JPH06331937A

JPH06331937A - ステレオ光学装置

Info

Publication number: JPH06331937A
Application number: JP5141568A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Morizumi; 雅明森住
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な機構で被写体領域の減少と幾何学的歪
みを解消すると同時に、小さい被写体について良好な立
体感が得られるようにする。【構成】ステレオレンズを構成する右側レンズ１２及
び左側レンズ１３と、物体側に負レンズ１５、像側に正
レンズ１６を配置した正負組合せレンズ系１４とを設
け、この正負組合せレンズ系１４により上記左右レンズ
１２，１３の主光線が近距離にある被写体３の中心に向
うようにする。上記負レンズ１５の移動により焦点合せ
ができるようにしてもよい。これによれば、被写体３は
ＣＣＤ１７，１８の中心部に結像されるので、被写体像
の重なり部分の減少、幾何学的歪みが解消される。同時
に、左右レンズ１２，１３の主光線２０３，２０４の間
隔がｂからａへ小さくなり、主光線の見込む角度θ2 を
小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば内視鏡等に適用
される撮影又は観察用の光学装置であって、被写体を立
体視するためのステレオ光学装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】被写体を立体的な像として撮影、観察す
るためのステレオ光学装置が周知であり、このステレオ
光学装置では、図４に示されるように、平行配置された
右側レンズ（レンズ系）１と左側レンズ２によって被写
体３へ焦点合せすることができる。これによれば、被写
体３が上記左右レンズ１，２にて異なる角度で捉えら
れ、結像面４，５のそれぞれには異なる角度から見た被
写体３の像が結像することになる。従って、左右レンズ
１，２により得られた像を左右の目で重ねるようにして
見れば、被写体３が立体的な像として観察できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステレオ光学装置では、上記のように左右レンズ１，２
が平行配置されている場合で、撮影しようとする被写体
３が近距離にあるときは、図４に示されるように、被写
体像６が外側端部に寄ってしまう。即ち、上記右側レン
ズ１と左側レンズ２とが所定の間隔を以て配置されるた
め、右側レンズ１では右側へ、左側レンズ２では左側へ
被写体像６が寄ってしまい、左右像が重なる範囲１００
が小さくなる。従って、立体視できる被写体領域が狭く
なり、良好な立体像が得られないことになる。また、右
側レンズ１、左側レンズ２へ被写体３からの光線が斜に
入射することから、図４の被写体像６に示されるよう
に、円状の被写体３が楕円状となるような幾何学的な歪
みが生じるという問題がある。

【０００４】そこで、従来では図５に示されるように、
左右位置に設けられ、合焦のために前後移動可能とされ
た左右レンズ７，８の前段に、左右方向へ振ることがで
きるシリンドリカルレンズＬａと固定レンズＬｂからな
り、偏角プリズムの作用をする偏角レンズ系９，１０を
配置したものが用いられている。なお、この偏角レンズ
系９，１０の代りに、鏡、クサビプリズム等を使用する
こともできる。これによれば、上記偏角レンズ系９，１
０のそれぞれのシリンドリカルレンズＬａを距離に応じ
て外側へ振ってやれば、左右レンズ７，８の主光線が被
写体３の中心へ向くようになり、これにより上記被写体
領域の減少と、幾何学的歪みが解消される。しかし、こ
の場合には、上記のように２系統の左右レンズ７，８を
合焦のために駆動する機構と、偏角レンズ系９，１０に
おいて距離に応じてシリンドリカルレンズＬａを駆動す
る機構の二つの機構が必要であり、構成が複雑となると
同時に、装置も大きくなるという問題があった。

【０００５】また、小さい被写体３を観察する場合、特
に本出願人は内視鏡にて体腔内部位を立体視観察するこ
とを提案しているが、この場合には上記図５の左右レン
ズ７，８の配置間隔を構造上及び取付け上の限界から被
写体３の大きさに応じて十分に小さくすることができな
いという問題があった。即ち、内視鏡で観察される被写
体は、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさであるにも拘ら
ず、図５に示されるように、左右レンズ７，８の配置間
隔からその主光線２００が被写体３でクロスする角度θ
1 が大きくなるので、立体感が不必要に誇張されてしま
い、良好な立体像が得られない。従って、小さい被写体
３を立体視する場合には、上記左右レンズ７，８が小さ
い被写体に応じた小さい角度θ1 で被写体３を見込む必
要がある。

【０００６】更に、内視鏡では上記偏角レンズ系９，１
０が固定状態（シリンドリカルレンズＬａが動かない状
態）で配設されることになるが、通常よりも近接して観
察されるため、上述した左右像の重なり率は通常の被写
体３と比較すると非常に小さくなると同時に、幾何学的
歪みも大きくなるので、これらの除去も簡単ではないと
いう問題がある。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、簡単な機構で被写体領域の減少
と、幾何学的歪みを解消すると同時に、小さい被写体に
ついて良好な立体感が得られるステレオ光学装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項に係るステレオ光学装置は、ステレオレ
ンズを構成する左右レンズと、像側に正レンズ、物体側
に負レンズを配置して組み合せられ、上記左右レンズの
主光線が有限距離にある物体の中心に向うように構成し
た正負組合せレンズ系と、を含んでなることを特徴とす
る。第２請求項記載の発明は、上記正負組合せレンズ系
が正レンズ又は負レンズのいずれか一方の移動により焦
点合せが可能なように構成されたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、正レンズと負レンズの組
合せ機能によって、左右レンズのそれぞれの主光線が有
限距離にある被写体中心へ向けられることになり、視野
中心の被写体像は左右レンズの像面の中心部へ導かれ
る。また、このときの被写体側へ向う主光線は、正レン
ズで中心寄りに屈折して負レンズから被写体中心へ向う
ので、左右レンズの主光線の水平方向の幅が狭められる
ことになる。従って、小さい被写体に応じた小さい角度
を以て被写体を捉えることが可能となる。

【００１０】更に、上記正負レンズのいずれかを前後移
動させれば、任意距離への合焦作用が可能となり、この
場合は従来は二つの機構で行っていた、主光線合せのた
めの偏角機能と合焦機能が一つの機構で実現できること
になる。

【００１１】

【実施例】図１には、実施例に係る電子内視鏡用のステ
レオ光学装置の概略構成が示されており、図１（Ａ）は
無限遠の被写体に焦点合せされた状態、図１（Ｂ）は近
距離（有限距離）の被写体に焦点合せされた状態が示さ
れている。図において、ステレオレンズを構成するため
の一組の結像レンズである右側レンズ１２と左側レンズ
１３が間隔ｂを以て固定状態で設けられ、この左右レン
ズ１２，１３の前段に正負組合せレンズ系１４が取り付
けられる。この正負組合せレンズ系１４は、少なくとも
被写体（物体）側に配置された凹レンズからなる負レン
ズ１５と、像側に配置された凸レンズからなる正レンズ
１６とを含んで構成され、実施例の負レンズ１５、正レ
ンズ１６は所定の合焦距離に合わせられた状態で固定さ
れている。しかし、この正負組合せレンズ系１４は、そ
の大きさが制限されない場合には、上記負レンズ１５又
は正レンズ１６のいずれかを移動可能に構成し、任意の
距離に焦点合せできるようにすることが好ましい。

【００１２】また、この正負組合せレンズ系１４では、
被写体が無限遠にある場合は、図１（Ａ）に示されるよ
うに、右側レンズ１２、左側レンズ１３のそれぞれの主
光線２０１，２０２が、実際の光進行と逆向きで考える
と、正レンズ１６、負レンズ１５を通過して平行光線と
なるように配置される。一方、被写体が有限距離にある
場合は、図１（Ｂ）に示されるように、負レンズ１５を
図１（Ａ）の状態から長さＬだけ繰り出すことによっ
て、右側レンズ１２、左側レンズ１３のそれぞれの主光
線２０３，２０４が、正レンズ１６、負レンズ１５を通
過して所定距離（範囲）の被写体３の中心でクロスする
ように配置される。

【００１３】そして、上記正負組合せレンズ系１４によ
れば、上記図１（Ａ），（Ｂ）の両者に示されるよう
に、各主光線２０１及び２０２と２０３及び２０４は、
正レンズ１６により中心側へ屈折され、負レンズ１５で
は広がることなく被写体３へ向かうので、左右レンズ１
２，１３の位置における主光線２０１，２０２又は２０
３，２０４の間隔ｂが被写体側では小さな間隔ａ（ａ＜
ｂ）に狭められる。更に、上記右側レンズ１２、左側レ
ンズ１３の後段には固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge
Coupled Device ）１７，１８が配設されており、左右
レンズ１２，１３で捉えられた被写体像は、このＣＣＤ
１７，１８の撮像面で結像することになる。

【００１４】上記実施例の構成によれば、上述のように
無限遠の被写体の場合は、図１（Ａ）の設定により無限
遠に焦点合せができ、近距離の被写体３の場合は図１
（Ｂ）のように、負レンズ１５を所定の位置まで繰り出
すことによって、所定の距離範囲に焦点合せができる。
同時に、被写体３を見込む左右レンズ１２，１３の主光
線２０３，２０４を被写体３の中心でクロスさせること
ができ、しかも左右レンズ１２，１３の主光線間隔がｂ
からａまで小さくなる。この結果、図２に示されるよう
に、上記間隔ａの主光線２０３，２０４が見込む角度θ
2 は、間隔ｂ（従来の図５と同様）の主光線２０３，２
０４が見込む角度θ1よりも小さく（θ2＜θ1 ）なる。
従って、小さい角度を以て被写体３を左右方向から捉え
ることができ、小さい被写体３に応じた良好なステレオ
像がＣＣＤ１７，１８にて得られることになる。

【００１５】そして、図３に示されるように、上記ＣＣ
Ｄ１７では右側レンズ１２で形成された被写体像２０
が、ＣＣＤ１８では左側レンズ１３の被写体像２０が中
心位置に結像することになる。従って、左右レンズ１
２，１３で得られた像の重なり範囲を大きく取ることが
でき、かつ像の幾何学的歪みも解消される。

【００１６】また、上記負レンズ１５又は正レンズ１６
のいずれか一方を前後移動可能に構成し、任意の距離に
合焦できるようにした場合には、上述のように正負組合
せレンズ系１４の一つの機構にて、上記合焦させる機能
と、被写体３を見込む左右レンズ１２，１３の主光線を
クロスさせる偏角機能の二つの機能が実行できることに
なる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、第１請求項の発明
によれば、物体側に負レンズ、像側に正レンズを配置し
て組み合せられ、上記左右レンズの主光線が有限距離に
ある物体の中心に向うように構成した正負組合せレンズ
系を、一組の左右レンズの前段に配置するようにしたの
で、簡単な機構により、被写体領域の減少と幾何学的歪
みを解消できると同時に、左右レンズの主光線間隔が狭
められるので、良好な立体感が得られる。

【００１８】また、第２請求項の発明によれば、上記正
負レンズのいずれか一方の移動により焦点合せが可能な
ように構成したので、一つの機構にて主光線合せのため
の偏角機能と合焦機能との両者を行うことができ、小型
な光学装置とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るステレオ光学装置の概略
構成を示す上面図である。

【図２】主光線の見込む角度を示す説明図である。

【図３】実施例での結像状態を示す図である。

【図４】従来のステレオ光学装置の概略構成とその結像
状態を示す図である。

【図５】偏角レンズ系を備えた従来装置の概略構成を示
す上面図である。

【符号の説明】

１，７，１２ … 右側レンズ、２，８，１３ … 左側レンズ、３ … 被写体、１４ … 正負組合せレンズ系、１５ … 負レンズ、１６ … 正レンズ、１７，１８ … ＣＣＤ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステレオレンズを構成する左右レンズ
と、像側に正レンズ、物体側に負レンズを配置して組み
合せられ、上記左右レンズの主光線が有限距離にある物
体の中心に向うように構成した正負組合せレンズ系と、
からなるステレオ光学装置。
【請求項２】上記正負組合せレンズ系は、正レンズ又
は負レンズのいずれか一方の移動により焦点合せが可能
なように構成したことを特徴とする上記第１請求項記載
のステレオ光学装置。