JP2005334462A

JP2005334462A - 立体視内視鏡システム

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Publication number: JP2005334462A
Application number: JP2004159945A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kudo; 正宏工藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】左右画像の不一致領域やピントと輻輳との乖離を抑制し、観察性及び操作性のよい立体視内視鏡システムを提供する。
【解決手段】被写体の視差のある二つの被写体像を伝達する立体視硬性内視鏡１と、立体視内視鏡の種類を識別する立体視内視鏡認識部１５、１６と、立体視硬性内視鏡１が伝達した視差のある二つの被写体像を撮像する右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４と焦点可変部１２とを有する立体ＴＶカメラ２と、焦点可変部１２と対にして被写体と立体視硬性内視鏡１との距離を求めるフォーカスコントローラ１０と、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４が撮像した被写体像を表示する立体表示装置９と、立体表示装置９に表示する被写体像の水平方向の表示領域を制御する撮像領域コントローラ１１とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、被写体を立体的に表示し観察可能とする立体視内視鏡システムであって、特に、被写体と立体視内視鏡との距離が変化した場合において、左右被写体画像の不一致領域を生じさせない立体視内視鏡システムに関する。

体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いたりして、各種治療措置のできる内視鏡を用いた内視鏡手術は、患者への低侵襲性という利点を有するために、近年、広く行われるようになってきている。内視鏡は、被写体である例えば体腔内を遠近感のない平面として見るものがほとんどであって、表示される画像が二次元であるために、例えば体腔内表面の微細な凹凸を観察することが困難であった。

これに対処するものとして、被写体を立体的に観察することができる立体視内視鏡が用いられるようになってきている。立体視内視鏡は、被写体である例えば体腔内の臓器の立体像を表示することができるため、術者に対し、より直下視に近い操作性を提供できるという利点を有する。

被写体の立体像を撮像する立体視内視鏡と、立体視内視鏡で撮像された画像を処理して観察者に被写体を立体像として見えるように表示する立体画像表示装置とを含む立体視内視鏡システムでは、立体視内視鏡で撮像された視差を有する左右の画像を、術者の左右の目にそれぞれ与えることで被写体の奥行きを知覚させる、両眼視差方式が多く用いられている。両眼視差方式の主な表示方法としては、ヘッドマウントディスプレイ(以下、ＨＭＤと呼ぶ)のように、内蔵された左右二つの表示素子それぞれに視差を有する左右の画像を表示し、観察者の左右それぞれの目に直接視差を有する左右の画像を与えることで立体視を行う立体鏡方式や、一つの画面に左目用画像と右目用画像とを交互に時分割表示して、その時分割タイミングに合わせて左右の液晶シャッターが交互に開閉する液晶メガネを観察者が装着することで、観察者の左右それぞれの目に視差を有する左右の画像を振り分ける時分割方式があり、これらの表示方法を用いた立体視内視鏡システムは従来から提案されている(立体鏡方式を用いた立体視内視鏡システムに関しては、例えば特許文献１に提案されており、時分割方式を用いた立体視内視鏡システムに関しては、例えば特許文献２に提案されている。)。

両眼視差方式を用いている立体視内視鏡は、被写体と立体視内視鏡との距離が、ある一定の値の時に、撮像される左右の画像範囲が等しくなるように光学的な調整を施される。図１５は、従来の被写体―立体視内視鏡間の距離と撮像される画像の水平方向の画像範囲との関係を説明する図であり、図１６（ａ）〜（ｃ）は、図１５において被写体―立体視内視鏡間の距離ｌがｄ_１１、ｄ_１２、ｄ_１３のそれぞれの場合における左右の撮像画像を説明する概略図である。また、図１７（ａ）〜（ｃ）は、図１５において被写体―立体視内視鏡間の距離ｌがｄ_１１、ｄ_１２、ｄ_１３のそれぞれの場合における立体画像表示位置を説明する図である。図１５において、被写体と立体視内視鏡１０１との距離ｌがｌ＝ｄ_１２場合に、撮像される左右の水平方向の画像範囲が等しくなるように光学的な調整がなされており、よって、図１６（ｂ）に示すように、左右の撮像画像は等しくなっている。この場合、立体視内視鏡１０１との距離ｌ＝ｄ_１２にある点Ｉ_１２を立体視内視鏡で撮像し立体画像表示装置で表示すると、左目用点画像Ｉ_Ｌ１２及び右目用点画像Ｉ_Ｒ１２は、図１７（ｂ）に示すように、画像表示位置であるモニター２０５上の同じ位置に重なって表示され、観察者はこの位置に点Ｉ_１２が存在すると感じる。

被写体と立体視内視鏡１０１との距離ｌがｄ_１２よりも小さい場合、すなわちｌ＝ｄ_１１（ｄ_１１＜ｄ_１２）の場合は、左右で水平方向の画像範囲が異なり、左目用の撮像画像の左端部ｈ_Ｌ＿ｄ_１１と右目用の撮像画像の右端部ｈ_Ｒ＿ｄ_１１とが、それぞれもう片方の画像では表示されない。よって、図１６（ａ）に示すように、左目用の撮像画像の左端部には右目用の撮像画像には表示されない不一致領域２０１が存在し、右目用の撮像画像の右端部には左目用の撮像画像には表示されない不一致領域２０２が存在することになる。この場合、立体視内視鏡１０１との距離ｌ＝ｄ_１１にある点Ｉ_１１を立体視内視鏡で撮像し立体画像表示装置で表示すると、左目用点画像Ｉ_Ｌ１１及び右目用点画像Ｉ_Ｒ１１は、モニター２０５上では図１７（ａ）に示す位置に表示され、観察者は視点の交点であるＣ_１１の位置に仮想的に点Ｉ_１１が存在するように感じる。

被写体と立体視内視鏡１０１との距離ｌがｄ_１２よりも大きい場合、すなわちｌ＝ｄ_１３（ｄ_１３＞ｄ_１２）の場合も、左右で水平方向の画像範囲が異なり、左目用画像の右端部ｈ_Ｌ＿ｄ_１３と右目用画像の左端部ｈ_Ｒ＿ｄ_１３とが、それぞれもう片方の画像では表示されない。よって、図１６（ｃ）に示すように、左目用の撮像画像の右端部には右目用の撮像画像には表示されない不一致領域２０３が存在し、右目用の撮像画像の左端部には左目用の撮像画像には表示されない不一致領域２０４が存在することになる。この場合、立体視内視鏡１０１との距離ｌ＝ｄ_１３にある点Ｉ_１３を立体視内視鏡で撮像し立体画像表示装置で表示すると、左目用点画像Ｉ_Ｌ１３及び右目用点画像Ｉ_Ｒ１３は、モニター２０５上では図１７（ｃ）に示す位置に表示され、観察者は視点の交点であるＣ_１３の位置に仮想的に点Ｉ_１３が存在するように感じる。

上述のように、水平方向の撮像範囲の異なる左右の撮像画像を、両眼視差方式を用いた立体画像表示装置で立体表示し、表示された立体画像を観察する場合、表示される左右の画像の端部に、他方の画像には表示されない不一致領域が生ずる。また、実際に画像が表示されている位置（観察者の目のピント位置）と、仮想的に画像が存在すると知覚される位置（輻輳）との間にずれが生ずる。この不一致領域の大きさや、ピントと輻輳との間のずれの大きさが過度になると、立体画像を観察している観察者が違和感を持ったり、場合によっては左右の画像を一つのものと知覚できなくなり、二重像の知覚になったりしてしまうという問題があった。

これを解決するものとして、立体視内視鏡に備えられている撮像素子、あるいは立体画像表示装置に備えられている画像表示素子の物理的位置を、立体視内視鏡と被写体との距離に応じて移動させ、表示される左右の画像領域を一致させる立体視内視鏡システムが提案されている（例えば特許文献３）。また、立体視内視鏡システムではないが、立体視内視鏡と立体画像表示装置との関係と同等の関係を有する、複眼カメラとＨＭＤとの組み合わせによる立体画像の表示に関し、複眼カメラのフォーカス情報に応じてＨＭＤに表示される虚像の相対的空間位置を変化させるシステムも提案されている（例えば特許文献４）。
特開平６−３００９８５号（図１）特開平６−５９１９６号（図５）特許第３０８９３０６号公報（図１）特許第２９８６６５９号公報（図１）

しかし、これらの提案においては、撮像素子や画像表示素子の物理的位置を移動させるための移動機構が必要不可欠であり、システムの大型化を招くという問題があった。一方、立体視内視鏡と被写体との距離に応じて、立体画像表示装置に表示される画像の表示位置を電気的に移動させ、表示される左右の画像領域を一致させる方法もある。この方法によれば、物理的な移動のために不可欠な移動機構を必要としないために、システムの大型化は避けられる。しかし、画像の表示位置を電気的に移動させることで、被写体を撮像した画像の一部が立体画像表示装置の表示領域の外にはみ出してしまい、表示領域の一部にしか立体視内視鏡で撮像された被写体の立体画像が表示されないという問題があった。

また、被写体の位置や観察の目的に応じて、視野角や焦点距離など光学的な仕様の異なる立体視内視鏡が選択され、使用される。左右の撮像画像における不一致領域や、ピントと輻輳との間のずれの大きさは、視野角や焦点距離などに依存するため、光学的仕様が異なる立体視内視鏡では、それぞれの仕様に応じた撮像領域もしくは表示領域の制御が必要となる。図１８は、視野角が異なる立体視内視鏡で撮像される画像の水平方向の画像範囲を説明する図であり、図１８（ａ）の立体視内視鏡の視野角は図１８（ｂ）の立体視内視鏡の視野角よりも広くなされている。図１８（ａ）に示すように、視野角αを有する立体視内視鏡３０１においては、被写体と立体視内視鏡３０１との距離ｌがｄ_１４場合、左目用の撮像画像の左端部ｈ_Ｌ＿ｄ_１４αと右目用の撮像画像の右端部ｈ_Ｒ＿ｄ_１４αとが、それぞれもう片方の画像では表示されない。一方、図１８（ｂ）に示すように、視野角β（α＞β）を有する立体視内視鏡４０１においては、被写体と立体視内視鏡４０１との距離ｌがｄ_１４場合、左目用の撮像画像の左端部ｈ_Ｌ＿ｄ_１４βと右目用の撮像画像の右端部ｈ_Ｒ＿ｄ_１４βとが、それぞれもう片方の画像では表示されない。被写体と立体視内視鏡との距離ｌはどちらの立体視内視鏡においてもｄ_１４であるが、不一致領域は部ｈ_Ｌ＿ｄ_１４α＞ｈ_Ｌ＿ｄ_１４β及びｈ_Ｒ＿ｄ_１４α＞ｈ_Ｒ＿ｄ_１４βと、視野角の広さによって異なっている。つまり、立体視内視鏡を変更し、立体視内視鏡の光学的な仕様が変更される度に、変更された光学的な仕様に応じた撮像領域もしくは表示領域の制御を手動で設定しなければならず、作業が煩雑で操作の手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明においては、システムを大型化することなく、また、被写体の表示範囲を変化させることなく、左右画像の不一致領域やピントと輻輳との乖離を抑制し、観察性及び操作性のよい立体視内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の立体視内視鏡システムは、被写体の視差のある二つの被写体像を伝達する立体視内視鏡と、被写体と立体視内視鏡との距離を求める測距手段を備えている。さらに、本発明の立体視内視鏡システムは、立体視内視鏡が伝達した視差のある二つの被写体像を撮像する一対撮像素子と、撮像素子に結像される被写体像の焦点を調整する焦点可変部とを有する撮像部と、撮像部が撮像した被写体像を表示する立体画像表示部と、前記距離の情報に基づいて、立体画像表示部に表示する被写体像の水平方向の表示領域を制御する制御手段とを備えている。

システムを大型化することなく、また、被写体の表示範囲を変化させることなく、左右画像の不一致領域やピントと輻輳との乖離を抑制し、観察性及び操作性のよい立体視内視鏡システムを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
まず、図１に基づき、本発明の第１の実施の形態に係わる立体視内視鏡システムの全体構成を説明する。図５は本発明の第１の実施の形態に係わる立体視内視鏡システムの全体構成を概略的に示したブロック図である。図１に示すように、本実施の形態の立体視内視鏡システムは、立体視内視鏡の一種である立体視硬性内視鏡１と、立体視硬性内視鏡１の基端側に位置して立体視硬性内視鏡１と着脱可能に装着された、撮像部としての立体ＴＶカメラ２と、立体ＴＶカメラ２と電気的に接続され、立体ＴＶカメラ２から出力された被写体の像の電気信号をアナログ映像信号に変換する右目用カメラコントロールユニット(以下、ＣＣＵと呼ぶ)３及び左目用ＣＣＵ４と、右目用ＣＣＵ３と電気的に接続され、右目用ＣＣＵ３から出力されたアナログ映像信号をＬＣＤ信号に変換する右目用ＬＣＤコントローラ５と、左目用ＣＣＵ４と電気的に接続され、左目用ＣＣＵ４から出力されたアナログ映像信号をＬＣＤ信号に変換する左目用ＬＣＤコントローラ６とから構成される。さらに、本実施の形態の立体視内視鏡システムは、右目用ＬＣＤコントローラ５と電気的に接続され、右目用ＬＣＤコントローラ５から出力されたＬＣＤ信号を表示する、解像度ＸＧＡ以上の高精細な右目用ＬＣＤ７と、左目用ＬＣＤコントローラ６と電気的に接続され、左目用ＬＣＤコントローラ６から出力されたＬＣＤ信号を表示する、解像度ＸＧＡ以上の高精細な左目用ＬＣＤ８とを備えた立体画像表示部としての立体表示装置９と、立体ＴＶカメラ２と電気的に接続され、被写体の像の結像位置を制御するフォーカスコントローラ１０と、立体ＴＶカメラ２及びフォーカスコントローラ１０と電気的に接続され、被写体の撮像領域を制御する制御手段としての撮像領域コントローラ１１とから構成される。

立体視硬性内視鏡１は、被写体の像を形成する複数の対物レンズから構成される図示しない対物光学系と、被写体の像を伝達する複数のリレーレンズから構成される図示しない伝達光学系と、伝達光学系から伝達された被写体の像を左右に分割する図示しない瞳分割手段とを有する。

立体ＴＶカメラ２は、立体視硬性内視鏡１から出力される被写体の像の結像位置を調整して撮像面を決定するための焦点可変部１２、及び、焦点可変部１２によって決定された撮像面に結像された被写体の像を撮像し、電気信号に変換する撮像素子としての右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４とを有する。

焦点可変部１２は、被写体の像を結像するために設けられた、図示しない左右の結像レンズと、結像レンズを透過する光軸に沿った方向に左右の結像レンズを進退させる図示しないエンコーダ付きＤＣモータと、結像レンズの移動機構の両端部に設けられ、左右の結像レンズの移動範囲を決定する図示しないリミットスイッチとを有する。エンコーダ付きＤＣモータは、ＤＣモータ部とエンコーダ部から構成されている。リミットスイッチには、機械接点を有するマイクロスイッチや、非接触の検知手段であるフォトインタラプタが用いられる。この焦点可変部１２は、フォーカスコントローラ１０と電気的に接続されている。

右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４は、ＮＴＳＣやＰＡＬなどのアナログ映像信号規格の映像信号を生成するために通常用いられるＣＣＤに対して、水平方向の画素数が多く、撮像範囲が広くなされている。図２は本発明の第１の実施の形態におけるＣＣＤの撮像領域を説明する図である。図２に示すように、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４は、水平方向９６０画素、垂直方向４８５画素の撮像領域を備えている。同一の画素読出し速度であるＮＴＳＣ用のＣＣＤは、水平方向７６８画素、垂直方向４８５画素の撮像領域であり、本実施の形態の右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４はこれに対して水平方向に１．２５倍長い撮像領域を有している。尚、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４の水平方向の画素数は９６０画素に限定されるものではなく、９６０画素より多くてもよい。右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４は、撮像面に結像された被写体の像を撮像して電気信号に変換し、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力する。

立体視硬性内視鏡１と立体ＴＶカメラ２との結合部の立体視硬性内視鏡１側には識別手段としての立体視内視鏡認識部１５が、立体ＴＶカメラ２側には識別手段としての立体視内視鏡認識部１６がそれぞれ設けられており、立体視内視鏡認識部１６は撮像領域コントローラ１１と電気的に接続されている。撮像領域コントローラ１１は、フォーカスコントローラ１０、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４とも電気的に接続されている。

図３に基づき、立体視内視鏡認識部１５及び１６の電気的構成を説明する。図３は、立体視内視鏡認識部１５及び１６の電気的構成を説明する概略図である。図３に示すように、立体視硬性内視鏡１に設けられた立体視内視鏡認識部１５は、二つの電極１７ａ及び１７ｂから構成されており、立体ＴＶカメラ２に設けられた立体視内視鏡認識部１６は、四つの電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、及び１８ｄと、パラレル−シリアル変換回路１９から構成されている。立体視内視鏡認識部１６の電極１８ａ及び１８ｂは立体視内視鏡認識部１５の電極１７ａと、電極１８ｃ及び電極１８ｄは電極１７ｂと、それぞれ対向するように配置されており、立体視硬性内視鏡１と立体ＴＶカメラ２とが装着された場合に、立体視内視鏡認識部１６の電極１８ａと１８ｂが立体視内視鏡認識部１５の電極１７ａによって導通され、立体視内視鏡認識部１６の電極１８ｃと１８ｄが立体視内視鏡認識部１５の電極１７ｂによって導通されるように構成されている。電極１８ａ及び１８ｃは、抵抗素子Ｒを介してプルアップされている。また、電極１８ａから１８ｄまでの四つの電極は、パラレル−シリアル変換回路１９に接続されている。

次に、図４に基づき、フォーカスコントローラ１０の構成を説明する。図４は、フォーカスコントローラ１０の構成を概略的に示したブロック図である。図４に示すように、フォーカスコントローラ１０は、ＰＷＭ回路１９と、Ｆ／Ｖ変換回路２０と、のこぎり波発生回路２１と、カウンタ回路２２と、動作制御回路２３と、フォーカスイン及びフォーカスアウトの二つの図示しないスイッチ素子が設けられた動作指令スイッチ２４とから構成される。ＰＷＭ回路１９は、Ｆ／Ｖ変換回路２０、のこぎり波発生回路２１、動作制御回路２３、及び焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのＤＣモータ部と電気的に接続されている。Ｆ／Ｖ変換回路２０は、ＰＷＭ回路１９の他に、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのエンコーダ部と電気的に接続されている。カウンタ回路２２は、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのエンコーダ部、焦点可変部１２のリミットスイッチ、及び撮像領域コントローラ１１と電気的に接続されている。動作制御回路２３は、ＰＷＭ回路１９の他に、焦点可変部１２のリミットスイッチ、及び動作指令スイッチ２４と電気的に接続されている。

次に、図５に基づき、撮像領域コントローラ１１の構成を説明する。図５は、撮像領域コントローラ１１の構成を概略的に示したブロック図である。図５に示すように、撮像領域コントローラ１１は、撮像領域判定回路２５と、カウント値−被写体距離データメモリ２６と、被写体距離−撮像領域データメモリ２７と、右画像用撮像領域制御回路２８と、左画像用撮像領域制御回路２９とから構成される。撮像領域判定回路２５は、フォーカスコントローラ１０のカウンタ回路２２、立体視内視鏡認識部１６、カウント値−被写体距離データメモリ２６、被写体距離−撮像領域データメモリ２７、右画像用撮像領域制御回路２８、及び左画像用撮像領域制御回路２９と電気的に接続されている。右画像用撮像領域制御回路２８及び左画像用撮像領域制御回路２９は、撮像領域判定回路２５の他に、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４にそれぞれ電気的に接続されている。本実施の形態の立体視内視鏡システムは、図１に示した立体視硬性内視鏡１だけでなく、立体視内視鏡認識部１５を有し、立体ＴＶモニタ２と装着可能な様々な立体視内視鏡を使用することができる。このため、カウント値−被写体距離データメモリ２６と被写体距離−撮像領域データメモリ２７には、使用される立体視内視鏡毎に記憶領域が設けられており、各記憶領域には、それぞれの立体視内視鏡の光学的仕様に応じたデータが格納されている。

次に、図６に基づき、右目用ＣＣＵ３の構成を説明する。図６（ａ）は、右目用ＣＣＵ３の構成を概略的に示したブロック図であり、図６（ｂ）は、左目用ＣＣＵ４の構成を概略的に示したブロック図である。図６（ａ）に示すように、右目用ＣＣＵ３は、映像信号処理回路３０と、ＣＣＤ駆動回路３１とから構成される。映像信号処理回路３０は、右目映像用ＣＣＤ１３及び右目用ＬＣＤコントローラ５と電気的に接続されている。ＣＣＤ駆動回路３１は、撮像領域コントローラ１１の右画像用撮像領域制御回路２８及び右目映像用ＣＣＤ１３と電気的に接続されている。図６（ｂ）に示すように、左目用ＣＣＵ４は、右目用ＣＣＵ３と同様に、映像信号処理回路３２と、ＣＣＤ駆動回路３３とから構成される。映像信号処理回路３２は、左目映像用ＣＣＤ１４及び左目用ＬＣＤコントローラ６と電気的に接続されている。ＣＣＤ駆動回路３３は、撮像領域コントローラ１１の左画像用撮像領域制御回路２９及び左目映像用ＣＣＤ１４と電気的に接続されている。

上述のように構成した立体視内視鏡システムの作用について説明する。立体視硬性内視鏡１に捉えられた被写体の像は、視差を有する右目用の像と左目用の像へと分割されて立体ＴＶカメラ２へと伝送される。立体ＴＶカメラ２で受信した右目用の像は、焦点可変部１２の結像レンズを透過し、右目映像用ＣＣＤ１３において結像される。結像された右目用の像は、電気信号に変換されて右目用ＣＣＵ３の映像信号処理回路３０へ出力される。同様に、立体ＴＶカメラ２で受信した左目用の像は、右目用の像と同様に、焦点可変部１２の結像レンズを透過して左目映像用ＣＣＤ１４において結像され、電気信号に変換されて左目用ＣＣＵ４の映像信号処理回路３２へ出力される。ここで、右目映像用ＣＣＤ１３は右目用ＣＣＵ３のＣＣＤ駆動回路３１から出力されるＣＣＤ駆動信号により、及び、左目映像用ＣＣＤ１４は左目用ＣＣＵ４のＣＣＤ駆動回路３３から出力されるＣＣＤ駆動信号により、それぞれ駆動される。ＣＣＤ駆動信号には、右目用ＣＣＤ１３及び左目用ＣＣＤ１４の全撮像領域の中から、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４へ出力される水平方向の撮像領域を規定する情報が含まれている。右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４へ出力される水平方向の撮像領域は、撮像領域コントローラ１１の撮像領域判定回路２５において決定される。

図７は、撮像領域判定回路２５における撮像領域の決定に関するフローチャートである。まず、ステップＳ１において、立体視内視鏡認識部１６から内視鏡識別情報を取得する。内視鏡識別情報とは、立体視内視鏡認識部１６の電極１８ａと電極１８ｃの電圧値を検出して得られた２ビットのパラレル信号をシリアル信号に変換したものであり、立体視内視鏡システムに装着されている立体視内視鏡の種類を識別するための情報である。例えば、本実施の形態の立体視内視鏡システムにおいては、立体視内視鏡認識部１５を備える立体視硬性内視鏡１が、立体視内視鏡認識部１６を備える立体ＴＶカメラ２に装着されると、立体視内視鏡認識部１５の電極１７ａによって立体視内視鏡認識部１６の電極１８ａと電極１８ｂとが導通され、立体視内視鏡認識部１５の電極１７ｂによって立体視内視鏡認識部１６の電極１８ｃと電極１８ｄとが導通される。パラレル−シリアル変換回路１９では、電極１８ｂと電極１８ｄはグランドに接続されており、電極１８ａと電極１８ｃの電圧値を検出して得られた２ビットのパラレル信号をシリアル信号に変換して出力する。電極１８ａと電極１８ｂ、電極１８ｃと電極１８ｄはそれぞれ導通されているので、パラレル−シリアル変換回路１９で検出される電極１８ａと電極１８ｃの電圧値は共に０Ｖである。よって、（０、０）という２ビットの信号がシリアル化されて撮像領域コントローラ１１の撮像領域判定回路２５へ出力される。

立体視内視鏡認識部１５の電極構成を立体視内視鏡の種類によって異ならせることで、パラレル−シリアル変換回路１９で検出される電極１８ａと電極１８ｃの電圧値を、立体ＴＶカメラ２に装着される立体視内視鏡の種類によって変化させることができる。尚、本実施の形態の立体視内視鏡システムは、内視鏡識別情報は２ビットの信号から構成されているが、立体視内視鏡認識部１６、１７の電極数を増加させてパラレル−シリアル変換回路１９で電圧値を検出される電極の数を増やし、パラレル−シリアル変換回路１９から撮像領域判定回路２５へ出力する信号のビット数を多くすることで、識別できる立体視内視鏡の種類を増やすことも可能である。

次に、ステップＳ２において、結像レンズの位置を示すエンコーダカウント値を、フォーカスコントローラ１０から取得する。フォーカスコントローラ１０では、結像レンズを駆動させて位置を調整し、調整した結像レンズの位置を示すエンコーダカウント値が取得される。

結像レンズを駆動させて位置を調整する動作は次のように行われる。まず、Ｆ／Ｖ変換回路２０において、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのエンコーダ部からエンコーダ信号を受信し、エンコーダ信号の周波数に対応した直流電圧をＰＭＷ回路１９に対して出力する。ＰＭＷ回路１９は、Ｆ／Ｖ変換回路２０から受信した直流電圧と、のこぎり波発生回路２１から受信したのこぎり波信号とを比較し、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータを駆動するためのパルス幅変調信号を生成する。ここで、動作制御回路２３は、システムが通常動作の状態にある場合、動作指令スイッチ２４がＯＮの状態であって、かつ、焦点可変部１２のリミットスイッチがＯＦＦの状態であるときに限って、ＰＭＷ回路１９に対して動作指令信号を出力する。動作指令スイッチ２４がＯＮの状態であっても、焦点可変部１２の結像レンズが移動可能な範囲の端部に位置しており、リミットスイッチがＯＮの状態である場合は、動作指令信号は出力されない。ＰＭＷ回路１９は、動作制御回路２３から動作指令信号を受信すると、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのＤＣモータ部に対して生成したパルス幅変調信号を出力する。焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのＤＣモータ部は、パルス幅変調信号を受信することにより駆動され、結像レンズを光軸に平行な方向に進退させる。

調整した結像レンズの位置を示すエンコーダカウント値の取得は、次のように行われる。まず、動作制御回路２３により、カウンタ回路２２のリセット動作が行われる。カウンタ回路２２のリセット動作とは、立体視内視鏡システムの電源を投入すると、動作制御回路２３によって、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータが予め設定された方向へ駆動され、焦点可変部１２のリミットスイッチがＯＮになった時点でカウンタ回路２２のカウント値が基準値にリセットされる一連の動作のことである。リセット動作中は、動作指令スイッチ２４のＯＮ／ＯＦＦ動作は無効である。そして、システムが通常の動作状態になると、カウンタ回路２２はリセット動作によって決定された基準値に基づき、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのエンコーダ部から出力されるエンコーダ信号のパルスのカウントを行う。このカウントされた値がエンコーダカウント値としてカウンタ回路２２から撮像領域判定回路２５へ出力される。

撮像領域判定回路２５では、エンコーダカウント値を取得すると、ステップＳ３において、カウント値−被写体距離データメモリ２６に設けられた、ステップＳ１で識別された立体視内視鏡のデータが格納されている記憶領域にアクセスする。カウント値−被写体距離データメモリ２６には、立体視内視鏡の光学的仕様から予め求められているエンコーダカウント値と、被写体距離との相関データが格納されており、引き続きステップＳ４において、前記相関データの中からステップＳ２で取得したエンコーダカウント値に対応した被写体距離を取得する。次に、ステップＳ５に進み、被写体距離−撮像領域データメモリ２７に設けられた、ステップＳ１で識別された立体視内視鏡のデータが格納されている記憶領域にアクセスする。被写体距離−撮像領域データメモリ２７には、被写体距離と、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４から右目用ＣＣＵ３へ及び左目用ＣＣＵ４へ出力される撮像領域を表す撮像領域データとの相関データが格納されている。

ここで、被写体距離と撮像領域データとの関係を、図８乃至図１０を用いて説明する。図８は、本発明の第１の実施の形態に係わる被写体―立体視硬性内視鏡１間の距離と撮像される画像の水平方向の画像範囲との関係を説明する図であり、図９（ａ）〜（ｃ）は、図８において被写体―立体視硬性内視鏡１間の距離ｌがｄ_１、ｄ_２、ｄ_３のそれぞれの場合における、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４に結像される被写体の撮像領域を説明する概略図である。また、図１０（ａ）〜（ｃ）は、図８において被写体―立体視硬性内視鏡１間の距離ｌがｄ_１、ｄ_２、ｄ_３のそれぞれの場合における、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４から右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４へ出力される撮像領域を説明する図である。

図８に示すように、本実施の形態の立体視内視鏡システムは、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離ｌがｌ＝ｄ_２の場合に、撮像される左右の水平方向の画像範囲が等しくなるように光学的な調整がなされている。ｌ＝ｄ_２の場合における撮像される水平方向の画像範囲、すなわち水平方向の撮像領域の長さをＤとし、立体視硬性内視鏡１の左右の対物レンズ間の距離をｐとする。被写体と立体視硬性内視鏡１との距離ｌがｄ_２よりも小さい場合、すなわちｌ＝ｄ_１（ｄ_１＜ｄ_２）の場合や、ｌがｄ_２よりも大きい場合、すなわちｌ＝ｄ_３（ｄ_３＞ｄ_２）の場合は、左右で水平方向の撮像領域に不一致領域が存在する（図９（ａ）（ｃ）参照）。ｌ＝ｄ_１の場合、水平方向の撮像領域における不一致領域３４の長さｈ＿ｄ_１は、次の式（１）にて算出され、ｌ＝ｄ_３の場合、水平方向の撮像領域における不一致領域３５の長さｈ＿ｄ_３は、次の式（２）にて算出される。
ｈ＿ｄ_１＝ｐ×｜ｄ_１―ｄ_２｜／ｄ_２・・・式（１）
ｈ＿ｄ_３＝ｐ×｜ｄ_３―ｄ_２｜／ｄ_２・・・式（２）
また、ｌ＝ｄ_１の場合、水平方向の全撮像領域の長さｈ_ｔ＿ｄ_１は、次の式（３）にて算出され、ｌ＝ｄ_３の場合、水平方向の全撮像領域の長さｈ_ｔ＿ｄ_３は、次の式（４）にて算出される。

ｈ_ｔ＿ｄ_１＝Ｄ×ｄ_１／ｄ_２・・・式（３）
ｈ_ｔ＿ｄ_３＝Ｄ×ｄ_３／ｄ_２・・・式（４）
ｌ＝ｄ_１の場合、水平方向の撮像領域における不一致領域３４の、全撮像領域における割合ｒ＿ｄ_１は、式（１）と式（３）を用いて、次の式（５）のように算出される。

ｒ＿ｄ_１＝ｈ＿ｄ_１／ｈ_ｔ＿ｄ_１＝（ｐ×｜ｄ_１―ｄ_２｜）／（Ｄ×ｄ_１）・・・式（５）
また、ｌ＝ｄ_３の場合、水平方向の撮像領域における不一致領域３５の、全撮像領域における割合ｒ＿ｄ_３は、式（２）と式（４）を用いて式（６）のように算出される。

ｒ＿ｄ_３＝ｈ＿ｄ_３／ｈ_ｔ＿ｄ_３＝（ｐ×｜ｄ_３―ｄ_２｜）／（Ｄ×ｄ_３）・・・式（６）
従って、ｌ＝ｄ_１の場合、右目映像用ＣＣＤ１３の右端部、及び、左目映像用ＣＣＤ１４の左端部における不一致領域３４に対応した水平方向の画素数は、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４の水平方向の全画素数をＡとすると、ｒ＿ｄ_１×Ａとなる。同様に、ｌ＝ｄ_３の場合、右目映像用ＣＣＤ１３の左端部、及び、左目映像用ＣＣＤ１４の右端部における不一致領域３５に対応した水平方向の画素数は、ｒ＿ｄ_３×Ａとなる。

次に、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４から右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力される撮像領域について説明する。ｌ＝ｄ_２の場合、左右の撮像領域に不一致領域は存在しないものの、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４の水平方向の画素数は、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４においてＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の映像信号を生成するために必要な水平方向の画素数よりも多くなされているため、全画素の中から右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４へ出力する画素を選択して出力する必要がある。右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力しない未出力領域３６を、水平方向の撮像領域の左右端部に均等に設定する場合、ＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の映像信号を生成するために必要な水平方向の画素数をＢとすると、左右端部の水平方向の未出力画素数は共に（Ａ−Ｂ）／２となる。

ｌ＝ｄ_１の場合、右目映像用ＣＣＤ１３の右端部と左目映像用ＣＣＤ１４の左端部には、水平方向において、不一致領域３４に対応した画素がｒ＿ｄ_１×Ａだけ存在する。この不一致領域３４は右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力されない。一方、左右で一致した撮像領域の画素の中うち、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力される水平方向の画素数はＢであり、右目映像用ＣＣＤ１３の左端部と右目映像用ＣＣＤ１４の右端部にも右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力されない未出力領域３７が存在する。水平方向の未出力画素数はＡ−Ｂ−ｒ＿ｄ_１×Ａとなる（図１０（ａ）参照）。

ｌ＝ｄ_３の場合、右目映像用ＣＣＤ１３の左端部と左目映像用ＣＣＤ１４の右端部には、水平方向において、不一致領域３５に対応した画素がｒ＿ｄ_３×Ａだけ存在する。この不一致領域３５は右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力されない。一方、左右で一致した撮像領域の画素の中うち、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力される水平方向の画素数はＢであり、右目映像用ＣＣＤ１３の右端部と右目映像用ＣＣＤ１４の左端部にも右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力されない未出力領域３８が存在する。水平方向の未出力画素数はＡ−Ｂ−ｒ＿ｄ_３×Ａとなる（図１０（ｃ）参照）。

撮像領域データは、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４から右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に対して出力される水平方向の撮像領域の左端部の画素位置で示される。よって、被写体距離と撮像領域データとの関係は、ｌ＝ｄ_１、ｄ_３の場合における不一致領域３４、３５に対応した画素数と、撮像領域は一致しているが右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４に出力されない未出力領域３７、３８に対応した画素数と、ｌ＝ｄ_２の場合における未出力領域３６に対応した画素数とを用い、ｌに関してこれらの画素数を直線補間して求められる。具体的には、右目映像用ＣＣＤ１３における、被写体距離に対する撮像領域データの関係は、ｌ＝ｄ_１の場合における左端部の未出力領域３７に対応した画素数Ａ−Ｂ−ｒ＿ｄ_１×Ａと、ｌ＝ｄ_２の場合における左端部の未出力領域３６に対応した画素数（Ａ−Ｂ）／２と、ｌ＝ｄ_３の場合における左端部の不一致領域３５に対応した画素数ｒ＿ｄ_３×Ａの３点を直線補間して求められる。また、左目映像用ＣＣＤ１４における、被写体距離に対する撮像領域データの関係は、ｌ＝ｄ_１の場合における左端部の不一致領域３４に対応した画素数ｒ＿ｄ_１×Ａと、ｌ＝ｄ_２の場合における左端部の未出力領域３６に対応した画素数（Ａ−Ｂ）／２と、ｌ＝ｄ_３の場合における左端部の未出力領域３８に対応した画素数Ａ−Ｂ−ｒ＿ｄ_３×Ａの３点を直線補間して求められる。

このようにして求められた、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４における、被写体距離と撮像領域データとの相関データが被写体距離−撮像領域データメモリ２７に格納されており、ステップＳ６において、前記相関データの中からステップＳ４で取得した被写体距離に対応した撮像領域データを取得することで、撮像領域が決定される。尚、被写体距離−撮像領域データメモリ２７には、図８乃至図１０を用いて説明した、立体視硬性内視鏡１における被写体距離と撮像領域データとの相関データだけでなく、異なる光学仕様を有する立体視内視鏡における被写体距離と撮像領域データとの相関データが格納されている領域も用意されている。

撮像領域判定回路２５で決定された右目用の撮像領域データは、右画像用撮像領域制御回路２８へ出力される。右画像用撮像領域制御回路２８では、受信した撮像領域データが右目用ＣＣＵ３のＣＣＤ駆動回路３１の動作を制御する信号に変換されて、ＣＣＤ駆動回路３１へ出力される。ＣＣＤ駆動回路３１は、受信した制御信号に基づき、右目映像用ＣＣＤ１３における水平方向の撮像領域の出力開始画素位置から、ＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の映像信号を生成するために必要な画素数分だけ、撮像された被写体の像を電気信号に変換して、右目映像用ＣＣＤ１３から右目用ＣＣＵ３へ出力させる。右目用ＣＣＵ３では、映像信号処理回路３０にて公知の信号処理を行って、受信した電気信号をＮＴＳＣやＰＡＬなどのアナログ映像信号規格のアナログ映像信号として変換し、右目用ＬＣＤコントローラ５へ出力する。右目用ＬＣＤコントローラ５で受信されたアナログ映像信号は、ＬＣＤ信号へ変換されて立体表示装置９の右目用ＬＣＤ７へ出力され、表示される。

撮像領域判定回路２５で決定された左目用の撮像領域データは、左画像用撮像領域制御回路２９へ出力される。左画像用撮像領域制御回路２９では、受信した撮像領域データが左目用ＣＣＵ４のＣＣＤ駆動回路３３の動作を制御する信号に変換されて、ＣＣＤ駆動回路３３へ出力される。ＣＣＤ駆動回路３３は、受信した制御信号に基づき、左目映像用ＣＣＤ１４における水平方向の撮像領域の出力開始画素位置から、ＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の映像信号を生成するために必要な画素数分だけ、撮像された被写体の像を電気信号に変換して、左目映像用ＣＣＤ１４から左目用ＣＣＵ４へ出力させる。左目用ＣＣＵ４では、映像信号処理回路３２にて公知の信号処理を行って、受信した電気信号をＮＴＳＣやＰＡＬなどのアナログ映像信号規格のアナログ映像信号として変換し、左目用ＬＣＤコントローラ６へ出力する。左目用ＬＣＤコントローラ６で受信されたアナログ映像信号は、ＬＣＤ信号へ変換されて立体表示装置９の左目用ＬＣＤ８へ出力され、表示される。

このように、本実施の形態の立体視内視鏡システムでは、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離と、使用されている立体視内視鏡の種類に関する情報に基づいて、右目映像用ＣＣＤ１３から右目用ＣＣＵ３へ出力する水平方向の撮像領域と、左目映像用ＣＣＤ１４から左目用ＣＣＵ４へ出力する水平方向の撮像領域とが制御されるので、システムを大型化することなく、また、被写体の表示範囲を変化させることなく、左右映像の不一致領域やピントと輻輳との乖離を抑制し、画像の観察性が向上する。また、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離、及び使用されている立体視内視鏡の種類に関する情報の取得や、右目映像用ＣＣＤ１３から右目用ＣＣＵ３へ出力する水平方向の撮像領域、及び左目映像用ＣＣＤ１４及び左目用ＣＣＵ４へ出力する水平方向の撮像領域の制御は、システムが自動的に行うので、観察者が撮像領域を設定する手間を省くことができ、操作性が向上する。

尚、本実施の形態の立体視内視鏡システムでは、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離を、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのエンコーダ部から出力されるエンコーダ信号のパルスのカウント値により測定しているが、例えばレーザーや超音波センサーを用いた測距手段を使用して測定するように構成してもよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。まず、図１１に基づき、本発明の第２の実施の形態に係わる立体視内視鏡システムの全体構成を説明する。図１１は本発明の第２の実施の形態に係わる立体視内視鏡システムの全体構成を概略的に示したブロック図である。図１１に示すように、本実施の形態の立体視内視鏡システムは、立体視内視鏡の一種である立体視硬性内視鏡１と、立体視硬性内視鏡１の基端側に位置して立体視硬性内視鏡１と着脱可能に装着された、撮像部としての立体ＴＶカメラ２と、立体ＴＶカメラ２と電気的に接続され、立体ＴＶカメラ２から出力された被写体の像の電気信号をアナログ映像信号に変換する右目用ＣＣＵ４１及び左目用ＣＣＵ４２と、右目用ＣＣＵ４１と電気的に接続され、右目用ＣＣＵ４１から出力されたアナログ映像信号をＬＣＤ信号に変換する右目用ＬＣＤコントローラ４３と、左目用ＣＣＵ４２と電気的に接続され、左目用ＣＣＵ４２から出力されたアナログ映像信号をＬＣＤ信号に変換する左目用ＬＣＤコントローラ４４とから構成される。さらに、本実施の形態の立体視内視鏡システムは、立体画像表示部としての立体表示装置９と、立体ＴＶカメラ２と電気的に接続され、被写体の像の結像位置を制御するフォーカスコントローラ１０と、立体表示装置９に表示する領域を制御する制御手段としての表示領域コントローラ４５とから構成される。立体表示装置９は、右目用ＬＣＤコントローラ４３と電気的に接続され、右目用ＬＣＤコントローラ４３から出力されたＬＣＤ信号を表示する、解像度ＸＧＡ以上の高精細な右目用ＬＣＤ７と、左目用ＬＣＤコントローラ４４と電気的に接続され、左目用ＬＣＤコントローラ４４から出力されたＬＣＤ信号を表示する、解像度ＸＧＡ以上の高精細な左目用ＬＣＤ８とを備える。表示領域コントローラ４５は、立体ＴＶカメラ２、フォーカスコントローラ１０、右目用ＬＣＤコントローラ４３、及び左目用ＬＣＤコントローラ４４と電気的に接続され、立体ＴＶカメラ２で撮像された被写体の撮像領域から、立体表示装置９に表示する領域を制御する。右目用ＣＣＵ４１、左目用ＣＣＵ４２、右目用ＬＣＤコントローラ４３、ＬＣＤコントローラ４４、及び表示領域コントローラ４５を除く立体視内視鏡システムの各構成要素は第１の実施の形態と同じであるため、ここでは特徴となるこれらの構成要素についてのみ説明し、同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

図１２に基づき、表示領域コントローラ４５の構成を説明する。図１２は、表示領域コントローラ４５の構成を概略的に示したブロック図である。図１２に示すように、表示領域コントローラ４５は、表示領域判定回路４６と、カウント値−被写体距離データメモリ４７と、被写体距離−表示領域データメモリ４８と、右画像用表示領域制御回路４９と、左画像用表示領域制御回路５０とから構成される。表示領域判定回路４６は、フォーカスコントローラ１０のカウンタ回路２２、立体視内視鏡認識部１６、カウント値−被写体距離データメモリ４７、被写体距離−表示領域データメモリ４８、右画像用表示領域制御回路４９、及び左画像用表示領域制御回路５０と電気的に接続されている。右画像用表示領域制御回路４９及び左画像用表示領域制御回路５０は、表示領域判定回路４６の他に、右目用ＬＣＤコントローラ４３及び左目用ＬＣＤコントローラ４４にそれぞれ電気的に接続されている。本実施の形態の立体視内視鏡システムは、第１の実施の形態の立体視内視鏡システムと同様に、図１１に示した立体視硬性内視鏡１だけでなく、立体視内視鏡認識部１５を有し、立体ＴＶモニタ２と装着可能な様々な立体視内視鏡を使用することができる。このため、カウント値−被写体距離データメモリ４７と被写体距離−撮像領域データメモリ４８には、使用される立体視内視鏡毎に記憶領域が設けられており、各記憶領域には、それぞれの立体視内視鏡の光学的仕様に応じたデータが格納されている。

次に、図１３に基づき、右目用ＬＣＤコントローラ４３の構成を説明する。図１３（ａ）は、右目用ＬＣＤコントローラ４３の構成を概略的に示したブロック図であり、図１３（ｂ）は、左目用ＬＣＤコントローラ４４の構成を概略的に示したブロック図である。図１３（ａ）に示すように、右目用ＬＣＤコントローラ４３は、右目用ＣＣＵ４１から出力されたアナログ映像信号をＬＣＤ信号に変換するＡ／Ｄ回路５１と、Ａ／Ｄ回路５１で変換されたＬＣＤ信号を１フレーム分記憶する画像メモリ５２とから構成される。Ａ／Ｄ回路５１は、右目用ＣＣＵ４１及び画像メモリ５２と電気的に接続されている。画像メモリ５２は、表示領域コントローラ４５の右画像用表示領域制御回路４９及び右目用ＬＣＤ７と電気的に接続されている。左目用ＬＣＤコントローラ４４は、図１３（ｂ）に示すように、左目用ＣＣＵ４２から出力されたアナログ映像信号をＬＣＤ信号に変換するＡ／Ｄ回路５３と、Ａ／Ｄ回路５３で変換されたＬＣＤ信号を１フレーム分記憶する画像メモリ５４とから構成される。Ａ／Ｄ回路５３は、左目用ＣＣＵ４２及び画像メモリ５４と電気的に接続されている。画像メモリ５４は、表示領域コントローラ４５の左画像用表示領域制御回路５０及び左目用ＬＣＤ８と電気的に接続されている。

上述のように構成した立体視内視鏡システムの作用について説明する。立体視硬性内視鏡１に捉えられた被写体の像は、視差を有する右目用の像と左目用の像へと分割されて立体ＴＶカメラ２へと伝送される。立体ＴＶカメラ２で受信した右目用の像は、焦点可変部１２の結像レンズを透過し、右目映像用ＣＣＤ１３において結像される。結像された右目用の像は、電気信号に変換されて右目用ＣＣＵ４１へ出力される。同様に、立体ＴＶカメラ２で受信した左目用の像は、右目用の像と同様に、焦点可変部１２の結像レンズを透過して左目映像用ＣＣＤ１４において結像され、電気信号に変換されて左目用ＣＣＵ４２へ出力される。

右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４は、ＮＴＳＣやＰＡＬなどのアナログ映像信号規格の映像信号を生成するために必要な画素数に対して水平方向に撮像領域の画素数が多くなされており、右目用ＣＣＵ４１及び左目用ＣＣＵ４２に対して全ての画素を電気信号として出力する。よって、右目用ＣＣＵ４１及び左目用ＣＣＵ４２では、公知の信号処理を行って、受信した電気信号を変換してＮＴＳＣやＰＡＬなどのアナログ映像信号規格よりも水平方向に長い映像信号を生成する。右目用ＣＣＵ４１及び左目用ＣＣＵ４２で生成された映像信号は、それぞれ右目用ＬＣＤコントローラ４３及のＡ／Ｄ回路５１び左目用ＬＣＤコントローラ４４のＡ／Ｄ回路５３へ出力され、ＬＣＤ信号に変換される。右目用ＬＣＤコントローラ４３及び左目用ＬＣＤコントローラ４４では、右目用ＬＣＤ７及び左目用ＬＣＤ８にそれぞれ表示可能な画像領域に対応した映像信号が、受信した全映像信号の中から選択される。右目用ＬＣＤ７及び左目用ＬＣＤ８に表示させる画像領域は、表示領域コントローラ４５の表示領域判定回路４６で決定される。

図１４は、表示領域判定回路４６における表示領域の決定に関するフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、立体視内視鏡認識部１６から内視鏡識別情報を取得する。次に、ステップＳ１２において、結像レンズの位置を示すエンコーダカウント値を、フォーカスコントローラ１０から取得し、続いてステップＳ１３において、カウント値−被写体距離データメモリ４７に設けられた、ステップＳ１１で識別された立体視内視鏡のデータが格納されている記憶領域にアクセスする。カウント値−被写体距離データメモリ４７には、立体視内視鏡の光学的仕様から予め求められている、エンコーダカウント値と被写体距離との相関データが格納されており、引き続きステップＳ１４において、前記相関データの中からステップＳ１２で取得したエンコーダカウント値に対応した被写体距離を取得する。上述したステップＳ１１からステップＳ１４までの動作は、第１の実施の形態において図７を用いて説明した、撮像領域判定回路２５における撮像領域の決定に関するフローのステップＳ１からＳ４までの動作と同様である。次に、ステップＳ１５に進み、被写体距離−表示領域データメモリ４８に設けられた、ステップＳ１１で識別された立体視内視鏡のデータが格納されている記憶領域にアクセスする。被写体距離−表示領域データメモリ４８には、被写体距離と、右目用ＬＣＤ７及び左目用ＬＣＤ８に表示させる画像領域を表す表示領域データとの相関データが格納されている。

表示領域データは、右目用ＬＣＤコントローラ４３及び左目用ＬＣＤコントローラ４４から右目用ＬＣＤ７及び左目用ＬＣＤ８に対して出力される水平方向の画像領域の左端部のＬＣＤ画素位置で示される。被写体距離に対する表示領域の関係は、第１の実施の形態において図８から図１０を用いて説明した、被写体距離に対する撮像領域の関係において、右目映像用ＣＣＤ１３及び左目映像用ＣＣＤ１４の水平方向の画素数Ａを、右目用ＬＣＤコントローラ４３及び左目用ＬＣＤコントローラ４４が受信した水平方向のＬＣＤ画素数Ｘに、ＮＴＳＣ等のアナログ信号映像規格の映像信号を生成するために必要な水平方向の画素数Ｂを、ＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の画像を生成するために必要な水平方向のＬＣＤ画素数Ｙに、それぞれ置き換えれば同様の関係である。すなわち、右目用ＬＣＤ７に表示させる右目画像用の、被写体距離に対する表示領域データの関係は、ｌ＝ｄ_１の場合における左端部の未出力ＬＣＤ画素数Ｘ−Ｙ−ｒ＿ｄ_１×Ｘと、ｌ＝ｄ_２の場合における左端部の未出力ＬＣＤ画素数（Ｘ−Ｙ）／２と、ｌ＝ｄ_３の場合における左端部の不一致領域に対応したＬＣＤ画素数ｒ＿ｄ_３×Ｘの３点を直線補間して求められる。また、左目用ＬＣＤ８に表示させる左目画像用の、被写体距離に対する表示領域データの関係は、ｌ＝ｄ_１の場合における左端部の不一致領域に対応したＬＣＤ画素数ｒ＿ｄ_１×Ｘと、ｌ＝ｄ_２の場合における左端部の未出力ＬＣＤ画素数（Ｘ−Ｙ）／２と、ｌ＝ｄ_３の場合における左端部の未出力ＬＣＤ画素数Ｘ−Ｙ−ｒ＿ｄ_３×Ｘの３点を直線補間して求められる。

このようにして求められた被写体距離と表示領域データとの相関データが、被写体距離−表示領域データメモリ４８に格納されており、ステップＳ１６において、前記相関データの中からステップＳ１４で取得した被写体距離に対応した表示領域データを取得することで、右目用ＬＣＤ７及び左目用ＬＣＤ８に表示させる画像領域が決定される。尚、被写体距離−表示領域データメモリ４８には、立体視硬性内視鏡１における被写体距離と表示領域データとの相関データだけでなく、立体視硬性内視鏡１と異なる光学仕様を有する立体視内視鏡における被写体距離と表示領域データとの相関データが格納されている領域も用意されている。

表示領域判定回路４６で決定された右目用の表示領域データは、右画像用表示領域制御回路４９へ出力される。右画像用表示領域制御回路４９では、受信した表示領域データが、右目用ＬＣＤコントローラ４３の画像メモリ５２から右目用ＬＣＤ７に対して出力される画像領域を制御する信号に変換されて、画像メモリ５２へ出力される。一方、画像メモリ５２には、右目用ＬＣＤコントローラ４３のＡ／Ｄ回路５１から出力された、デジタル化されたＬＣＤ信号が格納されている。画像メモリ５２は、右画像用表示領域制御回路４９から受信した制御信号に基づき、水平方向の画像領域の出力開始ＬＣＤ画素位置から、ＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の画像を生成するために必要な水平方向のＬＣＤ画素数分だけ、右目用ＬＣＤ７に対してＬＣＤ信号を出力し、右目用ＬＣＤ７では、受信したＬＣＤ信号が表示される。

表示領域判定回路４６で決定された左目用の表示領域データは、左画像用表示領域制御回路５０へ出力される。左画像用表示領域制御回路５０では、受信した表示領域データが、左目用ＬＣＤコントローラ４４の画像メモリ５４から左目用ＬＣＤ８に対して出力される画像領域を制御する信号に変換されて、画像メモリ５４へ出力される。一方、画像メモリ５４には、左目用ＬＣＤコントローラ４４のＡ／Ｄ回路５３から出力された、デジタル化されたＬＣＤ信号が格納されている。画像メモリ５４は、左画像用表示領域制御回路５０から受信した制御信号に基づき、水平方向の画像領域の出力開始ＬＣＤ画素位置から、ＮＴＳＣ等のアナログ映像信号規格の画像を生成するために必要な水平方向のＬＣＤ画素数分だけ、左目用ＬＣＤ８に対してＬＣＤ信号を出力し、左目用ＬＣＤ８では、受信したＬＣＤ信号が表示される。

このように、本実施の形態の立体視内視鏡システムでは、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離と、使用されている立体視内視鏡の種類に関する情報に基づいて、右目用ＬＣＤコントローラ４３から右目用ＬＣＤ７へ出力して表示させる水平方向の画像領域と、左目用ＬＣＤコントローラ４４から左目用ＬＣＤ８へ出力して表示させる水平方向の画像領域とが制御されるので、システムを大型化することなく、また、被写体の表示範囲を変化させることなく、左右画像の不一致領域やピントと輻輳との乖離を抑制し、画像の観察性が向上する。

また、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離、及び使用されている立体視内視鏡の種類に関する情報の取得や、右目用ＬＣＤコントローラ４３から右目用ＬＣＤ７へ出力して表示させる画像領域、及び左目用ＬＣＤコントローラ４４から左目用ＬＣＤ８へ出力して表示させる画像領域の制御は、システムが自動的に行うので、観察者が表示領域を設定する手間を省くことができ、操作性が向上する。

尚、本実施の形態の立体視内視鏡システムでは、第１の実施の形態の立体視内視鏡システムと同様に、被写体と立体視硬性内視鏡１との距離を、焦点可変部１２のエンコーダ付きＤＣモータのエンコーダ部から出力されるエンコーダ信号のパルスカウント値により測定しているが、例えばレーザーや超音波センサーを用いた測距手段を使用して測定するように構成してもよい。

以上の実施の形態から次の付記項に記載の点に特徴がある。

（付記項１）視差を有する左右の像を伝達する立体視内視鏡と、
前記立体視内視鏡が伝達した像を撮像する一対の撮像素子と、前記撮像素子に結像される像の焦点可変手段とを有する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した視差のある被写体像を表示する表示手段と、
から成る立体視内視鏡システムにおいて、
前記立体視内視鏡の識別を行う手段と、
前記立体視内視鏡と被写体との距離を求める手段と、
を備え、識別情報および被写体距離情報に基づいて、前記表示手段に表示される被写体像の水平方向の表示位置を可変とすることを特徴とする立体視内視鏡システム。

本発明の第１の実施の形態に係わる立体視内視鏡システムの全体構成を概略的に示したブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係わるＣＣＤの撮像領域を説明する図である。立体視内視鏡認識部の電気的構成を説明する概略図である。フォーカスコントローラの構成を概略的に示したブロック図である。撮像領域コントローラの構成を概略的に示したブロック図である。（ａ）は、右目用ＣＣＵの構成を概略的に示したブロック図であり、（ｂ）は、左目用ＣＣＵの構成を概略的に示したブロック図である。撮像領域判定回路における撮像領域の決定に関するフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係わる被写体―立体視硬性内視鏡間の距離と撮像される画像の水平方向の画像範囲との関係を説明する図である。（ａ）〜（ｃ）は、図１２において被写体―立体視硬性内視鏡間の距離ｌがｄ_１、ｄ_２、ｄ_３のそれぞれの場合における、右目映像用ＣＣＤ及び左目映像用ＣＣＤに結像される被写体の撮像領域を説明する概略図である。（ａ）〜（ｃ）は、図１２において被写体―立体視硬性内視鏡間の距離ｌがｄ_１、ｄ_２、ｄ_３のそれぞれの場合における、右目映像用ＣＣＤ及び左目映像用ＣＣＤから右目用ＣＣＵ及び左目用ＣＣＵへ出力される撮像領域を説明する図である。本発明の第２の実施の形態に係わる立体視内視鏡システムの全体構成を概略的に示したブロック図である。表示領域コントローラの構成を概略的に示したブロック図である。（ａ）は、右目用ＬＣＤコントローラの構成を概略的に示したブロック図であり、（ｂ）は、左目用ＬＣＤコントローラの構成を概略的に示したブロック図である。表示領域判定回路における表示領域の決定に関するフローチャートである。従来の被写体―立体視内視鏡間の距離と撮像される画像の水平方向の画像範囲との関係を説明する図である。（ａ）〜（ｃ）は、図１において被写体―立体視内視鏡間の距離がｄ_１１、ｄ_１２、ｄ_１３のそれぞれの場合における左右の撮像画像を説明する概略図である。（ａ）〜（ｃ）は、図１において被写体―立体視内視鏡間の距離がｄ_１１、ｄ_１２、ｄ_１３のそれぞれの場合における立体画像表示位置を説明する図である。視野角が異なる立体視内視鏡で撮像される画像の水平方向の画像範囲を説明する図である。

符号の説明

１立体視硬性内視鏡
２立体ＴＶカメラ
３右目用ＣＣＵ
４左目用ＣＣＵ
５右目用ＬＣＤコントローラ
６左目用ＬＣＤコントローラ
７右目用ＬＣＤ
８左目用ＬＣＤ
９立体表示装置
１０フォーカスコントローラ
１１撮像領域コントローラ
１２焦点可変部
１３右目映像用ＣＣＤ
１４左目映像用ＣＣＤ
１５、１６立体視内視鏡認識部
代理人弁理士伊藤進

Claims

被写体の、視差のある二つの被写体像を伝達する立体視内視鏡と、
前記被写体と前記立体視内視鏡との距離を求める測距手段と、
前記立体視内視鏡が伝達した視差のある二つの前記被写体像を撮像する一対の撮像素子と、前記撮像素子に結像される前記被写体像の焦点を調整する焦点可変部とを有する撮像部と、
前記撮像部が撮像した前記被写体像を表示する立体画像表示部と、
前記距離の情報に基づいて、前記立体画像表示部に表示する前記被写体像の水平方向の表示領域を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする立体視内視鏡システム
さらに、前記立体視内視鏡の種類を識別する識別手段を有し、
前記制御手段は、前記識別手段により識別された前記立体視内視鏡の種類に関する識別情報と、前記距離の情報とに基づいて、前記表示領域の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の立体視内視鏡システム
前記制御手段は、前記撮像部で撮像された前記被写体像の水平方向の撮像領域を選択することによって、前記立体画像表示部に表示する水平方向の前記表示領域を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体視内視鏡システム