JPH0820603B2 - ビデオスコ−プ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は立体画像を得ることのできるビデオスコープ
装置に関する。

［従来の技術］ 近年、挿入部の先端部に対物レンズで結像された光学
像をファイババンドルで形成したイメージガイドによっ
て手元側に伝送する光学式の内視鏡（ファイバスコープ
とも呼ぶ。）に代わり、対物レンズで結像された光学像
を電化結合素子（以下CCDと記す。）等の固体撮像素子
で光電変換して電気信号に変換して手元側に伝送し、ビ
デオプロセッサを介してカラーモニタで表示できるよう
にした電子式の内視鏡（以下、電子スコープあるいはビ
デオスコープと呼ぶ。）が実用化されるようになった。

ところで、上記ファイバスコープで観察する像又はビ
デオスコープを用いて得られる画像は平面的であるた
め、凹凸部分の識別が困難になる。このため例えば初期
症状のように腫れ具合が少ないと、その症状を見落した
り、適切な診断を下すことが難しい。

又、処置具等を用いて治療処置を行なう場合にも、遠
近感を的確に把握することが難しくなり、処置に手間ど
る等の欠点がある。

このため、例えば特開昭61−80221号公報に示される
ように対物レンズを通して２つの光路に分岐させて同一
の固体撮像素子とか２つの固体撮像素子に光学像を結ぶ
ようにした従来例がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来例は、対物レンズを通した後、さらに２つの
電子シャッタ、像反転プリズムをそれぞれ通して固体撮
像素子に導く光路が長くなるため、実際のビデオスコー
プの挿入部先端側に配置すると、立体画像を得るための
撮像部分の長さが長くなってしまう。この撮像部分はこ
の従来例の構成においては屈曲自在にすることはできな
いため、硬性の先端部が長くなり、挿入の際に患者に大
ききな苦痛を強いることになるという欠点がある。

又、挿入部の先端部に直視型の２つの撮像系を単に並
べて配置したのでは先端部の外径が太くなり、挿入の際
にやはり患者に大きな苦痛を強いたり、使用できる場合
が制約される等の欠点がある。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、挿
入部の先端部の外径をあまり太くしたり、長くしたりす
ることなく立体画像を得ることができるビデオスコープ
装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明では挿入部の先端部に２つの固体撮像素子の裏
面側を貼り合わせた形状にする等して立体視用の撮像手
段を組込むことによって、先端部の外径をあまり太くし
たり、長くしたりすることなく立体画像を得られるよう
にしている。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例におけるビデオスコープの先端部の構
造を示す説明図、第２図は第１実施例の装置全体を示す
構成図、第３図は先端部の正面図、第４図はCCDが取付
けられたパッケージ示す斜視図、第５図はゲイン調整手
段が設けられたコネクタを示す。

第１実施例の立体視用ビデオスコープ装置１は、第２
図に示すように細長の挿入部２と、この挿入部２の後端
に連設した操作部３と、この操作部３から延出したユニ
バーサルコード４とを備えたビデオスコープ５と、この
ビデオスコープ５が着脱自在で接続され、映像信号処理
部７及び光源部８を収納したビデオプロセッサ９と、こ
のビデオプロセッサ９で映像処理されたビデオ信号によ
り撮像した画像を表示するカラーモニタ10とからなる。

上記ビデオスコープ５の挿入部２の先端部12には、第
１図に示すように立体視用撮像手段が組込まれている。

即ち、外形が円筒状の先端部12の中心軸０上にその中
心を一致させるようにして板状のパッケージ13が配置さ
れ、このパッケージ13の両面に固体撮像素子として２つ
のCCD14a,14bが実装されている。

上記中心軸０に沿って配置したパッケージ13の板面の
両側には２つの対物レンズ15a,15bが対称的に配置され
ると共に、各対物レンズの光軸0a,0b上で（入射光に関
し）後方位置にはミラー16a,16bが対称的に配置され、
これら２つの撮像手段、つまり対物レンズ15a,15b;ミラ
ー16a,16b;CCD14,14bによって立体視用撮像手段が構成
されている。つまり、対物レンズ15a（又は15b）の光軸
0a（又は0b）前方位置の被写体からの光は、対物レンズ
15a（又は15b）を通り、この光軸0a（又は0b）後方のミ
ラー16a（又は16b）で反射されてCCD14a（又は14b）の
撮像面に結像され、それぞれ光電変換されて映像信号
（ビデオ信号）になる。各CCD14a,14bから読出された各
ビデオ信号は、先端部12内に収納したバッファ17a,17b
を経てビデオプロセッサ９側に伝送される。

尚、上記２つの光軸0a,0bは中心軸０上で交叉し、こ
の交叉する角度は例えば10゜〜120゜位の範囲に設定さ
れる。この角度は、観察する対象に応じて異る値に設定
される。

上記立体視用の２つの撮像手段が中心軸０に関し、対
称的に配置されている様子を先端部12の前方から見た場
合には第３図に示すようになる。中心軸０に沿って配置
されたパッケージ13の板面の両側（この場合上下方向の
両側）に、対物レンズ15a,15bが配置され、この中心軸
０の水平方向の両側にはライトガイド18と鉗子口19が配
置されている。又、挿入部２内を挿通された送気送水管
の先端のノズル部20a,20bは先端部12近傍で対物レンズ1
5a,15bに向くように形成されている。

上記２つのCCD14a,14bは同一画素数のものが用いら
れ、又特性の揃ったものを用いることが望ましい。これ
らCCD14a,14bは第４図に示すようにパッケージ13の両面
に接着剤等で固定される。この場合、２つのCCD14a,14b
の取付け位置は、パッケージ13の各面に設けられた例え
ばＬ字状の位置出し部21（同図では一方のみ示す。）に
より、２つの撮像面の位置合わせが行われる。

このパッケージ13に取付けられたCCD14a,14bからは電
源用リード22a,22b、水平駆動信号駆動リード23a,23b、
垂直駆動信号駆動リード24a,24b、アンチブルーミング
ゲード駆動リード25a,25b、CCD出力リード26a,26bがそ
れぞれ形成されており、両CCD14a,14bともに同一方向に
各リードを引き出せるように実装してある。

上記各CCD14a,14bには、第２図に示すようにCCDドラ
イバ31を経て駆動信号が印加され、この駆動信号の印加
により各CCD14a,14b映像信号を出力する。尚、この駆動
信号は、両CCD14a,14bに共通して用いられる。従って、
駆動信号の周波数は当然等しい。各CCD14a,14bから読出
された映像信号は、バッファ17a,17bを経た後、ユニバ
ーサルコード４の端部に形成したコネクタ30が接続され
るビデオプロセッサ９内にプリアンプ32a,32bでそれぞ
れ増幅される。増幅された各信号は、それぞれビデオプ
ロセス回路33a,33bに入力され、テレビジョン信号とし
ての輝度色差信号Y,R−Y,B−Ｙへの信号処理とか色信号
R,G,Bに変換する信号処理が行われる。ビデオプロセス
回路33a,33bで信号処理された信号は、それぞれメモリ3
4a,34bに記憶される。

上記メモリ34a,34bに記憶された信号は、画像調整器3
5に入力され、この画像調整器35によって２つのCCD14a,
14bの画像の大きさとか位置を補正した後、立体画像合
成回路36に入力される。この立体画像合成回路36によっ
て、上記メモリ34a,34bの信号データを演算して３次元
的画像信号を生成し、カラーモニタ10に送り、その表示
画面上に立体画像を表示させる。

尚、上記画像調整器35は、メモリ34a,34bに含まれる
特定画像のメモリ番地とか、１走査時間中に含まれる周
波数成分の比較より、差を検知して補正することが知ら
れている。

ところで、上記ユニバーサルコード４のコネクタ30を
接続することによって、ライトガイドコネクタ41には光
源ランプ42の白色光がレンズ43で集光照射される。

尚、上記ビデオスコープ５の操作部３には、湾曲操作
用ノブ44が設けてあり、このノブ44を回動することによ
って、先端部12に隣接して形成された湾曲部45を屈曲で
きるようにしてある。

又、操作部３には、鉗子導入口46が設けてあり、この
導入口46に鉗子を挿入して先端部12の鉗子19から鉗子の
先端側を突出できるようにしてある。

尚、ユニバーサルコード４のコネクタ30には、第５図
に示すようにそのライトガイドコネクタ41の口金外周に
形成した周溝内に、Ｃリング48が収納され、このＣリン
グ48が取付けられたライトガイドコネクタ41を（ライト
ガイド）コネクタ受け部分に挿入することによって、Ｃ
リング48はコネクタ受け側のクリック機構によって、不
用意に抜けてしまうことなく接続状態を保持する共働手
段が形成してある。

又、第５図に示すように上記コネクタ30内には、バッ
ファ17a,17bを経たCCD14a,14bの出力信号の信号レベル
を揃えるための信号レベル調整器49a,49bが収納してあ
る。これら信号レベル調整器49a,49bによってCCD14a,14
bの間に多少のばらつきがあってもゲイン調整用抵抗50
a,50bの値を調整することによって、ゲインを可変で
き、等しい出力レベルに設定できるようにしてある。
又、これら信号レベル調整器49a,49bによって、異なる
ビデオスコープに対してもその出力レベルを揃えること
ができ、接続されるビデオスコープごとにビデオプロセ
ッサ９側で信号レベルの調整を行うことを必要としない
ようにしている。

尚、上記コネクタ30には、送気送水管20が設けてあ
り、ビデオプロセッサ９側の図示しない送気送水手段と
接続できるようにしてある。

このように構成された第１実施例によれば、２つのCC
D14a,14bを一枚のパッケージ13の両面に貼着し、これら
CCD14a,14bを取付けたパッケージ13を先端部12の中心部
に配置し、これらCCD14a,14bの各撮像面に対物レンズ15
a,15b及びミラー16a,16bを用いて被写体の像を結ぶよう
にしていることが特徴となっている。

このように配置した第１実施例によれば、第１図に示
すように立体視用撮像手段をコンパクト且つ小さいスペ
ース内に配置できるので、外径の小さい且つ長さの短い
先端部12内に収納できる。

従って、挿入の際に患者等に与える苦痛を小さくでき
るし、又、細径にできるので、挿入使用できる用途が制
約されることなく、広い用途を有する。

第６図は本発明の第２実施例における挿入部の先端部
52の配置構造を示す。

この第２実施例では上記第１実施例において、挿入部
２内を挿通されたライトガイド18を挿入部２の先端近く
で２本に分岐させ、分岐させた２つの先端面18A,18B
は、中心軸０に関し、水平方向に対称的に配置してい
る。つまり、中心軸０に対し、上下方向に対称的に配置
された２つの対物レンズ15a,15bを結ぶ線分と、２つの
ライトガイド先端面18A,18Bを結ぶ線分とが中心軸０で
直交するように配置している。

このように配置することによって対物レンズ15a,15b
に入射する各々の光学像を形成する光に対する照明光の
配光バランスとか明るさを改善でき、望ましい立体画像
を得ることができる。

尚、この第２実施例では鉗子口19は中心軸０上に臨ま
せてある（挿入部２の先端近くにおいては、パッケージ
13部分を避けるように迂回して先端部分を中心軸０に臨
ませている。）。その他は上記第１実施例と同様であ
る。

上記鉗子口19が中心軸０にあるため、この鉗子口19か
ら出る鉗子類に対し、ライトガイド先端面18A,18Bから
出射される照明光による照明むらも小さくでき、観察し
易くなると共に、操作も容易になるという効果を有す
る。

第７図は本発明の第３実施例における先端部の各部材
の配置を示す。

この第３実施例は、上記第１実施例において、ライト
ガイド18の先端面を中心軸０の位置に配置させたもので
ある。

このようにすると、挿入部２の外径を細くでき、且つ
２つの対物レンズ15a,15bに入射される光量に差が生じ
ることなく等しく照明できる。尚、この実施例では鉗子
口を設けてないが、第８図に示す第４実施例のような位
置にすることもできる。

この第４実施例では上記第31実施例の先端部内に収納
される撮像手段を水平方向に偏心させた構造にして、鉗
子口19を配置したものにしている。その他は上記第３実
施例と同様である。

第９図は本発明の第５実施例における先端部61を示
す。

この第５実施例では第１図に示す第１実施例において
ミラー16a,16bのミラー面を挿入部２の軸方向と平行に
配置したミラー62a,62bとし、さらにプリズム63a,63bで
光路を変え、これらプリズム63a,63bで変更された光軸
と直交するように撮像面を配置したCCD64a,64bにしてあ
る。

上記CCD64a,64bはそれぞれパッケージ65a,65bに取付
けている。又、CCD64a,64bの出力信号は先端部61内に収
納した低雑音指数のプリアンプ66a,66bで増幅した後、
伝送ケーブルを介して第10図にその一部を示すビデオプ
ロセッサ67側に伝送している。

この実施例では、面順次方式のカラー撮像方式を用い
ている。つまりライトガイドコネクタ41にはモータ69で
回転される回転フィルタ68を通したR,G,Bの照明光で面
順次に照明し、このR,G,Bの照明光のもとで撮像した信
号は、プリアンプ66a,66b等を介して面順次方式のビデ
オプロセス回路70a,70bに入力される。各ビデオプロセ
ス回路70a,70b内にはフレームメモリが設けられてお
り、各フレームメモリから読出された信号は画像調整器
35に入力される。この画像調整器35以降は上記第１実施
例と同様の構成である。

尚、この実施例では、ユニバーサルコード４に取付け
たコネクタ71は、接続リング72をコネクタ受けの雄ねじ
に螺着して着脱自在に接続される。

この実施例の作用効果は上記第１実施例とほぼ同様で
あるが、ミラー62a,62bのミラー面を挿入部の軸方向と
平行に配置することによって、先端部61の外径を小さく
できる可能性を有する。

第11図及び第12図は本発明の第６実施例における先端
部81を示す。

この実施例では第12図に示すように中心軸０より例え
ば上部側が偏心して２つの対物レンズ82a,82bが配置さ
れ、各対物レンズ82a,82bの光軸上後方位置には第11図
に示すように全反射プリズム83a,83bが配置してある。
各プリズム83a,83bは第12図では各対物レンズ82a,82bと
（中心の）高さ位置が等しく、水平方向位置は若干異
る。つまりプリズム83aについては対物レンズ82aより若
干左にずれ、プリズム83bについては対物レンズ82bより
若干右側にずれた位置となる。（第12図では示してな
い。） 各プリズム83a,83bで反射された光は、第12図に示す
ようにプリズム84の各斜面84a,84bで反射され、CCD85の
撮像面に結像される。このCCD85は、パッケージ86に取
付けてある。

上記CCD85に結像される像は、この実施例では撮像面
を２分（第12図では左右方向に２分）するように結像さ
れ、又、この実施例に用いられる対物レンズ82a,82bは
シリンドリカルレンズ機能を有する、又は組わせた非球
面レンズを用いている。つまり、例えば対物レンズ82b
は第12図において水平方向の曲率と高さ方向の曲率が異
り、例えば矢印Ａ方向から見た曲率（形状）よりも矢印
Ｂ方向から見た曲率（形状）の方が大きくしてあり、CC
D85に結像される像を第12図において左右方向に２倍程
度圧縮して結ぶようにしている。

尚、第12図において、例えばプリズム84の上部側にラ
イトガイド87が配置され、又パッケージ86の下部側には
鉗子口88が配置されている。又、プリズム84の下側に
は、左右の光が干渉し合わないように遮光板90が配置し
てある。

上記CCD85の出力はプリアンプ89で増幅された後、伝
送ケーブルを経てビデオプロセッサ側に入力される。こ
のビデオプロセッサでは図示しない伸張回路によって圧
縮された方向ではその圧縮比率だけ伸張される。この伸
張は、例えばメモリから信号データを1/2のクロック周
波数で読出すことによって行われ、その後画像調整器側
に入力される。

この実施例は、１つのCCD85のみを用いているので、
先端部81を小さくできる。

第13図は本発明の第７実施例における先端部を示す。

この実施例は第11図に示す実施例においてプリズム83
a,83bの位置を前後にずらし、それぞれミラー92a,92bで
反射させて挿入部の軸方向にその板面が平行となるパッ
ケージ95上に隣接配置したCCD93a,93bにそれぞれ結像さ
せている。（第13図では、パッケージ95の板面及びCCD9
3a,93bの撮像面は紙面と平行である。）尚、例えば一方
のミラー92aは、そのミラー面を若干凹レンズ状にして
他方の結像光学系より若干短い光路長に対しても、CCD9
3aに結像できるようにしている。各CCD93a,93bの出力信
号はプリアンプ94a,94bを介してビデオプロセッサ側に
伝送される。この場合のビデオプロセッサとしては第２
図又は第10図等に示すものを用いることができる。

ところで、第１実施例等では立体画像合成回路36によ
って、立体的な画像で表示する画像処理を行っている
が、特開昭61−80221号公報に開示されているように、
同一表示画面上に２つの画像を交互に表示し、且つ観察
者は、電子シャッタを設けためがねを用いて上記交互に
表示される画像に同期して左右のシャッタの開閉を制御
させるようにしたものでも良い。

又、上記第２図に示すビデオプロセッサ９では、ビデ
オプロセス回路33a,33bの後にメモリ34a,34bを設けてい
るが、プリアンプ32a,32bの出力をA/D変換して、メモリ
34a,34bに記憶するようにしたものでも良い。

尚、上述した各実施例を部分的に組合わせた実施例に
ついても本発明に属する。

又、ミラー等により像が反転する場合には、メモリか
ら読出す際のアドレスを変えることによって、正しい像
にすることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、挿入部の先端部内
に立体視用の固体撮像素子を含む撮像手段をコンパクト
に収納しているので、先端部の外径をあまり太くした
り、長くしたりすることなく立体画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例におけるビデオスコープの先端部の構造
を示す説明図、第２図は第１実施例の全体を示す構成
図、第３図は先端部の正面図、第４図は固体撮像素子が
取付けられたパッケージを示す斜視図、第５図はコネク
タを示す説明図、第６図は本発明の第２実施例における
先端部の正面図、第７図は本発明の第３実施例における
先端部の正面図、第８図は本発明の第４実施例における
先端部の正面図、第９図は本発明の第５実施例における
先端部の構成図、第10図は第５実施例におけるビデオプ
ロセッサの一部を示す構成図、第11図は本発明の第６実
施例におけるビデオスコープの先端部の構成図、第12図
は第６実施例におけるビデオスコープの先端部を正面か
ら見た配置図、第13図は本発明の第７実施例におけるビ
デオスコープの先端部の構成図である。 １……ビデオスコープ装置 ２……挿入部、５……ビデオスコープ ９……ビデオプロセッサ、10……カラーモニタ 13……パッケージ 14a,14b……CCD 15a,15b……対物レンズ 16a,16b……ミラー 17a,17b……バッファ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内に挿入される細長の挿入部と、 光学像を結像する一対の、第１の対物レンズおよび第２
   の対物レンズと、 前記挿入部の先端に形成され、前記挿入部の中心軸上で
   前記第１の対物レンズに垂直で視野方向の中心を示す第
   １の光軸と前記第２の対物レンズに垂直で視野方向の中
   心を示す第２の光軸とを観察対象に応じた角度で交差さ
   せるように、前記第１の対物レンズおよび第２の対物レ
   ンズを、前記挿入部の中心軸に対して相対的に配置した
   先端部と、 この先端部内に設けられ、前記第１の対物レンズで結像
   された被写体像を撮像する第１の撮像面および前記第２
   の対物レンズで結像された被写体像を撮像する第２の撮
   像面を、前記挿入部の中心軸に対して相対的に配置した
   撮像手段と、 この撮像手段の前記第１の撮像面および前記第２の撮像
   面を等しい周波数で駆動させる手段と、 前記第１の撮像面で撮像して得られた第１の撮像信号お
   よび前記第２の撮像面で撮像して得られた第２の撮像信
   号を、前記駆動手段の駆動周波数に応じて処理する撮像
   信号処理手段と、 この撮像信号処理手段で処理して出力された信号に基づ
   き、立体画像が表示可能な画像信号を合成して出力する
   立体画像信号合成手段と、 を具備したことを特徴とするビデオスコープ装置。