(57)【要約】【課題】この発明の課題は、立体電子撮像装置に関し、左右一対の対物レンズの結像面に配置された一対のＣＭＯＳ撮像センサの相対的な位置ずれを修正する技術を開示する。【解決手段】ＣＭＯＳ撮像センサと対物レンズとをそれぞれ左右一対持った立体電子撮像装置において、前記対物レンズを対物レンズ保持枠に固設し、前記対物レンズに対面し光軸回りに回転可能な機構を持った円筒状のＣＭＯＳ撮像センサ保持手段で、ＣＭＯＳ撮像センサの相対的な傾きを補正し、前記左右の円筒状のＣＭＯＳ撮像センサ保持手段に設置されたＣＭＯＳ撮像センサから読み出す映像信号の走査位置を制御する映像信号読出し制御手段で、前記ＣＭＯＳ撮像センサの相対的な位置ずれを補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＯＳ撮像センサと対物レンズとをそれぞれ左右一対持った立体電子撮像装置において、
前記対物レンズを対物レンズ保持枠に固設し、前記対物レンズに対面し光軸回りに回転可能な機構を持ったＣＭＯＳ撮像センサ保持手段と、
前記左右のＣＭＯＳ撮像センサから読み出す映像信号の走査位置を制御する映像信号読出し制御手段を備えたことを特徴とする立体電子撮像装置。
【請求項２】
対物レンズの保持枠に設けられた２個の嵌合孔に嵌合する円筒状のＣＭＯＳ撮像センサ保持手段は、
その外周に光軸方向に平行な長溝を有し、対物レンズ保持枠に設けられた偏心ピン挿入孔を介して長溝に挿入され回転する偏心ピンで、前記ＣＭＯＳ撮像センサ保持手段を対物レンズの光軸回りに回転する機構を特徴とする請求項１記載の立体電子撮像装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体電子撮像装置に関し、特に画素サイズの小さいＣＭＯＳ撮像センサを用いた立体電子撮像装置を構成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳ撮像センサを構成する画素サイズの微細化と、ＣＭＯＳ撮像センサの小型化及び多画素化が進んでいる。特にＣＭＯＳ撮像センサの画素サイズの小型化は著しく１〜２ミクロン程度の画素サイズが主流になりつつある。
【０００３】
画素サイズの微細化に伴うＣＭＯＳ撮像センサの小型化によって、従来は困難であった細系の内視鏡の先端部にＣＭＯＳ固体撮像センサを２個搭載する立体電子内視鏡装置も可能になってきている。
【０００４】
しかし、画素サイズが１〜２ミクロン程度と微細化するに伴って、左右１対の対物レンズの結像面に１対のＣＭＯＳ撮像センサを装着する場合、例えば左右のＣＭＯＳ撮像センサの水平走査方向を１直線上に合致させるといったような相対的な位置を合わせて装着を機械加工精度のみに頼った機械的構造で行うことは難しい。
【０００５】
立体電子撮像装置の左右の画像では、予め想定した左右の画像の視差以外は相対的な位置ずれがないことが望ましいが、ＣＭＯＳ撮像センサの機械的な取付けでは位置ずれが生じる。そのため特許文献１、特許文献２等にみられるような位置ずれを補正する手段が示されている。
【０００６】
特に、画素サイズが２〜１ミクロン程度と微細化するに伴って、左右１対の対物レンズの結像面に１対のＣＭＯＳ撮像センサを装着する場合、例えば左右のＣＭＯＳ撮像センサの水平走査方向を１直線上に合致させるといったような相対的な位置を合わせて装着を機械加工精度のみに頼った機械的構造で行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２４２５２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の課題は、微小な画素サイズを持つＣＭＯＳ撮像センサを立体電子撮像装置に用いた場合、左系の固体撮像センサと右系の固体撮像センサ間の位置ずれ、例えば水平方向の傾きや、予め想定した左右の画像の視差以外の相対的な位置ずれの等のずれを修正する技術を提示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ＣＭＯＳ撮像センサと対物レンズとをそれぞれ左右一対持った立体電子撮像装置において、前記対物レンズを対物レンズ保持枠に固設し、前記対物レンズに対面し対物レンズの光軸回りに回転可能な機構を持ったＣＭＯＳ撮像センサ保持手段と、
前記左右のＣＭＯＳ撮像センサから読み出す映像信号の走査位置を制御する映像信号読出し制御手段を備えたことを特徴とする立体電子撮像装置であり、
【００１０】
更に、対物レンズの保持枠に設けられた２個の嵌合孔に嵌合する円筒状のＣＭＯＳ撮像センサ保持手段は、
その外周に光軸方向に平行な長溝を有し、対物レンズ保持枠に設けられた偏心ピン挿入孔を介して長溝に挿入され回転する偏心ピンで、前記ＣＭＯＳ撮像センサ保持手段を対物レンズの光軸回りに回転する機構を特徴とする。  
【発明の効果】
【００１１】
この発明による立体電子撮像装置は、対物レンズの光軸に対して回転可能なＣＭＯＳ撮像センサ保持手段のみを簡単な機構部で構成し、左系のＣＭＯＳ撮像センサと右系のＣＭＯＳ撮像センサの相対的な位置合わせは電子的なＣＭＯＳ撮像センサ制御手段で行うので、特に立体電子内視鏡のように狭いスペースに小型撮像素子を用いざるを得ない立体電子撮像装置を小型で安価に生産でき、医用、工業用内視鏡以外の産業分野にも適用可能で広い分野での利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、立体電子内視鏡の基本的な構成を示す。
【図２】図２は、左右の撮像素子からの画像の位置ズレを説明する概念図を示す。
【図３】図３は、本発明による左右一対のＣＭＯＳ撮像センサの水平方向の相対的なずれを修正する機構の説明図を示す。
【図４】図４は図３におけるA-A断面図を示す。
【図５】図５は、本発明による左右一対のＣＭＯＳ撮像センサの水平方向のズレを修正する偏心ピンの動作を説明する説明図である。
【図６】図６は偏心ピンを用いて、左右一対のＣＭＯＳセンサ水平方向のずれを修正する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一般的な立体電子撮像装置は、図１に示すように水平方向に視差を持つように配置された一組の対物レンズ１１Ｒ、１１Ｌの結像面にＣＣＤやＣＭＯＳ撮像センサのような固体撮像センサ１２Ｒ、１２Ｌを配置し、ＣＭＯＳ撮像センサ１１Ｒ、１１ＬはＣＭＯＳ撮像センサの駆動手段１４Ｒ、１４Ｌで駆動される。ここではＲは右目系に相当する撮像系、Ｌは左目系に相当する撮像系で、以降Ｒのついた記号は右目系を、Ｌのついた記号は左目系を示すこととする。
【００１４】
固体撮像センサ１２Ｒ，１２Ｌよりの画像信号は信号処理手段１３Ｒ、１３Ｌ、で信号処理され、信号処理された映像信号はいったん記憶手段（メモリー）１５に記録し、この記録された映像信号は記憶手段１５を制御する制御手段１６によって、右系（Ｒ）、左系（Ｌ）と順次読出して、立体映像信号処理手段１７で、フレームシーケンシャル方式やラインバイライン方式等の立体画像表示装置１８に適した立体映像信号に処理している。
【００１５】
このような立体電子撮像装置では、対物レンズの結像面に配置される一対の固体撮像センサを単純な機構で取付けると、左右の固体撮像センサは上下方向や回転方向にズレを生じる。この状態を図２（Ａ）に示す。
【００１６】
前記固体撮像センサの上下方向や回転方向のずれは、部品の機械加工や装着の精度を上げることで小さくすることができるが、特に画素サイズの小さい固体撮像素子を用い精度の良い立体画像を得るには十分ではない。図２（Ａ）ではズレの状態をわかりやすくするためにズレを大幅に誇張して示している。
【００１７】
一般に立体撮像装置の精度を上げるには、対物レンズと固体撮像センサの相対的な取付けには調整手段を設けている。固体撮像センサとしてＣＭＯＳ撮像センサを用いると、ＣＭＯＳ撮像センサはＣＣＤ等に比較して、その撮像面内で画像の切出しが容易に行えるので、左右のＣＭＯＳセンサの上下方向のズレは電気的に容易に修正できる。この利点を利用して本発明では固体撮像センサとしてＣＭＯＳ撮像センサを用いるが、本発明の技術はＣＣＤ等の固体撮像センサにも利用できることは言うまでもない。
【００１８】
固体撮像センサとしてＣＭＯＳ撮像センサを用いた場合でも、左右のＣＭＯＳ撮像センサの回転方向の相対的なずれは、電気的な修正で行うことはむずかしく、この修正は機械的な取付け位置を機構的に修正する必要がある。
【００１９】
本発明は、図２（Ａ）に示すように左右のＣＭＯＳ撮像センサ１２Ｌ，１２Ｒ水平方向のずれ角（回転方向のずれ）Ｗを簡単で精度よく行い、図２（Ｂ）のように水平方向の傾きを一致させる機構を提供することにある。
【００２０】
ＣＭＯＳ撮像センサ１２Ｌ，１２Ｒの相対的な水平方向の傾きが修正されても、ＣＭＯＳ撮像センサの取り付け位置による差ｄが残るが、機械的な取付けによる誤差量はＣＭＯＳ撮像センサの取付け誤差を数十ピクセル程度で押さえれば、この量ｄの修正はＣＭＯＳ撮像センサ１２Ｌ，１２Ｒからの画像の切出し位置を電気的に制御することで容易に達成できる。
【００２１】
たとえば、相対的な水平方向の傾きが修正されたとしても、図２（Ｃ）に示すように、ＣＭＯＳセンサ１２Ｒが１２Ｌより巾ｄだけ上方にずれている場合では、ＣＭＯＳセンサの走査位置を巾ｄに相当する量だけ水平の走査位置をずらせばよい。
【００２２】
この場合は、ＣＭＯＳセンサ１２Ｌの走査面積が巾ｄに相当するだけ大きくなるので走査巾をｄに相当する量小さくすればよい。
【００２３】
図３に左右のＣＭＯＳセンサの回転方向のズレを簡単に精度よく行う機構を模式的な斜視図で示し、図４は前記図３のＡ−Ａ断面図を示す。なお、説明を簡略化するため図３、図４、図５、図６共に同じ部品は同じ符号を用いている。
【００２４】
図３、図４で対物レンズ２１Ｌ，２１Ｒは対物レンズ保持枠２０に装着される。対物レンズ保持枠２０には対物レンズ２１Ｌ、２１Ｒの光軸を基準としてＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌ，２２Ｒが嵌合する嵌合孔２４Ｌ，２４Ｒが設けられており、ＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌ，２２Ｒは対物レンズ２１Ｌ，２１Ｒの光軸ＰＬ，ＰＲ回りに回転することができる。
【００２５】
ＣＭＯＳ撮像センサ２３Ｌ、２３ＲはＣＭＯＳ撮像センサの中心が対物レンズ２１Ｌ，２１Ｒの光軸に合致するよう精度よくＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌ，２２Ｒに配置固定される。
【００２６】
ＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌ，２２Ｒには、その外周に光軸ＰＬ，ＰＲ方向に平行な長溝２６Ｌ、２６Ｒを設け、対物レンズ保持枠２０の外周側面の設けた偏心ピン３０の挿入孔２５Ｌ，２５Ｒに対面するよう対物レンズ保持枠２０に設けられた嵌合孔２４Ｌ、２４Ｒに装着する。
【００２７】
ＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌ，２２Ｒは偏心ピン３０で光軸ＰＬ，ＰＲの回りに回転させる。図３では偏心ピン３０が偏心ピン挿入孔２５Ｌに挿入される様子を示している。図４では偏心ピン３０が挿入されている状態を示しているが、調整終了後はＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌ，２２Ｒは図示されていないセットビス等の締結手段で対物レンズ保持枠に固定し、偏心ピン３０は取り外しても良い。
【００２８】
図５は偏心ピンの形状の一例と、偏心ピンの動作状態を説明する説明図である。偏心ピン３０は外径Ｒ１の円柱状部品３０ａと、３０ａより外径の小さい外径Ｒ２の円柱状部品３０ｂで構成される。円柱状部品３０ａの外径は対物レンズ保持枠に設けられた偏心ピン挿入孔２５Ｌに嵌合する精度で加工され、円柱状部品３０ｂはＣＭＯＳ撮像センサ保持手段に設けられた長溝２６Ｌの溝巾に合致した精度で加工される。
【００２９】
図５（Ａ）に示すように、初期状態では長溝２６Ｌの中心線が偏心ピン３０の偏心孔２５Ｌの中心線と合致するように設定すると、円柱状部品３０ａを反時計回りに９０°回転させると図５（Ｂ）に示すように長溝２６Ｌは初期状態より上側にｈ＝（１／２）×Ｒ２移動する。
また、初期状態では長溝２６Ｌの中心線が偏心孔２５Ｌの中心線と合致するように設定すると、円柱状部品３０ａを時計回りに９０°回転させると図５（Ｃ）に示すように長溝２６Ｌは初期状態より下側にｈ＝（１／２）×Ｒ２移動する。
【００３０】
このように、偏心ピン３０の回転でＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌに設けた長溝２６Ｌの位置を移動すると、この移動でＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２Ｌが角度U回転する。
図６は、図５の偏心ピン３０の回転でＣＭＯＳ撮像センサ保持手段２２に締結したＣＭＯＳ撮像センサ２３Ｌの動きを説明するための図で、図５（Ａ）と図６（Ａ）を、図５（Ｂ）と図６（Ｂ）を、図５（Ｃ）と図６（Ｃ）をそれぞれ対応して示している。
【００３１】
前記のような機構を用いることで、図２に示したＣＭＯＳ撮像センサの相対的な傾きは容易に修正され、図２（Ｂ）の状態を得ることができる。なお図２に示したＣＭＯＳ撮像センサの相対的な位置ずれ量ｄは、すでに説明したようにＣＭＯＳ撮像センサの走査位置（切出し位置）を変えることで容易に修正できる。
【００３２】
上記説明は左系で説明したが、右目系も同じように構成されている。本説明では左眼系と右眼系がある場合で説明したがＣＭＯＳ撮像センサの相対的な取付け位置誤差が少ない場合は、前記調整手段は左眼系、または右眼系のいずれか片方にあれば十分である。
【符号の説明】
【００３３】
２０            対物レンズ保持枠
２１Ｌ，２１Ｒ  対物レンズ
２２Ｌ，２２Ｒ  ＣＭＯＳ撮像センサ保持手段
２３Ｌ、２３Ｒ  ＣＭＯＳ撮像センサ
２６Ｌ、２６Ｒ  長溝
２５Ｌ、２５Ｒ  偏心ピン挿入孔
２４Ｌ、２４Ｒ  嵌合孔
３０            偏心ピン
ＰＬ、ＰＲ      光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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