objective optical system provided behind the second objective lens group 33; There is.

第1の固定枠41は、第2の固定枠42を外嵌するように接着剤によって固定されている。   The first fixing frame 41 is fixed by an adhesive so as to externally fit the second fixing frame 42.

なお、第2の固定枠42内において、第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33の間には、スペーサ36が設けられている。このスペーサ36は、硬質部材であって方形状な板部材として形成されている。   In the second fixed frame 42, a spacer 36 is provided between the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33. The spacer 36 is a hard member and formed as a rectangular plate member.

スペーサ36は、予め定めた厚さに設定されている。なお、スペーサ36は、遮光部材、あるいは、反射防止部材を兼用している。   The spacer 36 is set to a predetermined thickness. The spacer 36 doubles as a light shielding member or a reflection preventing member.

そして、スペーサ36は、光軸O1,O2に沿った長手軸方向に直交する方向に隣設する第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33との間の隙間に配設されている。
このスペーサ36によって第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33が第2の固定枠42の内周面の外径方向に寄せられる構成となる。そして、接着剤によって第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33がスペーサ36と共に第2の固定枠42に固定される。
The spacer 36 is disposed in a gap between the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 provided adjacent to each other in the direction orthogonal to the longitudinal axis direction along the optical axes O1 and O2. There is.
The first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 are brought closer to the outer diameter direction of the inner peripheral surface of the second fixed frame 42 by the spacer 36. Then, the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 are fixed to the second fixed frame 42 together with the spacer 36 by the adhesive.

これにより、スペーサ36によって隣設する第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33がそれぞれ予め定めた位置に位置決めされて、第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33の光軸O1,O2が高精度な間隔となり、嵌合ガタが減少されて偏心の発生を抑えることができる。   As a result, the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 provided adjacent to each other by the spacer 36 are respectively positioned at predetermined positions, and the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 are arranged. The optical axes O1 and O2 have a high accuracy, and the fitting play is reduced, and the occurrence of eccentricity can be suppressed.

さらに、スペーサ36によって隣設する対物光学系である第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33の接触を確実に防止できるようにしている。なお、スペーサ36は、硬質部材に限定されるものでは無く、シリコン、ゴムなどの素材で形成するようにしてもよい。   Further, contact between the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 which are objective optical systems provided adjacent to each other by the spacer 36 can be surely prevented. The spacer 36 is not limited to a hard member, and may be formed of a material such as silicon or rubber.

なお、調整レンズ枠43は、第2の固定枠42の基端部分に外嵌するように接着剤によって固定される。   The adjusting lens frame 43 is fixed by an adhesive so as to be fitted to the proximal end portion of the second fixing frame 42.

撮像素子ユニット50は、レンズユニット40の基端に嵌合される撮像素子保持枠51と、この撮像素子保持枠51に保持固定されるカバーガラス52と、このカバーガラス52に受光部54側が貼着された1つの撮像素子53と、を有している。   The image pickup device unit 50 has an image pickup device holding frame 51 fitted to the base end of the lens unit 40, a cover glass 52 held and fixed to the image pickup device holding frame 51, and a light receiving unit 54 attached to the cover glass 52. And one imaging element 53 that has been worn.

撮像素子53は、非常に小型な電子部品であり、入射される光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状の受光部に配列されたものであり、例えば一般にCCD(電荷結合素子)、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサなどと称される形式、あるいはその他の各種の形式が適用されている。   The image pickup device 53 is a very small electronic component, and a plurality of elements for outputting an electric signal according to incident light at a predetermined timing are arranged in a planar light receiving unit, and, for example, A form called (charge coupled device), a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensor or the like, or other various forms are applied.

なお、撮像ユニット30は、先ず、第1の対物レンズ群32を通る撮影光のピント合わせが行われた後、調整レンズ枠43を前後(F−B方向)に微調整して、調整レンズ35の位置をずらして、第2の対物レンズ群33を通る撮影光のピント合わせが行われる。   Note that the imaging unit 30 first focuses the shooting light passing through the first objective lens group 32, and then finely adjusts the adjustment lens frame 43 back and forth (F-B direction) to adjust the adjustment lens 35. The focusing of the imaging light passing through the second objective lens group 33 is performed by shifting the position of.

ところで、本実施の形態の第1の対物レンズ群32および第2の対物レンズ群33は、外径が異なる対物光学系が用いられている。   By the way, as the first objective lens group 32 and the second objective lens group 33 of the present embodiment, objective optical systems having different outer diameters are used.

具体的には、図2および図3に示すように、第1の対物レンズ群32の第1の外径d1に対して、第2の対物レンズ群33の第2の外径d2が小さく(d1>d2)設定されている。   Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the second outer diameter d2 of the second objective lens group 33 is smaller than the first outer diameter d1 of the first objective lens group 32 (see FIG. 2 and FIG. 3). d1> d2) is set.

また、光学部材31の外形中心C1は、図3に示すように、光軸O1,O2の離間距離の中点である視差中心C2よりも光軸O1側にずれた位置となるように設定されている。即ち、光学部材31の外形中心C1に対する視差中心C2が光軸O2側に偏芯するように設定されている。   Further, as shown in FIG. 3, the outer shape center C1 of the optical member 31 is set so as to be shifted to the optical axis O1 side with respect to the parallax center C2 which is the middle point of the distance between the optical axes O1 and O2. ing. That is, the parallax center C2 with respect to the outer shape center C1 of the optical member 31 is set to be eccentric to the optical axis O2 side.

これらのことにより、本実施の形態の撮像ユニット30は、外径を小さく小型化でき、内視鏡1の挿入部2の先端部10の細径化に寄与する構成となる。   As a result, the imaging unit 30 according to the present embodiment can be made smaller in size and smaller in outer diameter, and contributes to the reduction in diameter of the distal end portion 10 of the insertion portion 2 of the endoscope 1.

即ち、撮像ユニット30は、3D(立体)観察は、内視鏡1による処置の際に使用され、観察画像の周辺のディストーション(歪み)、収差などの影響があり、3D画像における画角が限られるため、最低限に必要な対物光学系の外径が設定されている。   That is, in the imaging unit 30, 3D (stereoscopic) observation is used during treatment with the endoscope 1, and there is an influence of distortion (distortion) and aberration around the observation image, and the angle of view in the 3D image is limited. Therefore, the minimum required outer diameter of the objective optical system is set.

詳しくは、平面的な2D観察画像(平面視画像)を得る場合、図4および図5に示すように、撮像素子53の受光部54に検出される第1の対物レンズ群32および固定レンズ34によって集光される光軸O1の光の像を所定の範囲に画像処理部20aによって、ここでは矩形状に切り出した第1の画像IM1の2D画像が生成される。   Specifically, when a planar 2D observation image (planar view image) is obtained, as shown in FIGS. 4 and 5, the first objective lens group 32 and the fixed lens 34 detected by the light receiving unit 54 of the imaging device 53. In this case, a 2D image of the first image IM1 cut out in a rectangular shape is generated by the image processing unit 20a in a predetermined range in the image of the light of the optical axis O1 collected by the.

この第1の画像IM1は、第1の対物レンズ群32および固定レンズ34による画角αが例えば、170°の広画角の観察画像となっている。即ち、広画角である第1の画像IM1を得るための第1の対物レンズ群32の第1の外径d1が設定されている。   The first image IM1 is an observation image of a wide angle of view of, for example, 170 ° by the first objective lens group 32 and the fixed lens 34. That is, the first outer diameter d1 of the first objective lens group 32 for obtaining the first image IM1 having a wide angle of view is set.

一方、立体的な3D観察画像を得る場合、撮像素子53の受光部54に検出される第1の対物レンズ群32および固定レンズ34によって集光される光軸O1の光の像を所定の範囲に画像処理部20aによって、ここでは矩形状に切り出した第2の画像IM2と、第2の対物レンズ群33および調整レンズ35によって集光される光軸O2の光の像を所定の範囲に画像処理部20aによって、ここでは矩形状に切り出した第3の画像IM3と、の視差を利用して合成した3D画像が生成される。   On the other hand, when obtaining a three-dimensional 3D observation image, the image of the light of the optical axis O1 collected by the first objective lens group 32 and the fixed lens 34 detected by the light receiving unit 54 of the imaging device 53 has a predetermined range. Here, the second image IM2 cut out in a rectangular shape by the image processing unit 20a and an image of the light of the optical axis O2 collected by the second objective lens group 33 and the adjusting lens 35 into a predetermined range Here, the processing unit 20a generates a 3D image synthesized using the parallax of the third image IM3 cut out in a rectangular shape.

3D画像を生成する第2の画像IM2および第3の画像IM3は、対物光学系による、それぞれ、第1の対物レンズ群32および固定レンズ34または第2の対物レンズ群33および調整レンズ35による2つの画角β,γが同じ(β=γ)であって、2D画像よりも狭い。例えば、140°の画角β,γの観察画像となっている。   The second image IM2 and the third image IM3 for generating a 3D image are respectively obtained by the first objective lens group 32 and the fixed lens 34 or the second objective lens group 33 and the adjusting lens 35 by the objective optical system. The two angles of view β and γ are the same (β = γ) and are narrower than the 2D image. For example, it is an observation image of the field angles β and γ of 140 °.

そのため、第1の対物レンズ群32および固定レンズ34は、2D画像および3D画像の両方で使用され、広画角の2D画像を得られる第1の外径d1が設定されており、3D画像を得るときしか使用しない第2の対物レンズ群33および調整レンズ35の第2の外径d2は小さく設定されている。   Therefore, the first objective lens group 32 and the fixed lens 34 are used in both 2D images and 3D images, and the first outer diameter d1 is set so as to obtain a 2D image with a wide angle of view. The second outer diameter d2 of the second objective lens group 33 and the adjustment lens 35, which are used only when obtaining, is set small.

なお、本実施の形態の撮像ユニット30は、2D観察および3D観察の2つのモードを画像処理部20aによって切り替えられる構成となっている。   In addition, the imaging unit 30 of this Embodiment becomes a structure which can switch two modes, 2D observation and 3D observation, by the image process part 20a.

そして、2D観察時には、外径の大きな対物光学系、ここでは第1の対物レンズ群32および固定レンズ34によって集光される光軸O1の光で得られる第1の画像IM1を使用し、3D観察時には外径の小さな対物光学系、ここでは第2の対物レンズ群33および調整レンズ35によって集光される光軸O2の光で得られる第3の画像IM3と、ここでは第1の対物レンズ群32および固定レンズ34によって集光される光軸O1の光で得られる第1の画像IM1から第3の画像IM3の画角γと同じ画角βに切り出した第2の画像IM2を使用する構成となっている。   Then, at the time of 2D observation, the first image IM1 obtained by the light of the optical axis O1 collected by the objective optical system having a large outer diameter, here the first objective lens group 32 and the fixed lens 34, is used. At the time of observation, the third image IM3 obtained by the light of the optical axis O2 collected by the objective optical system having a small outer diameter, here the second objective lens group 33 and the adjusting lens 35, and the first objective lens here The second image IM2 cut out at the same angle of view β as the angle of view γ of the first image IM1 to the third image IM3 obtained from the light of the optical axis O1 collected by the group 32 and the fixed lens 34 is used It is a structure.

以上に説明したように、内視鏡1に挿入部2の先端部10に搭載される撮像ユニット30は、同じ仕様、外径などの対物光学系を2つ並べた従来の構成に比して、2D観察では使用しない対物光学系を3D観察の画角が得られる外径に設定して、細径化(小型化)した構成となっている。   As described above, the imaging unit 30 mounted on the distal end portion 10 of the insertion portion 2 in the endoscope 1 has a configuration similar to the conventional configuration in which two objective optical systems having the same specifications and outer diameters are arranged. In the 2D observation, an objective optical system not used is set to an outer diameter at which an angle of view of 3D observation can be obtained, and the diameter is reduced (miniaturized).

そのため、撮像ユニット30が搭載される先端部10も細径化でき、内視鏡1の挿入部2も細径化(小型化)することができる。   Therefore, the diameter of the distal end portion 10 on which the imaging unit 30 is mounted can be reduced, and the diameter of the insertion portion 2 of the endoscope 1 can also be reduced (reduced in size).

(第1の変形例)
図6は、第1の変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図である。
図6に示すように、撮像ユニット30は、第1の対物光学系32と第2の対物光学系33に対応する2つの観察窓である光学部材31a,31bを有する構成としてもよい。
(First modification)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging unit of the first modified example.
As shown in FIG. 6, the imaging unit 30 may be configured to have optical members 31 a and 31 b which are two observation windows corresponding to the first objective optical system 32 and the second objective optical system 33.

(第2の変形例)
図7は、第2の変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図である。
図7に示すように、撮像ユニットは、第1の対物光学系32の光軸O1の光を検出する受光部54aを有する第1の撮像素子53aと、第2の対物光学系33の光軸O2の光を検出する受光部54bを有する第2の撮像素子53bと、を有した構成としてもよい。
(Second modification)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging unit of the second modified example.
As shown in FIG. 7, the imaging unit includes a first imaging element 53 a having a light receiving unit 54 a that detects light of the optical axis O1 of the first objective optical system 32, and an optical axis of the second objective optical system 33. And a second imaging element 53b having a light receiving unit 54b that detects the light of O 2.

なお、第2の撮像素子53bは、第3の画角γを検出できる受光部54bであればよいため、第1の撮像素子53aよりも小型なものを採用することができる。   The second imaging element 53b may be a light receiving unit 54b that can detect the third angle of view γ, and therefore, the second imaging element 53b may be smaller than the first imaging element 53a.

(第3の変形例)
図8は、第3の変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図である。
図8に示すように、撮像ユニット30は、第1の対物光学系32と第2の対物光学系33の各光学系が繋がって一体的に形成された2系統のレンズ面を有する構成としてもよい。
(Third modification)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of an imaging unit of the third modified example.
As shown in FIG. 8, the imaging unit 30 also has a configuration in which the optical systems of the first objective optical system 32 and the second objective optical system 33 are connected to form an integral lens surface of two systems. Good.

(第4の変形例)
図9は、第4の変形例の観察窓である光学部材と枠部材の構成を示す断面図、図10は第4の変形例の光学部材を示す斜視図である。
(The 4th modification)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical member and the frame member that are the observation window of the fourth modification, and FIG. 10 is a perspective view showing the optical member of the fourth modification.

図9に示すように、光学部材31は、枠部材である第1の固定枠41の内径方向に突起する突起部41aと背面が当接して傾かないように固定保持される。   As shown in FIG. 9, the optical member 31 is fixed and held so that the projection 41 a protruding in the inner diameter direction of the first fixing frame 41 which is a frame member and the back surface do not abut and tilt.

この光学部材31は、図10に示すように、突起部41aに当接して姿勢が規定されるように、背面に外径中心回りの縁辺部分に当接面Aを有している。   As shown in FIG. 10, the optical member 31 has an abutment surface A at the edge portion around the center of the outer diameter on the back surface so as to abut on the projection 41a to define the posture.

この当接面Aは、光学部材31の外形中心C1を通過する線Xによって分割される2つの領域の両方を含む位置に設けられている。   The contact surface A is provided at a position including both of the two regions divided by the line X passing through the outer shape center C1 of the optical member 31.

そのため、光学部材31は、第1の固定枠41への組み付け時に、当接面Aが突起部41aに当接して、傾くことなく第1の枠部材41に固定することができる。   Therefore, the optical member 31 can be fixed to the first frame member 41 without being inclined because the contact surface A abuts on the protrusion 41 a when assembled to the first fixed frame 41.

なお、光学部材31は、第1の光軸O1側の第1の凹面31aと、第2の光軸O2側の第2の凹面31bと、を有し、第2の凹面31bの基端側に円形状の段部31cが形成されている。   The optical member 31 has a first concave surface 31a on the first optical axis O1 side and a second concave surface 31b on the second optical axis O2 side, and the proximal end side of the second concave surface 31b A circular step portion 31c is formed on the

(第5の変形例)
図11は、第5の変形例の観察窓である光学部材と枠部材の構成を示す断面図、図12は第5の変形例の光学部材を示す斜視図である。
(Fifth modification)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical member that is an observation window of the fifth modification and a frame member, and FIG. 12 is a perspective view showing the optical member of the fifth modification.

図11および図12に示すように、光学部材31は、第2の光軸O2側の第2の凹面31bが外形側に向けて切り欠かれた段形状としてもよい。   As shown in FIGS. 11 and 12, the optical member 31 may have a stepped shape in which the second concave surface 31b on the second optical axis O2 side is cut away toward the outer shape.

この構成においても、当接面Aは、光学部材31の外形中心C1を通過する線Xによって分割される2つの領域の両方を含むように確保されている。   Also in this configuration, the contact surface A is secured to include both of the two regions divided by the line X passing through the outer shape center C1 of the optical member 31.

これにより、光学部材31は、当接面Aの突起部41aへの当接によって傾くことなく第1の枠部材41に固定することができる。   Accordingly, the optical member 31 can be fixed to the first frame member 41 without being inclined by the contact of the contact surface A with the projection 41 a.

(第6の変形例)
図13は、第6の変形例の観察窓である光学部材と枠部材の構成を示す断面図、図14は第6の変形例の光学部材を示す斜視図である。
(Sixth modification)
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical member that is an observation window of the sixth modification and a frame member, and FIG. 14 is a perspective view showing the optical member of the sixth modification.

図13および図14に示すように、第2の光軸O2側の第2の凹面31bを光学部材31の一部が外周部まで形成された構成としてもよい。   As shown in FIGS. 13 and 14, the second concave surface 31b on the second optical axis O2 side may have a configuration in which a part of the optical member 31 is formed up to the outer peripheral portion.

この構成においても、当接面Aは、光学部材31の外形中心C1を通過する線Xによって分割される2つの領域の両方を含むように確保されている。   Also in this configuration, the contact surface A is secured to include both of the two regions divided by the line X passing through the outer shape center C1 of the optical member 31.

これにより、光学部材31は、当接面Aの突起部41aへの当接によって傾くことなく第1の枠部材41に固定することができる。   Accordingly, the optical member 31 can be fixed to the first frame member 41 without being inclined by the contact of the contact surface A with the projection 41 a.

なお、本実施の形態では、軟性内視鏡を例示しているが、これに限定されることなく、外科用の硬性内視鏡、工業用内視鏡にも適用することができる技術である。   Although the flexible endoscope is illustrated in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and it is a technique which can be applied to a surgical rigid endoscope and an industrial endoscope. .

以上の実施の形態に記載した発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。   The invention described in the above embodiment is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the implementation stage. Furthermore, the above embodiments include inventions of various stages, and various inventions can be extracted by appropriate combinations of a plurality of disclosed configuration requirements.

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。   For example, even if some of the configuration requirements are removed from all the configuration requirements shown in the embodiment, the configuration requirements can be eliminated if the problems described can be solved and the described advantages can be obtained. The configuration can be extracted as the invention.

1…立体視内視鏡
2…挿入部
3…操作部
4…ユニバーサルコード
5…内視鏡コネクタ
6…アングル操作ノブ
8…可撓管部
9…湾曲部
10…先端部
15…複合ケーブル
20…外部装置
20a…画像処理部
21…画像表示部
30…撮像ユニット
31…光学部材
32…第1の対物レンズ群
33…第2の対物レンズ群
34…固定レンズ
35…調整レンズ
36…スペーサ
40…レンズユニット
41…第1の固定枠
42…第2の固定枠
43…調整レンズ枠
50…撮像素子ユニット
51…撮像素子保持枠
52…カバーガラス
53…撮像素子
54…受光部
d1…第1の外径
d2…第2の外径
IM1…第1の画像
IM2…第2の画像
IM3…第3の画像
O1,O2…光軸
α,β,γ…画角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 3D endoscope 2 ... insertion part 3 ... operation part 4 ... universal cord 5 ... endoscope connector 6 ... angle operation knob 8 ... flexible tube part 9 ... curve part 10 ... tip part 15 ... composite cable 20 ... External device 20a ... Image processing unit 21 ... Image display unit 30 ... Imaging unit 31 ... Optical member 32 ... First objective lens group 33 ... Second objective lens group 34 ... Fixed lens 35 ... Adjustment lens 36 ... Spacer 40 ... Lens Unit 41 ... First fixed frame 42 ... Second fixed frame 43 ... Adjustment lens frame 50 ... Image sensor unit frame 51 ... Image sensor holding frame 52 ... Cover glass 53 ... Image sensor 54 ... Light receiver d1 ... First outer diameter d2: second outer diameter IM1: first image IM2: second image IM3: third image O1, O2: optical axis α, β, γ: angle of view

Claims (8)

広角な平面視用の第1の画像および前記第1の画像よりも小さな画角を有する立体視用の第2の画像を得る第1の対物光学系と、
前記第2の画像と同じ画角を有し、立体視用の第3の画像のみを得る第2の対物光学系と、
前記第1の対物光学系および前記第2の対物光学系によって集光された光を検出する撮像素子と、
を備え、
前記第2の対物光学系は、前記第1の対物光学系の第1の外径よりも小さな第2の外径を有することを特徴とする立体視撮像装置。
A first objective optical system for obtaining a first image for wide-angle planar view and a second image for stereoscopic view having a smaller angle of view than the first image;
A second objective optical system having the same angle of view as the second image and obtaining only a third image for stereoscopic viewing;
An imaging element for detecting light collected by the first objective optical system and the second objective optical system;
Equipped with
The stereoscopic imaging device according to claim 1, wherein the second objective optical system has a second outer diameter smaller than a first outer diameter of the first objective optical system.
前記第1の対物光学系および前記第2の対物光学系の物体側に設けられた1つの観察窓を有することを特徴とする請求項1に記載の立体視撮像装置。   The stereoscopic vision imaging apparatus according to claim 1, further comprising one observation window provided on the object side of the first objective optical system and the second objective optical system. 前記第1の対物光学系の第1の光軸と、前記第2の光学系の第2の光軸の中点である視差中心に対して前記観察窓の外形中心が前記第1の光軸側に偏芯していることを特徴とする請求項2に記載の立体視撮像装置。   The center of the outline of the observation window is the first optical axis with respect to the parallax center which is the middle point between the first optical axis of the first objective optical system and the second optical axis of the second optical system. The stereoscopic imaging apparatus according to claim 2, characterized in that it is eccentric to the side. 前記観察窓を固定保持する枠部材を備え、
前記観察窓は、前記観察窓の外形中心回りに前記枠部材に当接する当接面を有し、
前記当接面は、前記外形中心を通過する線によって分割される2つの領域の両方を含む位置に設けられ、前記枠部材に当接することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の立体視撮像装置。
A frame member fixedly holding the observation window;
The observation window has an abutment surface that abuts on the frame member around an outer center of the observation window,
The said contact surface is provided in the position containing both of two area | regions divided | segmented by the line which passes along the said external shape center, It abuts on the said frame member, The said Claim 2 or 3 characterized by the above-mentioned. Stereoscopic imaging device.
前記第1の対物光学系および前記第2の対物光学系の物体側に設けられた2つの観察窓を有することを特徴とする請求項1に記載の立体視撮像装置。   The stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, comprising two observation windows provided on the object side of the first objective optical system and the second objective optical system. 前記第1の対物光学系および前記第2の対物光学系によって集光された光を個別に検出する前記撮像素子が2つ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の立体視撮像装置。   The stereoscopic imaging according to claim 1, wherein two of the imaging elements for individually detecting the light collected by the first objective optical system and the second objective optical system are provided. apparatus. 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の立体視撮像装置が挿入部の先端部に搭載されていることを特徴とする立体視内視鏡。   A stereoscopic endoscope characterized in that the stereoscopic imaging device according to any one of claims 1 to 6 is mounted at the distal end portion of the insertion portion. 前記撮像素子で検出された像を、立体視時に平面視時の前記第1の画像から前記第2の画像を切り出して、前記第3の画像と合成する画像処理部を備えたことを特徴とする請求項7に記載の立体視内視鏡。   The image processing unit is provided with an image processing unit that cuts out the second image from the first image in planar view in stereoscopic view and combines the second image with the third image. The stereoscopic endoscope according to claim 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020246030A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 オリンパス株式会社 Stereo imaging device and endoscope

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