JP2005296467A

JP2005296467A - 立体内視鏡用表示制御装置

Info

Publication number: JP2005296467A
Application number: JP2004119484A
Authority: JP
Inventors: Shingo Nogami; 慎吾野上
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】表示装置に表示される左右の画像のばらつきを低減して、違和感の少ない表示を行うことができる立体内視鏡用表示制御装置を提供する。
【解決手段】立体内視鏡２に設けられた左右の対物光学系２１Ｌ，２１Ｒに基づく左右の光学像は左右のＣＣＤ２５Ｌ，２５Ｒにより撮像され、ＣＣＵ２６Ｌ，２６Ｒにより映像信号に変換された後、信号切替装置５、表示制御を行う表示制御装置２７Ｌ，２７Ｒを経て表示装置７を構成する表示素子２８Ｌ，２８Ｒに表示される。この表示素子２８Ｌ，２８Ｒの表示面の一部に表示されるテスト画像をＣＣＤ２９Ｌ，２９Ｒにより撮像し、さらに比較装置８により比較した比較出力により信号切替装置５内のスイッチを切り替えて左右に表示される画像に差がある場合にはより違和感の少ない左右の画像を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体観察による内視鏡検査を行うことが可能な立体内視鏡装置に関する。

近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分野において、広く採用されるようになった。また、立体映像により内視鏡観察或いは内視鏡検査を行うことができるように、左右に対となる２つの撮像光学系を設けた立体内視鏡が提案されている。
この場合、例えば左右の画像を交互に１台のモニタ表示し、左右の画像に対応して、交互に開閉するシャッタを通して観察する事で、立体に観察する方法や、左右別々の画像を表示する２台のモニタを用いて、左右の目で観察する方法などがある。
これらの方法を用いた場合、片側のモニタや、映像ケーブルなどが故障すると、左右の目が異なる画像を観察するため、観察者は、疲労し易くなる事がある。
特開平６−２６１３４１号公報では、上記問題を解決するために、映像ケーブルの断線を検知し、断線していない画像により補う方法を開示している。
特開平６−２６１３４１号公報

しかしながら、上記公報の従来例では、左右のモニタでの表示特性が変化した場合における左右の画像のばらつきを解決することができない。そのために、観察者は、違和感を感じたり、疲労し易くなる事がある。
また、上記従来例においては、左右の２つの撮像手段による特性にばらつきが発生すると、やはりモニタ上に表示される左右の画像のばらつきとなってしまい、観察者は、違和感を感じたり、疲労し易くなる事がある。

（発明の目的）
発明は上述した点に鑑みてなされたもので、表示装置に表示される左右の画像のばらつきを低減して、違和感の少ない表示を行うことができる立体内視鏡用表示制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、同一被写体に対して立体内視鏡により撮像された少なくとも左右に視差を有する２つの撮像信号に対する信号処理を行い、表示手段に対して立体観察用の左右の画像を送出する立体内視鏡用表示制御装置において、
前記表示手段における少なくとも一部にテスト信号を表示させるテスト信号発生手段と、
前記表示手段に表示される前記テスト信号の表示状態を監視する監視手段と、
前記監視手段の出力に基づき、前記表示手段による左右の画像表示を制御する表示制御手段と、
を具備したことを特徴とする。
上記構成により、上記表示手段に表示される左右の画像にばらつきが発生しても、上記表示制御手段によりばらつきを軽減する画像表示を行う制御をすることにより、違和感の少ない立体観察用の画像表示を行えるようにしている。

本発明によれば、立体観察用の左右の画像を表示する表示手段に表示される左右の画像にばらつきが発生しても、違和感の少ない立体観察用の画像表示を行える。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図１２は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１の立体内視鏡装置の全体構成を示し、図２は信号切替装置の内部構成を示し、図３は信号切替装置の動作説明のタイミングチャ−トを示し、図４は表示制御装置の内部構成を示し、図５は表示装置の内部構成を平面図により示し、図６は図５の側面側から見た概略の構成を示し、図７は図５の接眼部付近の構成及び変形例の構成を示す。
また、図８はワイド用表示素子における通常時の表示画面例を示し、図９はワイド用表示素子における切替時の表示画面例を示し、図１０は左右の表示素子における通常時の表示画面例を示し、図１１は比較装置の内部構成を示し、図１２は変形例における比較装置の内部構成を示す。

図１に示すように本発明の実施例１の立体内視鏡装置１は、立体撮像を行う立体内視鏡２と、立体内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、立体内視鏡２の撮像手段に対する信号処理を行う信号処理装置４と、信号切替を行う信号切替装置５と、表示制御を行う表示制御装置部６と、画像表示を行う表示装置７と、左右の画像表示の差異を検出する比較装置８とを有する。
立体内視鏡２は、被写体の光学像を結像する光学系を先端に設けた細長の挿入部１１、この挿入部１１の後端に設けられ、術者等が把持する把持部１２、この把持部１２の後端に設けられた接眼部１３とを有する光学式内視鏡１４と、この接眼部１３に着脱自在に装着され、撮像手段を内蔵したテレビカメラ１５とから構成される。
図１においては、立体内視鏡２を光学式内視鏡１４と、テレビカメラ１５とにより構成したものを採用しているが、撮像手段を光学系の結像位置に配置した立体電子内視鏡により構成しても良い。

立体内視鏡２における挿入部１１内には、照明光伝送手段としてのライトガイド１６が挿通されており、このライトガイド１６の後端のライトガイド口金にはライトガイドケーブル１７を介して光源装置３からの照明光が供給される。このライトガイド１６は、挿入部１１の先端部１８に設けた照明窓にその先端面（出射端面）が固定されており（図１では省略）、その先端面からさらに照明レンズを経て照明光を出射し、この照明光により挿入部１１が挿入される体腔内の患部等の被写体を照明する。
立体内視鏡２における挿入部１１の先端部１８には、照明された（同一の）被写体に対して、左右方向において視差をもって結像するように、左右に離間して配置された左用の対物光学系２１Ｌと右用の対物光学系２１Ｒと、これら左右用の対物光学系２１Ｌ，２１Ｒにより得られる被写体像より広い結像範囲で結像する広角或いはワイド（Ｗ）用の対物光学系２１Ｗとが配置されている。

左右用及び広角用の対物光学系２１Ｌ、２１Ｒ、２１Ｗによる各光学像は、挿入部１１内に挿通されたリレー光学系２２Ｌ、２２Ｒ、２２Ｗによりそれぞれ後方側に伝送され、接眼部１３に配置された接眼光学系２３を経て肉眼で観察することができる。なお、図１においては、リレー光学系２２Ｌ、２２Ｒ、２２Ｗに対向して配置された３つの接眼レンズを接眼光学系２３にて代表して示している。
図１に示すように接眼部１３にテレビカメラ１５が装着されると、接眼光学系２３に対向してテレビカメラ１５内に設けられた結像光学系２４により、それぞれの結像位置に配置された撮像手段としての電荷結合素子（ＣＣＤと略記）２５Ｌ、２５Ｒ、２５Ｗに結像される。
つまり、左右用及び広角用の対物光学系２１Ｌ、２１Ｒ、２１Ｗによる各光学像は、リレー光学系２２Ｌ、２２Ｒ、２２Ｗ等を介して左右用及び広角用のＣＣＤ２５Ｌ、２５Ｒ、２５Ｗにそれぞれ結像され、それぞれ光電変換される。

これらＣＣＤ２５Ｌ、２５Ｒ、２５Ｗは、信号線を介して、信号処理装置４を形成するカメラコントロールユニット（ＣＣＵと略記）２６Ｌ、２６Ｒ、２６Ｗにそれぞれ接続される。
左右用及び広角用のＣＣＵ２６Ｌ、２６Ｒ、２６Ｗは、左右用及び広角用のＣＣＤ２５Ｌ、２５Ｒ、２５Ｗにより光電変換されて出力される撮像信号に対して、映像信号に変換する信号処理を行う。
これらＣＣＵ２６Ｌ、２６Ｒ、２６Ｗから出力信号は、信号切替を行う信号切替装置５を介して表示制御装置部６を構成する表示制御装置２７Ｌ、２７Ｒ、２７Ｗに入力される。各表示制御装置２７Ｌ、２７Ｒ、２７Ｗの出力信号は、表示装置７における映像表示を行う例えば液晶モニタ（ＬＣＤと略記）等により形成される表示素子２８Ｌ、２８Ｒ、２８Ｗにそれぞれ入力される。

表示制御装置２７Ｌ、２７Ｒ、２７Ｗは、信号切替装置５を介してＣＣＵ２６Ｌ、２６Ｒ、２６Ｗから出力される映像信号を表示素子２８Ｌ、２８Ｒ、２８Ｗに適合する信号にそれぞれ変換する。
この表示装置７における表示素子２８Ｌ及び２８Ｒの表示面付近には、表示素子２８Ｒと表示素子２８Ｌに表示される同一のテスト信号の画像の（表示状態を監視するために）少なくともその一部を撮影するＣＣＤ２９Ｌ、２９Ｒがそれぞれ配置されている。
また、本実施例においては、ＣＣＤ２９Ｒと、ＣＣＤ２９の出力信号を比較する比較装置８が設けてあり、この比較装置８の出力信号は、信号切替装置５に入力され、比較装置８の比較結果により信号切替装置５から出力される信号を切り替える。
より具体的に説明すると、比較装置８によって、ＣＣＤ２９Ｒ及びＣＣＤ２９の出力信号における輝度信号成分を比較し、その比較による両信号差が所定値以上である場合にはその比較結果の出力信号により、信号切替装置５におけるワイド用の表示素子２８Ｗに表示するための映像信号を切り替える。

つまり、通常時には、信号切替装置５は、ワイド用のＣＣＤ２５Ｗで撮像したワイド用の映像信号を出力するが、比較装置８による比較出力によって、左右の映像信号を出力するように切り替え、従ってワイド用の表示素子２８Ｗには左右の画像が隣接して表示される状態に切り替えられる。
このため、以下に説明するように信号切替装置５の内部には、左右の画像が例えば倍速で書き込まれる左右画像メモリを設け、比較装置８の出力信号により、この左右画像メモリに格納された左右の画像を読み出して、表示制御装置２７Ｗを介してワイド用の表示素子２８Ｗに出力する。

図２は信号切替装置５の内部構成を示す。
この信号切替装置５は、比較装置８の出力信号に基づき切り替えて出力するスイッチ３１Ｒ、３１Ｗ、３１Ｌと、ＣＣＵ２６ＬとＣＣＵ２９Ｒからの両映像信号を記録する左右画像メモリ３２と、左右画像メモリ３２の動作を制御するメモリコントローラ３３と、左右画像メモリ３２と、メモリコントローラ３３の動作クロックを生成するタイミングジェネレータ（ＴＧと略記）３４とを有する。
また、スイッチ３１Ｒは、ＣＣＵ２６Ｒからの出力信号（映像信号）を左右画像メモリ３２に出力する場合と、表示制御装置２７Ｒに出力する場合とを切り替える。またスイッチ３１Ｌは、ＣＣＵ２６Ｌからの出力信号（映像信号）を左右画像メモリ３２に出力する場合と、表示制御装置２７Ｌに出力する場合とを切り替える。また、スイッチ３１Ｗは、ＣＣＵ２６Ｗからの出力信号を表示制御装置２７Ｗに出力する場合と、左右画像メモリ３２からの出力信号を表示制御装置２７Ｗに出力する場合とを切り替える。

ＴＧ３４のクロックは、ＣＣＵ２６Ｌ、２６Ｒから出力される映像信号における水平同期信号の倍速で左右画像メモリ３２に左右の画像を書き込むことができるようにしている。そのタイミングチャートを図３に示す。
通常時における左右の映像信号は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）のようになるが、ＣＣＤ２９Ｒ及びＣＣＤ２９の出力信号に所定値以上に差があった場合には、左右のＣＣＵ２６Ｌ、２６Ｒからの映像信号は、図３（Ｃ）に示すように倍速（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における水平１周期の１／２）で左右画像メモリ３２に書き込まれる。
つまり、図３（Ｃ）に示すようにＣＣＵ２６Ｌの映像信号の第１ラインの信号Ｌ１は、倍速で左右画像メモリ３２に書き込まれ、書き込みが終わった所で、ＣＣＵ２６Ｒの第１ラインの信号Ｒ１が同様に左右画像メモリ３２に続けて書き込まれる。
次の第２ラインの信号Ｌ２、Ｒ２も同様に、表示素子２８Ｗの１／２の水平周期の時間でＣＣＵ２６Ｌ、２６Ｒの順に最終ラインまで左右画像メモリ３２に書き込まれる。

左右画像メモリ３２に書き込まれた順に、左右画像メモリ３２から表示制御装置２７Ｗに出力される。この場合、図３（Ｄ）に示すように出力クロックは、映像信号の水平同期信号と同じで、メモリコントローラ１２５を用いて、１ライン飛ばし（つまり、Ｌ１，Ｒ２、Ｌ３，Ｒ３、Ｌ５，Ｒ５、…）で左右画像メモリ３２から表示制御装置２７Ｗに出力される。
図４は表示制御装置２７Ｒの詳細を示す。表示制御装置２７Ｒは、信号切替装置５から出力されるアナログのビデオ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４１と、Ａ／Ｄ変換器４１の出力を受け表示素子のフォーマットに合致するように、画素補間等の処理によりフォーマット変換を行うスケーラ４２と、スケーラ４２からの出力を画像１枚分のデータとして記憶する撮像画像メモリ４３とを有する。

また、この表示制御装置２７Ｒは、あらかじめテスト信号として、ＲＧＢ信号系におけるＲＧＢの出力レベルが同一となるような白色信号を記録したテスト画像メモリ４４と、撮像画像メモリ４３と、テスト画像メモリ４４の動作を制御するメモリコントローラ４５と、信号切替え装置５から出力される同期信号に基づいて前記Ａ／Ｄ変換器４１、スケーラ４２、撮像画像メモリ４３、テスト画像メモリ４４に対して動作用クロックを印加するタイミングジェネレータ（ＴＧと略記）４６を有する。

表示装置７の上面図を図５、側面図を図６、正面図を図７（Ａ）に示す。表示装置７には、表示制御装置２７Ｒの出力信号による映像を表示する表示素子２８Ｒと、表示制御装置２７Ｌの出力信号による映像を表示する表示素子２８Ｌを有する。これらの映像は、光学系４７Ｒ、４８及び４７Ｌ，４８を介して接眼部４９の接眼光学系５０Ｒ、５０Ｌに導かれる。
また接眼部４９（の接眼光学系５０Ｒ、５０Ｌ）の上部には、表示制御装置２７Ｗの出力信号による映像を表示する表示素子２８Ｗが設けてある。この表示素子２８Ｗは、観察者５１が視線を上部に動かす事で観察できる位置に配置してある。
なお、図７（Ａ）のように接眼部４９の上部側に表示素子２８Ｗを設けるものに限定されるものでなく、図７（Ｂ）に示すように接眼部４９の下部側に表示素子２８Ｗを設けるようにしても良い。

この表示素子２８Ｗには、通常時には図８に示すようにＣＣＵ２６Ｗの出力信号によるワイド映像Ｉｗが全画面に表示される。この表示素子２８Ｗには、切替時には、図９に示すようにＣＣＵ２６Ｌ，２６Ｒによる左右の映像Ｉｌ，Ｉｒが左右に２画面表示する状態になる。

さらにこの表示装置７には、左右の表示素子２８Ｌ、表示素子２８Ｒにおけるテスト信号を表示する表示領域（例えば図５の上面図で符号Ｉｔｌ、Ｉｔｒ、以下の図１０の正面図で示す部分）の少なくとも一部を撮影できる位置にＣＣＤ２９ＬとＣＣＤ２９Ｒとが配置されている。ＣＣＤ２９ＬとＣＣＤ２９Ｒの出力信号は、比較装置８に入力され、比較装置８による比較出力結果により、信号切替装置５の切り替え動作を制御する。
図１０は表示素子２８Ｌ、２８Ｒにおけるテスト信号の表示領域例を示す。この例では表示素子２８Ｌ、２８Ｒの例えば４隅の１つの部分にテスト信号の表示領域Iｔｌ、Ｉｔｒを設けている。そして、各表示領域Iｔｌ、Ｉｔｒに対向してその表示状態を監視するための監視手段を形成するＣＣＤ２９Ｌ，２９Ｒが配置されている。
比較装置８の詳細を図１１に示す。

この比較装置８は、ＣＣＤ２９Ｒの信号を映像信号に変換するＣＣＵ５１Ｒと、ＣＣＤ２９Ｌの信号を映像信号に変換するＣＣＵ５１Ｌと、ＣＣＵ５１Ｒ、５１Ｌからの出力信号を、輝度信号Ｙと色信号Ｃとに分離するＹ／Ｃ分離回路５２と、Ｙ／Ｃ分離回路５２の輝度信号の出力を比較する比較器５３とを有する。
この比較器５３は、例えばウインドウ型コンパレータにより形成され、両輝度信号の出力差がある値以上になると、切り替えを行う切り替え信号を信号切替装置５に出力し、表示素子２８Ｗには図９に示すように、この共通の表示素子２８Ｗの画面上に、左右の画像の表示を行うようにして、（切り替え前よりも）左右の画像の表示状態の差を減少させるような画像表示を行う。
次に本実施例の作用を説明する。
信号切替装置５は、通常時は図１に示すように、ＣＣＵ２６Ｒの信号を表示制御装置２７Ｒに、ＣＣＵ２６Ｌの信号を表示制御装置２７Ｌに、ＣＣＵ２６Ｗの信号を表示制御装置２７Ｗに出力するようにしてある。

そして、ＣＣＤ２６Ｒの信号は、表示素子２８Ｒで、ＣＣＵ２６Ｌの信号は、表示素子２８Ｌで、ＣＣＵ２６Ｗの信号は、表示素子２８Ｗで観察できる。これにより、観察者は５１は、表示素子２８Ｒ、２８Ｌを観察することで、立体観察ができ、また表示素子２８Ｗを観察することで、ワイド画像を２次元で観察する事ができる。
図４に示す表示制御装置２７Ｒ（２７Ｌ、２７Ｌも同じ構成）により、右ＣＣＤ２５Ｒ、左ＣＣＤ２５Ｌで撮影された映像を記憶する撮像画像メモリ４３と、あらかじめテスト画像メモリ４４に記憶したテスト信号の白色映像信号を、メモリコントローラ４５により撮像画像メモリ４３とテスト画像メモリ４４の内容を切り替え、表示素子２８Ｒ、２８Ｌの一部分には白色映像を表示し、残りの部分には、右ＣＣＤ２５Ｒ、左ＣＣＤ２５Ｌで得られた映像を表示する事ができる。

テスト画像メモリ４４は、ＲＧＢ等の他の色を記憶しても良いし、輝度を複数変化させられるようにしても良い。
図４に示すように、一部分に表示したテスト信号を表示装置７に内蔵したＣＣＤ２９Ｒ、ＣＣＤ２９Ｌにより撮影できる。また観察者５１が上方に視線を動かすと、表示素子２８Ｗの画像を観察することができる。
図１１に示すようにＣＣＵ２９Ｒ、２９Ｌで撮像した白映像信号をＣＣＵ５１Ｒ、５１Ｌと、Ｙ／Ｃ分離回路５２を介する事で、輝度信号を電圧として得る事ができる。ＣＣＵ５１Ｒから得られる輝度信号と、ＣＣＵ５１Ｌから得られる輝度信号との差を求め、差が基準電圧（或いは閾値）より大きい場合は、例えばＴＴＬレベルでＨの信号を出力する。差が基準電圧（或いは閾値）以下の時は、ＴＴＬレベルでＬの信号が、比較装置８から出力され、スイッチ３１Ｒ，３１Ｌ，３１Ｗは切り替わらず、図８に示すように、表示素子２８Ｗは、ＣＣＵ２６Ｗからの映像信号を表示する。

一方、輝度信号の差がしきい値以上の場合は、ＴＴＬレベルでＨの信号が、比較装置８から出力され、スイッチ３１Ｒ，３１Ｌ，３１Ｗが切り替わり、ＣＣＵ２６Ｒの信号と、ＣＣＵ２７Ｌの信号とがメモリコントローラ３３によって、図３（Ｃ）のように制御される。
つまり、ＣＣＤ２６Ｒ、２６Ｌの映像信号は、図３（Ａ）或いは図３（Ｂ）に示す映像信号の水平同期信号の場合からその倍速のタイミングで左右画像メモリ３２に書き込まれる。
また、左右画像メモリ３２のデータは、メモリコントローラ３３によって、図３（Ｄ）に示すように水平同期信号と同じ速度で、１ライン飛ばしで読み出しされ、表示制御装置２７Ｗに入力される。そして、図９に示すように、アスペクト比が変化せず１つの表示素子２８Ｗで左右の画像が表示され、観察者５１が視線をずらせば、この表示素子２８Ｗの画像を観察する事で、立体観察する事ができる。

本実施例では、一部分に常にテスト画像として、白信号を表示しているが、電源投入時や、チェック時等、限定的なタイミングで、テスト画像を表示し、切り替えを行っても良い。また、Ｙ／Ｃ分離にて輝度信号を基準として比較に用いているが、色信号を比較しても良い。
本実施例は以下の効果を有する。
表示素子ＲとＬの差が大きくなった事を検出し、表示素子を切替える事で、差異の大きい画像を観察しなくて良い。１枚の表示素子を代用するので、左右に表示される表示画像の差は減少する。また、画像が切り替わる事から、表示素子の異常と判断できるため、修理や買い替えなどの対応が取れ、差があるまま使用し続けるという事を避けられる。
図１２は変形例における比較装置８′の構成例を示す。この比較装置８′は、図１０の比較装置８において、Ｙ／Ｃ分離回路５２の出力信号は減算器５４を通して比較器５６に入力されると共に、インバータ５５を通して比較器５６に入力される。

また、この比較器５６には、基準電圧発生回路５７から基準の電圧が印加される。つまり、この比較器５６には、基準電圧発生回路５７から基準の電圧が印加されており、この比較器５６はＹ／Ｃ分離回路５２側からの２つの信号における輝度信号のレベル差が、基準の電圧より大きいか否かを比較する。
そして、この比較器５６の出力信号は、信号切替装置５に印加され、この比較器５６の出力信号が、例えばＨレベルになると、上述した実施例１と同様に信号切替装置５によるスイッチ３１Ｒ、３１L、３１Ｗを切り替えるようにする。
また、減算器５４の出力信号は、一方のＣＣＵ（ここではＣＣＤ２６Ｒ）内の例えばＣＣＤ２５Ｒからの（例えば色分離する前の）撮像信号を増幅するオートゲインコントロールアンプ（ＡＧＣ）５８のゲインコントロール端子に印加される。

そして、この減算器５４の出力信号により、このＡＧＣ５８のゲインを可変制御し、他方のＣＣＵ２６Ｌの信号レベルと一致するように制御する。この場合、ＡＧＣ５８のゲインコントロール端子によるゲイン制御の電圧レベル範囲が所定の値以内に設定されており、その値以上になると、ＡＧＣ５８のゲインは可変できないで最大値或いは最小値のままになる。
つまり、この変形例では、左右の表示素子２８Ｌ，２８Ｒにおけるテスト信号の例えば白レベルが異なっていると、例えばＣＣＵ２６Ｒ側の信号レベルを（ＣＣＵ２６Ｌ側の信号レベルに）一致するようにゲイン調整する。このゲイン調整により、調整しきれない程度に白レベルが異なると、比較器５６の出力信号により、実施例１のように信号切り替えを行う。

本変形例によれば、時間的或いは経年変化等により、左右のＣＣＵ２６Ｌ，２６Ｒや左右の表示素子２８Ｌ，２８Ｒの特性変化等により白レベルの差異が発生しても、その差異を補正して立体観察し易い状態で表示できる。その他は、実施例１と同様の効果を有する。
なお、比較装置８′においては、一方のＣＣＵ２６ＲのＡＧＣ５８のゲインを制御する場合で説明したが、他方のＣＣＵ２６Ｌ側も同様に制御しても良い（例えばインバータ５５の出力をＣＣＵ２６Ｌ内のＡＧＣのゲインを制御すれば良い）。

次に本発明の実施例２の立体内視鏡装置を図１３から図１５を参照して説明する。図１３は、実施例２の立体内視鏡装置１Ｂの全体構成を示す。
この立体内視鏡装置１Ｂは、立体撮像を行う立体内視鏡２Ｂと、立体内視鏡２Ｂに照明光を供給する光源装置３と、立体内視鏡２Ｂの撮像手段に対する信号処理を行う信号処理装置４Ｂと、表示制御を行う表示制御装置部６Ｂと、画像表示を行う表示装置７Ｂとを有する。
立体内視鏡２Ｂは、被写体の光学像を結像する光学系を先端に設けた細長の挿入部１１、この挿入部１１の後端に設けられ、術者等が把持する把持部１２、この把持部１２の後端に設けられた接眼部１３とを有する光学式内視鏡１４Ｂと、この接眼部１３に着脱自在に装着され、撮像手段を内蔵したテレビカメラ１５Ｂとから構成される。

この立体内視鏡２Ｂは、図１の立体内視鏡２において、ワイド用の対物光学系２１Ｗを有しないで、左右用の対物光学系２１Ｌ，２１Ｒを備えた光学式内視鏡１４Ｂと、やはりワイド用ＣＣＤ２５Ｗを有しないで、左右用のＣＣＤ２５Ｌ，２５Ｒを備えたテレビカメラ１５Ｂとから構成されている。なお、ワイド用の対物光学系２１Ｗを有しないので、リレー光学系２２Ｗ等も備えていない。
また、信号処理装置４Ｂは、図１におけるＣＣＵ２６Ｗを有しないで、ＣＣＵ２６Ｌ及びＣＣＵ２６Ｒとから構成されている。また、同様に、表示制御装置部６Ｂは、図１の表示制御装置部６において、表示制御装置２７Ｗを有しないで、２つの表示制御装置１２７Ｌ，１２７Ｒとから構成されている。
また、表示装置７Ｂは、図１の表示装置７において、ワイド用の表示素子２８Ｗを有しないで、２つの表示素子２８Ｌ，２８Ｒと、２つのＣＣＤ２９Ｌ，２９Ｒとを有する。図１４は表示制御装置１２７Ｒ（１２７Ｌも同じ構成）の詳細を示す。

表示制御装置１２７Ｒは、ＣＣＤ２５Ｒから出力されるアナログのビデオ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６１と、Ａ／Ｄ変換器６１の出力を受け表示素子のフォーマットに合致するように、画素補間等の処理によりフォーマット変換を行うスケーラ６２と、スケーラ６２からの出力を画像１枚分のデータとし、ＲＧＢデジタルデータとして記憶する撮像画像メモリ６３とを有する。
また、この表示制御装置１２７Ｒは、あらかじめテスト信号としてＲＧＢ信号系における、ＲＧＢの出力レベルが同一となるような白映像信号を記録したテスト画像メモリ６４と、撮像画像メモリ６３及びテスト画像メモリ６４の動作を制御するメモリコントローラ６５と、ＣＣＤ２９Ｒに基づく（Ｙ／Ｃ分離回路６９及びＡ／Ｄ変換器７０を経た）出力と、テスト画像メモリ６４の出力とを参照するＬＵＴ６６とを有する。なお、テスト画像メモリ６４の出力を、ＬＵＴ６６に入力しない構成にしても良い。

上記表示制御装置１２７Ｒは、ＣＣＤ２５Ｒから出力される同期信号に基づいて前記Ａ／Ｄ変換器６１と、スケーラ６２と、撮像画像メモリ６３と、テスト画像メモリ６４と、メモリコントローラ６５と、ＬＵＴ６６への動作クロックを生成するＴＧ６７とを有する。
さらにこの表示制御装置１２７Ｒは、ＣＣＤ２９Ｒの信号を映像信号に変換するＣＣＵ６８と、ＣＣＵ６８の映像出力信号を輝度信号と、色信号に分離するＹ／Ｃ分離回路６９と、Ｙ／Ｃ分離回路６９から得られた輝度信号を変換するＡ／Ｄ変換器７０と、ＬＵＴ６６の出力及び撮像画像メモリ６３の出力とを加算する加算器７１とを有する。

ＬＵＴ６６は、図１５に示すような補正値を出力するテーブルである。テスト画像メモリ６４には、目標とすべきデータが記録されている。この場合、被写体を撮影した時、最適な見え方をする表示装置７Ｂ（の表示素子２８Ｒ）に対するガンマ特性があらかじめ測定してあり、そのガンマ特性で表示する補正値が上記目標とすべきデータとしてＬＵＴ６６に記録してある。なお、テスト画像メモリ６４の出力は、必ずしもＬＵＴ６６に入力することが不可欠のものでない。
表示装置７Ｂの内部においては、表示素子２８Ｒ、表示素子２８Ｌのテスト信号を表示した部分の少なくとも一部を撮影できる位置にＣＣＤ２９Ｒ及びＣＣＤ２９Ｌとが配置されている。

本実施例では、以下に説明するように表示素子２８Ｒ、表示素子２８Ｌにテスト信号を表示し、それをＣＣＤ２９Ｒ及びＣＣＤ２９Ｌにより撮像して、表示制御装置１２７Ｒ、１２７Ｌ内の補正情報を格納したＬＵＴ６６により補正情報を読み出して最適な見え方となるような表示制御を行うようにしている。
より具体的には、表示素子２８Ｒ、表示素子２８Ｌにテスト信号を表示し、それをＣＣＤ２９Ｒ及びＣＣＤ２９Ｌにより撮像して、表示制御装置１２７Ｒ、１２７Ｌ内のＣＣＵ６８及びＹ／Ｃ分離回路６９によりその輝度信号成分を抽出し、さらにＡ／Ｄ変換器７０によりデジタル信号に変換してＬＵＴ６６から、対応する補正値を読み出す。
そして、（ＣＣＤ２５Ｒ，２５Ｌに対する信号処理を行う）ＣＣＵ２６Ｒ、２６Ｌからの出力信号に対応する撮像画像メモリ６３からの出力信号に対して、例えば補正値を加算することにより、最適な見え方となるような表示を行うように補正を行うことが特徴となる。

次に本実施例の作用を説明する。
図１４に示す表示制御装置１２７Ｒにより、ＣＣＤ２５Ｒ、ＣＣＤ２５Ｌで撮影された画像を記憶する撮像画像メモリ６３と、あらかじめテスト画像メモリ６４に記憶したテスト映像信号である白色を、メモリコントローラ６５により撮像画像メモリ６３とテスト画像メモリ６４の内容を切り替えることができる。
ＣＣＤ２９Ｒ（又はＣＣＤ２９Ｌ）の出力信号と、テスト画像メモリ６４に記憶したデータとによりＬＵＴ６６から補正値を読み出す。
テスト画像メモリ６４には、目標とすべきデータが記録されている。図１５は、Ａ／Ｄ変換器７０の出力データが８ｂｉｔｓ信号で出力されるとして、上位５ｂｉｔｓは、全て１、下位３ｂｉｔｓが変化する場合のそれぞれの補正値をＬＵＴ６６が出力する場合を示している。

例えば、Ａ／Ｄ変換器７０の下位３ｂｉｔｓの出力が１１１の時、ＬＵＴ６６のデータは、０００である。
また、Ａ／Ｄ変換器７０の下位３ｂｉｔｓの出力が１１０になった場合には、ＬＵＴ６６のデータは００１であり、Ａ／Ｄ変換器７０の下位３ｂｉｔｓの出力が１０１の場合には、ＬＵＴ６６のデータは０１０である。これらＬＵＴ６６の出力信号は、加算器７１により撮像画像メモリ６３とテスト画像メモリ６４の出力であるＲＧＢのデジタルデータにそれぞれ同じ値を加算する。
テスト画像メモリ６４の値と、ＬＵＴ６６より補正されたテスト画像メモリ６４の出力が一致した時、ＬＵＴ６６の出力は０００である。

これによって、白映像データをＣＣＤ２９Ｒで撮影した結果と、テスト画像メモリ６４のデータとを常に同じにでき、テスト画像メモリ６４に記録した白色データは、被写体を観察した時、最適な表示特性、より具体的には最適なガンマ特性が得られるデータをあらかじめ測定し、テスト画像として、テスト画像メモリ６４に記録してあるため、常に最適なガンマ特性に補正する事ができる。
なお、撮像画像メモリ６３の出力信号に対してＬＵＴ６６の補正値を加算器７１により加算して補正する構成の代わりに、乗算を行う乗算器を用いて補正を行うようにしても良い。
映像信号をＬＵＴ６６で補正する以外に、バックライトの出力電圧を変更し、輝度を調整する事もできる。
本実施例では一部分に常にテスト信号として、白信号を表示しているが、電源投入時や、チェック時等、限定的なタイミングで、テスト信号を表示し、調整を実施しても良い。さらに、ＲＧＢが同レベルである、白信号をテスト信号に用いているが、ＲＧＢにしても良いし、白も単一輝度ではなく、数種類に変更しても良い。

本実施例は以下の効果を有する。
随時、左右に表示される画像信号（映像信号）を適切に補正する事ができ、違和感が少なくできる。また、実施例１の切り替え方式と比較し、余分な表示素子を設ける必要が無く、装置の大型化を避ける事ができる。さらに、最終的に観察者が観察する表示素子を測定して調整を行うため、ＣＣＵ２６Ｒ、２６Ｌや右ＣＣＤ２５Ｒ、左ＣＣＤ２５Ｌのばらつきによる差異も含めて補正を行う事ができる。
次に実施例２の変形例を図１６から図１８を参照して説明する。
図１６は実施例２の変形例の立体内視鏡装置１Ｃを示す。この立体内視鏡装置１Ｃは、図１３の立体内視鏡装置１Ｂにおいて、表示制御装置部６Ｂの代わりに表示制御装置２２７Ｒ，２２７Ｌからなる表示制御装置部６Ｃを採用し、かつ表示装置７Ｂの代わりに表示装置７Ｃを採用している。

この表示装置７Ｃにおける左右の表示素子８１Ｌ、８１Ｒとしては、半透過型ＬＣＤを用いている。表示素子８１Ｒ、８１Ｌの前にフロントライト８２Ｌ、８２Ｒが設けてあり、フロントライト８２Ｌ、８２Ｒは、表示制御装置２２７Ｒ，２２７Ｌからの出力信号により、フロントライト８２Ｌ、８２Ｒの点灯のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。この表示装置７Ｃにおけるその他は表示装置７Ｂと同様の構成である。
図１７は表示制御装置２２７Ｒの構成を示す。
図１７に示すように、表示制御装置２２７Ｒは、図１４の表示制御装置１２７Ｒにおいて、撮像画像メモリ６３とテスト画像メモリ６４の出力信号を表示素子８１Ｒに出力する構成にすると共に、ＬＵＴ６６には、ＴＧ６７からのクロック信号とＣＣＤ２９Ｒにより表示素子２８Ｒを撮像した信号が入力されるようにしている。このＬＵＴ６６には、フロントライト８２ＲをＯＮ或いはＯＦＦする情報が記憶されている。

そして、このＬＵＴ６６の出力信号により、フロントライト８２Ｌ、８２Ｒの点灯のＯＮ／ＯＦＦ制御をする。この場合、例えば、ＬＵＴ６６の出力信号により、フロントライト８２Ｌ、８２Ｒの点灯信号に利用するようにしても良い。
その他は、図１４の表示制御装置１２７Ｒと同様の構成である。
次に本変形例の作用を説明する。
バックライトは一般的に古くなると暗くなっていく。ＬＵＴ６６にはフロントライト８２ＲをＯＮ／ＯＦＦする情報があらかじめ記憶してあり、表示素子８１Ｒを撮像するＣＣＤ２９Ｒの信号が暗いとフロントライト８２ＲをＯＮする。それにより、表示素子８１Ｒ、８１Ｌに内蔵されているバックライトが古くなり、暗くなっても補助的に光を得る事ができる。

このように本変形例によれば、表示素子８１Ｒ、８１Ｌに用いられるＬＣＤが長期間の使用や寿命によりバックライトの輝度の低下が発生しても、その輝度低下を常にＣＣＤ２９Ｒ、２９Ｌを用いて監視でき、その出力に基づいて輝度不足を解消できる。
またさらに変形例として、図１８に示すように表示装置７Ｃには、その上面に蓋により開閉できる天板開口部８３を設けている。
そして、表示制御装置２２７Ｒ、２２７Ｌの出力信号により、フロントライト８２Ｌ、８２ＲのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う代わりに、天板開口部８３の蓋の開閉制御を行うようにしている。例えば、図１７のＬＵＴ６６の出力により、フロントライト８２Ｒの点灯を行う代わりに天板開口部８３の蓋を開くように制御して表示装置７Ｃ内に外光を取り入れるようにしても良い。またバックライトは熱くなることがあるが、天板開口部８３開口を設ける場合、冷却効果も得られる。

なお、上述した各実施例等において、左右の画像をそれぞれ表示する表示素子２８Ｌ，２８Ｒ等に表示されるテスト信号の少なくとも一部を撮像してその表示状態を監視するための撮像手段としてＣＣＤ２９Ｌ，２９Ｒを採用した場合で説明したが、テスト信号の少なくとも一部の輝度レベルや色調等を検出するフォトダイオード或いはフォトトランジスタ等の光検出素子を採用しても良い。この場合には、より簡単な構成にできるし、コンパクト化することもできる。
また、光検出素子を採用する場合、色透過フィルタを備えたＲＧＢセンサ等を採用しても良い。

［付記］
１．請求項１において、前記監視手段は、前記表示手段における左右の画像をそれぞれ表示する第１及び第２の表示素子に共通に表示されるテスト信号をそれぞれ撮像する第１及び第２の撮像手段を有し、前記表示制御手段は、前記第１及び第２の撮像手段の出力信号を基準の情報を参照することによって前記第１及び第２の表示素子にそれぞれ表示される左右の画像の表示状態の差を減少させるように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用表示制御装置。
２．付記１において、前記基準の情報は、ルックアップテーブルにより形成される。
３．請求項３において、前記第１及び第２の撮像手段の出力信号が比較される前記基準の信号は、それぞれ前記第２及び第１の撮像手段の出力信号である。

４．付記３において、前記表示制御手段は、前記基準の信号との比較結果により、前記第１及び第２の表示素子側にそれぞれ出力される第１及び第２の信号における少なくとも一方の信号のゲインを可変制御する。
５．請求項１において、前記表示制御手段は、前記監視手段の出力により、同一の表示素子の表示画面上に、前記左右の画像を表示するように画像表示の切替制御を行う。
６．付記１において、前記基準の情報は、前記第１及び第２の表示素子における表示特性を補正する補正情報を含む。
７．請求項１において、前記表示手段は、第１、第２及び第３の表示素子を有する。
８．付記７において、前記第３の表示素子は、前記第１及び第２の表示素子とは上下方向に異なる位置に配置される。
９．付記７において、前記第３の表示素子は、左右の画像を表示する表示部を有する。

立体内視鏡の挿入部を体腔内に挿入して患部等の同一被写体に対して視差のある左右の映像信号を生成し、表示装置における左右の表示素子に表示することにより、立体感のある観察像が得られようになり、診断を行い易くできる。

本発明の実施例１の立体内視鏡装置の全体構成図。信号切替装置の内部構成を示すブロック図。信号切替装置の動作説明のタイミングチャ−ト図。表示制御装置の内部構成を示すブロック図。表示装置の内部構成の概略を示す平面図。図５の側面側から見た概略の構成を示す図。図５の接眼部付近の構成及び変形例の構成を示す図。ワイド用表示素子における通常時の表示画面例を示す図。ワイド用表示素子における切替時の表示画面例を示す図。左右の表示素子における通常時の表示画面例を示す図。比較装置の内部構成を示すブロック図。変形例における比較装置の内部構成を示すブロック図。本発明の実施例２の立体内視鏡装置の全体構成図。表示制御装置の内部構成を示すブロック図。ルックアップテーブルにより補正値を出力する場合の入出力データ例を示す図。実施例２の変形例の立体内視鏡装置の全体構成図。表示制御装置の内部構成を示すブロック図。天板開口部を設けた表示装置を示す図。

符号の説明

１…立体内視鏡装置
２…立体内視鏡
３…光源装置
４…信号処理装置部
５…信号切替装置
６…表示制御装置部
７…表示装置
８…比較装置
１１…挿入部
１３…接眼部
１４…光学式内視鏡
１５…テレビカメラ
１６…ライトガイド
２１Ｌ，２１Ｒ，２１Ｗ…対物光学系
２３…接眼光学系
２５Ｌ，２５Ｒ，２５Ｗ…ＣＣＤ
２６Ｌ，２６Ｒ，２６Ｗ…ＣＣＵ
２７Ｒ，２７Ｒ，２７Ｗ…表示制御装置
２８Ｌ，２８Ｒ…表示素子
２９Ｌ，２９Ｒ…ＣＣＤ
３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｗ…スイッチ
３２…左右画像メモリ
３３…メモリコントローラ
３４，４６…ＴＧ
４１…Ａ／Ｄ変換器
４３…撮像画像メモリ
４４…テスト画像メモリ
５１Ｌ，５１Ｒ…ＣＣＵ
５２…Ｙ／Ｃ分離回路
５３、５６…比較器
５４…減算器
５８…ＡＧＣ
代理人弁理士伊藤進

Claims

同一被写体に対して立体内視鏡により撮像された少なくとも左右に視差を有する２つの撮像信号に対する信号処理を行い、表示手段に対して立体観察用の左右の画像を送出する立体内視鏡用表示制御装置において、
前記表示手段における少なくとも一部にテスト信号を表示させるテスト信号発生手段と、
前記表示手段に表示される前記テスト信号の表示状態を監視する監視手段と、
前記監視手段の出力に基づき、前記表示手段による左右の画像表示を制御する表示制御手段と、
を具備したことを特徴とする立体内視鏡用表示制御装置。
前記表示制御手段は、前記監視手段の出力に基づき、前記表示手段に表示される左右の画像に対応する映像信号のレベル差を減少させるように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用表示制御装置。
前記監視手段は、前記表示手段における左右の画像をそれぞれ表示する第１及び第２の表示素子に共通に表示されるテスト信号をそれぞれ撮像する第１及び第２の撮像手段を有し、前記表示制御手段は、前記第１及び第２の撮像手段の出力信号を基準の信号との比較結果によって前記第１及び第２の表示素子にそれぞれ表示される左右の画像の表示状態の差を減少させるように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用表示制御装置。