JP5946777B2 - Stereo imaging device - Google Patents

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本発明は立体撮像装置に係り、特に体腔内に挿入される挿入部の先端部に設けられた撮影部によって視差画像を撮影し、体腔内の被観察部位の立体視画像(3D画像)を表示できるようにした立体撮像装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus, and in particular, captures a parallax image by an imaging unit provided at a distal end portion of an insertion unit that is inserted into a body cavity, and displays a stereoscopic image (3D image) of a site to be observed in the body cavity. The present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus that can be used.

立体内視鏡装置は、体腔内に挿入される内視鏡装置の挿入部の先端部に撮影光学系及び固体撮像素子を含む左右一対の撮影部(撮像手段)を備えており、それらの撮影部によって、被観察部位が撮影され、左右の視差画像が立体視用の立体画像(3D画像)として得られるようになっている。そして、その3D画像は、3D表示装置により3D表示されて観察者の右眼で右眼用の画像が観察され、観察者の左眼で左眼用の画像が観察されることによって、被観察部位が立体的に観察されるようになっている。   The stereoscopic endoscope apparatus includes a pair of left and right imaging units (imaging means) including an imaging optical system and a solid-state imaging device at the distal end portion of the insertion unit of the endoscope apparatus that is inserted into a body cavity, and imaging thereof The part to be observed is photographed, and left and right parallax images are obtained as stereoscopic images (3D images) for stereoscopic viewing. The 3D image is displayed in 3D on the 3D display device, and the right eye image is observed with the observer's right eye, and the left eye image is observed with the observer's left eye, so that the object is observed. The part is observed three-dimensionally.

このような立体内視鏡装置において、特許文献1には、3D画像による被観察部位の観察のみでは、その周辺部の状況確認や処置具の位置確認等ができないことから、3D画像を撮影するための撮影部(ここでは3D撮影部という)の他に平面視用の広角の2D画像を撮影するための撮影部(ここでは2D撮影部という)を備えたものが開示されている。   In such a stereoscopic endoscope apparatus, Patent Document 1 captures a 3D image because it is not possible to confirm the state of a peripheral portion or the position of a treatment tool only by observing a site to be observed with a 3D image. In addition to an imaging unit (herein referred to as a 3D imaging unit), an imaging unit (herein referred to as a 2D imaging unit) for imaging a wide-angle 2D image for planar view is disclosed.

また、特許文献1、2には、3D撮影部にズーム機能を備えたものが開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose a 3D imaging unit having a zoom function.

特開2003−334160号公報JP 2003-334160 A 特開2001−66513号公報JP 2001-66513 A

特許文献1によれば、病変部位の観察時や処置具による処置部位の処置時などに適した3D画像による精緻な観察と、内視鏡や処置具を処置部位等に誘導する際のオリエーティング時や処置状況の把握時などに適した2D画像による広い視野範囲での観察とが可能となる。   According to Patent Document 1, precise observation with a 3D image suitable for observation of a lesion site or treatment of a treatment site with a treatment tool, and orientation when guiding an endoscope or a treatment tool to a treatment site or the like. Observation in a wide field of view using a 2D image suitable for, for example, when grasping or grasping the treatment status is possible.

しかしながら、特許文献1では、3D撮影部とは別に2D撮影部を設けているため、構成部品数の多さ、組立ての難易度、精度管理等の点で多くの問題を有している。また、多くの光学要素を介しているため、画面が暗いなどの問題もある。   However, in Patent Document 1, since the 2D imaging unit is provided separately from the 3D imaging unit, there are many problems in terms of the number of components, difficulty in assembly, accuracy management, and the like. In addition, since many optical elements are used, there is a problem that the screen is dark.

また、3D撮影部と2D撮影部とは、異なる視軸となるため、3D画像と2D画像とでは相互に視野中心のずれ、前後関係のずれが生じ、的確な位置関係を表示することができない。そのため、3D画像と2D画像を切り替えて表示する場合に感覚的に画面中心が移動するという不具合があり、判断ミスに繋がる可能性があった。   In addition, since the 3D image capturing unit and the 2D image capturing unit have different visual axes, the 3D image and the 2D image have a misalignment in the center of the field of view and a misalignment between the front and rear, and an accurate positional relationship cannot be displayed. . For this reason, there is a problem in that the center of the screen moves sensuously when switching between a 3D image and a 2D image, which may lead to a determination error.

更に、従来のズーム機能を有する立体内視鏡装置では、一般に3D撮影部の左右個別のズーム光学系によって左右のズーム倍率を変更するようにしており、左右のズーム倍率に差が生じ易いなどの問題があった。   Furthermore, in a conventional stereoscopic endoscope device having a zoom function, the left and right zoom magnifications are generally changed by the left and right separate zoom optical systems of the 3D photographing unit, and a difference in left and right zoom magnifications is likely to occur. There was a problem.

その点に関して、特許文献2では、左右の3D撮影部に共用される1つのズーム光学系を配置し、そのズーム光学系によって左右の3D撮影部のズーム倍率を同時に変更する構成が開示されている。   In this regard, Patent Document 2 discloses a configuration in which one zoom optical system shared by the left and right 3D photographing units is arranged, and the zoom magnification of the left and right 3D photographing units is simultaneously changed by the zoom optical system. .

しかしながら、ズーム光学系によるズーム倍率の変更のみでは、より広い視野範囲の撮影に関する要望、特に、水平方向に単純に観察視野を移動させ、視野範囲を拡大したいという意図に対しては、ズーム光学系の倍率変化を大きくすることで対処するしかなく、そのために、ズーム光学系の大型化を招く。その一方で、内視鏡には大きさの制約があるため、ズーム光学系の倍率変化を大きくすることは困難であり、視野範囲を広くすることは容易ではない。   However, only by changing the zoom magnification with the zoom optical system, there is a need for a wider field of view shooting, especially for the intention of simply moving the observation field in the horizontal direction and expanding the field of view. Therefore, it is only possible to deal with this problem by increasing the change in magnification of the zoom lens, which leads to an increase in the size of the zoom optical system. On the other hand, since the endoscope has a size restriction, it is difficult to increase the magnification change of the zoom optical system, and it is not easy to widen the visual field range.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、3D画像を撮影するための撮影部とは別の2D画像を撮影するための撮影部を設けることなく、また、撮影部の大型化を招くことなく、ズーム倍率の変更が可能な3D画像を撮影することができると共に、広い視野範囲の2D画像を撮影することができる立体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and without providing a photographing unit for photographing a 2D image different from a photographing unit for photographing a 3D image, and increasing the size of the photographing unit. It is an object of the present invention to provide a stereoscopic imaging apparatus that can shoot a 3D image in which the zoom magnification can be changed without incurring, and can shoot a 2D image in a wide visual field range.

上記目的を達成するために本発明の一の態様に係る立体撮像装置は、少なくとも光軸方向に沿って移動可能に構成された変倍系レンズ群及び補正系レンズ群を含み、広角端から拡大端まで変倍可能なズーム光学系と、ズーム光学系の被写体側とは反対側に配置された左右一対の撮像素子との間にそれぞれ配置され、撮像素子にそれぞれ被写体像を結像させる左右一対の結像光学系とを備え、左右一対の撮像素子により立体視用の左右一対の視差画像を取得する立体撮像装置であって、変倍系レンズ群の移動に伴う焦点位置の変化を補正するために補正系レンズ群を移動させる手段であって、変倍系レンズ群が広角端にあるときの補正系レンズ群の本来の位置よりも光軸方向にシフトさせて視野範囲を左右方向に拡大させる第1の移動手段と、補正系レンズ群が本来の位置よりもシフトされたことに伴う焦点位置のずれを補正するために左右一対の結像光学系を光軸方向に移動させる第2の移動手段と、を備えている。 In order to achieve the above object, a stereoscopic imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a zoom lens unit and a correction lens unit configured to be movable along at least an optical axis direction, and is enlarged from a wide-angle end. A pair of left and right zoom optical systems capable of zooming to the end and a pair of left and right image sensors disposed on the opposite side of the subject side of the zoom optical system, respectively, to form a subject image on each image sensor and an imaging optical system, a stereoscopic imaging device for acquiring a pair of left and right parallax images for stereoscopic viewing by a pair of left and right image pickup devices, to correct the change in the focal position due to movement of the variable power system lens group This is a means for moving the correction system lens group, and when the variable magnification system lens group is at the wide-angle end, it shifts in the optical axis direction from the original position of the correction system lens group and expands the visual field range in the horizontal direction. First moving means for causing A second moving means for moving the pair of left and right imaging optical systems in the direction of the optical axis in order to correct the shift of the focal position caused by the shift of the positive lens group from the original position; .

本態様によれば、ズーム光学系の変倍系レンズ群と補正系レンズ群によってズーム倍率の変更が可能な3D画像を撮影することができ、補正系レンズ群の本来の位置からのシフトによって左右一対の視差画像の各々の視野範囲を左右方向のシフトさせて全体の視野範囲を左右方向に拡大することができる。その際、左右一対の視差画像の視野範囲が重ならない領域の画像は広角の2D画像として撮影することができ、例えば、視野範囲が重なる領域の3D画像の左右両横に拡張して2D画像を表示することができる。   According to this aspect, it is possible to take a 3D image in which the zoom magnification can be changed by the zooming lens group and the correction system lens group of the zoom optical system, and the right and left are shifted by the shift from the original position of the correction system lens group. The entire visual field range can be expanded in the horizontal direction by shifting the visual field range of each of the pair of parallax images in the horizontal direction. In that case, the image of the area where the visual field ranges of the pair of left and right parallax images do not overlap can be taken as a wide-angle 2D image. For example, the 2D image can be expanded to the left and right sides of the 3D image of the area where the visual field ranges overlap. Can be displayed.

また、本態様によれば、3D画像を撮影するための撮影部とは別の広角の2D画像を撮影するための撮影部を設ける必要がないため、撮影部の大型化の生じない。   Moreover, according to this aspect, since it is not necessary to provide a photographing unit for photographing a wide-angle 2D image different from the photographing unit for photographing a 3D image, the photographing unit does not increase in size.

本発明の他の態様に係る立体撮像装置において、第1の移動手段は、補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を可変するシフト量変更手段を有する態様とすることができる。本態様によれば、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を左右方向に拡大させる程度を調整することができ、これ伴い、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域、即ち、3D画像として表示できる視野範囲の大きさと、視野範囲が重ならない領域、即ち、2D画像として表示できる視野範囲の大きさを、状況に応じて調整することができる。 In the stereoscopic imaging apparatus according to another aspect of the present invention, the first moving unit may include a shift amount changing unit that varies a shift amount with respect to an original position of the correction system lens group. According to this aspect, it is possible to adjust the extent to which the entire visual field range of the pair of left and right parallax images is expanded in the left-right direction, and accordingly, as a region where the visual field ranges of the pair of left and right parallax images overlap, that is, as a 3D image The size of the visual field range that can be displayed and the size of the visual field range that can be displayed as a 2D image can be adjusted according to the situation.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、第1の移動手段は、補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を予め決められた固定値とする態様とすることができる。本態様のようにシフト量を可変できないようにした態様も可能である。 In the stereoscopic imaging apparatus according to still another aspect of the present invention, the first moving unit may be an aspect in which the shift amount with respect to the original position of the correction system lens group is set to a predetermined fixed value. A mode in which the shift amount cannot be varied as in this mode is also possible.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、ズーム光学系は、4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズにおける無焦点系のズーム光学系とすることができる。本態様において4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズにおける第1レンズ群〜第4レンズ群のうち、第1レンズ群〜第3レンズ群が無焦点系のズーム光学系を構成しており、そのうち、第2レンズ群と第3レンズ群が上記の変倍系レンズ群と補正系レンズ群に相当している。 In the stereoscopic imaging apparatus according to still another aspect of the present invention, the zoom optical system may be a non-focal zoom optical system in a four-group zoom mechanical correction zoom lens. In this aspect, among the first lens group to the fourth lens group in the four-group zoom system mechanical correction zoom lens, the first lens group to the third lens group constitute a non-focal zoom optical system, The second lens group and the third lens group correspond to the variable magnification lens group and the correction lens group described above.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、輻輳角を設定する前置レンズをズーム光学系の被写体側に備えた態様とすることができる。 In the stereoscopic imaging device according to still another aspect of the present invention, a front lens for setting a convergence angle may be provided on the subject side of the zoom optical system.

本態様によれば、前置レンズにより輻輳角を設定するため、前置レンズより後段の左右の光学系の光軸を傾けて輻輳角を設定することが不要であり、内視鏡の狭い空間内に光学系を構成する上で有利となる。   According to this aspect, since the convergence angle is set by the front lens, it is not necessary to set the convergence angle by inclining the optical axes of the left and right optical systems after the front lens, and the narrow space of the endoscope This is advantageous in constructing the optical system.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を立体視用の3D画像として生成するとともに、視野範囲が重ならない領域の画像を3D画像の左右両側を拡張する平面視用の2D画像として生成する3D画像生成手段を備えた態様とすることができる。 In the stereoscopic imaging device according to still another aspect of the present invention, an image of a region where the visual field ranges of a pair of left and right parallax images overlap is generated as a stereoscopic 3D image, and an image of a region where the visual field ranges do not overlap is displayed as a 3D image. 3D image generation means for generating a 2D image for planar view that expands both the left and right sides of the image.

本態様によれば、3D画像と2D画像とを同時に表示することが可能となり、3D画像による精緻な観察と2D画像による広い視野範囲の観察が可能となる。   According to this aspect, it is possible to display a 3D image and a 2D image at the same time, and it is possible to perform precise observation using a 3D image and observation of a wide visual field range using a 2D image.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、3D画像生成手段は、3D画像における2D画像との境界領域の画像の鮮明度を低下させる形態とすることができる。 In the stereoscopic imaging apparatus according to still another aspect of the present invention, the 3D image generation unit can reduce the sharpness of the image in the boundary area between the 3D image and the 2D image.

本態様によれば、3D画像の左右両側を拡張して2D画像を表示した場合の3D画像と2D画像に境界領域における立体認識の破綻による違和感を低減することができる。   According to this aspect, it is possible to reduce a sense of incongruity due to failure of stereoscopic recognition in the boundary region between the 3D image and the 2D image when the 2D image is displayed by expanding both the left and right sides of the 3D image.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、左右一対の視差画像の全体の視野範囲の画像を平面視用の2D画像として生成する2D画像生成手段を備えた態様とすることができる。 The stereoscopic imaging apparatus according to still another aspect of the present invention may include a 2D image generation unit that generates an image in the entire visual field range of a pair of left and right parallax images as a 2D image for planar view.

本態様のように左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像も2D画像として表示できるようにし、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を2D画像としても表示できると有益である。   It is beneficial if an image in a region where the visual field ranges of a pair of left and right parallax images overlap as in this aspect can be displayed as a 2D image, and the entire visual field range of the pair of left and right parallax images can be displayed as a 2D image.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、2D画像生成手段は、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を間引き処理によって立体視不能な3D画像として生成する態様とすることができる。 In the stereoscopic imaging apparatus according to still another aspect of the present invention, the 2D image generation unit generates an image of a region where the visual field ranges of the pair of left and right parallax images overlap as a 3D image that cannot be stereoscopically viewed by thinning processing. Can do.

本態様は、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を2D画像として表示する場合に、視野範囲が重なる領域の画像を2D画像として表示するための一形態であり、3D画像を表示する場合と変わりなく2D画像を表示することができる。   This mode is a mode for displaying an image of a region where the visual field ranges overlap as a 2D image when the entire visual field range of the pair of left and right parallax images is displayed as a 2D image. A 2D image can be displayed without change.

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、2D画像生成手段は、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を合成処理によって2D画像として生成する態様とすることができる。
In the stereoscopic imaging apparatus according to still another aspect of the present invention, the 2D image generation unit may generate an image of a region where the visual field ranges of a pair of left and right parallax images overlap as a 2D image by a synthesis process.

本態様は、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を2D画像として表示する場合に、視野範囲が重なる領域の画像を2D画像として表示するための他の態様であり、上記態様と異なり、左右一対の視差画像を合成(又は融合)して2D画像を生成することもできる。   This aspect is another aspect for displaying an image of a region where the visual field ranges overlap as a 2D image when the entire visual field range of the pair of left and right parallax images is displayed as a 2D image. A pair of parallax images can be combined (or fused) to generate a 2D image.

本発明によれば、3D画像を撮影するための撮影部とは別の2D画像を撮影するための撮影部を設けることなく、また、撮影部の大型化を招くことなく、ズーム倍率の変更が可能な3D画像を撮影することができると共に、広い視野範囲の2D画像を撮影することができる。   According to the present invention, the zoom magnification can be changed without providing a shooting unit for shooting a 2D image different from the shooting unit for shooting a 3D image, and without increasing the size of the shooting unit. A possible 3D image can be taken, and a 2D image with a wide visual field range can be taken.

本発明が適用される立体内視鏡システムの外観の概略を示した全体構成図Overall configuration diagram showing an outline of the appearance of a stereoscopic endoscope system to which the present invention is applied 立体内視鏡システムにおいて、内視鏡画像として3D画像や広角2D画像を表示する処理部に関連する構成を示したブロック図The block diagram which showed the structure relevant to the process part which displays a 3D image and a wide-angle 2D image as an endoscope image in a stereoscopic endoscope system. 内視鏡の先端部を先端面側から示した正面図Front view showing the distal end of the endoscope from the distal end side 撮影部の視野範囲に関する説明に使用した図The figure used to explain the field of view of the imaging unit 撮影部により取得される視差画像とその表示形態を示した図The figure which showed the parallax image acquired by the imaging | photography part, and its display form 撮影部の撮影光学系の第1の実施の形態の構成を示したレンズ断面図Lens sectional view showing the configuration of the first embodiment of the photographing optical system of the photographing unit 撮影光学系の第4レンズ群を基準位置に固定して状態において、ズームを広角端と拡大端に設定した場合の視野範囲の変化を示した図The figure which showed the change of the visual field range at the time of setting a zoom to a wide-angle end and an expansion end in the state which fixed the 4th lens group of the imaging optical system to the reference position 撮影光学系の画像シフト時の状態を示したレンズ断面図Lens cross section showing the state of the photographic optical system during image shift 撮影光学系の画像シフト時の視野範囲を示した図The figure which showed the field of view range at the time of image shift of the taking optical system 撮影光学系の制御する制御系の構成を示した図The figure which showed the composition of the control system which the photographing optical system controls 撮影部の撮影光学系の第2の実施の形態の構成を示したレンズ断面図Lens sectional view showing the configuration of the second embodiment of the photographing optical system of the photographing unit 第2の実施の形態の撮影光学系の画像シフト時の視野範囲を示した図The figure which showed the visual field range at the time of the image shift of the imaging optical system of 2nd Embodiment 3D画像と2D画像の境界領域の鮮明度を低くする場合の処理の説明に使用した図The figure used for description of the processing when the sharpness of the boundary area between the 3D image and the 2D image is lowered

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明が適用される立体内視鏡システム(立体内視鏡装置)の外観の概略を示した全体構成図である。同図に示す立体内視鏡システム10は、立体視用の立体画像(3D画像)を撮影して表示することが可能なシステムである。撮影に関する構成及び処理以外については、3D画像ではなく通常の2D画像(平面視用の画像)を撮影し、表示する周知の内視鏡システムと大きく相違しない。以下では、主として撮影に関連する構成、処理について説明し、その他の構成、処理については周知の任意の内視鏡システムと同様に構成することが可能であるものとする。   FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an external appearance of a stereoscopic endoscope system (stereoscopic endoscope apparatus) to which the present invention is applied. A stereoscopic endoscope system 10 shown in the figure is a system capable of capturing and displaying a stereoscopic image (3D image) for stereoscopic viewing. Except for the configuration and processing related to imaging, the imaging system is not greatly different from a known endoscope system that captures and displays a normal 2D image (an image for planar view) instead of a 3D image. Hereinafter, the configuration and processing related mainly to imaging will be described, and other configurations and processing can be configured in the same manner as any known endoscope system.

同図に示すように本実施の形態の立体内視鏡システム10は、立体内視鏡12(以下、内視鏡12という。)、内視鏡12が接続されたプロセッサ装置14及び光源装置16と、プロセッサ装置14に接続された3D表示装置18などから構成される。   As shown in the figure, a stereoscopic endoscope system 10 according to the present embodiment includes a stereoscopic endoscope 12 (hereinafter referred to as an endoscope 12), a processor device 14 to which the endoscope 12 is connected, and a light source device 16. And a 3D display device 18 connected to the processor device 14.

患者の体腔内には内視鏡12が挿入され、所望の被観察部位の3D画像を表示するための左右一対の視差画像(右画像及び左画像)が内視鏡12により撮影されるようになっている。被観察部位には、光源装置16から内視鏡12に供給される照明光が照射される。また、それらの視差画像は3D画像だけでなく広角の2D画像を表示するための画像としても使用される。   An endoscope 12 is inserted into the body cavity of a patient, and a pair of left and right parallax images (right image and left image) for displaying a 3D image of a desired observation site are captured by the endoscope 12. It has become. The observation site is irradiated with illumination light supplied from the light source device 16 to the endoscope 12. These parallax images are used not only as 3D images but also as images for displaying wide-angle 2D images.

内視鏡12により撮影された視差画像は、プロセッサ装置14に取り込まれ、所要の処理が施されて、3D画像や2D画像を表示するための表示画像に成形される。そして、その表示画像が3D表示装置18に出力され、3D表示装置18に3D画像や2D画像が内視鏡画像として表示されるようになっている。施術者は3D表示装置18に表示された内視鏡画像を観察することによって、体腔内の被観察部位を立体的又は平面的に観察することができる。   The parallax image photographed by the endoscope 12 is captured by the processor device 14 and subjected to necessary processing to be formed into a display image for displaying a 3D image or a 2D image. Then, the display image is output to the 3D display device 18, and a 3D image or a 2D image is displayed on the 3D display device 18 as an endoscopic image. By observing the endoscopic image displayed on the 3D display device 18, the practitioner can observe the site to be observed in the body cavity three-dimensionally or planarly.

図2は、上記立体内視鏡システム10において、内視鏡12により撮影した視差画像を3D表示装置18に内視鏡画像として表示するまでの処理部に関連する構成を示したブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration related to the processing unit until the parallax image captured by the endoscope 12 is displayed as an endoscopic image on the 3D display device 18 in the stereoscopic endoscope system 10. .

同図に示すように、内視鏡12は被観察部位を撮影して被観察部位の左右一対の視差画像を取り込む撮影部50を備え、その撮影部50は詳細を後述する左右一対の右撮影部50Rと左撮影部50Lを備えている。それらの右撮影部50Rと左撮影部50Lの各々は、不図示の撮影光学系、イメージセンサ70R、70L、アナログ信号処理部(AFE)80R、80L、送信部82R、82L等を備えている。   As shown in the figure, the endoscope 12 includes an imaging unit 50 that captures a pair of left and right parallax images of the site to be observed by imaging the site to be observed. Part 50R and left photographing part 50L. Each of the right imaging unit 50R and the left imaging unit 50L includes an imaging optical system (not shown), image sensors 70R and 70L, analog signal processing units (AFE) 80R and 80L, transmission units 82R and 82L, and the like.

撮影部50により撮影される被観察部位からの被写体光は、右撮影部50Rと左撮影部50Lの各々の不図示の撮影光学系を介してイメージセンサ70R、70Lの受光面に光像(被写体像)として結像される。そして、それらの被写体像は左右一対の視差画像としてイメージセンサ70R、70Lにより撮像(光電変換)されて、撮像信号としてイメージセンサ70R、70Lの各々からアナログ信号処理部(AFE)80R、80Lに出力される。なお、右撮影部50Rにより取り込まれる視差画像を右画像、左撮影部50Lにより取り込まれる視差画像を左画像というものとする。   The subject light from the observed region imaged by the imaging unit 50 is reflected on the light receiving surfaces of the image sensors 70R and 70L via the imaging optical systems (not shown) of the right imaging unit 50R and the left imaging unit 50L. Image). These subject images are picked up (photoelectrically converted) by the image sensors 70R and 70L as a pair of left and right parallax images, and output to the analog signal processing units (AFE) 80R and 80L from the image sensors 70R and 70L as image pickup signals. Is done. Note that the parallax image captured by the right imaging unit 50R is referred to as a right image, and the parallax image captured by the left imaging unit 50L is referred to as a left image.

アナログ信号処理部(AFE)80R、80Lに入力された撮像信号は、相関二重サンプリング(CDS)、自動ゲイン(AGC)、及びアナログ/デジタル変換(A/D)等のアナログ信号処理が施された後、パラレルのデジタル信号としてAFE80R、80Lから送信部82R、82Lに出力される。   The imaging signals input to the analog signal processing units (AFE) 80R and 80L are subjected to analog signal processing such as correlated double sampling (CDS), automatic gain (AGC), and analog / digital conversion (A / D). After that, the parallel digital signals are output from the AFEs 80R and 80L to the transmitters 82R and 82L.

送信部82R、82Lに入力された撮像信号は、パラレル/シリアル変換処理等が施され、シリアルのデジタル信号として撮影部50R、50Lに接続されたケーブル(信号線)に送出される。そのケーブルは、挿入部20、操作部22、及び、ユニバーサルコード24の内部を挿通してプロセッサ装置14の受信部100に接続されており、ケーブルに送出された撮像信号は受信部100で受信される。   The imaging signals input to the transmission units 82R and 82L are subjected to parallel / serial conversion processing and the like, and are transmitted as serial digital signals to cables (signal lines) connected to the imaging units 50R and 50L. The cable is inserted into the insertion unit 20, the operation unit 22, and the universal cord 24 and connected to the reception unit 100 of the processor device 14, and the imaging signal sent to the cable is received by the reception unit 100. The

ここで、本実施の形態では、3D表示装置18に内視鏡画像を動画として表示するものとすると、イメージセンサ70R、70Lの各々において動画を構成するフレーム画像として右画像と左画像が連続的に撮像され、フレーム画像として順次撮像された右画像と左画像の撮像信号が、フレーム画像ごとにシリアルのデジタル信号として送信部82R、82Lの各々から受信部100に順次伝送される。3D表示装置18に内視鏡画像を静止画として表示する場合には、内視鏡12の操作部22又はプロセッサ装置14の操作部(不図示)における操作者のシャッタレリーズ操作に同期して静止画を構成する1フレーム分(1コマ分)の右画像と左画像が撮像され、それらの右画像と左画像の撮像信号が、シリアルのデジタル信号として送信部82R、82Lの各々から受信部100に伝送される。   Here, in the present embodiment, assuming that the endoscopic image is displayed as a moving image on the 3D display device 18, the right image and the left image are continuous as frame images constituting the moving image in each of the image sensors 70R and 70L. The image signals of the right image and the left image sequentially captured as frame images are sequentially transmitted from each of the transmission units 82R and 82L to the reception unit 100 as serial digital signals for each frame image. When the endoscope image is displayed as a still image on the 3D display device 18, the endoscope image is stopped in synchronization with the shutter release operation of the operator in the operation unit 22 of the endoscope 12 or the operation unit (not shown) of the processor device 14. The right image and the left image of one frame (one frame) constituting the image are captured, and the imaging signals of the right image and the left image are received as serial digital signals from each of the transmission units 82R and 82L. Is transmitted.

なお、送信部82R、82Lから受信部100への撮像信号の伝送には、例えば、低電圧作動信号(LVDS)等によりデータ伝送を行う高速デジタル伝送技術を用いることが望ましい。また、右画像と左画像の撮像信号は異なる信号線により並列に伝送するようにしてもよいし、共通の信号線により交互に送信するようにしてもよい。   In addition, it is desirable to use a high-speed digital transmission technique that performs data transmission using, for example, a low voltage operation signal (LVDS) or the like for transmission of the imaging signal from the transmission units 82R and 82L to the reception unit 100. Further, the imaging signals of the right image and the left image may be transmitted in parallel through different signal lines, or may be alternately transmitted through a common signal line.

プロセッサ装置14は、内視鏡画像を表示するための処理部として、受信部100、画像処理部102、表示画像生成部104、表示制御部106等を備えている。   The processor device 14 includes a receiving unit 100, an image processing unit 102, a display image generating unit 104, a display control unit 106, and the like as processing units for displaying an endoscopic image.

上記のように内視鏡12の撮影部50の送信部82R、82Lからシリアルのデジタル信号として伝送され、プロセッサ装置14の受信部100で受信された右画像と左画像の各々の撮像信号は、シリアル/パラレル変換処理等が施される。これによって、撮像信号が、送信部82R、82Lにおいて変換される前のパラレルのデジタル信号に復元されて受信部100から画像処理部102に出力される。   As described above, the imaging signals of the right image and the left image that are transmitted as serial digital signals from the transmission units 82R and 82L of the imaging unit 50 of the endoscope 12 and received by the reception unit 100 of the processor device 14 are: Serial / parallel conversion processing and the like are performed. As a result, the imaging signal is restored to a parallel digital signal before being converted by the transmission units 82R and 82L, and is output from the reception unit 100 to the image processing unit 102.

画像処理部102に入力された撮像信号は、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輪郭強調処理、明度の調整処理などのデジタル画像処理が施される。これによって、右画像と左画像の各々の撮像信号が、表示等に適した画像データとして生成され、その画像データが画像処理部102から表示画像生成部104に取り込まれる。   The imaging signal input to the image processing unit 102 is subjected to digital image processing such as color separation, color interpolation, gain correction, white balance adjustment, gamma correction, contour enhancement processing, and brightness adjustment processing. Thereby, each imaging signal of the right image and the left image is generated as image data suitable for display or the like, and the image data is taken into the display image generation unit 104 from the image processing unit 102.

なお、画像処理部102では、右画像と左画像の画像データが順次生成されて、その画像データが不図示のメモリに一次的に記憶されると共に最新の画像データに順次更新される。表示画像生成部104には、そのメモリから最新の画像データが順次取り込まれるようになっている。このようにして生成された右画像と左画像の画像データは3D表示装置18への表示に用いるだけでなく、ハードディスク、リムーバブルメディア等の記録媒体への記録等に用いることもできる。   In the image processing unit 102, image data of the right image and the left image is sequentially generated, and the image data is temporarily stored in a memory (not shown) and sequentially updated to the latest image data. The display image generation unit 104 is configured to sequentially fetch the latest image data from the memory. The image data of the right image and the left image generated in this way can be used not only for display on the 3D display device 18 but also for recording on a recording medium such as a hard disk or a removable medium.

表示画像生成部104は、画像処理部102により生成された右画像と左画像の画像データを取り込み、それらの画像データを用いて、3D表示装置18の画面上に内視鏡画像を表示する際の右眼用表示画像と左眼用表示画像の画像データを生成する。   The display image generation unit 104 takes in the image data of the right image and the left image generated by the image processing unit 102, and displays an endoscopic image on the screen of the 3D display device 18 using the image data. Image data of the right-eye display image and the left-eye display image are generated.

右眼用表示画像と左眼用表示画像は、3D表示装置18の画面全体に表示される画像であり、各々、3D表示装置18の画面を観察する観察者が右眼のみで視認する画像と左眼のみで視認する画像を示す。画像処理部102から取得された右画像は、右眼用表示画像において、画面内での表示位置や大きさに対応した領域の画像を構成し、左画像は、左眼用表示画像において、画面内での表示位置や大きさに対応した領域の画像を構成する。また、右眼用表示画像と左眼用表示画像には患者情報や内視鏡12の状態情報等の他の情報(画像データや文字データ)も付加することができる。   The display image for the right eye and the display image for the left eye are images that are displayed on the entire screen of the 3D display device 18, and each is an image that is viewed only by the right eye by an observer observing the screen of the 3D display device 18. The image visually recognized only with the left eye is shown. The right image acquired from the image processing unit 102 constitutes an image of a region corresponding to the display position and size in the screen in the display image for the right eye, and the left image is the screen in the display image for the left eye. An image of an area corresponding to the display position and size in the image is constructed. In addition, other information (image data and character data) such as patient information and status information of the endoscope 12 can be added to the right-eye display image and the left-eye display image.

表示画像生成部104により生成された右眼用表示画像と左眼用表示画像の画像データは、右画像と左画像の画像データの更新等と共に順次更新されて表示制御部106に出力される。   The image data of the display image for the right eye and the display image for the left eye generated by the display image generation unit 104 is sequentially updated together with the update of the image data of the right image and the left image, and is output to the display control unit 106.

表示制御部106に入力された右眼用表示画像と左眼用表示画像の画像データは、右眼用表示画像と左眼用表示画像を3D表示装置18に表示させるための映像信号に成形され、その映像信号が表示制御部106から3D表示装置18に出力される。   The image data of the right-eye display image and the left-eye display image input to the display control unit 106 is formed into a video signal for causing the 3D display device 18 to display the right-eye display image and the left-eye display image. The video signal is output from the display control unit 106 to the 3D display device 18.

これによって、3D表示装置18の画面には、表示制御部106からの映像信号にしたがった画像(映像)が表示され、表示画像生成部104により生成された右眼用表示画像が観察者の右眼によって、左眼用表示画像が観察者の左眼によって視認されるように表示される。そして、右眼用表示画像と左眼用表示画像の各々に含まれる右画像と左画像とによる内視鏡画像の表示とその更新によって、内視鏡画像が動画として表示されると共に、被観察部位の被写体の3D画像や2D画像が表示されるようになっている。   Accordingly, an image (video) according to the video signal from the display control unit 106 is displayed on the screen of the 3D display device 18, and the display image for the right eye generated by the display image generation unit 104 is displayed on the right side of the observer. The display image for the left eye is displayed by the eye so as to be visually recognized by the left eye of the observer. The endoscope image is displayed as a moving image by displaying and updating the endoscope image by the right image and the left image included in each of the display image for the right eye and the display image for the left eye. A 3D image or 2D image of the subject in the region is displayed.

なお、3D表示装置18は、内視鏡12により取り込まれた右画像と左画像のうち、右画像を観察者の右眼のみで視認される右眼用表示画像内の画像として表示し、左画像を観察者の左眼のみで視認される左眼用表示画像内の画像として表示することによって、内視鏡12により撮影される被観察部位の被写体を3D画像として表示(3D表示)するものである。また、右画像と左画像のうちの一方のみに含まれる被写体の画像を例えば3D画像と同様に表示することによって、その被写体の画像は2D画像として表示される。   The 3D display device 18 displays the right image of the right image and the left image captured by the endoscope 12 as an image in a display image for the right eye that is visually recognized only by the right eye of the observer, By displaying an image as an image in a display image for the left eye that is visually recognized only by the left eye of the observer, the subject at the site to be observed photographed by the endoscope 12 is displayed as a 3D image (3D display) It is. In addition, by displaying an image of a subject included in only one of the right image and the left image in the same manner as a 3D image, for example, the image of the subject is displayed as a 2D image.

本実施の形態の3D表示装置18として、任意の3D表示装置を用いることができ、周知のものとして、例えば、1台のモニタの画面に右眼用表示画像と左眼用表示画像とを交互に表示し、これに同期して左右交互に開閉するシャッターメガネを介して右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察する方式(フレームシーケンシャル方式)のものや、1台のモニタの画面に右眼用表示画像と左眼用表示画像とを例えば走査線単位で交互に表示し、左右で偏光方向の異なる偏光フィルターメガネを介して右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察する方式(偏光方式)のものや、1台のモニタの画面に微細なレンズを並べて画面を見る角度によって異なる画像を表示できるようにしたものに右眼用表示画像と左眼用表示画像を表示し、裸眼でも右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察できるようにした方式(インテグラルイメージング方式)のものや、1台のモニタの画面に微細な縦縞状の遮光物を配置して画面を見る角度によって異なる画像を表示できるようにしたものに右眼用表示画像と左眼用表示画像を表示し、裸眼でも右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察できるようにした方式(視差バリア方式)のものを用いることができる。また、ヘッドマウントディスプレイのように右眼用と左眼用の2台のモニタの各々に右眼用表示画像と左眼用表示画像とを表示し、右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察する方式のもの等も用いることができる。更に、3D表示装置18として3D画像を表示するモニタとは別に2D画像を表示するモニタを備えていても良い。なお、本実施の形態では、1台のモニタを使用する3D表示装置18を想定する。   Any 3D display device can be used as the 3D display device 18 of the present embodiment. As a well-known device, for example, a display image for the right eye and a display image for the left eye are alternately displayed on the screen of one monitor. And a method of observing the right eye display image with the right eye and the left eye display image with the left eye via shutter glasses that alternately open and close in synchronization with this (frame sequential method) Display the right-eye display image and the left-eye display image alternately, for example, in units of scanning lines on the screen of one monitor, and display the right eye with the right eye via polarization filter glasses with different polarization directions on the left and right A system that observes the image and observes the display image for the left eye with the left eye (polarization system), or a lens that is arranged on the screen of one monitor so that different images can be displayed depending on the viewing angle. To the right eye display image and left Display system images (integral imaging system) that can observe the display image for the right eye with the right eye and the display image for the left eye with the left eye even with the naked eye, or with one monitor A right-eye display image and a left-eye display image are displayed on a screen in which fine vertical-striped light shields are arranged so that different images can be displayed depending on the viewing angle. It is possible to use a method (parallax barrier method) in which the left display image can be observed with the left eye. Further, the right eye display image and the left eye display image are displayed on each of the two monitors for the right eye and the left eye like a head-mounted display, and the right eye display image is observed with the right eye. A method of observing a display image for the left eye with the left eye can also be used. Further, a monitor that displays a 2D image may be provided as the 3D display device 18 in addition to a monitor that displays a 3D image. In the present embodiment, a 3D display device 18 using one monitor is assumed.

次に、図1の内視鏡12の構成について説明する。   Next, the configuration of the endoscope 12 in FIG. 1 will be described.

内視鏡12は、患者(被検体)の体腔内に挿入可能な挿入部20と、施術者が把持して各種操作を行う操作部22と、内視鏡12をプロセッサ装置14及び光源装置16に接続するユニバーサルコード24とを備えている。   The endoscope 12 includes an insertion unit 20 that can be inserted into a body cavity of a patient (subject), an operation unit 22 that is held by a practitioner and that performs various operations, and the endoscope 12 that includes a processor device 14 and a light source device 16. And a universal cord 24 to be connected.

挿入部20は、長手方向の長手軸20aを中心軸として長尺状に形成され、長手軸20aに直交する断面において略円形となる外周面を有している。挿入部20は、先端部30、湾曲部32、及び軟性部34により構成されている。   The insertion portion 20 is formed in an elongated shape with the longitudinal axis 20a in the longitudinal direction as a central axis, and has an outer peripheral surface that is substantially circular in a cross section orthogonal to the longitudinal axis 20a. The insertion portion 20 includes a distal end portion 30, a bending portion 32, and a flexible portion 34.

先端部30は、挿入部20の先端に設けられており、長手軸20aに略直交する先端面30aを有している。この先端部30には、詳細を後述するように先端面30aに対して正面側に位置する体腔内の被観察部位を撮影する上述の撮影部50の構成部材や、撮影部50で撮影する被観察部位に光源装置16からの照明光を出射する照明部の構成部材等が硬質部材に収容されて保持されている。   The distal end portion 30 is provided at the distal end of the insertion portion 20, and has a distal end surface 30a substantially orthogonal to the longitudinal axis 20a. As will be described in detail later, the distal end portion 30 includes the above-described components of the imaging unit 50 that captures a site to be observed in a body cavity located in front of the distal end surface 30a, and the subject to be imaged by the imaging unit 50. The components of the illumination unit that emits the illumination light from the light source device 16 are accommodated and held in the observation member at the observation site.

湾曲部32は、先端部30の基端側に連設され、操作部22のアングルノブ40の回動操作によって上下左右方向に能動的に湾曲させることができるようになっている。この湾曲部32に対する湾曲操作によって体腔内での先端部30の向きを変更して先端部30の撮影部50で撮影等を行う被観察部位の方向を調整することができる。   The bending portion 32 is connected to the proximal end side of the distal end portion 30 and can be actively bent in the vertical and horizontal directions by the turning operation of the angle knob 40 of the operation portion 22. By the bending operation on the bending portion 32, the direction of the distal end portion 30 in the body cavity can be changed, and the direction of the site to be observed that is imaged by the imaging portion 50 of the distal end portion 30 can be adjusted.

軟性部34は、湾曲部32の基端側に連設されると共に操作部22の先端に連設され、湾曲部32の基端から操作部22の先端までの間を連結している。軟性部34は軟性で可撓性を有しており、この軟性部34が体腔内への挿入経路の形状等に応じて受動的に湾曲することによって、先端部30を体腔内の所期の位置に挿入配置することができるようになっている。軟性部34及び湾曲部32の内部には、先端部30の撮影部50や照明部に接続されるケーブル、ライトガイド等が挿通配置されている。   The flexible portion 34 is connected to the proximal end side of the bending portion 32 and is connected to the distal end of the operation portion 22, and connects the proximal end of the bending portion 32 to the distal end of the operation portion 22. The soft portion 34 is soft and flexible, and the soft portion 34 is passively bent according to the shape of the insertion path into the body cavity, etc., so that the distal end portion 30 is moved into the desired position in the body cavity. It can be inserted and placed at the position. Inside the flexible part 34 and the bending part 32, a cable, a light guide, and the like connected to the photographing part 50 and the illumination part of the tip part 30 are inserted.

操作部22は、挿入部20の基端側に連設されており、操作部22には、上記のアングルノブ40や、送気・送水ボタン42等の内視鏡12の操作部材が設けられている。施術者は操作部22を把持して操作部22に設けられた操作部材を操作することによって内視鏡12の各種操作を行うことができるようになっている。   The operation unit 22 is connected to the proximal end side of the insertion unit 20, and the operation unit 22 is provided with operation members of the endoscope 12 such as the angle knob 40 and the air / water supply button 42. ing. The practitioner can perform various operations of the endoscope 12 by holding the operation unit 22 and operating an operation member provided in the operation unit 22.

また、操作部22の先端側には、処置具挿入口44が設けられている。この処置具挿入口44は、挿入部20の内部を挿通する処置具チャンネル(管路)を通じて先端部30(後述の処置具導出口54)に連通している。したがって、処置具挿入口44から所望の処置具を挿入することによって、その処置具を先端部30の処置具導出口54から導出し、処置具の種類に対応した処置を体腔内の処置部位に施すことができるようになっている。   In addition, a treatment instrument insertion port 44 is provided on the distal end side of the operation unit 22. The treatment instrument insertion port 44 communicates with the distal end portion 30 (a treatment instrument outlet 54 described later) through a treatment instrument channel (pipe) that is inserted through the insertion portion 20. Therefore, by inserting a desired treatment tool from the treatment tool insertion port 44, the treatment tool is led out from the treatment tool outlet 54 of the distal end portion 30, and a treatment corresponding to the type of the treatment tool is applied to the treatment site in the body cavity. It can be applied.

ユニバーサルコード24は、操作部22から延出されており、端部には複合タイプのコネクタ26が設けられている。ユニバーサルコード24は、そのコネクタ26によりプロセッサ装置14及び光源装置16に接続されるようになっている。   The universal cord 24 extends from the operation unit 22, and a composite type connector 26 is provided at the end. The universal cord 24 is connected to the processor device 14 and the light source device 16 by the connector 26.

このユニバーサルコード24の内部には、先端部30の撮影部50や照明部から挿入部20及び操作部22の内部を挿通したケーブルやライトガイド等が挿通配置されており、撮影部50に接続されたケーブル(信号線)はコネクタ26を介してプロセッサ装置14に接続され、照明部に接続されたライトガイドはコネクタ26を介して光源装置16に接続されるようになっている。   Inside the universal cord 24, a cable, a light guide, and the like that are inserted through the inside of the insertion unit 20 and the operation unit 22 from the imaging unit 50 and the illumination unit of the distal end portion 30 are inserted and arranged. The cable (signal line) is connected to the processor device 14 via the connector 26, and the light guide connected to the illumination unit is connected to the light source device 16 via the connector 26.

これによって、上述のように先端部30の撮影部50で撮影された視差画像(右画像及び左画像)の撮像信号がケーブルを伝送してプロセッサ装置14に取り込まれると共に、光源装置16から出射された照明光がライトガイドを伝送して先端部30の照明部から出射されるようになっている。   As a result, the imaging signals of the parallax images (right image and left image) captured by the imaging unit 50 of the distal end portion 30 as described above are transmitted to the processor device 14 through the cable and emitted from the light source device 16. The illumination light transmitted through the light guide is emitted from the illumination part of the tip part 30.

図3は、内視鏡12の先端部30を先端面30a側から示した正面図である。同図に示すように、先端部30には、先端面30aの正面側の被観察部位を撮影する上述の撮影部50と、被観察部位を照明する照明光を出射する照明部52とが配設されている。   FIG. 3 is a front view showing the distal end portion 30 of the endoscope 12 from the distal end surface 30a side. As shown in the figure, the distal end portion 30 is provided with the above-described imaging unit 50 that captures an observed region on the front side of the distal end surface 30a and an illumination unit 52 that emits illumination light that illuminates the observed region. It is installed.

撮影部50は、左右に並設された一対の右撮影部50Rと左撮影部50Lとを有し、これらの右撮影部50Rと左撮影部50Lによって、体腔内の同一の被観察部位の被写体を異なる位置から撮影した視差を有する左右一対の右画像と左画像が撮影されるようになっている。   The imaging unit 50 has a pair of a right imaging unit 50R and a left imaging unit 50L arranged side by side on the left and right sides, and the right imaging unit 50R and the left imaging unit 50L allow the subject at the same site to be observed in the body cavity. A pair of right and left right images and left images having a parallax taken from different positions are photographed.

先端面30aには、右撮影部50Rと左撮影部50Lの各々に被観察部位の被写体からの光を取り込む前置レンズ310が配設され、照明部52から被観察部位に照明光を出射する照明窓94が配設されている。また、先端面30aには、挿入部20の処置具挿入口44から挿入されて処置具チャンネルを挿通した処置具を先端面30aから導出する処置具導出口54や、操作部22の送気・送水ボタン42の操作によって洗浄水や空気を前置レンズ310に向けて噴射する送気・送水ノズル56が設けられている。   The front end surface 30a is provided with a front lens 310 that takes in light from the subject at the observation site in each of the right imaging unit 50R and the left imaging unit 50L, and emits illumination light from the illumination unit 52 to the observation site. An illumination window 94 is provided. Further, on the distal end surface 30a, a treatment instrument outlet 54 through which the treatment instrument inserted through the treatment instrument insertion port 44 of the insertion section 20 and inserted through the treatment instrument channel is led out from the distal end face 30a, and the air supply / An air / water supply nozzle 56 is provided for injecting cleaning water or air toward the front lens 310 by operating the water supply button 42.

次に、内視鏡12の撮影部50の視野範囲に関して説明する。   Next, the visual field range of the imaging unit 50 of the endoscope 12 will be described.

図4は、撮影部50の概略構成を用いて撮影部50の視野範囲に関して示した概念図である。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing the visual field range of the imaging unit 50 using the schematic configuration of the imaging unit 50.

同図における撮影部50の構成は簡略化して示しており、紙面に垂直な中心面50aを対称面として左右対称に配置された右撮影部50Rと左撮影部50Lを有し、右撮影部50Rが、撮影光学系60Rとイメージセンサ70Rとから構成され、左撮影部50Lが撮影光学系60Lとイメージセンサ70Lとから構成された形態が示されている。なお、撮影部50の撮影光学系の構成については後述する。   The configuration of the photographing unit 50 in the figure is shown in a simplified manner, and includes a right photographing unit 50R and a left photographing unit 50L that are arranged symmetrically with a center plane 50a perpendicular to the paper surface as a symmetry plane, and the right photographing unit 50R. However, a configuration in which the imaging optical system 60R and the image sensor 70R are configured, and the left imaging unit 50L includes the imaging optical system 60L and the image sensor 70L is illustrated. The configuration of the photographing optical system of the photographing unit 50 will be described later.

同図において、右撮影部50Rが被写体を撮影する視野範囲がVFR、左撮影部50Lが被写体を撮影する視野範囲がVFLで示されている。これらの視野範囲VFRと視野範囲VFLは上記中心面50aに対して左右対称であり、中央部分において重なるようになっている。   In the drawing, the visual field range in which the right photographing unit 50R photographs a subject is indicated by VFR, and the visual field range in which the left photographing unit 50L photographs a subject is indicated by VFL. These field-of-view range VFR and field-of-view range VFL are bilaterally symmetric with respect to the center plane 50a, and overlap in the center portion.

視野範囲VFRと視野範囲VFLとを合わせた視野範囲VF、即ち、視野範囲VFRの右端から視野範囲VFLの左端までの視野範囲VFは、右撮影部50Rと左撮影部50Lのうちの少なくとも一方で撮影される撮影部50の全視野範囲VFを示している。   The visual field range VF obtained by combining the visual field range VFR and the visual field range VFL, that is, the visual field range VF from the right end of the visual field range VFR to the left end of the visual field range VFL is at least one of the right photographing unit 50R and the left photographing unit 50L. The entire visual field range VF of the photographing unit 50 to be photographed is shown.

同図の基準面(観察設定面)RPは、上記中心面50aに対して直交する平面であり、例えば挿入部20の長手軸20aに対して直交している。そして、先端部30の先端面30aから所定距離Lの位置であって、右撮影部50R及び左撮影部50Lによりピントが合う距離に想定されている。   The reference plane (observation setting plane) RP in the figure is a plane orthogonal to the central plane 50a, and is orthogonal to the longitudinal axis 20a of the insertion portion 20, for example. The distance is assumed to be a position that is a predetermined distance L from the distal end surface 30a of the distal end portion 30 and is in focus by the right photographing unit 50R and the left photographing unit 50L.

この基準面RPは、右撮影部50Rと左撮影部50Lの各々により撮像された右画像と左画像を3D表示装置18の画面に3D画像として表示した場合において、画面上の位置に存在すると認識される物点の位置を示している。即ち、基準面RP上の物点は、3D画像において画面上に存在するように表示される。なお、基準面RPの先端面30aからの距離Lは、一般的な内視鏡においてピント位置となる8cm〜10cmであることが望ましい。また、その基準面RPの前後1cm程度は被写界深度の範囲としてピントが合うことが望ましい。   The reference plane RP is recognized as being present at a position on the screen when the right image and the left image captured by each of the right photographing unit 50R and the left photographing unit 50L are displayed as 3D images on the screen of the 3D display device 18. It shows the position of the object point. That is, the object points on the reference plane RP are displayed so as to exist on the screen in the 3D image. The distance L from the distal end surface 30a of the reference plane RP is preferably 8 cm to 10 cm, which is a focus position in a general endoscope. Further, it is desirable that about 1 cm before and after the reference plane RP is in focus as the range of the depth of field.

その基準面RPにおいて、視野範囲VFRと視野範囲VFLとが重なる領域は、視野範囲VFRの左端からの視野範囲3DRと、視野範囲VFLの右端からの視野範囲3DLで示されている。また、基準面RPにおいて、視野範囲VFRと視野範囲VFLとが重ならない領域のうち、視野範囲VFRのみの領域は視野範囲VFRの右端からの視野範囲2DRで示され、視野範囲VFLのみの領域は視野範囲VFLの左端からの視野範囲2DLで示されている。   In the reference plane RP, a region where the visual field range VFR and the visual field range VFL overlap is indicated by a visual field range 3DR from the left end of the visual field range VFR and a visual field range 3DL from the right end of the visual field range VFL. In the reference plane RP, among the regions where the visual field range VFR and the visual field range VFL do not overlap, the region of only the visual field range VFR is indicated by the visual field range 2DR from the right end of the visual field range VFR, and the region of the visual field range VFL only A visual field range 2DL from the left end of the visual field range VFL is shown.

なお、以下において、視野範囲VFRを右全視野範囲VFR、視野範囲VFLを左全視野範囲VFL、視野範囲3DRを右3D視野範囲3DR、視野範囲3DLを左3D視野範囲3DLというものとし、基準面RPにおいて右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLが重なる視野範囲(即ち、右3D視野範囲3DRと左3D視野範囲3DLとを合せた視野範囲)を3D視野範囲3DR&3DLというものとする。また、視野範囲2DRを右2D視野範囲2DR、視野範囲2DLを左2D視野範囲2DLというものとする。   In the following description, it is assumed that the visual field range VFR is the right full visual field range VFR, the visual field range VFL is the left full visual field range VFL, the visual field range 3DR is the right 3D visual field range 3DR, and the visual field range 3DL is the left 3D visual field range 3DL. In RP, the visual field range where the right full visual field range VFR and the left full visual field range VFL overlap (that is, the visual field range that combines the right 3D visual field range 3DR and the left 3D visual field range 3DL) is referred to as a 3D visual field range 3DR & 3DL. Further, the visual field range 2DR is referred to as a right 2D visual field range 2DR, and the visual field range 2DL is referred to as a left 2D visual field range 2DL.

次に上記のように構成される撮影部50の視野範囲に対する視差画像(右画像及び左画像)の表示に関して説明する。   Next, display of parallax images (right image and left image) with respect to the visual field range of the imaging unit 50 configured as described above will be described.

図5(A)、(B)は、右撮影部50Rと左撮影部50Lの各々により取り込まれる右画像IRと左画像ILの画像領域を示す。   FIGS. 5A and 5B show image areas of the right image IR and the left image IL captured by the right photographing unit 50R and the left photographing unit 50L, respectively.

同図(A)において、右撮影部50Rにより取り込まれる右画像IRの画像領域のうち、右3D視野範囲VFRの被写体が映り込む画像領域が右3D画像領域360Rとして示され、右2D視野範囲2DRの被写体が映り込む画像領域が右2D画像領域362Rとして示されている。   In FIG. 6A, among the image areas of the right image IR captured by the right imaging unit 50R, an image area in which a subject in the right 3D visual field range VFR is shown is shown as a right 3D image area 360R, and the right 2D visual field range 2DR. An image region in which the subject is reflected is shown as a right 2D image region 362R.

同様に同図(B)において、左撮影部50Lにより取り込まれる左画像ILの画像領域のうち、左3D視野範囲VFLの被写体が映り込む画像領域が左3D画像領域360Lとして示され、左2D視野範囲2DLの被写体が映り込む画像領域が左2D画像領域362Lとして示されている。   Similarly, in FIG. 5B, among the image areas of the left image IL captured by the left photographing unit 50L, an image area in which a subject in the left 3D visual field range VFL is shown as a left 3D image area 360L, and the left 2D visual field An image area in which a subject in the range 2DL is reflected is shown as a left 2D image area 362L.

これらの右画像IR、左画像ILは、図2で示したようにプロセッサ装置14に画像データとして取り込まれ、プロセッサ装置14の表示画像生成部104により、右画像IRを含む右眼用表示画像と左画像ILを含む左眼用が像が生成され、それらの右眼用表示画像と左眼用表示画像が表示制御部106を介して3D表示装置18に出力される。   The right image IR and the left image IL are captured as image data by the processor device 14 as shown in FIG. 2, and the display image generating unit 104 of the processor device 14 displays the right eye display image including the right image IR. An image for the left eye including the left image IL is generated, and the display image for the right eye and the display image for the left eye are output to the 3D display device 18 via the display control unit 106.

これによって、3D表示装置18には、内視鏡画像として、右撮影部50Rの右全視野範囲VFRの右画像IRが観察者の右眼のみで視認されるように表示され、左撮影部50Lの左全視野範囲VFLの左画像ILが左眼のみで視認されるように表示される。   As a result, the 3D display device 18 displays the right image IR of the right entire visual field range VFR of the right photographing unit 50R as an endoscopic image so as to be viewed only by the right eye of the observer, and the left photographing unit 50L. The left image IL of the entire left visual field range VFL is displayed so as to be viewed only by the left eye.

また、表示画像生成部104において、右眼用表示画像内(3D表示装置18の画面内)における右画像IRの位置及び大きさと、左眼用表示画像内(3D表示装置18の画面内)における左画像ILの位置及び大きさとが調整され、図5(C)の内視鏡画像IR&ILのように、右画像IRにおける右3D視野範囲3DRの画像(右3D画像領域360Rの画像)と、左画像ILにおける左3D視野範囲3DLの画像(左3D画像領域360Lの画像)とが3D表示装置18の画面上において重なるように(重なる位置に視認されるように)表示される。   Further, in the display image generation unit 104, the position and size of the right image IR in the right-eye display image (in the screen of the 3D display device 18) and the left-eye display image (in the screen of the 3D display device 18). The position and size of the left image IL are adjusted, and an image in the right 3D visual field range 3DR (an image in the right 3D image region 360R) in the right image IR, as in the endoscopic image IR & IL in FIG. The image of the left 3D visual field range 3DL (the image of the left 3D image region 360L) in the image IL is displayed so as to overlap on the screen of the 3D display device 18 (so as to be visually recognized at the overlapping position).

これによれば、内視鏡画像IR&ILは、3D視野範囲3DR&3DLの被写体が映り込む3D画像領域360(右画像領域360R及び左画像領域360L)の画像と、右2D視野範囲2DRの被写体が映り込む右2D画像領域362Rの画像と、左2D視野範囲2DLの被写体が映り込む左2D画像領域362Lの画像とから構成される。   According to this, in the endoscopic image IR & IL, the image of the 3D image area 360 (the right image area 360R and the left image area 360L) in which the subject in the 3D visual field range 3DR & 3DL is reflected, and the subject in the right 2D visual field range 2DR are reflected. It consists of an image in the right 2D image area 362R and an image in the left 2D image area 362L in which a subject in the left 2D visual field range 2DL is reflected.

そして、内視鏡画像IR&ILの全体の画像領域のうち、3D画像領域360に映り込む被写体の画像、即ち、3D視野範囲3DR&3DL(右3D視野範囲3DRと左3D視野範囲3DLの両方の視野範囲)に存在する被写体の画像は、観察者が立体視することができる3D画像として表示される。   Then, of the entire image area of the endoscopic image IR & IL, the image of the subject reflected in the 3D image area 360, that is, the 3D visual field range 3DR & 3DL (the visual field range of both the right 3D visual field range 3DR and the left 3D visual field range 3DL). Is displayed as a 3D image that the observer can stereoscopically view.

即ち、3D視野範囲3DR&3DLに存在する被写体のうち、基準面RP上に存在する被写体は、3D表示装置18の画面上に存在する被写体として認識され、基準面RPよりも近い位置に存在する被写体は3D表示装置18の画面よりも近い位置に存在する被写体として認識され、基準面RPよりも遠い位置に存在する被写体は3D表示装置18の画面よりも遠い位置に存在する被写体として認識される。   That is, among the subjects existing in the 3D visual field range 3DR & 3DL, a subject present on the reference plane RP is recognized as a subject present on the screen of the 3D display device 18, and a subject present at a position closer to the reference plane RP is A subject present at a position closer to the screen of the 3D display device 18 is recognized, and a subject present at a position farther than the reference plane RP is recognized as a subject present at a position farther than the screen of the 3D display device 18.

一方、内視鏡画像IR&ILの全体の画像領域のうち、右2D画像領域362Rと左2D画像領域362Lに映り込む画像、即ち、右2D視野範囲2DR又は左2D視野範囲2DLに存在する被写体の画像は、観察者が右眼又は左眼のみで視認可能な2D画像として表示される。   On the other hand, of the entire image area of the endoscopic image IR & IL, the image reflected in the right 2D image area 362R and the left 2D image area 362L, that is, the image of the subject existing in the right 2D visual field range 2DR or the left 2D visual field range 2DL. Is displayed as a 2D image that an observer can visually recognize with only the right eye or the left eye.

これらの右2D画像領域362Rと左2D画像領域362Lの画像によって3D視野範囲3DR&3DLの3D画像よりも水平方向(左右方向)に広い視野範囲の被観察部位の様子を観察することができる。   With the images of the right 2D image region 362R and the left 2D image region 362L, it is possible to observe the state of the observed region having a wider visual field range in the horizontal direction (left-right direction) than the 3D image of the 3D visual field range 3DR & 3DL.

次に、図5に示したように3D画像と2D画像とを融合した内視鏡画像IR&ILを生成することが可能で、かつ、ズーム機能を有する撮影部50(右撮影部50R及び左撮影部50L)の具体的構成について説明する。図6は、撮影部50の撮影光学系の第1の実施の形態の構成を示したレンズ断面図である。   Next, as shown in FIG. 5, an imaging image 50 (right imaging unit 50R and left imaging unit) that can generate an endoscopic image IR & IL that is a fusion of a 3D image and a 2D image and has a zoom function. 50L) will be described in detail. FIG. 6 is a lens cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment of the photographing optical system of the photographing unit 50.

同図に示す撮影光学系60は、右撮影部50Rの撮影光学系60R(右撮影光学系60Rという)と左撮影部50Lの撮影光学系60L(左撮影光学系60Lという)の両方を含む光学系を示し、全体として一眼における4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づいて構成されている。   The photographic optical system 60 shown in the figure includes an optical system including both a photographic optical system 60R (referred to as a right photographic optical system 60R) of the right photographic unit 50R and a photographic optical system 60L (referred to as a left photographic optical system 60L) of the left photographic unit 50L. The system is configured based on a mechanically corrected zoom lens of a four-group zoom system for one eye as a whole.

同図において、撮影光学系60を左右対称に分ける中心面50a(図4の中心面50aに相当)よりも図中上側(撮影光学系60の右側)の断面(上側断面)にズームを広角端に設定した状態、図中下側(撮影光学系60の左側)の断面(下側断面)にズームを望遠端(拡大端)に設定した状態が示されている。なお、撮影光学系60を上下対称に分ける対称面(紙面)と中心面50aとの交線を撮影光学系60の中心軸60a(観察方向を示す観察軸)とする。   In this figure, zooming is performed at a wide angle end on a cross section (upper cross section) on the upper side (right side of the photographing optical system 60) in the figure than a central plane 50a (corresponding to the central plane 50a in FIG. 4) that divides the photographing optical system 60 symmetrically. A state in which the zoom is set to the telephoto end (enlarged end) is shown in the lower cross section (the left cross section of the photographing optical system 60) in the figure. Note that an intersection line between a symmetry plane (paper surface) that divides the photographing optical system 60 vertically and a center plane 50a is a central axis 60a (observation axis indicating an observation direction) of the photographing optical system 60.

同図に示すように、撮影光学系60は、右撮影光学系60Rと左撮影光学系60Lとに共用される共用部300と、右撮影光学系60Rと左撮影光学系60Lとに個別に設けられる分離部302とから構成されている。   As shown in the figure, the photographing optical system 60 is provided separately for the shared unit 300 shared by the right photographing optical system 60R and the left photographing optical system 60L, and the right photographing optical system 60R and the left photographing optical system 60L. The separation unit 302 is formed.

共用部300は、4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを構成する第1〜第4レンズ群のうちの第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び、第3レンズ群316を有すると共に、第1レンズ群312よりも対物側となる位置に配置された前置レンズ310とを有している。   The shared unit 300 includes a first lens group 312, a second lens group 314, and a third lens group 316 among the first to fourth lens groups that constitute a four-group zoom system mechanical correction type zoom lens. And a front lens 310 disposed at a position closer to the object side than the first lens group 312.

前置レンズ310は、撮影光学系60の最前部に配置されると共に、図2に示したように内視鏡12の先端部30の先端面30aに配置されており、被観察部位からの被写体光を先端部30内に取り込む先端面30aの開口を遮蔽している。   The front lens 310 is disposed at the foremost part of the photographing optical system 60 and is disposed at the distal end surface 30a of the distal end portion 30 of the endoscope 12 as shown in FIG. The opening of the front end face 30 a that takes light into the front end 30 is shielded.

また、前置レンズ310は、凸レンズ(正の屈折力を有するレンズ)としての作用を有しており、右撮影部50Rの視野範囲(右全視野範囲VFR)の中心軸となる視軸(右視軸)304Rと、左撮影部50Lの視野範囲(左全視野範囲VFL)の中心軸となる視軸(左視軸)304Lとが交差するクロスポイント(交差点)が、観察面として設定した図4の基準面RP上の位置(基準面RPと中心軸60aとの交点の位置)となるように輻輳角(右視軸304Rと左視軸304Lとのなす角)を創生している。   Further, the front lens 310 has a function as a convex lens (a lens having a positive refractive power), and a visual axis (right side) serving as a central axis of a visual field range (right full visual field range VFR) of the right photographing unit 50R. The cross point (intersection) where the visual axis (304A) and the visual axis (left visual axis) 304L, which is the central axis of the visual field range (left full visual field range VFL) of the left photographing unit 50L, is set as an observation plane. A convergence angle (an angle formed by the right visual axis 304R and the left visual axis 304L) is created so as to be a position on the fourth reference plane RP (the position of the intersection of the reference plane RP and the central axis 60a).

ここで、前置レンズ310を配置しない場合には、左右の撮影光学系の光軸(視軸)を輻輳角に合せる必要がある。つまり、それらの撮影光学系の光軸を輻輳角に合せて傾け、更にそれらの光軸間の距離として必要な距離を確保して構成する必要がある。   Here, when the front lens 310 is not disposed, it is necessary to match the optical axes (visual axes) of the left and right photographing optical systems with the convergence angle. In other words, it is necessary to incline the optical axes of these photographic optical systems according to the convergence angle, and to secure a necessary distance as a distance between the optical axes.

一方、本実施の形態のように前置レンズ310を配置する場合には、輻輳角は前置レンズ310の設計によって決めることができる。そして、前置レンズ310の後段の左右の撮影光学系は、光軸間の距離のみを確保して例えば平行に配置することができる。   On the other hand, when the front lens 310 is arranged as in the present embodiment, the convergence angle can be determined by the design of the front lens 310. The left and right imaging optical systems at the rear stage of the front lens 310 can be arranged in parallel, for example, while ensuring only the distance between the optical axes.

したがって、内視鏡12の挿入部20の先端部30のように狭い空間内に撮影光学系を構成する上で、左右の撮影光学系の光軸間の距離だけを保って設計し、輻輳角は前置レンズで設定することができるので非常に有利である。   Accordingly, in configuring the photographing optical system in a narrow space like the distal end portion 30 of the insertion portion 20 of the endoscope 12, the angle of convergence is designed by keeping only the distance between the optical axes of the left and right photographing optical systems. Can be set with a front lens, which is very advantageous.

第1レンズ群312は、正の屈折力を有する凸レンズであり、前置レンズ310の後部において、中心軸60aに沿った方向(前後方向)に移動可能に配置されている。なお、第1レンズ群312の光軸と中心軸60aとは一致しており、第1レンズ群312は光軸方向に移動する。   The first lens group 312 is a convex lens having a positive refractive power, and is arranged at the rear portion of the front lens 310 so as to be movable in a direction (front-rear direction) along the central axis 60a. Note that the optical axis of the first lens group 312 and the central axis 60a coincide with each other, and the first lens group 312 moves in the optical axis direction.

この第1レンズ群312は焦点系のレンズ群(フォーカスシングレンズ)であり、第1レンズ群312が前後方向に移動することによって焦点調整(フォーカシング)が行われるようになっている。   The first lens group 312 is a focus system lens group (focusing lens), and focus adjustment is performed when the first lens group 312 moves in the front-rear direction.

なお、第1レンズ群312は、同図では1枚の単体レンズとして示されているが、1枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。第2レンズ群314、及び第3レンズ群316についても同様に1枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。   The first lens group 312 is shown as a single lens in the figure, but is a lens group configured by combining one or a plurality of single lenses. Similarly, the second lens group 314 and the third lens group 316 are lens groups configured by combining one or more single lenses.

第2レンズ群314は、負の屈折力を有する凹レンズであり、第1レンズ群312の後部において、前後方向に移動可能に配置されている。なお、第2レンズ群314の光軸と中心軸60aとは一致しており、第2レンズ群314は光軸方向に移動する。   The second lens group 314 is a concave lens having a negative refractive power, and is arranged at the rear part of the first lens group 312 so as to be movable in the front-rear direction. Note that the optical axis of the second lens group 314 coincides with the central axis 60a, and the second lens group 314 moves in the optical axis direction.

この第2レンズ群314は、この第2レンズ群314は変倍系(バリエータ)のレンズ群(変倍系レンズ群)であり、第2レンズ群314が前後方向に移動することによって撮影光学系60R、60Lの焦点距離(ズーム倍率)が変更されるようになっている。   The second lens group 314 is a variable power (variator) lens group (variable power lens group), and the second lens group 314 moves in the front-rear direction so that the photographing optical system. The focal lengths (zoom magnifications) of 60R and 60L are changed.

同図において、上側断面に示される広角端設定時の状態と、下側断面に示される拡大端設定時の状態とを比較して分るように、ズーム倍率を低くした(焦点距離を短くした)広角時ほど第2レンズ群314が前方の位置に設定されるようになっている。   In the figure, the zoom magnification was lowered (focal length was shortened) so that the state at the wide-angle end setting shown in the upper cross section and the state at the enlarged end setting shown in the lower cross-section can be compared. ) The second lens group 314 is set to a forward position as the angle is widened.

第3レンズ群316は、正の屈折力を有する凸レンズであり、第2レンズ群314の後部において、前後方向に移動可能に配置されている。なお、第3レンズ群316の光軸と中心軸60aとは一致しており、第3レンズ群316は光軸方向に移動する。   The third lens group 316 is a convex lens having a positive refractive power, and is arranged at the rear portion of the second lens group 314 so as to be movable in the front-rear direction. The optical axis of the third lens group 316 coincides with the central axis 60a, and the third lens group 316 moves in the optical axis direction.

この第3レンズ群316は補正系(コンペンセータ)のレンズ群(補正系レンズ群)であり、第2レンズ群314と所定の位置関係を有して第3レンズ群316が移動することによって第2レンズ群314の移動に伴う焦点位置の変化(ずれ)が補正されるようになっている。この第3レンズ群316は、第2レンズ群314の位置に応じて事前に決められた位置に非線形的に移動する。   The third lens group 316 is a correction system (compensator) lens group (correction system lens group). The third lens group 316 has a predetermined positional relationship with the second lens group 314 and moves as the second lens group 316 moves. A change (shift) in the focal position accompanying the movement of the lens group 314 is corrected. The third lens group 316 moves nonlinearly to a position determined in advance according to the position of the second lens group 314.

これらの第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び第3レンズ群316は、焦点を結ばない無焦点系(アフォーカル)のズーム光学系を構成し、そのアフォーカル倍率を変化させることで全体の焦点距離(ズーム倍率)を変化させる構成となっている。ここで、第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び第3レンズ群316をズーム部301というものとする。   The first lens group 312, the second lens group 314, and the third lens group 316 constitute a non-focal system (afocal) zoom optical system that does not focus, and changes its afocal magnification. The entire focal length (zoom magnification) is changed. Here, the first lens group 312, the second lens group 314, and the third lens group 316 are referred to as a zoom unit 301.

分離部302は、4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを構成する第1〜第4レンズ群のうちの第4群レンズ群に相当する部分であり、第3レンズ群316の後部において並列に配置された左右一対の第4レンズ群318R、318Lを有している。なお、これらの第4レンズ群318R、318Lを個別に言う場合には、右撮影光学系60Rを構成する第4レンズ群318Rを右第4レンズ群318Rといい、左撮影光学系60Lを構成する第4レンズ群318Lを左第4レンズ群318Lというものとする。また、これらの第4レンズ群318R、318Lの各々は、同図では1枚の単体レンズとして示されているが、1枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。   The separation unit 302 is a portion corresponding to the fourth group lens group of the first to fourth lens groups constituting the four-group zoom system mechanical correction type zoom lens, and is arranged in parallel at the rear portion of the third lens group 316. It has a pair of left and right fourth lens groups 318R and 318L arranged. In addition, when these 4th lens groups 318R and 318L are said separately, the 4th lens group 318R which comprises the right imaging | photography optical system 60R is called the right 4th lens group 318R, and comprises the left imaging | photography optical system 60L. The fourth lens group 318L is referred to as a left fourth lens group 318L. Each of these fourth lens groups 318R and 318L is shown as a single lens in the figure, but represents a lens group configured by combining one or a plurality of single lenses.

右第4レンズ群318Rと左第4レンズ群318Lは、結像系(マスターレンズ)のレンズ群(結像光学系)であり、正の屈折力を有している。また、右第4レンズ群318Rと左第4レンズ群318Lの特性は一致している。   The right fourth lens group 318R and the left fourth lens group 318L are lens groups (imaging optical systems) of an imaging system (master lens) and have positive refractive power. The characteristics of the right fourth lens group 318R and the left fourth lens group 318L are the same.

これらの第4レンズ群318R、318Lによって、ズーム部301(第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び第3レンズ群316)により形成された虚像が実像として、各々、右撮影部50Rのイメージセンサ70Rの受光面(撮像面)71Rと左撮影部50Lのイメージセンサ70Lの受光面71Lに結像されるようになっている。   A virtual image formed by the zoom unit 301 (the first lens group 312, the second lens group 314, and the third lens group 316) by the fourth lens groups 318R and 318L is a real image, and each of the right photographing unit 50R. An image is formed on the light receiving surface (imaging surface) 71R of the image sensor 70R and the light receiving surface 71L of the image sensor 70L of the left photographing unit 50L.

また、ある物点を着目点として着目した場合に、その着目点から拡散されて前置レンズ310に入射した光線のうち、着目点からみて左側の角度範囲に拡散された光線が右第4レンズ群318Rを通過してその着目点の像点がイメージセンサ70Rの受光面71R上に形成される。一方、着目点から見て右側の角度範囲に拡散された光線が左第4レンズ群318Lを通過してその着目点の像点がイメージセンサ70Lの受光面71L上に形成されるようになっている。   Further, when attention is paid to a certain object point as a point of interest, among the light rays diffused from the point of interest and incident on the front lens 310, the light ray diffused in the angle range on the left side as viewed from the point of interest is the right fourth lens. An image point of the point of interest passing through the group 318R is formed on the light receiving surface 71R of the image sensor 70R. On the other hand, the light beam diffused in the right angle range when viewed from the point of interest passes through the left fourth lens group 318L, and the image point of the point of interest is formed on the light receiving surface 71L of the image sensor 70L. Yes.

したがって、被写体を左右両眼で観察した場合の各々の像がイメージセンサ70R、70Lの受光面71R、71Lに形成され、左右一対の視差画像がイメージセンサ70R、70Lにより撮像されるようになっている。   Therefore, each image when the subject is observed with both the left and right eyes is formed on the light receiving surfaces 71R and 71L of the image sensors 70R and 70L, and a pair of left and right parallax images are captured by the image sensors 70R and 70L. Yes.

さらに、一般的な4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズでは、第4レンズ群は所定の基準位置に固定されているが、本実施の形態の第4レンズ群318R、318Lは前後方向に移動可能に配置されている。なお、第4レンズ群318R、318Lの各々の光軸は中心軸60aと平行であり、光軸方向に移動する。   Furthermore, in a general four-group zoom system mechanically corrected zoom lens, the fourth lens group is fixed at a predetermined reference position, but the fourth lens groups 318R and 318L of the present embodiment move in the front-rear direction. Arranged to be possible. The optical axes of the fourth lens groups 318R and 318L are parallel to the central axis 60a and move in the optical axis direction.

詳細は後述するが、広角端設定時の状態において、第3レンズ群316をそのときの位置よりも前方の位置に設定することによって、右視軸304Rと左視軸304Lの交点であるクロスポイントの位置が基準面RPよりも遠い位置に変化する。これに伴い、右撮影部50Rの右全視野範囲VFRが左右方向の右側にシフトし、左撮影部50Lの左全視野範囲VFLが左右方向の左側にシフトする。即ち、右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLを合せた撮影部50の全視野範囲VFが左右方向に拡大され、図4に示したように3D画像が撮影される3D視野範囲3DR&3DLの左右両横に広角の2D画像が撮影される右2D視野範囲2DRと左2D視野範囲2DLが形成される。   Although details will be described later, by setting the third lens group 316 to a position ahead of the position at that time when the wide-angle end is set, a cross point that is an intersection of the right visual axis 304R and the left visual axis 304L. Changes to a position farther than the reference plane RP. Accordingly, the right entire visual field range VFR of the right photographing unit 50R is shifted to the right in the left-right direction, and the left full visual field range VFL of the left photographing unit 50L is shifted to the left in the left-right direction. That is, the entire visual field range VF of the photographing unit 50 that combines the right full visual field range VFR and the left full visual field range VFL is expanded in the left-right direction, and the left and right of the 3D visual field range 3DR & 3DL in which a 3D image is photographed as shown in FIG. A right 2D visual field range 2DR and a left 2D visual field range 2DL in which a wide-angle 2D image is taken on both sides are formed.

一方、第3レンズ群316を広角端設定時の位置よりも前方の位置に設定すると、焦点位置にずれが生じるが、その焦点位置のずれは、第4レンズ群318R、318Lを移動させることによって補正する。   On the other hand, when the third lens group 316 is set to a position in front of the position at the wide-angle end setting, the focal position is deviated. The focal position deviation is caused by moving the fourth lens groups 318R and 318L. to correct.

ここで、右第4レンズ群318Rと左第4レンズ群318Lとは、それらの光軸が左右に平行となるように配置されており、右第4レンズ群318Rの光軸上を通過する光線が、物点から前置レンズ310、第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び、第3レンズ群316を通過する経路を右撮影部50Rの視野範囲(全視野範囲VFR)の中心となる右視軸304R(右撮影光学系60Rの光軸)とし、左第4レンズ群318Lの光軸上を通過する光線が、物点から前置レンズ、第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び、第3レンズ群316を通過する経路を左撮影部50Lの視野範囲(全視野範囲VFL)の中心となる左視軸304L(左撮影光学系60Lの光軸)としている。   Here, the right fourth lens group 318R and the left fourth lens group 318L are arranged so that their optical axes are parallel to the left and right, and light rays that pass on the optical axis of the right fourth lens group 318R. However, the path from the object point through the front lens 310, the first lens group 312, the second lens group 314, and the third lens group 316 is defined as the center of the visual field range (full visual field range VFR) of the right photographing unit 50R. The right visual axis 304R (the optical axis of the right imaging optical system 60R), and the light rays passing through the optical axis of the left fourth lens group 318L from the object point to the front lens, the first lens group 312 and the second lens group A path passing through 314 and the third lens group 316 is a left visual axis 304L (an optical axis of the left photographing optical system 60L) that is the center of the visual field range (full visual field range VFL) of the left photographing unit 50L.

このとき、第4レンズ群318R、318Lを基準位置に設定した状態において、右視軸304Rと左視軸304Lとが、観察面とする基準面RP上の位置で交差するように(クロスポイントが基準面RP上となるように)、それらのなす角である輻輳角が前置レンズ310によって調整されている。   At this time, in a state where the fourth lens groups 318R and 318L are set to the reference position, the right visual axis 304R and the left visual axis 304L intersect at a position on the reference plane RP as an observation plane (the cross point is The convergence angle, which is the angle formed by them, is adjusted by the front lens 310 so that it is on the reference plane RP.

また、イメージセンサ70R、70Lの各々は、受光面71R、71Lの中心が右視軸304Rと左視軸304Lと交差する位置に配置されている。   In addition, each of the image sensors 70R and 70L is disposed at a position where the centers of the light receiving surfaces 71R and 71L intersect the right visual axis 304R and the left visual axis 304L.

図7は、撮影光学系60の第4レンズ群318R、318Lを基準位置に固定して状態において、ズームを広角端と拡大端に設定した場合の撮影部50の視野範囲の変化を示した図であり、図6と同様に撮影光学系60の上側断面に広角端設定時の状態、下側断面に拡大端設定時の状態が示されている。   FIG. 7 is a diagram illustrating a change in the field of view of the photographing unit 50 when the zoom is set to the wide angle end and the enlargement end in a state where the fourth lens groups 318R and 318L of the photographing optical system 60 are fixed at the reference position. Similarly to FIG. 6, a state at the wide-angle end setting is shown in the upper section of the photographing optical system 60, and a state at the enlarged end setting is shown in the lower section.

同図において撮影光学系60の上側断面に示す広角端設定時の状態では、右撮影部50R(右撮影光学系60R)の視野範囲、即ち、右全視野範囲VFRは、VFR−Wとなる。左撮影部50L(左撮影光学系60L)の視野範囲、即ち、左全視野範囲VFLは、中心面50a(中心軸60a)に対して右全視野範囲VFR―Wと対称となるVFL―Wとなる。これらの右全視野範囲VFR―Wと左視野範囲VFL―Wは、クロスポイントCPが存在する基準面RPにおいて一致し、基準面RPにおけるそれらの視野範囲が撮影部50の全視野範囲VF−Wとして示されている。   In the drawing, in the state at the wide-angle end setting shown in the upper cross section of the photographing optical system 60, the visual field range of the right photographing unit 50R (right photographing optical system 60R), that is, the right full visual field range VFR is VFR-W. The visual field range of the left photographing unit 50L (left photographing optical system 60L), that is, the left full visual field range VFL is VFL-W which is symmetrical to the right full visual field range VFR-W with respect to the central plane 50a (central axis 60a). Become. The right full-view range VFR-W and the left view range VFL-W coincide with each other on the reference plane RP where the cross point CP exists, and the view range on the reference plane RP is the full-view range VF-W of the photographing unit 50. Is shown as

また、同図において、広角端設定時のときの右視軸304Rと左視軸304Lとのなす角である輻輳角が角度αWで示されている。なお、クロスポイントCPは、基準面RPと中心軸60aとの交点の位置に存在する。   Also, in the same figure, the convergence angle that is an angle formed by the right visual axis 304R and the left visual axis 304L when the wide angle end is set is indicated by an angle αW. The cross point CP exists at the position of the intersection between the reference plane RP and the central axis 60a.

一方、同図において撮影光学系60の下側断面に示す拡大端設定時の状態では、左撮影部50Lの左全視野範囲VFLは、VFL―Wよりも角度範囲が狭いVFL−Tとなる。右撮影部50Rの右全視野範囲VFRは、中心面50a(中心軸60a)に対して左全視野範囲VFL―Tと対称となるVFR―Tとなる。これらの右全視野範囲VFR―Tと左視野範囲VFL―Tは、クロスポイントCPが存在する基準面RPにおいて一致し、基準面RPにおけるそれらの視野範囲が撮影部50の全視野範囲VF−Tとして示されている。   On the other hand, in the state at the time of enlargement end setting shown in the lower cross section of the photographic optical system 60 in FIG. 5, the left full visual field range VFL of the left photographing unit 50L is VFL-T having a narrower angle range than VFL-W. The right entire visual field range VFR of the right photographing unit 50R is VFR-T that is symmetrical to the left full visual field range VFL-T with respect to the central plane 50a (the central axis 60a). The right full-field range VFR-T and the left visual field range VFL-T coincide with each other on the reference plane RP where the cross point CP exists, and these field-of-view ranges on the reference plane RP are the full-view range VF-T of the photographing unit 50. Is shown as

また、同図において、拡大端設定時のときの輻輳角が角度αTで示されており、拡大端設定時のときの輻輳角αTは、広角端設定時のときの輻輳角αWよりも大きい角度となる。   Also, in the same figure, the convergence angle when the enlarged end is set is indicated by an angle αT, and the convergence angle αT when the enlarged end is set is larger than the convergence angle αW when the wide-angle end is set. It becomes.

これによれば、第2レンズ群314を移動させてズームを広角端から拡大端まで移動させると共に、これに伴う焦点位置のずれを補正するように第3レンズ群316を移動させると、右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLが各々、視野範囲VFRーW、VFL―Wから視野範囲VFR―T、VFL―Tまで徐々に狭くなる。即ち、撮影部50の全視野範囲VFが、全視野範囲VF−Wから全視野範囲VF−Tまで徐々に狭くなる。   According to this, when the second lens group 314 is moved to move the zoom from the wide-angle end to the enlargement end, and the third lens group 316 is moved so as to correct the focal position shift accompanying this, The visual field range VFR and the left entire visual field range VFL are gradually narrowed from the visual field ranges VFR-W and VFL-W to the visual field ranges VFR-T and VFL-T, respectively. That is, the entire visual field range VF of the photographing unit 50 gradually narrows from the entire visual field range VF-W to the full visual field range VF-T.

このとき、右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLとは基準面RPにおいて同じ範囲で重なっているため、右全視野範囲VFR全体が図4に示した右3D視野範囲3DRに相当し、左全視野範囲VFL全体が左3D視野範囲3DLに相当する。   At this time, since the right entire visual field range VFR and the left full visual field range VFL overlap in the same range on the reference plane RP, the entire right full visual field range VFR corresponds to the right 3D visual field range 3DR shown in FIG. The entire visual field range VFL corresponds to the left 3D visual field range 3DL.

したがって、撮影光学系60の第4レンズ群318R、318Lを基準位置に固定して状態においては、右撮影部50Rにより取得される右画像IRの画像領域全体が図5(A)に示した右3D画像領域360Rとなり、左撮影部50Lにより取得される左画像ILの画像領域全体が図5(B)に示した左3D画像領域360Lとなる。   Therefore, in a state where the fourth lens groups 318R and 318L of the photographing optical system 60 are fixed at the reference position, the entire image area of the right image IR acquired by the right photographing unit 50R is the right shown in FIG. A 3D image region 360R is formed, and the entire image region of the left image IL acquired by the left photographing unit 50L is a left 3D image region 360L illustrated in FIG.

そして、それらの右画像IRと左画像ILとを用いて、図5(C)の内視鏡画像IR&ILと同様に、右画像IRにおける右3D視野範囲3DRの画像(右3D画像領域360Rの画像)と、左画像ILにおける左3D視野範囲3DLの画像(左3D画像領域360Lの画像)とが3D表示装置18の画面上において重なるように表示することによって、右画像IRと左画像ILの画像全体が3D画像として表示される。   Then, using the right image IR and the left image IL, the image in the right 3D visual field range 3DR (the image in the right 3D image region 360R) in the right image IR, similarly to the endoscopic image IR & IL in FIG. 5C. ) And the image of the left 3D visual field range 3DL (the image of the left 3D image region 360L) in the left image IL are displayed so as to overlap each other on the screen of the 3D display device 18, whereby the image of the right image IR and the left image IL is displayed. The whole is displayed as a 3D image.

また、そのときの3D画像の画角がズーム倍率に応じて変化する。   Further, the angle of view of the 3D image at that time changes according to the zoom magnification.

このように、第4レンズ群318R、318Lを基準位置に固定した状態において、撮影光学系60の第2レンズ群314及び第3レンズ群316を移動させてズーム倍率を変化させる場合の通常のズームを“標準ズーム”というものとする。   Thus, in a state where the fourth lens groups 318R and 318L are fixed at the reference position, the normal zoom when the zoom magnification is changed by moving the second lens group 314 and the third lens group 316 of the photographing optical system 60 is changed. Is referred to as “standard zoom”.

一方、図8は、第3レンズ群316を標準ズームでの広角端設定時の位置から移動させることによって、撮影部50の全視野範囲VFを左右方向に拡大する画像シフト時の状態を示し、撮影光学系60の上側断面に画像シフト時の状態、下側断面に標準ズームでの広角端設定時の状態が示されている。   On the other hand, FIG. 8 shows a state at the time of image shift that expands the entire visual field range VF of the photographing unit 50 in the left-right direction by moving the third lens group 316 from the position at the wide-angle end setting in the standard zoom. The upper cross section of the photographic optical system 60 shows the state at the time of image shift, and the lower cross section shows the state at the wide-angle end setting with the standard zoom.

同図において下側断面に示す標準ズームでの広角端設定時の状態と比較して分るように、上側断面に示す画像シフト時の状態では、第2レンズ群314が、標準ズームでの広角端設定時の位置に設定される。   As can be seen in comparison with the state at the wide-angle end setting in the standard zoom shown in the lower cross section in the same figure, the second lens group 314 has the wide angle in the standard zoom in the image shift state shown in the upper cross-section. Set to the edge setting position.

これに対して第3レンズ群316は、画像シフト時では標準ズームでの広角端設定時の位置よりも移動量Xa分だけ前方の位置に設定される。また、その第3レンズ群316の移動によって生じた焦点位置のずれを補正するように第4レンズ群318R、318Lも基準位置よりも移動量Xb分だけ前方の位置に設定される。   On the other hand, the third lens group 316 is set to a position ahead by the amount of movement Xa from the position at the wide-angle end setting with the standard zoom at the time of image shift. Further, the fourth lens groups 318R and 318L are also set to positions ahead of the reference position by the amount of movement Xb so as to correct the focal position shift caused by the movement of the third lens group 316.

図9は、画像シフト時の撮影部50の視野範囲を示した図であり、図8と同様に撮影光学系60の上側断面に画像シフト時の状態、下側断面に標準ズームでの広角端設定時の状態が示されている。   FIG. 9 is a diagram showing the field of view of the photographing unit 50 at the time of image shift. Similarly to FIG. 8, the upper cross section of the photographing optical system 60 is in the state at the time of image shift, and the lower cross section is at the wide angle end with standard zoom. The state at the time of setting is shown.

同図において撮影光学系60の下側断面に示す標準ズームでの広角端設定時の状態では、左撮影部50L(左撮影光学系60L)の左全視野範囲VFLは、図7に示したのと同様に、VFL−Wとなる。右撮影部50R(右撮影光学系60R)の右全視野範囲VFRは、図7に示したのと同様に、中心面50a(中心軸60a)に対して左全視野範囲VFL―Wと対称となるVFR―Wとなる。このときの基準面RPにおける撮影部50の全視野範囲VFがVF−Wで示され、輻輳角が角度αWで示されている。   In the same figure, in the state at the wide-angle end setting with the standard zoom shown in the lower cross section of the photographing optical system 60, the left full visual field range VFL of the left photographing unit 50L (left photographing optical system 60L) is shown in FIG. Similarly to VFL-W. The right entire visual field range VFR of the right photographing unit 50R (right photographing optical system 60R) is symmetrical to the left full visual field range VFL-W with respect to the central plane 50a (central axis 60a), as shown in FIG. Becomes VFR-W. At this time, the entire visual field range VF of the imaging unit 50 on the reference plane RP is indicated by VF-W, and the convergence angle is indicated by an angle αW.

一方、同図において撮影光学系60の上側断面に示す画像シフト時の状態では、右撮影部50Rの右全視野範囲VFRは、VFR−Sとなる。左撮影部50Lの左全視野範囲VFLは、中心面50a(中心軸60a)に対して右全視野範囲VFR―Sと対称となるVFL―Sとなる。   On the other hand, in the state at the time of image shift shown in the upper cross section of the photographic optical system 60 in the same figure, the right full visual field range VFR of the right photographic unit 50R is VFR-S. The left entire visual field range VFL of the left photographing unit 50L is VFL-S that is symmetrical to the right full visual field range VFR-S with respect to the central plane 50a (central axis 60a).

これによれば、右全視野範囲VFR−Sは、右全視野範囲VFR―Wに対して全体的に右側(図中上側)にシフトしている。即ち、同図においては、第3レンズ群316を標準ズームでの広角端設定時の位置から画像シフト時の位置に移動させたことによって、右撮影部50Rの右視軸304Rの方向が中心軸60aと平行となる方向に変化している。その結果、右全視野範囲VFR−Sも全体的に右側にシフトしている。   According to this, the entire right field-of-view range VFR-S is shifted to the right side (upper side in the drawing) with respect to the entire right field-of-view range VFR-W. That is, in the same figure, the direction of the right visual axis 304R of the right photographing unit 50R is the central axis by moving the third lens group 316 from the position at the wide-angle end setting in the standard zoom to the position at the time of image shift. It changes in a direction parallel to 60a. As a result, the entire right visual field range VFR-S is also shifted to the right as a whole.

同様に、左全視野範囲VFL−Sは、左全視野範囲VFL−Wに対して全体的に左側(図中下側)にシフトしている。即ち、同図においては、第3レンズ群316を標準ズームでの広角端設定時の位置から画像シフト時の位置に移動させたことによって、左撮影部50Lの左視軸304Lの方向が中心軸60aと平行となる方向に変化している。これは、右撮影部50Rの右視軸304Rとも平行となり、輻輳角が0度となることを意味する。その結果、左全視野範囲VFLーSも全体的に左側にシフトしている。   Similarly, the left full visual field range VFL-S is shifted to the left (lower side in the figure) as a whole with respect to the left full visual field range VFL-W. That is, in the same figure, the direction of the left visual axis 304L of the left photographing unit 50L is the central axis by moving the third lens group 316 from the position at the wide-angle end setting in the standard zoom to the position at the time of image shift. It changes in a direction parallel to 60a. This means that the right viewing axis 304R of the right photographing unit 50R is also parallel and the convergence angle is 0 degree. As a result, the entire left visual field range VFL-S is also shifted to the left as a whole.

このように右全視野範囲VFR―Sと左全視野範囲VFL―Sが左右方向の互いに離間する方向にシフトすることによって、右撮影部50Rと左撮影部50Lによって撮影される基準面RPにおける撮影部50の全視野範囲VFがVF−Sとなり、標準ズームでの広角端設定時の撮影部50の全視野範囲VF−Wよりも左右方向に拡大される。   As described above, the right full-view range VFR-S and the left full-view range VFL-S are shifted in the left-right direction so as to be separated from each other, whereby the photographing on the reference plane RP taken by the right photographing unit 50R and the left photographing unit 50L. The entire visual field range VF of the unit 50 becomes VF-S, and is expanded in the left-right direction as compared with the entire visual field range VF-W of the photographing unit 50 when the wide angle end is set with the standard zoom.

そして、図4に示した視野範囲と同様に、右全視野範囲VFR−Sと左全視野範囲VFL−Sとが重なる右3D視野範囲3DR−Sと左3D視野範囲3DL−S(3D視野範囲3DR&3DL−S)が形成され、右全視野範囲VFR−Sと左全視野範囲VFL−Sとが重ならない右2D視野範囲2DR−Sと左2D視野範囲2DL−Sとが形成される。   Similarly to the visual field range shown in FIG. 4, the right 3D visual field range 3DR-S and the left 3D visual field range 3DL-S (3D visual field range) in which the right full visual field range VFR-S and the left full visual field range VFL-S overlap. 3DR & 3DL-S) is formed, and the right 2D visual field range 2DR-S and the left 2D visual field range 2DL-S in which the right full visual field range VFR-S and the left full visual field range VFL-S do not overlap are formed.

したがって、画角シフト時においては、右撮影部50Rにより取得される右画像IRの画像領域が、図5(A)に示したように右3D視野範囲3DR−Sの被写体が映り込む右3D画像領域360Rと右2D視野範囲2DR−Sの被写体が映り込む右2D画像領域362Rとにより構成されるようになる。また、左撮影部50Lにより取得される左画像ILの画像領域が、図5(B)に示したように左3D視野範囲3DL−Sの被写体が映り込む左3D画像領域360Lと左2D視野範囲2DL−Sの被写体が映り込む左2D画像領域362Lとにより構成されるようになる。   Therefore, when the angle of view is shifted, the right 3D image in which the subject of the right 3D visual field range 3DR-S appears in the image area of the right image IR acquired by the right photographing unit 50R as shown in FIG. The region 360R and the right 2D image region 362R in which the subject in the right 2D visual field range 2DR-S is reflected are configured. Further, as shown in FIG. 5B, the image area of the left image IL acquired by the left imaging unit 50L includes the left 3D image area 360L and the left 2D field of view range in which the subject in the left 3D field of view range 3DL-S is reflected. A left 2D image area 362L in which a 2DL-S subject is reflected is formed.

そして、それらの右画像IRと左画像ILとを用いて、図5(C)の内視鏡画像IR&ILと同様に、右画像IRにおける右3D画像領域360Rの画像と、左画像ILにおける左3D画像領域360Lの画像とが3D表示装置18の画面上において重なるように右画像IR及び左画像ILを表示することによって、3D視野範囲3DR&3DL−Sの3D画像と、右2D視野範囲2DR−S及び左2D視野範囲2DL−Sの2D画像を融合した内視鏡画像IR&ILが表示される。これによって、標準ズーム時の広角端設定時よりも更に左右方向に広い視野範囲を観察することができるようになる。   Then, using the right image IR and the left image IL, similarly to the endoscopic image IR & IL in FIG. 5C, the image of the right 3D image region 360R in the right image IR and the left 3D in the left image IL. By displaying the right image IR and the left image IL so that the image of the image region 360L overlaps on the screen of the 3D display device 18, the 3D view range 3DR & 3DL-S, the right 2D view range 2DR-S, An endoscopic image IR & IL obtained by fusing the 2D image of the left 2D visual field range 2DL-S is displayed. This makes it possible to observe a wider visual field range in the left-right direction than when the wide-angle end is set during standard zoom.

なお、右全視野範囲VFR―Sと左全視野範囲VFL―Sの左右方向へのシフト量は、第3レンズ群316の標準ズームでの広角端設定時の位置からの移動量Xaの大きさによって変化させることができる。傾向として移動量Xaを大きくするほど、シフト量を大きくすることができる。   Note that the amount of shift in the left-right direction of the right full-view range VFR-S and the left full-view range VFL-S is the amount of movement Xa from the position of the third lens group 316 when the wide-angle end is set with the standard zoom. Can be changed. As a tendency, the shift amount can be increased as the movement amount Xa is increased.

即ち、移動量Xaを大きくする程、基準面RPにおいて右視野範囲VFR(VFR−S)と左視野範囲VFL(VFL−S)とが重なる3D視野範囲3DR&3DLを減少させ、右視野範囲VFR(VFR−S)と左視野範囲VFL(VFL−S)とが重ならない右2D視野範囲2DRと左2D視野範囲2DLを大きくし、撮影部50の全視野範囲VFを左右方向に広くすることができる。   That is, as the movement amount Xa is increased, the 3D visual field range 3DR & 3DL in which the right visual field range VFR (VFR-S) and the left visual field range VFL (VFL-S) overlap with each other on the reference plane RP is decreased, and the right visual field range VFR (VFR) is reduced. The right 2D visual field range 2DR and the left 2D visual field range 2DL in which -S) and the left visual field range VFL (VFL-S) do not overlap can be increased, and the entire visual field range VF of the imaging unit 50 can be increased in the left-right direction.

このときの第4レンズ群318R、318Lの移動量Xbは、第3レンズ群316の移動量Xaの大きさに応じて変更される。   The movement amount Xb of the fourth lens groups 318R and 318L at this time is changed according to the magnitude of the movement amount Xa of the third lens group 316.

次に、上記撮影光学系60を制御する制御系の構成について図10を用いて説明する。   Next, the configuration of a control system for controlling the photographing optical system 60 will be described with reference to FIG.

同図において、内視鏡12の先端部30に搭載された撮影部50には、上記の撮影光学系60が設けられている。同図には撮影光学系60の中心軸60a方向に移動可能に配置された第1レンズ群312、第2レンズ群314、第3レンズ群316、及び、第4レンズ群318R、318Lが示されており、各々、各モータ552、554、556、558R、558Lに不図示の動力伝達機構によって連結されている。これによって、第1レンズ群312、第2レンズ群314、第3レンズ群316、及び、第4レンズ群318R、318Lが各モータ552、554、556、558R、558Lの動力によって電動で中心軸60a方向に移動するようになっている。各モータ552、554、556、558R、558Lは、先端部30に搭載された駆動部560から与えられる電圧信号によって駆動されるようになっている。   In the figure, the photographing optical system 60 is provided in the photographing unit 50 mounted on the distal end portion 30 of the endoscope 12. The figure shows the first lens group 312, the second lens group 314, the third lens group 316, and the fourth lens groups 318R and 318L, which are arranged so as to be movable in the direction of the central axis 60a of the photographing optical system 60. The motors 552, 554, 556, 558R, and 558L are connected to the motors 552, 554, 556R, and 558L by a power transmission mechanism (not shown). As a result, the first lens group 312, the second lens group 314, the third lens group 316, and the fourth lens group 318R, 318L are electrically driven by the power of the motors 552, 554, 556, 558R, 558L, and the central shaft 60a. It is designed to move in the direction. Each of the motors 552, 554, 556, 558R, and 558L is driven by a voltage signal supplied from a drive unit 560 mounted on the tip portion 30.

一方、プロセッサ装置14は、操作者が各種情報を入力する操作部562(プロセッサ装置14に接続されるキーボード等の入力装置も含む)を備えており、その操作部562によって、操作者が、撮影光学系60の焦点(フォーカス)位置を指定する指示情報、標準ズームのモードか画像シフトのモードかを指定する指示情報、標準ズームにおけるズーム倍率を指定する指示情報、画像シフトにおけるシフト量を指定する指示情報等の入力を行うことができるようになっている。なお、このような指示情報の入力は、プロセッサ装置14においてではなく、内視鏡12の操作部22において行えるようにしてもよい。   On the other hand, the processor device 14 includes an operation unit 562 (including an input device such as a keyboard connected to the processor device 14) through which an operator inputs various types of information. Instruction information for specifying the focus position of the optical system 60, instruction information for specifying whether the zoom mode is the standard zoom mode or the image shift mode, instruction information for specifying the zoom magnification in the standard zoom, and the shift amount in the image shift are specified. Instruction information and the like can be input. Such instruction information may be input not on the processor device 14 but on the operation unit 22 of the endoscope 12.

操作部562から入力された指示情報は、プロセッサ装置14の制御部564によって読み取られ、その指示情報に基づいて第1レンズ群312〜第4レンズ群318R、318Lの各々を設定すべき指示位置が決定され、決定された指示位置への移動を指示する制御信号が制御部564から内視鏡12の上記駆動部560に送信されるようになっている。   The instruction information input from the operation unit 562 is read by the control unit 564 of the processor device 14, and the instruction position where each of the first lens group 312 to the fourth lens groups 318R and 318L should be set based on the instruction information. A control signal that is determined and instructed to move to the determined indication position is transmitted from the control unit 564 to the driving unit 560 of the endoscope 12.

駆動部560は、制御部564から与えられた制御信号に基づいて、第1レンズ群312〜第4レンズ群318R、318Lが指示位置に移動するように各モータ552、554、556、558R、558Lを駆動する。   Based on the control signal given from the control unit 564, the drive unit 560 moves the motors 552, 554, 556, 558R, 558L so that the first lens group 312 to the fourth lens groups 318R, 318L move to the designated positions. Drive.

これによって、第1レンズ群312は、操作者によって指定された焦点位置に対応する位置となるように制御される。   As a result, the first lens group 312 is controlled to be at a position corresponding to the focal position designated by the operator.

第2レンズ群314〜第4レンズ群318R、318Lは、操作者によって指定されて設定されたモードが標準ズームと画像シフトのいずれのモードかによって異なる制御が行われる。   The second lens group 314 to the fourth lens group 318R, 318L are controlled differently depending on whether the mode designated and set by the operator is the standard zoom mode or the image shift mode.

標準ズームのモード時では、第2レンズ群314は、操作者によって指定されたズーム倍率に対応する位置となるように制御され、第3レンズ群316は、第2レンズ群314の位置に対応して事前に決められた位置(焦点位置のずれを補正する位置)となるように制御される。第4レンズ群318R、318Lは、事前に決められた基準位置に設定される。   In the standard zoom mode, the second lens group 314 is controlled to a position corresponding to the zoom magnification designated by the operator, and the third lens group 316 corresponds to the position of the second lens group 314. Thus, the position is controlled to be a predetermined position (a position for correcting the deviation of the focal position). The fourth lens groups 318R and 318L are set at reference positions determined in advance.

一方、画像シフトのモード時においては、第2レンズ群314は、標準ズームでの広角端設定時の位置となるように制御され、第3レンズ群316は、操作者によって指定されたシフト量に対応した移動量Xa分だけ標準ズームでの広角端設定時の位置よりも前方の位置となるように制御される。   On the other hand, in the image shift mode, the second lens group 314 is controlled to be in the position at the wide-angle end setting with the standard zoom, and the third lens group 316 has a shift amount designated by the operator. Control is performed so as to be a position ahead of the position at the wide-angle end setting with the standard zoom by the corresponding movement amount Xa.

第4レンズ群318R、318Lは、第3レンズ群316の移動量Xaに対応して事前に決められた移動量Xb分だけ基準位置(標準ズームでの固定位置)よりも前方の位置となるように制御される。   The fourth lens groups 318R and 318L are positioned in front of the reference position (fixed position at the standard zoom) by a movement amount Xb determined in advance corresponding to the movement amount Xa of the third lens group 316. Controlled.

以上により、撮影光学系60の標準ズームの制御と画像シフトの制御とが操作者の操作にしたがって行われるようになる。   As described above, the standard zoom control and the image shift control of the photographing optical system 60 are performed according to the operation of the operator.

なお、画像シフトのモード時において、図5(A)のように右撮影部50Rによって得られた右画像IRにおける右3D画像領域360Rと図5(B)のように左撮影部50Lによって得られた左画像ILにおける左3D画像領域360Lの大きさが、第3レンズ群316の移動量Xaの大きさによって変動する。   In the image shift mode, the right 3D image region 360R in the right image IR obtained by the right photographing unit 50R as shown in FIG. 5A and the left photographing unit 50L as shown in FIG. 5B. The size of the left 3D image region 360L in the left image IL varies depending on the amount of movement Xa of the third lens group 316.

したがって、右画像IRと左画像ILとを用いて3D表示装置18に図5(C)のように内視鏡画像IR&ILを表示する場合に、3D画像として表示する3D画像領域360の大きさ(幅)、即ち、右画像IRの右画像領域360Rと左画像ILの左画像領域360Lとして認識する画像領域の大きさ(横幅)を第3レンズ群316の移動量Xaの大きさによって変更する必要がある。   Therefore, when the endoscopic image IR & IL is displayed on the 3D display device 18 as shown in FIG. 5C using the right image IR and the left image IL, the size of the 3D image region 360 displayed as a 3D image ( Width), that is, the size (horizontal width) of the image region recognized as the right image region 360R of the right image IR and the left image region 360L of the left image IL needs to be changed according to the amount of movement Xa of the third lens group 316. There is.

そこで、第3レンズ群316の移動量Xaに対する右3D画像領域360R及び左3D画像領域360Lの大きさ(横幅)に関するデータを事前に生成し、内視鏡画像IR&ILを生成する表示画像生成部104(図2参照)において、そのデータを参照できるように記憶手段に記憶させておく。その記憶手段は、プロセッサ装置14に内蔵された記憶媒体であってもよいし、プロセッサ装置14に着脱可能な記憶媒体であってもよい。また、内視鏡12に内蔵された記憶媒体であってもよい。   Therefore, the display image generation unit 104 generates data related to the size (horizontal width) of the right 3D image region 360R and the left 3D image region 360L with respect to the movement amount Xa of the third lens group 316 and generates the endoscopic image IR & IL. (See FIG. 2), the data is stored in the storage means so that the data can be referred to. The storage means may be a storage medium built in the processor device 14 or a storage medium detachable from the processor device 14. Further, it may be a storage medium built in the endoscope 12.

そして、表示画像生成部104において内視鏡画像IR&ILを生成する際に、第3レンズ群316の移動量Xaの情報を取得すると共に、記憶手段に記憶されたデータを参照するようにし、第3レンズ群316の移動量Xaに応じて右画像IRにおける右3D画像領域360Rと左画像ILにおける左3D画像領域360Lとして認識する画像領域の大きさ(横幅)を変更するものとすればよい。第3レンズ群316の移動量Xaの情報の取得は、第3レンズ群316の移動量Xaを検出する位置検出手段からの情報、図10における制御部564からの情報(第3レンズ群316を制御している位置の情報)、又は、操作部562から入力された指示情報(第3レンズ群316の位置を指示する情報)等の取得によって行うことができる。   When the display image generation unit 104 generates the endoscope image IR & IL, the information on the movement amount Xa of the third lens group 316 is acquired, and the data stored in the storage unit is referred to. The size (horizontal width) of the image areas recognized as the right 3D image area 360R in the right image IR and the left 3D image area 360L in the left image IL may be changed according to the movement amount Xa of the lens group 316. The information of the movement amount Xa of the third lens group 316 is obtained by information from the position detecting means for detecting the movement amount Xa of the third lens group 316, information from the control unit 564 in FIG. Information on the position being controlled), or instruction information input from the operation unit 562 (information indicating the position of the third lens group 316) or the like.

また、画像シフトのモード時において、第3レンズ群316の移動量Xaは、連続的な値に変更できるようにしてもよいし、離散的な値に変更できるようにしてもよい。また、第3レンズ群316の移動量Xaは上記のように変更できるものではなく、1つの値(固定値)のみ取り得るものとし、画像シフトのモードが選択されたときに移動量Xaがその固定値となる位置に第3レンズ群316を設定し、第4レンズ群318R、318Lを、その移動量Xaに対応する移動量Xbとなる位置に設定するようにしてもよい。   In the image shift mode, the moving amount Xa of the third lens group 316 may be changed to a continuous value or may be changed to a discrete value. Further, the movement amount Xa of the third lens group 316 is not changeable as described above, and can be taken as only one value (fixed value). When the image shift mode is selected, the movement amount Xa is the value of the movement amount Xa. The third lens group 316 may be set at a position where the value is a fixed value, and the fourth lens groups 318R and 318L may be set at a position where the movement amount Xb corresponds to the movement amount Xa.

また、画像シフトのモード時において、第2レンズ群314を標準ズームでの広角端設定時(ズーム倍率が最小の時)の位置に設定し、第3レンズ群316を標準ズームでの広角端設定時の位置を基準位置として、その基準位置から移動量Xa分だけ移動させるようにしたが、画像シフトのモード時における第2レンズ群314の設定位置と、第3レンズ群316の基準位置は、必ずしも広角端設定時の位置でなくてもよく、他のズーム倍率の設定時の位置としてもよい。   In the image shift mode, the second lens group 314 is set to the position at the wide-angle end setting at the standard zoom (when the zoom magnification is minimum), and the third lens group 316 is set to the wide-angle end at the standard zoom. The time position is used as a reference position, and the position is moved from the reference position by the movement amount Xa. However, the setting position of the second lens group 314 and the reference position of the third lens group 316 in the image shift mode are as follows. The position does not necessarily have to be a position at the time of setting the wide angle end, and may be a position at the time of setting another zoom magnification.

以上、図6等に示した第1の実施の形態の撮影光学系60は、ズーム部301の第1レンズ群312、第2レンズ群314、及び、第3レンズ群316を、凸型(正の屈折力)のレンズ群、凹型(負の屈折力)のレンズ群、凸型(正の屈折力)のレンズ群により構成した4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づくものとしている。しかしながら、これに限らず、同様の4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づく撮影光学系60の第2の実施の形態として、ズーム部の第1レンズ群、第2レンズ群、及び、第3レンズ群を、凹型のレンズ群、凸型のレンズ群、凹型のレンズ群により構成したものであってもよい。   As described above, in the imaging optical system 60 of the first embodiment shown in FIG. 6 and the like, the first lens group 312, the second lens group 314, and the third lens group 316 of the zoom unit 301 are convex (positive) (A refracting power) lens group, a concave (negative refracting power) lens group, and a convex (positive refracting power) lens group. However, the present invention is not limited to this, and the second embodiment of the photographing optical system 60 based on the same four-group zoom mechanical correction zoom lens is a first lens group, a second lens group, and a second lens unit of the zoom unit. The three lens groups may be configured by a concave lens group, a convex lens group, and a concave lens group.

図11は、撮影部50の撮影光学系60の第2の実施の形態の構成を示したレンズ断面図である。なお、本第2の実施の形態については、ズーム部の第1レンズ群、第2レンズ群、及び、第3レンズ群が凹型か凸型かで相違する点以外は、図6に示した第1の実施の形態と同様の構成を有し、また、上述の標準ズームと画像シフトに関する駆動や制御も第1の実施の形態と同様に行われるため、説明を一部省略する。   FIG. 11 is a lens cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment of the photographing optical system 60 of the photographing unit 50. Note that the second embodiment is the same as that shown in FIG. 6 except that the first lens group, the second lens group, and the third lens group of the zoom unit are different in whether they are concave or convex. The configuration is the same as that of the first embodiment, and the driving and control related to the standard zoom and image shift described above are performed in the same manner as in the first embodiment, and thus a part of the description is omitted.

同図において、中心面50aよりも下側断面に標準ズーム時においてズームを広角端に設定した状態、上側断面に画像シフト時の状態が示されている。   In the figure, a state in which the zoom is set at the wide-angle end at the time of the standard zoom is shown in the lower section from the center plane 50a, and a state at the time of image shift is shown in the upper section.

同図に示すように、撮影光学系60は、右撮影光学系60Rと左撮影光学系60Lとに共用される共用部400と、右撮影光学系60Rと左撮影光学系60Lとに個別に設けられる分離部402とから構成されている。   As shown in the figure, the photographing optical system 60 is provided separately for the shared unit 400 shared by the right photographing optical system 60R and the left photographing optical system 60L, and the right photographing optical system 60R and the left photographing optical system 60L. And the separation unit 402.

共用部400は、4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを構成する第1〜第4レンズ群のうちのズーム部401を構成する第1レンズ群412、第2レンズ群414、及び、第3レンズ群416を有すると共に、第1レンズ群412よりも対物側となる位置に配置された前置レンズ410とを有している。   The shared unit 400 includes a first lens group 412, a second lens group 414, and a third lens that constitute the zoom unit 401 among the first to fourth lens groups that constitute a four-group zoom type mechanical correction zoom lens. It has a lens group 416 and a front lens 410 arranged at a position closer to the object side than the first lens group 412.

前置レンズ410は、第1の実施の形態の前置レンズ310と同様の構成、作用を有しており、右撮影部50Rの右全視野範囲VFRの中心軸となる右視軸404Rと、左撮影部50Lの左全視野範囲VFLの中心軸となる左視軸304Lとがなす輻輳角を創生している。   The front lens 410 has the same configuration and function as the front lens 310 of the first embodiment, and a right visual axis 404R serving as a central axis of the right entire visual field range VFR of the right photographing unit 50R; A convergence angle formed by the left visual axis 304L that is the central axis of the left entire visual field range VFL of the left photographing unit 50L is created.

第1レンズ群412は、焦点系のレンズ群(フォーカスシングレンズ)であり、負の屈折力を有する凹レンズとして構成されている。この第1レンズ群412が前後方向に移動することによって焦点調整(フォーカシング)が行われる。なお、第1レンズ群412は、同図では1枚の単体レンズとして示されているが、1枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。第2レンズ群414、及び第3レンズ群416についても同様に1枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。   The first lens group 412 is a focusing lens group (focusing lens), and is configured as a concave lens having negative refractive power. Focus adjustment is performed by moving the first lens group 412 in the front-rear direction. The first lens group 412 is shown as a single lens in the drawing, but is a lens group configured by combining one or a plurality of single lenses. Similarly, the second lens group 414 and the third lens group 416 are lens groups configured by combining one or more single lenses.

第2レンズ群414は、変倍系(バリエータ)のレンズ群であり、負の屈折力を有する凹レンズとして構成されている。この第2レンズ群314は第2レンズ群314が前後方向に移動することによって撮影光学系60R、60Lの焦点距離(ズーム倍率)が変更される。標準ズームでのズーム倍率を低くした(焦点距離を短くした)広角時ほど第2レンズ群414が後方の位置に設定される。   The second lens group 414 is a variable power (variator) lens group, and is configured as a concave lens having negative refractive power. In the second lens group 314, the focal lengths (zoom magnifications) of the photographing optical systems 60R and 60L are changed as the second lens group 314 moves in the front-rear direction. The second lens group 414 is set to a rear position as the zoom angle in the standard zoom is lowered (focal length is shortened) at a wide angle.

第3レンズ群416は、補正系(コンペンセータ)のレンズ群であり、正の屈折力を有する凸レンズである。この第3レンズ群416は第2レンズ群414と所定の位置関係を有して第3レンズ群416が移動することによって第2レンズ群414の移動に伴う焦点位置のずれが補正される。   The third lens group 416 is a correction system (compensator) lens group, and is a convex lens having positive refractive power. The third lens group 416 has a predetermined positional relationship with the second lens group 414, and the displacement of the focal position due to the movement of the second lens group 414 is corrected by the movement of the third lens group 416.

分離部402には、第1の実施の形態と同様に左右一対の右第4レンズ群418Rと左第4レンズ群418Lが配置されている。これらの第4レンズ群418R、418Lの各々は、同図では1枚の単体レンズとして示されているが、1枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。   Similarly to the first embodiment, the separation unit 402 includes a pair of left and right right fourth lens groups 418R and a left fourth lens group 418L. Each of these fourth lens groups 418R and 418L is shown as a single lens in the figure, but indicates a lens group configured by combining one or a plurality of single lenses.

第4レンズ群418R、418Lは、結像系(マスターレンズ)のレンズ群であり、正の屈折力を有した凸レンズとして構成されている。また、右第4レンズ群418Rと左第4レンズ群418Lの特性は一致している。これらの第4レンズ群318R、318Lによって、ズーム部401(第1レンズ群412、第2レンズ群414、及び第3レンズ群416からなるズーム光学系)により形成された虚像が実像として、各々、右撮影部50Rのイメージセンサ70Rの受光面71Rと左撮影部50Lのイメージセンサ70Lの受光面71Lに結像される。   The fourth lens groups 418R and 418L are lens groups of an imaging system (master lens), and are configured as convex lenses having positive refractive power. The characteristics of the right fourth lens group 418R and the left fourth lens group 418L are the same. A virtual image formed by the zoom unit 401 (a zoom optical system including the first lens group 412, the second lens group 414, and the third lens group 416) by the fourth lens groups 318R and 318L is a real image, respectively. An image is formed on the light receiving surface 71R of the image sensor 70R of the right photographing unit 50R and the light receiving surface 71L of the image sensor 70L of the left photographing unit 50L.

標準ズーム時では、図6の第1の実施の形態と同様に、同図の上側断面のように第4レンズ群418R、418Lが所定の基準位置に固定される。そして、第2レンズ群414が中心軸60a方向に移動することによってズーム倍率が変更され、第2レンズ群414が移動することによって生じる焦点位置のずれが第3レンズ群416が移動することによって補正される。   At the time of standard zoom, as in the first embodiment of FIG. 6, the fourth lens groups 418R and 418L are fixed at predetermined reference positions as in the upper cross section of FIG. Then, the zoom magnification is changed by moving the second lens group 414 in the direction of the central axis 60a, and the deviation of the focal position caused by the movement of the second lens group 414 is corrected by the movement of the third lens group 416. Is done.

一方、画像シフト時では、第1の実施の形態と同様に、同図の上側断面のように第3レンズ群416が標準ズームでの広角端設定時の位置よりも前方の位置に設定され、第4レンズ群418R、418Lが基準位置よりも前方の位置に設定される。第2レンズ群414は広角端の位置に設定される。   On the other hand, at the time of image shift, as in the first embodiment, the third lens group 416 is set at a position ahead of the position at the wide-angle end setting in the standard zoom, as in the upper cross section of FIG. The fourth lens groups 418R and 418L are set at positions ahead of the reference position. The second lens group 414 is set at the wide-angle end position.

これによって、右視軸404Rと左視軸404Lの方向が中心軸60aと平行となる方向に変化して右撮影部50Rの視野範囲(右全視野範囲VFR)と左撮影部50Lの視野範囲(左全視野範囲VFL)が左右方向の互いに離間する方向にシフトする。したがって、右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLを合せた撮影部50の全視野範囲VFが、標準ズームでの広角端設定時よりも左右方向に拡大される。   As a result, the directions of the right visual axis 404R and the left visual axis 404L change in a direction parallel to the central axis 60a, and the visual field range (right full visual field range VFR) of the right photographing unit 50R and the visual field range of the left photographing unit 50L ( The left total visual field range VFL) shifts in the left-right direction away from each other. Accordingly, the entire visual field range VF of the photographing unit 50 that combines the right full visual field range VFR and the left full visual field range VFL is expanded in the left-right direction as compared with the wide angle end setting in the standard zoom.

図12は、第2の実施の形態の撮影光学系60における画像シフト時の視野範囲を示した図であり、図11と同様に撮影光学系60の上側断面に画像シフト時の状態、下側断面に標準ズームでの広角端設定時の状態が示されている。   FIG. 12 is a diagram showing a field range at the time of image shift in the photographing optical system 60 of the second embodiment. Similarly to FIG. The cross section shows the state at the wide-angle end setting with the standard zoom.

同図において撮影光学系60の下側断面に示す標準ズームでの広角端設定時の状態では、左撮影部50L(左撮影光学系60L)の左全視野範囲VFLは、VFL−Wとなる。右撮影部50R(右撮影光学系60R)の右全視野範囲VFRは、図7に示したのと同様に、中心面50a(中心軸60a)に対して左全視野範囲VFL―Wと対称となるVFR―Wとなる。このときの基準面RPにおける撮影部50の全視野範囲VFがVF−Wで示され、輻輳角が角度αWで示されている。なお、標準ズーム時においてズーム倍率を変更した場合には、第1の実施の形態と同様に基準面RPにおいて右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLが略一致した範囲でその大きさが変化する。   In the figure, in the state at the wide-angle end setting with the standard zoom shown in the lower cross section of the photographic optical system 60, the left full visual field range VFL of the left photographic unit 50L (left photographic optical system 60L) is VFL-W. The right entire visual field range VFR of the right photographing unit 50R (right photographing optical system 60R) is symmetrical to the left full visual field range VFL-W with respect to the central plane 50a (central axis 60a), as shown in FIG. Becomes VFR-W. At this time, the entire visual field range VF of the imaging unit 50 on the reference plane RP is indicated by VF-W, and the convergence angle is indicated by an angle αW. When the zoom magnification is changed during standard zoom, the size of the reference plane RP changes within the range in which the right full visual field range VFR and the left full visual field range VFL substantially coincide with each other as in the first embodiment. To do.

一方、同図において撮影光学系60の上側断面に示す画像シフト時の状態では、右撮影部50Rの右全視野範囲VFRは、VFR−Sとなる。左撮影部50Lの左全視野範囲VFLは、中心面50a(中心軸60a)に対して右全視野範囲VFR―Sと対称となるVFL―Sとなる。   On the other hand, in the state at the time of image shift shown in the upper cross section of the photographic optical system 60 in the same figure, the right full visual field range VFR of the right photographic unit 50R is VFR-S. The left entire visual field range VFL of the left photographing unit 50L is VFL-S that is symmetrical to the right full visual field range VFR-S with respect to the central plane 50a (central axis 60a).

これによれば、標準ズーム時及び画像シフト時における撮影部50の視野範囲の構成は図9に示した第1の実施の形態における撮影部50の視野範囲と一致している。したがって、第1の実施の形態と同様に、画像シフト時には、右撮影部50Rと左撮影部50Lによって撮影される撮影部50の全視野範囲VF(VF−S)が標準ズームでの広角端設定時の撮影部50の全視野範囲VF−Wよりも左右方向に拡大される。   According to this, the configuration of the field-of-view range of the photographing unit 50 at the time of standard zoom and image shift matches the field-of-view range of the photographing unit 50 in the first embodiment shown in FIG. Therefore, as in the first embodiment, at the time of image shift, the full field-of-view range VF (VF-S) of the photographing unit 50 photographed by the right photographing unit 50R and the left photographing unit 50L is set to the wide-angle end with the standard zoom. The entire field of view VF-W of the photographing unit 50 at the time is enlarged in the left-right direction.

そして、右全視野範囲VFR−Sと左全視野範囲VFL−Sとが重なる右3D視野範囲3DR−Sと左3D視野範囲3DL−S(3D視野範囲3DR&3DL−S)が形成され、右全視野範囲VFR−Sと左全視野範囲VFL−Sとが重ならない右2D視野範囲2DR−Sと左2D視野範囲2DL−Sとが形成される。   Then, the right 3D visual field range 3DR-S and the left 3D visual field range 3DL-S (3D visual field range 3DR & 3DL-S) are formed by overlapping the right full visual field range VFR-S and the left full visual field range VFL-S. The right 2D visual field range 2DR-S and the left 2D visual field range 2DL-S in which the range VFR-S and the left full visual field range VFL-S do not overlap each other are formed.

したがって、第1の実施の形態と同様に、画像シフト時には、図5(C)の内視鏡画像IR&ILのように3D画像と2D画像とを融合して視野範囲を左右方向に拡大した内視鏡画像を3D表示装置18に表示することができる。   Therefore, as in the first embodiment, at the time of image shift, an endoscope in which the 3D image and the 2D image are fused to expand the visual field range in the left-right direction as in the endoscopic image IR & IL in FIG. The mirror image can be displayed on the 3D display device 18.

以上の撮影光学系60の第1の実施の形態及び第2の実施の形態は、いずれも4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを基本的構成とするものであるが、同様の構成の光学補正式ズームレンズを基本的構成として撮影光学系60を構成することもできる。   The first and second embodiments of the photographic optical system 60 described above are basically composed of a four-group zoom system mechanically corrected zoom lens. The photographing optical system 60 can also be configured with a correction zoom lens as a basic configuration.

光学補正式ズームレンズを基本的構成として撮影光学系60を構成した場合、標準ズーム時(標準ズームのモード時)では、補正系の第3レンズ群の位置を固定して、変倍系の第2レンズ群のみを移動させ、焦点位置のずれが許容できる位置に第2レンズ群を設定してズーム倍率を変更する。例えば、焦点位置のずれが生じない広角端の位置と拡大端の位置との2位置のみで第2レンズ群を設定できるものとしても良い。   When the photographic optical system 60 is configured with the optical correction type zoom lens as a basic configuration, the position of the third lens unit of the correction system is fixed and the zooming system first lens is fixed during standard zoom (in standard zoom mode). Only the two lens groups are moved, the second lens group is set at a position where the deviation of the focal position is allowed, and the zoom magnification is changed. For example, the second lens group may be set only at two positions, that is, the wide-angle end position and the enlargement end position where no shift of the focal position occurs.

一方、画像シフト時には、機械補正式ズームレンズを基本的構成とする図6や図11に示した実施の形態と同様に、第2レンズ群を広角端の位置に設定し、第3レンズ群と第4レンズ群(右第4レンズ群及び左第4レンズ群)を移動させることで、撮影部50の全視野範囲VFを標準ズームでの広角端設定時よりも左右方向に拡大することができる。   On the other hand, at the time of image shift, the second lens group is set at the wide-angle end position in the same manner as in the embodiment shown in FIGS. By moving the fourth lens group (the right fourth lens group and the left fourth lens group), the entire visual field range VF of the photographing unit 50 can be expanded in the left-right direction as compared with the wide-angle end setting in the standard zoom. .

以上、上記第1及び第2の実施の形態では、画像シフト時において第3レンズ群(図6の第3レンズ群316、図11の第3レンズ群416)の全体を移動させるようにしたが、第3レンズ群を構成する光学要素の一部のみを移動させるようにしてもよい。また、上記第1及び第2の実施の形態のズーム部(図6のズーム部301、図11のズーム部401)の構成、即ち、ズーム光学系の構成として、標準ズームのみで使用する場合(通常のズームレンズとして使用する場合)に一体として移動するレンズ群の数が3つ(第1レンズ群〜第3レンズ群)のものを示したが、ズーム部の構成はこれに限らず、本発明は、任意の数のレンズ群により構成される例えば無焦点系(アフォーカル)のズーム光学系に対して適用できる。   As described above, in the first and second embodiments, the entire third lens group (the third lens group 316 in FIG. 6 and the third lens group 416 in FIG. 11) is moved during image shift. Only part of the optical elements constituting the third lens group may be moved. In addition, as a configuration of the zoom unit (the zoom unit 301 in FIG. 6 and the zoom unit 401 in FIG. 11) of the first and second embodiments, that is, the configuration of the zoom optical system, only the standard zoom is used ( In the case of using as a normal zoom lens, the number of lens groups that move as a single unit (the first lens group to the third lens group) is shown, but the configuration of the zoom unit is not limited to this. The present invention can be applied to, for example, an afocal zoom optical system including an arbitrary number of lens groups.

ズーム部が任意の数のレンズ群で構成されているとした場合に、標準ズーム時には、通常のズームレンズとして使用する場合と同様に所定(1又は複数)のレンズ群を移動させてズーム倍率を変更する。   Assuming that the zoom unit is composed of an arbitrary number of lens groups, at the time of standard zoom, a predetermined (one or more) lens group is moved in the same way as when used as a normal zoom lens to increase the zoom magnification. change.

画像シフト時には、ズーム部に含まれるレンズ群を所定のズーム倍率に設定した状態(例えばズーム倍率が最小となる状態)に設定すると共に、例えば、被写体光が射出されるズーム部の射出部の近傍の光学要素、即ち、ズーム部の最後段のレンズ群の全体又は一部の光学要素を、そのときの設定位置を基準位置として基準位置から所定移動量分だけ光軸方向に移動させた位置に設定する。これによって、撮影部の左右一対の右全視野範囲VFRと左全視野範囲VFLを左右方向の互いに反対向きとなる方向にシフトさせる。   At the time of image shift, the lens group included in the zoom unit is set to a state where the zoom unit is set to a predetermined zoom magnification (for example, a state where the zoom magnification is minimized) and, for example, in the vicinity of the emission unit of the zoom unit from which subject light is emitted In other words, the entire or a part of the last lens unit of the zoom unit is moved to the optical axis direction by a predetermined movement amount from the reference position with the set position at that time as the reference position. Set. As a result, the pair of right and left full visual field ranges VFR and left full visual field range VFL of the photographing unit are shifted in directions opposite to each other in the left and right directions.

そして、その光学要素の移動による焦点位置のずれを上記実施の形態と同様に第4レンズ群を基準位置から所定移動量分だけ光軸方向に移動させた位置に設定することによって補正するように制御すればよい。   Then, the focal position shift due to the movement of the optical element is corrected by setting the fourth lens group to a position moved in the optical axis direction by a predetermined movement amount from the reference position, as in the above embodiment. Control is sufficient.

また、上記実施の形態の撮影光学系60では、最前部に前置レンズを備えた構成としたが、前置レンズは必ずしも必要ではない。前置レンズの代りに焦点系の第1レンズ群を移動させて基準面RPに合焦させることで、前置レンズの機能を第1レンズ群が代替できる。   In the above-described photographic optical system 60, the front lens is provided at the forefront, but the front lens is not necessarily required. The function of the front lens can be replaced by the first lens group by moving the first lens group of the focal system instead of the front lens to focus on the reference plane RP.

また、上記実施の形態における内視鏡画像の表示形態では、画像シフト時において、撮影部50により取り込んだ右画像IRと左画像ILとを用いて図5(C)のように3D画像と2D画像とを融合した内視鏡画像IR&ILを表示するものとしたが、内視鏡画像の表示形態はこれに限らない。以下に示す内視鏡画像の表示形態に関する処理は、図2に示したプロセッサ装置14における表示画像生成部104の処理によって対応することができる。   Further, in the display form of the endoscopic image in the above-described embodiment, a 3D image and a 2D as shown in FIG. 5C using the right image IR and the left image IL captured by the imaging unit 50 at the time of image shift. Although the endoscope image IR & IL combined with the image is displayed, the display form of the endoscope image is not limited to this. The following processing related to the display mode of the endoscopic image can be handled by the processing of the display image generation unit 104 in the processor device 14 shown in FIG.

例えば、図5(C)において3D画像領域360(3D視野範囲3DR&3DL)のみの画像(右画像IRの右3D画像領域360Rと左画像ILの左3D画像領域360Lの画像)を3D表示装置18に3D画像のみの内視鏡画像として表示してもよい。   For example, in FIG. 5C, the image of only the 3D image area 360 (3D visual field range 3DR & 3DL) (the right 3D image area 360R of the right image IR and the left 3D image area 360L of the left image IL) is displayed on the 3D display device 18. You may display as an endoscopic image only of 3D image.

そして、3D表示装置18の画面において、その3D画像のみの内視鏡画像(又は3D画像と2D画像を融合した内視鏡画像)に対して、所定の操作により切り替え可能に、又は、並列して、3D画像領域360(3D視野範囲3DR&3DL)の画像とその両横の右2D画像領域362R(右2D視野範囲2DR)の画像と左2D画像領域362L(左2D視野範囲2DL)の画像とを含めた全体画像(内視鏡12の全視野範囲VFの全体画像)を2D画像のみの内視鏡画像として表示してもよい。   Then, on the screen of the 3D display device 18, the endoscope image of only the 3D image (or the endoscope image obtained by fusing the 3D image and the 2D image) can be switched by a predetermined operation or in parallel. Thus, an image of the 3D image area 360 (3D visual field range 3DR & 3DL), an image of the right 2D image area 362R (right 2D visual field range 2DR) on both sides thereof, and an image of the left 2D image area 362L (left 2D visual field range 2DL) The entire image including the entire image (the entire image of the entire visual field range VF of the endoscope 12) may be displayed as an endoscopic image including only a 2D image.

3D画像領域360の3D画像を2D画像として表示する形態として、右画像IRの右3D画像領域360Rの画像と左画像ILの左3D画像領域360Lの画像を間引き処理して解像度を低下させて3D画像として認識できないようにする(立体視不能な3D画像とする)形態や、右3D画像領域360Rの画像と左3D画像領域360Lの画像のうちのいずれか一方の画像のみを3D画像領域360の画像として表示する形態や、右3D画像領域360Rの画像と左3D画像領域360Lの画像とを合成、又は、融合した2D画像(合成処理した2D画像)を生成して3D画像領域360の画像として表示する形態などを採用することができる。右3D画像領域360Rの画像と左3D画像領域360Lの画像とを合成(融合)した2D画像として、例えば、それらの画像を重ね合わせた画像(平均した画像)を生成する形態が考えられる。   As a form in which the 3D image of the 3D image area 360 is displayed as a 2D image, the image of the right 3D image area 360R of the right image IR and the image of the left 3D image area 360L of the left image IL are thinned out to reduce the resolution, and 3D Only the image in the 3D image area 360 is configured such that it cannot be recognized as an image (a 3D image that cannot be stereoscopically viewed) or the image in the right 3D image area 360R and the image in the left 3D image area 360L. A form to be displayed as an image, or a 2D image (combined 2D image) generated by combining or merging the image of the right 3D image region 360R and the image of the left 3D image region 360L as the image of the 3D image region 360 A display form or the like can be adopted. As a 2D image obtained by combining (merging) the image in the right 3D image region 360R and the image in the left 3D image region 360L, for example, a mode in which an image (averaged image) obtained by superimposing these images is considered.

なお、3D表示装置18に2D画像を表示する場合に、右眼用表示画像と左眼用表示画像の両方に同一の2D画像を表示してもよいし、いずれか一方のみに2D画像を表示してもよい。内視鏡12の全視野範囲VFの全体画像を2D画像のみの内視鏡画像として表示する場合における右画像IRの右2D画像領域362Rの2D画像と左画像ILの左2D画像領域362Lの2D画像についても同様である。また図5(C)のように3D画像と2D画像とを融合した内視鏡画像IR&ILを表示する場合についても同様である。また、2D画像のみの内視鏡画像は、3D画像を表示するモニタとは別の2D表示用のモニタに表示するようにしてもよい。   In addition, when displaying a 2D image on the 3D display device 18, the same 2D image may be displayed on both the display image for the right eye and the display image for the left eye, or the 2D image is displayed on only one of them. May be. When displaying the entire image of the entire visual field range VF of the endoscope 12 as an endoscopic image of only the 2D image, the 2D image of the right 2D image region 362R of the right image IR and the 2D of the left 2D image region 362L of the left image IL are displayed. The same applies to images. The same applies to the case of displaying an endoscopic image IR & IL in which a 3D image and a 2D image are fused as shown in FIG. Further, the endoscopic image of only the 2D image may be displayed on a monitor for 2D display different from the monitor that displays the 3D image.

また、図5(C)等のように3D画像と2D画像とを融合した内視鏡画像IR&ILや、上記のように3D画像のみの内視鏡画像や2D画像のみの内視鏡画像を表示する場合に、それらの全体を画面内に表示するのではなく、一部の領域の画像のみを切り出して表示するようにしてもよい。例えば、画面上において内視鏡画像を表示する表示エリアの縦横比(横幅/縦幅の値とする)が、内視鏡画像よりも大きい場合、表示エリアの横幅と内視鏡画像の横幅が一致するようにし、表示エリア外となる内視鏡画像の上下の一部の領域の画像を非表示とするようにしてもよい。   In addition, as shown in FIG. 5C, an endoscopic image IR & IL obtained by fusing a 3D image and a 2D image, and an endoscopic image including only a 3D image or an endoscopic image including only a 2D image are displayed as described above. In this case, instead of displaying all of them in the screen, only an image of a partial area may be cut out and displayed. For example, when the aspect ratio of the display area that displays the endoscopic image on the screen (the width / height value) is larger than that of the endoscopic image, the width of the display area and the width of the endoscopic image are The images in the upper and lower partial regions of the endoscopic image that are outside the display area may be hidden.

さらに、内視鏡12の操作部22やプロセッサ装置14の操作部562での所定の操作によって観察者等が画面に表示する内視鏡画像を拡大、縮小できるようにしてもよく、その場合に内視鏡画像の一部が表示エリア外となる場合には、内視鏡画像の一部の領域の画像を切り出して表示エリアに表示させるようにすればよい。このとき内視鏡画像から切り出して表示エリアに表示する画像領域を操作者がスクロール操作等によって変更できるようにしてもよい。   Furthermore, the endoscope image displayed on the screen by the observer or the like may be enlarged or reduced by a predetermined operation on the operation unit 22 of the endoscope 12 or the operation unit 562 of the processor device 14. When a part of the endoscopic image is outside the display area, an image of a partial area of the endoscopic image may be cut out and displayed in the display area. At this time, the operator may be able to change the image area to be cut out from the endoscopic image and displayed in the display area by a scroll operation or the like.

また、図5(C)等のように3D画像と2D画像とを融合した内視鏡画像IR&ILを表示する場合に、3D画像領域360と右2D画像領域362Rとの境界領域、及び、3D画像領域360と左2D画像領域362Lとの境界領域において、立体認識の破綻が生じる。この破綻を低減するため、それらの境界領域の画像に間引き処理などを施し、3D画像から2D画像への急激な飛躍を軽減するようにすると好適である。   Further, in the case of displaying an endoscopic image IR & IL obtained by fusing a 3D image and a 2D image as shown in FIG. 5C, the boundary area between the 3D image area 360 and the right 2D image area 362R, and the 3D image In the boundary region between the region 360 and the left 2D image region 362L, a stereoscopic recognition failure occurs. In order to reduce this failure, it is preferable to perform a thinning process or the like on the images in these boundary regions so as to reduce the rapid jump from the 3D image to the 2D image.

たとえば、図13(A)に示すよう右画像IRの右3D画像領域360Rの左端側の境界領域620Rと、同図(B)に示すように左画像ILの左3D画像領域360Lの右端側の境界領域620Lの画像に対して間引き処理又はぼかし処理などを施して境界領域620R、620Lの画像の鮮明度を低下させる処理を施して、同図(C)のように内視鏡画像IR&ILを表示する。その場合に、右画像IRの境界領域620Rと左画像ILの境界領域620Lの画像に対して間引き処理やぼかし処理などにより鮮明度を低下させる効果を一様に与えるようにしてもよいし、境界に近づく程(右画像IRの境界領域620Rの画像に対しては左端に近づく程、左画像ILの境界領域620Lの画像に対しては右端に近づく程)、間引き処理やぼかし処理などによる鮮明度を低下させる効果を徐々に強くするようにしてもよい。   For example, the boundary region 620R on the left end side of the right 3D image region 360R of the right image IR as shown in FIG. 13A and the right end side of the left 3D image region 360L of the left image IL as shown in FIG. The image of the boundary region 620L is subjected to thinning processing or blurring processing to reduce the definition of the images of the boundary regions 620R and 620L, and the endoscopic image IR & IL is displayed as shown in FIG. To do. In that case, the effect of reducing the sharpness may be given uniformly to the images of the boundary region 620R of the right image IR and the boundary region 620L of the left image IL by thinning processing or blurring processing. (The closer to the left end for the image in the boundary region 620R of the right image IR, the closer to the right end for the image in the boundary region 620L of the left image IL), the sharpness by thinning or blurring processing. The effect of lowering may be gradually strengthened.

なお、右画像IRの境界領域620Rと共に、または、その境界領域620Rの代わりに、左画像ILの左3D画像領域360Lの左端側の境界領域に鮮明度を低下させる処理を施し、左画像ILの境界領域620Lと共に、または、その境界領域620Lの代りに、右画像IRの右3D画像領域360Rの右端側の境界領域に鮮明度を低下させる処理を施してもよい。また、本処理は、3D画像のみの内視鏡画像を表示する場合にも同様に適用することができる。   Note that the processing for reducing the sharpness is performed on the boundary region on the left end side of the left 3D image region 360L of the left image IL together with or instead of the boundary region 620R of the right image IR. A process for reducing the sharpness may be applied to the boundary region on the right end side of the right 3D image region 360R of the right image IR together with the boundary region 620L or instead of the boundary region 620L. Moreover, this process can be similarly applied when displaying an endoscopic image of only a 3D image.

また、上記実施の形態では、軟性の内視鏡12に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、硬性の内視鏡等のように内視鏡の種類にかかわらずに適用できる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the flexible endoscope 12 has been described. However, the present invention can be applied regardless of the type of endoscope such as a rigid endoscope. .

10…立体内視鏡システム、12…立体内視鏡(内視鏡)、14…プロセッサ装置、16…光源、18…3D表示装置、20…挿入部、22…操作部、24…ユニバーサルコード、30…先端部、30a…先端面、32…湾曲部、34…軟性部、50…撮影部、50R…右撮影部、50L…左撮影部、52…照明部、60…撮影光学系、60a…中心軸、60R…右撮影光学系、60L…左撮影光学系、70R、70L…イメージセンサ、71R、71L…受光面(撮像面)、80R、80L…アナログ信号処理部(AFE)、82R、82L…送信部、100…受信部、102…画像処理部、104…表示画像生成部、106…表示制御部、150…3D画像&広角2D画像表示エリア、160…3D画像表示エリア、170…広角2D画像表示エリア、200R、200L…処理部、202R、202L…駆動部、300、400…共用部、301、401…ズーム部、302、402…分離部、304R、404R…右視軸、304L、404L…左視軸、310、410…前置レンズ、312、412…第1レンズ群、314、414…第2レンズ群、316、416…第3レンズ群、318R、418R…右第4レンズ群、318L、418L…左第4レンズ群、560…駆動部、562…操作部、564…制御部、RP…基準面、VF…全視野範囲、VFR…右全視野範囲、VFL…左全視野範囲、3DR…右3D視野範囲、3DL…左3D視野範囲、3DR&3DL…3D視野範囲、2DR…右2D視野範囲、2DL…左2D視野範囲   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stereoscopic endoscope system, 12 ... Stereoscopic endoscope (endoscope), 14 ... Processor apparatus, 16 ... Light source, 18 ... 3D display apparatus, 20 ... Insertion part, 22 ... Operation part, 24 ... Universal cord, 30 ... tip part, 30a ... tip surface, 32 ... curved part, 34 ... soft part, 50 ... photographing part, 50R ... right photographing part, 50L ... left photographing part, 52 ... illumination part, 60 ... photographing optical system, 60a ... Central axis, 60R ... right imaging optical system, 60L ... left imaging optical system, 70R, 70L ... image sensor, 71R, 71L ... light receiving surface (imaging surface), 80R, 80L ... analog signal processing unit (AFE), 82R, 82L DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Transmission part, 100 ... Reception part, 102 ... Image processing part, 104 ... Display image generation part, 106 ... Display control part, 150 ... 3D image & wide angle 2D image display area, 160 ... 3D image display area, 170 ... Wide angle 2D Picture Display area, 200R, 200L ... processing unit, 202R, 202L ... drive unit, 300, 400 ... shared unit, 301, 401 ... zoom unit, 302, 402 ... separation unit, 304R, 404R ... right visual axis, 304L, 404L ... Left visual axis, 310, 410 ... front lens, 312, 412 ... first lens group, 314, 414 ... second lens group, 316, 416 ... third lens group, 318R, 418R ... right fourth lens group, 318L 418L: left fourth lens group, 560: drive unit, 562 ... operation unit, 564 ... control unit, RP ... reference plane, VF ... full field of view, VFR ... right full field of view, VFL ... left full field of view, 3DR ... Right 3D viewing range, 3DL ... Left 3D viewing range, 3DR & 3DL ... 3D viewing range, 2DR ... Right 2D viewing range, 2DL ... Left 2D viewing range

Claims (10)

少なくとも光軸方向に沿って移動可能に構成された変倍系レンズ群及び補正系レンズ群を含み、広角端から拡大端まで変倍可能なズーム光学系と、前記ズーム光学系の被写体側とは反対側に配置された左右一対の撮像素子との間にそれぞれ配置され、撮像素子にそれぞれ被写体像を結像させる左右一対の結像光学系とを備え、前記左右一対の撮像素子により立体視用の左右一対の視差画像を取得する立体撮像装置であって、
前記変倍系レンズ群の移動に伴う焦点位置の変化を補正するために前記補正系レンズ群を移動させる手段であって、前記変倍系レンズ群が広角端にあるときの前記補正系レンズ群の本来の位置よりも光軸方向にシフトさせて視野範囲を左右方向に拡大させる第1の移動手段と、
前記補正系レンズ群が本来の位置よりもシフトされたことに伴う焦点位置のずれを補正するために前記左右一対の結像光学系を光軸方向に移動させる第2の移動手段と、
を備えた立体撮像装置
A zoom optical system including at least a variable magnification system lens group and a correction system lens group configured to be movable along the optical axis direction and capable of zooming from a wide-angle end to an expansion end, and a subject side of the zoom optical system A pair of left and right imaging optical systems that are respectively disposed between a pair of left and right imaging elements disposed on opposite sides, and each forms an image of a subject on the imaging element, for stereoscopic viewing by the pair of left and right imaging elements A stereoscopic imaging device that acquires a pair of left and right parallax images,
Means for moving the correction system lens group in order to correct a change in the focal position accompanying the movement of the zoom system lens group, and the correction system lens group when the zoom system lens group is at the wide-angle end First moving means for shifting the field of view in the left-right direction by shifting in the optical axis direction from the original position of
Second moving means for moving the pair of left and right imaging optical systems in the direction of the optical axis in order to correct a shift of a focal position due to the correction system lens group being shifted from its original position;
3D imaging device .
前記第1の移動手段は、前記補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を可変するシフト量変更手段を有する請求項1に記載の立体撮像装置The stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, wherein the first moving unit includes a shift amount changing unit that varies a shift amount with respect to an original position of the correction system lens group. 前記第1の移動手段は、前記補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を予め決められた固定値とする請求項1に記載の立体撮像装置The stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, wherein the first moving unit sets a shift amount with respect to an original position of the correction system lens group to a predetermined fixed value. 前記ズーム光学系は、4群ズーム方式の機械補正式ズームレンズにおける無焦点系のズーム光学系である請求項1、2、又は3に記載の立体撮像装置4. The stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, wherein the zoom optical system is a non-focal zoom optical system in a four-group zoom mechanical correction zoom lens. 5. 輻輳角を設定する前置レンズを前記ズーム光学系の被写体側に備えた請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の立体撮像装置5. The stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, wherein a front lens for setting a convergence angle is provided on a subject side of the zoom optical system. 前記左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を立体視用の3D画像として生成するとともに、視野範囲が重ならない領域の画像を前記3D画像の左右両側を拡張する平面視用の2D画像として生成する3D画像生成手段を備えた請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の立体撮像装置A 2D image for planar view that generates an image of a region where the visual field ranges of the pair of left and right parallax images overlap as a 3D image for stereoscopic viewing and expands an image of the region where the visual field ranges do not overlap on the left and right sides of the 3D image The stereoscopic imaging device according to claim 1, further comprising: a 3D image generation unit that generates the image as a 3D image. 前記3D画像生成手段は、前記3D画像における前記2D画像との境界領域の画像の鮮明度を低下させる請求項6に記載の立体撮像装置The stereoscopic imaging device according to claim 6, wherein the 3D image generation unit reduces the sharpness of an image in a boundary region between the 3D image and the 2D image. 前記左右一対の視差画像の全体の視野範囲の画像を平面視用の2D画像として生成する2D画像生成手段を備えた請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の立体撮像装置The stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a 2D image generation unit configured to generate an image in the entire visual field range of the pair of left and right parallax images as a 2D image for planar view. 前記2D画像生成手段は、前記左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を間引き処理によって立体視不能な3D画像として生成する請求項8に記載の立体撮像装置The stereoscopic imaging apparatus according to claim 8, wherein the 2D image generation unit generates an image of an area where the visual field ranges of the pair of left and right parallax images overlap as a 3D image that cannot be stereoscopically viewed by thinning processing. 前記2D画像生成手段は、前記左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を合成処理によって2D画像として生成する請求項8に記載の立体撮像装置The stereoscopic imaging apparatus according to claim 8, wherein the 2D image generation unit generates an image of a region where the visual field ranges of the pair of left and right parallax images overlap as a 2D image by a synthesis process.
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