JPH095643A - 立体内視鏡装置 - Google Patents

立体内視鏡装置

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Publication number
JPH095643A
JPH095643A JP7159091A JP15909195A JPH095643A JP H095643 A JPH095643 A JP H095643A JP 7159091 A JP7159091 A JP 7159091A JP 15909195 A JP15909195 A JP 15909195A JP H095643 A JPH095643 A JP H095643A
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JP
Japan
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image
camera
angle
wide
captured
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Application number
JP7159091A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Tabei
憲治 田部井
Atsushi Morimura
淳 森村
Kenya Uomori
謙也 魚森
Takeo Azuma
健夫 吾妻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 立体内視鏡装置において、立体表示を行う３
次元モードと、広範囲を観察できる広角２次元モードを
切り替え、広い視野を確保し、内視鏡の操作性を向上さ
せる。 【構成】 一方のカメラ４２のレンズの画角の広い広角
レンズ２２を用い、広角２次元モードでは広角レンズ２
２を用いて撮像した画像２６を立体表示装置７の右眼用
信号１３と左眼用信号１４として出力する。３次元モー
ドでは、広角レンズ２２を用いて撮像した画像２６を画
像拡大部２４により電気的に拡大し、画像切出し部３０
により画像２５と見かけ上等価となるように標準画角に
補正した画像２７と、標準画角レンズ２１を有するカメ
ラ４１の画像２５とを用いて立体表示装置７によ立体的
に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次元的ながら広範囲
の領域を撮影し得る広角２次元モードと、２次元モード
よりも狭い範囲の領域で立体画像を撮影し得る３次元モ
ードとを有する立体内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の立体内視鏡装置は、内視鏡内部に
特性の等しい２つのカメラを平行に配置したものであ
り、その構成を図８に示す。図８において、従来の立体
内視鏡装置は、それぞれ右目及び左目に対応する焦点距
離の等しい２つのレンズ１及び２と、各レンズ１及び２
にそれぞれ対向するように所定の位置に設けられた２つ
の撮像素子３及び４と、各撮像素子３及び４の出力をそ
れぞれビデオ信号等に変換する信号処理部５及び６と、
信号処理部５及び６からの画像信号に基づいてそれぞれ
右目及び左目に対応する画像を表示し、観察者に立体像
を知覚させるための立体表示装置７等で構成されてい
る。各レンズ１及び２を通った光は、撮像素子３及び４
でそれぞれ電気信号に変換され、その後、信号処理部５
及び６で通常の映像信号に変換される。立体表示装置７
では、右眼用信号として入力された信号は右眼だけに、
また左眼用信号として入力された信号は左眼だけに投射
される。ここで、レンズ１及び２は内視鏡内部に装着さ
れるため、小型でなければならず、固定焦点レンズが用
いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
立体内視鏡装置では、レンズの焦点距離が固定されてお
り、画角を変えることができない。そのため、例えば内
視鏡を用いた外科手術等において、最初に患部を探すた
めに広範囲を撮影し、その後、患部を詳細に観察するた
めに狭い範囲を拡大して撮影するという操作を行うこと
ができなかった。
【０００４】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、２次元的ながら広い視野を
観察し得る２次元モードと、立体画像を観察し得る３次
元モードとを切り替えることができ、より安全で使いや
すい立体内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の立体内視鏡装置は、第１の焦点距離を有す
る第１のレンズを装着した第１のカメラと、前記第１の
焦点距離よりの長い第２の焦点距離を有する第２のレン
ズを装着した第２のカメラと、前記第１のカメラで撮像
した画像を、見かけ上前記第２のカメラで撮影した画角
と等価になるように画像を補正する画像処理手段と、前
記第１のカメラで撮像した画像を２次元的に表示する広
角２次元モードと前記第２のカメラで撮像した画像及び
前記画像処理手段により補正された画像を３次元的に表
示する３次元モードとを切替える表示モード切替え手段
と、前記表示モード切替え手段からの出力を表示する表
示手段とを具備する。
【０００６】上記構成において、前記画像処理手段は、
前記第１のカメラで撮像された画像を前記第２のカメラ
で撮像された画像と像の大きさが同じになるように、電
気的に拡大する画像拡大手段と、前記画像拡大手段によ
り拡大された拡大画像の中心から前記第２のカメラで撮
像された画像と同じ範囲を切出す画像切出し手段を具備
することが好ましい。
【０００７】また、上記構成において、前記表示手段は
右目及び左目に対応してそれぞれ別の画像を表示し得る
立体表示装置であり、前記表示モード切替え手段は、前
記広角２次元モードが選択されている時、前記第１のカ
メラで撮像された画像を前記立体表示装置の右目用信号
及び左目用信号に分配して出力し、前記３次元モードが
選択されている時、前記第２のカメラで撮像された画像
を前記右目用信号及び左目用信号のいずれか一方に出力
し、前記画像処理手段により補正された画像を他方に出
力することが好ましい。
【０００８】また、本発明の別の立体内視鏡装置は、第
１の焦点距離を有する第１のレンズを装着した第１のカ
メラと、前記第１の焦点距離よりの長い第２の焦点距離
を有する第２のレンズを装着した第２のカメラと、前記
第１のカメラで撮像した画像を、見かけ上前記第２のカ
メラで撮影した画角と等価になるように画像を補正する
第１の画像処理手段と、前記第１のカメラで撮像した画
像を拡大した拡大画像に前記第２のカメラで撮像した画
像をはめ込み合成画像を作成する第２の画像処理手段
と、前記第１のカメラで撮像した画像を２次元的に表示
する広角２次元標準画質モードと、前記第２の画像処理
手段により作成された合成画像を２次元的に表示する広
角２次元中心部高解像度モードと、前記第２のカメラで
撮像した画像及び前記画像処理手段により補正された画
像を３次元的に表示する３次元モードとを切替える表示
モード切替え手段と、前記表示モード切替え手段からの
出力を表示する表示手段とを具備する。
【０００９】上記構成において、前記第１の画像処理手
段は、前記第１のカメラで撮像された画像を前記第２の
カメラで撮像された画像と像の大きさが同じになるよう
に、電気的に拡大する画像拡大手段と、前記画像拡大手
段により拡大された拡大画像の中心から前記第２のカメ
ラで撮像された画像と同じ範囲を切出す画像切出し手段
を具備し、前記第２の画像処理手段は、前記第１のカメ
ラで撮像された画像を前記第２のカメラで撮像された画
像と像の大きさが同じになるように、電気的に拡大する
画像拡大手段と、前記第２のカメラで撮像された画像を
前記画像拡大手段により拡大された拡大画像に合成する
ための画像合成手段と、前記画像合成位置を画面の水平
及び垂直方向に調節するための合成位置調整手段とを具
備することが好ましい。
【００１０】また、上記構成において、前記表示手段は
右目及び左目に対応してそれぞれ別の画像を表示し得る
立体表示装置であり、前記表示モード切替え手段は、前
記広角２次元モードが選択されている時、前記第１のカ
メラで撮像された画像を前記立体表示装置の右目用信号
及び左目用信号に分配して出力し、前記広角２次元中心
部高解像度モードが選択されている時、前記第２の画像
処理手段により合成された合成画像を前記立体表示装置
の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、前記３
次元モードが選択されている時、前記第２のカメラで撮
像された画像を前記右目用信号及び左目用信号のいずれ
か一方に出力し、前記画像処理手段により補正された画
像を他方に出力することが好ましい。
【００１１】また、上記構成において、前記第２の画像
処理手段は、前記画像拡大手段により拡大された拡大画
像と前記第２のカメラで撮像された画像との両眼視差を
検出する視差検出手段を具備し、前記合成位置調節手段
は前記視差検出手段により検出された両眼視差に基づい
て画像合成位置を調節することが好ましい。
【００１２】また、上記構成において、前記第２の画像
処理手段は、前記画像合成手段により合成された画像を
任意の大きさに拡大し縮小する画像拡大縮小手段と、前
記画像拡大縮小手段により拡大又は縮小された画像の任
意の範囲を切出す画像切出し手段を具備することが好ま
しい。
【００１３】上記各構成において、前記第１及び第２の
レンズは、それぞれ固定焦点レンズであることが好まし
い。さらに、前記第１のレンズ及び第２のレンズはそれ
ぞれ同じ位置の被写体に焦点が合うように距離設定され
ていることが好ましい。
【００１４】
【作用】以上のように構成された本発明の立体内視鏡装
置によれば、焦点距離の短い第１の焦点距離を有する広
角の第１のレンズを装着した第１のカメラと、焦点距離
の長い第２の焦点距離を有する標準画角の第２のレンズ
を装着した第２のカメラとでそれぞれ同じ被写体を撮像
し、画像処理手段により、広角の第１のカメラで撮像し
た画像を、見かけ上標準画角の第２のカメラで撮影した
画角と等価になるように画像を補正し、第２のカメラで
撮像した画像と補正した画像とを左右の目に対応する表
示装置に表示する。その結果、これらの画像を左右の肉
眼で観察することにより、立体的に被写体を観察するこ
とができる。一方、広角の第１のカメラで撮像した画像
を左右の目に対応する表示手段に表示するので、平面的
ではあるが、広範囲の被写体を観察することができる。
【００１５】また、画像処理手段として、第１のカメラ
で撮像された画像を第２のカメラで撮像された画像と像
の大きさが同じになるように電気的に拡大し、拡大画像
の中心から第２のカメラで撮像された画像と同じ範囲を
切出すので、第２のカメラで撮像した画像と比較すると
画質は低下するが、見かけ上等価な画像が得られる。こ
の画質の低下は、左右の画像を両眼融合することにより
相殺されるので、観察者は違和感なく立体像を観察する
ことができる。
【００１６】また、表示手段を右目及び左目に対応して
それぞれ別の画像を表示し得る立体表示装置とし、表示
モード切替え手段により、広角２次元モードが選択され
ている時は、第１のカメラで撮像された画像を立体表示
装置の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、３
次元モードが選択されている時は、第２のカメラで撮像
された画像を前記右目用信号及び左目用信号のいずれか
一方に出力し、画像処理手段により補正された画像を他
方に出力することにより、観察者は立体内視鏡装置に目
を付けたまま、スイッチ操作により広範囲の平面的画像
と比較的狭い範囲の立体画像とを見分けることができ
る。
【００１７】また、本発明の別の立体内視鏡装置によれ
ば、上記作用に加えて、広角２次元中央部高解像度モー
ドにおいて、第２の画像処理手段により、第１のカメラ
で撮像した画像を拡大した拡大画像に第２のカメラで撮
像した画像をはめ込み合成画像を作成するので、第１の
カメラで撮像した画像を拡大しただけの広角２次元標準
画質モードと比較して、中央部にはめ込まれた第２のカ
メラで撮像した画像により、合成された画像の中央部の
画質が向上する。
【００１８】第２の画像処理手段として、第１のカメラ
で撮像された画像を前記第２のカメラで撮像された画像
と像の大きさが同じになるように電気的に拡大し、画面
の水平及び垂直方向に調節しつつ第２のカメラで撮像さ
れた画像を拡大画像に合成することにより、合成された
画像と第１のカメラで撮像された画像とが見かけ上等価
となり、さらに中央部の解像度を向上させることができ
る。
【００１９】また、表示手段を右目及び左目に対応して
それぞれ別の画像を表示し得る立体表示装置とし、表示
モード切替え手段により、広角２次元モードが選択され
ている時は、第１のカメラで撮像された画像を立体表示
装置の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、広
角２次元中央部高解像度モードが選択されている時は、
第２の画像処理手段により合成された画像を立体表示装
置の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、３次
元モードが選択されている時は、第２のカメラで撮像さ
れた画像を前記右目用信号及び左目用信号のいずれか一
方に出力し、画像処理手段により補正された画像を他方
に出力することにより、観察者は立体内視鏡装置に目を
付けたまま、スイッチ操作により広範囲の平面的画像と
比較的狭い範囲の立体画像とを見分けることができる。
【００２０】また、第２の画像処理手段に、画像拡大手
段により拡大された拡大画像と第２のカメラで撮像され
た画像との両眼視差を検出する視差検出手段を設け、合
成位置調節手段は視差検出手段により検出された両眼視
差に基づいて画像合成位置を調節するように構成するこ
とにより、自動的に第１のカメラによる拡大画像に第２
のカメラにより画像が自動的に合成され、画像合成部分
の境界における違和感を解消することができる。
【００２１】また、第２の画像処理手段に画像合成手段
により合成された画像を任意の大きさに拡大し縮小する
画像拡大縮小手段と、画像拡大縮小手段により拡大又は
縮小された画像の任意の範囲を切出す画像切出し手段を
設けることにより、見かけ上任意の範囲の画像を撮像す
ることができ、実質的に焦点距離可変レンズを用いた場
合と同じ効果が得られる。
【００２２】さらに、第１及び第２のレンズをそれぞれ
固定焦点レンズとすることにより、立体内視鏡装置を大
型化することなく、広角２次元モードと３次元モードと
を実現することができる。さらに、第１のレンズ及び第
２のレンズをそれぞれ同じ位置の被写体に焦点が合うよ
うに距離設定することにより、広角２次元モードと３次
元モードとの切替え動作や、広角２次元中央部高解像度
モードにおける画像合成において、視差や、違和感をな
くすることができる。
【００２３】
【実施例】本発明の立体内視鏡装置の第１の実施例につ
いて、図１から図３を参照しつつ説明する。図１は、第
１の実施例の立体内視鏡装置の構成を示すブロック図で
ある。図２は、図１における表示モード切替部２３のス
イッチング動作を示す図である。図３は、第１の実施例
の３次元モードにおける画像処理を示す図である。
【００２４】図１に示す第１の実施例の立体内視鏡装置
は、第１の焦点距離（図８に示す従来例と同じ焦点距
離）を有する第１のレンズ２１と、第１の焦点距離より
も短い第２の焦点距離を有する第２のレンズ２２と、第
１及び第２のレンズ２１及び２２にそれぞれ対向するよ
うに所定の位置に設けられた２つの撮像素子３及び４
と、各撮像素子３及び４の出力をそれぞれビデオ信号等
に変換する信号処理部５及び６と、信号処理部６から出
力される画像を電気的に拡大する画像拡大部２４と、画
像拡大部２４により拡大された画像から所定範囲の画像
を切出す画像切出し部３０と、信号処理部５及び６から
直接出力された画像信号と画像切出し部３０により切出
された画像信号とを選択的に切替え、広角２次元モード
と３次元モードとを切換える表示モード切替部２３と、
表示モード切替部２３からの出力により２次元画像又は
３次元画像を表示する立体表示装置７等で構成されてい
る。なお、第１のレンズ２１、撮像素子３及び信号処理
部５は標準画角カメラ４１を構成し、第２のレンズ２
２、撮像素子４及び信号処理部６は広角カメラ４２を構
成する。
【００２５】第１及び第２のレンズ２１及び２２は、従
来例と同様に、それぞれ固定焦点レンズであり、一般的
に第１のレンズの焦点距離は肉眼の視野に近い画角が得
られるように選択されている。また、第２のレンズ２２
の焦点距離は、広範囲の領域を撮影し得るように、第１
のレンズ２１の焦点距離に対しておおむね１／２〜１／
３の範囲が好ましい。なお、図１に示す第１の実施例で
は、第１のレンズ２１は右目に、第２のレンズは左目に
対応するものとするが、これに限定されるものではな
く、この逆であってもよい。また、第１のレンズ２１及
び第２のレンズ２２はそれぞれ同じ位置の被写体に焦点
が合うように、被写体８から各レンズ２１及び２２まで
の距離、及び各レンズ２１及び２２から撮像装置３及び
４までの距離が設定されていることは言うまでもない。
【００２６】次に、第１の実施例における広角２次元モ
ードの動作について説明する。まず、表示モード切替部
２３の内部の接続を図２（ａ）に示す状態に切替える。
広角の第２のレンズ２２を通して撮像素子４で撮像され
た画像は、信号処理部６により映像信号に変換され、広
角画像２６として表示モード切替部２３に入力される。
表示モード切替部２３は、図２（ａ）に示すように、広
角画像２６を立体表示装置７の右眼用信号１３と左眼用
信号１４の両方に分配する。このとき、立体表示装置の
左眼用信号１３と右眼用信号１４には同じ画像が入力さ
れるため、立体ではなくなるが、広角の第２のレンズ２
２で撮像しているため、広い視野を得ることができる。
【００２７】次に、第１の実施例における３次元モード
の動作について説明する。標準画角の第１のレンズ２１
を通して撮像素子３で撮像された画像２５は、信号処理
部５により映像信号に変換され、右眼用標準画角画像と
して表示モード切替部２３に出力される。また、広角の
第２のレンズ２２を通して撮像素子４で撮像された画像
２６は、信号処理部６により映像信号に変換され、画像
拡大部２４に出力される。画像拡大部２４では、図３に
示すように第２のレンズ２２により撮像された画像２６
を、第１のレンズ２１で撮像した画像２５と被写体の大
きさが同じになるように電気的に拡大し、広角拡大画像
３１を画像切出し部３０に出力する。画像切出し部３０
は、広角拡大画像３１を中心部から表示画面と同じ大き
さに切出し、左眼用補正画像２７として表示モード切替
部２３に出力する。すなわち、画像拡大部２４及び画像
切出し部３０により、第１のレンズ２１で撮像した画像
２５と左眼用補正画像２７とが、見かけ上、画像と同じ
画角になるように補正している。表示モード切替部２３
は、表示モード切替部２３の内部の接続を図２（ｂ）に
示す状態に切替えられているので、右眼用標準画角画像
２５を立体表示装置７の右眼用信号１３として出力し、
左眼用補正画像２７を立体表示装置７の左眼用信号１４
として出力する。このとき、画像の解像度は左眼用のみ
低下するが、左右の画像を両眼融合すると、この解像度
低下は観察者には知覚されにくいので、良好な立体視が
可能である。
【００２８】以上のように、第１の実施例の立体内視鏡
装置によれば、左眼用と右眼用の２個のレンズに焦点距
離の異なるレンズを用い、広角２次元モードでは広角の
レンズにより撮像された画像を左右の両眼に表示するこ
とにより、広範囲を観察できる映像を提供する。また、
３次元モードでは、標準画角のレンズにより撮像された
画像はそのまま片方の眼に提示し、広角のレンズで撮像
された画像は画像拡大部により、他方のレンズ系と同じ
画角になるように電気的に補正して他方の眼に表示する
ことにより、立体映像を提供する。
【００２９】次に、本発明の立体内視鏡装置の第２の実
施例について、図４から図６を参照しつつ説明する。図
４は、第２の実施例の立体内視鏡装置の構成を示すブロ
ック図である。図５は、図４における表示モード切替部
２３のスイッチング動作を示す図である。図６は、第２
の実施例の広角２次元中心部高解像度モードにおける画
像処理を示す図である。
【００３０】図４に示す第２の実施例の立体内視鏡装置
は、第１の焦点距離（図８に示す従来例と同じ焦点距
離）を有する第１のレンズ２１と、第１の焦点距離より
も短い第２の焦点距離を有する第２のレンズ２２と、第
１及び第２のレンズ２１及び２２にそれぞれ対向するよ
うに所定の位置に設けられた２つの撮像素子３及び４
と、各撮像素子３及び４の出力をそれぞれビデオ信号等
に変換する信号処理部５及び６と、信号処理部６から出
力される画像を電気的に拡大する画像拡大部２４と、広
角拡大画像に標準画像をはめ込む画像合成部２８と、画
像合成部で画像をはめ込む位置を変更する画像合成位置
調整部２９と、任意の倍率で電気的に画像を拡大または
縮小しする画像拡大縮小部３３と、画像拡大部２４又は
画像拡大縮小部３０により拡大された画像から所定範囲
の画像を切出す画像切出し部３０と、信号処理部５及び
６から直接出力された画像信号と画像切出し部３０によ
り切出された画像信号とを選択的に切替え、広角２次元
標準画質モードと、広角２次元中心部高解像度モード
と、質３次元モードとを切換える表示モード切替部２３
と、表示モード切替部２３からの出力により２次元画像
又は３次元画像を表示する立体表示装置７等で構成され
ている。なお、第１のレンズ２１、撮像素子３及び信号
処理部５は標準画角カメラ４１を構成し、第２のレンズ
２２、撮像素子４及び信号処理部６は広角カメラ４２を
構成する。
【００３１】図５において、（ａ）は広角２次元標準画
質モードの状態における表示モード切替部２３の スイ
ッチングを示す。また、（ｂ）は３次元モードにおける
表示モード切替部２３の スイッチングを示す。第２の
実施例における広角２次元標準画質モード及び３次元モ
ードは、それぞれ第１の実施例における広角２次元モー
ド及び３次元モードと同じ動作であるため、その説明を
省略する。
【００３２】次に、第２の実施例の広角２次元中心部高
解像度モードについて説明する。まず、図５（ｃ）に示
す状態に表示モード切替部２３を切替える。広角カメラ
４２の出力である広角画像２６は、画像拡大部２４によ
り標準画角レンズで撮像された被写体と同じ大きさにな
るように拡大され、広角拡大画像３１となる。画像合成
部２８は、図６に示すように、広角拡大画像３１の中心
部付近に標準画角画像２５を挿入する。このとき画像合
成部２８では、標準画角画像２５を、あらかじめ想定し
た両眼視差の分だけ水平に平行移動させ、広角拡大画像
３１に写っている被写体とほぼ一致した位置に挿入す
る。なお、挿入位置は画像合成位置調整部２９により、
あらかじめ設定した位置から上下左右に移動することが
できる。画像合成部２８から出力された合成画像３２
は、画像拡大縮小部３３に入力される。画像拡大縮小部
３３では、任意の倍率で電気的に画像を拡大又は縮小
し、画像切り出し部３０に出力する。画像切り出し部３
０では、任意倍率で拡大縮小された画像を、表示装置の
大きさに合わせて切り出し、広角合成画像３５として表
示モード切替部２３に出力する。表示モード切替部２３
は、図５（ｃ）に示すように、中心部高解像度の広角合
成画像３５を立体表示装置７の右眼用信号１３及び左眼
用信号１４の両方に分配し、出力する。
【００３３】以上のように、第２の実施例によれば、第
１の実施例で説明した広角２Ｄモードおよび３Ｄモード
に加え、広角２次元中心部高解像度モードにおいて、広
角レンズで撮像している画像の中心部付近に標準画角の
レンズで撮像した画像を挿入することにより、広角２次
元モードと同様に広い視野を一度に観察でき、しかも、
中心部は標準画角のレンズで撮像した画像が表示されて
いるため、中心部は高画質であり、単なる２次元モード
よりも詳細に観察することができる。
【００３４】次に、本発明の立体内視鏡装置の第３の実
施例を、図７を参照しつつ説明する。図７に示す第３の
実施例の立体内視鏡は、第１の焦点距離（図８に示す従
来例と同じ焦点距離）を有する第１のレンズ２１と、第
１の焦点距離よりも短い第２の焦点距離を有する第２の
レンズ２２と、第１及び第２のレンズ２１及び２２にそ
れぞれ対向するように所定の位置に設けられた２つの撮
像素子３及び４と、各撮像素子３及び４の出力をそれぞ
れビデオ信号等に変換する信号処理部５及び６と、信号
処理部６から出力される画像を電気的に拡大する画像拡
大部２４と、広角拡大画像に標準画像をはめ込む画像合
成部２８と、標準画角画像２５と最も相関の高い部分を
広角拡大画像３１の内部から検出し、その位置を出力す
る視差検出部３６と、視差検出部３６により検出した視
差に応じて自動的に挿入位置を調整する機能を有し、画
像合成部で画像をはめ込む位置を変更する画像合成位置
調整部２９と、任意の倍率で電気的に画像を拡大または
縮小しする画像拡大縮小部３３と、画像拡大部２４又は
画像拡大縮小部３０により拡大された画像から所定範囲
の画像を切出す画像切出し部３０と、信号処理部５及び
６から直接出力された画像信号と画像切出し部３０によ
り切出された画像信号とを選択的に切替え、広角２次元
標準画質モードと、広角２次元中心部高解像度モード
と、質３次元モードとを切換える表示モード切替部２３
と、表示モード切替部２３からの出力により２次元画像
又は３次元画像を表示する立体表示装置７等で構成され
ている。なお、第１のレンズ２１、撮像素子３及び信号
処理部５は標準画角カメラ４１を構成し、第２のレンズ
２２、撮像素子４及び信号処理部６は広角カメラ４２を
構成する。
【００３５】第３の実施例における広角２次元標準画質
モード及び３次元モードは、それぞれ第１及び第２の実
施例における広角２次元モード及び３次元モードと同じ
動作であるため、その説明を省略する。上記第２の実施
例における広角２次元中心部高解像度モードでは、標準
画角画像２５を広角拡大画像３１にはめ込む位置を挿入
位置調整部により手動で微調整を行っていたが、第３の
実施例では視差検出部３６により自動的に調整を行う点
が異なる。相関検出部３６では、標準画角画像２５と最
も相関の高い部分を広角拡大画像３１の内部から検出
し、その位置を合成位置調整部２９に出力する。合成位
置調整部２９では相関検出部３６からの出力に従って、
広角拡大画像３１中の挿入する位置を画像合成部２８に
指示する。その他の動作は第２の実施例の場合と同様で
ある。
【００３６】以上のように、第３の実施例によれば、広
角２次元中心部高解像度モードにおいて、広角レンズで
撮像している画像と標準画角のレンズで撮像した画像か
ら両眼視差を検出し、その視差に応じて自動的に標準画
角の画像を挿入する位置を決定することにより、挿入位
置の微調整が不要となる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明の立体内視鏡装置
によれば、焦点距離の短い第１の焦点距離を有する広角
の第１のレンズを装着した第１のカメラと、焦点距離の
長い第２の焦点距離を有する標準画角の第２のレンズを
装着した第２のカメラとでそれぞれ同じ被写体を撮像
し、画像処理手段により、広角の第１のカメラで撮像し
た画像を、見かけ上標準画角の第２のカメラで撮影した
画角と等価になるように画像を補正し、第２のカメラで
撮像した画像と補正した画像とを左右の肉眼で観察する
ことにより、立体的に被写体を観察することができる。
一方、広角の第１のカメラで撮像した画像を左右の目に
対応する表示手段に表示することにより、平面的ではあ
るが、広範囲の被写体を観察することができる。そのた
め、例えば内視鏡を用いた外科手術等において、最初に
患部を探すために広範囲を撮影し、その後、患部を詳細
に観察するために狭い範囲を拡大して撮影するという操
作を行うことができる。
【００３８】また、画像処理手段として、第１のカメラ
で撮像された画像を第２のカメラで撮像された画像と像
の大きさが同じになるように電気的に拡大し、拡大画像
の中心から第２のカメラで撮像された画像と同じ範囲を
切出すことにより、第２のカメラで撮像した画像と比較
すると画質は低下するが、見かけ上等価な画像を得るこ
とができる。この画質の低下は、左右の画像を両眼融合
することにより相殺され、観察者は良好な立体像を観察
することができる。
【００３９】また、表示手段を右目及び左目に対応して
それぞれ別の画像を表示し得る立体表示装置とし、表示
モード切替え手段により、広角２次元モードが選択され
ている時は、第１のカメラで撮像された画像を立体表示
装置の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、３
次元モードが選択されている時は、第２のカメラで撮像
された画像を前記右目用信号及び左目用信号のいずれか
一方に出力し、画像処理手段により補正された画像を他
方に出力することにより、観察者は立体内視鏡装置に目
を付けたまま、スイッチ操作により広範囲の平面的画像
と比較的狭い範囲の立体画像とを見分けることができ
る。
【００４０】また、本発明の別の立体内視鏡装置によれ
ば、焦点距離の短い第１の焦点距離を有する広角の第１
のレンズを装着した第１のカメラと、焦点距離の長い第
２の焦点距離を有する標準画角の第２のレンズを装着し
た第２のカメラとでそれぞれ同じ被写体を撮像し、第１
の画像処理手段により、広角の第１のカメラで撮像した
画像を、見かけ上標準画角の第２のカメラで撮影した画
角と等価になるように画像を補正し、第２のカメラで撮
像した画像と補正した画像とを左右の肉眼で観察するこ
とにより、立体的に被写体を観察することができる。一
方、広角の第１のカメラで撮像した画像を左右の目に対
応する表示手段に表示することにより、平面的ではある
が、広範囲の被写体を観察することができる。さらに、
第２の画像処理手段により、第１のカメラで撮像した画
像を拡大した拡大画像に第２のカメラで撮像した画像を
はめ込み合成画像を作成することにより、中央部にはめ
込まれた第２のカメラで撮像した画像は拡大された第１
のカメラで撮像した画像よりも解像度が高くなる。その
結果、広い視野を観察しつつ、特に中央部を詳細に観察
することができる。
【００４１】第１の画像処理手段として、第１のカメラ
で撮像された画像を第２のカメラで撮像された画像と像
の大きさが同じになるように電気的に拡大し、拡大画像
の中心から第２のカメラで撮像された画像と同じ範囲を
切出すことにより、第２のカメラで撮像した画像と比較
すると画質は低下するが、見かけ上等価な画像が得られ
る。この画質の低下は、左右の画像を両眼融合すること
により相殺され、観察者は良好な立体像を観察すること
ができる。また、第２の画像処理手段として、第１のカ
メラで撮像された画像を前記第２のカメラで撮像された
画像と像の大きさが同じになるように電気的に拡大し、
画面の水平及び垂直方向に調節しつつ第２のカメラで撮
像された画像を拡大画像に合成することにより、合成さ
れた画像と第１のカメラで撮像された画像とが見かけ上
等価となり、さらに中央部の解像度を向上させることが
できる。
【００４２】また、表示手段を右目及び左目に対応して
それぞれ別の画像を表示し得る立体表示装置とし、表示
モード切替え手段により、広角２次元モードが選択され
ている時は、第１のカメラで撮像された画像を立体表示
装置の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、広
角２次元中央部高解像度モードが選択されている時は、
第２の画像処理手段により合成された画像を立体表示装
置の右目用信号及び左目用信号に分配して出力し、３次
元モードが選択されている時は、第２のカメラで撮像さ
れた画像を前記右目用信号及び左目用信号のいずれか一
方に出力し、画像処理手段により補正された画像を他方
に出力することにより、観察者は立体内視鏡装置に目を
付けたまま、スイッチ操作により広範囲の平面的画像と
比較的狭い範囲の立体画像とを見分けることができる。
【００４３】また、第２の画像処理手段に、画像拡大手
段により拡大された拡大画像と第２のカメラで撮像され
た画像との両眼視差を検出する視差検出手段を設け、合
成位置調節手段は視差検出手段により検出された両眼視
差に基づいて画像合成位置を調節するように構成するこ
とにより、自動的に第１のカメラによる拡大画像に第２
のカメラにより画像が自動的に合成され、画像合成部分
の境界における違和感を解消することができる。
【００４４】また、第２の画像処理手段に画像合成手段
により合成された画像を任意の大きさに拡大し縮小する
画像拡大縮小手段と、画像拡大縮小手段により拡大又は
縮小された画像の任意の範囲を切出す画像切出し手段を
設けることにより、見かけ上任意の範囲の画像を撮像す
ることができ、実質的に焦点距離可変レンズを用いた場
合と同じ効果が得られる。
【００４５】さらに、第１及び第２のレンズをそれぞれ
固定焦点レンズとすることにより、立体内視鏡装置を大
型化することなく、広角２次元モードと３次元モードと
を実現することができる。さらに、第１のレンズ及び第
２のレンズをそれぞれ同じ位置の被写体に焦点が合うよ
うに距離設定することにより、広角２次元モードと３次
元モードとの切替え動作や、広角２次元中央部高解像度
モードにおける画像合成において、視差や、違和感をな
くすることができる。また、広角２次元モードと３次元
モードとで撮像系を共用することにより、従来と同程度
の大きさで実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の立体内視鏡装置の第１の実施例の構成
を示すブロック図
【図２】第１の実施例における表示モード切替部の動作
を示す図
【図３】第１の実施例における画像処理（画像拡大部及
び画像切出し）の動作説明図
【図４】本発明の立体内視鏡装置の第２の実施例の構成
を示すブロック図
【図５】第２の実施例における表示モード切替部の動作
を示す図
【図６】第２の実施例における画像処理（画像拡大部及
び画像はめ込み）の動作説明図
【図７】本発明の立体内視鏡装置の第３の実施例の構成
を示すブロック図
【図８】従来の立体内視鏡装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１，２：レンズ ３，４：撮像素子 ５，６：信号処理部 ７ ：立体表示装置 ８ ：被写体 １０ ：立体内視鏡装置 １３ ：右眼用信号 １４ ：左眼用信号 ２１ ：第１のレンズ ２２ ：第２のレンズ ２３ ：表示モード切替部 ２４ ：画像拡大部 ２５ ：右眼用画像（標準画角画像） ２６ ：広角画像 ２７ ：左眼用補正画像 ２８ ：画像合成部 ２９ ：合成位置調整部 ３０ ：画像切り出し部 ３１ ：広角拡大画像 ３３ ：画像拡大縮小部 ３５ ：広角合成画像 ３６ ：相関検出部 ４１ ：第１のカメラ ４２ ：第２のカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吾妻 健夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の焦点距離を有する第１のレンズを
    装着した第１のカメラと、前記第１の焦点距離よりの長
    い第２の焦点距離を有する第２のレンズを装着した第２
    のカメラと、前記第１のカメラで撮像した画像を、見か
    け上前記第２のカメラで撮影した画角と等価になるよう
    に画像を補正する画像処理手段と、前記第１のカメラで
    撮像した画像を２次元的に表示する広角２次元モードと
    前記第２のカメラで撮像した画像及び前記画像処理手段
    により補正された画像を３次元的に表示する３次元モー
    ドとを切替える表示モード切替え手段と、前記表示モー
    ド切替え手段からの出力を表示する表示手段とを具備す
    る立体内視鏡装置。
  2. 【請求項２】 前記画像処理手段は、前記第１のカメラ
    で撮像された画像を前記第２のカメラで撮像された画像
    と像の大きさが同じになるように、電気的に拡大する画
    像拡大手段と、前記画像拡大手段により拡大された拡大
    画像の中心から前記第２のカメラで撮像された画像と同
    じ範囲を切出す画像切出し手段を具備する請求項１記載
    の立体内視鏡装置。
  3. 【請求項３】 前記表示手段は右目及び左目に対応して
    それぞれ別の画像を表示し得る立体表示装置であり、前
    記表示モード切替え手段は、前記広角２次元モードが選
    択されている時、前記第１のカメラで撮像された画像を
    前記立体表示装置の右目用信号及び左目用信号に分配し
    て出力し、前記３次元モードが選択されている時、前記
    第２のカメラで撮像された画像を前記右目用信号及び左
    目用信号のいずれか一方に出力し、前記画像処理手段に
    より補正された画像を他方に出力する請求項１又は２記
    載の立体内視鏡装置。
  4. 【請求項４】 第１の焦点距離を有する第１のレンズを
    装着した第１のカメラと、前記第１の焦点距離よりの長
    い第２の焦点距離を有する第２のレンズを装着した第２
    のカメラと、前記第１のカメラで撮像した画像を、見か
    け上前記第２のカメラで撮影した画角と等価になるよう
    に画像を補正する第１の画像処理手段と、前記第１のカ
    メラで撮像した画像を拡大した拡大画像に前記第２のカ
    メラで撮像した画像をはめ込み合成画像を作成する第２
    の画像処理手段と、前記第１のカメラで撮像した画像を
    ２次元的に表示する広角２次元標準画質モードと、前記
    第２の画像処理手段により作成された合成画像を２次元
    的に表示する広角２次元中心部高解像度モードと、前記
    第２のカメラで撮像した画像及び前記画像処理手段によ
    り補正された画像を３次元的に表示する３次元モードと
    を切替える表示モード切替え手段と、前記表示モード切
    替え手段からの出力を表示する表示手段とを具備する立
    体内視鏡装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の画像処理手段は、前記第１の
    カメラで撮像された画像を前記第２のカメラで撮像され
    た画像と像の大きさが同じになるように、電気的に拡大
    する画像拡大手段と、前記画像拡大手段により拡大され
    た拡大画像の中心から前記第２のカメラで撮像された画
    像と同じ範囲を切出す画像切出し手段を具備し、前記第
    ２の画像処理手段は、前記第１のカメラで撮像された画
    像を前記第２のカメラで撮像された画像と像の大きさが
    同じになるように、電気的に拡大する画像拡大手段と、
    前記第２のカメラで撮像された画像を前記画像拡大手段
    により拡大された拡大画像に合成するための画像合成手
    段と、前記画像合成位置を画面の水平及び垂直方向に調
    節するための合成位置調整手段とを具備する請求項４記
    載の立体内視鏡装置。
  6. 【請求項６】 前記表示手段は右目及び左目に対応して
    それぞれ別の画像を表示し得る立体表示装置であり、前
    記表示モード切替え手段は、前記広角２次元モードが選
    択されている時、前記第１のカメラで撮像された画像を
    前記立体表示装置の右目用信号及び左目用信号に分配し
    て出力し、前記広角２次元中心部高解像度モードが選択
    されている時、前記第２の画像処理手段により合成され
    た合成画像を前記立体表示装置の右目用信号及び左目用
    信号に分配して出力し、前記３次元モードが選択されて
    いる時、前記第２のカメラで撮像された画像を前記右目
    用信号及び左目用信号のいずれか一方に出力し、前記画
    像処理手段により補正された画像を他方に出力する請求
    項４又は５記載の立体内視鏡装置。
  7. 【請求項７】 前記第２の画像処理手段は、前記画像拡
    大手段により拡大された拡大画像と前記第２のカメラで
    撮像された画像との両眼視差を検出する視差検出手段を
    具備し、前記合成位置調節手段は前記視差検出手段によ
    り検出された両眼視差に基づいて画像合成位置を調節す
    る請求項５記載の立体内視鏡装置。
  8. 【請求項８】 前記第２の画像処理手段は、前記画像合
    成手段により合成された画像を任意の大きさに拡大し縮
    小する画像拡大縮小手段と、前記画像拡大縮小手段によ
    り拡大又は縮小された画像の任意の範囲を切出す画像切
    出し手段を具備する請求項４から７のいずれかに記載の
    立体内視鏡装置。
  9. 【請求項９】 前記第１及び第２のレンズは、それぞれ
    固定焦点レンズである請求項１から８のいずれかに記載
    の立体内視鏡装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１のレンズ及び第２のレンズは
    それぞれ同じ位置の被写体に焦点が合うように距離設定
    されている請求項１から９のいずれかに記載の立体内視
    鏡装置。
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