JP2005040205A

JP2005040205A - 立体内視鏡装置

Info

Publication number: JP2005040205A
Application number: JP2003200813A
Authority: JP
Inventors: Shingo Nogami; 慎吾野上; Masahiro Kudo; 正宏工藤; Kazuo Masu; 和夫萬壽; Kazuo Morita; 和雄森田; Takahiro Ogasaka; 高宏小賀坂; Masayuki Irie; 昌幸入江
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】内視鏡本体を大きくすること無く、簡単かつ観察者が一人で観察部位を拡大することができ、観察される映像が左右同じ大きさに調整され、違和感の少ない良好な立体画像を得ることのできる立体内視鏡装置を提供する。
【解決手段】立体内視鏡３のＣＣＤ２Ｒ，２Ｌにより撮像された観察部位の視差の異なる撮像信号がＣＣＵ４Ｒ，４Ｌを介して表示装置７の左右映像用表示素子５Ｒ，５Ｌに表示され、接眼部６Ｒ，６Ｌを介して立体視される。このとき、ＣＣＵ４Ｒ，４Ｌの画像認識部１１Ｒ，１１Ｌによりメモリ１０Ｒ，１０Ｌに記録された画像データとメモリ９Ｒ，９Ｌに記憶されている撮像データとで比較して、観察画像の倍率を変更させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を撮像し、この撮像した被写体像を立体的に観察可能な立体内視鏡装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、細長の挿入部を体腔内に挿入して、直接目視できない被検部位を観察することのできる内視鏡装置が広く用いられている。
【０００３】
また、近年では、通常の内視鏡装置では、被検部位を遠近感のない平面としてしか見ることができないため、複数の観察光学系を並列に設け、これらの光学系の光軸がなす幅輳角を設定して視差を持つように観察光学系を配置し、観察部位を立体視することができようにして、例えば、体腔壁表面等の微細に凹凸等を観察することができ、内視鏡観察による診断や各種処置の効率を向上させた立体視内視鏡装置も数多く提案されている。
【０００４】
この種の関連技術としては、例えば特開平１０−１７４６７３号公報に記載の内視鏡装置や、特開平９−１２７４３５号公報に記載の立体視内視鏡撮像装置、あるいは、特開２００２−８５３３０号公報に記載の立体視内視鏡装置などがある。
【０００５】
前記特開平１０−１７４６７３号公報に記載の内視鏡装置は、結像手段内に介設され、観察光学系の軸方向に対して入射光の角度を変化させる入射角変化要素と、この入射角変更要素による入射光の角度の変化量を制御する制御手段とを備え、上記入射角変更要素によって撮像手段に結像される内視鏡像の位置を変換させることで、上記撮像手段によって観察される内視鏡像の領域を可変させる内視鏡移動手段を設けて構成したことが特徴である。
【０００６】
この構成により、３ＣＣＤカメラやＨＤＴＶカメラや、可視光外（赤外線・紫外線）カメラなどの大型で重量の大きい撮像手段を用いた視野変換カメラの小型化を実現する目的を達成しようとしている。
【０００７】
また、前記特開平９−１２７４３５号公報に記載の立体視内視鏡撮像装置は、内視鏡に対して着脱自在に構成され、視差を持った左右の被写体像をそれぞれ結像する一対の結像光学系と、この結像光学系により撮像された被写体像を撮像する撮像手段とを有する立体視内視鏡撮像装置において、前記結像光学系を、円筒上のレンズに対して光路に不要な周縁部分の少なくとも一部をカットして異形に形成したレンズを含んで構成したことが特徴である。
【０００８】
この構成により、２組の結像光学系を備えた構成においても、小型で扱いやすく、且つ良好な画像を得ることが可能な立体視内視鏡撮像装置を得る目的を達成しようとしている。
【０００９】
さらに、前記特開２００２−８５３３０号公報に記載の立体視内視鏡装置は、一対の撮像手段の撮像面に各々に視差が異なる一対の被写体像を結像させる光学系を有し、前記撮像手段により結像された一対の被写体像を交互に又は同時に表示して、立体画像を得る立体視内視鏡装置において、前記一対の被写体像の倍率を可変する変倍光学系し、前記一対の変倍光学系を駆動する駆動手段と、前記一対の被写体画像同士を比較する画像比較手段と、この画像比較手段の比較結果に基づき、前記一対の被写体像の大きさが略等しくなるように前記駆動手段を制御する変倍制御手段とを具備して構成したことが特徴である。
【００１０】
この構成により、自動的に左右の変倍を等しくすることの可能な立体視内視鏡装置を得る目的を達成しようとしている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１７４６７３号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平９−１２７４３５号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開２００２−８５３３０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−１７４６７３号公報及び特開平９−１２７４３５号公報を含む従来の立体視内視鏡撮像装置では、視差を得るために左右別々の光学系を有するため、立体視内視鏡撮像システムを構成する立体内視鏡が通常の内視鏡よりも大きなものになってしまう。また、内視鏡の映像を拡大するためには、ズーム用の光学系を内視鏡内部に装備していることから、さらに、内視鏡が大きくなってしまう。つまり、内視鏡が大きくなると、患者を処置するスペースが少なくなり、作業が難しくなる場合もある。
【００１５】
また、立体視内視鏡装置において、ズーム機構を有していない構成の場合には、助手などによる手作業で内視鏡を観察部位に近づけなくてはならず、観察者が望む大きさにするためには、観察者と助手の息が合う必要があり、熟練を要することになり、簡単に観察部位の内視鏡映像を拡大することは困難である。
【００１６】
また、観察する左右の映像の大きさが異なると、違和感を生じることがあるので、例えば前記特開２００２−８５３３０号公報に記載の立体視内視鏡に示すように、左右の映像が同じになるよう、内視鏡内部に光学系を持たせ、調整させる方式が開示されてはいるが、内視鏡自体が大きな物になってしまうといった問題点があった。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、内視鏡本体を大きくすること無く、簡単かつ観察者が一人で観察部位を拡大することができ、観察される映像が左右同じ大きさに調整され、違和感の少ない良好な立体画像を得ることのできる立体内視鏡装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明の立体内視鏡装置は、被写体を視差を持った左右の被写体像としてそれぞれ撮像する一対の第１，第２の撮像手段を有する内視鏡と、前記第１，第２の撮像手段により撮像された撮像信号をそれぞれ記憶する第１，第２の記憶手段と、前記第１，第２の撮像手段により撮像された撮像信号に処理を施して映像信号に変換する第１，第２の処理手段と、前記第１，第２の撮像手段により撮像された被写体の大きさをそれぞれ算出する第１，第２の算出手段と、前記第１，第２の算出手段により算出された被写体の大きさを、基準となる画像の大きさとそれぞれ比較する第１，第２の比較手段と、前記第１の撮像手段で撮像された被写体像を表示する第１の表示部と、前記第２の撮像手段で撮像された被写体像を表示する第２の表示部とを有し、これら第１，第２の表示部が左右併設された表示手段と、前記表示手段に設けられ、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の倍率を可変する第１，第２の変倍光学系と、前記第１，第２の変倍光学系を駆動する第１，第２の駆動手段と、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさを変更させるように前記第１，第２の駆動手段を制御する第１，第２の制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２に記載の発明の立体内視鏡装置は、請求項１に記載の立体内視鏡装置において、前記第１，第２の制御手段は、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさを拡大させるように前記第１，第２の駆動手段を制御することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明の立体内視鏡装置は、請求項１に記載の立体内視鏡装置において、前記第１，第２の制御手段は、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさが略同じ大きさとなるように前記第１，第２の駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【００２０】
この構成により、内視鏡本体を大きくすること無く、簡単かつ観察者が一人で観察部位を拡大することができ、観察される映像が左右同じ大きさに調整され、違和感の少ない良好な立体画像を得ることのできる立体内視鏡装置を実現する。
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
第１の実施の形態：
（構成）
図１乃至図４は本発明に係る立体内視鏡装置の第１の実施の形態を示し、図１は該立体内視鏡装置の全体構成を示す構成図であり、図２は図１のＣＣＵの具体的な構成を示す構成図、図３は図１の表示装置の具体的な構成を示す構成図、図４は図１の接眼部の具体的な構成を示す構成図である。なお、図１中の表示装置においては、該装置を上側からみた状態を示している。
【００２２】
本実施の形態の立体内視鏡装置１は、図１に示すように、体腔内に挿入され、先端に位置する観察部位の光学像を一定の視差を有す一対の撮像手段（ＣＣＤであり、以下ＣＣＤと称す）２Ｒ，２Ｌまで伝送する立体内視鏡３と、ＣＣＤ２Ｒ，２Ｌで撮像された信号を映像信号に変換するための２台のカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと称す）４Ｒ，４Ｌと、映像信号に基づく画像を表示する表示素子５Ｒ，５Ｌと、これら表示素子５Ｒ，５Ｌに表示された画像を観察者に目視させるための接眼部６Ｒ，６Ｌを有する表示装置７と、前記接眼部６Ｒ，６Ｌの各種駆動を制御する制御装置８Ｒ，８Ｌとを含んで構成されている。
【００２３】
立体内視鏡３は、先端部に配される観察光学系によって観察部位の光学像を得、その光学像を所定の寸法で左右一対に配された撮影手段ＣＣＤ２Ｒ，２Ｌにより撮像（結像）し、それぞれ視差の異なる撮像信号をＣＣＵ４Ｒ，４Ｌに供給する。
【００２４】
ＣＣＵ４Ｒ，４Ｌは、供給された撮像信号に所定の処理を施して映像信号を得、後述する表示装置７の表示素子５Ｒ，５Ｌに供給して該映像信号に基づく画像を表示させると同時に、後述するが表示装置７を制御するための制御信号を生成する。
【００２５】
次に、ＣＣＵ４Ｒ，４Ｌの具体的な構成を図２を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図２に示すように、ＣＣＵ４Ｒは、ＣＣＤ２Ｒからの撮像信号が図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、変換された撮像データを記録するメモリ９Ｒと、基準画像として手術用の針の写真を複数の角度で撮影した画像データが予め記録されたメモリ１０Ｒと、前記メモリ９Ｒより読み出されたＣＣＤ２Ｒからの撮像データを所定の信号処理を施して映像信号に変換し右映像用表示素子５Ｒに出力する映像信号変換部１５Ｒと、前記メモリ１０Ｒに記録された画像データと前記メモリ９Ｒに記憶されているＣＣＤ２Ｒからの撮像データとを比較し相関を求め、得られた映像信号から手術用の針を検出する画像認識部１１Ｒと、この画像認識部１１Ｒで得られた手術用の針をメモリ９Ｒのアドレス情報より、手術用の針の大きさを算出する大きさ算出部１２Ｒと、手術用の針の閾値を予め記録したメモリ１３Ｒと、前記大きさ算出部１２Ｒからの算出結果とメモリ１３Ｒから読み出された閾値とを比較し比較結果を、後述するモータ制御装置２２Ｒに出力する比較部１４Ｒと、を含んで構成されている。
【００２７】
このような構成のＣＣＵ４Ｒにおいては、映像信号変換部１５Ｒによって、前記メモリ９Ｒより読み出されたＣＣＤ２Ｒからの撮像データに所定の信号処理を施して映像信号に変換し右映像用表示素子５Ｒに出力される。
【００２８】
同時に、前記画像認識部１１Ｒによって、前記メモリ１０Ｒに記録された画像データと前記メモリ９Ｒに記憶されているＣＣＤ２Ｒからの撮像データとを比較し相関を求め、得られた映像信号から手術用の針を検出し、その後、大きさ算出部１２Ｒによって、画像認識部１１Ｒで得られた手術用の針の大きさをメモリ９Ｒのアドレス情報を用いて算出し、そして、比較部１４Ｒによって、この大きさ算出部１２Ｒの算出結果とメモリ１３Ｒから読み出された手術用の針の閾値とが比較され、比較結果が得られる。
【００２９】
すなわち、実際の撮像画像から得られた手術用の針の大きさと、針の閾値との差分情報を得ることができ、これを後述する表示装置７内の光学系の拡大／縮小機構を駆動制御するモータ制御装置２２Ｒに対する制御信号として用いるようにする。
【００３０】
前記ＣＣＵ４Ｌの構成及び作用についても、図２に示すＣＣＵ４Ｒの構成及び作用と同様である。
【００３１】
次に、表示装置７の具体的な構成を図３を参照しながら詳細に説明する。なお、図３は該表示装置を上側からみた図である。
【００３２】
図３に示すように、表示装置７は、本体の背面側に所定の間隔で左右に配された一対の左映像用表示素子５Ｌ及び右映像用表示素子５Ｒと、本体の正面側（観察者側）に所定の眼幅となるように左右に配された一対の左接眼部６Ｌ及び右接眼部６Ｒとを有して構成されている。
【００３３】
また、表示装置７内部には、図に示すように、左映像用表示素子５Ｌが左接眼部６Ｌにより観察され、右映像用表示素子５Ｒが右接眼部６Ｒより観察される様、反射部材７ａを有する一対のミラー部１６を設けている。なお、ミラー部１６の代わりに、仕切り板を本体中央部に設けて右接眼部６Ｒから左映像用表示素子５Ｌを見えないようにし、左接眼部６Ｌから右映像用表示素子５Ｒを見えないように構成しても良い。
【００３４】
したがって、上記構成の表示装置７では、左映像用表示素子５Ｌに表示された観察画像は、一方のミラー部１６の反射面によって反射された後、反射部材７ａの二つの反射面の一方の面に反射されることによって、左接眼部６Ｌに導かれることになる。一方、右映像用表示素子５Ｒに表示された観察画像は、他方のミラー部１６の反射面によって反射された後、反射部材７ａの二つの反射面の他方の面に反射されることによって、右接眼部６Ｒに導かれることになる。
【００３５】
つまり、観察者は、これら左接眼部６Ｒ及び左接眼部６Ｌに、両眼５０を当てた状態で同時に見ることにより、双方の接眼部６Ｒ，６Ｌに導かれた観察画像が視差を持つ画像であることから、この観察画像を立体的に観察することができることになる。
【００３６】
また、１つの表示素子と、接眼部に液晶シャッターを備え、左右の画像を交互に観察させる時分割方式や、１つの表示素子の１ライン毎に偏光方向の異なる偏光板を貼り付け、接眼部に偏光板を備え、左右の画像を左右の目で別々に観察させる方式など、従来から行われている立体用の表示手段を組み込んでも良い。
【００３７】
次に、接眼部６Ｒの具体的な構成及びこれを制御する制御装置８Ｒの構成について図４を参照しながら詳細に説明する。
【００３８】
図４に示すように、接眼部６Ｒは、把持部材６ａに把持された凸レンズ１７Ｒと、この凸レンズ１７Ｒの光軸上に配され、前記把持部材６ａに把持された凹レンズ１８Ｒと、これら凸レンズ１７Ｒ，凹レンズ１４Ｒとの間隔距離をモータ２０Ｒの回転動力を用いて変更するためのギア組１９Ｒと、このギア組１８Ｒに動力を伝達するための動力発生手段であるモータ２０Ｒと、を含んで構成されており、図１に示す制御装置８Ｒは、前記ＣＣＵ４Ｒ内の比較部１４Ｒからの比較結果と前記モータ２０Ｒの回転量の関係を予め測定して記憶したメモリ２１Ｒと、前記比較部１４Ｒからの比較結果（制御信号）とメモリ２１Ｒからの記憶データに基づき前記モータ２０Ｒの回転駆動を制御するモータ制御部２２Ｒとを含んで構成されている。
【００３９】
なお、図中には、ギア組１９Ｒ，モータ２０Ｒ等が、接眼部６Ｒの外部に配されたように示されているが、これらの構成部材は前記表示装置７内に収容されており、該接眼部６Ｒの外部には露出しないようになっている。
【００４０】
把持部材６ａは、それぞれ凸レンズ１７Ｒ，及び凹レンズ１８Ｒを、光軸上に移動自在に把持しており、これら凸レンズ１７Ｒ，凹レンズ１８Ｒは、それぞれ接続されるギア組１９Ｒによってその間隔が変更可能である。
このような構成の接眼部６Ｒでは、前記比較部１４Ｒとメモリ２１Ｒから得られたモータ２０Ｒの回転量をモータ制御装置２２Ｒによる駆動制御により、モータ２０Ｒを回転させ、凸レンズ１７Ｒと凹レンズ１８Ｒとの位置（間隔距離）を変更することにより、表示素子５Ｒ上に表示された観察画像の倍率を変更することが可能となる。
【００４１】
また、前記接眼部６Ｌは、前記接眼部６Ｒと同様に構成されており、また作用についても同様である。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、上述したように観察倍率を変更するとともに、図３に示すミラー部１６を回転させ、輻輳角とピント位置を調整するように構成しても良い。
【００４３】
また、メモリ１０Ｒ，１０Ｌに予め記憶される基準画像は、手術用の糸や、観察対象の血管や神経を示す画像データであっても良い。
【００４４】
また、前記接眼部６Ｒ，６Ｌ内部の凸レンズ１７Ｒ，１７Ｌ、凹レンズ１８Ｒ，１８Ｌが駆動する代わりに、表示素子５Ｒ，５Ｌが観察者の両眼に近づくように移動可能に構成しても良い。
【００４５】
さらに、観察者の意思で、観察画像の拡大／縮小を行うことができるように手動の切り替えスイッチを設け、該切り替えスイッチの動作にあわせ、接眼部６Ｒ，６Ｌの凸レンズ１７Ｒ，１７Ｌ、凹レンズ１８Ｒ，１８Ｌが駆動し、観察者の所望の表示サイズに拡大できる様に駆動制御可能な構成としても良い。
【００４６】
（作用）
次に、本実施の形態の特徴となる作用を図１乃至図４を参照しながら詳細に説明する。なお、説明簡略化のために右映像における作用について説明するが、勿論左映像における作用についても同様である。
【００４７】
いま、術者が図１に示す立体内視鏡装置１を用いて、体腔内の観察部位の手術を行いながら観察部位の観察画像を観察するものとする。
【００４８】
すると、立体内視鏡３にて、先端部に配される観察光学系によって観察部位の光学像が得られ、その光学像が撮影手段ＣＣＤ２Ｒ，２Ｌにより撮像（結像）され、その後、これら視差の異なる撮像信号がＣＣＵ４Ｒ，４Ｌに供給される。
【００４９】
そして、ＣＣＵ４Ｒにおいて、図２に示すように、映像信号変換部１５Ｒによって、メモリ９Ｒより読み出されたＣＣＤ２Ｒからの撮像データに所定の信号処理を施して映像信号に変換し表示装置７の右映像用表示素子５Ｒに出力される。
【００５０】
その後、表示装置７では、右映像用表示素子５Ｒに表示された観察画像は、他方のミラー部１６の反射面によって反射された後、反射部材７ａの二つの反射面の一方の面に反射されることによって、右接眼部６Ｒに導かれることになる。左映像用表示素子５Ｌについても同様に作用する。つまり、観察者は、これら左接眼部６Ｒ及び左接眼部６Ｌに、両眼を当てた状態で同時に見ることにより、双方の接眼部６Ｒ，６Ｌに導かれた観察画像が視差を持つ画像であることから、この観察画像を立体的に観察することができることになる。
【００５１】
一方、ＣＣＵ４Ｒにおいて、前記画像認識部１１Ｒによって、前記メモリ１０Ｒに記録された画像データと前記メモリ９Ｒに記憶されているＣＣＤ２Ｒからの撮像データとで比較されて相関が求められ、得られた映像信号から手術用の針を検出し、その後、大きさ算出部１２Ｒによって、画像認識部１１Ｒで得られた手術用の針の大きさが、メモリ９Ｒのアドレス情報を用いることによって算出される。
【００５２】
その後、この大きさ算出部１２Ｒにより算出された算出結果は、比較部１４Ｒによって、メモリ１３Ｒから読み出された手術用の針の閾値とで比較され、比較結果、すなわち、実際の撮像画像から得られた手術用の針の大きさと、針の閾値との差分情報が得られ、これがモータ制御装置２２Ｒに供給される。
そして、このモータ制御装置２２Ｒは、前記比較部１４Ｒからの比較結果とメモリ２１Ｒに記憶されたデータとに基づき得られた回転量となるようにモータ２０Ｒの回転を駆動制御し、このモータ２０Ｒと連結するギア部１９Ｒを駆動させることで、凸レンズ１７Ｒと凹レンズ１８Ｒとの位置（間隔距離）を変更する。これにより、表示素子５Ｒ上に表示された観察画像の倍率を自動的に変更することができる。
【００５３】
例えば、広角、あるいは望遠となる倍率となったときの動作例が図４（ａ），図４（ｂ）に示されている。
【００５４】
比較部１４Ｒからの比較結果とメモリ２１Ｒとのデータとの関係が広角の倍率となるものであったとすると、モータ制御装置２２Ｒは、図４（ａ）に示すように、凸レンズ１７Ｒと凹レンズ１８Ｒとを所定の幅広の間隔で且つ、光軸上の接眼部６Ｒの中央近傍に配されるようにモータ２０Ｒの回転を制御する。これにより、倍率が広角に変更された観察画像、つまり、観察画像を縮小させて観察することができる。
【００５５】
一方、比較部１４Ｒからの比較結果とメモリ２１Ｒとのデータとの関係が望遠の倍率となるものであったとすると、モータ制御装置２２Ｒは、図４（ｂ）に示すように、凸レンズ１７Ｒと凹レンズ１８Ｒとを所定の幅狭の間隔で且つ、光軸上の接眼部６Ｒの後端側（観察する方向とは逆側）近傍に配されるようにモータ２０Ｒの回転を制御する。これにより、倍率が望遠となり、つまり、観察画像を大きく拡大させて観察することができる。
なお、ＣＣＵ４Ｌ，右映像用表示素子５Ｌ，接眼部６Ｌに伴う左映像についても同様に作用する。
【００５６】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、手術中観察したい手術用の針を検出して自動的に観察画像を拡大表示させることができるので、観察し易くなる。また、視差のある左右の観察画像が接眼部６Ｌ，６Ｒを介して導かれるので、該観察画像を立体的に観察することができ、また拡大されることで、奥行きが判別し易くなり、観察性能の向上化に大きく寄与する。さらに、立体内視鏡３にはズーム光学系が不要であることから、該立体内視鏡３の小型化を図ることができる。
【００５７】
第２の実施の形態：
（構成）
図５乃至図８は本発明に係る立体内視鏡装置の第２の実施の形態を示し、図５は該立体内視鏡装置の全体構成を示す構成図であり、図６は図５のＣＣＵの具体的な構成及び比較部との接続構成を示す構成図、図７は図５の表示装置の具体的な構成を示す構成図、図８は図５の接眼部の具体的な構成を示す構成図である。なお、図５中の表示装置においては、該装置を上側からみた状態を示している。
【００５８】
本実施の形態の立体内視鏡装置１０１は、略前記第１の実施の形態と同様に、図５に示すように、体腔内に挿入され、先端に位置する観察部位の光学像を一定の視差を有す一対のＣＣＤ１０２Ｒ，ＣＣＤ１０２Ｌまで伝送する立体内視鏡１０３と、ＣＣＤ１０２Ｒ，１０２Ｌで撮像された信号を映像信号に変換するための２台のＣＣＵ１０４Ｒ，１０４Ｌと、ＣＣＵ１０４Ｒ，１０４Ｌからの検出された信号を比較する比較部１０５と、映像信号に基づく画像を表示する表示素子１０６Ｒ，１０６Ｌと、これら表示素子１０６Ｒ，１０６Ｌに表示された画像を観察者に目視させるための接眼部１０７Ｒ，１０７Ｌを有する表示装置１０８と、前記接眼部１０７Ｒ，１０７Ｌの各種駆動を制御する制御装置１０９Ｒ，１０９Ｌとを含んで構成されている。
【００５９】
立体内視鏡１０３は、先端部に配される観察光学系によって観察部位の光学像を得、その光学像を所定の寸法で左右一対に配された撮影手段ＣＣＤ１０２Ｒ，１０２Ｌにより撮像（結像）し、それぞれ視差の異なる撮像信号をＣＣＵ１０４Ｒ，１０４４Ｌ及び比較部１０５に供給する。
【００６０】
ＣＣＵ１０４Ｒ，１０４Ｌは、供給された撮像信号に所定の処理を施して映像信号を得、後述する表示装置１０８の表示素子１０６Ｒ，１０６Ｌに供給して該映像信号に基づく画像を表示させると同時に、後述するが表示装置１０８を制御するための制御信号を生成し比較部１０５に出力する。
【００６１】
次に、ＣＣＵ１０４Ｒ，１０４Ｌの具体的な構成及び比較部との接続構成を図６を参照しながら詳細に説明する。
【００６２】
図６に示すように、ＣＣＵ１０４Ｒは、ＣＣＤ１０２Ｒからの撮像信号が図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、変換された撮像データを記録するメモリ１１０Ｒと、基準画像として手術用の針の写真を複数の角度で撮影した画像データが予め記録されたメモリ１１１Ｒと、前記メモリ１１０Ｒより読み出されたＣＣＤ１０２Ｒからの撮像データを所定の信号処理を施して映像信号に変換し右映像用表示素子１０６Ｒに出力する映像信号変換部１１４Ｒと、前記メモリ１１１Ｒに記録された画像データと前記メモリ１１０Ｒに記憶されているＣＣＤ１０２Ｒからの撮像データとを比較し相関を求め、得られた映像信号から手術用の針を検出する画像認識部１１２Ｒと、この画像認識部１１２Ｒで得られた手術用の針をメモリ１１０Ｒのアドレス情報より、手術用の針の大きさを算出し、算出結果を比較部１０５に出力する大きさ算出部１１３Ｒと、を含んで構成されている。
【００６３】
前記比較部１０５は、ＣＣＵ１０４Ｒの大きさ算出部１１３Ｒからの算出結果と、ＣＣＵ１０４Ｌの大きさ算出１１３Ｌからの算出結果とが入力され、これらの算出結果を比較し比較結果を、後述するモータ制御装置１２１Ｒ，１２１Ｌにそれぞれ出力する。
【００６４】
このような構成のＣＣＵ４Ｒにおいては、映像信号変換部１１４Ｒによって、前記メモリ１１１Ｒより読み出されたＣＣＤ１０２Ｒからの撮像データに所定の信号処理を施して映像信号に変換し右映像用表示素子１０６Ｒに出力される。
【００６５】
同時に、前記画像認識部１１２Ｒによって、前記メモリ１１１Ｒに記録された画像データと前記メモリ１１０Ｒに記憶されているＣＣＤ１０２Ｒからの撮像データとを比較し相関を求め、得られた映像信号から手術用の針を検出し、その後、大きさ算出部１１２Ｒによって、画像認識部１１２Ｒで得られた手術用の針の大きさをメモリ１１０Ｒのアドレス情報を用いて算出し比較部１０５に供給する。そして、比較部１０５Ｒによって、このＣＣＵ１０４Ｒの大きさ算出部１１３Ｒからの算出結果と、他方のＣＣＵ１０４Ｌの大きさ算出１１３Ｌからの算出結果とが比較され、比較結果が得られる。
【００６６】
すなわち、実際の撮像画像から得られた右用観察画像における手術用の針の大きさと、左用観察画像における手術用の針の大きさとの差分情報を得ることができ、これを後述する表示装置１０８内の左右の光学系の拡大／縮小機構を駆動制御するモータ制御装置２２Ｒに対する制御信号として用いるようにする。
【００６７】
前記ＣＣＵ１０４Ｌの構成及び作用についても、図６に示すＣＣＵ１０４Ｒの構成及び作用と同様である。
【００６８】
次に、表示装置１０８の具体的な構成を図７を参照しながら詳細に説明する。なお、図７は該表示装置を上側からみた図である。
【００６９】
図７に示すように、表示装置１０８は、前記第１の実施の形態と同様に本体の背面側に所定の間隔で左右に配された一対の左映像用表示素子１０６Ｌ及び右映像用表示素子１０６Ｒと、本体の正面側（観察者側）に所定の眼幅となるように左右に配された一対の左接眼部１０７Ｌ及び右接眼部１０７Ｒとを有して構成されている。
【００７０】
また、表示装置１０８内部には、図に示すように、左映像用表示素子１０６Ｌが左接眼部１０７Ｌにより観察され、右映像用表示素子１０６Ｒが右接眼部１０７Ｒより観察される様、反射部材７ａを有する一対のミラー部１１５を設けている。なお、ミラー部１１５の代わりに、仕切り板を本体中央部に設けて右接眼部１０７Ｒから左映像用表示素子１０６Ｌを見えないようにし、左接眼部１０７Ｌから右映像用表示素子１０６Ｒを見えないように構成しても良い。
【００７１】
したがって、上記構成の表示装置１０８では、左映像用表示素子１０６Ｌに表示された観察画像は、一方のミラー部１１５の反射面によって反射された後、反射部材７ａの二つの反射面の一方の面に反射されることによって、左接眼部１０７Ｌに導かれることになる。一方、右映像用表示素子１０６Ｒに表示された観察画像は、他方のミラー部１１５の反射面によって反射された後、反射部材７ａの二つの反射面の他方の面に反射されることによって、右接眼部１０７Ｒに導かれることになる。
【００７２】
つまり、観察者は、これら左接眼部１０７Ｒ及び左接眼部１０７Ｌに、両眼５０を当てた状態で同時に見ることにより、双方の接眼部１０７Ｒ，１０７Ｌに導かれた観察画像が視差を持つ画像であることから、この観察画像を立体的に観察することができることになる。
【００７３】
また、１つの表示素子と、接眼部に液晶シャッターを備え、左右の画像を交互に観察させる時分割方式や、１つの表示素子の１ライン毎に偏光方向の異なる偏光板を貼り付け、接眼部に偏光板を備え、左右の画像を左右の目で別々に観察させる方式など、従来から行われている立体用の表示手段を組み込んでも良い。
【００７４】
次に、接眼部１０７Ｒの具体的な構成及びこれを制御する制御装置１０９Ｒの構成について図８を参照しながら詳細に説明する。
【００７５】
図８に示すように、接眼部１０７Ｒは、把持部材６ａに把持された凸レンズ１１６Ｒと、この凸レンズ１１６Ｒの光軸上に配され、前記把持部材６ａに把持された凹レンズ１１７Ｒと、これら凸レンズ１１６Ｒ，凹レンズ１１７Ｒとの間隔距離をモータ１１９Ｒの回転動力を用いて変更するためのギア組１１８Ｒと、このギア組１１８Ｒに動力を伝達するための動力発生手段であるモータ１１９Ｒと、を含んで構成されており、図５に示す制御装置１０９Ｒは、比較部１０５からの比較結果とモータ１１９Ｒの回転量の関係を予め測定して記憶したメモリ１２０Ｒと、前記比較部１０５からの比較結果（制御信号）とメモリ１２０Ｒからの記憶データに基づきモータ１１９Ｒの回転駆動を制御するモータ制御部１２１Ｒとを含んで構成されている。
【００７６】
なお、図中には、ギア組１１８Ｒ，モータ１１９Ｒ等は、接眼部１０７Ｒの外部に配されたように示されているが、これらの構成部材は前記表示装置１０８内に収容されており、該接眼部１０７Ｒの外部には露出しないようになっている。
【００７７】
把持部材６ａは、それぞれ凸レンズ１１６Ｒ，及び凹レンズ１１７Ｒを、光軸上に移動自在に把持しており、これら凸レンズ１１６Ｒ，凹レンズ１１７Ｒは、それぞれ接続されるギア組１１８Ｒによってその間隔が変更可能である。
このような構成の接眼部１０７Ｒでは、前記比較部１０５とメモリ１２０Ｒから得られたモータ１１９Ｒの回転量に基づき、モータ制御装置１２１Ｒによる駆動制御により、モータ１１９Ｒを回転させ、凸レンズ１１６Ｒと凹レンズ１１７Ｒとの位置（間隔距離）を変更することにより、表示素子１０６Ｒ上に表示された観察画像の倍率を変更することが可能となる。
【００７８】
また、前記接眼部１０７Ｌは、前記接眼部１０７Ｒと同様に構成されており、また作用についても同様である。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、上述したように観察倍率を変更するとともに、図７に示すミラー部１１５を回転させ、輻輳角とピント位置を調整するように構成しても良い。
【００８０】
また、メモリ１１０Ｒ，１１０Ｌに予め記憶される基準画像は、手術用の糸や、観察対象の血管や神経を示す画像データであっても良い。
【００８１】
また、前記接眼部１０７Ｒ，１０７Ｌ内部の凸レンズ１１６Ｒ，１１６Ｌ、凹レンズ１１７Ｒ，１１７Ｌが駆動する代わりに、表示素子１０６Ｒ，１０６Ｌが観察者の両眼に近づくように移動可能に構成しても良い。
【００８２】
（作用）
次に、本実施の形態の特徴となる作用を図５乃至図８を参照しながら詳細に説明する。なお、説明簡略化のために右映像における作用について説明するが、勿論左映像における作用についても同様である。
【００８３】
いま、術者が図５に示す立体内視鏡装置１０１を用いて、体腔内の観察部位の手術を行いながら観察部位の観察画像を観察するものとする。
【００８４】
すると、立体内視鏡１０３にて、先端部に配される観察光学系によって観察部位の光学像が得られ、その光学像が撮影手段ＣＣＤ１０２Ｒ，１０２Ｌにより撮像（結像）され、その後、これら視差の異なる撮像信号がＣＣＵ１０４Ｒ，１０４Ｌに供給される。
【００８５】
そして、ＣＣＵ１０４Ｒにおいて、図６に示すように、映像信号変換部１１４Ｒによって、メモリ１１０Ｒより読み出されたＣＣＤ１０２Ｒからの撮像データに所定の信号処理を施して映像信号に変換し表示装置１０８の右映像用表示素子１０６Ｒに出力される。
【００８６】
その後、表示装置１０８では、右映像用表示素子１０６Ｒに表示された観察画像は、ミラー部１１５の反射面によって反射された後、反射部材７ａの二つの反射面の一方の面に反射されることによって、右接眼部１０７Ｒに導かれることになる。左映像用表示素子１０６Ｌについても同様に作用する。つまり、観察者は、これら左接眼部１０７Ｒ及び左接眼部１０７Ｌに、両眼を当てた状態で同時に見ることにより、双方の接眼部１０７Ｒ，１０７Ｌに導かれた観察画像が視差を持つ画像であることから、この観察画像を立体的に観察することができることになる。
【００８７】
一方、ＣＣＵ１０４Ｒにおいて、前記画像認識部１１２Ｒによって、前記メモリ１１１Ｒに記録された画像データと前記メモリ１１０Ｒに記憶されているＣＣＤ１０２Ｒからの撮像データとで比較されて相関が求められ、得られた映像信号から手術用の針を検出し、その後、大きさ算出部１１３Ｒによって、画像認識部１１２Ｒで得られた手術用の針の大きさが、メモリ１１０Ｒのアドレス情報を用いることによって算出される。
【００８８】
その後、この大きさ算出部１２Ｒにより算出された算出結果は、比較部１０５Ｒによって、他方のＣＣＵ１０４Ｌの大きさ算出１１３Ｌからの算出結果とで比較され、比較結果、すなわち、右用観察画像における手術用の針の大きさと、左用観察画像における手術用の針の大きさとの差分情報が得られ、これが左右のモータ制御装置１０９Ｒ，１０９Ｌに供給される。
そして、モータ制御装置１０９Ｒは、前記比較部１０５からの比較結果とメモリ１２０Ｒに記憶されたデータとに基づき得られた回転量となるようにモータ１１９Ｒの回転を駆動制御し、このモータ１１９Ｒと連結するギア部１１８Ｒを駆動させることで、凸レンズ１１６Ｒと凹レンズ１１７Ｒとの位置（間隔距離）を変更する。これにより、右映像用表示素子１０６Ｒ上に表示された観察画像の大きさを、左映像用表示素子１０６Ｌ上に表示された観察画像の大きさと同じになるように自動的に変更することができる。
【００８９】
例えば、広角、あるいは望遠となる倍率となったときの動作例が図８（ａ），図８（ｂ）に示されている。
【００９０】
比較部１０５からの比較結果とメモリ１２０Ｒとのデータとの関係が広角の倍率となるものであったとすると、モータ制御装置１２１Ｒは、図８（ａ）に示すように、凸レンズ１１６Ｒと凹レンズ１１７Ｒとを所定の幅広の間隔で且つ、光軸上の接眼部１０７Ｒの中央近傍に配されるようにモータ１１９Ｒの回転を制御する。これにより、倍率が広角に変更された右側観察画像となり、つまり、右側観察画像を縮小させることで、左側観察画像と同じ大きさで違和感なく観察することができる。
【００９１】
一方、比較部１０５からの比較結果とメモリ１２０Ｒとのデータとの関係が望遠の倍率となるものであったとすると、モータ制御装置１２１Ｒは、図８（ｂ）に示すように、凸レンズ１１６Ｒと凹レンズ１１７Ｒとを所定の幅狭の間隔で且つ、光軸上の接眼部１０７Ｒの後端側（観察する方向とは逆側）近傍に配されるようにモータ１１９Ｒの回転を制御する。これにより、倍率が望遠となり、つまり、右側観察画像を大きく拡大させることで、左側観察画像と同じ大きさで違和感なく観察することができる。
なお、ＣＣＵ１０４Ｌ，右映像用表示素子１０６Ｌ，接眼部１０７Ｌに伴う左映像についても同様に作用する。
【００９２】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、左右別々に被写体の観察画像の大きさ判別を行い、この判別結果に基づき、接眼部内における光学系の倍率変更制御を行うことで、左右で観察される観察画像を同じ大きさにでき、左右の観察画像の大きさによるずれを解消することができ、違和感無く、良好な立体視を行うことが可能となる。他の効果については前記第１の実施の形態と同様である。
【００９３】
なお、本発明の係る前記第１，第２の実施の形態においては、左右の接眼部が観察者の眼幅に合わせて自在に調節できるように、表示装置に対して移動自在に構成しても良い。
【００９４】
また、本発明は上記第１，第２の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲での応用や組み合わせも適用される。
【００９５】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００９６】
（１）被写体を視差を持った左右の被写体像としてそれぞれ撮像する一対の第１，第２の撮像手段を有する内視鏡と、
前記第１，第２の撮像手段により撮像された撮像信号をそれぞれ記憶する第１，第２の記憶手段と、
前記第１，第２の撮像手段により撮像された撮像信号に処理を施して映像信号に変換する第１，第２の処理手段と、
前記第１，第２の撮像手段により撮像された被写体の大きさをそれぞれ算出する第１，第２の算出手段と、
前記第１，第２の算出手段により算出された被写体の大きさを、基準となる画像の大きさとそれぞれ比較する第１，第２の比較手段と、
前記第１の撮像手段で撮像された被写体像を表示する第１の表示部と、前記第２の撮像手段で撮像された被写体像を表示する第２の表示部とを有し、これら第１，第２の表示部が左右併設された表示手段と、
前記表示手段に設けられ、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の倍率を可変する第１，第２の変倍光学系と、
前記第１，第２の変倍光学系を駆動する第１，第２の駆動手段と、
前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさを変更させるように前記第１，第２の駆動手段を制御する第１，第２の制御手段と、
を具備したことを特徴とする立体内視鏡装置。
【００９７】
（２）前記第１，第２の制御手段は、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさを拡大させるように前記第１，第２の駆動手段を制御することを特徴とする（１）に記載の立体内視鏡装置。
【００９８】
（３）前記第１，第２の制御手段は、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさが略同じ大きさとなるように前記第１，第２の駆動手段を制御することを特徴とする（１）に記載の立体内視鏡装置。
【００９９】
（４）前記基準となる画像は、被写体としての手術用の糸、あるいは観察対象の血管や神経を示す画像であり、この画像データを予め記憶した第３，第４の記憶手段を具備したことを特徴とする（１）に記載の立体内視鏡装置。
【０１００】
（５）前記表示手段は、前記第１，第２の表示部と、これら第１，第２の表示部に表示された被写体像を観察者の両眼によって観察するための一対の第１，第２の接眼部と、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像を前記第１，第２の接眼部に導くための第１，第２のミラー光学系とを含み、前記第１，第２の変倍光学系及び前記第１，第２の駆動手段は、前記第１，第２の接眼部内に設けられて構成したことを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の立体内視鏡装置。
【０１０１】
（６）前記第１，第２の接眼部は、観察者の眼幅に合わせてスライド調整可能に前記表示手段に設けられていることを特徴とする（５）に記載の立体内視鏡装置。
【０１０２】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明によれば、内視鏡本体を大きくすること無く、簡単かつ観察者が一人で観察部位を拡大することができ、観察される映像が左右同じ大きさに調整され、違和感の少ない良好な立体画像を得ることのできる立体内視鏡装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る立体内視鏡装置の第１の実施の形態を示し、該立体内視鏡装置の全体構成を示す構成図。
【図２】図１のＣＣＵの具体的な構成を示す構成図。
【図３】図１の表示装置の具体的な構成を示す構成図。
【図４】図１の接眼部の具体的な構成を示す構成図。
【図５】本発明に係る立体内視鏡装置の第２の実施の形態を示し、該立体内視鏡装置の全体構成を示す構成図。
【図６】図５のＣＣＵの具体的な構成及び比較部との接続構成を示す構成図。
【図７】図５の表示装置の具体的な構成を示す構成図。
【図８】図５の接眼部の具体的な構成を示す構成図。
【符号の説明】
１…立体内視鏡装置、
２Ｒ，２Ｌ…撮像手段、
３…立体内視鏡、
４Ｒ，４Ｌ…ＣＣＵ（カメラコントロールユニット）、
５Ｒ，５Ｌ…表示素子、
６Ｒ，６Ｌ…接眼部、
６ａ…把持部材、
７…表示装置、
７ａ…反射部材、
８Ｒ，８Ｌ…制御装置、
９Ｒ，９Ｌ…メモリ（撮像信号用）、
１０Ｒ，１０Ｌ…メモリ（基準画像用）、
１１Ｒ．１１Ｌ…画像認識部、
１２Ｒ，１２Ｌ…大きさ算出部、
１３Ｒ，１３Ｌ…メモリ（閾値用）、
１４Ｒ，１４Ｌ…比較部、
１５…ミラー部、
１７Ｒ，１７Ｌ…凸レンズ、
１８Ｒ，１８Ｌ…凹レンズ、
１９Ｒ，１９Ｌ…ギア組、
２０Ｒ，２０Ｌ…モータ、
２１Ｒ，２１Ｌ…メモリ、
２２Ｒ，２２Ｌ…モータ制御装置。

Claims

被写体を視差を持った左右の被写体像としてそれぞれ撮像する一対の第１，第２の撮像手段を有する内視鏡と、
前記第１，第２の撮像手段により撮像された撮像信号をそれぞれ記憶する第１，第２の記憶手段と、
前記第１，第２の撮像手段により撮像された撮像信号に処理を施して映像信号に変換する第１，第２の処理手段と、
前記第１，第２の撮像手段により撮像された被写体の大きさをそれぞれ算出する第１，第２の算出手段と、
前記第１，第２の算出手段により算出された被写体の大きさを、基準となる画像の大きさとそれぞれ比較する第１，第２の比較手段と、
前記第１の撮像手段で撮像された被写体像を表示する第１の表示部と、前記第２の撮像手段で撮像された被写体像を表示する第２の表示部とを有し、これら第１，第２の表示部が左右併設された表示手段と、
前記表示手段に設けられ、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の倍率を可変する第１，第２の変倍光学系と、
前記第１，第２の変倍光学系を駆動する第１，第２の駆動手段と、
前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさを変更させるように前記第１，第２の駆動手段を制御する第１，第２の制御手段と、
を具備したことを特徴とする立体内視鏡装置。
前記第１，第２の制御手段は、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさを拡大させるように前記第１，第２の駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡装置。
前記第１，第２の制御手段は、前記第１，第２の比較手段からの比較結果に基づき、前記第１，第２の表示部に表示された被写体像の大きさが略同じ大きさとなるように前記第１，第２の駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡装置。