JPH02124132A - 立体内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、立体視機能を有する内視ｖＬ装置に関する。

［従来の技術１ 従来、内視鏡先端部に視差をもつ位置に配置された２系
統の撮像用の光学系を設け、各々の結像面に端面が来る
ように配置されたイメージガイドにより各々の画像を接
眼部に導き、伝達された画°像をそれぞれ左眼、右眼′
Ｃ−観察することにより立体感のある視野を得ることは
、いわゆる双眼内視鏡として公知である。

また、視差をもつ位置に配置された撮像用の光学系を２
系統右し、各々の結像面にｃｃｏ′ｆｆのｍ像手段を配
置し、得られた２種類の画像を左画像、右画像として各
々の画像をフィールドごとに交互に表示させると同時に
、表示装置と観察者との間に設けたシャッタ等を垂直同
期信号に同期させて開閉させ、左眼では左画像のみを、
右眼では右画像のみを観察することにより立体感のある
テレビジョン映像を作成可能であることはＶＨＤ方式の
ビデオディスク等により公知である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、内視鏡の視野は見落しを防止する為、また、
挿入時の操作性を確保する為、かなり広い画角を持つこ
とが要求される。逆に良好な立体感を得る為には視野は
ある程度狭い画角であることが必要である。この背反す
る事項の為、内視鏡画像におりる立体視は通常の立体ア
レビジョン画像における立体感はどには良好な立体感を
得にくい。

また、内視鏡では、広い両角の対物光学系を用いる為画
面周辺部で強い歪曲収差が発生する。この為、右眼画像
どｈ−眼画像どの間で歪みによる形状の差胃が発生し７
立体感を得る妨げになる。

本発明は、上記ＵＧ情に鑑みでなされたものであり、良
好な立体感を得ることができるようにした立体内視鏡装
置を提供することを目的どしている。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の立体内
視鏡装置は、挿入部先端部における視差を右Ｊ−る複数
の位置から得られる複数の像を撮像可能な撮像手段を備
え、前記Ｓ像手段によって得られる複数の画像のうちの
一対を右画像。

左画像どして表示手段に表示し、これらをそれぞれ右眼
、左眼で観察すること【、′より表示像の立体的ル２識
を可能としたものにおいて、前記右画像。

左画像の対応する部分をそれぞれ拡大する手段を設け、
左右画像の対応する部分を拡大づることにより、対象部
位を大きく表示して良好な立体感を得ることができるよ
うにしたものである。

「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４１いし第７図は本発明の一実施例に係り、第１
図は内視鏡装置の基本的構成を承り説明図、第２図は信
号処理系の具体的構成を示すブロック図、第３図番１１
回転フィルタを承り正面図、第４図は立体画像を得るた
めの処理を行う立体視処理部の構成を示づブロック図、
第３）図は通常の電子式内視鏡より出力される画像１５
号をカラーＣＲＴモニタへ表示したときのモニタ画面を
示ｉＪ説明図、第６図は注目部位を拡大表示したときの
モニタ画面を示す説明図、第７図は立体６１するための
表示部の構成を示す説明図である。

第１図に示づように本実施例の内視鏡装置１は、立体画
像を得るためのステ１ノオビデオイメージスＶ−ブ（以
下、スｉしＡス」−ブど略す。）２ど、このステレＡス
コープ２に赤、緑、青、つまりＲ２Ｏ，Ｂの時系列的照
明光（面順次光とも記す、、）を供給づる光源手段及び
このスデ（ノオス］−プ２の一方、例えば石側（ライ１
〜二ｒ）のＣ０Ｄ３　ｒの信号処理を行う′ｆ′−段を
備えた第１ビデＡシスデムセンタ（カメラ−］］ン；−
ロールコーニッとも呼ぶ。

＞４ｒと、他１ノ、つまり左側（１ノット：ρ）のＣＣ
Ｄ３ｆＪの信号処理を行う第２ビデオシスデムセンタ４
ρど、これら両ビデオシスｊムセンタ４ｒ。

４ρから出力される２種のｒ、Ｊ）ｉｉｊｉ（ｌを立体
視でさるように画像処理覆る立体視処理部５と、この画
＠処理された画像を表示４る表示部６とから構成される
。

前記スプレＡスコーゾ２は、細長の挿入部７を右し、こ
の挿入部７内には照明光を伝送するライ１〜・ガイド８
が挿通され、このライトガイド８は挿入部７の後端に連
設された操作部１１から外部（−延出されたＪ−ユバ−
１ノルコード（図示略）内をさらに挿通され、第１ビデ
オシステムセンタ４ｒの光源コネクタ受＆ｔ１３ｒ（第
２図参照）に接続Ａることによりぞの入射端面に光源部
１４ｒからの面順次光が供給される。このライ１−ガイ
ド９　！、Ｚ　Ｊ、り伝送された照明光は、出射※ん而
から対象部位に向けて出射される。

１１ら配挿入部８の先端部にはさらに一対の対物ｌノン
ズ１５ｒ、１５．０が設りられており、これら対物１ノ
ンズ１５ｒ、１５ｇの結像位置にはそれぞれＣ０Ｄ３ｒ
、３．１１に設（プられた躍像面が位置するようになっ
ている。これらのＣＣＤ３ｒ、：ｌｌにより撮像面に結
像した被写体は光電変換される。

前記ＣＣＤ３ｒ、３ｆＪで光電変換された信号は、第１
及び第２ビデオシステムゼンタ４ｒ、４ρ内の（ｉｔ号
処理系により、それぞれ信号処理され、立体視処理部５
に入力される。尚、第１ビデＡシスデムセンタ４ｒは第
２ビデオシステムセンタ４．Ｉｌにコン］−ロール信号
を送り、これら２つのビデ副システムセンタ４ｒ、４．
ｉ１は同期した信号処理を行えるようにしている。

前記第１及び第２ビデオシステムセンタ４ｒ。

４．０の構成を第２図に示り′。

第１ビデオシステムセンタ４ｒの光源部１４ｒにおいで
、点灯装置１８ｒで点灯されるランプ１９ｒは、絞り装
置２１ｒを通し、ざらにモータ２２ｒにより回転駆動さ
れる回転フィルタ２３ｒを通して、この光源コネクタ受
け１３ｒに接続されるライトガイド９の入射光を供給す
る。

前記モータ２２ｒはモータドライバ２４ｒのドライブ信
号により回転速度が一定となるように制御される。この
モー９２２ｒにより回転”される回転フィルタ２３ｒは
、第３図に示すように円板状フィルタ枠に設けた３つの
扇状の開口部分に、それぞれ赤、緑、青の色透過フィル
タ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂが取付けである。また、フィ
ルタ枠には前記フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂの例え
ば内側に、各色透過フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂの
フィルタ位置等を検出できるようにするためのエンコー
ダ用反射板２６ｒｔｆｉ設けである。

前記反射板２６ｒには、回転フィルタ２３ｒの回転位置
検出の際の基準位置となるスタートパルス用の反射部２
７ｒが他の部分とは異る反射率を有する部材で、周方向
の１箇所に設けである。また、この内側に、Ｒ，Ｇ、Ｂ
の色透過フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂのフィルタ位
置を検出し、リードパルスを生成できるようにするため
の反射部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが設けである。さらに
、この内側の円周部分には回転フィルタ２３ｒの回転数
を検出するための反射部２９ｒ、２９ｒ、・・・が設け
である。しかして、反射板２６ｒに対面してフォトリフ
レクタ等を用いたエンコーダ３１ｒ（第２図参照）が配
設され、前記各反射部２７ｒ。

２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２９ｒによる反射光から回転
フィルタ２３ｒの回転の状態を検出し、スタートパルス
、リードパルス、ＦＧパルスを出力する。

前記エンコーダ３１ｒの出力パルス、つまりリードパル
スに同期して、ＣＯＤドライバ３２ｒは、ＣＣＤ３　ｒ
にドライブ信号を印加し、光電変換した信号を読出す。

この場合、各色透過フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂに
よる照明期間の終了と共に、エンコーダ３１ｒからリー
ドパルスが出力され、このリードパルスと共にＣＯＤド
ライバ３２ｒは読出し用ドライブ信号をＣ０Ｄ３ｒに出
力する。しかして、ＣＣＤ３　ｒから読出された信号は
プリアンプ３３ｒに入力され、このプリアンプ３３ｒに
て増幅され、プロセス回路３４ｒに入力される。このプ
ロセス回路３４ｒによって、γ補正、ホワイトバランス
及び波形整形等の信号処理を行った後、Ａ／Ｄコンバー
タ３５ｒにてアナログ映像信号をデジタル化し、メモリ
部３６ｒに入力する。

尚、前記プロセス回路３４ｒの出力信号は、調光回路３
７ｒにも入力され、この調光回路３７ｒにて例えば１フ
レ一ム分についての映像信号の平均レベル信号を調光信
号として絞り装置２１ｒに出力し、絞り母を制御して照
明光量を自動調光する。

前記メモリ部３６ｒは、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用フレームメモ
リ３８Ｒ，３８Ｇ、３８Ｂから構成され、赤、緑、青の
各色透過フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ。

２５Ｂを通した赤、緑、青の面順次の照明のもとてそれ
ぞれ撮像した面順次撮像信号Ｒ，Ｇ、Ｂがそれぞれ１フ
レ一ム分づつ順次（時系列的）に格納される。しかして
、Ｒ，Ｇ、Ｂの時系列信号が１フレ一ム分格納されると
、これらに同時に読出され、同時化されたＲ、Ｇ、Ｂ信
号はそれぞれＤ／Δ変換器３９ａ、３９ｂ、３９ｃｒア
ナログ信号に変換され、ＲＧＢ出力端から出力されると
共に、マトリクス回路４２ｒに入力される。このマドリ
スク回路４２ｒにて輝度信号Ｙと色差信号ＲＹ、Ｂ−Ｙ
に変換され、さらにＮＴＳＣエンコーダ４３ｒによって
復合映像信号に変換され、複合映像信号出力端から出力
される。

ところで、前記エンコーダ３１ｒの出力信号はメモリ制
御回路４５ｒに入力され、このエンコーダ３１ｒの出力
信号に基づいてＣＣＤ３　ｒのリード用タイミング信号
とか、メモリ部３６ｒのライト／リード信号とかモータ
２２ｒの回転位相の制御とか、水平、垂直同期信号等の
同期信号を生成し、これら同期信号をそれぞれＣＯＤド
ライバ３２ｒ、メモリ部３６ｒとかモータドライバ２４
ｒに出力する。

しかして、メモリ制御回路４５ｒの同期信号に同期して
信号処理を行う。

また、前記エンコーダ３１ｒの出力信号は、前記第２ビ
デオシステムセンタ４．１１にも入力されて、この■ン
］−ダ３１ｒの出力（５ｊ３に基づいてＣ０Ｄ３ρのリ
ード用タイミング信号と、メモリ部３６Ｑのライ１−／
リード信″；」とか、水平、垂直同期信号等の同期信号
を生成し、これらの同期信号をそれぞれＣＯＤドライバ
３２ｆＪとかメモリ部３６９に出力する。

前記第２ビデオシステムセンタｌは、前記第１ビデＡシ
ステムセンタ４ｒより光源部１４ｒ及び調光回路３７ｒ
を除いた構成で１第２ビデオシス−ｊムセンタ４ρより
ＲＧＢイ１５号、ＮＴＳＣ複合映像信号が出力される過
程は第１ビデオシスデムセンタ４ｒと同様である。

次に、前記立体視処理部５の構成を第４図に示す。

前記第１ビデオシスデムセンタ４ｒのＤ／△変換器３９
ａ、３９ｂ、３９ｃからのＲＧ　Ｂビデオ信号１ま立体
視処理部５に設けられに一△／Ｄ変換器５１へ入力され
る。また、前記第２ビデオシステムセンタ４．０のＤ／
△変換器３９ａ、３９ｂ、３９ＧからのＲＧＢビデオ信
号は立体視処理部５に設（」！うれたＡ／Ｄ変換器５２
へ人力される。これらのΔ／Ｄ変換器５１．５２によっ
て、入力されたＲ１ビデＡ　（８″？′ｉはデジタル化
されでそれぞれ画像メ［すＲ５４、画像メモリ［−５５
へ出力される。

また、前記第１ビデＡシステムセンタ４ｒからのＲＧ　
Ｂビデオ信号の複合同期信号は、制御部０１に入力され
る。ここで制御部６１は重直同朋信８と水平同朋信２］
に分ば１１る。この重直同期仏月と水平同期信号は、書
込み信号発生部５３と拡大読出し仏Ｙシ発生部５Ｇへ入
力される。また制御部６１はビデオスイッチ５９への制
御信号及び前記表示部６の遮光メガネ６３にＨｆ−Ｊら
れた遮光ノイルタロ４．６５を遮光または透過状態に４
べろように制御づる制御信号を出力する。

前記書込み信号発生部５３は、垂直及び水平回期信号よ
りＡ／［］変換器５１．５２の４ｊンブリング及び画像
メｔすＲ５４、画像メモリ１−５５への：遍）込みのた
めのｉ；Ｓ準り「」ツクと、画像メｔすＦ＜　５４及び
両像メ［す１−５５のｉｔ？込み開始タイミングを指示
するタイミング信号を生成して、各々をΔ／Ｄ変換器５
１．５２と画像メモリＲ５４及び画像メモリＬ−５５へ
送出するようになっている。画像メモリＲ５４及び画像
メモリ［（）５はＲＧＢそれぞれ１７１ノ一八分のデジ
タルｆ−夕を保持Ｊる容量を有し、書込み信号弁４［部
５〕３から人力されるタイミング信号に同期して、Ａ／
Ｄ変換器５１゜！−５２から入力するデジタル画像ｆ−
タの占込みを開始する。占込みは、書込み信号発ノ＋部
５３から入力Ｊる基準り［１ツクに１：炙づいて順次行
なわれる。

前記拡大読出し信号発生部５６は、垂直及び水平同朋信
Ｙ）より第５図に示される内視鏡画面７０の観察画像７
１にＪ５ける中心画＠７２（例えば２００ドッｌ−Ｘ　
２００ドツト）の部分のみを読出ｊノ、縦横各２　（８
に拡大して、第６図に示される画面７３の処理画像７４
のようにほぼ中央Ｍ表示１−るようにタイミング信号を
作り画像メ」′すＲ５４、画像メモリ１５５に送出する
。拡大伝号弁牛部５６か１うのタイミング信号により、
画像メモリｌＲ５４及び画像メ七り１５５から読出され
たデジタル画像データは前記拡大読出（ノイへｙ）発生
部５６からの基準クロックによってＤ／Ａ変換器５７．
５８によつ−（ぞねぞれアナ［−１グ化さｔｌて、ビデ
オスイッチ５９に送出される。ビデオスイッチ５９は前
記制ネ１１部６１からの制御信号によつ（，２系統から
入力されたアナログＲＧ　Ｂビデオ信号から１系統を選
び出ｌ〕丁ンハンス回路６０に送出する３、王ンハンス
回路６０により高周波強調（エツジ強調）されたアナロ
グＲＧ　ｆ３ビデオ信号は、表示部（３に設置）られた
カラーＣＲＴ′Ｆ：ニタ６２へ送されろ。

尚、前記Ａ／Ｄ変換器５１．５２、画像メ七り５４．１
う５、Ｄ／Ａ変換器５７．５８等は、ＲＧＢ各々の信号
をパラレル処理する。尚、前記Δ／ｒ′）変ｅ３５１．
５２１．：、前記ＲＧＢビデＡ信Ｑ　（７）代りに、第
２図のマトリクス回路４２ｒ、４２ＮからのＮ　Ｔ　Ｓ
　Ｃ信号を入力しても良い。

前記表示部６の構成を第７図に示す。

前記立体視処理部５より出力される映像信号は、カラー
ＣＲＴモニタ６２によって映像表示される。

航記カラーＣＲＴモニタ６２より映像表示される画像は
、前記制御部６１より出力される制御信号により制御さ
れ、交互に遮光する遮光フィルタ６４．６５を有する、
例えばメガネ６３を経て、左眼６６または右眼６７に結
像されるようになっている。

ここで、施術者が使用する前記遮光メガネ６３に設けら
れた遮光フィルタ６４．６５は、例えばツイストネマチ
ック液晶を用いた液晶シャッタが使用される。このツイ
ストネマチック液晶は、液晶を両面から互いに９０°回
転させた２枚の偏光板で挾み込んだ構成となっており、
液晶素子内の電極に電圧が印加された場合は遮光され、
電圧が印加されていない場合は光は透過状態になるよう
になっている。

このように構成された本実施例の動作を以下に説明する
。

前記第１ビデオシステムセンタ４ｒ及び第２ビデオシス
テムセンタ４ρからそれぞれが同期のとれたＲＧＢビデ
オ信号が立体視処理部５へ入力される。入力されたＲＧ
Ｂビデオ信号はＡ／Ｄ変換器５１．５２によりデジクル
化されて画像メモリＲ５４、画像メモリＬ５５へそれぞ
れ記憶される。

それぞれの画像メモリに記憶されたデジタル画像データ
は、第５図に示される中心画像７２が縦横２倍された処
理画像７４のように拡大処理される。

それぞれ処理された画像データはＤ／Ａ変換器５７．５
８によりアナログＲＧＢ信号に変換されてビデオスイッ
チ５９へ入力される。

このビデオスイッチ５９は制御部６１の制御信号によっ
て、ＣＣＤ３　ｒから作成される信号を出力するとエン
ハンス回路６０により高周波強調されてカラーＣＲＴモ
ニタ６２に右画像が表示される。この時、同期して制御
部６１より遮光フィルタ６４が遮光されて遮光フィルタ
６５が透過される信号が出力されて右限に右画像が結像
される。

同様にＣＣＤ３１から作成される信号をビデオスイッチ
５９より出力するとエンハンス回路６０により高周波強
調されてカラーＣＲＴモニタ６２に左画像が表示される
。この時、同期して制御部６１より遮光フィルタ６５が
遮光されて遮光フィルタ６４が透過される信号が出力さ
れて左眼に左画像が結像される。以上のビデオスイッチ
５９に関する動作を１フイールドごとに行なうことによ
り立体視が得られる。

尚、本実ＩＡＶＡにおける中心画像７２は観察画像７１
の中心に限定されるものではなくＢＪ察する対象物との
距離により右画像、左画像で異なる領域を読出し可能で
あっても良い。

また、立体視処理部５における画像拡大率は、縦横２倍
に限らず、任意の倍率で良い。また、必要に応じて、補
間する手段を設けても良い。

このように、本実施例によれば、左右画像の対応する部
分を拡大して表示する為、立体感を得ようとする対象部
位が大きく表示され、良好な立体感が得られる。

さらに、拡大して表示する領域を画像の中心部分近くに
限定すれば歪曲収差の影響はさほど大きくない為、立体
感の妨げにはならなくなるという効果も得られる。

ところで、人間の認識に於ては立体感を得る為に右眼で
見た対象と左眼で見た対象との対応点の検出処理を行な
っていると考えられる。この処理の内容は未だ定かでな
いが、右眼画像と左眼画像間で何等かの特徴点の抽出を
行ないパターンマツヂングを行なっているものと考えら
れている。然るに内視鏡画像は生体内の粘膜面であり一
般の画像に比較すると強いエツジを持たないぼやけた画
像であることが多い。すなわち明瞭な構造や特徴点に乏
しく立体感が行にくいという問題点がある。

本実施例によれば、エンハンス回路６０によって、右画
像、左画像の各々に対して均等に高周波強調をかけるこ
とができ、観察対象の特徴点が明瞭になる為、良好な立
体感が得られる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されず、例えば、挿入
部の先端部に２つのＣＯＤを有するものに限らず、挿入
部内にイメージガイドによる２系統の像伝達系を右し、
この２系統の像伝達系によって伝達された６像を、それ
ぞれ、テレビカメラによって撮像するものでも良い。

また、複数の結像光学系による像を、１つの固体撮像素
子に結像して、この固体Ｒ像素子によって左右両像を撮
像するものでも良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、左右画像の対応す
る部分を拡大して表示する為、立体感を得ようとする対
象部位が大きく表示され、良好な立体感を得ることがで
きるという効果がある。

さらに、拡大して表示する領域を画像の中心部分近くに
限定すれば歪曲収差の影響はさほど大きくない為、立体
感の妨げにはならなくなるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例に係り、第１図
は内視鏡装置の基本的構成を示づ゛説明図、第２図は信
号処理系の具体的構成を示すブロック図、第３図は回転
フィルタを示す正面図、第４図は立体画像を得るための
処理を行う立体視処理部の構成を示すブロック図、第５
図は通常の電子式内視鏡より出力される画像信号をカラ
ーＣＲＴモニタへ表示したときのモニタ画面を示１−説
明図、第６図は注目部位を拡大表示したときのモニタ画
面を示す説明図、第７図は立体視するための表示部の構
成を示す説明図である。 １・・・内視鏡装置 ２・・・ステレオビデオイメージスコープ３ｒ、３ｇ・
・・ＣＣＤ　　　５・・・立体視処理部６・・・表示部
　　　　　　５４・・・画像メモリＲ５５・・・両像メ
［すＬ ５６・・・拡大読み出し信号発生部 ６０・・・エンハンス回路 第５図 第７図 ／６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 挿入部先端部における視差を有する複数の位置から得ら
   れる複数の像を撮像可能な撮像手段を備え、前記撮像手
   段によって得られる複数の画像のうちの一対を右画像、
   左画像として表示手段に表示し、これらをそれぞれ右眼
   、左眼で観察することにより表示像の立体的認識を可能
   とした立体内視鏡装置において、前記右画像、左画像の
   対応する部分をそれぞれ拡大する手段を設けたことを特
   徴とする立体内視鏡装置。