JP6169312B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡装置に関するものである。

従来、双眼レンズを有し、視差を有する２つの画像を取得して被写体を立体的に観察可能な内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−１５１８６２号公報

しかしながら、内視鏡装置の挿入部の先端を骨盤腔のように比較的狭い空間内に挿入して手技を行う場合には、挿入部の先端の極めて近い位置に周辺組織が存在するため立体的に融像することが困難となって違和感を感じる場合がある。特に、双眼レンズの一方の側方に空間内壁が近接する場合、一方の画像のみに近接した周辺組織等が映り込む、いわゆる「ケラレ」が発生することがある。この場合には、視野闘争による画像酔いを引き起こすなど、不快な映像での手技を余儀なくされるため、手技の効率が低下するという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、一方の画像のみに、近接した周辺組織等が写り込む場合にも、観察者の手技の効率の低下を防止することができる内視鏡装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、体内に挿入される細長い挿入部と、該挿入部の先端に配置された撮影光学系を有し、同一被写体について視差を有する２枚の画像を取得する撮像部と、該撮像部により取得された２枚の前記画像のうち、いずれか一方にのみ写っている前記撮影光学系に近接する物体の像を抽出する抽出部と、該抽出部により抽出された前記物体の像が前記画像内から除去されるように処理する近接像除去処理部とを備える内視鏡装置である。

本態様によれば、挿入部の先端を体内の狭い空間内に挿入し、挿入部の先端に配置された撮影光学系を介して、撮像部により同一被写体について視差を有する２枚の画像を取得すると、取得された２枚の画像のうち、いずれか一方にのみ撮影光学系に近接する物体の像が写っている場合には、抽出部によりその物体像が抽出され、近接像除去処理部により画像内から除去されるように処理される。その結果、一方の画像のみに近接した物体が映り込む、いわゆるケラレが発生しないようにすることができる。したがって、視野闘争による画像酔いの発生が低減され、不快な映像での手技を防止して、手技の効率を向上することができる。

上記態様においては、前記挿入部が、前記撮影光学系の光軸の角度を変更するように湾曲させられる湾曲部を備え、前記近接像除去処理部は、前記物体が前記撮影光学系の視野外に配置されるように前記湾曲部を制御してもよい。
このようにすることで、抽出部により、いずれか一方の画像のみに写っている、撮影光学系に近接する物体の像が抽出された場合には、近接像除去処理部が湾曲部を制御することにより、撮影光学系の光軸の角度が変更され、物体が撮影光学系の視野外に配置されるようになる。これにより、撮影光学系に近接する物体の像を画像内から容易に除去することができる。物体の像は画像の周辺部分に写ることが多いので、撮影光学系の光軸の角度を若干移動させるだけで物体の像を画像内から除去することができる。

また、上記態様においては、前記近接像除去処理部は、前記抽出部により前記物体の像が抽出されたことを報知してもよい。
撮像部により取得された視差を有する２枚の画像を左右両眼によって別々に見ることにより、脳内において２つの画像が立体的に融像される。この立体的な画像により体内の状態を観察しながら手技を行うことに集中している操作者は、融像された像によって体内の状態を把握しているため、画像にケラレが発生して違和感を感じながらも、その発生に気づき難いため、手技が長期化すると視野闘争による画像酔いが発生し易い。本態様によれば、画像にケラレが発生したときにこれを報知することで、発生を気づかせ、物体の像を画像内から除去するための動作を促すことができる。

また、上記態様においては、前記近接像除去処理部は、前記物体が前記撮影光学系の視野外に配置されるために前記撮影光学系を移動させる方向を指示してもよい。
このようにすることで、画像にケラレが発生したときに近接像除去処理部が、撮影光学系の適正な移動方向を指示するので、ケラレに気づいた操作者が、迅速に物体の像を画像内から除去することができ、ケラレを早期に解消することができる。

また、上記態様においては、前記近接像除去処理部が、前記画像内に写っている前記物体の像を除去するように前記画像を処理してもよい。
このようにすることで、画像の処理によりケラレを早期に解消することができ、不快な映像での手技を防止して、手技の効率を向上することができる。

本発明によれば、一方の画像のみに、近接した周辺組織等が写り込む場合にも、観察者の手技の効率の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る内視鏡装置を示す全体構成図である。 図１の内視鏡装置の挿入部の先端部分を示す斜視図である。 図１の内視鏡装置を示すブロック図である。 図１の内視鏡装置において、右側の対物レンズの右側に周辺組織が近接している状態を示す図である。 図４の状態において取得されるケラレが発生している画像例を示す図である。 図１の状態から湾曲部を作動させてケラレを解消した状態を示す図である。 図１の内視鏡装置における近接物体像の抽出に使用する領域の変形例を示す図である。 図３の内視鏡装置の変形例を示すブロック図である。 図１の内視鏡装置の他の変形例の挿入部の先端部分を示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係る内視鏡装置１について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１に示されるように、患者の皮膚Ｐを貫通した状態に固定されるトラカール２の内孔を貫通して体腔内に挿入される挿入部３を備え、体腔内の画像を取得する内視鏡本体４と、該内視鏡本体４を操作する操作部５と、内視鏡本体４において取得された画像を処理する画像処理部（抽出部）６と、操作部５により入力された指令信号および画像処理部６により取得された情報に基づいて内視鏡本体４を制御する制御部（近接像除去処理部）７と、表示部８とを備えている。

内視鏡本体４は、図２および図３に示されるように、細長い挿入部３の先端面に、挿入部３の径方向に離れた位置に配置された２つの対物レンズ９ａ，９ｂと、各該対物レンズ９ａ，９ｂにより集光された被写体からの光を撮影する撮像素子（撮影光学系）１０とを備える撮像部１１を備えている。２つの対物レンズ９ａ，９ｂの光軸は、挿入部３の先端面よりも前方において交差するように配置されている。これにより、撮像素子１０は、図５に示されるように、同一の被写体について視差を有する２枚の画像Ｌ，Ｒを取得することができるようになっている。

また、撮像部１１は、図３に示されるように、撮像素子１０により取得された信号を処理して画像信号を生成する信号処理部１２を備えている。信号処理部１２からは、表示可能な形式の画像信号が表示部８に出力されるとともに、色情報が除去された形状情報のみを含む形式の画像信号が、画像処理部６に出力されるようになっている。

また、内視鏡本体４は、図２および図３に示されるように、撮像部１１が備えられた挿入部３の先端部３ａを、挿入部３の長手軸に直交する軸線回りに揺動させることができる湾曲部１３と、該湾曲部１３を電動により動作させる駆動部１４とを備えている。駆動部１４により湾曲部１３を作動させると、先端部３ａが挿入部３の長手軸に直交する軸線回りに揺動させられるようになっている。これにより、対物レンズ９ａ，９ｂの光軸方向を変化させ、視野を変更することができるようになっている。

画像処理部６は、信号処理部１２から出力されてきた画像信号を用いて、２つの画像信号からブロックマッチング等の公知の手法を用いて特徴点抽出を行い、一方の画像のみに存在する画像領域を抽出するようになっている。
例えば、骨盤腔のように比較的狭い空間内に挿入部３の先端を挿入して観察を行う場合には、図４に示されるように、空間内壁Ｓがいずれか一方の対物レンズ９ａ，９ｂの側方に近接する場合がある。図の場合には、右側の対物レンズ９ａの右側に空間内壁（物体）Ｓが近接している。そして、この場合には、図５に示されるような２つの画像Ｌ，Ｒが取得される。

図５によれば、右側の対物レンズ９ａを介して取得された右側の画像Ｒには、左側の対物レンズ９ｂを介して取得された左側の画像Ｌに存在しない、空間内壁Ｓの像（近接物体像）Ｍが画像Ｒの右側部分に存在している（図５にハッチングで示す部分。）。画像処理部６は、２つの画像信号を比較してこの右側の画像Ｒ内の近接物体像Ｍを抽出し、その旨と、右側の画像Ｒ上における近接物体像Ｍの抽出位置の情報とを制御部７に送るようになっている。

操作部５は、ハンドル、押しボタン、スライドスイッチ等、任意の入力部でよい。例えば、ハンドルの場合、ハンドルの回転角度、回転方向によって、湾曲部１３をいずれの方向にどれだけの角度で揺動させるかの指令信号を入力することができるようになっている。
駆動部１４は、挿入部３の先端部３ａを左右の対物レンズ９ａ，９ｂの配列方向（左右方向）に揺動させるモータ（図示略）と、これに直交する方向（上下方向）に揺動させるモータ（図示略）とを備え、指令信号に応じて、これらのモータのいずれかまたは両方を駆動させるようになっている。

制御部７は、操作部５の操作により入力された指令信号に基づいて駆動部１４を制御する。また、制御部７は、画像処理部６から送られてきた情報に基づいて、駆動部１４を制御するようになっている。具体的には、画像処理部６から近接物体像Ｍが抽出された旨の情報を受けると、同時に画像処理部６から受け取った近接物体像Ｍの抽出位置の情報に基づいて、その位置とは反対側に先端部３ａを揺動させるように、駆動部１４を制御するようになっている。

さらに具体的には、上述したように、右側の画像Ｒの右側の領域に近接物体像Mが抽出された場合には、制御部７は駆動部１４を制御して、図６に示されるように、先端部３ａを左側に、すなわち、近接物体像Ｍが抽出された画像Ｒ上の位置とは逆方向に、所定角度だけ揺動させるようになっている。駆動部１４による先端部３ａの揺動角度としては、近接物体像Ｍが右側の画像Ｒから消滅する程度に視野を移動させるのに十分な角度を設定しておけばよい。

このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１を用いて患者の体内の観察を行うには、トラカール２を介して内視鏡本体４の挿入部３を先端部３ａ側から体内に挿入し、撮像部１１の作動により体内の画像信号を取得する。

操作者は、操作部５を操作して、湾曲部１３を動作させるための指令信号を入力する。指令信号が入力されると、制御部７は駆動部１４を制御して、操作部５により入力された指令信号に応じた角度および方向に湾曲部１３を湾曲させることにより、撮像部１１による視界を操作者の指令通りに移動させる。撮像部１１により取得された画像Ｌ，Ｒは、表示部８に送られて表示されるので、操作者は表示部８に表示された画像Ｌ，Ｒにより体内の観察部位を探索することができる。

この場合において、撮像部１１により取得された２枚の画像Ｌ，Ｒの画像信号は画像処理部６に送られて、比較されることにより、いずれか一方の画像のみに存在している近接物体像Ｍが抽出される。そして、近接物体像Ｍが抽出された場合には、その旨とともに画像Ｌ，Ｒ上の近接物体像Ｍの位置が制御部７に送られる。

制御部７は近接物体像Ｍが抽出された旨を受信した場合には、近接物体像Ｍの画像Ｌ，Ｒ上の位置とは逆方向に視界を移動させるように駆動部１４を制御して、湾曲部１３を所定角度だけ湾曲させる。これにより、図６に示されるように、近接物体像Ｍとは逆方向に視界が移動して視界から近接物体像Ｍを除去することができる。

すなわち、撮像部１１により取得された視差を有する画像Ｌ，Ｒを表示部８に表示して観察している操作者は、２つの画像Ｌ，Ｒに基づいて脳内で立体的な画像を融像し、立体的な画像による体内の状態の観察に集中しているので、個々の画像Ｌ，Ｒに近接物体像Ｍが写り込んでいることについては気づかないことが多い。そして、一方の画像のみに近接物体像Ｍが写り込む、いわゆるケラレが発生していることに気づかずに長時間にわたって観察が行われる場合には、視野闘争による画像酔いが発生し、不快な映像での手技により、手技の効率が低下してしまうことになる。

本実施形態によれば、画像Ｌ，Ｒにケラレが発生した場合には、画像処理部６により近接物体像Ｍが抽出されて、制御部７が、近接物体が視野に入らないように駆動部１４を制御するので、操作者がケラレが発生したことに気づかない場合にも、視野闘争による画像酔いの発生が低減され、不快な映像での手技を防止して、手技の効率を向上することができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る内視鏡装置１においては、ケラレを発生させる近接物体像Ｍを抽出するために、２つの画像Ｌ，Ｒ全体を比較してもよい。これに代えて、画像のケラレは画像Ｌ，Ｒの周辺領域において発生するので、図７に示されるように、画像Ｌ，Ｒの周辺領域（領域Ａから領域Ｄ）のみについて２つの画像Ｌ，Ｒを比較して近接物体像Ｍの有無と、画像Ｌ，Ｒ上における位置とを求めることにしてもよい。このようにすることで、少ない計算量で迅速にケラレの有無とその位置を検出して対処することができる。

また、画像Ｌ，Ｒにケラレが発生した場合にはこれを抽出して湾曲部１３を作動させることにより視野をずらしてケラレを解消することとしたが、これに代えて、図８に示されるように、ケラレが発生した場合に、単にその発生を報知する報知部（近接像除去処理部）１５を備えていてもよい。

すなわち、ケラレによる手技の効率の低下は、ケラレの発生に気づかずに観察を継続することにより発生する。したがって、ケラレの発生を報知して、操作者に気づかせることにより、操作部５を操作して手動で近接物体が視界に入らないように湾曲部１３を作動させることができる。

報知部１５による報知の方法としては、画像Ｌ，Ｒ上において抽出された近接物体像Ｍの色を変えるなど、画像Ｌ，Ｒを見ている操作者にその発生を気づかせる表示による報知方法、あるいは、音声、振動等による報知方法を採用することができる。
また、ケラレの発生を報知する場合に、ケラレを解消するための湾曲部１３の湾曲方向を示す矢印等の表示あるいは音声指示を行ってもよい。これにより、ケラレを解消するように操作者に促すことができる。

また、画像Ｌ，Ｒにケラレが発生した場合に、画像処理部６により抽出された近接物体像Ｍを除去するように、画像処理部（近接像除去処理部）６において画像処理してもよい。例えば、画像Ｌ，Ｒ上の近接物体像Ｍの除去方法としては、抽出された近接物体像Ｍを含む領域の輝度を低下させて黒つぶれ状態にしたり、輝度を増大させて白飛び状態にしたりすることが考えられる。

また、本実施形態においては、左右に間隔をあけて配置された２つの対物レンズ９ａ，９ｂを備える撮像部１１により、同一被写体について視差を有する２つの画像Ｌ，Ｒを取得することとしたが、これに代えて、可変絞りや液晶シャッタ等、光学的な光路変更手段を使用し、単一の対物レンズ９および単一の撮像素子１０により同一被写体について視差を有する２つの画像Ｌ，Ｒを取得することにしてもよい。これにより、挿入部３の先端部３ａを小型化することができる。

この場合に、図９に示されるように、視差を有する画像Ｌ，Ｒを取得するための主たる対物レンズ９の周囲に近接物体を検出するための補助的な対物レンズ１６を含む補助撮像部を備えていてもよい。近接物体の検出に特化した補助撮像部により、近接物体の抽出精度を向上することができる。

また、画像Ｌ，Ｒにケラレが発生した場合に、ケラレを解消するように動作させるモードと、ケラレが発生してもケラレを解消させないモードとを操作者が切替可能としてもよい。

１ 内視鏡装置
３ 挿入部
６ 画像処理部（抽出部、近接像除去処理部）
７ 制御部（近接像除去処理部）
１０ 撮像素子（撮影光学系）
１１ 撮像部
１３ 湾曲部
１５ 報知部（近接像除去処理部）
Ｌ，Ｒ 画像

Claims (4)

1. 体内に挿入される細長い挿入部と、
   該挿入部の先端に配置された撮影光学系を有し、同一被写体について視差を有する２枚の画像を取得する撮像部と、
   該撮像部により取得された２枚の前記画像のうち、いずれか一方にのみ写っている前記撮影光学系に近接する物体の像を抽出する抽出部と、
   該抽出部により抽出された前記物体の像が前記画像内から除去されるように処理する近接像除去処理部とを備え、
   前記挿入部が、前記撮影光学系の光軸の角度を変更するように湾曲させられる湾曲部を備え、
   前記近接像除去処理部は、前記物体が前記撮影光学系の視野外に配置されるように前記湾曲部を制御する内視鏡装置。
2. 前記近接像除去処理部は、前記抽出部により前記物体の像が抽出されたことを報知する請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記近接像除去処理部は、前記物体が前記撮影光学系の視野外に配置されるために前記撮影光学系を移動させる方向を指示する請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記近接像除去処理部が、前記画像内に写っている前記物体の像を除去するように前記画像を処理する請求項１に記載の内視鏡装置。

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