JP2023064077A - 内視鏡カメラ装置およびカメラ位置合わせエラーの補正のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】拡張現実アプリケーションは、全体的な目標登録エラーを低減するために、正確なカメラ較正を必要とする。カメラ較正は、物理的な世界空間がカメラ画像空間にどのようにマッピングされるかを決定するためにカメラの数学的モデルを決定し、したがってカメラの光学系に極めて依存する。カメラ較正アルゴリズムは、通常、カメラの光学系がしっかりと固定されていると仮定しており、実際には、少なくとも傾斜腹腔鏡カメラ用ではない。さらに、対物レンズの要素と画像変換器との間の任意の機械的遊びは、光学系を変動的にする。【解決手段】本発明によれば、マーカが、腹腔鏡カメラ（１２）の視野内に置かれ、これにより、光学部分の回転および機械的位置ずれの決定を、追加のセンサの必要なしに、または提供することなく可能にする。【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡、特に腹腔鏡カメラ装置、および腹腔鏡カメラ装置によって取り込まれた画像の較正を補正するための方法に関する。

腹腔鏡カメラは、通常、腹腔鏡器具を用いて通常行われる手術中にライブ画像を取り込むために、患者の身体内に置かれるように適合された剛性の細長いシャフトを有する。腹腔鏡カメラは、外科医が手術を行い、制御するために手術中に見ることができる画像を生成する。

独国特許出願公開第１０２０１８１２１７１１号明細書は、光学システムが遠位端に置かれた細長いシャフトを有する内視鏡カメラを開示している。光学システムは、対物レンズと電子画像変換器と、を含む。

横方向に見る内視鏡カメラが、米国特許出願公開第２０１５／０１２０８１号明細書から得ることができる。ビデオ内視鏡のシャフトの遠位端には、シャフトの長手方向軸の周りで画像センサに対して移動可能な対物レンズが、設けられている。視線方向は、視線方向切替コマンドによって第１の視線方向から第２の視線方向に切り替えられ得る。

特開２０１０－００８４８３号公報は、検査される物体、例えば長尺の管状構造物を遠隔から目視検査する際に、位置情報および／または方位情報を表示可能な撮像デバイスを開示している。撮像部には、加速度センサおよび／または地磁気センサが配置される。センサから出力された位置および方位情報は、撮像部からのビデオ信号と組み合わせられる。

さらに、米国特許出願公開第２００５／０２７１６７号明細書は、内視鏡のビデオカメラシステムから得られた画像が様々な向きで移動するときに画像の表示を補償する装置を開示している。受け取られた光学画像は、画像センサによって電気信号に変換される。内視鏡ビデオカメラシステムは、内視鏡の光軸を中心とした、受け取られた画像の回転を感知する慣性センサを備える。センサの出力信号は、画像または画像センサのいずれかを回転させるために使用される。画像センサの回転の場合、回転センサは、ジャイロスコープまたは加速度計の対とすることができる。

可変視野方向内視鏡用のインターフェースが、米国特許出願公開第２００３／１１４７３０号明細書から得ることができる。インターフェースは、ユーザからのコマンドを受信するための入力デバイスと、内視鏡を調整するための出力デバイスと、所与の入力に基づいて適切な出力を決定するための電子処理デバイスと、を有する。処理デバイスは、現在の視野と位置合わせされた座標系、ユーザの周囲と位置合わせされた座標系、操作キャビティと位置合わせされた座標系、ユーザが選択した視野方向への即時復帰を容易にするためのメモリ、および現在の視野方向の明確な指示を含む操作支援機能を可能にするように構成され得る。

さらなる先行技術が、欧州特許出願公開第１６９２９９６号明細書、欧州特許出願公開第２４２９３７６号明細書、独国特許出願公開第１０２００８０５７７３４号明細書、欧州特許出願公開第３５３９４５７号明細書から得ることができる。

手術中、外力が細長いシャフトおよび光学システムに作用し、画像センサ内に画像転位を引き起こす可能性がある。これらの転位は、手術結果の精度に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、本発明の目的は、これらの転位の有害な影響を回避することである。

本発明の概念は、内視鏡、特に腹腔鏡カメラ装置であって、近位端から遠位端まで中心軸に沿って延び、動物または人間の身体内に導入されるように適合された細長いシャフトを備える、腹腔鏡カメラ装置を提供する。シャフトは、その遠位端にある光入射窓と、シャフト内、もしくはシャフトの近位端に、または代替的に遠位端に置かれたカメラと、を備える。カメラは、画像変換器と、画像変換器に光学的に結合された対物レンズと、を備える。画像変換器は、カメラチップであって、チップの表面に投影された光学画像を電気画像信号に変換するように適合される、カメラチップであってもよい。本発明によれば、少なくとも１つの光学マーカが、画像変換器上に投影されるために対物レンズの光路内に置かれる。

本発明の概念は、不注意または意図的に引き起こされたかどうかにかかわらず、手術中に対物レンズが画像変換器に対して受け得る変形、置き間違いおよび移動の検出および補正を可能にする。これらの移動、変形、または置き間違いは、画像変換器において少なくとも１つの光学マーカの画像を再配置する。そのため、腹腔鏡カメラ装置の数学的投影モデルは、画像変換器に対する対物レンズの位置の変化に従って補正され得る。対物レンズの位置の変化は、特に、斜めまたは横方向に見る対物レンズの場合のように、シャフトの長手方向軸の周りの対物レンズまたはその一部の回転であり得る。対物レンズの機械的変形または転位は、画像変換器に投影されたマーカの画像の再配置から導出され、カメラ装置によって取り込まれた全ての画像の位置データを補正するために使用される。位置データは、腹腔鏡カメラによって撮像された対象物の空間位置を示す。

少なくとも１つの光学マーカは、対物レンズの画像平面内に、またはシャフトの遠位端に置かれた光学システムの光入射窓に置かれ得る。好ましくは、光学システムは、少なくとも１つの光学マーカがその中に置かれるような深さ定義を定める。

特定の実施形態では、対物レンズは、画像変換器に回転可能に固定されるが、好ましい実施形態では、対物レンズまたはその一部は、画像変換器に移動可能に接続されてもよい。特に、対物レンズは、光入射窓が設けられ、画像変換器に対して回転可能に固定されたアダプタを備えることができる。これは、対物レンズが、シャフトの長手方向軸に対して傾けられる光軸を有する「横方向に見る」対物レンズである場合に特に有用である。対物レンズの遠位部または対物レンズ全体を回転させることによって、視線方向を変えることができる。本発明の概念は、追加のセンサなしで視線方向の回転位置を決定することを可能にする。

本発明のカメラ装置は、好ましくは、視野内の光路内に置かれた少なくとも１つ、好ましくは２つ、３つ、または４つ以上の光学マーカを備える。好ましくは、光学マーカのいずれも、全ての光学マーカが一緒に非対称構造を形成するように固有のパターンを備える。そのため、マーカは、対物レンズまたはその一部がどれだけ回転されても混同され得ない。マーカは、それら自体が互いに対称ではなくても、互いに鏡像対称に置くことができ、好ましくは置かれる。好ましくは、光学マーカは、斜めまたは横方向に見る対物レンズの場合のように、シャフトの長手方向軸の周りの対物レンズまたはその一部の回転など、対物レンズの位置の変化中、視野内に留まる。

本発明は、全体的な目標登録エラーを低減するために、または腹腔鏡画像から構造の正確な位置を得るために典型的には正確なカメラ較正を必要とする、拡張現実用途およびいくつかの他の用途に関連して特に有用である。カメラ較正のために、定期的に、既知の較正グリッドの多数の画像を複数のポーズから取得し、次いでカメラ較正アルゴリズムに供給する必要がある。カメラ較正は、基本的に、物理的な世界空間がカメラ画像センサ空間にどのようにマッピングされるかを決定するために、カメラの数学的モデルを決定しようと試みる。カメラの数学的モデルは、カメラの光学系に大きく依存する。通常、カメラ較正アルゴリズムは、カメラの光学系がしっかりと固定されていると仮定する。しかし、これは傾斜回転式腹腔鏡カメラには当てはまらないので、本発明は、カメラ較正のための容易な方法を提供する。これは、腹腔鏡の幾分可撓性のシャフトに曲げ力が作用する場合にも当てはまる。

光結合器を使用して、カメラセンサを有するカメラユニットを腹腔鏡に接続することができる。結合器は、腹腔鏡のシャフトをカメラユニットに回転可能に接続する。シャフトを回転させることは、特にシャフトの遠位端にある斜めまたは横方向に見る光学系には必要である。カプラに機械的遊びが不可避的に存在することで、物理的な世界空間がカメラの画像変換器にどのようにマッピングされるかが不確実になる可能性がある。腹腔鏡の光学系のこれらの不確実性および／または回転は、カメラの数学的モデルが適合または補正され得るように、光学マーカによって追跡され得る。

腹腔鏡は、腹腔鏡の位置および向きを検出するために、腹腔鏡の近位端に堅固に接続された三角測量マークまたは三角測量体（例えば、三角測量マークまたは三角測量体のセットを含む位置インジケータ）を備えることができる。

シャフトの柔軟な変形により、カメラセンサ上の画像がシフトし、そのため画像の位置特定の精度が低下する。光学マーカは、それらの位置特定エラーを検出し、それらを補正するのに役立つ。好ましくは、光学マーカは、光入射窓に、もしくは光入射窓の近傍に、または少なくともシャフトの遠位端の近くに置かれる。そのため、シャフトの撓みに起因する位置特定エラーを確実に検出することが可能になる。いずれの場合でも、光学マーカは、センサ上の画像の転位を引き起こし得る腹腔鏡のいずれの部分も、マーカと画像センサとの間に置かれるように置かれる。これらの部分は、可撓性シャフトおよび結合器であってもよい。

本発明のカメラ装置のさらなる詳細は、本明細書、特許請求の範囲、および図面から得ることができる。

手術中のカメラ装置および患者を示す図である。 腹腔鏡カメラ装置の斜視図である。 腹腔鏡カメラ装置の別の斜視図である。 図２ａによる腹腔鏡カメラ装置の遠位端の概略長手方向断面図である。 歪みなく画像変換器によって見られるカメラ装置の光学マーカを示す図である。 腹腔鏡が機械的不正確さ、機械的遊びを受けている、および／または保留力を受けている、画像変換器によって見られる光学マーカを示す図である。 横方向を見る光入射窓を備える腹腔鏡カメラ装置の遠位端の概略長手方向断面図である。 斜視型対物レンズの概略部分図である。 斜視型腹腔鏡カメラの遠位端の斜視図である。 対物レンズが回転して歪んでいる光画像変換器を示す図である。

図１は、腹腔鏡手術中、腹腔鏡カメラ１２が患者１０の身体１３内に置かれた状態で患者支持テーブル１１上に患者１０が横たわっている手術場所を示す。腹腔鏡器具１４もまた、手術を行うために患者の身体内１３に配置され得る。腹腔鏡カメラ１２は、腹腔鏡カメラ１２、処理ユニット１６、および表示ユニット１７を含む腹腔鏡カメラ装置１５に属する。表示ユニット１７は、腹腔鏡カメラ１２で撮像されたライブ画像を表示するための画面であり得る。腹腔鏡カメラ１２のライブ画像を外科医に提示するために、画面の代わりに仮想現実装置（ＶＲ）を使用することも可能である。

腹腔鏡カメラ１２は、患者１０の位置に対して腹腔鏡カメラ１２を位置決めするように適合された位置確認システム１８に接続され得る。位置確認システム１８は、カメラ１２の空間位置を検出するための２つ以上のセンサ１９、２０を備えることができる。図２ａおよび図２ｂに示すように、位置インジケータ２１が、カメラ１２を設けることができ、このインジケータ２１は、三角測量によって空間内に位置することができる。位置インジケータ２１は、カメラ１２のシャフト２５の位置および向きを一義的に検出するためのインジケータ体または三角測量マーク（三角測量体）２１ａ～２１ｄのセット２２を備えることができる。位置インジケータ２１は、シャフト２５、特にシャフト２５の近位端２５ａにしっかりと接続され得る。腹腔鏡カメラ１２の位置データを決定するために、任意の他のタイプの位置検知手段および方法を使用することができることを理解されたい。

処理ユニット１６は、手術が行われる身体１３の領域の医用スキャン画像を表すデータを医用撮像システム２３から受け取ることができる。あるいは、データは、悪性組織などの関心のある重要構造のグラフィカル表現、またはスキャン画像とグラフィカル表現の組み合わせを表すことができる。処理ユニット１６は、医用撮像システム２３によって提供される医用画像および腹腔鏡カメラ１２によって供給されるライブ画像を重ねるように適合される。表示ユニット１７は、ライブ画像に医用画像またはその構造が登録されたライブ画像を再生することができる。処理ユニット１６は、追加的または代替的に、ライブ画像および医用画像から導出されたグラフィック表現を重ねるように適合され得る。グラフィック表現は、関心のある特定の組織構造を示すことができる。

ライブ画像および撮像システム２３のスキャン画像（および／またはグラフィカル表現）を登録するために、カメラ１２によって見られる構造の正確な位置が知られ、処理ユニット１６が利用可能でなければならない。したがって、カメラ１２は、較正されなければならない。カメラ較正のために、知られている較正グリッドの多数の画像が複数の目的のために取得され、次いで処理ユニット１６上で実行され得るカメラ較正アルゴリズムに供給され得る。カメラ較正アルゴリズムは、カメラの数学的モデルを生成する。

患者の身体１３の外側で較正中に取得された数学的モデルは、手術中に完全には有効ではない可能性があることが判明した。これは、対物レンズに作用する力が何らかの変形または転位を引き起こす場合に特に当てはまる。さらに、数学的モデルは、斜視型対物レンズの視線方向、すなわち回転可能な対物レンズの回転位置を特徴付ける入力を必要とし得る。

別の実施形態では、本発明の腹腔鏡カメラ装置１５は、任意の医用撮像システムからのデータをライブ画像に登録することなく使用されてもよい。画像センサにおいて撮像される、遠位端に置かれた光学マーカは、マーカと画像センサとの間のアイテムの遊びまたは偏向によって引き起こされるあらゆる機械的不正確さを示す。これにより、例えば三角測量によって位置インジケータ２１の位置を測定して得られた位置データの補正が可能になる。生理学的構造を検出するために画像認識アルゴリズムが画像に適用される場合、シャフトの機械的遊びまたは偏向によって引き起こされる撮像不良を補正することにより、検出された組織構造の真の位置を正確に決定することが可能になる。

図２ａは、カメラシステム２６を遠位端に有するシャフト２５に固定されたハンドル２４を備える腹腔鏡カメラ１２の１つの実施形態を示す。カメラシステム２６は、図３または図６、図７、および図８に示すようなカメラユニット２７を備える。カメラシステム２６は、シャフト２５の遠位端に装着された回転可能な部分２８を有することができる。回転は、サムホイール２９によって制御されてもよく、または任意の他の要素がハンドル２４上に置かれてもよい。焦点面を移動させるためにカメラシステム２６のそれぞれの部分を移動させるために、および／または１つまたは複数の光学要素を長手方向に移動させることによってズーム機能を提供するために、別のサムホイール３０が、ハンドル２４に設けられてもよい。

図２ｂは、カメラシステム２６を遠位端に有するシャフト２５に固定されたハンドル２４を備える腹腔鏡カメラ１２の別の実施形態を示す。カメラシステム２６は、図３または図６、図７、および図８に示すようなカメラユニット２７を備える。カメラシステム２６は、シャフト２５の遠位端に装着された回転可能な部分２８を有することができる。回転は、サムホイール２９によって制御されてもよく、または任意の他の要素がハンドル２４上に置かれてもよい。焦点面を移動させるためにカメラシステム２６のそれぞれの部分を移動させるために、および／または１つまたは複数の光学要素を長手方向に移動させることによってズーム機能を提供するために、別のサムホイール３０が、ハンドル２４に設けられてもよい。

カメラシステム２６は、画像変換器３１、例えば、その表面に投影された画像を、ケーブル３２または任意の他の適切な伝送手段を介して処理ユニット１６に供給される電気信号に変換するための半導体チップを備える。

カメラシステム２６は、実物体３６の画像をカメラユニット２７の画像変換器３１の表面に投影するための少なくとも１つ、好ましくは２つ以上のレンズ３４、３５を備える対物レンズ３３を備える。対物レンズ３３は、いくつかのレンズ（３４、３５）と、アパーチャ３７と、物体３６に隣接する光入射窓３８と、を備えることができる。さらに、対物レンズは、マーカ３９から４２の画像が画像変換器３１に投影されるように、キャリアの周辺領域に置かれた光学マーカ３９、４０、４１、４２を備えることができる。マーカ３９から３４は、光入射窓３８上に、または例えば、実画像がレンズ３４、３５間に存在する実像面４３の位置に置かれた別個のキャリアに置かれてもよい。マーカ３９から４２が光入射窓３８上に置かれる場合、光入射窓３８は、好ましくは、対物レンズ３３の被写界深度の領域内に配置される。好ましくは、マーカ３９、４０、４１、４２は、画像センサ３１から可能な限り離れて、例えば器具１２の遠位端に置かれる。

図２ａによれば、カメラシステム２６は、器具１２の遠位端に全て配置されているが、図２ｂによれば、カメラシステム２６は、シャフト２５の遠位端に（および／またはシャフトに沿って）置かれた対物レンズ３３を備えることができ、その一方で画像変換器３１を有するカメラユニット２７は、シャフトの近位端に位置する。対物レンズ３３は、シャフト内に配置されたレンズによって画像変換器３１に光学的に接続される。図３および図６は、図２ａの実施形態および図２ｂの実施形態でも機能することができるその基本原理による、対物レンズ３３およびカメラユニット２７を示している。スイベルジョイントカップリング２５ｂが、カメラユニット２７をシャフトの遠位端２５ａに機械的に結合する。

スイベルジョイントカップリングは、シャフト２５をその長手方向軸Ａの周りで回転させることを可能にする。さらに、スイベルジョイントカップリング２５ｂは、カメラユニット２７をシャフト２５に着脱可能に接続する。本発明の全ての実施形態に好ましいように、いずれも、スイベルジョイントカップリング２５ｂは、カメラユニット２７とマーカ３９、４０、４１、４２との間に位置する。図２ｂの実施形態では、やや可撓性のシャフト２５およびスイベルジョイントカップリング２５ｂの両方は、カメラユニット２７とマーカ３９、４０、４１、４２との間に配置される。そのため、カメラユニット２７とマーカ３９、４０、４１、４２との間で、全ての関連する不正確さの原因が捕捉される。

本発明のカメラ装置は、好ましくは、４つのマーカ３９から４２を使用するが、異なる数のマーカ、例えば、１つ、２つ、３つ、５つ以上を使用することが可能である。基本的に、任意の数のマーカおよび任意のタイプのマーカが、機能することができる。しかし、各マーカ３９、４０、４１、および４２が、固有であり、かつその位置を示す個々の設計を有するように、固有のマーカを使用することが非常に好ましい。言い換えれば、好ましくは、マーカ３９～３４は、シフトをしても回転をしても、マーカのいずれの他のものと一致しない。

図４から得ることができるように、マーカ３９から４２は、対称パターンを形成しない。マーカ３９から４２の独自の設計により、垂直線４３から見ても、水平線４４から見ても、図４に示す光軸４５から見ても対称性はない。いずれのマーカ３９～４２も、固有のＱＲコード（登録商標）またはＡｒｕｃｏマーカであり得る。しかし、マーカ３９～４２の場所は、互いに直角に交差する線４３および４４に対して対称的に位置することができる。別の実施形態では、マーカ３９から４２は、線４３、４４に対して対称的に置かれない。マーカ３９～４２は、長方形、正方形、菱形、またはトラップのコーナに置くことができる。しかし、他のパターンも可能である。

本発明のシステムは、以下のように動作する。

動作中、腹腔鏡カメラ１２は、位置確認システム１８によって位置確認され、ライブ画像を取り込み、ライブ画像は、表示ユニット１７上で再生するために処理ユニット１６に送出される。医用撮像システム２３によって供給される医用スキャン画像は、スキャン画像に重ねることができ、それにより、表示ユニット１７は、器具１４のツールのライブ画像、実際の組織のライブ再生、および医用スキャン画像から得られてもよく、または医用スキャン画像の内で検出された組織構造のグラフィカル表面であってもよい１つまたは複数の構造Ｓを表示する。

腹腔鏡カメラ１２は、機械的遊び、曲げ力、または他の原因に起因して、シャフト２５のいくらかの変形、または対物レンズ３３に対する画像変換器３１のいくらかの位置ずれを受ける可能性がある。曲げ力が対物レンズ３３の変位をもたらす場合、マーカ３９から４２のパターンは、図５に示されるように変位される。マーカ３９から４２の変位は、対物レンズ３３に対する画像変換器３１の位置ずれを検出および補正するための基礎を形成することができる。ホモグラフィ行列を計算し、使用して、画像変換器によって取得された画像を再計算するすることができる。そのため、映像は歪みが除去されて正確になる。

図５は、対物レンズ３３に対する画像変換器３１の位置ずれに起因する、画像の中心における光軸４５のシフトを示し、ここでは新しい光軸４５’が、確立されている。処理ユニット１６は、マーカ３９から４２の変位を検出し、カメラ１２の数学的モデルを補正する。補正されたカメラモデルは、ライブ画像をスキャン画像に正しく登録することを可能にし、それにより、外科医は、正しく登録されていないスキャンおよびライブ画像によって惑わされない。

図３によるカメラシステム２６は、実証目的のために軸方向に向けられ（すなわち、軸方向光軸４５に平行に見る）、対物レンズ３３は、固定焦点距離を有することができるが、焦点距離を変更するため、および／またはサムホイール３０を回すことによってズーム効果を提供するために、レンズのうちの１つまたは２つを移動させることが可能である。両方とも、マーカ３９’～４２’によって図４に示されるように、マーカ３９～４２の位置を変更することができる。ここでも、処理ユニット１６は、画像変換器３１上のマーカ３９’から３４’の投影の変位に従ってカメラモデルを修正することができる。

図３の対物レンズ３３は軸方向に向けられているが、本発明は、図６、図７、および図８に示すように、横方向に向けられた対物レンズでもさらに有用である。図６は、光軸４５を横方向に偏向させるために光入射窓３８の近傍に鏡４６を有する対物レンズ３３を示す。対物レンズ３３は、レンズＬを備え、このレンズは、カメラチップ、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、または任意の他の画像取得システムであってもよい画像変換器３１において物体Ｏの映像を生成するためにシャフト２５の長さに沿って置かれる。対物レンズ３３を含むシャフト２５は、平面Ｐで回転することができる。この平面Ｐは、対物レンズ３３と画像変換器３１との間に位置することができる。

同じことが、図７の対物レンズ３３’’にも当てはまり、この対物レンズは、図８に追加的に示され、少なくとも１つの光ガイド４８と、物体Ｏを照明するための少なくとも１つの光源４９と、を備える。対物レンズ３３’’は、腹腔鏡カメラの視野方向を横方向に向けるためのプリズム４７を光入射窓３８にさらに備える。レンズＬは、シャフト２５の長さに沿って配置される。シャフト２５のあらゆる歪みまたは曲げは、画像変換器３１における物体Ｏの画像の位置特定を変化させる。そのため、図９に示すように、マーカ３９’’から４２’’の位置特定を変化させる。

図９から得ることができるように、マーカ３９’’から４２’’は、このとき、光軸４５に対して回転され、および／またはシフトされ、それにより、マーカ３９’’から４２’’によって画定される長方形が、回転される。さらに、対称線４３’’および４４’’は、元の光軸４５ではなく新しい光軸４５’’と交差することができる。画像処理ユニット１６は、これらの変位を検出し、数学的カメラモデルを適合または補正することができ、これは、医用画像およびライブ画像を登録するのに役立つ。これは全て、対物レンズの回転（または横方向変位）を検出するための特定のセンサを設けることなく行うことができる。

拡張現実アプリケーションおよび他のアプリケーションは、全体的な目標登録エラーを低減するために精密なカメラ較正を必要とする。カメラ較正は、物理的な世界空間がカメラ画像空間にどのようにマッピングされるかを決定するためにカメラの数学的モデルを決定し、したがってカメラの光学系に極めて依存する。カメラ較正アルゴリズムは、通常、カメラの光学系がしっかりと固定されていると仮定しており、実際には、少なくとも図６～図８に示すような傾斜腹腔鏡カメラ用ではない。さらに、対物レンズの要素と画像変換器との間の任意の機械的遊びは、光学系を変動的にする。本発明によれば、マーカ３９から４２が、腹腔鏡カメラ１２の視野内に置かれ、これにより、光学部分の回転および機械的位置ずれの決定を、追加のセンサを必要とすることなく、または提供することなく可能にする。

１０ 患者
１１ 患者支持体
１２ 腹腔鏡カメラ
１３ 患者１０の身体
１４ 腹腔鏡器具
１５ 腹腔鏡カメラ装置
１６ 処理ユニット
１７ 表示ユニット
１８ 位置確認システム
１９，２０ センサ
２１ 位置インジケータ
２２ インジケータ体または三角測量マークのセット
２２ａ～２２ｄ インジケータ体
２３ 医用撮像システム
２４ ハンドル
２５ シャフト
２５ａ シャフト２５の近位端
２５ｂ スイベルジョイントカップリング
２６ カメラシステム
２７ カメラユニット
２８ カメラシステム２６の一部
２９，３０ サムホイール
３１ 画像変換器
３２ ケーブル
３３ 対物レンズ（３３’または３３”も同様）
３４，３５ レンズ
３６ 物体
３７ アパーチャ
３８ 光入射窓
３９～４２（光学）マーカ
３９’～４２’ 再配置された（光学）マーカ
Ｓ 構造
４３，４３’ 垂直対称線
４４，４４’ 水平対称線
４５，４５’ 光軸
４６ 鏡
Ｐ 平面
Ｏ 物体
Ｌ レンズ
４７ プリズム
４８ 光ガイド
４９ 光源

Claims (15)

1. 内視鏡、特に腹腔鏡カメラ装置（１５）であって、
   近位端から遠位端まで中心軸（４５）に沿って延び、動物または人間の身体（１３）に導入されるように適合され、遠位端に光入射窓（３９）を備える細長いシャフト（２５）と、
   前記シャフト（２５）の前記遠位端に光入射窓（３８）を有し、前記光入射窓（３８）を通って延びる光路を有する対物レンズ（３３）を備え、光学画像を受け取るために前記対物レンズ（３３）に光学的に結合された画像変換器（３１）を有するカメラユニット（２７）を備えるカメラシステム（２６）と、
   前記画像変換器（３１）上に描写されるために前記シャフト（２５）の前記遠位端の前記光路内に置かれた少なくとも１つの光学マーカ（３９）と、を備える、カメラ装置。
2. 前記少なくとも１つの光学マーカ（３９）が、前記光入射窓（３８）上に置かれる、請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記対物レンズ（３３）が、前記画像変換器（３１）に対して高速で回転する、請求項１または２に記載のカメラ装置。
4. 前記光入射窓（３８）が設けられた前記対物レンズ（３３’、３３’’）が、前記画像変換器（３１）に対して回転可能に装着される、請求項１または２に記載のカメラ装置。
5. 前記光入射窓（３８）が、プリズムである、請求項１に記載のカメラ装置。
6. 前記対物レンズ（３３）が、軸方向光軸（４５）を備える、請求項１に記載のカメラ装置。
7. 前記対物レンズ（３３’、３３’’）が、横方向に向けられた光軸（４５’）を備える、請求項１に記載のカメラ装置。
8. 前記光入射窓（３８）が、前記細長いシャフト（２５）に対して傾けられる、請求項１に記載のカメラ装置。
9. 前記少なくとも１つの光学マーカ（３９）が、前記光路の中心から距離を置いて、前記対物レンズ（３３）の任意の倍率で前記画像センサ（３１）上に撮像される位置に置かれる、請求項１に記載のカメラ装置。
10. 少なくとも２つ、３つ、または４つの光学マーカ（３９～４２）が、前記光路の周囲に置かれる、請求項１に記載のカメラ装置。
11. 前記光学マーカ（３９～４２）のいずれもが、固有のパターンを備える、請求項１に記載のカメラ装置。
12. 前記光学マーカ（３９～４２）が、一緒に非対称構造を形成する、請求項１に記載のカメラ装置。
13. 前記シャフトが、位置インジケータ（２１）に接続される、請求項１に記載のカメラ装置。
14. 数学的カメラ投影モデルに適用されるためのねじれおよび歪みパラメータのうちの少なくとも一方を決定するためのカメラ補正ユニット（１６）を備える、請求項１に記載のカメラ装置。
15. 請求項１に記載の腹腔鏡カメラ装置によって取り込まれた画像を補正するための方法であって、
    光路内に置かれた少なくとも１つの光学マーカ（３９）を画像変換器（３１）に投影するステップと、
    前記腹腔鏡カメラ装置の数学的投影モデルを決定するステップと、
    を含む、方法。

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