JP6153675B2 - 立体内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体内視鏡装置に関する。

従来、内視鏡装置が医療分野等で広く利用されている。内視鏡装置には、特開平８−２６２３３３号公報に開示されるように、内視鏡の先端部に、輻輳角（左右両眼の視線のなす角）を持たせた２つの光学系を配置し、視差を有する２つの被検体内像を撮像し、被検体内を立体観察する立体内視鏡がある。

この特開平８−２６２３３３号公報に開示される立体内視鏡は、固定焦点式である。一方、可変焦点式で、かつ立体視可能であるステレオカメラは、国際公開ＷＯ２０１１／１３２５５２号公報に開示されている。

人体内、特に消化器分野における内視鏡診断においては、１つの平面視可能な可変焦点内視鏡により、遠点観察によるスクリーニング検査から、近点観察による細部の精査が行われる。

このとき、近点観察による細部の精査は、平面視に代えて立体視による観察が可能であれば、観察の精度をより向上させることが可能である。

しかしながら、特開平８−２６２３３３号公報に開示される立体内視鏡は、立体視可能であるものの、焦点距離を変更することができない。

可変焦点式で、かつ立体視可能であるステレオカメラは、国際公開ＷＯ２０１１／１３２５５２号公報に開示されるように従来から知られているものの、立体内視鏡の先端部における狭い領域に、可変焦点機構を組み込むことは困難である。

たとえば、立体内視鏡において、左右の対物光学系の可変焦点機能を実現するためには、左右の対物光学系の焦点距離と、拡大倍率とを同期させる高精度の駆動機構の組込みを要するものの、狭い内視鏡の先端部に、そのような高精度の駆動機構の組込みは、困難である。また、内視鏡の近点観察は、非常に観察部位に近接するため、遠点観察に適した視差のまま近点観察を行うと、輻輳角が大きくなり過ぎて立体視が困難である。

そこで、本発明は、焦点距離の変更が可能であり、かつ近点においては立体視による観察が可能である立体内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の立体内視鏡装置は、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端部内に配置され、焦点距離を遠点観察状態と近点観察状態との間で変更可能であり、被写体の光学像を結像する可変焦点対物光学系と、前記挿入部の先端部内に配置され、前記可変焦点対物光学系が前記近点観察状態であるときの焦点距離と等しい焦点距離に焦点距離が固定され、前記近点観察状態である前記可変焦点対物光学系と視差を有する光学像を結像する固定焦点対物光学系と、前記可変焦点対物光学系により結像された光学像、及び前記固定焦点対物光学系により結像された光学像を撮像する撮像部と、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが互いに異なる場合は、前記可変焦点対物光学系で結像された光学像を前記撮像部で撮像した撮像信号に基づいて生成される２次元表示用の画像信号を出力し、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが前記近点観察状態において一致する場合は、前記可変焦点対物光学系で結像された光学像を前記撮像部で撮像した撮像信号と前記固定焦点対物光学系で結像された光学像を前記撮像部で撮像した撮像信号との双方に基づいて生成される立体観察用画像信号を出力する画像信号生成出力部と、を備える。

本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置の構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置の近点観察状態における先端部内の可変焦点対物光学系と固定焦点対物光学系との状態を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置の中遠点観察状態のモニタの表示画像の模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置の近点観察状態のモニタの表示画像の模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る立体内視鏡装置のモニタにメッセージを表示させた状態を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置１の構成図である。図１に示すように、立体内視鏡装置１は、立体内視鏡（以下「内視鏡２」という。）と、本体部３とにより構成される。また、内視鏡２と、本体部３とは、ケーブル４により接続される。

内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、術者が内視鏡２を操作する内視鏡操作部３１とを有する。

挿入部２１の先端部２２内には、可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１と、撮像部６１とが設けられている。なお、図１は、挿入部２１の先端部２２内における、可変焦点対物光学系４１、固定焦点対物光学系５１、及び撮像部６１の構成要素以外の構成要素については、図示を省略している。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置１の近点観察状態における先端部２２内の可変焦点対物光学系４１と固定焦点対物光学系５１との状態を説明するための説明図である。

可変焦点対物光学系４１は、挿入部２１の先端部２２内に配置され、焦点距離を変更可能な光学系である。可変焦点対物光学系４１は、被検体内から反射光を取り込むレンズである前方観察窓４２を有し、前方観察窓４２の後方に、光学レンズ群４３と、可動レンズ４４とを有する。

光学レンズ群４３は、固定配置された各種の光学レンズにより構成される。

可動レンズ４４は、光学レンズ群４３の後方において、光軸Ａに沿った方向に移動可能に配置される。可動レンズ４４は、レンズ支持部４５に固定されて支持されている。可動レンズ４４のレンズ支持部４５は、後述する焦点調節部７１に、形状記憶合金ワイヤ７２により、接続される。

可変焦点対物光学系４１は、可動レンズ４４が、前方観察窓４２寄りに位置するとき、焦点距離が長くなるように構成され、一方、可動レンズ４４が、後述する撮像部６１寄りに位置するとき、焦点距離が短くなるように構成される。したがって、内視鏡２が、可変焦点対物光学系４１を近点観察状態としたときに、可動レンズ４４は、図２に示すように、撮像部６１寄りの所定の位置に移動する。

可変焦点対物光学系４１の被写界深度は、例えば、焦点距離を最短にした近点観察状態において、２ｍｍ〜３ｍｍであり、また、焦点距離を最長にした遠点観察状態において、７ｍｍ〜１００ｍｍに設定される。

固定焦点対物光学系５１は、挿入部２１の先端部２２内において、可変焦点対物光学系４１に対して並列に配置されるとともに、焦点距離が、可変焦点対物光学系の焦点距離の変更可能範囲のうち、所定の焦点距離に固定される。固定焦点対物光学系５１は、被検体内から反射光を取り込む前方観察窓５２を有し、前方観察窓５２の後方に、光学レンズ群５３と、固定レンズ５４とを有する。

光学レンズ群５３は、固定配置された各種の光学レンズにより構成される。

可変焦点対物光学系４１の前方観察窓４２の中心と、固定焦点対物光学系５１の前方観察窓５２の中心との間隔Ｐは、近点観察に適した間隔であり、例えば、０．５ｍｍから２ｍｍの範囲に設定される。

固定レンズ５４は、光学レンズ群５３の後方において、固定配置される。

固定焦点対物光学系５１の所定の焦点距離は、ここでは、可変焦点対物光学系４１の近点観察状態の焦点距離と同じ焦点距離である。また、固定焦点対物光学系５１の被写界深度は、可変焦点対物光学系４１の近点観察状態における被写界深度と同じ、２ｍｍ〜３ｍｍに設定される。したがって、立体内視鏡装置１は、近点観察状態において、同一の被検体内から、３次元表示用画像を表示させるためのそれぞれ視差を有する２つの被検体内像を取得可能である。

立体内視鏡装置１は近点観察状態において、右眼用画像を可変焦点対物光学系４１から取得可能であり、左眼用画像を固定焦点対物光学系５１から取得可能であるように構成される。なお、可変焦点対物光学系４１と固定焦点対物光学系５１の配置が逆である場合には、右眼用画像を固定焦点対物光学系５１から取得可能であり、左眼用画像を可変焦点対物光学系４１から取得可能であるように構成されても構わない。

撮像部６１は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）等の光電変換可能な素子により構成される。撮像部６１は、可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１とを通過した被検体からのそれぞれの反射光が投影される位置に配置される。撮像部６１は、可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１との各々から投影された反射光による２つの光学像を、撮像信号に光電変換し、ケーブル４を介し、後述するカメラコントロールユニット（以下「ＣＣＵ」という）９２に対して出力する。

内視鏡操作部３１には、操作レバー３２と、焦点調節部７１とが設けられている。なお、図１は、内視鏡操作部３１における、操作レバー３２と焦点調節部７１以外の構成要素については、図示を省略している。

操作レバー３２には、術者による、焦点距離を長くする、又は焦点距離を短くする等の、可変焦点対物光学系４１の焦点調節指示の入力が可能である。操作レバー３２は、焦点調節部７１に電気的に接続され、術者の焦点調節指示を操作信号として、焦点調節部７１に送信する。

焦点調節部７１は、例えば、電動式のアクチュエータを有して構成され、術者の焦点調節指示により、可変焦点対物光学系４１の焦点距離を調節可能に構成される。

アクチュエータは、例えば、レンズ支持部４５に接続される形状記憶合金ワイヤ７２を有する。形状記憶合金ワイヤ７２は、形状記憶合金ワイヤ７２自体の温度により、伸縮する。アクチュエータは、操作レバー３２から操作信号を受けると、形状記憶合金ワイヤ７２に電流を流し、ジュール熱によって形状記憶合金ワイヤ７２自体の温度を変化させることにより、形状記憶合金ワイヤ７２を伸縮させ、可動レンズ４４を光軸Ａに沿って移動可能である。

焦点調節部７１は、後述する制御部９３に電気的に接続される。焦点調節部７１は、可動レンズ４４が撮像部６１寄りの所定の位置にあるとき（すなわち、可変焦点対物光学系４１が近点観察状態にあるとき）、制御部９３に対し、可変焦点対物光学系４１が近点観察状態にあることを示す設定信号を送信可能に構成される。また、焦点調節部７１は、可動レンズ４４が、撮像部６１寄りの所定の位置にないとき（すなわち、可変焦点対物光学系４１が、近点観察状態以外の状態である中遠点観察状態にあるとき）、制御部９３に対し、可変焦点対物光学系４１が中遠点観察状態にあることを示す設定信号を送信可能に構成される。

上述のように、内視鏡２は、挿入部２１の先端部２２内に、焦点距離が変更可能である可変焦点対物光学系４１と、焦点距離が固定される固定焦点対物光学系５１と、撮像部６１と、焦点調節部７１とを有する。内視鏡２は、中遠点観察状態にあるとき、可変焦点対物光学系４１により、合焦された被検体内像を取得可能に構成され、また、近点観察状態にあるとき、可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１とにより、同一の被検体内からそれぞれ視差を有する合焦された２つの被検体内像を取得可能に構成される。

本体部３は、プロセッサ９１を有する。プロセッサ９１は、ＣＣＵ９２と、制御部９３と、画像信号生成出力部９４とを有して構成される。なお、図１においては、本体部３におけるプロセッサ９１以外の構成については、図示を省略する。また、本体部３には、観察画像を表示するモニタ５が接続される。

ＣＣＵ９２は、ケーブル４を介し、撮像部６１に電気的に接続される。ＣＣＵ９２は、撮像部６１から撮像信号を取得し、例えば、ノイズ除去、各種補正処理等を施した上でビデオ信号等の画像の信号を生成する。ＣＣＵ９２は、制御部９３に電気的に接続され、生成された画像の信号を制御部９３に対して出力可能に構成される。

ＣＣＵ９２が撮像部６１から取得する撮像信号は、可変焦点対物光学系４１による光学像の撮像信号と、固定焦点対物光学系５１による光学像の撮像信号とを含む。また、ＣＣＵ９２から制御部９３に対して出力する画像の信号は、ＣＣＵ９２において生成された、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号とを含む。

制御部９３は、それぞれ図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）と、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）とを含んで構成される。

制御部９３は、焦点調節部７１と、ＣＣＵ９２と、画像信号生成出力部９４とに、電気的に接続される。

制御部９３は、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号とを、ＣＣＵ９２から取得する。

制御部９３は、判定部９５を有する。判定部９５は、焦点調節部７１から制御部９３に送信される設定信号を読み取り、可変焦点対物光学系４１が、近点観察状態にあるかどうかを判定可能である。

制御部９３は、可変焦点対物光学系４１が、近点観察状態以外の状態（すなわち、中遠点観察状態）であると、判定部９５により判定されるとき、２次元表示用画像の生成を指示する制御信号と、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号とを、画像信号生成出力部９４に出力可能に構成される。この場合、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号は、画像信号生成出力部９４に送信されない。

一方、制御部９３は、可変焦点対物光学系４１が、近点観察状態であると、判定部９５により判定されるとき、３次元表示用画像の生成を指示する制御信号と、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号とを、画像信号生成出力部９４に出力可能に構成される。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置１の中遠点観察状態のモニタ５の表示画像の模式図である。図３は、可変焦点対物光学系４１から取得される右眼用画像Ｃ１と左眼用画像Ｃ２が、視差を有さないため１つに重ねて表示され、模式的に、「Ａ」字を有する円により表されている。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る立体内視鏡装置１の近点観察状態のモニタ５の表示画像の模式図である。図４は、モニタ５に、視差を有する２つの画像が表示された状態を示している。可変焦点対物光学系４１より取得される右眼用画像Ｃ３は、模式的に、「Ａ」字を有する円により表され、固定焦点対物光学系５１により取得される左眼用画像Ｃ４は、模式的に、「Ｂ」字を有する円により表されている。

画像信号生成出力部９４は、撮像部６１から取得される画像の信号により、可変焦点対物光学系４１の焦点距離と、固定焦点対物光学系５１の焦点距離とが互いに異なる場合は、可変焦点対物光学系４１により取得される被検体内像を画像の信号として出力し、可変焦点対物光学系４１の焦点距離と、固定焦点対物光学系５１の焦点距離とが一致する場合は、３次元表示用の画像の信号として、可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１とにより取得される２つの被検体内像を画像の信号として出力する。

すなわち、画像信号生成出力部９４は、可変焦点対物光学系４１の焦点距離と、固定焦点対物光学系５１の焦点距離とが一致する場合、自動的に画像の信号を立体観察に対応した画像の信号に切り替えて出力する。

画像信号生成出力部９４は、観察画像を表示するモニタ５に接続される。

画像信号生成出力部９４は、撮像部６１から出力された撮像信号に基づく画像の信号を、ＣＣＵ９２と、制御部９３とを介して取得する。また、画像信号生成出力部９４は、制御部９３から制御信号を取得する。

画像信号生成出力部９４は、制御部９３から取得した制御信号が、２次元表示用画像の生成を指示する制御信号である場合には、可変焦点対物光学系４１により取得される画像をそれぞれ右眼用画像Ｃ１と左眼用画像Ｃ２とする２次元表示用画像の信号を生成し、モニタ５に対して出力する。

ここで、２次元表示用画像における、それぞれ可変焦点対物光学系４１により取得する右眼用画像Ｃ１と、左眼用画像Ｃ２とは、視差を有さない同一の画像である。

画像信号生成出力部９４は、制御部９３から取得した制御信号が、３次元表示用画像の生成を指示する制御信号である場合には、可変焦点対物光学系４１により取得される画像を右眼用画像Ｃ３とし、固定焦点対物光学系５１により取得される画像を左眼用画像Ｃ４とする３次元表示用画像の信号を生成し、モニタ５に対して出力する。

なお、可変焦点対物光学系４１と固定焦点対物光学系５１の配置が逆である場合には、可変焦点対物光学系４１により取得される画像を左眼用画像Ｃ４とし、固定焦点対物光学系５１により取得される画像を右眼用画像Ｃ３とする。

ここで、３次元表示用画像における、可変焦点対物光学系４１により取得する右眼用画像Ｃ３と、固定焦点対物光学系５１により取得する左眼用画像Ｃ４は、それぞれ同一の被検体内から取得される視差を有する画像である。

モニタ５は、画像信号生成出力部９４から送信される画像の信号に基づいて画像を表示する。術者は、例えば、偏光グラス等の立体視用グラスを着用し、モニタ５に表示される左右両眼の視差を有する３次元表示用画像、又は左右両眼の視差を有さない２次元表示用画像を観察可能である。

（作用）
以下、第１の実施形態の装置の作用について説明する。

立体内視鏡装置１は、術者が、図示しないスタートボタン等により、観察開始の指示をすると、制御部９３の中央処理装置（ＣＰＵ）が、記憶部から判定部９５を構成するプログラムと、他の処理用プログラムと、設定データ等とを読み込み、処理を開始する。

術者は、立体視用グラスを着用する。

術者は、遠隔位置から観察部位をスクリーニング検査するために被検体内に、内視鏡２の挿入部２１を挿入する。内視鏡２の挿入部２１を被検体内に挿入する際、術者は、操作レバー３２を操作し、可変焦点対物光学系４１を中遠点観察状態にする。

焦点調節部７１は、可変焦点対物光学系４１が中遠点観察状態であることを知らせる設定信号を、制御部９３に対して送信する。

制御部９３は、焦点調節部７１から可変焦点対物光学系４１が中遠点観察状態にあることを知らせる設定信号を受信し、２次元表示用画像の生成を指示する制御信号と、可変焦点対物光学系４１から取得される画像の信号とを画像信号生成出力部９４に出力する。画像信号生成出力部９４は、制御部９３から取得した可変焦点対物光学系４１から取得される画像の信号から、２次元表示用画像として、右眼用画像Ｃ１の信号と、右眼用画像Ｃ１と同一の画像である左眼用画像Ｃ２の信号とを生成し、モニタ５に対して出力する。

モニタ５は、画像信号生成出力部９４から２次元表示用画像の信号を取得し、２次元表示用画像を表示する。

２次元表示用画像として、右眼用画像Ｃ１の信号と、左眼用画像Ｃ２の信号とを生成し、モニタ５に対して出力することにより、術者は、立体視用グラスを着用したままモニタ５に表示される２次元表示用画像を観察可能である。

立体視用グラスを着用した術者は、モニタ５に表示される２次元表示用画像を見ながら、操作レバー３２を操作し、可変焦点対物光学系４１の焦点距離を調節し、観察部位に合焦させる。これにより、モニタ５には、観察部位を遠隔位置から観察した２次元表示用画像（図３）が、合焦された状態で表示される。術者は、モニタ５を見ながら、観察部位を遠隔位置からスクリーニング検査する。

術者は、スクリーニング検査の後、観察部位を近接位置から精査するため、立体視用グラスを着用したまま、内視鏡２を観察部位に近接させ、焦点調節部７１の操作レバー３２を操作し、可変焦点対物光学系４１を近点観察状態にする。

焦点調節部７１は、制御部９３に対し、可変焦点対物光学系４１が近点観察状態にあることを知らせる設定信号を送信する。

制御部９３は、可変焦点対物光学系４１が近点観察状態にあることを知らせる設定信号を焦点調節部７１から受信し、３次元表示用画像の生成を指示する制御信号と、可変焦点対物光学系４１から取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１から取得される画像の信号とを画像信号生成出力部９４に出力する。

画像信号生成出力部９４は、制御部９３から３次元表示用画像の生成を指示する制御信号を受信することにより、３次元表示用画像として、可変焦点対物光学系４１から取得される画像の信号により右眼用画像Ｃ３の信号を生成し、固定焦点対物光学系から取得される画像の信号により左眼用画像Ｃ４の信号を生成し、モニタ５に対して出力する。

モニタ５は、画像信号生成出力部９４から３次元表示用画像の信号を取得し、３次元表示用画像を表示する。

立体視用グラスを着用した術者は、モニタ５を見ながら、観察部位を近接位置から、立体視により観察する。

上述の第１の実施形態によれば、立体内視鏡装置１は、焦点距離が変更であり、中遠点を観察する際には２次元表示用画像が表示可能であり、近点を観察する際には３次元表示用画像に自動的に切り替えて表示可能である。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、判定部９５は、焦点調節部７１から送信される信号を読み取り、可変焦点対物光学系４１が近点観察状態にあるかどうかを判定するが、第２の実施形態においては、判定部９５は、固定焦点対物光学系５１により取得される画像から、固定焦点対物光学系５１が観察部位に対して合焦しているかどうかを検知し、可変焦点対物光学系４１が近点観察状態にあるかどうかを判定する。なお、第１の実施形態と同じ構成については、説明を省略する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る立体内視鏡装置１のモニタ５にメッセージＭを表示させた状態を示す模式図である。

判定部９５は、２次元表示用画像を表示しているときに、観察部位に対し、固定焦点対物光学系５１が合焦しているかどうかを判定可能に構成される。判定部９５は、固定焦点対物光学系５１により取得される画像から高周波成分を抽出し、高周波成分を積算することによりコントラスト評価値を求め、コントラスト評価値を評価することにより、観察部位に対し、固定焦点対物光学系５１が合焦しているかどうかを判定する。

判定部９５が、２次元表示用画像を表示しているときに、観察部位に対し、固定焦点対物光学系５１が合焦していると判定すると、制御部９３は、可変焦点対物光学系４１から取得される画像に対し、３次元表示用画像に切替可能になったことを術者に告知するメッセージＭを生成して付加し、画像信号生成出力部９４に出力する。

画像信号生成出力部９４は、メッセージＭが付加された画像の信号を制御部９３から取得し、２次元表示用画像の信号を生成し、モニタ５に対して出力する。

モニタ５は、画像信号生成出力部９４からメッセージＭが付加された２次元表示用画像の信号を取得し、メッセージＭが付加された２次元表示用画像を表示する。

メッセージＭがモニタ５に表示された後、術者が、本体操作部９６により、３次元表示用画像を表示させる指示を与えると、制御部９３は、３次元表示画像の生成を指示する制御信号と、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号とを画像信号生成出力部９４に出力する。

画像信号生成出力部９４は、制御部９３から３次元表示用画像の生成を指示する制御信号を受信することにより、３次元表示用画像として、可変焦点対物光学系４１から取得される画像により右眼用画像Ｃ３を生成し、固定焦点対物光学系５１から取得される画像により左眼用画像Ｃ４を生成する。画像信号生成出力部９４は、右眼用画像Ｃ３と左眼用画像Ｃ４とにより構成される３次元表示用画像を、信号に変換した上でモニタ５に出力する。

モニタ５は、画像信号生成出力部９４から３次元表示用画像の信号を取得し、３次元表示用画像をモニタ５に表示する。

この構成によれば、実際に固定焦点対物光学系５１が合焦しているかどうかにより判定されるため、固定焦点対物光学系５１から合焦された画像を取得して立体視表示が可能であるか否かについて、より高精度に判定可能である。

また、この構成によれば、立体視表示が可能となったとき、術者は、２次元表示用画像を表示させるか、又は３次元表示用画像を表示させるかを選択可能であり、より観察に適した画像をモニタに表示させることが可能である。

（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態においては、判定部９５が、固定焦点対物光学系５１が観察部位に合焦していると判定するとき、３次元表示用画像の表示が可能になったことを知らせるメッセージＭをモニタ５に表示する構成としているが、判定部９５が、固定焦点対物光学系５１が観察部位に合焦していると判定するとき、自動的に、可変焦点対物光学系４１を近点観察状態に切り替え、かつモニタ５の表示を２次元表示用画像から３次元表示用画像に切り替える構成としてもよい。

判定部９５が、固定焦点対物光学系５１が観察部位に合焦していると判定するとき、制御部９３は、焦点調節部７１に対し、可動レンズ４４を撮像部６１寄りの所定の位置に移動させ、可変焦点対物光学系４１を近点観察状態にする制御信号を送信する。

制御部９３から制御信号を受信した焦点調節部７１は、可動レンズ４４を撮像部６１に最も近い位置に移動させ、可変焦点対物光学系４１を近点観察状態にする。これにより、撮像部６１は、可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１とから視差を有する画像を撮像し、ＣＣＵ９２に対し、撮像信号を出力する。

ＣＣＵ９２は、撮像部６１から取得した撮像信号を画像の信号に変換した上で、制御部９３に出力する。

制御部９３は、３次元表示用画像の生成を指示する制御信号と、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号とを画像信号生成出力部９４に送信する。画像信号生成出力部９４は、制御部９３から受信した信号により、３次元表示用画像の信号を生成し、モニタ５に対して出力する。

この構成によれば、術者が、３次元表示用画像により観察したい観察部位を予め把握しているとき、固定焦点対物光学系５１が観察部位に近接して合焦可能な位置に配置されると、判定部９５が、固定焦点対物光学系５１が合焦したと判定し、自動的に３次元表示用画像に切り替わる。したがって、操作が簡便であり、３次元表示用画像への迅速な切り替えが可能である。

以上のように、上述した第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とによれば、焦点距離の変更が可能であり、かつ近点においては立体視による観察が可能である立体内視鏡装置を提供することができる。

なお、第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とにおいては、撮像部６１は、１つの撮像素子で構成されているが、撮像部６１は、可変焦点対物光学系４１用の撮像素子と、固定焦点対物光学系５１用の撮像素子とからなる２つの撮像素子を有する構成であってもよい。

なお、第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とにおいては、焦点調節部７１が、電動式のアクチュエータを有し、電動により可動レンズを移動させる構成を有するが、焦点調節部７１は、手動式、すなわち、操作レバー３２の手動操作によって生じる動力により、可動レンズを移動させる構成としても構わない。

なお、第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とにおいて、可変焦点対物光学系４１は、可動レンズ４４の位置を調節し、任意の焦点距離に変更可能な構成としているが、遠点観察時の焦点距離（遠点観察状態）、又は近点観察時の焦点距離（近点観察状態）に切替可能な構成としてもよい。可変焦点対物光学系４１が、遠点観察状態である場合、画像信号生成出力部９４は、モニタ５に対し、２次元表示用画像を表示させるための可変焦点対物光学系４１により取得される被検体内像の信号を出力する。また、可変焦点対物光学系４１が、近点観察状態である場合、画像信号生成出力部９４は、モニタ５に対し、３次元表示用画像を表示させるための可変焦点対物光学系４１と、固定焦点対物光学系５１とにより取得される被検体内像の信号を出力する。この構成によれば、遠点観察状態から近点観察状態に、即座に切り替えることが可能であり、焦点距離の変更に要する時間の短縮化が図られる。

なお、第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とにおいて、可変焦点対物光学系４１が、中遠点観察状態であるとき、制御部９３は、固定焦点対物光学系５１により取得される画像を画像信号生成出力部９４に送信しない構成としているが、制御部９３は、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号を含めて画像信号生成出力部９４に送信し、画像信号生成出力部９４側において、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号をモニタに出力しない構成としても構わない。

なお、第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とにおいて、可変焦点対物光学系４１が、近点観察状態であるとき、画像信号生成出力部９４は、３次元表示用画像の信号として、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号と、固定焦点対物光学系５１により取得される画像の信号とを出力する。画像信号生成出力部９４から各画像の信号が出力された後、モニタ５との間に設けられた図示しない切替器等により、または、モニタ５の機能により、可変焦点対物光学系４１により取得した画像のみを、２次元表示用画像として、モニタ５に表示させても構わない。

なお、第１の実施形態と、第２の実施形態と、変形例とにおいては、２次元表示用画像を表示させる際、可変焦点対物光学系４１により取得される画像から右眼用画像Ｃ１と左眼用画像Ｃ２とする２次元表示用画像の信号を生成し、モニタ５に対して出力するが、右眼用画像Ｃ１と左眼用画像Ｃ２の信号を生成せずに、可変焦点対物光学系４１により取得される画像の信号を直接モニタ５に送信して表示させても構わない。この構成によれば、術者は、立体視グラスを外した状態により２次元表示用画像を観察可能である。２次元表示用画像から３次元表示用画像に表示を切り替える際には、モニタ５は、３次元表示用画像を表示するように設定が切り替えられ、術者は、立体視グラスを着用して３次元表示用画像を観察する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明によれば、焦点距離の変更が可能であり、かつ近点においては立体視による観察が可能である立体内視鏡装置を提供することができる。

本出願は、２０１５年５月１２日に日本国に出願された特願２０１５−９７６８３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (10)

1. 被検体内に挿入される挿入部と、
   前記挿入部の先端部内に配置され、焦点距離を遠点観察状態と近点観察状態との間で変更可能であり、被写体の光学像を結像する可変焦点対物光学系と、
   前記挿入部の先端部内に配置され、前記可変焦点対物光学系が前記近点観察状態であるときの焦点距離と等しい焦点距離に焦点距離が固定され、前記近点観察状態である前記可変焦点対物光学系と視差を有する光学像を結像する固定焦点対物光学系と、
   前記可変焦点対物光学系により結像された光学像、及び前記固定焦点対物光学系により結像された光学像を撮像する撮像部と、
   前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが互いに異なる場合は、前記可変焦点対物光学系で結像された光学像を前記撮像部で撮像した撮像信号に基づいて生成される２次元表示用の画像信号を出力し、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが前記近点観察状態において一致する場合は、前記可変焦点対物光学系で結像された光学像を前記撮像部で撮像した撮像信号と前記固定焦点対物光学系で結像された光学像を前記撮像部で撮像した撮像信号との双方に基づいて生成される立体観察用画像信号を出力する画像信号生成出力部と、
   を備える立体内視鏡装置。
2. 前記画像信号生成出力部は、前記可変焦点対物光学系の焦点距離が、前記遠点観察時の焦点距離である場合、前記可変焦点対物光学系により取得される被検体内像を画像信号として出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡装置。
3. 前記可変焦点対物光学系は、可動レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡装置。
4. 前記可動レンズに接続され、前記可変焦点対物光学系の焦点距離を変更する焦点調節部を有することを特徴とする請求項３に記載の立体内視鏡装置。
5. 前記焦点調節部は、前記可変焦点対物光学系の焦点距離を検知することが可能であり、
   前記焦点調節部が、前記可変焦点対物光学系の焦点距離を検知することにより、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが一致していることを判定可能である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の立体内視鏡装置。
6. 前記撮像部から取得される画像信号に基づき、前記固定焦点対物光学系が合焦しているかどうかを判定可能である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の立体内視鏡装置。
7. 前記画像信号生成出力部は、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが一致する場合に、立体観察可能であることを告知する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の立体内視鏡装置。
8. 前記画像信号生成出力部は、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とが一致する場合に、自動的に画像信号を立体観察に対応した画像信号に切り替えて出力することを特徴とする請求項５に記載の立体内視鏡装置。
9. 前記固定焦点対物光学系が合焦したことが判定されたとき、前記可変焦点対物光学系の焦点距離を変更させ、前記可変焦点対物光学系の焦点距離と、前記固定焦点対物光学系の焦点距離とを一致させることを特徴とする請求項５に記載の立体内視鏡装置。
10. 前記画像信号生成出力部に接続されるモニタを有し、
    前記画像信号生成出力部から、前記可変焦点対物光学系と、前記固定焦点対物光学系とによるそれぞれの被検体内像が出力される場合、
    前記モニタは、前記可変焦点対物光学系と、前記固定焦点対物光学系とによる３次元表示用画像、又は前記可変焦点対物光学系による２次元表示用画像を表示させることが可能である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡装置。

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