JP3587890B2

JP3587890B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3587890B2
Application number: JP22769694A
Authority: JP
Inventors: 裕三澤
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JPH0894965A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、撮像側で輻輳角を変化させることができる内視鏡用の撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管腔臓器、腹腔内や胸腔内の観察手段として内視鏡が広く用いられている。これら内視鏡のほとんどは画像観察手段を１つしか持っておらず、観察者は単眼でしか観察することができないために、観察対象の立体的観察ができずに正確な診断が困難であったり、内視鏡と併用して使用する器具を用いた観察対象への処置において距離感を得ることができずに処置が容易にできないという不具合があった。
【０００３】
これに対し、少なくとも２つの画像伝送光学系の対物レンズと観察対象点とのなす輻輳角を立体可視可能な角度となるように配置し、立体視が可能な内視鏡があるが、これらは輻輳角が固定されており、両画像伝送光学系の光軸が一致している付近では立体画像の観察は可能であるが、この領域をはずれると観察像が２重に観察されるなど立体画像が得られにくくなるという問題点があり、観察対象の距離に応じて輻輳角を任意に変えることが必要であることが分かっている。また、輻輳角が固定では術者の輻輳角の個人差との不一致より不自然な立体視を行わねばならないとの問題点がある。
【０００４】
この問題を解決するため、２本の硬性鏡をある輻輳角で配置して、この２本の硬性鏡の光軸が交わる点と観察部位との位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量より硬性鏡の輻輳角を調整する手段を持つ装置が提案されている（特開平０５−３４１２０６）。しかしこの出願は、位置ずれを検出するためにレーザ光線を使用したり、３Ｄ−ＣＣＵを必要とするなど装置が複雑になる不利益を有する。更に、この方式では観察点が光軸の交点の前方に位置しているか後方に位置しているかの判定が難しく、自動補正をかけた場合適切な補正が行われずに使用しにくい。また、この方式であっても術者の輻輳角の個人差の問題を解決することは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
注視点の奥行きの変化は、表示装置側で左右のディスプレイの像の重なり具合をずらすことによってもできるが、これではカメラの画角が有限であることから立体視が可能な領域が制限されてしまう。
本発明は、輻輳角を変えることにより、立体画像の撮像領域の奥行きの変化を、撮像側で簡単に実現するために提案されたものである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、術者が立体画像を観察しながら術者自身の操作により適切な立体画像を得ることができる立体内視鏡用の撮像装置を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のこのような目的は、ベ−スラインが一定で光軸の交点が変更自在なように、支持体によって支持された一対の画像取込手段と、外部から加えられる応力により変形して、前記画像取込手段の前記光軸を変化させる支持手段と、前記外部からの応力の印加手段とを備えたことを特徴とする撮像装置によって達成される。
【０００８】
この撮像装置において、前記支持手段は、べ−スラインを形成する要素と、光軸を決定するために前記要素に斜めに交わる少なくとも２片とから成り、前記外部からの応力を制御することにより前記２片の交わり角度を変更して、光軸を変化させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、観察中に観察者の操作により撮像手段の光軸を変えることにより、撮像装置の輻輳角を調整する。このため、術者は立体視できる領域の範囲を制御できる。また、術者が立体画像を見ながら操作を行うことで術者の個人差に合わせた輻輳角調整が可能である。画像伝送光学系のイメージファイバの特性である柔軟性を利用することにより内視鏡を軟性化できるので、この特性により観察部位の用途の拡大を図ることができる。
【００１０】
本発明におけるイメージファイバの素材は多成分ガラス，石英，プラスチック等の可とう性のある材料で形成される。
なお、本発明は軟性鏡、硬性鏡を問わず全ての内視鏡に利用できることは言うまでもない。
【００１１】
【実施例】
次に、実施例を具体的に説明する。
図１は、本発明の立体内視鏡の代表的な実施例を示すシステム構成図である。
図１に示す立体内視鏡システムは、立体内視鏡１０と、２つの画像伝送光学系（イメージファイバ１）によって伝送される一対の画像をそれぞれ撮像レンズ１５を通して受光し、ＴＶ信号へ変換するためのＣＣＤ等からなる一対の撮像素子１２と、得られた一対のＴＶ信号を立体画像として表示するためのステレオ画像表示装置１３と、輻輳角の調整のための操作部５０とを備える。
【００１２】
立体内視鏡１０の先端部の撮像部は、画像を撮像素子まで伝送する右目用、左目用のイメージファイバ１が内視鏡の被覆材にそって先端の対物レンズ２まで延び、他端部は撮像レンズ１５を介して撮像素子１２に接続されている。撮像素子１２から出力したＴＶ信号はステレオ画像表示装置１３に入力される。
内視鏡の被覆材３０は、ラテックスあるいはエラストマー材料からなるので、内視鏡自体が適度の可撓性を備える。
【００１３】
観察対象物の照明は、立体内視鏡１０に設けられたライトガイド接続口１４に光源装置に接続されたライトガイドを接続し、光をライトガイド窓から出射し、観察対象を照明する。
次に図２〜図５を参照して更に詳細に説明する。
スペ−サ４はコ字形の３辺からなり、適度な弾性を持つ枠体である。辺４１は内視鏡先端のキャップ４５に固定されている。辺４２、４３は対物レンズ２とファイバ１とに接着して所定の角度で支持し、対物レンズの光軸方向を決定する。２つの光軸７の内視鏡１０の軸３上の交わりが輻輳角となるので、辺４２、４３の角度が輻輳角を決定する。辺４１の長さが対物レンズ２の先端間の距離（べ−スライン）を決める。先端キャップ４５の開口部には、防水効果を持つイメージ窓４７が２つ設けられ、対物レンズ２はこの窓から被写体を撮影する。
【００１４】
１８はレンズ２とイメージファイバ１を接合するリングであり、このリング１８でレンズ２とファイバ１を辺４２と４３上に固定する。スペ−サ４の開口部には、辺４１、４２を外側方向（開く方向）に付勢するバネ４６が配置され、辺４２、４３はそれぞれスペ−サ４の開口部の開きを制御するアーム４４に接続されている。
【００１５】
８はアーム４４の頂き部に結ばれたワイヤであり、他端は図３の操作部５０のネジ５２につながれている。回転ナット５４を回転させると、ネジ５２がナットの回転方向に従い、図面において左右に強制移動させられる。このネジの動きにより、ワイヤ８は図面中で矢印方向に引かれたり、緩められたりする。例えば、アーム４４がワイヤ８で引かれるとスペーサ４とアーム４４の作る矩形はへん平に変形し、辺４２、４３の交わり角度が小さくなり、輻輳角は小さくなる。一方、ワイヤを緩めると、アーム４３の力により、辺４２、４３は外方向に復帰し、交わり角度は大きなり、輻輳角は大きくなる。
【００１６】
実際には、人間の手の動きに比して輻輳角制御のためのワイヤ８の移動は微妙なので、ワイヤ８による操作を素早く確実に行なうためには、操作部５０は、図４の減速機構を使用する。減速機構は、引き金式のピニオンギア５４と、トリガーギア５４で駆動されるラック５６と、駆動されたラックの位置を保持するストッパー５８とから成る。トリガーギア５４が操作されたときのみ、ストッパー５８の掛け外しができる力関係にストッパーの力を設定すれば、この構成で十分である。したがって、引きがね５４を矢印方向に引けば、十分なレスポンスでワイヤが微細移動し、輻輳角を制御できる。
【００１７】
図５は内視鏡の先端部の外観斜視図を示し、先端キャップ４５の開口部には、防水効果を持つイメージ窓４７が２つ設けられ、対物レンズ２はこの窓から被写体を撮影する。イメージ窓の下には、ライトガイド用の窓４８がある。
ここで使用するイメージファイバの材質は、多成分ガラス，石英ガラス等のガラスかＰＭＭＡ，ポリスチレン等のプラスチックであるが、先端部での曲げ易さより材質を選択するとプラスチック材質が好ましい。イメージファイバに用いられるファイバの本数は、ステレオ画像の画素の数と等しいため、イメージファイバ１つにつき１，０００〜２０，０００本であることが好ましく、画質の点からの要求では画素数は３，０００以上であることが望ましいので、ファイバの本数も３０００本以上となる。また、イメージファイバに用いられるファイバの本数は、イメージファイバの太さに影響するため、２０，０００本を超えるものは好ましくない。イメージファイバの太さは、０．２ｍｍ〜１ｍｍが好ましく、特に０．５ｍｍが好ましい。
【００１８】
レンズ部２は、セルフォックレンズとレンズ接合リング１８で構成され、このレンズ−イメージファイバ接合リング１８を介してイメージファイバ１に固定されている。スペーサ４は、金属製であっても良いしポリカーボネートやアクリル樹脂のような高分子材料であってもよい。バネ４６は、金属製バネ材であっても良いし、樹脂性であっても良い。
【００１９】
以下、図１〜図５に従って本実施例の作用を説明する。観察者はライドガイドで導光された照明光により照明された観察対象を、ある輻輳角で撮影する。撮影された右、左用の画像は撮像素子１２そして撮像素子１２が接続されたステレオ画像表示装置１３で立体的に観察する。
さて、注視点を近くにおいて近位の対象物を観察するとき、即ち注視点を浅くするときは、操作部５０の操作でワイヤ８緩め辺４２、４３の交差角度を大きくして、輻輳角θを大きくする。
【００２０】
一方、注視点の奥行を深くし、観察対象が遠いときは、ワイヤ８を引き、辺４２、４３の交差角度を小さくする。このため、輻輳角θは大きくなり、近位を立体的に観察するのに適した輻輳角となる。
調整を行う輻輳角θの範囲は、０度〜６０度であることが好ましく、最適値は１０度〜２０度である。これにより、観察対象の位置、内視鏡の位置そして観察者の輻輳角の個人差に関わらず最適な立体視が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、輻輳角を変えることにより、立体画像の撮像領域の奥行きの変化を、撮像側で簡単に実現する。また、術者が立体画像を観察しながら術者自身の操作により適切な立体画像を得ることができる立体内視鏡用の撮像装置を提供できる。
【００２２】
本発明では、輻輳角を変化させるので、観察対象の位置、内視鏡の位置そして観輻者の輻輳角の個人差に関わらず、最適な立体視が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す立体内視鏡のシステム構成図である。
【図２】立体内視鏡先端部の構成の詳細を示す一部断面図である。
【図３】操作部の一例を示す断面図である。
【図４】操作部の他例を示す断面図である。
【図５】内視鏡の先端部の外観を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１イメージファイバ
２対物レンズ
３立体内視鏡の軸
４スペーサ
８ワイヤ
１０立体内視鏡
１２撮像素子
１３ステレオ画像表示装置
１４ライトガイド接続口
１５撮像レンズ
４０〜４３スペーサ３の辺
４４アーム
４５キャップ
４６バネ
４７イメージ窓
４８ライトガイド用の窓
５０操作部
５２ネジ
５４トリガーギア
５６ラック
５８ストッパ−

Claims

ベ−スラインが一定で光軸の交点が変更自在なように、支持体によって支持された一対の画像取込手段と、外部から加えられる応力により変形して、前記画像取込手段の前記光軸を変化させる支持手段と、前記外部からの応力の印加手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
前記支持手段は、べ−スラインを形成する要素と、光軸を決定するために前記要素に斜めに交わる少なくとも２片とから成り、前記外部からの応力を制御することにより前記２片の交わり角度を変更して、光軸を変化させることを特徴とする撮像装置。