JPH0980323A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 あらゆる視度の内視鏡に組み合わせ可能なシ
ステム性を持ちながらも、ピント調整による煩雑な手間
がかからず、更に明るさに分布のある被写体において
も、正確な測距及びピント調整を行う。 【解決手段】 ＣＰＵ３７は、ゲイン回路３４から得ら
れる出力信号の一部より明るさ検出回路３６が検出した
明るさ情報と、視線撮影装置４１より出力された視線情
報とに基づき、注目領域における観察部位３の明るさを
検出する。この検出信号に基づいて映像出力を適正な値
にするためゲイン回路３４のゲインを制御する信号を送
出し、また調光制御信号を光源絞り制御装置４５に送出
して光源絞り２２を制御する。同時に検出信号に基づい
て、ピント位置を適正な値にするためＴＶカメラヘッド
６のレンズ駆動装置３０を制御し結像レンズ１５を移動
させピント調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内視鏡装置、更に詳
しくは内視鏡に外付け式に取り付けることができるＴＶ
カメラのピント調整部分に特徴のある内視鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の内視鏡装置には、硬性鏡の接続部
に固体撮像素子（ＣＣＤ）を内蔵したＴＶカメラを取り
付け、体腔内の画像をモニタ上に表示させることによ
り、診断及び治療を行えるようにしたものがある。

【０００３】図１５に、このような内視鏡装置１００の
撮像システムの全体構成を示す。図中の各符号、１０１
は内視鏡（硬性鏡）を、１０２はＴＶカメラヘッドを、
１０３はモニタを、１０４はＣＣＵ（ＴＶカメラコント
ロールユニット）を、１０５は光源装置を夫々示してい
る。

【０００４】内視鏡１０１は、内部に対物レンズ１０６
と、複数（図では３つ）のリレーレンズ１０７ａ，１０
７ｂ，１０７ｃからなる像伝送光学系１０７と、接眼レ
ンズ１１０とからなる観察光学系を有しており、また対
物レンズ１０６及び像伝送光学系１０７と併置されたフ
ァイバ束からなるライトガイド１１１を備えている。

【０００５】ＴＶカメラヘッド１０２は、結像レンズ１
１２と、ＣＣＤ１１３と、ＣＣＤ１１３からの出力信号
を伝達する信号ケーブル１１４とを備えている。

【０００６】光源装置１０５は、光源ランプ１１５と、
光源絞り（調光手段）１１６と、集光レンズ１１７とを
備えている。そして、内視鏡１０１と光源装置１０５と
は、ライトガイドケーブル１１８によって接続されてい
る。ライトガイドケーブル１１８は、その一端は光源装
置１０５に接続され、他端は結合レンズ１１９が内蔵さ
れているコネクタ１２０を介して内視鏡１０１のライト
ガイド１１１に接続されている。

【０００７】このように構成された内視鏡装置１００で
は、光源ランプ１１５から発した光は、光源絞り１１６
を通過してライトガイドケーブル１１８に内蔵されてい
るファイバ束１２１の入射端面に集光される。この光
は、ファイバ束１２１の他端から射出し、結合レンズ１
１９によりライトガイド１１１の入射端面に集光され
る。この光は、ライトガイド１１１の射出端から物体Ｍ
に向けて照射される。

【０００８】物体Ｍからの反射光は、対物レンズ１０６
に入射し、対物レンズ１０６の後方に物体Ｍの像が形成
される。この像は、各リレーレンズ１０７ａ，１０７
ｂ，１０７ｃにより逐次結像されながら、像伝送光学系
によって接眼レンズ１１０の手前まで伝送される。この
像からの光は、接眼レンズ１１０からの略平行な光束と
なってＴＶカメラヘッド１０２内部の結像レンズ１１２
へ向けて射出される。

【０００９】ＴＶカメラヘッド１０２は、内視鏡１０１
の接眼部に着脱自在であって、そこに取り付けた状態で
は、結像レンズ１１２が接眼レンズ１１０からの光を受
けてＣＣＤ１１３上に物体Ｍの像を形成する。ＣＣＤ１
１３からの出力信号は、信号ケーブル１１４によってＣ
ＣＵ１０４に供給される。

【００１０】ＣＣＵ１０４は、この信号をモニタ１０３
に表示可能な信号（例えばＮＴＳＣ規格に従うテレビジ
ョン信号等）に変換する機能を有し、且つ、必要に応じ
て各種の信号処理を行う機能も有している。ＣＣＵ１０
４から出力されたＴＶ信号は、モニタ１０３に供給さ
れ、そこに物体Ｍの像が表示される。

【００１１】尚、内視鏡１０１においては、ＣＣＤ１１
３から得られる出力信号を用いて物体Ｍからの反射光の
明るさを検出し、これが最適な明るさになるように制御
（これを自動調光と称する）するが、これを行うために
ＣＣＵ１０４は自動調光駆動信号を光源装置１０５に供
給する。

【００１２】この信号によって、光源絞り１１６が制御
され物体Ｍに照射される光量が適正な量になるように制
御されている。

【００１３】このような内視鏡装置１００は、主として
手術に用いられるので、手術中に医者がピント合わせを
行って観察範囲を確保するには、煩雑な作業を伴った。

【００１４】この問題を解決するための手段の一つは、
カメラ等で用いられるオートフォーカス機能を、その内
視鏡装置に登載することである。しかしながら外径に制
限のある内視鏡装置においては、通常の写真用のカメラ
に使用される測距素子を使用することができず、それゆ
えカメラで使用されているオートフォーカス機構を使用
することはできないという問題がある。

【００１５】以上の問題点に対し、特願平６−４１３９
５号では、ＴＶカメラヘッドにオートアイリス装置を内
蔵させることによって、パンフォーカスに近い内視鏡装
置を実現しており、フォーカシングの煩雑さを解消して
いる。

【００１６】特願平６−４１３９５号の内視鏡装置は、
図１６に示すように、ＴＶカメラヘッド１２３には、オ
ートアイリス１２２が内蔵されており、これを内視鏡の
接眼部に取り付けたときに、接眼レンズ１１０から射出
した光束の射出瞳とほぼ一致する位置に設けられてい
る。オートアイリス１２２の開口の大きさはＴＶカメラ
ヘッド１２３内に設けたモータの駆動力で変更される。

【００１７】なお、符号１２４は光学的ローパスフィル
タや、特定のレーザ波長をカットするためのフィルタや
赤外カットフィルタ等のフィルタ群であり、符号１２５
はオートアイリス１２２を制御するための信号が送られ
る電気駆動経路である。

【００１８】この特願平６−４１３９５号の内視鏡装置
によれば、物体Ｍと内視鏡１０１の先端部までの距離Ｘ
が小さい場合には、ＣＣＤ１１３上での照度は大とな
り、オートアイリス１２２によって光束を絞ることで適
切なる照度にすると同時に、絞り込みによる被写界深度
の向上の効果によって、近隣物体が観察できる。

【００１９】反対の場合には、Ｘが大となるためＣＣＤ
１１３上での照度は小となり、オートアイリス１２２を
開くことになるが、元々ピント位置が遠方物体に会うよ
うに設定されているため遠方物体も観察できる。このた
め図１５で示したような従来の内視鏡装置に比べ、広い
観察範囲をとることができ、フォーカシングをする手間
がほとんどないという効果を得ている。

【００２０】また、この特願平６−４１３９５号の内視
鏡装置では、明るさに応じて結像レンズ１１２とＣＣＤ
１１３までの距離を稼動させることでオートフォーカス
化を図ったＴＶカメラヘッドも示されており、ピント合
わせを行うために光学系を駆動する方式以外にも厚みの
異なる光路補正板を回転させる構造も開示されている。

【００２１】さらに、特願平６−２２７４１号では、オ
ートアイリス装置を備えつつ、手動でピント調整を行う
ことのできるＴＶカメラヘッドが開示されている。

【００２２】一方、近年では視線検出に関する研究が進
められており、例えば「生理光学１７−眼球運動と自然
視画像−」（O plus E. 1986年2月 畑田）、「眼球運
動の計測法に関する研究」（日本機械学会東北支部・精
密工学会東北支部地方講演講演論文集． 1990年6月 佐
藤et al.）、「視線追従型ヘッドマウントディスプレイ
の開発」（第１１回日本ロボット学会学術講演会論文．
1993年11月 岩本et al.）などの論文にその原理や応用
例を見ることができる。

【００２３】また、これらの視線検出の技術を応用した
例として、例えば特開平７−１２８７０５号公報が上げ
られる。この特開平７−１２８７０５号公報では、カメ
ラのファインダ部分に視線検出機能を持たせ、この機能
によって検出された領域での測光結果に応じ、シャッタ
スピードや絞りの設定値を計算している。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＴＶカメラヘッドは、内視鏡の視度が大きくばらつく
と、ピントが合わせられないという欠点を有する。

【００２５】これについて詳しく説明すると、まず、Ｔ
Ｖカメラヘッドが−１ｍ^-1の物体に対しピントが合うよ
うに調整されてるとし、これに組み合わせる内視鏡とし
て、内視鏡先端部より３０ｍｍの距離で視度が−１ｍ^-1
近辺になるような内視鏡と、同じく先端部より３０ｍｍ
の距離で視度が−２ｍ^-1近辺になるような内視鏡がある
とする。

【００２６】図１７（ａ）は、これら２種類の内視鏡の
物体乃至先端部の距離Ｘと、その時の視度の関係を概念
的にグラフ化したものである。このグラフの曲線は、内
視鏡光学系の焦点距離により変わってくるが、前述の２
種類の内視鏡はともに種類が同じであり、視度だけが異
なっているとすれば、このグラフはＤ方向に平行移動す
るように表される。

【００２７】今、ＴＶカメラヘッドが−１ｍ^-1でピント
位置が固定されているとすると、前者の内視鏡との組み
合わせでは内視鏡先端部より３０ｍｍの距離がベストピ
ント位置になる。

【００２８】ところが、後者の内視鏡との組み合わせで
は、視度が−１ｍ^-1となるような先端部からの距離がベ
ストピント位置になる。つまり、術者が必要とする作動
距離（ＷＤ）は、およそ３０ｍｍを中心としているの
に、およそ５０〜２００ｍｍがベストピント位置になっ
てしまい、オートアイリスを用いても許容できない画像
になってしまう。

【００２９】すなわち、通常、硬性鏡は接眼部の形状が
規格として決められており、ＴＶカメラヘッドには種々
のメーカから出されている全ての内視鏡に取り付くこと
ができるようにした方がシステムとして望ましいが、Ｔ
Ｖカメラヘッドは前述の如く、視度の保証ができる自社
の内視鏡のみしか画質の保証ができず、システム性が低
いという欠点を有するのである。

【００３０】特願平６−２２７４１号は、オートアイリ
ス装置を備えつつ、手動でピント調整を行うことのでき
るＴＶカメラヘッドが開示されており、これならば前述
の視度のバラツキの問題はピント調整すれば解決できる
が、やはりピント調整を手動で行う構造であるので煩雑
である。

【００３１】また、特願平６−４１３９５号では、更に
レンズを駆動してピント調整するＴＶカメラヘッドも開
示されており、このタイプにおいては以上のような問題
は生じないが、このタイプのＴＶカメラヘッドは、明る
さに分布のある被写体には不都合が生じる。これについ
て以下に説明する。

【００３２】図１８（ａ）は、このようなＴＶカメラを
実際に使用している場合の図を示したものであり、術者
は、遠方物体Ｆを観察しようとしているとする。この場
合の内視鏡画像を図１８（ｂ）で示す。この画像では、
近接物体Ｎと遠方物体Ｆの両方が観察されており、近接
物体Ｎの像は、近いため明るく観察されている。

【００３３】特願平６−４１３９５号では、この時の状
態を明るい物体（＝近接物体）を観察していると判断し
て、明るい近接物体Ｎにピントが合うようにレンズを駆
動してしまう。すなわち図１８（ｃ）の如く、遠方物体
Ｆは、ピントがずれた画像になってしまう。

【００３４】以上の如く従来のＴＶカメラヘッドは、パ
ンフォーカスを実現する手段としてオートアイリスを使
用しても十分なシステム性を持つことができず、またレ
ンズ駆動によるオートフォーカスを使用しても明るさに
分布のある被写体に対しては所望のピントが出しにくい
という欠点がある。

【００３５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、あらゆる視度の内視鏡に組み合わせ可能なシス
テム性を持ちながらも、ピント調整による煩雑な手間が
かからず、更に明るさに分布のある被写体においても正
確な測距及びピント調整が可能である内視鏡装置を提供
することを目的としている。

【００３６】また、本発明の他の目的は、明るさ調整を
注目領域を基準に行い見たい部分を最適な明るさにする
内視鏡装置を提供することである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】請求項１の内視鏡装置
は、物体像を形成する光学系と、前記光学系が形成した
前記物体像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素
子より出力された信号から作られた物体画像を表示する
ための表示装置と、前記物体像を少なくとも複数以上の
領域に分割し各前記領域において測光を行う測光手段
と、前記表示装置の前記物体画像上の観察者の視線を検
出するための視線検出手段と、前記視線検出手段の情報
に対応した前記領域の前記測光手段からの測光情報に基
づき前記光学系と前記固体撮像素子間の光路長を変化さ
せる光路長制御手段とを備えて構成される。

【００３８】請求項１の内視鏡装置では、前記視線検出
手段が前記表示装置の前記物体画像上の観察者の視線を
検出し、前記光路長制御手段が前記視線検出手段の情報
に対応した前記領域の前記測光手段からの測光情報に基
づき前記光学系と前記固体撮像素子間の光路長を変化さ
せることで、あらゆる視度の内視鏡に組み合わせ可能な
システム性を持ちながらも、ピント調整による煩雑な手
間がかからず、更に明るさに分布のある被写体において
も、正確な測距及びピント調整を行うことを可能とす
る。

【００３９】請求項２の内視鏡装置は、物体像を形成す
る光学系と、前記光学系が形成した前記物体像を撮像す
る固体撮像素子と、前記固体撮像素子より出力された信
号から作られた物体画像を表示するための表示装置と、
前記物体像を少なくとも複数以上の領域に分割し、各前
記領域において測光を行う測光手段と、前記表示装置の
前記物体画像上の観察者の視線を検出するための視線検
出手段と、前記物体画像の明るさを可変可能に調光する
調光手段と、前記視線検出手段の情報に対応した前記領
域の測光情報に基づき、前記表示装置上の明るさを一定
とするべく前記調光手段を制御する調光制御手段とを備
えて構成される。

【００４０】請求項２の内視鏡装置では、前記視線検出
手段が前記表示装置の前記物体画像上の観察者の視線を
検出し、前記調光制御手段が前記視線検出手段の情報に
対応した前記領域の測光情報に基づき前記表示装置上の
明るさを一定とするべく前記調光手段を制御すること
で、明るさ調整を注目領域を基準に行い、見たい部分を
最適な明るさにすることを可能とする。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００４２】図１ないし図８は本発明の第１の実施の形
態に係わり、図１は内視鏡装置の構成を示す構成図、図
２は図１の内視鏡装置の詳細な構成を示すブロック図、
図３は図１の表示装置の構成を示す断面図、図４は図１
の表示装置の変形例における視線検出手段を説明する説
明図、図５は図１のＣＣＤの撮像面の分割領域を説明す
る説明図、図６は図１の内視鏡装置の作用を概念的に説
明する説明図、図７は図２のＣＣＵのＣＰＵの処理の流
れを示すフローチャート、図８は図２のＣＣＵのＣＰＵ
の変形例の処理の流れを示すフローチャートである。

【００４３】（構成）図１に示すように、第１の実施の
形態の内視鏡装置１は、細長な挿入部２の先端前方にあ
る体腔内の観察部位３の像を接眼部４に伝送する内視鏡
（硬性鏡）５と、内視鏡５の接眼部４に着脱自在に取り
付けられ観察部位３の像を撮像するＴＶカメラヘッド６
と、ＴＶカメラヘッド６により撮像された撮像信号を信
号処理するＣＣＵ（カメラコントロールユニット）７
と、ＣＣＵ７により信号処理された観察部位３の画像を
表示する表示装置８と、内視鏡５に照明光を供給する光
源装置９とを備えて構成されている。

【００４４】内視鏡５の挿入部２の内部には、観察部位
３の像を結像させる対物レンズ１１と、対物レンズ１１
を介した観察部位３の像を接眼部４に伝送する複数（例
えば３つ）のリレーレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｃから
なる像伝送光学系１２と、接眼部４内に設けられた接眼
レンズ１３とからなる観察光学系を有しており、また、
対物レンズ１１および像伝送光学系１２と併置されたフ
ァイバ束からなるライトガイド１４を備えている。

【００４５】ＴＶカメラヘッド６は接眼部４に着脱自在
に取り付けられ、接眼レンズ１３を介した観察部位３の
像を結像させる結像レンズ１５と、結像レンズ１５によ
り結像された観察部位３の像を撮像する固体撮像素子、
例えばＣＣＤ１６と、ＣＣＤ１６からの出力信号を伝達
する信号ケーブル１７とを備えている。

【００４６】また、表示装置８は、視線検知機能を持つ
ヘッドマウント型のディスプレイであり、ＣＣＤ１６か
らの出力信号により観察部位３の画像を表示させる後述
するモニタ１８を備えている。

【００４７】一方、光源装置９は、照明光を発する光源
ランプ２１と、光源ランプ２１の照明光を調光する調光
手段としての光源絞り２２と、光源絞り２２を介した照
明光を集光させる集光レンズ２３とを備えて構成され
る。

【００４８】そして、内視鏡５と光源装置９とは、ライ
トガイドケーブル２４によって接続されている。 ライ
トガイドケーブル２４は、その一端は光源装置９に接続
され、他端は結合レンズ２５が内蔵されているコネクタ
２６を介して挿入部３内に配設された内視鏡５のライト
ガイド１４に接続されて構成されている。

【００４９】つまり、光源ランプ１５から発した照明光
は、光源絞り２２を通過してライトガイドケーブル２４
に内蔵されているファイバ束２８の入射端面に集光され
る。この照明光は、ファイバ束２８の他端から射出し、
結合レンズ２５によりライトガイド１４の入射端面に集
光される。そして照明光は、挿入部２の先端のライトガ
イド１４の射出端から観察部位３に向けて照射される。

【００５０】観察部位３からの反射光は、対物レンズ６
に入射し、対物レンズ６の後方に観察部位３の像が形成
される。この像は、各リレーレンズ１２ａ，１２ｂ，１
２ｃにより逐次結像されながら、像伝送光学系１２によ
って接眼レンズ１３の手前まで伝送される。この像の光
は、接眼レンズ１３からの略平行な光束となってＴＶカ
メラヘッド６内部の結像レンズ１５へ向けて射出され
る。

【００５１】ＴＶカメラヘッド６は、内視鏡５の接眼部
４に着脱自在であって、接眼部４に取り付けた状態で
は、結像レンズ１５が接眼レンズ１３からの光を受けて
ＣＣＤ１６上に観察部位３の像を形成する。ＣＣＤ１６
からの出力信号は、信号ケーブル１７によってＣＣＵ７
に供給される。

【００５２】ＣＣＵ７は、この信号をモニタ１８に表示
可能な信号（例えばＮＴＳＣ規格に従うＴＶ信号等）に
変換する機能を有し、且つ、必要に応じて各種の信号処
理を行う機能も有している。ＣＣＵ７から出力されたＴ
Ｖ信号は、表示装置８のモニタ１８に供給され、モニタ
１８に観察部位３の像が表示される。

【００５３】尚、内視鏡装置１においては、ＣＣＤ１６
から得られる出力信号を用いて観察部位３からの反射光
の明るさを検出し、これが最適な明るさになるように制
御（これを自動調光と称する）するが、これを行うため
にＣＣＵ７は自動調光駆動信号を光源装置９に供給す
る。この信号によって、光源絞り２２が制御され観察部
位３に照射される光量が適正な量になるように制御され
ている。

【００５４】また、ＴＶカメラヘッド６は、ＣＣＵ７か
ら出力された制御信号によって、光学系３０を駆動し
て、ＣＣＤ１６にピントのあった像を結像することがで
きる。ＣＣＵ７は、画像を表示装置８に出力するという
役割のほかに、視線検知機能を持つ表示装置８から出力
した視線情報に基づき、ＣＣＤ１６から出力される画像
の明るさの計算を行えるような役割が付加されている。

【００５５】より詳細に説明すると、ＴＶカメラヘッド
６は、図２に示すように、結像レンズ１５及び結像レン
ズ１５を駆動するレンズ駆動装置３０とを備えた光学部
３１と、ＣＣＤ１６を備えたカメラヘッド部３２により
構成されている。また、ＣＣＤ１６の入射側に設けられ
ている板状部材は、光学フィルタ３３である。

【００５６】なお、光学部３２とカメラヘッド部３２
は、必要に応じて一体式であったり別体式であったりし
ても良い。一体型であると、気密構造が取れるためオー
トクレーブ耐性をもつ内視鏡装置が実現できるし、別体
型であれば種々の内視鏡に使用するために数種類の倍率
を用意でき、システムとして好ましい。ここでオートク
レーブとは、例えば温度１３５℃の高圧水蒸気に５分間
放置することですべての微生物を殺す（以下滅菌と呼
ぶ）方法のことであり、ランニングコストの安い滅菌法
として最近は広く用いられている滅菌方法のことであ
る。このようなオートクレーブ耐性をＴＶカメラヘッド
６に持たせるためには、完全気密構造にして水蒸気の侵
入を防ぐ必要があるので、光学系とＣＣＤを一体的に構
成して気密封止しなければならず、それ故手動式のフォ
ーカシング機構を持つことはできなくなるのである。

【００５７】ＣＣＵ７は、ゲイン回路３４、映像回路３
５、明るさ検出回路３６、ＣＰＵ３７及びモードスイッ
チ３８を備えており、ＣＣＤ１６からの出力信号は、ゲ
イン回路３４に供給され所望のレベルにまで増幅され
て、映像回路３５に供給される。また、ゲイン回路３４
から得られる出力信号の一部は、明るさ検出回路３６に
供給される。映像回路３５は、モニタ１８に表示可能な
信号に変換する回路であり、また、必要に応じて各種の
信号処理を行う機能も有している。そして、映像回路３
５からモニタ１８へ映像信号が供給され、モニタ１８上
に画像が表示される。

【００５８】表示装置８は、上述したようにヘッドマウ
ント型のディスプレイであり、ＴＶ信号を表示させるモ
ニタ１８と、視線検出を行うための照明用レーザ装置４
０と瞳にあたった反射光を小型のＣＣＤを用いて検出す
るための視線撮影装置４１を含んだ構成になっている。

【００５９】そして、ＣＰＵ３７は、ゲイン回路３４か
ら得られる出力信号の一部より明るさ検出回路３６が検
出した明るさ情報と、視線撮影装置４１より出力された
視線情報とに基づき、注目領域における観察部位３の明
るさを検出する。さらに、この検出信号に基づいてＣＰ
Ｕ３７は、映像出力を適正な値にするため、ゲイン回路
３４のゲインを制御する信号を送出するとともに、光源
装置９内の調光を制御するための信号を光源絞り制御装
置４５に送出して、光源絞り２２を制御する。また、同
時に検出信号に基づいて、ＣＰＵ３７は、ピント位置を
適正な値にするため、ＴＶカメラヘッド６のレンズ駆動
装置３０を制御するための信号をレンズ駆動装置３０に
送出する。

【００６０】尚、レンズ駆動装置３０の駆動状態及び光
源絞り２２の絞り込み状態を示す信号は、夫々レンズ駆
動装置３０および光源絞り制御装置４５から信号線４
７、４８によりＣＰＵ３７に供給されている。また視線
情報を示す信号は、視線撮影装置４１よりＣＰＵ３７に
供給されている。

【００６１】ここで、表示装置８の構成をより詳細に説
明すると、図３（ａ）に示すように、表示装置８では、
モニタ１８である小型の液晶ディスプレイ５０に表示さ
れた画像の光束を接眼レンズ５１、ハーフミラー５２、
ミラー５３を介して術者の瞳に入射させている。接眼レ
ンズ５１は液晶ディスプレイ５０を拡大する虚像にする
ことで擬似的に大型ディスプレイを観察しているような
働きを持っている。この表示装置８は同時に、図３
（ｂ）に示すように、上述したように照明用レーザ装置
４０と視線撮影装置４１が配置されており、瞳にあたっ
た反射光の方向を計算することで術者の視線を検出する
ことができる。

【００６２】ここで、照明用レーザ装置４０と視線撮影
装置４１による視線検出手段の原理自体は、従来技術で
述べた如くすでに一般的に用いられている手段であり、
本実施の形態では、その技術を利用したもので十分所定
の効果を得ることができる。なお、表示装置８は、視線
検出手段を含んだシステムとしては比較的安価にできる
というメリットがある。

【００６３】また、視線検出手段としてヘッドマウント
型のディスプレイを使用しない場合には、図４で示すよ
うな構成になる。すなわち、図４において、照明用レー
ザ装置４０や、視線撮影装置４１は、術者の瞳に対する
角度が直角に近い方が精度良く視線を検出できるためＴ
Ｖモニタ５５のすぐ脇に配置されている。また、これら
の装置は、術者が移動したときでも視線が検出できるよ
うに、３次元的に追尾する図示しないコントローラ台に
乗せられている。術者が複数以上いた場合に視線検出を
行う人を識別できるように視線検出先マーカ５６が設け
られている。本実施の形態では視線検出先マーカ５６を
眼鏡等に取り付ける構造をしている。なお、この視線検
出先マーカ５６は、眼鏡を使わない術者にはヘッドバン
ド型にしてもよいし、ネクタイ等に取り付く構造にして
もよい。

【００６４】（作用）次に、このように構成された内視
鏡装置１の作用について説明する。

【００６５】まず、本実施の形態を図５及び図６を用い
て概念的に説明する。

【００６６】本実施の形態では、ＣＣＤ１６の撮像面
を、例えば図５（ａ）〜（ｃ）で示すように複数以上の
領域に分割し、各領域における明るさを求め、その値か
ら前述のごときピント合わせの判断を行うようにしてい
る。なお、以下の説明においては、ＣＣＤ１６の領域の
分割を図５（ａ）の分割として説明するが、図５
（ｂ）、（ｃ）のように分割しても同様な作用、効果を
有することはいうまでもない。

【００６７】また、このように各領域で得られた明るさ
情報をレンズ駆動にフィードバックするためには、術者
が複数以上に分割された領域のうちどこの領域に注目し
ているかを選択できるようにしなければならないが、本
実施の形態ではこの機能を照明用レーザ装置４０と視線
撮影装置４１による視線検出手段によって得ている。

【００６８】すなわち、図６に示すように、モニタ１８
の入射画像が図のようであった場合に、最初に術者が注
目している領域を選択する。注目部位が部位Ａであった
場合には、図５（ａ）ではＣＣＤ１６の領域１について
明るさを算出する。この場合は近接部位Ａを観察してい
ることになるので、このときのＣＣＤ１６上の照度は大
であり、領域１の明るさβはある基準値ｂ2よりも大き
くなる。そこで、この情報に基づきレンズ駆動装置３０
の制御により結像レンズ１５をピントが近接位置になる
ように駆動する。

【００６９】また、注目領域が部位Ｂであった場合に
は、図５（ａ）におけるＣＣＤ１６の領域５について明
るさを算出する。この場合は遠方部位Ｂを観察している
ことになるので、このときのＣＣＤ１６上の照度は小さ
くなり、領域５の明るさβはある基準値ｂ1よりも小さ
くなる。そこでこの情報に基づきレンズ駆動装置３０の
制御により結像レンズ１５をピントが遠方位置になるよ
うに駆動する。

【００７０】従って、物体の明るさ情報を従来より細か
く分析することで、明るさに分布を持つ被写体を撮影し
た場合でも正確な測距およびピント調整を可能とする。
また、明るさ情報から自動的にピントが合うようにレン
ズを駆動することで、自社他社問わずあらゆる視度の内
視鏡に組み合わせ可能なシステム性を持つことができ、
さらに明るさに分布のある被写体においても視線検出手
段によって得られた注目領域の明るさ情報を計算するこ
とで、きめ細かな距離情報が得られ正確なピント調整が
可能となる。なお、本実施の形態では、ピントを３段階
にかえられるようになっているが、これは組み合わせる
内視鏡によって２段階であっても良いし、あるいはもっ
とステップ数を多くしても良い。

【００７１】これらの作用の詳細の流れを図７を用いて
説明する。

【００７２】図７に示すように、まず、ＣＰＵ３７は、
ステップＳ１で初期値として適当な領域（例えば、図５
（ａ）の領域５）が与えられる。その後、ステップＳ２
で基準値Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２が設定され、ステップ
Ｓ３〜Ｓ６で術者が見た領域を照明用レーザ装置４０と
視線撮影装置４１による視線検出手段によって検出し、
その情報から測光する領域を決定し、ステップＳ７で測
光を行う。なお、基準値Ｖｏｕｔ１は遠方部位を判定す
るパラメータであり、基準値Ｖｏｕｔ２は近接部位を判
定するパラメータである。

【００７３】続いて、ステップＳ８で測光値Ｖｏｕｔが
基準値Ｖｏｕｔ１に比べて大きいか小さいかを判断す
る。小さい場合は部位情報が暗いことになるので、ステ
ップＳ９で遠方部位にピントを合わせるべく結像レンズ
１５をＣＣＤ側に移動させる。その後、ステップＳ１０
で視線を変えたかどうかを判断し、変えない場合はステ
ップＳ７に戻り同じ領域で再度測光し、同様の処理を行
う。視線が変更されたならばステップＳ３に戻り変更し
た視線に応じて測光領域を変化させるため、再度領域の
選定を行う。

【００７４】ステップＳ８でＶｏｕｔが基準値Ｖｏｕｔ
１以上であれば、ステップＳ１１に進み、再度明るさの
判定を行いＶｏｕｔ２以下かどうかを判断する。小さい
場合は部位情報が近接部位より暗いことになるので、ス
テップＳ１２で中間部位にピントを合わせるべく結像レ
ンズ１５を移動させ、大きい場合にはステップＳ１３で
近接部位にピントを合わせるべく結像レンズ１５を移動
させる。その後、ステップＳ１０で視線を変えたかどう
かを判断し、変えない場合はステップＳ７に戻り同じ領
域で再度測光し、同様の処理を行う。視線が変更された
ならばステップＳ３に戻り変更した視線に応じて測光領
域を変化させるため、再度領域の選定を行う。

【００７５】ここで、途中で術者の視線が検知できなく
なった場合には、元の情報に基づいて処理を続けるよう
になっている。つまり、すべての領域で視線が検出され
なくなった場合は、視線の変更が行われなかったと判断
している。

【００７６】なお、図２におけるレンズ駆動装置３０
は、結像レンズ１５を動かす構造になっているが、ＣＣ
Ｄ１６を動かしても良い。もちろん特願平６−２７９２
４９号で示されているような、厚みや屈折率の異なるガ
ラス板を回転させて結像レンズ乃至ＣＣＤの光路長を可
変にしても良い。なおこの時、明るさとその明るさ応じ
た適切なピント位置は観察する部位（例えば腹部と肺
部）の反射率によっても、変わってくるので初期化する
必要があり、このことは以下に述べる他の実施の形態に
ついても同様である。

【００７７】（効果）以上のように、第１の実施の形態
では、視線検出手段によって得られた注目領域について
測光し、その明るさ情報をもとにして結像レンズ１５ま
たはＣＣＤ１６を駆動するので、明るさに分布のある被
写体においても正確なピント調整が可能であるという多
大な効果を奏している。またピント合わせを行っている
ので自社他社問わずにあらゆる視度の内視鏡に組み合わ
せることができる。

【００７８】なお、本実施の形態では、ＣＣＤ１６の有
効部をいくつか分割し各領域における積分値をもとにピ
ント合わせをしている。このような測光手段を通常の測
光素子を用いてもよいが、ＣＣＤ１６の領域を分割し各
々の領域における積分値をもとめる方が、コストや構造
の簡略化のためにも有利である。

【００７９】また、この分割部の形状にも工夫を凝らす
ことができる。例えば最も良く使用する観察位置はやは
り画面中心部であるが、内視鏡の画角の広い部分（図５
（ａ）における領域１〜４）を使って、本来観察してい
る方向とは別の方向を観察する場合もあるので、中心部
と４隅の明るさが独立して測光可能すなわち各々の領域
のピント調整ができるようにした方が有利である。さら
に四隅を中心とした位置で測光しているので内視鏡分野
における明るさの分布としては使い勝手の良いものにな
っている。この構成によってどのような視度を持つ内視
鏡と組み合わせてもピント調整が可能である。図５
（ｃ）は同様の考え方で中心と周辺の測光ができるよう
になっている。このようにすると測光のための積分処理
が早いという利点がある。ピント合わせの事だけを考え
るのであれば、倍率が小さく被写界深度がもともと深い
内視鏡と組み合わせる分には遠近２種類のピント調整程
度でも使い勝手はよい。図５（ｂ）は、分割数がやや多
いがよりきめ細かいピント調整が可能である。このよう
な分割をすると図に示すような画面サイズの小さい内視
鏡像を撮像する場合にも対応できるので、組み合わせた
ときに効果を発揮できる内視鏡の種類が多くなり、有利
である。分割数をきわめて多くすると、術者の注目して
いる部分を基準とした測光が可能になるので有利であ
る。

【００８０】さらに、変形例として、図８に示すよう
に、フォーカシング処理は行わず術者が注目している領
域の明るさにあわせて調光処理を行うという、今までい
ない調光手法を実現することができる。この調光処理
は、図８に示すように、ステップＳ２１で初期状態が設
定され、ステップＳ２２〜Ｓ２５で術者が見た領域を照
明用レーザ装置４０と視線撮影装置４１による視線検出
手段によって検出し、その情報から測光する領域を決定
し、ステップＳ２６で測光を行う。ステップＳ２７で測
光値Ｖｏｕｔが基準値Ｖｏｕｔ’に比べて大きいか小さ
いかを判断する。小さい場合は、ステップＳ２８で光源
絞り制御装置４５により光源絞り２２を制御し明るさＢ
ｋを大とし、ステップＳ２９で視線を変えたかどうかを
判断し、変えない場合はステップＳ２６に戻り同じ領域
で再度測光し、同様の処理を行う。視線が変更されたな
らばステップＳ２２に戻り変更した視線に応じて測光領
域を変化させるため、再度領域の選定を行う。大きい場
合は、ステップＳ３０で光源絞り制御装置４５により光
源絞り２２を制御し明るさＢｋを小とし、ステップＳ２
９で視線を変えたかどうかを判断し、変えない場合はス
テップＳ２６に戻り同じ領域で再度測光し、同様の処理
を行う。視線が変更されたならばステップＳ２２に戻り
変更した視線に応じて測光領域を変化させるため、再度
領域の選定を行う。従って、見たい部分を最適な明るさ
にすることができる。

【００８１】なお、もちろん同時にフォーカシングが行
われた方が良いが、このような調光処理だけでも十分な
効果がある。このときのピント調整の手段は、従来例の
ごとく手動のフォーカス調整でもよいし、電動２段切り
替えによるパワーフォーカス方式であっても良い。この
構成ではＴＶカメラヘッドにスイッチが２ヶついてお
り、このスイッチを選択することでレンズないしＣＣＤ
が遠近２点のピント位置を選択できるようになってい
る。この様にすれば若干の手間がかかるがＴＶカメラヘ
ッドをコストかやや高くなるオートフォーカス機構を用
いずにオートクレーブ耐性を持たせることができ、有利
である。また、このスイッチは視線検出機能を利用し
て、まばたきによる入力で選択できるようにしても良
い。

【００８２】次に第２の実施の形態について説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＵのＣＰＵ
の処理の流れを示すフローチャートである。

【００８３】（構成）第２の実施の形態は、ＣＰＵ３７
の処理の内容が異なるのみであって、その構成は第１の
実施の形態と同じである。

【００８４】（作用）本実施の形態は、フォーカシング
に関わる部分は第１の実施の形態と同様だが各領域で測
定された明るさ情報をもとにして光源絞り制御装置４５
により自動調光処理を並列的に行っている。

【００８５】このように自動調光も並列的に行う場合
は、以下に説明する問題点を解決しなけばならない。ま
ず、注目領域が画面中心部であり、画面中心部にある観
察部位がやや暗い状態になると、本実施の形態ではこの
明るさに対して遠方方向にフォーシング調整がなされ
る。その後、観察部位の明るさを適切になるべく自動調
光を行うと、観察部位までの距離が変化しなくても像の
明るさが変化してしまい、その明るさに対してフォーカ
シングを行ってしまうことになり、ピントがずれてしま
う。

【００８６】そこで本実施の形態では、この問題を解決
するために、調光により明るくなっても元の明るさでフ
ォーカシングされるように、光源の自動調光の出力値を
オートフォーカスの明るさ基準値Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ
２にフィードバックしている。つまり若干暗い状態でピ
ント出しされた時の判断基準をＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２
とすると、自動調光によって明るくなったときの光源の
明るさＢｋをフィードバックして、判断基準をＶｏｕｔ
１´、Ｖｏｕｔ２´（ただしＶｏｕｔ１´＞Ｖｏｕｔ
１、Ｖｏｕｔ２´＞Ｖｏｕｔ２）になるように変更する
ことで、ピント位置をはじめの状態と変わらないように
するのである。

【００８７】次に上述した処理の詳細を図９を用いて説
明する。図９に示すように、まずステップＳ４１でパラ
メータである光源の明るさＢｋ、基準値Ｖｏｕｔ１、Ｖ
ｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ’を初期化する。なお、Ｂｋは標準
状態での値を外部的に入力できるようになっている。光
源のランプの劣化等によって、フォーカシングを行うの
に適切な明るさが得られなくなってきたとしても、その
基準値を変更することも容易である。

【００８８】そして、ステップＳ４２〜Ｓ４５で術者が
見た領域を照明用レーザ装置４０と視線撮影装置４１に
よる視線検出手段によって検出し、その情報から測光す
る領域を決定し、ステップＳ４６で測光を行う。次に、
ステップＳ４７で測光値からＢｋに対する基準値Ｖｏｕ
ｔ１、Ｖｏｕｔ２の補正値を算出する。平行してステッ
プＳ４８で注目領域の明るさをＣＣＤ１６から出力され
る電圧値で認識し、フォーカシングの判断基準値Ｖｏｕ
ｔ１、Ｖｏｕｔ２を決定する。その後、ステップＳ４９
でそのときの光源の明るさＢｋに対するステップＳ４７
からの補正値をフィードバックし判断基準値Ｖｏｕｔ
１、Ｖｏｕｔ２の補正を行う。

【００８９】ステップＳ５０では、測光値Ｖｏｕｔが基
準値Ｖｏｕｔ’に比べて大きいか小さいかを判断する。
小さい場合は、ステップＳ５１で光源絞り制御装置４５
により光源絞り２２を制御し明るさＢｋを大とし、ステ
ップＳ５２で視線を変えたかどうかを判断し、変えない
場合はステップＳ４６に戻り同じ領域で再度測光し、同
様の処理を行う。視線が変更されたならばステップＳ４
２に戻り変更した視線に応じて測光領域を変化させるた
め、再度領域の選定を行う。大きい場合は、ステップＳ
５３で光源絞り制御装置４５により光源絞り２２を制御
し明るさＢｋを小とし、ステップＳ５２で視線を変えた
かどうかを判断し、変えない場合はステップＳ４６に戻
り同じ領域で再度測光し、同様の処理を行う。視線が変
更されたならばステップＳ４２に戻り変更した視線に応
じて測光領域を変化させるため、再度領域の選定を行
う。

【００９０】一方、ステップＳ５４では、測光値Ｖｏｕ
ｔが基準値Ｖｏｕｔ１に比べて大きいか小さいかを判断
する。小さい場合は部位情報が暗いことになるので、ス
テップＳ５５で遠方部位にピントを合わせるべく結像レ
ンズ１５をＣＣＤ側に移動させる。その後、ステップＳ
５２で視線を変えたかどうかを判断し、変えない場合は
ステップＳ４６に戻り同じ領域で再度測光し、同様の処
理を行う。視線が変更されたならばステップＳ４２に戻
り変更した視線に応じて測光領域を変化させるため、再
度領域の選定を行う。

【００９１】ステップＳ５４でＶｏｕｔが基準値Ｖｏｕ
ｔ１以上であれば、ステップＳ５６に進み、再度明るさ
の判定を行いＶｏｕｔ２以下かどうかを判断する。小さ
い場合は部位情報が近接部位より暗いことになるので、
ステップＳ５７で中間部位にピントを合わせるべく結像
レンズ１５を移動させ、ステップＳ５８で大きい場合に
は近接部位にピントを合わせるべく結像レンズ１５を移
動させる。その後、ステップＳ５１で視線を変えたかど
うかを判断し、変えない場合はステップＳ４６に戻り同
じ領域で再度測光し、同様の処理を行う。視線が変更さ
れたならばステップＳ４２に戻り変更した視線に応じて
測光領域を変化させるため、再度領域の選定を行う。

【００９２】その他の作用は第１の実施の形態と同じで
ある。

【００９３】（効果）以上のように、本実施の形態で
は、第１の実施の形態の効果に加え、明るさ調整も注目
領域を基準に行うようにしたので、見たい部分を最適な
明るさにすることができる。

【００９４】なお、注目領域の明るさを適切にするため
の自動調光部は好ましい明るさＶｏｕｔ´に近くなるよ
うに光源装置５の輝度Ｂｋを調光制御手段３９によって
制御している。ここで、Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２はフォ
ーカシングを行うための基準値なので、好ましい明るさ
Ｖｏｕｔ´とは必ずしも一致しなくてもよい。

【００９５】次に第３の実施の形態について説明する。
図１０は本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＵのＣＰ
Ｕの処理の流れを示すフローチャートである。

【００９６】（構成）第３の実施の形態は、ＣＰＵ３７
の処理の内容が異なるのみであって、その構成は第１の
実施の形態と同じである。

【００９７】（作用）第３の実施の形態の作用は、第２
の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ
説明する。

【００９８】本実施の形態は、フォーカシングおよび自
動調光処理を並列的に行っている点で第２実施の形態と
同様だが、光源の調光以外にもＣＣＤ１６の電子シャッ
タを使用している。つまり、各領域の明るさをＣＣＤ１
６から出力される電圧値で認識し、その値が好ましい明
るさＶｏｕｔ´に近くなるように光源の明るさＢｋを光
源絞り制御装置４５によって制御し、更に明るい場合に
ＣＣＤ１６の電子シャッタＥｓを効かせるのである。

【００９９】第３実施の形態では、図１０に示すよう
に、ステップＳ４６での測光結果により、電子シャッタ
を効かせながら自動調光を効かせることがないように、
ステップＳ７１で電子シャッタの必要がない場合、すな
わち光源の明るさＢｋが最小値ｍｉｎにはなっておらず
可変可能であるかを判断し、Ｂｋ＝ｍｉｎでないばステ
ップＳ７２で電子シャッタＥｓを初期化してステップＳ
４７に進み、Ｂｋ＝ｍｉｎならばそのままステップＳ４
７に進む。

【０１００】またステップＳ５３でＢｋを小とした後、
ステップＳ７３で光源の明るさＢｋが最小値ｍｉｎには
なっているかいないかを判断し、Ｂｋ＝ｍｉｎならばス
テップＳ７４で電子シャッタＥｓを小としてステップＳ
５１に進み、Ｂｋ＝ｍｉｎでないならばそのままステッ
プＳ５１に進む。

【０１０１】その他の作用は第２の実施の形態と同じで
ある。

【０１０２】（効果）このように本実施の形態では、第
２の実施の形態と同様に、フォーカシングと同時に明る
さ調整も注目領域を基準に行うようにしたので、見たい
部分が常に最適な明るさとすることができるという多大
な効果を奏している。

【０１０３】なお、これ以外にも、調光の手段としては
オートアイリス装置やＡＧＣなどの手段もあるが、すべ
ての調光手段に付いて同様な構成にすることで第２の実
施の形態、第３の実施の形態で述べられるような手法を
用いることができる。

【０１０４】つまり、視線検知手段により注目している
領域が確定したら、その明るさの情報をもとにして外部
の光源装置や、ＣＣＤの電子シャッタや、カメラコント
ロールユニットのＡＧＣや、更にオートアイリスを登載
している場合にはオートアイリスなどの調光手段を制御
し、注目領域のＴＶモニタ上の明るさを適切な明るさ
（例えば、ＴＶ信号が６０〜８０ＩＲＥとなるような明
るさ）で観察し得るようにするのである。

【０１０５】従来の内視鏡装置においては、画面全体の
明るさを積分してその時の明るさがある一定値になるよ
うに前述の調光手段する方法（平均測光）と、画面中の
最も明るい明るさがある一定値になるように前述の調光
手段を制御する方法（ピーク測光）の２種類の調光方法
があったが、ともに術者が注目している領域の明るさを
観察し易い明るさになるような制御ができなかったが、
第２の実施の形態、第３の実施の形態により内視鏡分野
において初めて理想的な調光の制御が可能になるのであ
る。

【０１０６】なお、第２の実施の形態、第３の実施の形
態では、動画における物体の明るさ変化に対応するた
め、常にＴＶモニタ上の明るさを一定にするように、前
述の調光手段である光源装置の自動調光や、ＣＣＤの電
子シャッタやＣＣＵのＡＧＣや、ＴＶカメラヘッド内の
オートアイリスにフィードバックをかけながら制御す
る。

【０１０７】以上のように、明るさ調整も注目領域を基
準に行うようにしたので、見たい部分を最適な明るさに
することができる。

【０１０８】次に第４の実施の形態について説明する。
図１１ないし図１３は本発明の第４の実施の形態に係わ
り、図１１は内視鏡装置の構成を示す構成図、図１２は
図１１の変形例を説明する第１の説明図、図１３は図１
１の変形例を説明する第２の説明図である。

【０１０９】第４の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【０１１０】（構成及び作用）第４の実施の形態は、３
Ｄ内視鏡に本発明におけるオートフォーカス機構を応用
した例である。

【０１１１】近年、内視鏡下で、手術を行うことが盛ん
に行われているが、ＴＶモニタ等の２次元画像情報をも
とに切開や縫合等の細かな作業を行うことは、術者の負
担が大であった。このため物体情報を視差のある２つの
画像情報に分解し、各々の画像情報を左右の瞳で観察す
るいわゆる３Ｄ内視鏡の開発が進められてきた。

【０１１２】ところで人間に立体視方法は立体視をおこ
ないピントあわせも同時に行っているので、このような
３次元内視鏡にこそオートフォーカスが必要となる。し
かしながら３Ｄない内視鏡と同様にカメラ用のオートフ
ォーカス技術が応用できないため、従来の３Ｄ内視鏡に
おいても適当なＷＤでピントを固定したままで使用して
おり、使い勝手が悪かった。

【０１１３】そこで、第４の実施の形態による内視鏡装
置は、このような３Ｄ内視鏡においてオートフォーカス
を実現する。

【０１１４】第４の実施の形態による内視鏡装置では、
図１１に示すように、３Ｄ内視鏡６０は、３Ｄ画像を得
るために視差の異なる２つの物体像を得ることができる
構造になっている。すなわち、観察部位である物体Ｍよ
り射出した光は、対物レンズ１１、リレーレンズ１２ａ
〜１２ｃを通過し、瞳分割用プリズム６１によって視差
の違う２種類の画像情報に分割され、各々の情報を結像
レンズ１５及びミラー６２によって、２枚のＣＣＤ１６
に収斂する。

【０１１５】３Ｄ内視鏡６０専用のＣＣＵ６３は、ゲイ
ン回路３４、明るさ検出回路３６にそれぞれ右（Ｒ）
用、左（Ｌ）用のものを割り当てており、映像回路３５
は３次元画像処理用の回路を用いている。このためＲＬ
用の２つのＣＣＤ１６より出た出力信号は各々の画像処
理回路３５によって表示装置６４の右（Ｒ）用、左
（Ｌ）用のモニタ１８に表示される。

【０１１６】表示装置６４は、Ｒ、Ｌ用の画像を表示さ
せためのモニタ１８と、視線検出用の照明用レーザ装置
４０および視線撮影装置４１よりなっており、モニタ１
８上で術者が注目している視線を検知している。

【０１１７】ここで、図４に示したようなモニタを用い
る場合には、ＲＬ用の各々の画像を各瞳に入射させるた
め、モニタの全面に偏向状態をごく短い時間（例えば１
／３０sec）で切り替えるためのシャッタが更に配置さ
れる。光源装置９は、第１の実施の形態の光源装置と同
様のものが用いられており、この照明光が内視鏡６０に
備わっている図示しないライトガイドに導かれ物体Ｍを
照明するように構成されている。

【０１１８】照明用レーザ装置４０および視線撮影装置
４１により検知された視線の情報は、その後ＣＰＵ３７
に送られ、テーブル化された判定値と照らし合わせたの
ち、ＣＣＤ駆動制御装置６５に送られ、ＣＣＤ駆動装置
６６を制御することで、ＣＣＤ１６を前後に移動させピ
ント調整を行う。

【０１１９】その他の構成、作用は第１の実施の形態と
同じである。

【０１２０】なお、本実施の形態においては、Ｒ用、Ｌ
用で明るさの異なる物体を見る必要はないという考え方
から、ピント合わせを行うための明るさ情報はどちらか
一方の情報から得ている。

【０１２１】また、ＣＣＤ駆動制御装置６５を１つだけ
にしており、Ｒ、Ｌ用のＣＣＤ１６を同時に駆動してい
るため、部品点数の削減を寄与している。もちろん、こ
のような構成は、２つの視差の光路は焦点距離がほぼ等
しいためにこのような構成が可能であるため、例えば２
つの光路のピント位置が異なっているような場合には、
各々のピント合わせをそれぞれ独立して駆動するように
してもよい。

【０１２２】さらに、ここではＣＣＤ１６を駆動するこ
とでピント調整を行っているが、もちろん結像レンズ１
５その他を駆動する構成にしてもよい。さらに、結像レ
ンズ１５を２つの画像に関わっているようなレンズと
し、このレンズ１つを駆動することでＲＬ用の画像を同
時にピント合わせを行う構成にすることも考えられる。

【０１２３】（効果）以上のような構成にすることで、
本実施の形態では、オートフォーカス化が強く求められ
ている３Ｄ内視鏡の分野においても、本発明が適用可能
であり、しかもより自然な観察感を得るのに大なる効果
を有している。

【０１２４】なお、第４の実施の形態にさらに以下の構
成を加えることで３Ｄ用の内視鏡装置としてより使いや
すい装置とすることができる。第４の実施の形態におけ
る内視鏡装置においては、内視鏡先端部から物体までの
距離が近くなってくると像が２重像になってくるという
問題が生じる虞がある。これについて以下に説明する。

【０１２５】図１２（ａ）は図１１における３Ｄ用の内
視鏡６０を模式的に示したものである。なお、ここでは
図示していないが対物レンズ１１の光軸の反対側にも同
様の光学系が配置されている。

【０１２６】図において、物体像Ａは結像レンズ１５か
らｈだけ偏心しているため、結像レンズ１５はβ1・ｈ
だけずれた位置を中心として物体像Ｂを形成することに
なる。

【０１２７】ところが、図１２（ｂ）に示すように物体
が近くなり、これを結像レンズ１５を動かすことでピン
ト調整すると、対物レンズ１１と結像レンズ１５の偏芯
量がｈで変わらないために、物体像ＢはＣＣＤ１６上
で、偏心量がβ2・ｈになる。

【０１２８】つまり、３Ｄ内視鏡６０においては、近接
物体にピント調整すると物体が偏芯してしまい２重像に
なってしまうという問題が生じるのである。

【０１２９】このような問題は偏芯量ｈの調整等により
許容できる場合もあるので、第４の実施の形態における
内視鏡装置の価値を損ねるものではないが、やはり解決
しておいた方が望ましい。

【０１３０】そこで、変形例としては、このような問題
点に対し、電気的な画像処理による２重像補正機能を映
像回路３５に持たせる。すなわち、モニタ１８に出力す
る２種類の画像の基準的を一致させるように像を変位さ
せて表示させる。

【０１３１】このような偏芯調整は、２つの画像の差分
を取ってこの差分が一定レベルにおさまるように調整し
ても良いし、図１３で示すような内視鏡特有のマスク
（視野絞り）の像を基準にしてもよい。さらには基準合
わせ用のレーザポインタ光を照射し、そのポインタ像が
一致するように調整してもかまわない。また、調整の手
段としては前述の如く電気的に処理する以外にも、結像
レンズ５８やＣＣＤ６０を光軸方向以外に偏芯させるこ
とで物体像の中心をあわせるようにしてもかまわない。

【０１３２】以上のような構成を第４の実施の形態にさ
らに付加することで、オートフォーカス化が強く求めら
れている３Ｄ内視鏡の分野において、２重像を防止する
ことでき、さらに自然な観察感を得るのに大なる効果を
有している。

【０１３３】次に第５の実施の形態について説明する。
図１４は本発明の第５の実施の形態に係る内視鏡装置の
構成を示す構成図である。

【０１３４】第５の実施の形態は、第４の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【０１３５】（構成及び作用）第５の実施の形態は、視
野変換内視鏡に本発明におけるオートフォーカス機構を
応用した例である。

【０１３６】第５の実施の形態の視野変換内視鏡８０
は、視野方向を変えることのできる構造であり、図１４
に示すように、２つの観察部位である物体Ｍ、Ｍ´より
射出した光は、各々対物レンズ１１、リレーレンズ１２
ａ〜１２ｃを通過し、視差方向の違う２種類の画像情報
となり、各々の情報を結像レンズ１５によって２枚のＣ
ＣＤ１６に収斂する。

【０１３７】ＣＣＵ８１は、やはり２組のゲイン回路３
４及び明るさ検出回路３６と、ＣＰＵ３７、モードスイ
ッチ３８よりなっており、さらに２種類の画像情報を処
理するための映像回路３５と、得られた画像情報を統合
する為の画像処理回路８２を備えて構成される。

【０１３８】本実施の形態では、２つの光路の焦点距離
は異なっているため、各々のピント合わせをそれぞれ独
立して駆動するしなければならず、このためレンズ駆動
装置３０を各光路の結像レンズ１５用に２つ備えてい
る。なお、ここでは結像レンズ１５を駆動することでピ
ント調整を行っているが、もちろんＣＣＤ１６等その他
を駆動する構成にしても良い。

【０１３９】その他の構成及び作用は第４の実施の形態
と同じである。

【０１４０】（効果）以上のような構成にすることで、
本実施の形態では、視野方向を変えた画像を得ることの
できる視野変更内視鏡の分野においても適用可能であ
る。

【０１４１】なお、以上の各実施の形態に更に以下の構
成を加えることで、より使いやすい内視鏡装置を提供で
きる。

【０１４２】すなわち、従来、技術に出血か生じると、
明るさが不足するという問題があった。この理由は、血
液は液体であるため、表面に輝点がたくさん乗っている
いわゆるハレーション画像になってしまう。光源等の自
動調光は画像全面の明るさの積分値によって判断してい
るので、このようなハレーション画像は実際見たい部分
の明るさに比較して明るいと判断されてしまう。すなわ
ち実際に見たい部分は暗い画像になってしまう。なおか
つ出血したばかりの血液は赤い色をしており特に明るさ
として問題ないが、すぐに酸化してしまって黒く変化し
てしまう。以上の理由により、出血時の画像は明るさが
不足した画像になってしまうのである。

【０１４３】そこで、このような赤い物体を観察したと
きに、各種調光手段を制御して、より明るくなるように
調光すればよいのである。この時の判断は例えばＣｙ、
Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅの各色フィルタを用いているＣＣＤの場
合には、Ｙｅ（＝Ｒ＋Ｇ）、Ｍｇ（＝Ｒ＋Ｂ）の各出力
の和がある一定値を越えた場合に「赤い物体を観察して
いる」との判断を行ってもよいし、色差信号作成時に
は、位相が赤色になった時に各種調光手段に制御情報を
フィードバックしてもよい。

【０１４４】以上の内容は物体が血のように真っ赤な物
体を頻繁に撮影することのある内視鏡分野用の撮像装置
に特有の構成であり、このようなにすることでさらに望
ましい内視鏡装置を提供できる。

【０１４５】［付記］ （付記項１） 物体像を形成する光学系と、前記光学系
が形成した前記物体像を撮像する固体撮像素子と、前記
固体撮像素子より出力された信号から作られた物体画像
を表示するための表示装置と、前記物体像を少なくとも
複数以上の領域に分割し、各前記領域において測光を行
う測光手段と、前記表示装置の前記物体画像上の観察者
の視線を検出するための視線検出手段と、前記視線検出
手段の情報に対応した前記領域の前記測光手段からの測
光情報に基づき、前記光学系と前記固体撮像素子間の光
路長を変化させる光路長制御手段とを備えたことを特徴
とする内視鏡装置。

【０１４６】（付記項２） 前記物体画像の明るさを可
変可能に調光する調光手段と、前記視線検出手段の情報
に対応した前記領域の測光情報に基づき、前記表示装置
上の明るさを一定とするべく前記調光手段を制御する調
光制御手段とを備えたことを特徴とする付記項１に記載
の内視鏡装置。

【０１４７】（付記項３） 物体像を形成する光学系
と、前記光学系が形成した前記物体像を撮像する固体撮
像素子と、前記固体撮像素子より出力された信号から作
られた物体画像を表示するための表示装置と、前記物体
像を少なくとも複数以上の領域に分割し、各前記領域に
おいて測光を行う測光手段と、前記表示装置の前記物体
画像上の観察者の視線を検出するための視線検出手段
と、前記物体画像の明るさを可変可能に調光する調光手
段と、前記視線検出手段の情報に対応した前記領域の測
光情報に基づき、前記表示装置上の明るさを一定とする
べく前記調光手段を制御する調光制御手段とを備えたこ
とを特徴とする内視鏡装置。

【０１４８】（付記項４） 前記調光手段は、少なくと
も外部の光源装置による照明光を含むことを特徴とする
付記項２または３に記載の内視鏡装置。

【０１４９】（付記項５） 前記視線検知手段は、照明
用のレーザ光を照射する照明手段と、瞳からの反射光を
撮影する撮影手段とからなることを特徴とする付記項
１、２または３のいずれか１つに記載の内視鏡装置。

【０１５０】（付記項６） 前記測光手段は、前記固体
撮像素子より出力する前記物体像の画像情報より測光す
ることを特徴とする付記項１、２または３のいずれか１
つに記載の内視鏡装置。

【０１５１】（付記項７） 内視鏡により得られた物体
像を形成する光学系と、前記光学系が形成した像を受け
る固体撮像素子と、前記該固体撮像素子より出力された
信号から作られた物体画像を表示するための表示装置
と、前記物体画像の明るさを一定に保つための調光手段
と、前記物体像に含まれる赤色情報の大小を判断して前
記調光手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する内視鏡装置 （付記項８） 前記光学系は、少なくとも２種類以上の
画像を得ることを特徴とする付記項１、２または３のい
ずれか１つに記載の内視鏡装置。

【０１５２】（付記項９） 前記物体画像の偏芯を補正
する画像偏芯補正手段を備えたことを特徴とする付記項
８に記載の内視鏡装置。

【０１５３】（付記項１０） 前記物体像に含まれる赤
色情報の大小を判断して前記調光手段を制御する制御手
段を備えたことを特徴とする付記項２または３に記載の
内視鏡装置。

【０１５４】（付記項１１） 前記測光手段は、前記固
体撮像素子より出力される画像信号を基づいて測光する
ことを特徴とする付記項１、２または３のいずれか１つ
に記載の内視鏡装置。

【０１５５】（付記項１２） 前記調光手段による出力
値をもとに、前記光学系と前記固体撮像素子間の光路長
の変化を補正する補正制御手段を備えたことを特徴とす
る付記項２に記載の内視鏡装置。

【０１５６】（付記項１３） 硬性鏡と一体構造または
硬性鏡に取付可能なＴＶカメラ部と、視線検出機能を持
つ表示装置と、を少なくとも備えた内視鏡装置であっ
て、前記ＴＶカメラ部は、オートフォーカス機能を有し
ていることを特徴とする内視鏡装置。

【０１５７】（付記項１４） 自動調光を制御するカメ
ラコントロールユニットと、視線検出機能を持つ表示装
置とを少なくとも備えた内視鏡装置であって、前記カメ
ラコントロールユニットは、前記視線検出機能により得
られた注視している位置の明るさ情報を検出し、前記明
るさ情報に合わせて前記自動調光を制御することを特徴
とする内視鏡装置。

【０１５８】（付記項１５） 視線検出によって注視し
ている位置の明るさ情報を検出し、前記明るさ情報を基
に光学系と固体撮像素子間の光路長を変化させてピント
合わせを行うピント調整方法。

【０１５９】（付記項１６） 視線検出によって注視し
ている位置の明るさ情報を検出し、前記明るさ情報に合
わせて画面全体の明るさを調整することを特徴とする調
光方法。

【０１６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の内視鏡
装置によれば、視線検出手段が表示装置の物体画像上の
観察者の視線を検出し、光路長制御手段が視線検出手段
の情報に対応した領域の測光手段からの測光情報に基づ
き光学系と固体撮像素子間の光路長を変化させるので、
あらゆる視度の内視鏡に組み合わせ可能なシステム性を
持ちながらも、ピント調整による煩雑な手間がかから
ず、更に明るさに分布のある被写体においても、正確な
測距及びピント調整を行うことができるという効果があ
る。

【０１６１】また、請求項２の内視鏡装置によれば、視
線検出手段が表示装置の物体画像上の観察者の視線を検
出し、調光制御手段が視線検出手段の情報に対応した領
域の測光情報に基づき表示装置上の明るさを一定とする
べく調光手段を制御するので、明るさ調整を注目領域を
基準に行い、見たい部分を最適な明るさにすることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の
構成を示す構成図

【図２】図１の内視鏡装置の詳細な構成を示すブロック
図

【図３】図１の表示装置の構成を示す断面図

【図４】図１の表示装置の変形例における視線検出手段
を説明する説明図

【図５】図１のＣＣＤの撮像面の分割領域を説明する説
明図

【図６】図１の内視鏡装置の作用を概念的に説明する説
明図

【図７】図２のＣＣＵのＣＰＵの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図８】図２のＣＣＵのＣＰＵの変形例の処理の流れを
示すフローチャート

【図９】本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＵのＣＰ
Ｕの処理の流れを示すフローチャート

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＵのＣ
ＰＵの処理の流れを示すフローチャート

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る内視鏡装置
の構成を示す構成図

【図１２】図１１の変形例を説明する第１の説明図

【図１３】図１１の変形例を説明する第２の説明図

【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る内視鏡装置
の構成を示す構成図

【図１５】従来の内視鏡装置の構成を示す第１の構成図

【図１６】従来の内視鏡装置の構成を示す第２の構成図

【図１７】図１６の内視鏡装置の作用を説明する説明図

【図１８】従来の内視鏡装置の作用を説明する説明図

【符号の説明】

１…内視鏡装置 ２…挿入部 ３…観察部位 ４…接眼部 ５…内視鏡 ６…ＴＶカメラヘッド ７…ＣＣＵ ８…表示装置 ９…光源装置 １１…対物レンズ １２ａ，１２ｂ，１２ｃ…リレーレンズ １２…像伝送光学系 １３…接眼レンズ １４…ライトガイド １５…結像レンズ １６…ＣＣＤ １７…信号ケーブル １８…モニタ ２１…光源ランプ ２２…光源絞り ２３…集光レンズ ２４…ライトガイドケーブル ２５…結合レンズ ２６…コネクタ ２８…ファイバ束 ３０…レンズ駆動装置 ３１…光学部 ３２…カメラヘッド部 ３３…光学フィルタ ３４…ゲイン回路 ３５…映像回路 ３６…明るさ検出回路 ３７…ＣＰＵ ３８…モードスイッチ ４０…照明用レーザ装置 ４１…視線撮影装置 ４５…光源絞り制御装置 ４７、４８…信号線 ５０…液晶ディスプレイ ５１…接眼レンズ ５２…ハーフミラー ５３…ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体像を形成する光学系と、 前記光学系が形成した前記物体像を撮像する固体撮像素
   子と、 前記固体撮像素子より出力された信号から作られた物体
   画像を表示するための表示装置と、 前記物体像を少なくとも複数以上の領域に分割し、各前
   記領域において測光を行う測光手段と、 前記表示装置の前記物体画像上の観察者の視線を検出す
   るための視線検出手段と、 前記視線検出手段の情報に対応した前記領域の前記測光
   手段からの測光情報に基づき、前記光学系と前記固体撮
   像素子間の光路長を変化させる光路長制御手段とを備え
   たことを特徴とする内視鏡装置。
2. 【請求項２】 物体像を形成する光学系と、 前記光学系が形成した前記物体像を撮像する固体撮像素
   子と、 前記固体撮像素子より出力された信号から作られた物体
   画像を表示するための表示装置と、 前記物体像を少なくとも複数以上の領域に分割し、各前
   記領域において測光を行う測光手段と、 前記表示装置の前記物体画像上の観察者の視線を検出す
   るための視線検出手段と、 前記物体画像の明るさを可変可能に調光する調光手段
   と、 前記視線検出手段の情報に対応した前記領域の測光情報
   に基づき、前記表示装置上の明るさを一定とするべく前
   記調光手段を制御する調光制御手段とを備えたことを特
   徴とする内視鏡装置。