KR20110035192A - 3-d endoscope optical system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 입체 내시경 광학계에 관한 것으로, 특히 주시각렌즈, 릴레이렌즈, 결상렌즈부를 모두 1set가 되도록 구성함으로써, 렌즈의 광축 조정이 쉽고 다시점 영상회전의 염려가 없어 화질이 좋고 충분한 입체감을 얻을 수 있도록 하는 입체 내시경 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic endoscope optical system, and in particular, by configuring the vertex lens, the relay lens, and the imaging lens unit in one set, it is easy to adjust the optical axis of the lens, and there is no fear of multi-view image rotation. It relates to a stereoscopic endoscope optical system.
일반적으로 병원에서는 환자의 건강 검진 또는 수술 등을 위해 내시경을 많이 사용하고 있다.In general, hospitals use endoscopes for medical examinations or surgery.
이러한 내시경에는 물체의 촬영을 위한 광학계가 반드시 적용되고 있다.In such an endoscope, an optical system for photographing an object is necessarily applied.
종래의 입체 내시경 광학계는, 촬영 대상 물체에 대한 상을 1차 결상하는 1개의 대물렌즈와, 1차 결상된 상을 전송하는 1개의 릴레이 렌즈와, 상기 릴레이 렌즈를 통해 전송되는 상을 2차 결상하는 1개의 결상렌즈와, 상기 2차 결상된 좌우측 상을 촬상하는 좌우측 촬상소자인 CCD로 구성되는 것이 있고, 또 2개의 대물렌즈와, 2개의 릴레이렌즈와, 2개의 결상렌즈 및 2개의 CCD로 구성되는 것이 있으며, 또는 2개의 대물렌즈와, 1개의 릴레이렌즈와 2개의 결상렌즈 및 2개의 CCD를 포함하여 구성되는 것이 있다.The conventional stereoscopic endoscope optical system includes one objective lens for primary imaging an image of an object to be photographed, one relay lens for transmitting the first imaging image, and secondary imaging for an image transmitted through the relay lens. It consists of one imaging lens and a CCD, which is a left and right image pickup device for imaging the secondary imaged left and right images, and two objective lenses, two relay lenses, two imaging lenses and two CCDs. There is a structure composed of two objective lenses, one relay lens, two imaging lenses, and two CCDs.
그러나, 이와 같은 종래의 입체 내시경 광학계는 근거리에 위치하는 물체의 촬영시 물체에 대한 상의 중심을 일치시키는 주시각 렌즈가 형성되어 있지 않으므로, 좌측과 우측 영상의 중심이 상호 일치하지 않아 물체의 촬영시 선명도가 떨어지는 문제점이 있다.However, in the conventional stereoscopic endoscope optical system, since a vergence lens for matching an image center to an object is not formed when an object located at a near distance is formed, the centers of the left and right images do not coincide with each other. There is a problem of falling sharpness.
또, 상기 1개의 대물렌즈와, 1개의 릴레이렌즈와, 1개의 결상렌즈 및 1개의 CCD로 구성되는 입체 내시경은, 결상렌즈의 일측에 형성되어 영상을 투과 및 반사시켜 좌측과 우측 영상을 분리하도록 구성되기 때문에 조리개의 회전에 따른 영상의 반사시, 반사로 인한 굴절 현상이 발생하기 때문에 영상이 이동(shift)하여 1개의 카메라에 각기 다른 영상이 맺히게 되는 문제점이 있다.The stereoscopic endoscope comprising the one objective lens, one relay lens, one imaging lens, and one CCD is formed on one side of the imaging lens to transmit and reflect an image to separate the left and right images. Since the refraction occurs due to reflection when the image is reflected by the rotation of the aperture, the image is shifted to form a different image in one camera.
또한, 굴절에 의한 영상의 이동량을 조절하기 위하여 회전부의 기울기를 조정해야 하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the inclination of the rotating unit must be adjusted to adjust the amount of movement of the image due to refraction.
그리고, 실제(Real) 3D는 아래 그림 1과 같이, 한점의 물체(녹색원)가 CCD에 맺히는 영상의 위치는 주시각이 제어되었다면 좌측과 우측의 영상이 같고(중심에 위치), 배경은 달라져야 한다.And, in Real 3D, as shown in Figure 1 below, the position of the image where an object (green circle) forms on the CCD should be the same on the left and right images (located in the center) if the viewing angle is controlled. do.
그러나, 상기한 1개의 렌즈들로 구성되는 내시경은 그림 2와 같이 물체가 CCD에 맺히는 영상의 위치만 이동하였을 뿐 물체와 배경(빨간색 4각형)이 동일하게 양쪽으로 이동하였으므로 입체라고 볼 수 없었다.However, the endoscope composed of one lens described above is not a stereoscopic image because only the position of the image where the object is formed on the CCD is moved as shown in Fig. 2 and the object and the background (red quadrangles) are moved to both sides in the same manner.
상기 2개의 대물렌즈와 2개 또는 1개의 릴레이렌즈와 2개의 결상렌즈 및 2개의 CCD로 구성되는 입체 내시경은, 2개의 내시경 셋트(set)가 인체에 들어가게 되므로 크기의 제약이 따르며, 2개의 대물렌즈와 2개의 결상렌즈의 광축 조정이 어렵고, 영상의 회전이 발생하기 쉬우며, 2개의 내시경 셋트(set)로 이루어지기 때문에 인체에 삽입하기 위한 크기의 제약이 따른다.The stereoscopic endoscope consisting of the two objective lenses, the two or one relay lens, the two imaging lenses, and the two CCDs has a limitation of size because two sets of endoscopes enter the human body. It is difficult to adjust the optical axis of the lens and the two imaging lenses, the rotation of the image is easy to occur, and because of the two endoscope sets (set), there is a size constraint for insertion into the human body.
그리고, 상기한 종래의 입체 내시경 광학계는 양안영상만 획득되고, 다시점 영상의 획득은 불가한 문제점 등이 있다.In the conventional stereoscopic endoscope optical system, only a binocular image is obtained, and a multiview image cannot be obtained.
따라서, 이러한 구성으로는 완벽한 입체가 아니거나, 저급의 입체 영상 밖에 얻을 수 없는 문제점이 있다.Therefore, such a configuration is not a perfect stereoscopic, or there is a problem that only low-level stereoscopic images can be obtained.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내시경 광학계의 크기를 작고 간단히 구성하고, 렌즈의 광축조정이 쉽고, 양안 이상 다 시점 입체 영상을 완벽하고 선명하게 얻을 수 있는 입체 내시경 광학계를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make the size of the endoscope optical system small and simple, to easily adjust the optical axis of the lens, and to obtain a multi-view stereoscopic image more than binocularly and clearly. It is to provide a stereoscopic endoscope optical system.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입체 내시경 광학계에 있어서, 물체의 한점에서 출사한 광선을 좌측과 우측으로 평행하게 시준하는 주시각 렌즈와; 상기 주시각 렌즈의 일측에 형성되고 상기 주시각 렌즈에 의해 평행으로 시준된 좌측과 우측 영상을 평행으로 전달하는 릴레이 렌즈와; 상기 릴레이 렌즈의 일측에 형성되며 상기 릴레이 렌즈로부터 평행하게 전달되는 좌측과 우측 영상의 크기를 고정하거나 가변하여 결상되도록 하는 결상렌즈부와; 상기 결상렌즈부에 의해 전달되는 영상을 촬상하는 CCD; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic endoscope optical system comprising: a viewing angle lens for collimating light rays emitted from one point of an object in parallel to left and right sides; A relay lens formed at one side of the vertex lens and transferring the left and right images collimated in parallel by the vertex lens in parallel; An imaging lens unit formed on one side of the relay lens and configured to fix or vary an image size of the left and right images transmitted in parallel from the relay lens; A CCD for capturing an image transmitted by the imaging lens unit; Characterized in that comprises a.
상기 결상렌즈부는, 고정초점렌즈 또는 줌렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The imaging lens unit may include a fixed focus lens or a zoom lens.
상기 줌렌즈로 이루어지는 결상렌즈부는 초점 조절을 이루게 하는 포커싱렌즈와, 초점조절된 상의 배율을 변환시키는 배율변환렌즈와, 진행하는 좌측과 우측 영상을 동일하게 좌측과 우측으로 시분할적으로 투과시키는 조리개와, 시분할적으로 각각 분리 투과된 좌측과 우측 영상을 합성하여 결상시키도록 진행시키는 마스터렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.An imaging lens unit comprising the zoom lens; a focusing lens for adjusting focus; a magnification converting lens for converting a magnification of a focused image; an aperture for time-divisionally passing left and right images in the same way; It is characterized in that it consists of a master lens to proceed to synthesize the image of the left and right transmitted separately separated by time division.
상기 조리개는 고정설치되어 노출광량을 결정하는 제 1 마스크와, 회전중 영상을 하나씩 시분할적으로 진입시켜 투과되도록 하는 제 2 마스크 또는 액정셔터 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The diaphragm may include one of a first mask fixedly installed to determine an amount of exposure light, and a second mask or liquid crystal shutter configured to pass through the image one by one by time division while rotating.
상기 주시각 렌즈의 위치와 조리개의 위치는 상호 공액의 관계에 있도록 형성하는 것을 특징으로 한다.The position of the vergence lens and the aperture stop may be formed to be in a mutually conjugate relationship.
상기 제 2 마스크는 투과공이 양안시점, 4시점, 8시점과 같이 다수로 형성되는 것을 특징으로 한다.The second mask is characterized in that a plurality of penetration holes are formed, such as binocular, four, eight.
상기 제 2 마스크는 동일한 광량을 확보하기 위하여 넓은 투과공이 형성된 부분은 폭이 좁게 분할되고, 좁은 투과공이 형성된 부분은 폭이 넓게 분할되는 것을 특징으로 한다.In order to secure the same amount of light, the second mask may be divided into a portion having a wide transmission hole narrowly and a portion having a narrow transmission hole broadly divided.
또한, 본 발명은 입체 내시경 광학계에 있어서, 물체의 한점에서 출사한 광선을 좌측과 우측으로 평행하게 시준하는 주시각 렌즈와; 상기 주시각 렌즈의 일측에 형성되고 상기 주시각 렌즈에 의해 평행으로 시준된 좌측과 우측 영상을 평행으로 전달하는 릴레이 렌즈와; 상기 릴레이 렌즈의 일측에 형성되며 상기 릴레이 렌즈로부터 평행하게 전달되는 좌측과 우측 영상의 크기를 고정하거나 가변하여 결상시키도록 다수의 결상렌즈를 갖는 결상렌즈부와; 상기 결상렌즈부의 각 결상렌즈를 통해 전달되는 영상을 각각 촬상하는 다수의 CCD; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention also provides a stereoscopic endoscope optical system comprising: a vergence lens for collimating light rays emitted from one point of an object in parallel to left and right sides; A relay lens formed at one side of the vertex lens and transferring the left and right images collimated in parallel by the vertex lens in parallel; An imaging lens unit formed at one side of the relay lens and having a plurality of imaging lenses to fix or vary the size of the left and right images transmitted in parallel from the relay lens; A plurality of CCDs for respectively capturing an image transmitted through each of the imaging lenses of the imaging lens unit; Characterized in that comprises a.
상기 다수의 결상렌즈는 수평 다시점으로 배치하거나 또는 수평 및 수직으로 배치하는 것을 특징으로 한다. The plurality of imaging lenses may be arranged in a horizontal multiview or horizontally and vertically.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 근거리에 위치하는 촬영대상 물체의 촬영시 내시경의 광학계를 진행하는 좌우 영상의 중심을 일치시키는 주시각 렌즈를 통해 촬영대상 물체의 선명한 입체 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of acquiring a clear three-dimensional image of an object to be photographed through a vertex lens that matches the center of the left and right images through the optical system of the endoscope when the object to be photographed is located at a short distance. have.
또, 본 발명은 주시각 렌즈, 릴레이 렌즈, 결상렌즈를 모두 1set으로 형성하여 렌즈의 광축조정이 쉽고, 다수의 투과공을 형성한 제 1 마스크와 제 2 마스크로 이루어지는 조리개 또는 액정셔터를 구비하여 양안 이상 다시점 영상 획득이 가능하며, 다시점 영상회전의 염려가 없어 보다 뛰어난 입체 영상을 얻을 수 있는 효과를 도모할 수 있다.In addition, the present invention is easy to adjust the optical axis of the lens by forming a single lens, a relay lens, and an imaging lens all in one set, and comprises an aperture or liquid crystal shutter composed of a first mask and a second mask having a plurality of transmission holes Multiview images can be obtained more than both eyes, and there is no fear of rotating the multiview images, so that more excellent stereoscopic images can be obtained.
또한, 인체 내부로 삽입되는 주시각 렌즈 및 릴레이렌즈의 교환이 쉽고, 내시경의 내시경의 크기를 작고 간단하게 할 수 있는 효과 등이 있다.In addition, it is easy to replace the vergence lens and the relay lens inserted into the human body, there is an effect that can make the size of the endoscope of the endoscope small and simple.
이하, 본 발명에 따른 입체 내시경 광학계의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the stereoscopic endoscope optical system according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, in all the drawings below, the components having the same functions are not repeated, using the same reference numerals, and the following terms are defined in consideration of functions in the present invention, which are inherently commonly used. It should be interpreted as meaning.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 입체 내시경 광학계의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 결상렌즈부의 조리개를 나 타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 조리개의 제 2 마스크를 다른 실시 예로 나타낸 도면이다. 또, 도 4a는 본 발명에 따른 조리개의 제 1 마스크와 제 2 마스크의 분리 상태를 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a의 결합상태를 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a stereoscopic endoscope optical system according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the aperture of the imaging lens unit according to the invention, Figure 3 is a stop according to the present invention The second mask is shown in another embodiment. 4A is a view illustrating a separated state of a first mask and a second mask of an aperture according to the present invention, and FIG. 4B is a view illustrating a coupled state of FIG. 4A.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 입체 내시경 광학계(100)는, 주시각 렌즈(110)와, 릴레이 렌즈(120) 및, 결상렌즈부(130)로 대별되어 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 4, the stereoscopic endoscope optical system 100 of the present invention is roughly divided into a
상기 주시각 렌즈(110)는, 내시경 광학계(100)의 일측 전방에 배치되어, 촬영대상 물체(200)에서 나온 좌측과 우측 영상(映像)을 평행하게 결정 또는 보정이 용이하도록 볼록렌즈로 형성되는 것이 바람직하다.The
즉, 상기 촬영대상 물체(200)에서 나온 좌측과 우측 영상(광선)은 상호 다른 각도로 진행하게 되나, 상기 주시각 렌즈(110)를 형성함에 따라 좌측과 우측으로 다른 각도로 진행하는 영상을 포커싱 만으로 평행하게 진행하도록 보정할 수 있으므로, 주시각을 제어하는 것과 동일한 역할을 하게 된다. That is, the left and right images (rays) emitted from the photographing
이에 따라, 촬영대상 물체(200)에서 나온 좌측과 우측 영상은 주시각 렌즈(110)를 통해 평행으로 시준(視準)된다.Accordingly, the left and right images from the photographing
이때, 상기 촬영대상 물체(200)의 위치가 주시각 렌즈(110)의 앞초점에 위치하면 물체(200)에서 출사한 영상이 주시각 렌즈(110)를 통과후 완벽하게 평행광으로 시준된다.In this case, when the position of the photographing
그러나, 촬영대상 물체(200)의 위치가 주시각 렌즈(110)의 앞초점에 위치하지 않게 되면 주시각 렌즈(110)를 투과 후, 평행광이 되지 않고 발산 혹은 수렴하 는 광이 되며, 상기 릴레이렌즈(120)는 이러한 상태를 그대로 결상렌즈부(130)로 전달하게 되므로, 상기 결상렌즈부(130)의 1군인 포커싱렌즈(131)가 전후로 이동하여 이후의 광로를 동일하게 하여 영상을 동일한 결상면의 위치에 맺히게 한다.However, when the position of the object to be photographed 200 is not positioned at the front focal point of the
여기서, 시준이라 함은 반사 또는 굴절되는 좌측과 우측 영상(광선)을 평행(일직선상)하게 진행하도록 포커싱에 의해 변환되는 것을 말한다.Here, the collimation means converted by focusing so that the left and right images (rays) that are reflected or refracted are processed in parallel (in a straight line).
이에 따라, 근거리에 위치하는 촬영대상 물체(200)의 촬영시 내시경의 광학계를 진행하는 좌우 영상의 중심을 용이하게 일치시켜 촬영대상 물체(200)의 선명한 입체 영상을 획득할 수 있다.As a result, a clear stereoscopic image of the
상기 릴레이 렌즈(120)는, 상기 주시각 렌즈(110)의 후방 일측에 소정의 간격을 두고 배치되어 평행하게 진행하는 촬영대상 물체(200)의 좌측과 우측 영상을 용이하게 평행으로 전달(전송)하도록 복수의 렌즈로 형성된다.The
여기서, 상기 릴레이 렌즈(120)는 렌즈의 수를 증감시켜서 전체 광학계의 길이를 조정할 수 있다.Here, the
상기 결상렌즈부(130)는 상기 릴레이 렌즈(120)의 일측에 형성되며 상기 릴레이 렌즈(120)로부터 평행하게 전달되는 좌측과 우측 영상의 크기를 고정시키거나 가변시키고, 시분할적으로 투과하고 각각 시분할적으로 투과된 영상을 합성하여 결상되도록 전달하는 역할을 한다.The
여기서, 상기 결상렌즈부(130)는, 영상의 크기를 고정된 상태로 투과시키는 고정초점렌즈 또는 영상의 크기를 가변시킬 수 있는 줌렌즈로 형성하는 것이 바람직하다.Here, the
상기 줌렌즈로 결상렌즈부(130)를 형성할 경우, 초점 조절을 이루게 하는 포커싱렌즈(131)와, 초점조절된 상의 배율을 변환시키는 배율변환렌즈(132)와, 진행하는 좌측과 우측 영상을 동일하게 좌측과 우측으로 시분할적으로 투과시키는 조리개(AS)와, 시분할적으로 각각 투과된 좌측과 우측 영상을 합성하여 결상시키도록 진행시키는 마스터렌즈(135)로 구성된다.When the
상기 조리개(AS)는 회전중 좌우 영상을 하나씩 시분할적으로 교대로 진입시켜 투과되도록 하는 회전원판 또는 액정셔터 중 어느 하나로 이루어진다.The diaphragm AS is made of one of a rotating disc or a liquid crystal shutter to transmit the left and right images one by one in time division alternately during rotation.
여기서, 상기 회전원판으로 이루어지는 조리개(AS)는 모터(M)에 의해 필요시 회전하고 평상시에는 고정되는 투과공(133a)을 갖는 제 1 마스크(133)와, 상기 제 1 마스크(133)의 일측으로 근접하여 진행하는 영상을 시분할적으로 투과시키도록 다수의 투과공(134a)을 갖는 제 2 마스크(134)로 형성된다.Here, the diaphragm AS made of the rotating disc includes a
이러한 조리개(AS)는 상기 제 2 마스크(134)가 모터(M)에 의해 회전시, 상기제 1 마스크(133)와 제 2 마스크(134)의 투과공(133a),(134a)이 일치되는 부분으로 영상이 시분할적으로 투과에 의해서만 진행하게 되므로, 영상의 반사로 인한 굴절 현상이 발생하지 않게 되어 영상이 이동(shift)없이 CCD(140)에 바르고 선명하게 맺히게 한다.The diaphragm AS has the
또, 상기 조리개(AS)는 제 2 마스크(134)의 영상 투과공(134a)이 형성된 판면이 등각도로 나누어지거나, 동일한 광량을 확보하기 위해서는 외주부분은 좁고 내주부분은 넓게 각도를 조정할 수 있도록 다양하게 구성할 수 있다.In addition, the diaphragm AS may have a plate surface on which the
상기 조리개(AS)는 크기(노출광량)를 결정하는 투과공(133a)을 갖는 제 1 마 스크(133)와, 60분의 1초 동안 1회전하면서 좌측과 우측 영상을 양안시점, 4시점 또는 8시점 등으로 촬영하게 하는 다수의 투과공(134a)을 갖는 제 2 마스크(134)로 구성된다.The aperture AS is a
이에 따라, 상기 조리개(MD)의 제 2 마스크(134)의 주기적인 회전동작에 의하여 다수의 투과공(134a)과 제 1 마스크(133)의 투과공(133a)이 일치할 때, 상기 투과공(133a),(134a)을 투과하는 영상을 시분할적으로 획득할 수 있다.Accordingly, when the plurality of penetrating
상기 조리개(AS)를 통과하여 획득된 영상은 상기 마스터렌즈(135)를 투과하면서 합성되므로 근거리에 위치하는 촬영대상 물체(200)의 입체 영상을 보다 양호하게 얻게 된다. Since the image acquired by passing through the aperture AS is synthesized while passing through the
즉, 상기 조리개(AS)의 구성은 반사가 아닌 시분할적 투과로 인해 영상이 굴절되어 발생하는 이동을 방지하게 되므로 좌우 영상의 해상력 차이가 발생하지 않고, 또 양안 영상 이상 다 시점 영상 획득이 가능하게 되어 보다 사실적이고 선명한 입체영상을 구현할 수 있다.That is, the configuration of the diaphragm AS prevents the movement caused by the refraction of the image due to time-divided transmission rather than reflection, so that the resolution difference of the left and right images does not occur, and the multi-view image can be acquired more than the binocular image. Thus, more realistic and clear stereoscopic images can be realized.
그리고, 상기 조리개(AS)의 위치는 주시각 렌즈(110)와 상호 공액(두 점(點)이나 두 선 또는 두 수 따위가 서로 특별(特別)한 관계(關係)를 가져, 서로 바꾸어 놓아도 성질의 논구상(論究上) 변화(變化)가 없는 경우를 일컬음)의 관계에 있도록 형성된다. 이에 따라, 상기 주시각 렌즈(110)의 좌측과 우측을 통과하는 영상(광선)이 그대로 조리개(MD)로 전달되어 조리개(AS)에서도 동일하게 좌측과 우측으로 분리된다.In addition, the position of the diaphragm AS has a special relationship between the
상기 CCD(Charge-Coupled Device)(140)는 상기 결상렌즈부(130)의 일측에 형 성되어 상기 결상렌즈부(130)를 통해 진행하는 좌측과 우측 영상(광선)을 전하로 변환시켜 화상(畵像)을 얻어내는 센서로서, 전하결합소자(電荷結合素子)라고도 부른다. The CCD (Charge-Coupled Device) 140 is formed on one side of the
상기 CCD(140) 칩은 많은 광다이오드 들이 모여있는 칩이다. 각각의 광다이오드에 빛이 빛추어지면 빛의 알갱이 즉 Photon의 양에 따라 전자가 생기고 해당 광다이오드의 전자량이 각각 빛의 밝기를 뜻하게 되어 이 정보를 재구성 함으로써 화면을 이루는 이미지 정보가 만들어진다.The
또한, 본 발명은 상기 마스터렌즈(135)를 통해 진행하는 좌측과 우측의 영상을 하나로 합성하여, 촬상소자인 하나의 CCD(140)를 이용하여 촬상하므로 좌측과 우측 영상에 대한 색차를 없앨 수 있어 보다 뛰어난 영상을 얻을 수 있다.In addition, the present invention synthesizes the image of the left and right through the
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.The operation state of the present invention having the above-described structure will now be described.
먼저, 본 발명에 따른 광학계가 제공된 내시경을 이용하여 근거리 촬영 대상물체(200)를 촬영하게 되면, 촬영대상 물체(200)의 한점에서 출사한 좌측과 우측 영상(광선)은 주시각 렌즈(110)를 통과하면서 평행으로 시준된다.First, when the near-field photographing
상기 주시각 렌즈(110)를 통과하면서 평행으로 시준되어 진행하는 좌측과 우측 영상은 상기 릴레이렌즈(120)를 통해 후방으로 평행하게 전달된다. The left and right images, which collimate in parallel while passing through the
상기 릴레이렌즈(120)를 통과한 좌측과 우측 영상은 결상렌즈부(130)에 입사된다.The left and right images passing through the
계속해서, 상기 결상렌즈부(130)로 입사된 영상은 상기 주시각 렌즈(110)에 의해 완벽하게 평행으로 시준되었기 때문에 결상렌즈부(130)의 제일 앞에 위치하는 포커싱렌즈(131)는 평행으로 진행하는 좌측과 우측 영상을 전후 이동 없이 통과시켜 상기 배율변환렌즈(132)를 통과한 후 광로가 동일하게 되어 조리개(AS)를 투과한다.Subsequently, since the image incident on the
이때, 상기 좌측과 우측 영상은 조리개(AS)의 제 1 마스크(133)와 제 2 마스크(134)의 투과공(133a),(134a)을 시분할적으로 투과하면서 분리되어 양안 또는 양안 이상 다시점 영상이 획득된다.In this case, the left and right images are separated while time-divisionally penetrating the
이어서, 상기 조리개(AS)를 통과한 좌측과 우측 영상은 상기 마스터렌즈(135)를 통하여 합성되어 하나의 CCD(140)에 결상된다.Subsequently, the left and right images passing through the aperture AS are synthesized through the
따라서, 이러한 구성의 입체 내시경 광학계(100)는 주시각 렌즈(110)와 릴레이렌즈(120) 및 결상렌즈부(130)가 모두 1set 이므로 렌즈의 광축 조정이 쉽고, 또 영상을 용이하게 획득할 수 있음과 동시에 영상 회전의 염려가 없어 보다 뛰어난 입체 영상을 얻을 수 있는 것이다.Therefore, the stereoscopic endoscope optical system 100 of this configuration is easy to adjust the optical axis of the lens, and the image can be easily obtained because the
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 이는 상기 결상렌즈부(130)에 영상을 합성하여 진행시키는 마스터렌즈(135)를 하나가 아닌 다수개로 형성하고, 상기 다수의 마스터렌즈(135)를 통해 진행하는 각 영상을 각각 다시점으로 촬상하는 다수의 CCD(140)를 형성함으로써, 다시점 영상을 획득할 수 있는 것이다.On the other hand, Figure 5 is a view showing another embodiment of the present invention, which forms a plurality of
상기 결상렌즈부(130)는 고정초점렌즈로 구성하여 상의 크기를 고정시킬 수 도 있고, 줌렌즈로 구성하여 상의 크기를 가변시킬 수도 있다The
또, 상기 줌렌즈로 구성되는 결상렌즈부(130)는 초점 조절을 이루게 하는 포 커싱렌즈(131)와, 초점조절된 상의 배율을 변환시키는 배율변환렌즈(132)와, 상기 배율변환렌즈(132)를 통과하여 진행하는 영상을 동시에 투과하여 다수로 결상시키도록 진행시키는 다수의 마스터렌즈(135)로 구성된다.In addition, the
여기서, 상기 결상렌즈부(130)는 평행광을 평행광으로 전달하는 역할을 하지만 뒷부분에 여러개의 마스터렌즈(135)를 두기 위하여 광선(빔)의 폭을 확대하는 기능을 동시에 가지고 있다.Here, the
또한, 상기 결상렌즈부(130)의 위치는 상기 주시각 렌즈(110)와 공액지점이 되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the position of the
또, 상기 다수의 마스터렌즈(135)는 수평 다시점으로 배치하거나 또는 수평 및 수직으로 배치하는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. And will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 입체 내시경 광학계의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a stereoscopic optical system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 결상렌즈부의 조리개를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the aperture of the imaging lens unit according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 조리개의 제 2 마스크를 다른 실시 예로 나타낸 도면이다.3 is a view showing another embodiment of the second mask of the aperture according to the present invention.
도 4a는 본 발명에 따른 조리개의 제 1 마스크와 제 2 마스크의 분리 상태를 나타낸 도면이다.4A is a view illustrating a separated state of a first mask and a second mask of an aperture according to the present invention.
도 4b는 도 4a의 결합상태를 나타낸 도면이다.FIG. 4B is a view illustrating a coupling state of FIG. 4A.
도 5는 본 발명의 입체 내시경 광학계의 바람직한 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.5 is a view showing another preferred embodiment of the stereoscopic endoscope optical system of the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※[Description of Reference Numerals]
100 : 입체 내시경 광학계 110 : 주시각 렌즈100: stereoscopic endoscope optical system 110: vision lens
120 : 릴레이 렌즈 130 : 결상렌즈부120: relay lens 130: imaging lens unit
131 : 포커싱 렌즈 132 : 배율변환렌즈131: focusing lens 132: magnification conversion lens
133 : 제 1 마스크 134 : 제 2 마스크133: first mask 134: second mask
133a, 134a : 투과공 M : 모터133a, 134a: through hole M: motor
135 : 마스터 렌즈 140 : CCD135: master lens 140: CCD
AS : 조리개(aperture stop) 200 : 촬영대상 물체AS: Aperture stop 200: Object to be photographed
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