JP3860871B2

JP3860871B2 - Endoscope device

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Publication number: JP3860871B2
Application number: JP33689796A
Authority: JP
Inventors: 章弘堀井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JPH10174673A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者の体腔内に挿入された処置具による患部の処置状態を内視鏡によって観察しながらその処置作業を行う内視鏡下外科手術で使用される内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、処置具と内視鏡とが、それぞれ別個に患者の体腔内に挿入され、体腔内に挿入された処置具の先端部分の画像を内視鏡の観察視野内に捉え、処置具による患部の処置状態を内視鏡によって観察しながらその処置作業を行う内視鏡下の手術が知られている。
【０００３】
この種の内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置として特開平６−３０８９６号公報が開示されている。これは、ロボットアームにより内視鏡を保持し、術者の指令によって内視鏡の位置を変えることができる。これにより、従来、内視鏡を保持していた助手は解放され、また術者は自分の思う方向に自在に内視鏡の視野を変えることができる。
【０００４】
これに対し、本発明の出願人は内視鏡装置として本出願の出願時にはまだ未公開の特願平７−１１５９９５号を出願している。この先行例の内視鏡装置では、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する視野変換内視鏡カメラを使用する技術が開示されている。ここでは、内視鏡の撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで内視鏡の撮像光学系の画像の撮像範囲を変更するようにしている。
【０００５】
そして、この先行例の内視鏡装置では、撮像光学系の一部分を移動する可動部分が内視鏡カメラの装置内部に配設されているので、内視鏡カメラの装置外にロボットアームなどの外部の可動要素が配置されている場合のように外部の可動要素が動作する際に、この外部の可動要素が術者や、患者や、周辺機器等に干渉するおそれがなく、安全性が高い。また、この先行例の内視鏡装置は小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので、取扱いが容易である。さらに、鉗子の先端を検出し、この鉗子の先端をＴＶモニタ画面の中央位置等の所望の位置に常に保持させるようにこの鉗子の先端を追尾する状態で、内視鏡の視野を変換することができるので、術中に術者が鉗子の先端の位置を任意の方向に移動することにより、内視鏡の視野を自動的に変換することができ、内視鏡の視野変換作業が容易である。
【０００６】
また、上記特願平７−１１５９９５号には、撮像素子をステッピングモータと送りネジとを用いて平行に移動する撮像素子移動機構が開示されている。さらに、内視鏡装置の撮像光学系内に介設されたミラーを用いて撮像光学系の光軸を傾けることにより、撮像素子に結像される内視鏡像の範囲をかえる方法も開示されている。
【０００７】
また、現在、内視鏡手術用カメラとしては、撮像光学系内に小型のＣＣＤが１枚だけ配設された構成の小型のカメラが多く用いられている。しかし最近では、内視鏡像の画質の向上のためにＲＧＢの各色毎に独立の３枚のＣＣＤを用いた３ＣＣＤカメラ、従来の２倍以上の解像度を実現するハイビジョン（ＨＤＴＶ）カメラ、蛍光観察など微弱な光を観察する高感度なイメージインテンシファイヤ（ＩＩ）カメラ、或いは赤外線カメラや、紫外線カメラなどの特殊観察カメラなど、有用ではあるが大型のカメラが実用化されている。
【０００８】
また、特開昭６１−２２３８１９号公報には、屈折率の高い液体を封入したプリズムで構成される可変頂角プリズムをビデオカメラの手ブレ補正に用いたものが開示されている。
【０００９】
また、特開平２−１４８０１３号公報には、電圧により屈折率が変わる液晶プリズムを用いて、軟性鏡の先端部に設けられた光学系の視野方向を変換する方法が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−３０８９６号公報の装置では、内視鏡を保持するロボットアームが術者、患者、周辺機器等に干渉するおそれがある。さらに、ロボットの意図しない動作によって、内視鏡の動きが不安定になるおそれもあるうえ、ロボットアームなどの大型の装置を使用しているので、運搬・設置・滅菌にも不便である。
【００１１】
また、特願平７−１１５９９５号の装置では、安全性が高く、小型であり、通常の内視鏡とＴＶカメラと置換できるなど利点が多い。しかし、ここで示されているようなステッピングモータと送りネジとを用いた撮像素子移動機構によって撮像素子を移動させる方法では、撮像素子が大型化すると撮像素子移動機構全体が大型化し、実用的ではない。そのため、３ＣＣＤカメラ、ＨＤＴＶカメラ、ＩＩカメラ、非可視光カメラなどの大型の撮像素子を用いるものでは、視野変換機能を実現しにくい問題がある。
【００１２】
また、ミラーを用いた方法では、撮像素子を移動させる必要がないので、大型の撮像素子を用いることが容易だが、ミラーの駆動機構などが大型となりカメラ全体が大きなものとなる問題がある。
【００１３】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、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ことができる内視鏡装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内視鏡の観察光学系に入射される内視鏡像の一部または全部を撮像手段に結像する結像手段を備えた内視鏡装置において、上記結像手段内に介設され、上記観察光学系の光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、この入射角変化要素による上記入射光の角度の変化量を制御する制御手段と、上記入射角変化要素によって上記撮像手段に結像される内視鏡像の位置を変化させることで、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する内視鏡像移動手段と、を備え、上記内視鏡像内に挿入される処置具を検出し、この処置具の位置をモニタ画面の所望の位置に常に保持させるように前記処置具を追尾する状態で、上記入射角変化要素によって前記内視鏡の視野を自動的に変換する視野変換アダプタを前記内視鏡の観察光学系の光軸上に沿って設けたことを特徴とする内視鏡装置である。
そして、視野変換アダプタの動作時には、内視鏡像内に挿入される処置具を検出し、この処置具の位置をモニタ画面の所望の位置に常に保持させるように処置具を追尾する状態で、上記入射角変化要素によって内視鏡の視野を自動的に変換する。このとき、撮像手段に結像される内視鏡像の入射光の角度を入射角変化要素によって観察光学系の光軸に対して上下左右方向に変化させ、撮像手段に結像される内視鏡像の位置を変化させることで、撮像手段によって観察される内視鏡像の領域を可変するようにしたものである。
請求項２の発明は、上記入射角変化要素は、屈折率を可変可能な物質を用いて構成されている可変プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項３の発明は、前記入射角変化要素は、液体屈折物質を用いた可変頂角プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項４の発明は、前記視野変換アダプタは、前記内視鏡の視野を自動的に変換する追尾動作をオンオフ操作する追尾スイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図３（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図１は本実施の形態における内視鏡装置全体の概略構成を示すものである。本実施の形態の内視鏡装置には患者の体腔内に挿入され、体腔内を観察する例えば腹腔鏡等の直視型の硬性のスコープ（内視鏡）１が設けられている。このスコープ１には視野変換アダプタ（結像手段）２を介してＴＶカメラ３が着脱可能に取付けられている。このＴＶカメラ３には図示しないＣＣＤ（撮像手段）が内蔵されている。
【００１６】
また、スコープ１とは別の位置から患者の体腔内に鉗子４が挿入されている。この鉗子４には患者の体腔内に挿入される細長い軸状の挿入部５と、この挿入部５の先端部に配設された開閉可能な処置部６と、挿入部５の基端部に配設された手元側の把持部７とが設けられている。さらに、この鉗子４の先端の処置部６には色マーカ８が設けられている。この色マーカ８には体腔内に少ない緑色や、青色が用いられる。
【００１７】
また、視野変換アダプタ２の内部には、フォーカスレンズ９、入射角変化要素である頂角可変プリズム（Variable Angle Prizm ：ＶＡＰ）１０およびズームレンズ１１がスコープ１の観察光学系の光軸上に沿って順次並設されている。ここで、フォーカスレンズ９の前面側のレンズ面はスコープ１の観察光学系に離間対向配置され、ズームレンズ１１の後面側のレンズ面はＴＶカメラ３に離間対向配置されている。
【００１８】
また、フォーカスレンズ９はフォーカス駆動手段１２に連結されている。そして、このフォーカス駆動手段１２によってフォーカスレンズ９はスコープ１の観察光学系の光軸上に沿って前後方向に移動され、スコープ１の観察像のフォーカス調整が可能になっている。
【００１９】
さらに、ズームレンズ１１はズーム駆動手段１３に連結されている。ここで、ズームレンズ１１にはレンズユニット内の光軸上に複数の構成レンズが並設されている。そして、ズーム駆動手段１３によってズームレンズ１１のレンズユニット内の構成レンズがレンズユニット内の光軸上に沿って前後方向に移動され、スコープ１の観察像のズーミング調整が可能になっている。
【００２０】
また、ＶＡＰ１０は図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように構成されている。すなわち、このＶＡＰ１０には、図２（Ｂ）に示すように２枚の円形状のカバーガラス１４ａ，１４ｂが設けられている。これらのカバーガラス１４ａ，１４ｂの枠体１５ａ，１５ｂ間には伸縮可能な略円筒状の蛇腹部１６が装着されている。さらに、２枚の円形状のカバーガラス１４ａ，１４ｂと蛇腹部１６との間に密閉された空間内には高屈折率の液体１７が封入されている。
【００２１】
また、一方のカバーガラス１４ｂの枠体１５ｂには図２（Ａ）に示すように略Ｕ字状の２つの軸受部１８ａ，１８ｂが設けられている。これらの軸受部１８ａ，１８ｂは枠体１５ｂの周方向に９０°離れた位置に配置されている。
【００２２】
さらに、他方のカバーガラス１４ａの枠体１５ａには各軸受部１８ａ，１８ｂ内に挿入される突設部１９ａ，１９ｂが突設されている。各突設部１９ａ，１９ｂは各軸受部１８ａ，１８ｂに装着された回動軸２０ａ，２０ｂを中心に回動可能に軸支されている。そして、各突設部１９ａ，１９ｂと各軸受部１８ａ，１８ｂとの間の軸支部によってＶＡＰ１０の２つの支軸部２１ａ，２１ｂが形成されている。
【００２３】
また、各カバーガラス１４ａ，１４ｂの枠体１５ａ，１５ｂにおける支軸部２１ａ，２１ｂの反対側にはＶＡＰ１０の２つのアクチュエータ２２ａ，２２ｂが設けられている。これら２つのアクチュエータ２２ａ，２２ｂは同一構成になっているので、ここでは一方のアクチュエータ２２ａの構成のみを説明し、他方のアクチュエータ２２ｂの同一部分には同一番号に添字ｂを付してその説明を省略する。
【００２４】
すなわち、アクチュエータ２２ａには一方の枠体１５ｂ側に固定された駆動モータ２３ａが設けられている。この駆動モータ２３ａには雄ねじ部材２４ａの基端部が連結されている。さらに、他方の枠体１５ａ側には雄ねじ部材２４ａに螺合するナット部材２５ａが支持ピン２６ａを介して連結されている。
【００２５】
そして、一方のアクチュエータ２２ａの駆動時には駆動モータ２３ａによって雄ねじ部材２４ａが回転駆動された際に、雄ねじ部材２４ａとナット部材２５ａとの間の螺進動作によってナット部材２５ａが雄ねじ部材２４ａの軸方向に進退駆動されることにより、ＶＡＰ１０が一方の支軸部２１ａを中心に回動駆動され、ＶＡＰ１０の２枚のカバーガラス１４ａ，１４ｂ間の頂角の角度が変化可能になっている。なお、他方のアクチュエータ２２ｂの駆動時には同様にＶＡＰ１０が他方の支軸部２１ｂを中心に回動駆動され、ＶＡＰ１０の２枚のカバーガラス１４ａ，１４ｂ間の頂角の角度が変化可能になっている。これにより、ＶＡＰ１０は２枚のカバーガラス１４ａ，１４ｂ間の頂角の角度が変化可能なプリズムとなり、スコープ１の観察光学系の光軸方向に対して入射光の角度を変化させることができる。なお、図２（Ａ）の構成では、垂直な２軸の方向に入射光の方向を変化させることができる。
【００２６】
また、ＴＶカメラ３は色抽出装置２７およびＴＶモニタ２８にそれぞれ接続されている。ここで、ＴＶカメラ３内のＣＣＤからの出力信号はＴＶモニタ２８に入力される。そして、ＴＶモニタ２８にはスコープ１によって観察される内視鏡像が表示されるようになっている。さらに、ＣＣＤからの出力信号は色抽出装置２７にも入力される。そして、この色抽出装置２７でスコープ１による内視鏡像の中から鉗子４の先端の色マーカ８の位置を検出するようになっている。
【００２７】
また、視野変換アダプタ２内のフォーカス駆動手段１２はフォーカス制御装置２９に、ズーム駆動手段１３はズーム制御装置３０に、また、ＶＡＰ１０の２つのＶＡＰアクチュエータ２２ａ，２２ｂはＶＡＰ制御装置（制御手段）３１にそれぞれ接続されている。ここで、フォーカス制御装置２９とズーム制御装置３０との間にはズーム／フォーカススイッチ３２が介設されている。さらに、ＶＡＰ制御装置３１には色抽出装置２７、フォーカス制御装置２９および追尾スイッチ３３がそれぞれ接続されている。なお、追尾スイッチ３３およびズーム／フォーカススイッチ３２は、鉗子４の把持部７の周辺部位に取付けられている。
【００２８】
そして、色抽出装置２７からの出力信号はＶＡＰ制御装置３１に入力されるようになっている。さらに、ＶＡＰ制御装置２７からの出力信号は、フォーカス制御装置２９およびＶＡＰ１０の２つのアクチュエータ２２ａ，２２ｂに入力されるようになっている。そして、ＶＡＰ１０の２つのＶＡＰアクチュエータ２２ａ，２２ｂは、ＶＡＰ制御装置３１により制御され、ＶＡＰ１０とＶＡＰ制御装置３１とによってＴＶカメラ３内のＣＣＤによって観察される内視鏡像の領域を可変する内視鏡像移動手段３４が形成されている。
【００２９】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、本実施の形態の内視鏡装置の使用時にはスコープ１によって観察される内視鏡像の入射光は、視野変換アダプタ２内のフォーカスレンズ９、ＶＡＰ１０およびズームレンズ１１を経てＴＶカメラ３内のＣＣＤなどの撮像素子に結像される。
【００３０】
ここで、図３（Ａ）に示すようにスコープ１の内視鏡像３５はズームレンズ１１により拡大されるため、ＴＶカメラ３内のＣＣＤに撮像される撮像部分３６は内視鏡像３５全体の内の一部分になる。
【００３１】
また、ＶＡＰ１０の駆動時にはＶＡＰ制御装置２７によってＶＡＰ１０の２つのアクチュエータ２２ａ，２２ｂの少なくとも一方が駆動される。これにより、ＶＡＰ１０の頂角の角度が変化され、ズームレンズ１１に入射される入射光の方向が光軸に対し、図１中で、紙面の上下方向および紙面に対して垂直な左右方向の２方向の少なくとも一方に傾けられる。このとき、ＶＡＰ１０の頂角の角度変化に応じてＣＣＤに結像されるスコープ１の内視鏡像３５の撮像部分３６が移動する。その結果、ＴＶモニタ２８の画面上に、あたかもスコープ１の向きを変えたかのような状態の内視鏡像を得ることができる。
【００３２】
また、スコープ１による観察中、スコープ１の内視鏡像の中から鉗子４の先端の色マーカ８の位置が色抽出装置２７によって検出される。この色検出には、色相と彩度を用いると、明るさに関わらず色を抽出できる。
【００３３】
この状態で、追尾スイッチ３３が押されると、内視鏡像３５の撮像部分３６の画面内の中央に色マーカ８が配置されるようにＶＡＰ制御装置３１によってＶＡＰ１０の頂角の角度が算出され、ＶＡＰ１０の２つのアクチュエータ２２ａ，２２ｂが制御される。これにより、ＶＡＰ１０の頂角の角度が変化し、図３（Ｂ）に示すように色マーカ８が内視鏡像３５の撮像部分３６の画面内の中心位置Ｏに移動される。
【００３４】
なお、ＶＡＰ１０の頂角の角度を変化させると視野変換アダプタ２内の内視鏡像３５の光路長が変化するため、ＶＡＰ制御装置３１による光路長の変化分をフォーカス制御装置２９によってフォーカスレンズ９を駆動することで補償するように指令が与えられる。
【００３５】
また、ズーム／フォーカススイッチ３２が操作されるとフォーカス制御装置２９およびズーム制御装置３０に制御信号が出力され、これらのフォーカス駆動手段１２およびズーム駆動手段１３によりフォーカス位置およびズーム位置が可変される。
【００３６】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、視野変換アダプタ２内に観察光学系の光軸方向に対して入射光の角度を変化させるＶＡＰ１０と、このＶＡＰ１０による入射光の角度の変化量を制御するＶＡＰ制御装置３１とを備えた内視鏡像移動手段３４を設け、ＶＡＰ１０によってＴＶカメラ３内のＣＣＤに結像される内視鏡像３５の領域（撮像部分３６）の位置を変化させることで、ＴＶカメラ３内のＣＣＤによって観察される内視鏡像３５の領域（撮像部分３６）を可変するようにしたので、スコープ１の位置を変えずに、術者の意思に従ってスコープ１の内視鏡像の視野（撮像部分３６）を移動させることができる。そのため、助手がスコープ１の操作から開放されるとともに、術者もフラストレーション無しにスコープ１の内視鏡像の視野を変えられるので、従来に比べてスコープ１の操作性を高めることができる。
【００３７】
また、ＴＶカメラ３内のＣＣＤを定位置で固定したままの状態でスコープ１の内視鏡像３５の視野（撮像部分３６）を移動させることができるため、３ＣＣＤカメラや、ハイビジョンカメラのような大きなＴＶカメラを用いることができる。さらに、ＣＣＤを移動させる場合と異なり、映像ケーブルなどの配線が動かないので、耐久性が高い。
【００３８】
また、図４（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図３（Ａ），（Ｂ）参照）の視野変換アダプタ２の構成を次の通り変更したものである。
【００３９】
すなわち、本実施の形態の視野変換アダプタ４１では、第１の実施の形態のＶＡＰ１０が２つの液晶プリズム４２ａ，４２ｂに置き換えられ、かつ第１の実施の形態のＶＡＰアクチュエータ２２ａ，２２ｂおよびＶＡＰ制御装置３１が液晶プリズム制御装置４３にそれぞれ置き換えられている。それ以外は第１の実施の形態と同じ構成になっている。
【００４０】
また、液晶プリズム４２ａ，４２ｂは図４（Ｂ）に示すように略三角形状の２辺に配設された平板状の一対の透明電極４３ａ，４３ｂ間の空間にＴＮ液晶４４が挟まれた構成になっている。ここで、各透明電極４３ａ，４３ｂの液晶側の平面には、それぞれ９０度傾いたラビングが施されている。
【００４１】
さらに、本実施の形態では視野変換アダプタ２内のズームレンズ１１に入射される入射光の方向を光軸に対し、上下方向および左右方向の２方向に変化させるため、２つの液晶プリズム４２ａ，４２ｂの向きを光軸に対し、９０°回転させた状態に配置して用いる。
【００４２】
そして、非通電時には、各液晶プリズム４２ａ，４２ｂ内のＴＮ液晶４４の液晶分子の長軸が各透明電極４３ａ，４３ｂの基板に並行な状態であり、通電時には液晶分子の長軸が各透明電極４３ａ，４３ｂの基板に垂直となり、屈折率が変化する。このとき、各透明電極４３ａ，４３ｂへの印加電圧を変化させることにより、屈折率を連続的に可変できる。なお、各液晶プリズム４２ａ，４２ｂの屈折率の変化は異常光で起きるため、各液晶プリズム４２ａ，４２ｂの入射側の透明電極４３ａに偏光板が設けられている。
【００４３】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態では入射角変化要素として２つの液晶プリズム４２ａ，４２ｂを使用したので、各液晶プリズム４２ａ，４２ｂの透明電極４３ａ，４３ｂへの印加電圧を変化させ、屈折率を連続的に可変させることにより、ＴＶカメラ３内のＣＣＤに結像される内視鏡像の入射光の角度を変化させることができる。そのため、本実施の形態でも第１の実施の形態のＶＡＰ１０と同じ効果が得られる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では第１の実施の形態のＶＡＰ１０のように２枚のカバーガラス１４ａ，１４ｂ間の頂角の角度を変化させるＶＡＰアクチュエータ２２ａ，２２ｂに相当する機械的な駆動部分を格別に使用する必要がないので、視野変換アダプタ４１全体を小形化することができるとともに、耐久性・メンテナンスの点で有利である。
【００４５】
また、図５（Ａ）は第２の実施の形態の液晶プリズム４２ａ，４２ｂの第１の変形例を示すものである。本変形例の液晶プリズム５１は離間対向配置された平行な透明電極５２ａ，５２ｂ間にＴＮ液晶５３が挟まれた構成になっている。さらに、本変形例の液晶プリズム５１の透明電極５２ａ，５２ｂは抵抗素子で構成されている。そして、透明電極５２ａ，５２ｂにかかる電圧を連続的に変化させることで、液晶プリズム５１の屈折率を連続的に変化させることができ、第２の実施の形態の液晶プリズム４２ａ，４２ｂと等価なプリズムを構成することができる。
【００４６】
また、図５（Ｂ）は第２の実施の形態の液晶プリズム４２ａ，４２ｂの第２の変形例を示すものである。本変形例の液晶プリズム６１は第１の変形例（図５（Ａ）参照）の液晶プリズム５１の透明電極５２ａ，５２ｂを次の通り変更したものである。すなわち、本変形例では透明電極５２ａ，５２ｂの電極板６２を短冊状に細分化し、細分化された各電極要素６２ａ毎にそれぞれ異なる電圧を与える構成にしたものである。この場合も第１の変形例の液晶プリズム５１と同じ効果が得られる。
【００４７】
また、図６は第２の実施の形態（図４および図５（Ａ），（Ｂ）参照）の内視鏡装置の視野変換アダプタ４１の変形例を示すものである。本変形例の視野変換アダプタ７１は第２の実施の形態の視野変換アダプタ４１の２つの液晶プリズム４２ａ，４２ｂの出射光路側に各液晶プリズム４２ａ，４２ｂで曲がる光路の角度を補償する補償プリズム７２ａ，７２ｂを設けたものである。この場合には液晶プリズム４２ａ，４２ｂにより視野変換アダプタ７１内の光路の光軸がスコープ１の光軸方向からずれることを補償でき、ＴＶカメラ３をスコープ１の光軸方向に沿って直線上に配置することができる。
【００４８】
また、図７（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１の参考例を示すものである。本参考例は第１の実施の形態（図１乃至図３（Ａ），（Ｂ）参照）の視野変換アダプタ２およびＴＶカメラ３の代わりに視野変換機能を有する３Ｄカメラ８１を設け、この３Ｄカメラ８１をスコープ１に取付けたものである。
【００４９】
この３Ｄカメラ８１の内部には、入射角変化要素であるＶＡＰ８２、フォーカスレンズ８３、ズームレンズ８４がスコープ１の観察光学系の光軸上に沿って順次並設されている。
【００５０】
さらに、ズームレンズ８４の出射光路側には左右の視差を分ける瞳分割光学系８５が配設されている。この瞳分割光学系８５には左右一対のそれぞれ独立した結像レンズ８６Ｌ，８６Ｒと、撮像素子８７Ｌ，８７Ｒとが設けられている。なお、ＶＡＰ８２は第１の実施の形態の２つのアクチュエータ２２ａ，２２ｂと同様の構成の２つのアクチュエータ８８ａ，８８ｂによって駆動されるようになっている。
【００５１】
また、図７（Ｂ）に示すように、使用者（術者）の頭部ＨにはＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）８９が装着されている。このＨＭＤ８９には左右の液晶ディスプレイ９０ａ，９０ｂと、ジャイロセンサ９１とが設けられている。ここで、ＨＭＤ８９の液晶ディスプレイ９０ａ，９０ｂは３Ｄカメラ８１の左右の撮像素子８７Ｌ，８７Ｒに図示しないＣＣＵ（カメラコントロールユニット）を介して接続されている。
【００５２】
次に、上記構成の作用について説明する。本参考例の内視鏡装置の使用時にはスコープ１によって観察される内視鏡像の入射光は、３Ｄカメラ８１内のＶＡＰ８２によって光路の方向が曲げられたのち、フォーカスレンズ８３を経てズームレンズ８４に入射される。
【００５３】
さらに、ズームレンズ８４から出射されるスコープ１からの内視鏡像は左右の結像レンズ８６Ｌ，８６Ｒによって左右の視差を持った画像として左右の撮像素子８７Ｌ，８７Ｒにそれぞれ結像される。
【００５４】
そして、３Ｄカメラ８１の左右の撮像素子８７Ｌ，８７Ｒの画像は、ＣＣＵによって、ＨＭＤ８９の液晶ディスプレイ９０ａ，９０ｂに表示され、そのスコープ１の観察視野の内視鏡像が立体観察される。このとき、観察している術者の頭部Ｈの上下左右の動きはＨＭＤ８９のジャイロセンサ９１によって検出される。このジャイロセンサ９１からの検出信号に対応してＶＡＰ８２を駆動することで、術者の頭部Ｈの動きに応じてＨＭＤ８９の液晶ディスプレイ９０ａ，９０ｂに表示されるスコープ１の観察視野を変化させることができる。そのため、術者はあたかも自分が体腔内で処置部分を実際に目視して観察しているかのような感覚で体腔内の立体画像を観察できる。
【００５５】
そこで、上記構成のものにあっては３Ｄカメラ８１内に入射角変化要素であるＶＡＰ８２を配設したので、第１の実施の形態と同様にスコープ１の位置を変えずに、術者の意思に従ってスコープ１の内視鏡像の視野を移動させることができ、従来に比べてスコープ１の操作性を高めることができる。さらに、本参考例では特に視野変換可能な３Ｄスコープシステムを構成することができる効果がある。
【００５６】
また、図８は本発明の第２の参考例を示すものである。本参考例は第１の参考例（図７（Ａ），（Ｂ）参照）のＶＡＰ８２の代わりに２つのミラー１０１ａ，１０１ｂによって３Ｄカメラ８１内の光路の方向を変え、スコープ１の内視鏡像の位置を変化させる構成にしたものである。
【００５７】
さらに、２つのミラー１０１ａ，１０１ｂはステッピングモータのような回転アクチュエータの回転軸１０２ａ，１０２ｂに取付けられ、回転角度を制御することができるようになっている。ここで、一方の第１のミラー１０１ａは図８中で、紙面と垂直な回転軸１０２ａに取付けられている。そして、この第１のミラー１０１ａが回転軸１０２ａを中心に回転することによって３Ｄカメラ８１内の光路の方向を図８中で、上下方向に振ることができるようになっている。
【００５８】
また、他方の第２のミラー１０１ｂは図８中で、上下方向に延設された回転軸１０２ｂに取付けられている。そして、この第２のミラー１０１ｂが回転軸１０２ｂを中心に回転することによって３Ｄカメラ８１内の光路の方向を図８中で、左右方向に振ることができるようになっている。
【００５９】
また、本参考例では第１の参考例のズームレンズ８４と右側の結像レンズ８６Ｒとの間に１方向のみに内視鏡像の方向を変化させるＶＡＰ１０３が設けられている。このＶＡＰ１０３はＶＡＰアクチュエータ１０４に接続されている。そして、右側の撮像素子８７Ｒ上に撮影される内視鏡像の方向がこのＶＡＰ１０３によって微調整されるようになっている。これにより、３Ｄスコープの輻輳角（観察する視野の方向の差）を変えることにあたり、個人で異なる輻輳角と立体感との関係を補正することができる。
【００６０】
そこで、上記構成のものにあっては第１の参考例と同様の効果が得られる他、本参考例では特に、ズームレンズ８４と右側の結像レンズ８６Ｒとの間に１方向のみに内視鏡像の方向を変化させるＶＡＰ１０３を設けたので、輻輳角の制御が可能な視野変換可能な３Ｄスコープシステムを構成することができる。そのため、ＶＡＰ１０３によって右側の撮像素子８７Ｒ上に撮影される内視鏡像の方向を微調整することにより、個人で異なる輻輳角と立体感との関係を容易に補正することができる効果がある。
【００６１】
また、図９は本発明の第３の参考例を示すものである。本参考例は３Ｄスコープシステムと視野変換システムとを選択的に切り替えて使用することができるようにしたものである。
【００６２】
すなわち、本参考例の内視鏡装置には図９に示すように例えば腹腔鏡等の直視型の硬性のスコープ１１１に３Ｄスコープシステムと視野変換システムとを選択的に切り替えて使用可能なカメラヘッド１１２が着脱可能に取付けられている。このカメラヘッド１１２には左右２つの光学系１１３ａ，１１３ｂが設けられている。
【００６３】
ここで、カメラヘッド１１２内におけるスコープ１１１の観察光学系との連結部にはスコープ１１１からの内視鏡像を左右の光学系１１３ａ，１１３ｂに分離する第１プリズム１１４ａ，１１４ｂが配設されている。
【００６４】
また、第１プリズム１１４ａ，１１４ｂとスコープ１１１の観察光学系との間には光路内に出し入れ可能な絞り板１１５が配設されている。この絞り板１１５には人間の左右の瞳に対応する２つの絞り用開口部１１６ａ，１１６ｂが形成されている。
【００６５】
さらに、左側の光学系１１３ａには第１プリズム１１４ａ側からの光りを直角に全反射する第２プリズム１１７ａと、左目用のズームレンズ１１８ａと、左目用の撮像素子１１９ａとが設けられている。ここで、左目用の撮像素子１１９ａは撮像素子移動機構１２０に装着されている。そして、この撮像素子移動機構１２０によって左目用の撮像素子１１９ａは光軸に対して上下左右に移動可能に支持されている。
【００６６】
また、右側の光学系１１３ｂには第１プリズム１１４ｂ側からの光りを直角に全反射する第２プリズム１１７ｂと、右目用のレンズ１１８ｂと、右目用の撮像素子１１９ｂとが設けられている。
【００６７】
さらに、左目用撮像素子１１９ａは第１のＣＣＵ１２１の入力端に、また右目用撮像素子１１９ｂは第２のＣＣＵ１２２の入力端にそれぞれ接続されている。ここで、第１のＣＣＵ１２１の出力端には一般的な２次元のＴＶモニタである２Ｄモニタ１２３およびスキャンコンバータ１２４がそれぞれ接続されている。
【００６８】
また、第２のＣＣＵ１２２の出力端にはスキャンコンバータ１２４および色抽出装置１２５がそれぞれ接続されている。さらに、スキャンコンバータ１２４の出力端は立体（３Ｄ）表示が可能な３Ｄモニタ１２６に接続されている。
【００６９】
また、絞り板１１５の図示しない駆動機構は絞り制御部１２７に接続されている。そして、この絞り制御部１２７によって絞り板１１５の光路内への出し入れを制御するようになっている。
【００７０】
また、ズームレンズ１１８ａの図示しない駆動機構はズーム制御部１２８に接続されている。そして、このズーム制御部１２８によってズームレンズ１１８ａのズーム動作が制御されるようになっている。
【００７１】
また、撮像素子移動機構１２０は撮像素子移動制御部１２９に接続されている。さらに、この撮像素子移動制御部１２９には色抽出装置１２５が接続されている。そして、この撮像素子移動制御部１２９によって左目用の撮像素子１１９ａが光軸に対して上下左右に移動する動作が制御されるようになっている。
【００７２】
また、絞り制御部１２７、ズーム制御部１２８および撮像素子移動制御部１２９はそれぞれに指令信号を出力するコントローラ１３０に接続されている。このコントローラ１３０にはさらに３Ｄスコープシステムと視野変換システムとを切り替える切換スイッチ１３１が接続されている。
【００７３】
次に、上記構成の作用について説明する。本参考例の内視鏡装置の使用時には、まず切換スイッチ１３１の操作によって３Ｄスコープシステムまたは視野変換システムのいずれか一方が選択される。
【００７４】
ここで、切換スイッチ１３１で３Ｄスコープシステムが選択されると、コントローラ１３０から出力される制御信号が絞り移動制御部１２７、ズーム制御部１２８および撮像素子移動制御部１２９にそれぞれ入力される。そして、絞り移動制御部１２７によって絞り板１１５がスコープ１１１からの光路中に挿入される。さらに、ズーム制御部１２８によってズームレンズ１１８ａが右目用のレンズ１１８ｂと同じ拡大率に設定され、また撮像素子移動制御部１２９によって撮像素子移動機構１２０の駆動量が設定される。このとき、撮像素子移動機構１２０の駆動量は左目用撮像素子１１９ａの中心が左目側の光学系１１３ａの光軸と一致するように設定される。この状態で、次の３Ｄスコープシステムとしての作用が行われる。
【００７５】
この３Ｄスコープシステムとしての動作時にはスコープ１１１からの光（内視鏡像）は絞り板１１５と、第１プリズム１１４ａ，１１４ｂと、第２プリズム１１７ａ，１１７ｂとにより左右の目の視差に対応する左右の光路に分けられる。このとき、左側の光学系１１３ａに入射された光（内視鏡像）は絞り板１１５の一方の絞り用開口部１１６ａ、第１プリズム１１４ａ、第２プリズム１１７ａ、左目用のズームレンズ１１８ａを順次経由して左目用の撮像素子１１９ａに結像される。さらに、右側の光学系１１３ｂに入射された光（内視鏡像）は絞り板１１５の他方の絞り用開口部１１６ｂ、第１プリズム１１４ｂ、第２プリズム１１７ｂ、右目用のレンズ１１８ｂを順次経由して右目用の撮像素子１１９ｂに結像される。
【００７６】
また、左目用撮像素子１１９ａに結像された内視鏡像は映像信号に変換されたのち、第１のＣＣＵ１２１に入力される。同様に、右目用撮像素子１１９ｂに結像された内視鏡像は映像信号に変換されたのち、第２のＣＣＵ１２２に入力される。そして、左目用撮像素子１１９ａおよび右目用撮像素子１１９ｂに結像され、左右の目に対応した映像信号に変換された画像データは、第１のＣＣＵ１２１および第２のＣＣＵ１２２を経てスキャンコンバータ１２４に入力される。このスキャンコンバータ１２４により１画面毎に左右の画像が交互に表示されるように画像信号が生成され、３Ｄモニタ１２６に表示される。
【００７７】
なお、３Ｄモニタ１２６の画面には画像信号の切り替わりに応じて画面からの偏光方向が変わる液晶フィルタ（図示せず）が装着されている。そして、術者は左右の目で偏光面の異なる偏光板の入った眼鏡をつけた状態で、３Ｄモニタ１２６の画面表示を目視することでスコープ１１１の内視鏡像の立体観察が可能となる。
【００７８】
ここで、左目用のズームレンズ１１８ａの拡大率を変化させ、左右両眼の拡大率の微調整に用いることもでき、また左目用の撮像素子１１９ａの位置をわずかに移動させることにより、立体視の視野角を調整することも可能である。
【００７９】
また、切換スイッチ１３１で視野変換システムが選択されると、コントローラ１３０から出力される制御信号が絞り移動制御部１２７に入力され、この絞り制御部１２７によって絞り板１１５がスコープ１１１からの光路中より抜去され、この光路から離れた位置に移動される。この状態で、次の視野変換システムとしての作用が行われる。
【００８０】
この視野変換システムとしての動作時にはスコープ１１１からの光（内視鏡像）は第１プリズム１１４ａ，１１４ｂと、第２プリズム１１７ａ，１１７ｂとにより２つの光路に分けられる。
【００８１】
このとき、右側の光学系１１３ｂに入射された光（内視鏡像）は第１プリズム１１４ｂ、第２プリズム１１７ｂ、レンズ１１８ｂを順次経由して撮像素子１１９ｂに結像される。この撮像素子１１９ｂには、スコープ１１１の視野全体の内視鏡像が結像されている。
【００８２】
また、左側の光学系１１３ａに入射された光（内視鏡像）は第１プリズム１１４ａ、第２プリズム１１７ａ、ズームレンズ１１８ａを順次経由して撮像素子１１９ａに結像される。このとき、撮像素子１１９ａには、ズームレンズ１１８ａにより拡大された内視鏡像の一部が結像されている。そして、撮像素子移動機構１２０により内視鏡像の切り出し位置を変えることで２Ｄモニタ１２３に表示される内視鏡像の視野を変更できる。
【００８３】
また、第２のＣＣＵ１２２からの出力信号は第１の実施の形態で示されたような色抽出を行う色抽出装置１２５に入力される。この色抽出装置１２５からの出力信号は、撮像素子移動機構１２０を制御する撮像素子移動制御部１２９に入力される。このとき、第２のＣＣＵ１２２から色抽出装置１２５に送られる映像信号から画像中の鉗子４の先端部の色マーカ８の位置を検出することで、内視鏡像中の鉗子４の位置が得られる。その位置に応じて撮像素子移動制御部１２９により色マーカ８の位置が撮像素子１１９ａの中央位置に配置されるように撮像素子移動機構１２０の動作を制御することで、２Ｄモニタ１２３の画面上には鉗子４が中央位置に配置されるように内視鏡像の視野が変換される。
【００８４】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果が得られる。すなわち、スコープ１１１に３Ｄスコープシステムと視野変換システムとを選択的に切り替えて使用可能なカメラヘッド１１２を着脱可能に取付け、切換スイッチ１３１の操作によって３Ｄスコープシステムまたは視野変換システムのいずれか一方を選択可能にしたので、３Ｄスコープと視野変換システムとを必要に応じて選択的に切り替えて使用できる。
【００８５】
また、３Ｄスコープシステムとしての使用時には撮像素子移動制御部１２９によって撮像素子移動機構１２０の駆動量を設定することにより、３Ｄスコープの輻輳角の調整が容易に行える。
【００８６】
さらに、視野変換システムとしての使用時には鉗子４の先端部の像が２Ｄモニタ１２３の画面上になくとも鉗子４の先端部が２Ｄモニタ１２３の画面中央位置に配置されるように内視鏡像の視野を変換されるように追尾できる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
【００８８】
記
（付記項１）内視鏡と、撮像手段と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像手段に結像する結像手段と、該結像手段に内視鏡からの光線の角度を光軸方向に対して上下左右方向に変化させる可変プリズムと可変プリズムの光線角の変化量を制御する制御手段を有し、該可変プリズムによって撮像手段に結像される内視鏡像の位置を変化させることで、撮像手段によって観察される内視鏡像の領域を可変することを特徴とする内視鏡装置。
【００８９】
（付記項２）前記可変プリズムが、液体屈折物質を用いた可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項１の内視鏡装置。
（付記項３）前記可変プリズムが、屈折率を可変可能な物質を用いて構成されていることを特徴とする付記項１の内視鏡装置。
【００９０】
（付記項３の解決しようとする課題）特願平７−１１５９９５号の、ステッピングモータと送りネジの機構で撮像素子を平面上を移動させる方法や、ミラーを用いた方法では、撮像素子やミラーの機械的な駆動機構が必要なため、機械的な駆動機構の無いカメラに対して信頼性を同等にするのが困難であるという問題点を有する。
【００９１】
（付記項３の目的）信頼性の高い視野変換カメラの実現。
（付記項３の課題を解決する手段および作用）光線の曲がる方向を屈折率を電気的に変換させ変化させるプリズムを用いて、撮像手段に結像される内視鏡像の位置を変化させる。
【００９２】
（付記項４）前記可変プリズムが、液晶と透明電極により構成され、可変プリズム制御手段が透明電極にかかる電圧を制御することを特徴とする付記項１の内視鏡装置。
【００９３】
（付記項５）光軸上に上記可変プリズムを複数用い、そのうちの少なくとも２つが光軸に対して直交する方向に頂角を持つことを特徴とする付記項１の内視鏡装置。
【００９４】
（付記項１〜５の目的）３ＣＣＤカメラや、ＨＤＴＶカメラや可視光外（赤外線・紫外線）カメラなど大型で重量の大きい撮像手段を用いた視野変換カメラを小型に実現する。
【００９５】
（付記項１〜５の課題を解決する手段および作用）内視鏡像を撮像手段に結像させる結像手段に設けられた、光線の角度を光軸に対し上下左右方向に変化させる可変プリズムによって、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、撮像手段によって観察される内視鏡像の領域を可変する。
【００９６】
（付記項６）スコープと撮像手段と結像手段を有し、結像手段の少なくとも一部を撮像手段と着脱可能に分離でき、分離された結像手段に撮像手段に結像される内視鏡像の位置を上下左右に変化させる結像位置可変手段を有し、結像位置可変手段によって撮像手段によって観察される内視鏡像の領域を可変することを特徴とする内視鏡装置。
【００９７】
（付記項７）前記結像位置可変手段に可動のミラーを有することを特徴とする付記項６の内視鏡装置。
（付記項８）前記結像位置可変手段に可変プリズムを用いることを特徴とする付記項６の内視鏡装置。
【００９８】
（付記項６〜８の解決しようとする課題）特願平７−１１５９９５号に示される方法では、撮像素子と視野変換手段が一体化したカメラヘットで構成されているため、一般的な内視鏡と結像アダプターとカメラの組み合わせで構成される外科用内視鏡装置のカメラを流用できない。またカメラの世代交代ではカメラヘッド全体を再購入する必要がある。また、市販の３ＣＣＤ、ＨＤＶＴ、ＩＩカメラ、非可視光カメラなどの高機能カメラを流用することができない。
【００９９】
（付記項６〜８の目的）３ＣＣＤカメラや、ＨＤＴＶカメラや可視光外（赤外線・紫外線）等、様々な外付カメラで視野変換機能を実現する。
（付記項６〜８の課題を解決する手段および作用）視野変換機能を内蔵した結像手段を撮像手段から独立させることで、種々の外付けカメラを用いることができる。
【０１００】
（付記項９）内視鏡および内視鏡像の拡大観察光学系および拡大観察光学系からの光線で左右の像を得るステレオ画像撮影手段を有し、拡大観察光学系中に光線の方向を可変する手段と、該光線方向可変手段を有することを特徴とする立体内視鏡装置。
【０１０１】
（付記項１０）前記光線方向可変手段が、２枚以上のミラーを用いて構成されていることを特徴とする付記項９の立体内視鏡装置。
（付記項１１）前記光線方向可変手段が、液体屈折物質を用いた可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項９の立体内視鏡装置。
【０１０２】
（付記項１２）前記光線方向可変手段が、屈折率を可変可能な物質を用いて構成されていることを特徴とする付記項９の立体内視鏡装置。
（付記項１〜１２の従来技術）一般に処置具と内視鏡とが、それぞれ別個に患者の体腔内に挿入され、体腔内に挿入された処置具の先端部分の画像を内視鏡の観察視野内に捉え、処置具による患部の処置状態を内視鏡によって観察しながらその処置作業を行う内視鏡下の手術が知られている。この種の内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置として特開平６−３０８９６号公報が開示されている。これはロボットアームにより内視鏡を保持し、術者の指令によって内視鏡の位置を変えることができる。これにより従来内視鏡を保持していた助手は解放され、また術者は自分の思う方向に自在に視野を変えることができる。
【０１０３】
これに対し、特願平７−１１５９９５号では、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する方法が開示されている。この方法では、内視鏡の画像の撮像範囲を撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで変更する。可動部分は装置内部なので、装置が動作することによる危険性が少なく、安全性が高い。小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので取扱いが容易。また、鉗子の先端を検出して視野を変換することができ、術中に術者が視野を変換することが容易である。
【０１０４】
特願平７−１１５９９５号には、撮像素子をステッピングモータと送りネジを用いて平行に移動する撮像素子移動機構が開示されている。また、ミラーを用いて光軸を傾け撮像素子に結像される内視鏡像の範囲をかえる方法が開示されている。
【０１０５】
また、現在内視鏡手術用カメラとしては、小型のＣＣＤ１枚で構成された小型のカメラが多く用いられている。しかし最近では、画質の向上のためにＲＧＢ各色のＣＣＤを用いた３ＣＣＤのカメラ、従来の２倍以上の解像度を実現するハイビジョン（ＨＤＴＶ）カメラ、蛍光観察など微弱な光を観察する高感度なイメージインテンシファイヤカメラ、赤外線カメラや紫外線カメラなど、有用ではあるが大型のカメラが実用化されている。
【０１０６】
特開昭６１−２２３８１９号公報に、屈折率の高い液体を封入したプリズムで構成される可変頂角プリズムを用いてビデオカメラの手ブレ補正に用いたものが開示されている。
【０１０７】
また、特開平２−１４８０１３号に、電圧により屈折率が変わる液晶プリズムを用いて、軟性鏡の先端部に設けられた光学系の視野方向を変換する方向が開示されている。
【０１０８】
（付記項１〜１２の解決しようとする課題）特開平６−３０８９６号公報では、ロボットアームに術者、患者周辺機器が干渉することがある。ロボットの意図しない動作によって、患者を傷つける可能性がある。大型で運搬・設置・滅菌にも不便である。
【０１０９】
特願平７−１１５９９５号では、安全性が高く、小型であり、通常の内視鏡とＴＶカメラと置換できるなど利点が多い。しかし、ステッピングモータと送りネジの機構で撮像素子を平面上を移動させる方法では、撮像素子が大型化すると駆動機構が大型化し実用的でない。そのため、３ＣＣＤカメラ、ＨＤＴＶカメラ、ＩＩカメラ、非可視光カメラなどの大型の撮像素子を用いるものでは、視野変換機能を実現しにくい。
【０１１０】
また、ミラーを用いた方法では、撮像素子を移動させる必要がないので、大型の撮像素子を用いることが容易だが、ミラーの駆動機構などが大型となりカメラ全体が大きなものとなる。
【０１１１】
（付記項９〜１２の従来技術）特開平８−１６０３１６号公報に、スコープの挿入部を共有し、接眼部付近で左右の光束に分離する硬性立体スコープが開示されている。
【０１１２】
特開平７−３２８０２４号公報に、湾曲部を有する硬性スコープの先端部に２つの光学系と撮像素子を有して立体観察を行う立体スコープが開示されている。このスコープでは、上下左右に湾曲することによってスコープを動かさずに観察視野を変えることができる。
【０１１３】
（付記項９〜１２の解決しようとする課題）特開平８−１６０３１６号公報の硬性立体スコープで視野方向を変換するためには、両眼の接眼部のそれぞれに特願平７−１１５９９５号に示されるような視野変換機能を有するカメラヘッドを接続せねばならず、構成が複雑で、装置が大型・高額となり実用的ではない。
【０１１４】
特開平７−３２８０２４号公報のように、湾曲部を有する硬性スコープの先端部に２つの光学系と撮像素子を有して立体観察を行う立体スコープでは、上下左右に湾曲することによって観察視野を変えることができるが、解像度の高い大型の撮像素子を用いることができないという欠点を有する。また、特願平７−１１５９９５号に示されるような視野変換機能を有するカメラヘッドでは、ズームレンズによりスコープを進退させたのと同じように観察を行うことができるが、特開平７−３２８０２４号公報の方法では、スコープを進退させる手段を別に設けなければならないという欠点を有する。
【０１１５】
（付記項９〜１２の目的）３Ｄスコープで視野変換機能を実現する。
（付記項９〜１２の課題を解決する手段および作用）内視鏡および拡大観察光学系を共有し、拡大観察光学系中に光線の方向を可変手段を設け、その後左右の像に分離・結像させるステレオ画像撮影手段を設けることで、３Ｄスコープで視野変換を可能にする。
【０１１６】
（付記項１３）２つの光学系により左右の像を得る立体内視鏡において、少なくとも一方の光学系の中間に可変プリズムを設けて左右の像の輻輳角を変化させることを特徴とする立体内視鏡。
【０１１７】
（付記項１４）前記可変プリズムが、液体屈折物質を用いた可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項１３の立体内視鏡。
（付記項１５）前記可変プリズムにより、輻輳角と、観察像を上下方向の２方向に調整できることを特徴とする付記項１３の立体内視鏡。
【０１１８】
（付記項１６）前記可変プリズムが、電圧により屈折率を可変可能な物質を用いて構成されていることを特徴とする付記項１３の立体内視鏡。
（付記項１３〜１６の従来技術）特開平８−１６０３１６号公報に、スコープの挿入部を共有し、接眼部付近で瞳分割ミラーにより左右の光束に分離する硬性立体スコープで、瞳分割ミラーを平行移動することで、輻輳角を変化させ、観察視野の立体感を変更することができるものが開示されている。
【０１１９】
（付記項１３〜１６の解決しようとする課題）特開平８−１６０３１６号公報の瞳分割ミラーを平行移動することで、輻輳角を変化させ、観察視野の立体感を変更するものは、瞳分割ミラーを非常に高精度にスライドさせなければ左右の像の上下の位置関係がずれ、立体的に観察できないという問題点を有する。
【０１２０】
（付記項１３〜１６の目的）高精度な機構無しに、容易に輻輳角を調整することができる立体内視鏡装置。
（付記項１３〜１６の課題を解決する手段および作用）光束を曲げることが可能な可変プリズムを用いて輻輳角可変機構を構成する。可変プリズムは、頂角や屈折率の変化の割合に対し光束を曲げる率が小さいため、可変手段が高精度でなくても容易に輻輳角を微調することができる。
【０１２１】
（付記項１６の課題を解決する手段および作用）電圧で光束の曲げ量を可変できるプリズムを用いることで、機械的な動作部分がないので、精密で信頼性の高い輻輳角調整機構を実現することができる。
【０１２２】
（付記項１〜１６の効果）視野変換内視鏡装置において、３ＣＣＤやハイビジョンや特殊観察カメラなどの大型のカメラを用いて、なおかつ小型に構成できる。
【０１２３】
（付記項１７）内視鏡と、前記内視鏡の観察像一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段内部に配置され、前記撮像手段の結像手段の光軸を偏向させる光軸偏向手段と、前記光偏向手段を制御して前記撮像手段の撮像範囲を変化する制御手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【０１２４】
（付記項１８）前記光軸偏向手段は、液体屈折物質からなり、頂角を変化することが可能な可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項１７記載の内視鏡装置。
【０１２５】
（付記項１９）前記光軸偏向手段は、屈折率が可変な物質からなることを特徴とする付記項１７記載の内視鏡装置。
（付記項２０）前記光軸偏向手段は、一対の透明電極とこの透明電極の間に挟まれた液晶とからなり、前記透明電極に電圧をかけることにより、屈折率を変化させることを特徴とする付記項１７記載の内視鏡装置。
【０１２６】
（付記項２１）前記光軸偏向手段は、複数の一対の透明電極とこの透明電極の間に挟まれた液晶とからなり、前記複数の一対の透明電極ごとに電圧をかけることにより、部分ごとに屈折率を変化させることを特徴とする付記項１７記載の内視鏡装置。
【０１２７】
（付記項２２）前記光軸偏向手段は、透明電極とこの透明電極の間に挟まれた液晶からなる三角プリズムであることを特徴とする付記項２０、または付記項２１記載の内視鏡装置。
【０１２８】
（付記項２３）前記光軸偏向手段は、透明電極とこの透明電極の間に挟まれた液晶からなる平行平面状プリズムであることを特徴とする付記項２０、または付記項２１記載の内視鏡装置。
【０１２９】
（付記項２４）前記三角プリズムを複数個用いるとともに、少なくとも２個の前記三角プリズムの頂角が前記結像手段の光軸に対して９０°回転した状態で配置されていることを特徴とする付記項２２記載の内視鏡装置。
【０１３０】
（付記項２５）内視鏡と、前記内視鏡と着脱可能であり、前記内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段内部に配置され、前記撮像手段の結像手段の光軸を変化させる光軸変化手段と、前記光軸変化手段を制御して前記撮像手段の撮像範囲を変化する制御手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【０１３１】
（付記項２６）前記光軸変化手段は、液体屈折物質からなり、頂角を変化することが可能な可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項２５記載の内視鏡装置。
【０１３２】
（付記項２７）前記光軸変化手段は、前記結像手段の光軸に対して平行移動可能なミラーであることを特徴とする付記項２５記載の内視鏡装置。
（付記項２８）内視鏡と、前記内視鏡の観察像を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段内部に配置され、前記撮像手段に撮像する観察像の倍率を拡大する拡大光学系と、前記撮像手段内部で、前記拡大光学系の後方に配置され、左右で観察するために左右対象に配置された光路を有するステレオ画像撮影手段と、前記撮像手段内部に配置され、前記拡大光学系の光軸を変化する光軸変化手段とを具備することを特徴とする内視鏡装置。
【０１３３】
（付記項２９）前記光軸変化手段は、前記拡大光学系の光軸に対して平行移動可能な複数のミラーであることを特徴とする付記項２８記載の内視鏡装置。
（付記項３０）前記光軸変化手段は、前記拡大光学系の光軸を偏向し、液体屈折物質かなり、頂角を変化することが可能な可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項２８記載の内視鏡装置。
【０１３４】
（付記項３１）前記光軸偏向手段は、屈折率が可変な物質からなることを特徴とする付記項２８記載の内視鏡装置。
（付記項３２）左右で観察するために左右対称に配置された２つの光路を有する立体内視鏡装置において、前記左右の像の輻輳角を変化するために、前記一方の光路に配置され、この光路の光軸を変更する光軸偏向手段と、前記光軸変更手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする内視鏡裝置。
【０１３５】
（付記項３３）前記光軸偏向手段は、液体屈折物質からなり、頂角を変化することが可能な可変頂角プリズムであることを特徴とする付記項３２記載の内視鏡装置。
【０１３６】
（付記項３４）前記光軸偏向手段は、屈折率が可変な物質からなることを特徴とする付記項３２記載の内視鏡装置。
（付記項３５）前記光軸偏向手段は、一対の透明電極とこの透明電極の間に挟まれた液晶とからなり、前記透明電極に電圧をかけることにより、屈折率を変化させることを特徴とする付記項３２記載の内視鏡装置。
【０１３７】
【発明の効果】
本発明によれば観察光学系の光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、この入射角変化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た内視鏡像移動手段を設け、入射角変化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化させることで、撮像手段によって観察される内視鏡像の領域を可変するようにしたので、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ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置全体の概略構成図。
【図２】（Ａ）は第１の実施の形態の内視鏡装置の頂角可変プリズムを示す斜視図、（Ｂ）は頂角可変プリズムの２枚のカバーガラスの軸支部を示す要部の縦断面図、（Ｃ）は頂角可変プリズムのアクチュエータの移動部材と一方のカバーガラス枠のピンとの係合部を示す斜視図。
【図３】第１の実施の形態の内視鏡像の移動状態を示すもので、（Ａ）は内視鏡像の移動前の状態を示す平面図、（Ｂ）は内視鏡像の移動後の状態を示す平面図。
【図４】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置の要部の概略構成図、（Ｂ）は第２の実施の形態の内視鏡装置の液晶プリズムの概略構成図。
【図５】（Ａ）は第２の実施の形態の液晶プリズムの第１の変形例を示す概略構成図、（Ｂ）は第２の実施の形態の液晶プリズムの第２の変形例を示す概略構成図。
【図６】第２の実施の形態の内視鏡装置の視野変換アダプタの変形例を示す要部の概略構成図。
【図７】本発明の第１の参考例を示すもので、（Ａ）は内視鏡装置全体の概略構成図、（Ｂ）は３Ｄカメラを示す要部の概略構成図。
【図８】本発明の第２の参考例の内視鏡装置の要部の概略構成図。
【図９】本発明の第３の参考例の内視鏡装置全体の概略構成図。
【符号の説明】
１スコープ
２、４１視野変換アダプタ（結像手段）
３ＴＶカメラ
１０、８２ＶＡＰ（入射角変化要素）
３１ＶＡＰ制御装置（制御手段）
３４内視鏡像移動手段
４２ａ，４２ｂ液晶プリズム（入射角変化要素）
４３液晶プリズム制御装置（制御手段）
８１３Ｄカメラ（結像手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an endoscope apparatus used in an endoscopic surgical operation in which a treatment operation is performed while observing a treatment state of an affected part with a treatment tool inserted into a body cavity of a patient with an endoscope.
[0002]
[Prior art]
In general, the treatment tool and the endoscope are inserted into the body cavity of the patient separately, and the image of the distal end portion of the treatment tool inserted into the body cavity is captured in the observation field of the endoscope, and the affected part by the treatment tool Endoscopic surgery is known in which a treatment operation is performed while observing the treatment state with an endoscope.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-30896 discloses an endoscope apparatus used for this type of endoscopic surgery. In this case, the endoscope can be held by a robot arm, and the position of the endoscope can be changed by an operator's command. As a result, the assistant who has conventionally held the endoscope is released, and the surgeon can freely change the field of view of the endoscope in the direction desired by the operator.
[0004]
On the other hand, the applicant of the present invention has filed an unpublished Japanese Patent Application No. 7-115995 as an endoscope apparatus at the time of filing of the present application. In this prior-art endoscope apparatus, a technique is disclosed that uses a field-of-view conversion endoscope camera that freely converts the field of view of an endoscope without using a robot arm. Here, the imaging range of the image of the imaging optical system of the endoscope is changed by moving a part of the imaging optical system of the endoscope with an actuator.
[0005]
In the endoscope apparatus of the preceding example, since the movable part that moves a part of the imaging optical system is disposed inside the endoscope camera apparatus, a robot arm or the like is provided outside the endoscope camera apparatus. When an external movable element is operated as in the case where an external movable element is arranged, the external movable element does not interfere with an operator, a patient, peripheral devices, etc., and is highly safe. . In addition, the endoscope apparatus of the preceding example is small in size and can be easily replaced because it is used in place of a combination of a normal endoscope and a TV camera. Furthermore, the tip of the forceps is detected, and the field of view of the endoscope is converted while tracking the tip of the forceps so that the tip of the forceps is always held at a desired position such as the center position of the TV monitor screen. Since the surgeon can move the position of the tip of the forceps in any direction during the operation, the visual field of the endoscope can be automatically converted, and the visual field conversion operation of the endoscope is easy. .
[0006]
Japanese Patent Application No. 7-115995 discloses an image sensor moving mechanism for moving an image sensor in parallel using a stepping motor and a feed screw. Furthermore, a method for changing the range of the endoscopic image formed on the imaging element by tilting the optical axis of the imaging optical system using a mirror interposed in the imaging optical system of the endoscope apparatus is also disclosed. Yes.
[0007]
At present, as a camera for endoscopic surgery, a small camera having a configuration in which only one small CCD is disposed in an imaging optical system is often used. Recently, however, in order to improve the quality of endoscopic images, a 3CCD camera that uses three independent CCDs for each RGB color, a high-definition (HDTV) camera that achieves a resolution more than twice that of the prior art, fluorescence observation, etc. A useful but large camera such as a high-sensitivity image intensifier (II) camera for observing faint light or a special observation camera such as an infrared camera or an ultraviolet camera has been put into practical use.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-223819 discloses a video camera using a variable apex angle prism composed of a prism filled with a liquid having a high refractive index.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-14813 discloses a method of converting the viewing direction of an optical system provided at the tip of a flexible mirror using a liquid crystal prism whose refractive index changes with voltage.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-30896, there is a possibility that a robot arm that holds an endoscope may interfere with an operator, a patient, peripheral devices, and the like. Furthermore, the movement of the endoscope may become unstable due to unintended movement of the robot, and a large device such as a robot arm is used, which is inconvenient for transportation, installation, and sterilization.
[0011]
The device of Japanese Patent Application No. 7-115995 has many advantages such as high safety, small size, and the ability to replace a normal endoscope and TV camera. However, in the method of moving the image pickup device by the image pickup device moving mechanism using the stepping motor and the feed screw as shown here, when the image pickup device is enlarged, the entire image pickup device moving mechanism is enlarged, which is not practical. Absent. For this reason, there is a problem that it is difficult to realize the field-of-view conversion function in the case of using a large image sensor such as a 3CCD camera, HDTV camera, II camera, or invisible light camera.
[0012]
In the method using a mirror, since it is not necessary to move the image sensor, it is easy to use a large image sensor, but there is a problem that the drive mechanism of the mirror is large and the entire camera becomes large.
[0013]
The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and its purpose is that of a field-of-view conversion camera using a large and heavy imaging means such as a 3CCD camera, an HDTV camera, or an outside visible light (infrared / ultraviolet) camera. An object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can be miniaturized.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an endoscope apparatus including an imaging unit that forms an image of a part or all of an endoscope image incident on an observation optical system of an endoscope on an imaging unit. An incident angle changing element that changes the angle of the incident light with respect to the optical axis direction of the observation optical system, and a control unit that controls the amount of change in the angle of the incident light by the incident angle changing element, An endoscope image moving means for changing the region of the endoscope image observed by the imaging means by changing the position of the endoscope image formed on the imaging means by the incident angle changing element; The treatment tool inserted in the endoscopic image is detected, and the treatment tool is tracked so as to always keep the position of the treatment tool at a desired position on the monitor screen. Visual field converter that automatically converts the visual field of the endoscope The descriptor Along the optical axis of the observation optical system of the endoscope An endoscope apparatus characterized by being provided.
When the visual field conversion adapter is operated, the treatment tool inserted in the endoscopic image is detected, and the treatment tool is tracked so that the position of the treatment tool is always held at a desired position on the monitor screen. The field of view of the endoscope is automatically converted by the incident angle changing element. At this time, the angle of the incident light of the endoscope image formed on the imaging means is changed in the vertical and horizontal directions with respect to the optical axis of the observation optical system by the incident angle changing element, and the endoscope image formed on the imaging means By changing the position, the region of the endoscopic image observed by the imaging means can be varied.
According to a second aspect of the present invention, in the endoscope apparatus according to the first aspect, the incident angle changing element is a variable prism configured using a material capable of changing a refractive index.
The invention of claim 3 provides the Incident angle change factor Is a variable apex angle prism using a liquid refractive material Claim 1 The endoscope apparatus described in 1.
4. The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the visual field conversion adapter includes a tracking switch that performs an on / off operation of a tracking operation that automatically converts the visual field of the endoscope. It is.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3A and 3B. FIG. 1 shows a schematic configuration of the entire endoscope apparatus according to the present embodiment. The endoscope apparatus of the present embodiment is provided with a direct-view type rigid scope (endoscope) 1 such as a laparoscope that is inserted into a body cavity of a patient and observes the inside of the body cavity. A TV camera 3 is detachably attached to the scope 1 via a field conversion adapter (imaging means) 2. The TV camera 3 has a built-in CCD (imaging means) not shown.
[0016]
A forceps 4 is inserted into the patient's body cavity from a position different from the scope 1. The forceps 4 includes an elongated shaft-like insertion portion 5 that is inserted into the body cavity of the patient, a treatment portion 6 that can be opened and closed disposed at a distal end portion of the insertion portion 5, and a proximal end portion of the insertion portion 5. A gripping portion 7 on the hand side is provided. Further, a color marker 8 is provided on the treatment portion 6 at the tip of the forceps 4. The color marker 8 uses a little green or blue in the body cavity.
[0017]
Inside the field conversion adapter 2, a focus lens 9, a variable angle prism (VAP) 10 that is an incident angle changing element, and a zoom lens 11 are arranged along the optical axis of the observation optical system of the scope 1. Are arranged in parallel. Here, the lens surface on the front surface side of the focus lens 9 is disposed so as to be opposed to the observation optical system of the scope 1, and the lens surface on the rear surface side of the zoom lens 11 is disposed so as to be opposed to the TV camera 3.
[0018]
The focus lens 9 is connected to the focus driving means 12. The focus driving means 12 moves the focus lens 9 in the front-rear direction along the optical axis of the observation optical system of the scope 1 so that the focus of the observation image of the scope 1 can be adjusted.
[0019]
Further, the zoom lens 11 is connected to the zoom driving means 13. Here, the zoom lens 11 has a plurality of constituent lenses arranged in parallel on the optical axis in the lens unit. Then, the zoom driving means 13 moves the constituent lenses in the lens unit of the zoom lens 11 in the front-rear direction along the optical axis in the lens unit, and zooming adjustment of the observation image of the scope 1 is possible.
[0020]
The VAP 10 is configured as shown in FIGS. That is, the VAP 10 is provided with two circular cover glasses 14a and 14b as shown in FIG. Between the frame bodies 15a and 15b of these cover glasses 14a and 14b, a substantially cylindrical bellows portion 16 that can be expanded and contracted is mounted. Further, a liquid 17 having a high refractive index is sealed in a space sealed between the two circular cover glasses 14 a and 14 b and the bellows portion 16.
[0021]
In addition, as shown in FIG. 2A, two substantially U-shaped bearing portions 18a and 18b are provided on the frame body 15b of one cover glass 14b. These bearing portions 18a and 18b are disposed at positions separated by 90 ° in the circumferential direction of the frame body 15b.
[0022]
Further, projecting portions 19a and 19b inserted into the bearing portions 18a and 18b project from the frame 15a of the other cover glass 14a. Each projecting portion 19a, 19b is pivotally supported around a pivot shaft 20a, 20b attached to each bearing portion 18a, 18b. The two support shaft portions 21a and 21b of the VAP 10 are formed by the shaft support portions between the projecting portions 19a and 19b and the bearing portions 18a and 18b.
[0023]
In addition, two actuators 22a and 22b of the VAP 10 are provided on the opposite sides of the support shafts 21a and 21b in the frame bodies 15a and 15b of the cover glasses 14a and 14b. Since these two actuators 22a and 22b have the same configuration, only the configuration of one actuator 22a will be described here, and the same part of the other actuator 22b will be given the same number with the suffix b. Omitted.
[0024]
That is, the actuator 22a is provided with a drive motor 23a fixed to one frame 15b side. A base end portion of a male screw member 24a is connected to the drive motor 23a. Further, a nut member 25a screwed to the male screw member 24a is connected to the other frame body 15a side via a support pin 26a.
[0025]
When the one actuator 22a is driven, when the male screw member 24a is rotationally driven by the drive motor 23a, the nut member 25a is moved in the axial direction of the male screw member 24a by the screwing operation between the male screw member 24a and the nut member 25a. By being driven back and forth, the VAP 10 is rotationally driven around one support shaft portion 21a, and the apex angle between the two cover glasses 14a and 14b of the VAP 10 can be changed. Similarly, when the other actuator 22b is driven, the VAP 10 is rotationally driven around the other support shaft portion 21b, and the apex angle between the two cover glasses 14a, 14b of the VAP 10 can be changed. . Thereby, the VAP 10 becomes a prism in which the angle of the apex angle between the two cover glasses 14 a and 14 b can be changed, and the angle of incident light can be changed with respect to the optical axis direction of the observation optical system of the scope 1. In the configuration of FIG. 2A, the direction of incident light can be changed in the direction of two perpendicular axes.
[0026]
The TV camera 3 is connected to the color extraction device 27 and the TV monitor 28, respectively. Here, an output signal from the CCD in the TV camera 3 is input to the TV monitor 28. An endoscopic image observed by the scope 1 is displayed on the TV monitor 28. Further, the output signal from the CCD is also input to the color extracting device 27. The color extraction device 27 detects the position of the color marker 8 at the tip of the forceps 4 from the endoscopic image of the scope 1.
[0027]
The focus driving means 12 in the field-of-view conversion adapter 2 is in the focus control device 29, the zoom driving means 13 is in the zoom control device 30, and the two VAP actuators 22a and 22b of the VAP 10 are VAP control devices (control means) 31. Are connected to each. Here, a zoom / focus switch 32 is interposed between the focus control device 29 and the zoom control device 30. Further, a color extraction device 27, a focus control device 29, and a tracking switch 33 are connected to the VAP control device 31, respectively. The tracking switch 33 and the zoom / focus switch 32 are attached to the peripheral portion of the grasping portion 7 of the forceps 4.
[0028]
An output signal from the color extraction device 27 is input to the VAP control device 31. Further, an output signal from the VAP control device 27 is input to the focus control device 29 and the two actuators 22a and 22b of the VAP 10. The two VAP actuators 22 a and 22 b of the VAP 10 are controlled by the VAP control device 31, and an endoscopic image that changes the region of the endoscopic image observed by the CCD in the TV camera 3 by the VAP 10 and the VAP control device 31. A moving means 34 is formed.
[0029]
Next, the operation of the above configuration will be described. First, when the endoscope apparatus of the present embodiment is used, the incident light of the endoscope image observed by the scope 1 passes through the focus lens 9, VAP 10, and zoom lens 11 in the visual field conversion adapter 2, and enters the TV camera 3. An image is formed on an image sensor such as a CCD.
[0030]
Here, since the endoscopic image 35 of the scope 1 is magnified by the zoom lens 11 as shown in FIG. 3A, the imaging portion 36 imaged by the CCD in the TV camera 3 is within the entire endoscopic image 35. It becomes a part of.
[0031]
Further, at the time of driving the VAP 10, at least one of the two actuators 22a and 22b of the VAP 10 is driven by the VAP control device 27. As a result, the angle of the vertical angle of the VAP 10 is changed, and the direction of incident light incident on the zoom lens 11 is 2 in the vertical direction with respect to the optical axis in FIG. Tilt to at least one of the directions. At this time, the imaging portion 36 of the endoscope image 35 of the scope 1 that is imaged on the CCD moves in accordance with the change in the apex angle of the VAP 10. As a result, an endoscopic image as if the direction of the scope 1 was changed can be obtained on the screen of the TV monitor 28.
[0032]
Further, during the observation by the scope 1, the position of the color marker 8 at the tip of the forceps 4 is detected from the endoscopic image of the scope 1 by the color extraction device 27. In this color detection, if hue and saturation are used, a color can be extracted regardless of brightness.
[0033]
In this state, when the tracking switch 33 is pressed, the vertex angle of the VAP 10 is calculated by the VAP control device 31 so that the color marker 8 is arranged at the center in the screen of the imaging portion 36 of the endoscopic image 35. The two actuators 22a and 22b of the VAP 10 are controlled. As a result, the vertex angle of the VAP 10 changes, and the color marker 8 is moved to the center position O within the screen of the imaging portion 36 of the endoscopic image 35 as shown in FIG.
[0034]
In addition, since the optical path length of the endoscopic image 35 in the visual field conversion adapter 2 changes when the angle of the apex angle of the VAP 10 is changed, the focus control device 29 adjusts the focus lens 9 by using the focus control device 29 to change the optical path length. A command is given to compensate by driving.
[0035]
When the zoom / focus switch 32 is operated, a control signal is output to the focus control device 29 and the zoom control device 30, and the focus position and the zoom position are varied by the focus drive unit 12 and the zoom drive unit 13.
[0036]
Therefore, the above configuration has the following effects. That is, the VAP 10 that changes the angle of the incident light with respect to the optical axis direction of the observation optical system and the VAP control device 31 that controls the change amount of the angle of the incident light by the VAP 10 are provided in the visual field conversion adapter 2. Observation by the CCD in the TV camera 3 is provided by changing the position of the region (imaging portion 36) of the endoscopic image 35 formed by the VAP 10 on the CCD in the TV camera 3 by the VAP 10. Since the region (imaging portion 36) of the endoscopic image 35 is made variable, the field of view of the endoscopic image of the scope 1 (imaging portion 36) is moved according to the operator's intention without changing the position of the scope 1. Can do. Therefore, the assistant is released from the operation of the scope 1 and the operator can change the field of view of the endoscope image of the scope 1 without frustration, so that the operability of the scope 1 can be improved as compared with the conventional case.
[0037]
In addition, since the field of view of the endoscopic image 35 of the scope 1 (the imaging portion 36) can be moved while the CCD in the TV camera 3 is fixed at a fixed position, it is large like a 3CCD camera or a high-vision camera. A TV camera can be used. Further, unlike the case where the CCD is moved, since the wiring such as the video cable does not move, the durability is high.
[0038]
FIGS. 4A and 4B show a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the visual field conversion adapter 2 of the first embodiment (see FIGS. 1 to 3A and 3B) is changed as follows.
[0039]
That is, in the visual field conversion adapter 41 of the present embodiment, the VAP 10 of the first embodiment is replaced with two liquid crystal prisms 42a and 42b, and the VAP actuators 22a and 22b and the VAP control device of the first embodiment are used. 31 is replaced by a liquid crystal prism control device 43, respectively. Other than that, the configuration is the same as that of the first embodiment.
[0040]
Further, as shown in FIG. 4B, the liquid crystal prisms 42a and 42b have a configuration in which the TN liquid crystal 44 is sandwiched between a pair of flat plate-like transparent electrodes 43a and 43b disposed on two substantially triangular sides. It has become. Here, rubbing inclined by 90 degrees is applied to the plane on the liquid crystal side of each of the transparent electrodes 43a and 43b.
[0041]
Furthermore, in the present embodiment, the two liquid crystal prisms 42a and 42b are used in order to change the direction of incident light incident on the zoom lens 11 in the field conversion adapter 2 in two directions, the vertical direction and the horizontal direction with respect to the optical axis. Are used in a state in which the direction of is rotated by 90 ° with respect to the optical axis.
[0042]
When not energized, the major axis of the liquid crystal molecules of the TN liquid crystal 44 in each of the liquid crystal prisms 42a and 42b is parallel to the substrates of the transparent electrodes 43a and 43b. It becomes perpendicular to the substrates 43a and 43b, and the refractive index changes. At this time, the refractive index can be continuously varied by changing the voltage applied to each of the transparent electrodes 43a and 43b. In addition, since the change of the refractive index of each liquid crystal prism 42a, 42b occurs by extraordinary light, a polarizing plate is provided on the transparent electrode 43a on the incident side of each liquid crystal prism 42a, 42b.
[0043]
Therefore, the above configuration has the following effects. In other words, in the present embodiment, since the two liquid crystal prisms 42a and 42b are used as the incident angle changing element, the applied voltage to the transparent electrodes 43a and 43b of the liquid crystal prisms 42a and 42b is changed to continuously change the refractive index. By making it variable, the angle of the incident light of the endoscopic image formed on the CCD in the TV camera 3 can be changed. Therefore, the same effects as those of the VAP 10 of the first embodiment can be obtained in this embodiment.
[0044]
Further, in the present embodiment, mechanical drive portions corresponding to the VAP actuators 22a and 22b that change the angle of the apex angle between the two cover glasses 14a and 14b, as in the VAP 10 of the first embodiment, are exceptional. Therefore, the entire visual field conversion adapter 41 can be reduced in size, and it is advantageous in terms of durability and maintenance.
[0045]
FIG. 5A shows a first modification of the liquid crystal prisms 42a and 42b of the second embodiment. The liquid crystal prism 51 of this modification has a configuration in which a TN liquid crystal 53 is sandwiched between parallel transparent electrodes 52a and 52b that are spaced apart from each other. Furthermore, the transparent electrodes 52a and 52b of the liquid crystal prism 51 of this modification are configured by resistance elements. Then, by continuously changing the voltages applied to the transparent electrodes 52a and 52b, the refractive index of the liquid crystal prism 51 can be continuously changed, which is equivalent to the liquid crystal prisms 42a and 42b of the second embodiment. A prism can be constructed.
[0046]
FIG. 5B shows a second modification of the liquid crystal prisms 42a and 42b of the second embodiment. The liquid crystal prism 61 of this modification is obtained by changing the transparent electrodes 52a and 52b of the liquid crystal prism 51 of the first modification (see FIG. 5A) as follows. That is, in this modification, the electrode plates 62 of the transparent electrodes 52a and 52b are subdivided into strips, and different voltages are applied to the subdivided electrode elements 62a. In this case, the same effect as the liquid crystal prism 51 of the first modification can be obtained.
[0047]
FIG. 6 shows a modification of the visual field conversion adapter 41 of the endoscope apparatus according to the second embodiment (see FIGS. 4 and 5A, 5B). The field conversion adapter 71 of this modification is a compensation prism 72a that compensates for the angle of the optical path that is bent by each of the liquid crystal prisms 42a and 42b on the exit optical path side of the two liquid crystal prisms 42a and 42b of the field conversion adapter 41 of the second embodiment. , 72b. In this case, the liquid crystal prisms 42a and 42b can compensate for the deviation of the optical axis of the optical path in the visual field conversion adapter 71 from the optical axis direction of the scope 1, and the TV camera 3 is linearly aligned along the optical axis direction of the scope 1. Can be arranged.
[0048]
7A and 7B show the present invention. First reference example Is shown. Book Reference example Provides a 3D camera 81 having a visual field conversion function instead of the visual field conversion adapter 2 and the TV camera 3 of the first embodiment (see FIGS. 1 to 3A and 3B). It is attached to the scope 1.
[0049]
Inside the 3D camera 81, a VAP 82, which is an incident angle changing element, a focus lens 83, and a zoom lens 84 are sequentially arranged along the optical axis of the observation optical system of the scope 1.
[0050]
Further, a pupil division optical system 85 that separates the left and right parallaxes is disposed on the exit optical path side of the zoom lens 84. The pupil division optical system 85 is provided with a pair of left and right independent imaging lenses 86L and 86R, and imaging elements 87L and 87R. The VAP 82 is driven by two actuators 88a and 88b having the same configuration as the two actuators 22a and 22b of the first embodiment.
[0051]
Further, as shown in FIG. 7B, an HMD (head mounted display) 89 is mounted on the head H of the user (operator). The HMD 89 is provided with left and right liquid crystal displays 90 a and 90 b and a gyro sensor 91. Here, the liquid crystal displays 90a and 90b of the HMD 89 are connected to the left and right imaging elements 87L and 87R of the 3D camera 81 via a CCU (camera control unit) (not shown).
[0052]
Next, the operation of the above configuration will be described. Book Reference example When the endoscope apparatus is used, the incident light of the endoscope image observed by the scope 1 is incident on the zoom lens 84 through the focus lens 83 after the direction of the optical path is bent by the VAP 82 in the 3D camera 81. .
[0053]
Furthermore, the endoscopic image from the scope 1 emitted from the zoom lens 84 is formed on the left and right imaging elements 87L and 87R as images having left and right parallaxes by the left and right imaging lenses 86L and 86R, respectively.
[0054]
The images of the left and right imaging elements 87L and 87R of the 3D camera 81 are displayed on the liquid crystal displays 90a and 90b of the HMD 89 by the CCU, and the endoscopic image of the observation field of the scope 1 is stereoscopically observed. At this time, the vertical and horizontal movements of the head H of the surgeon being observed are detected by the gyro sensor 91 of the HMD 89. By driving the VAP 82 in response to the detection signal from the gyro sensor 91, the observation visual field of the scope 1 displayed on the liquid crystal displays 90a and 90b of the HMD 89 is changed according to the movement of the operator's head H. Can do. Therefore, the surgeon can observe a three-dimensional image in the body cavity as if he / she was actually observing and observing the treatment portion in the body cavity.
[0055]
In view of the above, since the VAP 82 that is the incident angle changing element is disposed in the 3D camera 81 in the configuration described above, the operator's intention is not changed without changing the position of the scope 1 as in the first embodiment. Accordingly, the field of view of the endoscopic image of the scope 1 can be moved, and the operability of the scope 1 can be improved as compared with the conventional case. In addition, book Reference example Then, there is an effect that a 3D scope system capable of changing the field of view can be configured.
[0056]
FIG. 8 shows the present invention. Second reference example Is shown. Book Reference example Is the first Reference example 1 A configuration in which the direction of the endoscopic image of the scope 1 is changed by changing the direction of the optical path in the 3D camera 81 using two mirrors 101a and 101b instead of the VAP 82 shown in FIGS. 7A and 7B. It is.
[0057]
Further, the two mirrors 101a and 101b are attached to the rotation shafts 102a and 102b of a rotary actuator such as a stepping motor so that the rotation angle can be controlled. Here, one first mirror 101a is attached to a rotating shaft 102a perpendicular to the paper surface in FIG. The first mirror 101a rotates about the rotation axis 102a so that the direction of the optical path in the 3D camera 81 can be swung up and down in FIG.
[0058]
The other second mirror 101b is attached to a rotating shaft 102b extending in the vertical direction in FIG. The second mirror 101b rotates about the rotation shaft 102b, so that the direction of the optical path in the 3D camera 81 can be swung left and right in FIG.
[0059]
Also book Reference example The second Reference example 1 The VAP 103 that changes the direction of the endoscopic image in only one direction is provided between the zoom lens 84 and the right imaging lens 86R. This VAP 103 is connected to the VAP actuator 104. The direction of the endoscopic image photographed on the right image sensor 87R is finely adjusted by the VAP 103. Thereby, in changing the convergence angle of the 3D scope (difference in the direction of the field of view to be observed), it is possible to correct the relationship between the convergence angle and the stereoscopic effect that are different for each individual.
[0060]
Therefore, with the above configuration, the first Reference example 1 In addition to obtaining the same effect as Reference example In particular, since the VAP 103 that changes the direction of the endoscopic image in only one direction is provided between the zoom lens 84 and the right imaging lens 86R, a 3D scope system capable of visual field conversion capable of controlling the convergence angle is provided. Can be configured. Therefore, by finely adjusting the direction of the endoscopic image photographed on the right image sensor 87R by the VAP 103, there is an effect that the relationship between the convergence angle and the stereoscopic effect that are different among individuals can be easily corrected.
[0061]
Moreover, FIG. 9 shows the present invention. Third reference example Is shown. Book Reference example Can be used by selectively switching between a 3D scope system and a visual field conversion system.
[0062]
Ie book Reference example As shown in FIG. 9, a camera head 112 that can be used by selectively switching a 3D scope system and a visual field conversion system to a direct-view type rigid scope 111 such as a laparoscope, for example, is detachable from the endoscope apparatus of FIG. Installed. The camera head 112 is provided with two left and right optical systems 113a and 113b.
[0063]
Here, the first prisms 114a and 114b for separating the endoscopic image from the scope 111 into the left and right optical systems 113a and 113b are disposed at the connection portion of the scope 111 in the camera head 112 with the observation optical system. .
[0064]
A diaphragm plate 115 that can be taken in and out of the optical path is disposed between the first prisms 114 a and 114 b and the observation optical system of the scope 111. The diaphragm plate 115 is formed with two diaphragm openings 116a and 116b corresponding to the left and right pupils of the human.
[0065]
Further, the left optical system 113a is provided with a second prism 117a that totally reflects light from the first prism 114a side at right angles, a left-eye zoom lens 118a, and a left-eye image sensor 119a. Here, the imaging device 119a for the left eye is attached to the imaging device moving mechanism 120. The imaging device 119a for the left eye is supported by the imaging device moving mechanism 120 so as to be movable up and down and left and right with respect to the optical axis.
[0066]
The right optical system 113b is provided with a second prism 117b that totally reflects light from the first prism 114b side at a right angle, a right-eye lens 118b, and a right-eye image sensor 119b.
[0067]
Furthermore, the left-eye image sensor 119 a is connected to the input terminal of the first CCU 121, and the right-eye image sensor 119 b is connected to the input terminal of the second CCU 122. Here, a 2D monitor 123 and a scan converter 124, which are general two-dimensional TV monitors, are connected to the output terminal of the first CCU 121, respectively.
[0068]
A scan converter 124 and a color extraction device 125 are connected to the output terminal of the second CCU 122, respectively. Further, the output end of the scan converter 124 is connected to a 3D monitor 126 capable of stereoscopic (3D) display.
[0069]
A drive mechanism (not shown) of the diaphragm plate 115 is connected to the diaphragm control unit 127. The diaphragm control unit 127 controls the insertion / extraction of the diaphragm plate 115 into the optical path.
[0070]
A driving mechanism (not shown) of the zoom lens 118 a is connected to the zoom control unit 128. The zoom control unit 128 controls the zoom operation of the zoom lens 118a.
[0071]
The image sensor movement mechanism 120 is connected to the image sensor movement control unit 129. Further, a color extraction device 125 is connected to the image sensor movement control unit 129. The image sensor movement control unit 129 controls the movement of the left-eye image sensor 119a vertically and horizontally with respect to the optical axis.
[0072]
The aperture controller 127, zoom controller 128, and image sensor movement controller 129 are connected to a controller 130 that outputs a command signal to each. The controller 130 is further connected to a changeover switch 131 for switching between the 3D scope system and the visual field conversion system.
[0073]
Next, the operation of the above configuration will be described. Book Reference example When the endoscope apparatus is used, first, either the 3D scope system or the visual field conversion system is selected by operating the changeover switch 131.
[0074]
Here, when the 3D scope system is selected by the changeover switch 131, control signals output from the controller 130 are input to the aperture movement control unit 127, the zoom control unit 128, and the image sensor movement control unit 129, respectively. Then, the aperture plate 115 is inserted into the optical path from the scope 111 by the aperture movement control unit 127. Furthermore, the zoom control unit 128 sets the zoom lens 118a to the same magnification as the right-eye lens 118b, and the image sensor movement control unit 129 sets the drive amount of the image sensor movement mechanism 120. At this time, the driving amount of the image sensor moving mechanism 120 is set so that the center of the left eye image sensor 119a coincides with the optical axis of the left eye side optical system 113a. In this state, the next 3D scope system is operated.
[0075]
During operation as this 3D scope system, the light (endoscopic image) from the scope 111 is left and right corresponding to the parallax of the left and right eyes by the diaphragm plate 115, the first prisms 114a and 114b, and the second prisms 117a and 117b. Divided into optical paths. At this time, light (endoscopic image) incident on the left optical system 113a sequentially passes through one aperture 116a of the aperture plate 115, the first prism 114a, the second prism 117a, and the zoom lens 118a for the left eye. Then, the image is formed on the image sensor 119a for the left eye. Further, light (endoscopic image) incident on the right optical system 113b sequentially passes through the other aperture opening 116b of the aperture plate 115, the first prism 114b, the second prism 117b, and the right-eye lens 118b. The image is formed on the image sensor 119b for the right eye.
[0076]
The endoscopic image formed on the left-eye image sensor 119a is converted into a video signal and then input to the first CCU 121. Similarly, the endoscopic image formed on the right-eye image sensor 119b is converted into a video signal and then input to the second CCU 122. The image data imaged on the left-eye image sensor 119a and the right-eye image sensor 119b and converted into video signals corresponding to the left and right eyes is input to the scan converter 124 via the first CCU 121 and the second CCU 122. Is done. The scan converter 124 generates an image signal so that left and right images are alternately displayed for each screen, and displays the image signal on the 3D monitor 126.
[0077]
The screen of the 3D monitor 126 is equipped with a liquid crystal filter (not shown) that changes the polarization direction from the screen in accordance with the switching of the image signal. Then, the operator can perform stereoscopic observation of the endoscope image of the scope 111 by observing the screen display of the 3D monitor 126 with the left and right eyes wearing glasses with polarizing plates having different polarization planes.
[0078]
Here, the magnification of the zoom lens 118a for the left eye can be changed and used for fine adjustment of the magnification of the left and right eyes, and the position of the image sensor 119a for the left eye can be slightly moved to achieve stereoscopic viewing. It is also possible to adjust the viewing angle.
[0079]
When the visual field conversion system is selected by the changeover switch 131, a control signal output from the controller 130 is input to the aperture movement control unit 127, and the aperture control unit 127 causes the aperture plate 115 to be moved from the optical path from the scope 111. It is removed and moved to a position away from this optical path. In this state, the operation as the next visual field conversion system is performed.
[0080]
During the operation as the visual field conversion system, light (endoscopic image) from the scope 111 is divided into two optical paths by the first prisms 114a and 114b and the second prisms 117a and 117b.
[0081]
At this time, the light (endoscopic image) incident on the right optical system 113b is imaged on the image sensor 119b via the first prism 114b, the second prism 117b, and the lens 118b in order. An endoscope image of the entire field of view of the scope 111 is formed on the image sensor 119b.
[0082]
The light (endoscopic image) incident on the left optical system 113a forms an image on the image sensor 119a via the first prism 114a, the second prism 117a, and the zoom lens 118a in order. At this time, a part of the endoscopic image magnified by the zoom lens 118a is formed on the image sensor 119a. The field of view of the endoscopic image displayed on the 2D monitor 123 can be changed by changing the cutout position of the endoscopic image by the image sensor moving mechanism 120.
[0083]
The output signal from the second CCU 122 is input to the color extracting device 125 that performs color extraction as described in the first embodiment. An output signal from the color extraction device 125 is input to an image sensor movement control unit 129 that controls the image sensor movement mechanism 120. At this time, the position of the forceps 4 in the endoscopic image is obtained by detecting the position of the color marker 8 at the tip of the forceps 4 in the image from the video signal sent from the second CCU 122 to the color extracting device 125. . By controlling the operation of the image sensor moving mechanism 120 so that the position of the color marker 8 is arranged at the center position of the image sensor 119a by the image sensor movement control unit 129 according to the position, it is displayed on the screen of the 2D monitor 123. The field of view of the endoscopic image is converted so that the forceps 4 are arranged at the center position.
[0084]
Therefore, the following effects can be obtained with the above configuration. That is, a camera head 112 that can be used by selectively switching between a 3D scope system and a visual field conversion system is detachably attached to the scope 111, and either the 3D scope system or the visual field conversion system is selected by operating the changeover switch 131. Since it is possible, the 3D scope and the visual field conversion system can be selectively switched as necessary.
[0085]
Further, when used as a 3D scope system, the convergence angle of the 3D scope can be easily adjusted by setting the drive amount of the image sensor movement mechanism 120 by the image sensor movement control unit 129.
[0086]
Further, when used as a visual field conversion system, the field of view of the endoscopic image is such that the distal end of the forceps 4 is arranged at the center of the screen of the 2D monitor 123 even if the image of the distal end of the forceps 4 is not on the screen of the 2D monitor 123. Can be tracked to be converted.
[0087]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, various deformation | transformation can be implemented in the range which does not deviate from the summary of this invention.
Next, other characteristic technical matters of the present application are appended as follows.
[0088]
Record
(Additional Item 1) An endoscope, an imaging unit, an imaging unit that forms part or all of an observation image of the endoscope on the imaging unit, and an angle of a light beam from the endoscope on the imaging unit And a control means for controlling the amount of change in the light beam angle of the variable prism, and the position of the endoscopic image formed on the imaging means by the variable prism. An endoscope apparatus characterized in that a region of an endoscopic image observed by an imaging unit is changed by changing the area.
[0089]
(Additional Item 2) The endoscope apparatus according to Additional Item 1, wherein the variable prism is a variable apex angle prism using a liquid refractive material.
(Additional Item 3) The endoscope apparatus according to Additional Item 1, wherein the variable prism is configured using a material capable of changing a refractive index.
[0090]
(Problem to be Solved by Supplementary Item 3) In the method of moving the image pickup device on the plane by the mechanism of the stepping motor and the feed screw of Japanese Patent Application No. 7-115995, or the method using the mirror, the image pickup device and the mirror Therefore, there is a problem that it is difficult to equalize the reliability of a camera without a mechanical drive mechanism.
[0091]
(Purpose of Supplementary Item 3) Realization of a highly reliable field-of-view conversion camera.
(Means and Functions for Solving the Problem of Additional Item 3) The position of the endoscopic image formed on the imaging means is changed using a prism that electrically changes and changes the refractive index of the direction in which the light beam is bent.
[0092]
(Additional Item 4) The endoscope apparatus according to Additional Item 1, wherein the variable prism includes a liquid crystal and a transparent electrode, and the variable prism control unit controls a voltage applied to the transparent electrode.
[0093]
(Additional Item 5) The endoscope apparatus according to Additional Item 1, wherein a plurality of the variable prisms are used on the optical axis, and at least two of the variable prisms have apex angles in a direction orthogonal to the optical axis.
[0094]
(Object of Additional Items 1 to 5) A visual field conversion camera using a large and heavy imaging means such as a 3CCD camera, an HDTV camera, or an outside visible light (infrared / ultraviolet) camera is realized in a small size.
[0095]
(Means and Functions for Solving the Problems of Additional Items 1 to 5) By a variable prism provided in an imaging unit that forms an endoscopic image on the imaging unit, and changes the angle of the light beam vertically and horizontally with respect to the optical axis. By changing the position of the endoscopic image formed on the imaging means, the region of the endoscopic image observed by the imaging means is varied.
[0096]
(Additional Item 6) An endoscope having a scope, an imaging unit, and an imaging unit, wherein at least a part of the imaging unit can be detachably separated from the imaging unit, and the separated imaging unit forms an image on the imaging unit. An endoscope apparatus comprising imaging position varying means for changing the position of a mirror image vertically and horizontally, and changing an area of an endoscopic image observed by an imaging means by the imaging position varying means.
[0097]
(Additional Item 7) The endoscope apparatus according to Additional Item 6, wherein the imaging position varying unit includes a movable mirror.
(Additional Item 8) The endoscope apparatus according to Additional Item 6, wherein a variable prism is used for the imaging position variable unit.
[0098]
(Problems to be Solved by Appendices 6-8) In the method disclosed in Japanese Patent Application No. 7-115995, since the image pickup device and the field-of-view converting means are constituted by a camera head integrated, The camera of the surgical endoscope apparatus configured by a combination of a mirror, an imaging adapter, and a camera cannot be diverted. In addition, it is necessary to purchase the entire camera head again when the generation of cameras changes. Further, it is not possible to divert high-functional cameras such as commercially available 3CCD, HDVT, II camera, and invisible light camera.
[0099]
(Purpose of Supplementary Items 6 to 8) A visual field conversion function is realized by various external cameras such as a 3CCD camera, an HDTV camera, and outside visible light (infrared rays / ultraviolet rays).
(Means and Functions for Solving the Problems in Additional Items 6 to 8) By making the imaging means incorporating the field-of-view conversion function independent from the imaging means, various external cameras can be used.
[0100]
(Additional Item 9) Magnification observation optical system of endoscope and endoscopic image and stereo image photographing means for obtaining right and left images with light rays from magnification observation optical system, and variable direction of light rays in magnification observation optical system And a three-dimensional endoscope apparatus characterized by comprising means for changing the light direction.
[0101]
(Additional Item 10) The stereoscopic endoscope apparatus according to Additional Item 9, wherein the light beam direction changing unit is configured by using two or more mirrors.
(Additional Item 11) The stereoscopic endoscope apparatus according to Additional Item 9, wherein the light direction changing means is a variable apex angle prism using a liquid refractive material.
[0102]
(Additional Item 12) The stereoscopic endoscope apparatus according to Additional Item 9, wherein the light beam direction changing unit is configured using a material capable of changing a refractive index.
(Prior Art of Additional Items 1-12) Generally, a treatment instrument and an endoscope are inserted into a patient's body cavity separately, and an image of the distal end portion of the treatment instrument inserted into the body cavity is observed by the endoscope. Endoscopic surgery is known in which a treatment operation is performed while observing a treatment state of an affected area with a treatment tool while observing the treatment state with a treatment tool. Japanese Patent Laid-Open No. 6-30896 discloses an endoscope apparatus used for this type of endoscopic surgery. In this case, the endoscope can be held by a robot arm, and the position of the endoscope can be changed by an operator's command. As a result, the assistant who has conventionally held the endoscope is released, and the surgeon can freely change the field of view in his / her direction.
[0103]
On the other hand, Japanese Patent Application No. 7-115995 discloses a method for freely converting the field of view of an endoscope without using a robot arm. In this method, the imaging range of the endoscope image is changed by moving a part of the imaging optical system with an actuator. Since the movable part is inside the apparatus, there is little danger due to operation of the apparatus, and safety is high. It is small and easy to handle because it is used in place of a combination of a normal endoscope and TV camera. Further, the visual field can be converted by detecting the tip of the forceps, and it is easy for the operator to convert the visual field during the operation.
[0104]
Japanese Patent Application No. 7-115995 discloses an image sensor moving mechanism for moving an image sensor in parallel using a stepping motor and a feed screw. Also disclosed is a method of changing the range of the endoscopic image formed on the image sensor by tilting the optical axis using a mirror.
[0105]
Currently, as a camera for endoscopic surgery, a small camera composed of a single small CCD is often used. Recently, however, a 3CCD camera using RGB color CCDs to improve image quality, a high-definition (HDTV) camera that achieves a resolution more than double that of conventional cameras, and high-sensitivity images for observing faint light such as fluorescence observation. Useful but large cameras such as intensifier cameras, infrared cameras, and ultraviolet cameras have been put into practical use.
[0106]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-223819 discloses a variable apex angle prism composed of a prism filled with a liquid having a high refractive index and used for camera shake correction of a video camera.
[0107]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-14813 discloses a direction for changing the visual field direction of an optical system provided at the tip of a flexible mirror using a liquid crystal prism whose refractive index changes with voltage.
[0108]
(Problems to be Solved by Additional Items 1 to 12) In Japanese Patent Laid-Open No. 6-30896, an operator and patient peripheral devices may interfere with a robot arm. Unintentional movement of the robot can injure the patient. Large and inconvenient for transportation, installation and sterilization.
[0109]
Japanese Patent Application No. 7-115995 has many advantages such as high safety, small size, and replacement of a normal endoscope and a TV camera. However, in the method of moving the image sensor on the plane by the mechanism of the stepping motor and the feed screw, if the image sensor becomes larger, the drive mechanism becomes larger and is not practical. For this reason, it is difficult to realize a visual field conversion function using a large-sized image sensor such as a 3CCD camera, an HDTV camera, an II camera, or an invisible light camera.
[0110]
Further, in the method using a mirror, it is not necessary to move the image sensor, so it is easy to use a large image sensor, but the mirror drive mechanism and the like become large, and the entire camera becomes large.
[0111]
(Prior Art of Additional Items 9-12) Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-160316 discloses a rigid stereoscopic scope that shares an insertion part of the scope and separates left and right light beams in the vicinity of the eyepiece part.
[0112]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-328024 discloses a stereoscopic scope having two optical systems and an image sensor at the distal end portion of a rigid scope having a curved portion for performing stereoscopic observation. In this scope, the field of view can be changed without moving the scope by bending up, down, left, and right.
[0113]
(Problems to be Solved by Supplementary Items 9 to 12) In order to change the visual field direction with the rigid stereoscopic scope of Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-160316, Japanese Patent Application No. 7-115995 is applied to each eyepiece portion of both eyes. It is necessary to connect a camera head having a field of view conversion function as shown in FIG. 2, the configuration is complicated, the apparatus is large and expensive, and is not practical.
[0114]
As in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-328024, a stereoscopic scope that has two optical systems and an image sensor at the distal end of a rigid scope having a curved portion and performs stereoscopic observation has an observation field of view that is curved vertically and horizontally. Although it can be changed, it has a drawback that a large-sized image sensor with high resolution cannot be used. A camera head having a visual field conversion function as shown in Japanese Patent Application No. 7-115995 can perform observation in the same manner as when a scope is advanced and retracted by a zoom lens, but Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-328024. The method of the publication has a drawback that a means for moving the scope back and forth must be provided separately.
[0115]
(Purpose of Supplementary Items 9 to 12) A visual field conversion function is realized with a 3D scope.
(Means and Actions to Solve the Problems in Additional Items 9-12) The endoscope and the magnification observation optical system are shared, and a means for changing the direction of the light beam is provided in the magnification observation optical system, and then separated and combined into left and right images. By providing stereo image photographing means for imaging, visual field conversion is possible with a 3D scope.
[0116]
(Additional Item 13) In a stereoscopic endoscope that obtains left and right images with two optical systems, a variable prism is provided in the middle of at least one of the optical systems to change the convergence angle of the left and right images. Endoscope.
[0117]
(Additional Item 14) The stereoscopic endoscope according to Additional Item 13, wherein the variable prism is a variable apex angle prism using a liquid refractive material.
(Additional Item 15) The stereoscopic endoscope according to Additional Item 13, wherein the angle of convergence and the observation image can be adjusted in two directions, ie, the vertical direction, by the variable prism.
[0118]
(Additional Item 16) The stereoscopic endoscope according to Additional Item 13, wherein the variable prism is configured using a material whose refractive index can be changed by voltage.
(Prior Art of Additional Items 13 to 16) Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-160316 discloses a rigid stereoscopic scope that shares a scope insertion portion and separates left and right light beams by a pupil division mirror in the vicinity of the eyepiece. Is disclosed in which the angle of convergence can be changed and the stereoscopic effect of the observation field of view can be changed by translating.
[0119]
(Problems to be solved by the supplementary items 13 to 16) The pupil division mirror disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-160316 is changed by changing the convergence angle and changing the stereoscopic effect of the observation field by pupil division. If the mirror is not slid with very high accuracy, there is a problem that the positional relationship between the left and right images is shifted and stereoscopic observation is impossible.
[0120]
(Purpose of Additional Items 13 to 16) A stereoscopic endoscope apparatus that can easily adjust the convergence angle without a high-precision mechanism.
(Means and Functions for Solving the Problems of Additional Items 13 to 16) The convergence angle variable mechanism is configured using a variable prism capable of bending a light beam. Since the variable prism has a small rate of bending the light flux with respect to the rate of change of the apex angle or refractive index, the convergence angle can be easily fine-tuned even if the variable means is not highly accurate.
[0121]
(Means and Actions to Solve the Problem of Supplementary Item 16) By using a prism that can change the amount of bending of the light beam with voltage, there is no mechanical operation part, and thus a precise and highly reliable convergence angle adjusting mechanism is realized. be able to.
[0122]
(Effects of Additional Items 1 to 16) In the field-of-view conversion endoscope apparatus, a large-sized camera such as a 3CCD, a high-definition camera, or a special observation camera can be used and can be configured in a small size.
[0123]
(Additional Item 17) In an endoscope apparatus including an endoscope and an imaging unit that captures part or all of an observation image of the endoscope, the imaging unit of the imaging unit is disposed inside the imaging unit. An endoscope apparatus comprising: an optical axis deflecting unit that deflects the optical axis; and a control unit that controls the optical deflecting unit to change an imaging range of the imaging unit.
[0124]
(Additional Item 18) The endoscope apparatus according to Additional Item 17, wherein the optical axis deflecting unit is a variable apex angle prism made of a liquid refractive material and capable of changing an apex angle.
[0125]
(Additional Item 19) The endoscope apparatus according to Additional Item 17, wherein the optical axis deflecting unit is made of a material having a variable refractive index.
(Additional Item 20) The optical axis deflection unit includes a pair of transparent electrodes and a liquid crystal sandwiched between the transparent electrodes, and changes a refractive index by applying a voltage to the transparent electrodes. The endoscope apparatus according to appendix 17, wherein:
[0126]
(Additional Item 21) The optical axis deflection unit includes a plurality of pairs of transparent electrodes and a liquid crystal sandwiched between the transparent electrodes, and applies a voltage to each of the plurality of pairs of transparent electrodes. The endoscope apparatus according to appendix 17, wherein the refractive index is changed.
[0127]
(Additional Item 22) The endoscope apparatus according to Additional Item 20 or Additional Item 21, wherein the optical axis deflecting means is a triangular prism made of a liquid crystal sandwiched between a transparent electrode and the transparent electrode. .
[0128]
(Additional Item 23) The internal appearance according to Additional Item 20 or Additional Item 21, wherein the optical axis deflecting means is a parallel flat prism composed of a transparent electrode and a liquid crystal sandwiched between the transparent electrodes. Mirror device.
[0129]
(Additional Item 24) A plurality of the triangular prisms are used, and the apex angles of at least two of the triangular prisms are arranged in a state of being rotated by 90 ° with respect to the optical axis of the imaging means. The endoscopic device according to Additional Item 22.
[0130]
(Additional Item 25) An endoscope apparatus including an endoscope and an imaging unit that is detachable from the endoscope and that captures part or all of an observation image of the endoscope. And an optical axis changing means for changing the optical axis of the imaging means of the imaging means, and a control means for changing the imaging range of the imaging means by controlling the optical axis changing means. An endoscope apparatus.
[0131]
(Additional Item 26) The endoscope apparatus according to Additional Item 25, wherein the optical axis changing unit is a variable apex angle prism made of a liquid refractive material and capable of changing an apex angle.
[0132]
(Additional Item 27) The endoscope apparatus according to Additional Item 25, wherein the optical axis changing unit is a mirror movable in parallel with the optical axis of the imaging unit.
(Additional Item 28) In an endoscope apparatus including an endoscope and an imaging unit that captures an observation image of the endoscope, a magnification of an observation image that is disposed inside the imaging unit and is captured by the imaging unit is set. A magnifying optical system for magnifying, a stereo image photographing means arranged behind the magnifying optical system inside the imaging means, and having an optical path arranged for right and left objects for observation on the left and right, and arranged inside the imaging means An endoscope apparatus comprising: an optical axis changing unit that changes an optical axis of the magnifying optical system.
[0133]
(Additional Item 29) The endoscope apparatus according to Additional Item 28, wherein the optical axis changing means is a plurality of mirrors movable in parallel with respect to the optical axis of the magnifying optical system.
(Additional Item 30) The additional item is characterized in that the optical axis changing means is a variable apex angle prism capable of deflecting the optical axis of the magnifying optical system and changing the apex angle of the liquid refractive material considerably. The endoscope apparatus according to 28.
[0134]
(Additional Item 31) The endoscope apparatus according to Additional Item 28, wherein the optical axis deflecting unit is made of a material having a variable refractive index.
(Additional Item 32) In a stereoscopic endoscope apparatus having two optical paths arranged symmetrically in order to observe left and right, in order to change the convergence angle of the left and right images, arranged in the one optical path, An endoscope apparatus comprising: an optical axis deflecting unit that changes the optical axis of the optical path; and a control unit that controls the optical axis changing unit.
[0135]
(Additional Item 33) The endoscope apparatus according to Additional Item 32, wherein the optical axis deflecting unit is a variable apex angle prism made of a liquid refractive material and capable of changing an apex angle.
[0136]
(Additional Item 34) The endoscope apparatus according to Additional Item 32, wherein the optical axis deflecting unit is made of a material having a variable refractive index.
(Additional Item 35) The optical axis deflection unit includes a pair of transparent electrodes and a liquid crystal sandwiched between the transparent electrodes, and changes a refractive index by applying a voltage to the transparent electrodes. The endoscope apparatus according to Item 32.
[0137]
【The invention's effect】
According to the present invention, an incident angle changing element that changes the angle of incident light with respect to the optical axis direction of the observation optical system, and a control unit that controls the amount of change in the angle of incident light by the incident angle changing element are provided. Since the endoscope image moving means is provided and the region of the endoscope image observed by the imaging means is changed by changing the position of the endoscopic image formed on the imaging means by the incident angle changing element, Miniaturization of a field-of-view conversion camera using a large and heavy imaging means such as a 3CCD camera, an HDTV camera, or an outside visible light (infrared / ultraviolet) camera can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2A is a perspective view showing a variable apex angle prism of the endoscope apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2B is a main part showing a shaft support portion of two cover glasses of the variable apex angle prism. FIG. 4C is a perspective view showing an engaging portion between the moving member of the actuator of the variable vertex angle prism and the pin of one cover glass frame.
FIGS. 3A and 3B show a movement state of an endoscopic image according to the first embodiment, in which FIG. 3A is a plan view showing a state before movement of the endoscopic image, and FIG. 3B is a view after movement of the endoscopic image; The top view which shows a state.
4A is a schematic configuration diagram of a main part of an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a schematic diagram of a liquid crystal prism of the endoscope apparatus according to the second embodiment. Diagram.
5A is a schematic configuration diagram illustrating a first modification of the liquid crystal prism according to the second embodiment, and FIG. 5B illustrates a second modification of the liquid crystal prism according to the second embodiment. FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part showing a modification of the visual field conversion adapter of the endoscope apparatus according to the second embodiment.
FIG. 7 shows the first of the present invention. Reference example 1 (A) is a schematic block diagram of the whole endoscope apparatus, (B) is a schematic block diagram of the principal part which shows a 3D camera.
[Fig. 8] of the present invention Second reference example The schematic block diagram of the principal part of the endoscope apparatus of.
FIG. 9 shows the present invention. Third reference example The schematic block diagram of the whole endoscope apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Scope
2, 41 Field conversion adapter (imaging means)
3 TV camera
10, 82 VAP (incident angle change factor)
31 VAP control device (control means)
34 Endoscopic image moving means
42a, 42b Liquid crystal prism (incident angle changing element)
43 Liquid crystal prism control device (control means)
81 3D camera (imaging means)

Claims

In an endoscope apparatus including an imaging unit that forms an image on a part or all of an endoscope image incident on an observation optical system of an endoscope on an imaging unit.
An incident angle changing element that is interposed in the imaging means and changes the angle of incident light with respect to the optical axis direction of the observation optical system;
Control means for controlling the amount of change in the angle of the incident light by the incident angle changing element;
An endoscope image moving means for changing a region of the endoscope image observed by the imaging means by changing a position of the endoscope image formed on the imaging means by the incident angle changing element;
With
The treatment tool inserted into the endoscopic image is detected, and the treatment tool is tracked so as to always keep the position of the treatment tool at a desired position on the monitor screen. An endoscope apparatus comprising a field conversion adapter for automatically converting a field of view of an endoscope along an optical axis of an observation optical system of the endoscope.

The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the incident angle changing element is a variable prism configured using a material capable of changing a refractive index.

The endoscope apparatus according to claim 1 , wherein the incident angle changing element is a variable apex angle prism using a liquid refractive material.

The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the visual field conversion adapter includes a tracking switch that performs an on / off operation of a tracking operation that automatically converts the visual field of the endoscope.