JPH1048538A - 立体内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単眼立体視の手法を用い、簡単な構成にて立
体視を可能とする立体内視鏡を提供する。 【解決手段】 観察光学系３の内部に、立体視撮影用の
光学手段として透過波長の異なる少なくとも３種以上の
領域を有する色フィルタ２を設けたことにより、色フィ
ルタ２を透過した観察像が、伝達光学系４を介して、後
方の撮像素子５に入射され、得られた映像信号６を色成
分毎に分離し、変換及び合成されることで、左右目用の
二視差像の二映像出力信号１１を疑似カラーにて得る事
が可能な立体内視鏡１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体映像を得るこ
との可能な立体内視鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の内視鏡による映像は、奥行きに関
する情報が少なく複数の観察対象物間の距離がつかみに
くく、該映像を見ながらの作業においては、誤操作の虞
れがあるばかりでなく、作業者の心身にわたる疲労も大
きい等の課題を有していた。

【０００３】このような問題を解決すべく立体視可能な
内視鏡の開発が盛んに行われているが、その多くは、双
眼の観察レンズを用いて、左右目用の２視差像を取り込
み、二系列の光学系によってステレオ映像出力装置等に
伝達し、表示するように構成されている。しかしなが
ら、このような従来の立体内視鏡においては、輻輳角の
調整が困難である事と双眼の光学レンズ及び２系列の光
学系が併設されることにより、立体内視鏡の外径が太く
なり、体腔内等の細径の箇所への挿入が難しく、好まし
くなかった。

【０００４】また、この欠点を解消する手段として特開
昭57-219491号においては、双眼の光学レンズのそれぞ
れに互いに異なる偏光を有する偏光板を設置し、得られ
た二つの映像を単一のイメージガイドで伝達するものが
開示されているが、ここでは対物光学レンズが右目用と
左目用とで二つ備えられているために、結局先端部が大
型化し、体腔内等のような目的部位への挿入が妨げられ
る点で、上記従来の欠点を解消するに至らなかった。

【０００５】この輻輳角の調整及び太径化という欠点を
解消する物として、本発明者らは特願平6-269914号にお
いては、単眼の観察レンズにて、該レンズの有効口径内
の視差像を２つの偏光像として伝達する方法を用いた立
体内視鏡について提案している。即ち、この従来例の内
視鏡は、観察レンズの絞りの位置である光軸方向に対す
る実効中心またはその近傍に偏光方位角が各々異なる偏
光フィルタ対を分割して配設する。すると偏光フィルタ
対は、観察レンズの有効口径内に存する視差像を二つの
偏光像に変換して内視鏡内を伝搬させる。この２偏光像
を、時間分割もしくは時間並行に撮影して映像出力信号
に変換し、該映像出力信号をステレオ画像表示装置に入
力する。観察者は表示装置上の映像をステレオ画像とし
て観察する。

【０００６】しかしながら、観察像が前記偏光フィルタ
対を透過する事により生じる偏光特性を利用し視差像を
得る、このような立体内視鏡については、該偏光フィル
タ対と撮像素子の前に設置される検光子（偏光フィル
タ）との偏光方位角の整合性を取らないと視差像が得ら
れない。また、該偏光フィルタ対から撮像素子までの内
視鏡内部での観察像伝達の際の偏光の保持の度合いによ
って、二視差像が混ざり合うクロストークが発生するた
め、これを除去する手段を施さねばならない。

【０００７】これにより、立体内視鏡のシステム構成が
従来の内視鏡と比べ複雑となり、種々の調整も煩雑にな
る。また、従来の内視鏡等観察システムの光学系を一部
流用するといった方法での開発が難しいという点が、立
体内視鏡の実用化が芳しく進まない要因としてあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みて為された物であり、先端部を含む本体全体が単眼内
視鏡並に細くなるようにし、かつ、簡単な構成にて立体
視を可能とする立体内視鏡を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決する手段】上述した本発明の目的は、以下
の構成（１）〜（２）によって達成される。

【００１０】（１） 視差を有する一対の像を得るため
の立体内視鏡において、該立体内視鏡は一系列の光学系
を用いて映像の取り込み及び伝達を行うものであり、観
察像の光学系伝達の際に、立体映像を構成するために必
要な一対の視差像を発生させるために、該立体内視鏡の
光学結像部材の、一般に絞りを配置する位置である光軸
方向に対する実効中心またはその近傍に、透過波長の異
なる少なくとも２種以上の領域を有する色フィルタを設
け、該色フィルタを透過させることにより光束が２種以
上に分離されることを利用して視差像を得ることを特徴
とする立体内視鏡。

【００１１】（２） 前記色フィルタを透過することに
より２種以上に分離した観察像を、前記立体内視鏡の撮
像部に設置された撮像素子に入射させ、得られた映像信
号を色成分毎に分離し、その後、変換及び合成すること
で、左右目用の視差像の疑似カラー映像出力信号を得る
ことを特徴とする（１）記載の立体内視鏡。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下引き続き、本発明に基づく立
体内視鏡の要旨をさらに明確にするために、図面を利用
して実施の形態を説明する。

【００１３】（実施例１）図１は本実施例における立体
内視鏡の概略構成図である。図１において、１は単一の
光学系および光路のみを有する立体内視鏡である。２は
立体内視鏡１の単一の観察光学系３の中の光線が平行と
なる位置（一般に絞りを配置する位置）に設置される色
フィルタである。色フィルタ２は図２に示すような光の
３原色（赤：Ｒ、青：Ｂ、緑：Ｇ）のそれぞれに近い透
過波長を有する３領域からなる。図２における色フィル
タ２の各領域は、観察光学系３の有効口径内の伝搬光の
うちで、ステレオ像の構成に必要な視差をより多く含む
領域が、Ｂ及びＧの帯域の透過光となるように、また、
視差をあまり含まない領域はＲの帯域の透過光となるよ
う設定した。観察光学系３への入射光は、色フィルタ２
を透過することによりＲＧＢ各波長の３つの光束に分離
され、特にＢとＧは、領域が離間しているため大きく視
差を有する映像となる。それぞれの映像は、色フィルタ
２の透過部位毎で異なる色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を帯びた観察
像となり、複数枚のレンズやイメージファイババンドル
にて構成される単一の光路である伝達光学系４を介して
撮像素子であるＣＣＤ５まで伝達され、映像出力信号６
（例えばＮＴＳＣまたはＲＧＢ信号）に変換される。該
映像出力信号６は色成分分離回路７により３原色（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）に復調した後、映像信号合成回路８により左右
目用の２視差映像信号を発生させる。この際、３成分の
うち、ステレオ像の合成に必要な視差をより多く含む位
置関係の領域の透過光であるＢ及びＧ成分は左右目用の
出力信号として用い、Ｒ成分は左右目用ステレオ映像の
色調を調整するのに用いる。変換回路９は、例えばＢ成
分の色調をＧ成分に合わせて変換し色を揃えるのに用い
られる。変換回路９はＢおよびＧ各成分双方の色調を合
わせるのに用いても良い。Ｒ成分は上述のように色の調
整に用いるため、分岐回路１０を通し二系列に分岐し
て、増幅後にＢ、Ｇ成分より成る各出力信号に加える。
これにより、二視差像を疑似カラーの２映像出力信号１
１として発生させる事ができる。２映像出力信号１１は
左右目用映像信号として図示しないモニタ装置に出力さ
れる。モニタ装置としては、公知の時分割方式のモニタ
を液晶シャッタ眼鏡を用いて観察することができる。ま
たは、公知の時間並行表示可能なレンチキュラ式立体画
像表示装置や、特開平７−１４０４１８号公報に記載さ
れた方式の立体画像表示装置等を用いれば、眼鏡無しで
立体画像観察することもできる。

【００１４】また、前記色フィルタは図３や図４に示す
様に、良好な立体知覚を得るために各色フィルタの位
置、大きさ形状等を変更する事も可能である。また、本
実施例においては良質のカラー画像を得るためにＲＧＢ
３色の領域からなる色フィルタを用いたが、同面積の２
色の領域を有する色フィルタを用い、２色カラー画像を
得るものであっても良い。色フィルタは複数のフィルタ
を適当な形状に成型し、組み合わせて作成しても良く、
１枚のフィルタ上に透過波長の異なる複数の材料を塗装
又は蒸着して構成しても良い。また、各構成部材の位
置、大きさ形状は本発明の趣旨に反しない限り任意であ
る。

【００１５】（実施例２）図５は本発明の実施例２にお
ける立体内視鏡の先端部の構造を示す構造図である。本
実施例において、基本的な撮像部分及び映像信号処理に
ついては前記の実施例１と同一であるため、説明を省略
する。本実施例においては、光ファイババンドルからな
る被写体照明用のライトガイド１２を立体内視鏡に配設
する事により、暗所でも立体視が可能となる。但しライ
トガイド１２の大きさ形状および位置は被写体照明の可
能な範囲に於いて任意である。なお、光源はメタルハラ
イド等の白色光源に限定される物ではなく、赤外や紫外
領域の光源を用いてもよく、適当な光源を選択する事で
被写体由来の励起光の観察を可能にできる利点がある。

【００１６】（実施例３）図６は本発明の実施例３にお
ける立体内視鏡の基部側構造を示す概略図である。本実
施例においては、照明用光学系を有している事に特徴が
ある点で、実施例２と同一であるが、実施例２は観察お
よび伝達光学系と照明光学系（ライトガイド）が別個で
あるのに対して、前記観察および伝達光学系が照明光学
系を兼ねる。基本的な撮像部分及び映像信号処理につい
ては前記の実施例１と同一であるため、説明を省略す
る。伝達光学系３と撮像素子であるＣＣＤ５の間に、ハ
ーフミラーやプリズム等により構成された、ビームスプ
リッタ１３を配置し光源１４からの照明光を入射させ
る。観察光学系３透過後に物体に照射された光は、反射
後に再び観察光学系３に入射し、伝達光学系４を通過
後、ビームスプリッタ１３を透過し、ＣＣＤ５にて撮影
される。但しビームスプリッタ１３の大きさ形状および
位置は被写体照明の可能な範囲に於いて任意である。な
お、光源はメタルハライド等の白色光源に限定される物
ではなく、赤外や紫外領域の光源を用いてもよく、適当
な光源を選択する事で被写体由来の励起光の観察を可能
にできる利点がある。

【００１７】（実施例４）図７は本発明の実施例４にお
ける立体内視鏡の先端部の構造を示す概略図である。本
実施例において、基本的な撮像部分及び映像信号処理に
ついては前記の実施例１と同一であるため、説明を省略
する。本実施例においては、本体の先端部に鏡面を有す
るプリズム１５を設けることで、内視鏡長尺方向に対し
て側方にある物体を観察することが可能である。但し前
記プリズム１５の大きさ形状および位置は側方観察の可
能な範囲に於いて任意である。

【００１８】

【発明の効果】本発明の立体内視鏡は、上述のごとく構
成されることにより、単一の観察光学系および伝達光学
系のみを有する通常の内視鏡と同様の外径やコストに
て、カラー立体映像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における立体内視鏡の概略構
成図である。

【図２】本発明の実施例１における色フィルタ２の構成
例である。

【図３】本発明の実施例１の変形例における色フィルタ
の構成図である。

【図４】本発明の実施例１の変形例における色フィルタ
の構成図である。

【図５】本発明の実施例２における立体内視鏡の先端部
の構成の説明図である。

【図６】本発明の実施例３における立体内視鏡の構造の
説明図である。

【図７】本発明の実施例４における立体内視鏡の先端部
の構成の説明図である。

【符号の説明】

１：立体内視鏡 ２：色フィルタ ３：観察光学系 ４：内視鏡内部の伝達光学系 ５：ＣＣＤ ６：映像出力信号 ７：色成分分離回路 ８：映像信号合成回路 ９：色成分変換回路 １０：Ｒ成分分岐回路 １１：疑似カラー二視差映像出力信号 １２：被写照明体用ライトガイド １３：ビームスプリッタ １４：光源 １５：プリズム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視差を有する一対の像を得るための立体
   内視鏡において、該立体内視鏡の単一の光路中に透過波
   長の異なる少なくとも２種以上の領域を有する色フィル
   タを設けたことを特徴とする立体内視鏡。
2. 【請求項２】 前記色フィルタを透過することにより２
   種以上に分離した観察像を、前記立体内視鏡の撮像部に
   設置された撮像素子に入射させ、得られた映像信号を色
   成分毎に分離することによって、左右目用の視差像の疑
   似カラー映像出力信号を得る事を特徴とする、請求項１
   に記載の立体内視鏡。