JPH11168717A

JPH11168717A - ビデオスコープ

Info

Publication number: JPH11168717A
Application number: JP9333809A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Yamakita; 裕文山北; Tokuo Saeki; 徳夫佐伯; Kiyoko Oshima; 希代子大嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のビデオスコープでは、画ぶれが発生した
さいの表示画像は、その画ぶれの影響を残しているとい
う課題があった。【解決手段】対物レンズ４は対象物からの反射光を集光
し、ＣＣＤ５は対物レンズ４が集光した光を映像信号に
変換し、その映像信号は、カメラコントロールユニット
８に入力される。このようにしてカメラコントロールユ
ニット８に入力される、タイミングの異なる２つの映像
信号の画像について、画ぶれ量検出部９は、先のタイミ
ングの画像に対する後のタイミングの画像の画ぶれ量お
よびぶれ方向を検出する。そして、画ぶれ量制御部１０
は、後のタイミングの画像を、検出された画ぶれ量およ
びぶれ方向に応じて平行移動するように、後のタイミン
グの画像の映像信号の信号処理を制御し、画像信号処理
部１３は、その制御に基づいて、信号処理を行う。これ
により、実質上画ぶれが起こらなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用あるいは歯
科用の内視鏡システム等に使用されるビデオスコープに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下に、従来のビデオスコープの一例を
図面を参照して説明する。

【０００３】図３に、従来のビデオスコープの一例とし
て、実用新案登録番号第３０２１１４６公報に示され
る、支持部付き歯科用内視鏡装置の斜視図を示す。

【０００４】図３おいて、１０１は撮像素子、１０２は
反射鏡、１０３は支持部材、１０４はレストバー、１０
５は取付部材、１０６はねじ、１０７はナット、１０８
はケーブル、１０９は処理装置、１１０はモニタ装置で
ある。

【０００５】このような従来の歯科用内視鏡装置は、撮
像素子１０１等からなるスコープ部を、レストバー１０
４を支点とすることによって安定させ、手ぶれを防止す
る。

【０００６】図４に、従来のビデオスコープの一例とし
て、特開平８−２９７０１公報に示される、立体視内視
鏡システムの立体視の信号処理系の構成のブロック図を
示す。

【０００７】図４において、１１２は立体視用内視鏡、
１１３は立体画像処理装置、１１４は立体視用モニタ、
１１５は立体視用メガネ、１１６は挿入部、１１７は先
端部、１１８Ｌと１１８Ｒは対物レンズ系、１１９Ｌと
１１９ＲはＣＣＤ、１２０Ｌと１２０Ｒは映像信号ケー
ブル、１２１Ｌと１２１Ｒはコントロールユニット、１
２２Ｌと１２２Ｒは画像補正回路、１２３は立体画像信
号処理回路、１２４はタイミングコントローラである。

【０００８】このような従来の立体視内視鏡システム
は、二つの撮像信号系に対して画像の位置ずれ等を電気
的に任意に補正する手段を設けることにより、立体観察
に適した質のよい立体視用画像を得ることを可能として
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たビデオスコープの場合、以下のような課題が残されて
いる。その課題とは、ビデオスコープが診断あるいは治
療される部位に到達するまでの内視鏡操作では、ビデオ
スコープから得られる動画の画ぶれが発生しやすいとい
うことである。また、診断部位あるいは治療部位を特定
した後、拡大して観察しようとすると、画ぶれが顕著で
ある。そのため、鉗子操作など外科的治療を施す内視鏡
手術が長時間にわたってしまう場合などは、画ぶれによ
って、術者が船酔い感を感じ、非常に疲労する。このよ
うな画ぶれを防止する目的のために、ビデオスコープの
挿入部に振動防止のための支持部材を設けると、使用者
は、操作時にその支持部材が邪魔になり煩わしさを感
じ、また、その支持部材のみで、振動を完全に防止する
には限界がある。さらに、立体視可能なビデオスコープ
の場合、画ぶれが発生すると、画像観察者は、通常の二
次元画像よりさらに大きく疲労を感じるうえ、左画像と
右画像の画ぶれ量が異なると、垂直方向の視差が異なる
ので特に疲労感を増す。

【００１０】本発明は、このような従来のビデオスコー
プでは、画ぶれが発生したさいの表示画像は、その画ぶ
れの影響を残しているという課題を考慮し、画ぶれが発
生したさいの表示画像に、その画ぶれの影響を実質上残
さないビデオスコープを提供することを目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、対
象物からの光を集光する第一集光手段と、前記第一集光
手段が集光した光を電気信号に変換する第一撮像素子
と、前記第一撮像素子からの電気信号の、所定の第一タ
イミングの画像と、前記第一タイミングの後の所定の第
二タイミングの画像との第一画ぶれ量およびぶれ方向を
検出する第一画ぶれ検出手段と、前記第一画ぶれ検出手
段が検出した第一画ぶれ量およびぶれ方向に基づいて、
前記第二タイミングの画像を平行移動させる第一画ぶれ
補正手段と、前記第一集光手段および前記第一撮像素子
を収納する、細長の筒状の収納部とを備えたことを特徴
とするビデオスコープである。

【００１２】請求項４の本発明は、対象物からの光を集
光する第二集光手段および第三集光手段と、前記第二集
光手段が集光した光を電気信号に変換する第二撮像素子
と、前記第三集光手段が集光した光を電気信号に変換す
る第三撮像素子と、前記第二撮像素子からの電気信号
の、所定の第三タイミングの画像と、前記第三タイミン
グの後の所定の第四タイミングの画像との第二画ぶれ量
およびぶれ方向を検出する第二画ぶれ検出手段と、前記
第三撮像素子からの電気信号の、前記第三タイミングの
画像と、前記第四タイミングの画像との第三画ぶれ量お
よびぶれ方向を検出する第三画ぶれ検出手段と、前記第
二画ぶれ量または前記第三画ぶれ量のうちの一方が他方
と実質上等しくなるように、前記第四タイミングの一方
の画像を平行移動させる第二画ぶれ補正手段と、前記第
二集光手段、前記第三集光手段、前記第二撮像素子およ
び前記第三撮像素子を収納する、細長の筒状の収納部と
を備えたことを特徴とするビデオスコープである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００１４】（実施の形態１）先ず、本発明の実施の形
態１のビデオスコープの構成を説明する。

【００１５】図１に、本発明の実施の形態１のビデオス
コープの信号処理系の構成を示すブロック図を示す。

【００１６】図１において、１はビデオスコープ本体、
２はビデオスコープ本体１が口腔等の被検部位に挿入す
るさいのビデオスコープ本体１の挿入部、３は使用者が
ビデオスコープ本体１を使用するときに握る操作部、４
は対物レンズ、５はＣＣＤ（撮像素子）、６は信号ケー
ブル、７は画ぶれ補正切換ボタン、８はカメラコントロ
ールユニット、９は画ぶれ量検出部、１０は画ぶれ量制
御部、１３は画像信号処理部、１１は画像表示部であ
る。なお、挿入部２は、対物レンズ４およびＣＣＤ５を
収納するものであり、細長の筒状の形状である。また、
対物レンズ４およびＣＣＤ５は、挿入部２の先端部に収
納されている。

【００１７】次に、本発明の実施の形態１のビデオスコ
ープの動作を説明する。

【００１８】対物レンズ４は、所定の光源からの光の、
例えば口腔の所定の歯等の対象物からの反射光等を集光
し、ＣＣＤ５は、対物レンズ４が集光した光を映像信号
としての電気信号に変換する。その映像信号は、信号ケ
ーブル６によって、カメラコントロールユニット８に入
力される。このときの映像信号の画像を第一タイミング
の画像ということにする。その画像は、さらに伝送され
て画像表示部１１に映し出される。その画像表示部１１
は、通常の二次元画像を表示することができるモニター
なら何でもかまわない。

【００１９】その次のタイミングで、同様にして、映像
信号は、カメラコントロールユニット８に入力される。
このときの映像信号の画像を第二タイミングの画像とい
うことにする。その第二タイミングの画像の映像信号が
入力されると同時に、画ぶれ量検出部９は、第一タイミ
ングの画像に対する第二タイミングの画像の画ぶれ量お
よびぶれ方向を検出する。その画ぶれ量およびぶれ方向
は、第一タイミングの画像を複数の均一な大きさのブロ
ックに分割し、また同様に、第二タイミングの画像を複
数の均一な大きさのブロックに分割して、対応するブロ
ック毎に動きベクトルを検出し、その平均をとることに
よって決まるものである。次に、画ぶれ量制御部１０
は、第二タイミングの画像を、検出された画ぶれ量およ
びぶれ方向に応じて平行移動するように、第二タイミン
グの画像の映像信号の信号処理を制御し、画像信号処理
部１３は、その制御に基づいて、信号処理を行う。そし
て、第二タイミングの画像は、画像表示部１１に表示さ
れる。その第二タイミングの画像の映像信号は、上述し
たとおり、信号処理されているので、画像表示部１１に
表示されるさい、実質上画ぶれが起こらない。このよう
な動作が繰り返されることによって、画ぶれが防止され
る。

【００２０】ところで、第二タイミングの画像が平行移
動し、画像表示部１１に表示されるさいに、その画像表
示部１１のフレーム内のいずれかで空白部ができないよ
うにするために、ＣＣＤ５には、そのフレームの大きさ
に基づく大きさの有効画素の回りに余剰画素が配置され
ている。この余剰画素部分の画像が使用されることによ
り、第二タイミングの画像が平行移動しても、画像表示
部１１のフレーム内には、空白部ができない。そのた
め、ＣＣＤ５として、有効画素数より例えば１０％から
２０％程度画素数の多いものを使用する。

【００２１】なお、画ぶれを補正するしないの切換操作
は、操作部３に設けられた画ぶれ補正切換ボタン７を切
り換えることで行える。

【００２２】したがって、特にトラッカーのような挿入
補助器具を使わない内視鏡で、操作時にビデオスコープ
が不安定な場合、例えば、歯科用ビデオスコープ等の場
合に特に有効である。

【００２３】なお、実施の形態１では、挿入部２の先端
部に、対物レンズ４およびＣＣＤ５は、収納されるとし
たが、挿入部２に像伝送光学系のリレーレンズを実装
し、操作部３にＣＣＤ５を内蔵したタイプのスコープと
してもよい。

【００２４】（実施の形態２）先ず、本発明の実施の形
態２のビデオスコープの構成を説明する。

【００２５】図２に、本発明の実施の形態２のビデオス
コープの信号処理系の構成を示すブロック図を示す。

【００２６】図２において、１はビデオスコープ本体、
２は被検部位に挿入する挿入部、３はビデオスコープ本
体１を使用するときに握る操作部である。４Ｌおよび４
Ｒは対物レンズ、５Ｌおよび５ＲはＣＣＤ（撮像素子）
である。それら対物レンズ４Ｌ、４Ｒ、ＣＣＤ５Ｌ、５
Ｒは、ビデオスコープ本体１の挿入部２の内部に、左眼
用、右眼用として設置され、それぞれ左眼用対物レンズ
４Ｌ、右眼用対物レンズ４Ｒ、左眼用ＣＣＤ５Ｌ、右眼
用ＣＣＤ５Ｒとする。６Ｌおよび６Ｒは信号ケーブル、
７は画ぶれ補正切換ボタン、８Ｌおよび８Ｒはカメラコ
ントロールユニット、９Ｌおよび９Ｒは画ぶれ量検出
部、１０は画ぶれ量制御部、１１は画像表示部、１２は
立体画像信号処理部である。なお、挿入部２は、対物レ
ンズ４Ｌ、４ＲおよびＣＣＤ５Ｌ、５Ｒを収納するもの
であり、細長の筒状の形状である。また、対物レンズ４
Ｌ、４ＲおよびＣＣＤ５Ｌ、５Ｒは、挿入部２の先端部
に収納されている。

【００２７】次に、本発明の実施の形態２のビデオスコ
ープの動作を説明する。

【００２８】左眼用対物レンズ４Ｌおよび右眼用対物レ
ンズ４Ｒに取り込まれた画像それぞれは、実施の形態１
と同様にして、左眼用ＣＣＤ５Ｌ、右眼用ＣＣＤ５Ｒに
よって映像信号に変換される。それら２つの映像信号
は、左眼用信号ケーブル６Ｌまたは右眼用信号ケーブル
６Ｒによって、それぞれ左眼用カメラコントロールユニ
ット８Ｌまたは右眼用カメラコントロールユニット８Ｒ
に入力される。このときの左眼用カメラコントロールユ
ニット８Ｌに入力される画像を第三タイミングの左眼用
画像ということにする。同様に、右眼用カメラコントロ
ールユニット８Ｒに入力される画像を第三タイミングの
右眼用画像ということにする。それら左眼用画像の映像
信号および右眼用画像の映像信号は、立体画像信号処理
部１２に入力される。そして、立体画像信号処理部１２
は、左眼用画像の映像信号および右眼用画像の映像信号
を立体画像生成するように処理し、画像表示部１１に出
力する。そして立体画像が、画像表示部１１で表示され
る。

【００２９】その次のタイミングで、同様にして、２つ
の映像信号は、カメラコントロールユニット８Ｌまたは
８Ｒに入力される。このときの左眼用カメラコントロー
ルユニット８Ｌに入力される画像を第四タイミングの左
眼用画像ということにし、右眼用カメラコントロールユ
ニット８Ｒに入力される画像を第四タイミングの右眼用
画像ということにする。さて、第四タイミングの画像の
映像信号が入力されると同時に、画ぶれ量検出部９Ｌお
よび９Ｒは、それぞれ第三タイミングの左眼用画像また
は右眼用画像に対する第四タイミングの画像の画ぶれ量
およびぶれ方向を検出する。その画ぶれ量およびぶれ方
向は、実施の形態１で説明したようにして検出される。
先端にＣＣＤ５Ｌ、５Ｒを内蔵した電子ビデオスコープ
の場合、挿入部２の振動方向によって、ＣＣＤ５Ｌ、５
Ｒの振動する量が異なるため、両者の画ぶれ量が異なっ
てくる。

【００３０】次に、画ぶれ量制御部１０は、左眼用画像
についての画ぶれ量と、右眼用画像についての画ぶれ量
とを比較し、両者の画ぶれ量のうちの一方の画ぶれ量を
他方の画ぶれ量にあわせて、左眼用画像または右眼用画
像の一方を平行移動するように、第四タイミングの左眼
用画像または右眼用画像の一方の信号処理を制御し、立
体画像信号処理部１２は、その制御に基づいて、第四タ
イミングの画像の信号を立体画像信号に変換する。

【００３１】そして、第四タイミングの画像は、画像表
示部１１に表示される。その第四タイミングの画像の映
像信号は、上述したとおり、信号処理されているので、
画像表示部１１に表示される画像は、立体画像として実
質上画ぶれが起こらない。このような動作が繰り返され
ることによって、立体画像としての画ぶれが防止され
る。なお、画像表示部１１は、例えば前面に偏光シャッ
タを備えたものであり、使用者は、偏光メガネを使用す
ることにより立体視が可能になる。この画像表示部１１
の構成は、その他の両眼式の立体テレビ方式、例えばメ
ガネの必要のないレンチキュラレンズ方式、パララック
スバリア方式、あるいはこれらを応用した方式のもので
もかまわない。

【００３２】なお、ＣＣＤ５Ｌ、５Ｒとしては、実施の
形態１のＣＣＤ５と同様に、有効画素数より例えば１０
％から２０％程度画素数の多いものを使用する。

【００３３】また、画ぶれを補正するしないの切換操作
は、操作部３に設けられた画ぶれ補正切換ボタン７を切
り換えることで行える。

【００３４】また、ビデオスコープの構造は、挿入部２
に像伝送光学系のリレーレンズを実装し、操作部３にＣ
ＣＤ５Ｌ、５Ｒを内蔵したタイプのものであってもかま
わない。

【００３５】また、左眼用画像および右目用画像それぞ
れについて、実施の形態１で説明したようにして、画ぶ
れを補正するとしてもよい。それにより、動画として
も、立体画像は、画ぶれは起こらないことになる。

【００３６】さらに、上述した実施の形態では、画ぶれ
量およびぶれ方向は、タイミングの異なる２つの画像
の、各ブロックの動きベクトルの平均を用いることによ
って検出されるとしたが、画ぶれ量およびぶれ方向は、
各ブロックの動きベクトルの平均を用いるのではなく、
対象画像内の特定の物についての動きベクトルを用いる
ことによって検出されるとしてもよい。また、画ぶれ量
およびぶれ方向は、上述した方法によって検出されるも
のに限定されるものではなく、どのような方法によって
検出されるものであってもかまわない。

【００３７】本発明が従来例と大きく異なる点は、立体
視が可能なビデオスコープに画ぶれ量を補正するシステ
ムを付加し、操作部３に設けた画ぶれ補正切換ボタン７
で画ぶれ補正の使用の有無の切換をできるようにした点
である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、操作によってビデオスコープ本体が振動
し画ぶれが発生しても、その画像が表示されるさい、実
質上画ぶれを起こさないビデオスコープを提供すること
ができる。その結果、その画像の観察者の船酔い感、疲
労感が低減する。

【００３９】また、本発明のビデオスコープは、画ぶれ
を補正する、補正しないの切換をする切換ボタンを、ビ
デオスコープ本体の操作部に設けたので、画ぶれ補正を
行う必要のないときには、通常の画像を提供することが
できる。

【００４０】このように、本発明は、画ぶれによる船酔
い感、疲労感を低減でき、操作性のよいビデオスコープ
を提供することができるので工業的価値は極めて大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のビデオスコープの信号
処理系の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態２のビデオスコープの信号
処理系の構成を示すブロック図である。

【図３】従来の支持部付き歯科用内視鏡装置の構成を示
す斜視図である。

【図４】従来の立体視内視鏡システムにおける立体視の
信号処理系の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ビデオスコープ本体２挿入部３操作部４対物レンズ４Ｌ左眼用対物レンズ４Ｒ右眼用対物レンズ５ＣＣＤ５Ｌ左眼用ＣＣＤ５Ｒ右眼用ＣＣＤ６信号ケーブル６Ｌ左眼用信号ケーブル６Ｒ右眼用信号ケーブル７画ぶれ補正切換ボタン８カメラコントロールユニット８Ｌ左眼用カメラコントロールユニット８Ｒ右眼用カメラコントロールユニット９画ぶれ量検出部９Ｌ左眼用画ぶれ量検出部９Ｒ右眼用画ぶれ量検出部１０画ぶれ量制御部１１画像表示部１２立体画像信号処理部１３画像信号処理部１０１撮像素子１０２反射鏡１０３支持部材１０４レストバー１０５取付部材１０６ねじ１０７ナット１０８ケーブル１０９処理装置１１０モニタ装置１１２立体視用内視鏡１１３立体画像処理装置１１４立体視用モニタ１１５立体視用メガネ１１６挿入部１１７先端部１１８Ｌ、１１８Ｒ対物レンズ系１１９Ｌ、１１９ＲＣＣＤ１２０Ｌ、１２０Ｒ映像信号ケーブル１２１Ｌ、１２１Ｒコントロールユニット１２２Ｌ、１２２Ｒ画像補正回路１２３立体画像信号処理回路１２４タイミングコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物からの光を集光する第一集光手段
と、前記第一集光手段が集光した光を電気信号に変換する第
一撮像素子と、前記第一撮像素子からの電気信号の、所定の第一タイミ
ングの画像と、前記第一タイミングの後の所定の第二タ
イミングの画像との第一画ぶれ量およびぶれ方向を検出
する第一画ぶれ検出手段と、前記第一画ぶれ検出手段が検出した第一画ぶれ量および
ぶれ方向に基づいて、前記第二タイミングの画像を平行
移動させる第一画ぶれ補正手段と、前記第一集光手段および前記第一撮像素子を収納する、
細長の筒状の収納部とを備えたことを特徴とするビデオ
スコープ。
【請求項２】前記第一集光手段および前記第一撮像素子
は、前記収納部の先端部に収納されることを特徴とする
請求項１記載のビデオスコープ。
【請求項３】前記第一画ぶれ量およびぶれ方向は、前記
第一タイミングの画像を構成する複数のブロックと、前
記第二タイミングの画像を構成する複数のブロックの、
対応するブロック間の動きベクトルに基づくものである
ことを特徴とする請求項１または２記載のビデオスコー
プ。
【請求項４】対象物からの光を集光する第二集光手段お
よび第三集光手段と、前記第二集光手段が集光した光を電気信号に変換する第
二撮像素子と、前記第三集光手段が集光した光を電気信号に変換する第
三撮像素子と、前記第二撮像素子からの電気信号の、所定の第三タイミ
ングの画像と、前記第三タイミングの後の所定の第四タ
イミングの画像との第二画ぶれ量およびぶれ方向を検出
する第二画ぶれ検出手段と、前記第三撮像素子からの電気信号の、前記第三タイミン
グの画像と、前記第四タイミングの画像との第三画ぶれ
量およびぶれ方向を検出する第三画ぶれ検出手段と、前記第二画ぶれ量または前記第三画ぶれ量のうちの一方
が他方と実質上等しくなるように、前記第四タイミング
の一方の画像を平行移動させる第二画ぶれ補正手段と、前記第二集光手段、前記第三集光手段、前記第二撮像素
子および前記第三撮像素子を収納する、細長の筒状の収
納部とを備えたことを特徴とするビデオスコープ。
【請求項５】前記第二集光手段、前記第三集光手段、前
記第二撮像素子および前記第三撮像素子は、前記収納部
の先端部に収納されることを特徴とする請求項４記載の
ビデオスコープ。
【請求項６】前記第二画ぶれ量およびぶれ方向は、前記
第二撮像素子からの電気信号の、前記第三タイミングの
画像を構成する複数のブロックと、前記第四タイミング
の画像を構成する複数のブロックの、対応するブロック
間の動きベクトルに基づくものであり、前記第三画ぶれ
量およびぶれ方向は、前記第三撮像素子からの電気信号
の、前記第三タイミングの画像を構成する複数のブロッ
クと、前記第四タイミングの画像を構成する複数のブロ
ックの、対応するブロック間の動きベクトルに基づくも
のであることを特徴とする請求項４または５記載のビデ
オスコープ。
【請求項７】前記第一画ぶれ補正手段または前記第二画
ぶれ補正手段の使用を選択する選択手段を備えたことを
特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のビデオス
コープ。