JP2003522341A - 三次元画像を記録するための設備の設計、機能及び利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、三次元画像記録設備の構造及び使用について考察する。本発明は、予め決められた変位で異なる視点から２つの画像を記録することを基礎とし、前記の変位は多数のパラメータに依存する。この構造は、移動可能なクレードル／スレッジに配置されるレンズを基礎とする。クレードル／スレッジの各側にはいわゆるクッションシステムがある。このクッションシステムは、液体／気体／その他の物質を充填および排出することによって、レンズの変位に影響を及ぼすことができる。記録対象物は、カメラ例えばＣＣＤカメラによって記録され、カメラは画像をビデオ信号としてコンピュータに送る。コンピュータは画像処理によって２つの画像を１つの３Ｄ画像に融合する。その後、３Ｄ画像をＨＭＤ（頭装着型ディスプレイ）によって、モニタ上で、または３Ｄメガネを通じて見ることができる。機器のサイズまたは直径が結果にとって決定的意味を持つ用途、例えば医療の分野において内視鏡検査すなわち関節鏡検査、腹腔鏡検査、膀胱鏡検査などに有益に使用することができる。さらに、外科医にとって手術野の空間知覚を得ることは重要である。その後、距離、サイズなどを推定することが容易になるだろう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ［定義］ 様々な対象物の三次元画像を記録するための設備の設計、機能及び利用

【０００２】 ［技術分野］ 本発明は、対象物の三次元画像を記録するために、医療目的で例えば微小侵襲
的手術に使用するために三次元画像を記録するための設備の構成、利用及び機能
に関するものである。

【０００３】 さほど遠くない昔人類は両眼の個別の「奥行感覚」に気が付いていなかった。
時代を経て、ユークリッド及びレオナルドなどが、人間はそれぞれの眼で異なる
実体の画像を見ていることを知った。立体鏡と図面を使って網膜投影間の相違か
ら生じる固有の奥行感覚、すなわち立体視が存在することを１８３８年に世界に
説明したのはホイートストンであった。ユークリッド、ケプラー及びその他の者
は、何故我々が実体の幻影を見ることがないのか不思議に思っていた。ホイート
ストンは、脳が２つの平面網膜像を立体視（固体視）によって１つの画像に融合
することを立証することによって、この課題が実際の解決法であることを説明し
た

【０００４】 ［立体画像］ 立体画像は、観察者が視覚的実体を見るとき、観察者の左右の眼に異なる視点
のピクセルの画像を提示する。この、視点がわずかに異なる２つの画像は、脳の
皮質によって立体奥行を持つ１つの画像に合成される。合成画像は、２つの画像
の合計より大きい。

【０００５】 実体は、カメラによって記録することもできる。画像が計算されるか記録され
るかに関係なく、２つの視点からの画像すなわち左目の画像及び右目の画像の生
成またはコピーが行なわれなければならない。１つの透視画を生成できれば、概
念的にもう１つの透視画も生成可能である。

【０００６】 単眼または超立体の奥行変数は画像表示における奥行知覚の条件である。これ
は、三次元として知覚される画像を生成するために立体視と同様に重要である。
この変数には、陰影、相対的サイズ、介在、テキストグラディエント、空間的視
点、運動視差が含まれ、最も重要なのは視点である。単眼奥行変数が豊富な画像
は、両眼立体視が追加されるとき視覚化がより容易になる。

【０００７】 ［立体ディスプレイ］ 立体ディスプレイは、人間の脳が最終ユニットである光学システムである。立
体ディスプレイは、実体の左画像及び右画像を脳に提示することによって機能す
る。

【０００８】 この２つの立体画像は、ほとんどの人にとってその同値の平面画像より現実的
である。ディスプレイ手段に立体視を追加することは奥行感覚を意味するが、こ
の追加が表示をより現実的にするか否かについては、議論の余地がある。立体視
は、感覚的、快適かつ有益なフォーマットの情報を追加する。

【０００９】 実体と一対一の整合すなわち同一構造を有する立体画像は、見つめるには不快
である可能性あり、科学者、技術者、工学者、医者及び芸術家にとってその価値
は疑問の余地があるかも知れない。

【００１０】 立体画像が実体と同一構造であることを避ける方法は多様である。すなわち、
精神物理学、奥行知覚の心理学、及び幾何学的または光学的変化がある。これは
、次のような状態を持つ可能性がある。すなわち、遠近調節／輻輳の機能停止、
モニタ周辺の相互作用的変数、及び正立体状態である。

【００１１】 電子立体ディスプレイ用の時分割多重画像を生成する手段は多様である。さら
に、画像のフォーマット化は、選択テクニックすなわち各眼に必要な画像を与え
（不必要な画像を消去する）方法から分離される。フォーマット化及び画像選択
は同時に行なわれなければならず、システムの設計により選択テクニックがフォ
ーマットを決定する。

【００１２】 ［立体画像記録設備］ 立体画像記録設備は、実体の三次元画像を記録する設備を意味する。 第一に、平行のレンズを有する２台のカメラがある場合がある。対象物は、２
枚のレンズで同時に捕捉されるので、同時に異なる視点の２つの画像が記録され
る。

【００１３】 第二に、１枚のレンズを有するカメラがあり、これが入れ子式に、垂直に、水
平にまたは回転方向に機械的に動く場合がある。この場合にも、運動の周縁から
記録される２つの画像がある。画像は、指定される時間差で記録されるので、リ
アルタイムではない。これは、対象物及び（または）レンズが移動している場合
にしか重要性を持たないので、補正しなければならない。

【００１４】 本特許は、ビジュアルプレゼンテーション設備と一緒に機能するフォーマット
及び記録設備に関するものであり、時間多重法を使用する。このビジュアルプレ
ゼンテーション設備は、液晶（ＬＣ）シャッターを使用することによってアクテ
ィブになるか、受動的に偏光することができる。

【００１５】 本発明は、リアルタイムでまたはリアルタイムに近い状態で対象物を記録する
ために３Ｄ視（三次元）のための設備を使用する方法として定義される。 より明確に言うと、本発明は、対象物とその周囲との関係を見るためによりよ
く対象物を記録し奥行感覚を作るために前記の設備を使用する方法として定義す
ることができる。

【００１６】 ［技術の現状］ ［カメラモデル］ 図１には、左右のカメラをデータエリアに配置してコンピュータ生成の歪みの
ない電子立体画像を生成するための基本アルゴリズムの図が示されている。その
軸間分離はｔｃで示される。カメラレンズの軸はｚ方向に平行である。カメラか
ら対象物までの距離はｄｏである。

【００１７】 カメラが、平面の台に取り付けられる２台の静止画像カメラまたはビデオカメ
ラで、そのレンズの軸が平行であるとする。ｔｃは、軸間距離すなわちカメラ間
の距離、さらに正確に言うとレンズの中心間の距離である。カメラは、レンズの
軸すなわち画像面と直角を成す各レンズの中心を通る線が常に平行であるように
据え付けられる。

【００１８】 ２台のカメラは、水平方向に距離ｔｃだけ位置がずれるので、同じ対象物の２
つの異なる透視画を生成する。２台のカメラは、同一の焦点距離のレンズを使用
する。短い焦点距離のレンズは、広角の画像を生成し、長い焦点距離のレンズは
狭角の画像を生成する。例えば、３５ミリ写真用の広角レンズは通常５０ミリメ
ートル以下であり、長い焦点距離すなわちテレオプティックスのレンズの焦点距
離は通常５０ミリメートルを超える。

【００１９】 レンズがまっすぐ前を向いている２台のビデオカメラがあるとする。各カメラ
は１つの対象物の透視画を記録する。２台のビデオカメラの信号の間の変化は、
一定の速度で生じる。ＴＶモニタで画像を見ると、カメラは相互にｔｃだけ離れ
ているので、２つの非同一の画像を見ることができる。２台のカメラは平行のレ
ンズ軸でまっすぐ前を向いているので、対象物の異なる部分を撮影する。画像の
前記の部分が融合するようにこの２つの画像を相互に相対的に水平に移動してみ
る。画像が融合するとき視差はゼロであり、対象物の前記の部分（またはシーン
）がモニタの平面上にある。これは「輻輳」と呼ばれてきたが、この用語は、融
合のために必要な人間生理学の用語「眼の回転」に置き換えることができる。従
って、ここでは用語ＨＩＴ（水平画像並進）を使用する。この用語はＺＰＳ（ゼ
ロ視差設定）を得るために使用される。

【００２０】 画像のある一部が他方の画像の上に完全に重なるように水平に画像が移動され
ると、画像のその部分はＺＰＳを持つ。対象物は、ｘ軸とｙ軸の上だけにあるわ
けではなく、ｚ軸上にもある。対象物は三次元なので、対象物の１点（または、
１つの平面に向く１組の点）についてのみＺＰＳを得ることができる。ＺＰＳが
対象物の中間部分に関して使用される場合、対象物の背後の部分はプラスの視差
を持つ、その前の部分はマイナスの視差を持つ。

【００２１】 立体コンピュータ生成画像のための平行レンズ軸のアルゴリズムは、距離ｔｃ
の間隔を持つ平行レンズ軸を有する２台のカメラの視点を使用する。両方の視点
及びカメラレンズは、同じ角度を有する。画像の水平並進（ＨＩＴ）の度合いは
、好みの問題以上のものである。以前は、低視差の画像を生成することの利点が
前面に押し出されていた。画像全体ために視差の最良の妥協を得るためにＺＰＳ
を使用することを考慮すべきである。 このやり方は、回転を意味するものではなく、垂直視差を生じる幾何学的歪み
を生じるが、立体画像を得るために必要な２つの透視画が得られる。

【００２２】 他の条件（レンズの角度、対象物との距離、ｔｃ）は一定で上述の通りＨＩＴ
が使用される場合、奥行内容には何の変化もない。眼が異なる視差の値に対して
再収束するためには多少の時間がかかるが、画像の全体的奥行内容は、同じであ
る。眼の調節後、画像は前と同様の奥行を持つ。ＨＩＴによって、完全にモニタ
の前または背後に示される画像を生成することができる。前に論じた通り、遠近
調節及び輻輳の分離を減少するため及びアーチファクトを減少するためには、対
象物の中心またはその付近にＺＰＳをポジショニングするのが最良である。

【００２３】 ［視差］ 小さいｔｃ値と水平に大きい角度少なくとも４０度を使用することが提案され
てきた。立体写真家が使用する奥行度の方程式

【数１】 は、カメラのセットアップを変化させると視差の最大値（Ｐｍ）がどのように変
化するかを示している。ＨＩＴを使用し、距離ｄｏにある対象物の視差値がゼロ
であるとすると、距離ｄｏでＺＳＰに達すると言える。次に最大距離ｄｍにある
対象物は視差値Ｐｍを持つ。

【００２４】 目的は、最大１．５°の視差を上回ることなく最大の立体効果を生じることで
ある。上記の方程式の形はこれを理解するのに役立つ。倍率の値（Ｍ）は、Ｐｍ
の値を変化させる。例えば、大画面の画像は、小さい画面の画像より大きい視差
を持つ。２４インチのモニタは、他のパラメータを不変とすると、１２インチの
モニタの２倍の視差を持つ。ｔｃを小さくすると、モニタの視差が小さくなる。
レンズの焦点距離ｆｃを小さくしても（広角レンズを使用する）Ｐｍの値は小さ
くなる。

【００２５】 立体効果を支配する最も重要な要素は、２つのカメラレンズの間の距離ｔｃで
ある。ｔｃが大きくなれば、視差の値が大きくなり、立体の奥行感覚が大きくな
る。逆も言える。例えばカメラの非常に近くにある対象物例えばコイン、虫また
は小さい対象物を見る場合、ｔｃは小さくなり、さらに大きい立体効果を生じる
。これに対して、遠く離れた丘を見ると、ある程度の立体効果を生じるためには
、おそらく、ｔｃは数百メートルでなければならない。ｔｃを変えることは、立
体画像の奥行を制御する１つの方法である。

【００２６】 広角オプティックス（低ｆｃ）を使用することによってｔｃの値を小さくする
ことができる。視点を考慮すると、広角の場合対象物の周囲部分と対象物の離れ
た部分の相対的位置が誇張されることが分かる。この視点の誇張は、立体奥行効
果の度合いを決定する。広角オプティックスを使用することによって、ｔｃを小
さくすることができる。

【００２７】 平行レンズ軸を使用することは、近い対象物にとって広角の使用と共に特に重
要である。この場合に回転が使用されると、幾何学的歪みは擬似垂直視差の生成
を誇張する。

【００２８】 立体効果の強さは軸間距離ｔｃによって制御され、軸間距離は、対象物の視差
値を制御する。軸間値が定められると、ＨＩＴが画像のＺＰＳを制御するために
使用され、多くの場合、バッファの２つの部分を相互に相対的に動かすことによ
ってソフトウェアによって受信される。バッファの上部または下部における左右
の画像の水平移動は、ＨＩＴを生じ、ＨＩＴはＺＰＳを制御するために使用され
る。１つの対象物に１つの画像の場合、この対象物の中間部分はＺＰＳに適した
ポジションである。この推奨に従えば、ユーザーは、遠近調節、輻輳及び随伴「
クロストーク」のために衰弱して、困難に陥るだろう。デフォルト値として画像
処理ソフトウェアのＺＰＳ条件を実現することが重要である。さらに、画像のサ
イズが変更される場合、ＺＰＳを維持することが望ましく、これは、ソフトウェ
アにおいて実現できる。平行レンズ軸のカメラモデルにおいては、ｔｃが変化す
るときＺＰＳも変化する。従って、ｔｃが変動してもソフトウェアが一定のＺＰ
Ｓを実現することが望ましい。これによってユーザーにより良い品質が与えられ
、立体画像が見やすくなる。

【００２９】 モニタに立体三次元画像を映すためには下記の２つの重要な要件がある： １．ソフトウェアは、各眼のために所与のオフセットで透視画法を行い、それ
により、ソフトウェアによるレンダリングが基にする三次元世界において見ると
したら各眼が見るものをシミュレートしなければならない。

【００３０】 ２．左右の眼のレンダリングは、立体ハードウェアが左右の眼用の情報を分離
できるような方法で、コンピュータでモニタするようににフォーマット化されな
ければならない。

【００３１】 ［平行レンズ軸］ 立体画像の計算は２つの異なる位置からの２つの単眼透視画を含む。過去にお
いては、数度対象物を回転させることによってコンピュータ生成の立体写真が生
成されたが、これは推奨されない（図２を参照のこと）。立体写真を生成するた
めに回転を利用すると、対応する左右の画像ポイントは垂直には調整されない。
このように垂直に調整されないことにより、眼の筋肉は異常に働くことになり、
ほとんどの人はこれを不快と感じる。眼が奥行情報なしに垂直視差を融合しよう
とすると痛ましい結果となりかねない。

【００３２】 長方形ＡＢＣＤは、左側に点線で示される垂直軸を有する。図に示される通り
軸の周りを回転させると、コーナーポイントＡ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は、対応す
るコーナーポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄより上か下である。この事実にもかかわらず
、この例は、立体写真を生成するために回転が使用される場合に生じることを示
す典型的な単純な図を含んでいる。その代わりに、ｘ軸に沿って水平並進させる
ことによって２つの透視画を生成し、その結果得られた画像を水平移動すること
によって（ＨＩＴ「水平画像並進」）ＺＰＳを確立することが推奨される。

【００３３】 ［発明］ 本発明は、入れ子式、水平、垂直または回転方向へのレンズの機械的変位を基
礎としている。この変位は、記録対象物の２つの平行画像の間を所望の距離に調
整できる。同じ対象物の２つの異なる透視画は完全なリアルタイムではない。画
像処理速度は、特にカメラのシャッター速度に依存する。 利点は、２つの平行カメラよりずっと小さいサイズ（直径）の画像記録設備で
あり、これは、記録設備のサイズが決定的意味を持つ場合重要な要因である。

【００３４】 下記の特許が参照される： ＵＳ４９５６７０５Ａ 対象物の三次元表現に使用するために対象物の画像を電
子的に記録するためのセットアップ。

【００３５】 下記の出版物が参照される： Wheatstone, Charles。これまで認められていない注目すべきいくつかの両眼
視の現象について（第Ｉ章）。Philosophical Transactions of the Royal Soci
ety of London, 371-94、1838 Lipton, Lenny, and Meyer, Lhary。時間多重２倍垂直周波数立体ビデオシス
テム。International Symposium Digest, Vol.XV, SID 1984 MacAdam, D. L., サイズ、形状、距離及び方向の立体知覚、SMPTE journal, 6
2:271-93, 1954。

【００３６】 ［発明の説明］ 本発明の目的は、全体像の不良及び記録対象物のその周囲に対する空間的方位
の不良を含む上に説明した問題を、第三の次元を加えることによってすなわち３
Ｄによって解決することである。

【００３７】 ［発明］ 本発明は、対象物からの反射光を透過する光学システム及び（または）光ファ
イバーシステムを含むオプティックスと呼ばれるチューブから成る。光ファイバ
ーを通じて、光は、外部光源からチューブを透過する。チューブの端でレンズは
スレッジまたはクレードルの中にある。レンズのクレードルの両側には、気体／
液体が充填されたクッションがある。このクッションは、マイクロメートルの精
度で充填及び排出を交互に行なうことができ、クレードルが横向きに移動すると
きレンズが移動する。気体／液体は、コンピュータのコントローラーカードに接
続される外部ポンプによって調節される。

【００３８】 チューブの他方の端には、異なるタスクが予定される異なるカメラの間で入射
光を分割するためのいわゆる「ビームスプリッタ」がある。「ビームスプリッタ
」は、物理的には、２つの外部ユニット／カメラの間で光が分割されるとき光の
一部が失われることを意味する。

【００３９】 カメラ、例えば、ＣＣＤカメラは、端でしっかりとねじで止められ、回折格子
で入射光を捕捉しようとする。これにより、対象物からの全ての反射光点は、１
つのドットを得る。各々全てのドットは、画像に記録される値を持つ。カメラの
シャッターは、どのくらいの時間の露出が必要とされるかを直ちに決定する。不
鮮明さは画像の３Ｄ情報を失う大きな原因となるので、カメラの選択によりでき
る限り露出時間が短くなることが望ましい。さらに、カメラは、少なくとも３０
画像／秒、すなわち３Ｄ画像の多くのものの２倍撮影することが最適である。

【００４０】 また、同時にＩＲカメラを使用することもできる。ＩＲカメラの目的は、対象
物の中及び周りの熱の変化及び勾配を検出することであり、例えば、循環を測定
し、生きている組織と死んだ組織を分離し、組織の反応を見るために使用するこ
とができる。

【００４１】 ［周辺設備］ コンピュータは、その後、立体画法数理アルゴリズムを使うことによって２つ
の画像を処理する。画像は、コントローラーカードからビデオ信号としてコンピ
ュータに送られる。異なる視点から得られる同一の対象物の２つの画像からのビ
デオ信号は処理された後、１つの画像に融合されて、観察者のためにディスプレ
イに表示される。

【００４２】 コンピュータは、解釈済み情報を受け取った後、コントローラーカードを使っ
てポンプを制御する。解釈済み情報は、画像処理後抽出することができる。正確
度はマイクロメートルのレベルである。

【００４３】 コントローラーカード：高解像度の通常のビデオカードであるビデオ信号用の
コントローラーカード；及び、サイドクッションの充填及び排出後レンズの変位
を制御するためのコントローラーカード。

【００４４】 頭装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）は、観察者に対して３Ｄ環境を視覚化するた
めに使用される。例えば、外科医は、体腔または中空内臓の空間的知覚を得るた
めにＨＭＤを使用することができる。ＨＭＤは、コンピュータに接続され、コン
ピュータは対象物の１つまたは２つの透視画のビデオ信号を送る。両眼の間の画
像シフトは、コンピュータがそれを命令した後に行なわれる。

【００４５】 ３Ｄメガネは、精度及び解像度がかなり劣る安価な代用物であるが、三次元で
記録対象物及びその周囲を視覚化するのに役立つ。偏光及びＬＣＤテクニックを
使う様々な変形が存在する。３Ｄメガネは、コンピュータに接続され、コンピュ
ータは対象物の１つまたは２つの透視画のビデオ信号を送る。両眼の間の画像シ
フトは、コンピュータがそれを命令した後に行なわれる。

【００４６】 ２台のカメラすなわち二重システムの代わりに、１レンズシステムを使用する
と、下記の通り有利である： １．入れ子式、垂直、水平または回転方向にレンズをある距離移動できる場合、
２．機器のサイズすなわち直径が小さくなるので、 ３．設備を狭い場所で使用できるので、サイズの他の要因が機器の使用について
決定する場合、 ４．三次元画像の生成が行なわれるか否かについて記録設備のサイズ（直径）が
決定的意味を持つ用途にとって本発明は特に貴重である。

【００４７】 このような要件を持つ製品の例としては、医療用の剛性及び可撓性の内視鏡、
例えば、関節鏡、腹腔鏡、膀胱鏡、気管支鏡などがある。 その他の例としては、剛性及び可撓性のファイバースコープ、及び機器のサイ
ズが機器の使用にとって決定的意味を持つその他のカメラの応用がある。

【００４８】 ［製造の詳細な説明］ 以下に、本発明に適切な変位の２つの例を示す。 例図１はレンズの水平または垂直の変位を示している。垂直変位で垂直視差が
作られる場合には水平変位が望ましい。水平変位は、周縁の明瞭度のロスが小さ
いが、レンズの小さい横方向の変位しか行なってはならない。各側面でＣＣＤカ
メラによって画像が記録され、これが後に１つの３Ｄ画像に融合される。図は、
内視鏡の外側取り付け部品（１）、内側取り付け部品（２）、クレードル／スレ
ッジ（４）、レンズ（５）、レンズホルダー（６）及び変位距離（ＦＡ）を示し
ている。

【００４９】 例図２はレンズの回転変位を示している。レンズは、自身の軸の周りを回転す
る。回転運動は、端点の正確度に問題を生じる可能性がある。２つの決められた
位置で画像が記録され、これが後に１つの３Ｄ画像に融合される。

【００５０】 例図３はレンズの入れ子式変位を示している。レンズが移動する距離は、記録
対象物によって反射される光がどのような座標を得るかを決定する。レンズが対
象物の近くにあればそれだけ、ドットはより周縁になるので、細部の数が増大す
る。すなわち、レンズが対象物から遠くなればそれだけ、ドットはより中央にな
るので、細部の数は減少する。内側及び外側のポジションで１つの画像が記録さ
れ、これが、後にＤ画像に融合される。図は、保護ガラス（３）を示している。

【００５１】 以下の図に関連して、様々な状況における本発明の使用法のいくつかの例が示
されている。 手術においては、どのような手術にも多かれ少なかれ組織の損傷が伴う。手術
中生じる可能性があり事実生じる組織の損傷を最小限に抑えようとすることが重
要と思われる。手術中生じる組織の損傷は、傷の治癒、回復及び正常機能への完
全な復帰を遅らせる。

【００５２】 手術は、観血的、非観血的、または両方のテクニックの組み合わせいわゆる微
小侵襲的手術として行なうことができる。 観血的手術は、外科医が、手術の対象である器官に達するために解剖学的構造
及び器官を解離する手術である。解離が大きければ、組織の損傷も大きい。

【００５３】 非観血的手術は、外科医が患者にメスを使わずに器官を扱う手術であり、外傷
を生じない。非観血的手術の例は、骨折の固定（固定自体が傷となる）、及び骨
折の非観血的矯正（内部の傷を生ずる可能性がある）、である。この方法は、観
血的手術に比べて人体を組織損傷にさらす度合いが基本的に小さい。

【００５４】 非観血的手術と観血的手術の組み合わせは、微小侵襲的または最小侵襲的手術
として特徴付けることができるだろう。光学機器のために通常１−２ｃｍの小さ
い切開が行なわれ、光学機器がここから体内に送り込まれる。関節のように生来
存在しない場合には中空器官を作ろうとする。中空器官は、流体または空気／ガ
スの混合物をこれに送り込むことによって作られる。

【００５５】 本発明は、特に、処置において体内を３Ｄ（三次元）視するために内視鏡機器
を使用するための方法を考察する。 より明確には、本発明は、より良い空間知覚を生じるために手術野を資格化す
るために前記の設備を使用する方法として定義することができる。

【００５６】 図３には、本発明を試験するために我々が使用してきた試験台の１つの例が示
されている。この台の目的は、最小限必要な横向き変位を求め、様々な横向きの
変位及びその３Ｄ効果を比較することである。試験結果は、本発明のプロトタイ
プを構成するために使用されている。試験台は、本発明に接続されるＣＣＤカメ
ラ及び横向きに移動できる対象物によって構成される。コンピュータは、この対
象物の記録及び変位を調整する。

【００５７】 カメラはコンピュータとの接続を有し、コンピュータは入力ビデオ信号を受信
する。カメラは、コンピュータのコントローラーカードによって制御される。露
出時間、フレーム数／秒及び光感度などのパラメータを制御することができる。 本発明は、カメラに接続される剛性オプティックス（後述）によって構成され
る。これはボトムプレートに固定される。

【００５８】 対象物は、レンズに対して直角に成すように線形スレッジに配置されている。
スレッジは、対象物をマイクロメートルの精度で水平方向に移動するように、前
後に引っ張ったり押したりすることができる。スレッジは、線形ステップアクテ
ィベータによって引っ張られ、アクティベータはコンピュータのコントロールー
カードによって制御される。

【００５９】 図４は、側面からの試験台を示している。コントローラーボックスの正面には
２つのボタンがあり、１つは電源のオン／オフボタン、１つは記録された画像を
融合するためのボタンである。さらに、電源ランプがある。

【００６０】 図５は、さらに詳細に試験台を示している。 図６は、接続されるＣＣＤカメラと一緒に本発明を示している。オプティック
スの端は、オプティックスが様々な絶縁エンベロープを持つチューブによって構
成されることを示している。

【００６１】 図７は、本発明のレンズがどのように２つの水平クッションに間にあるかを詳
細に示している。この２つのクッションには空気／気体またはどのような流体で
も充填することができる。一方のクッションに充填し他方のクッションを空にす
ることによって、水平方向のレンズの横向き変位が得られる。さらに、横向き変
位を得るためにその他の振動メカニズム例えば振動ファイバーを使用することが
できる。レンズが移動する距離は、多数のパラメータによって決定され、接続さ
れるコンピュータによって制御される。

【００６２】 図８は、レンズの変位を詳細に示している。 図９は、推力及び屈曲から保護する外側エンベロープによって構成されるオプ
ティックスを示している。その内部には、光学コンポーネント用の絶縁層がある
。レンズシステムは、クッションシステムによって両サイドで水平に支持される
スレッジの上にある。レンズの前には、レンズを外部損傷から保護するためのカ
バーグラスがある。ポンプ自体はオプティックスの外になければならないので、
開放チャネルとして横向き変位のためのメカニズムが側面に沿って、チューブと
平行にある。

【００６３】 さらに、レンズ及びその横向き移動／変位の正面図が示されている。 図１０は、線形ステップアクティベータの全ての投影図を示している。 本発明は、上に説明する設計に限定されることなく、以下の特許の説明の枠内
で改変できる。機械的変位は、以下の両方のまたは個々の方向に可能である：入
れ子式、水平、垂直及び回転。本発明は、医療用、内視鏡に限定されることなく
、他の種類の三次元記録に、特に機器のサイズが限定要因である場合にも使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 歪みのない画像。カメラの軸（視点の中心の軸）は平行でなければならない。

【図２】 回転が歪みを生じる。

【図３】 試験台（上から見たところ）。試験台の左に内視鏡が取り付けられ、右には付
属コントローラーカードと共に付随コントローラーユニットがある。図は、カメ
ラ・コントローラーユニット（７）、光源（８）、ねじによる線形ステップアク
ティベータ（９）、９ウェイＤ型ステッピングモーター・コントローラーユニッ
ト（１０）、単一軸及びカード上にチップを持つプログラマブルモーター・コン
トローラーユニット（１１）、バックプレート（１２）、コンピュータへ（１３
）、ＰＳＵ（１４）、剛性ボックス内のKM6 II 3Uラック（１５）、終点が接続
される線形スレッジ（１６）、内視鏡（１７）、試験板（１８）及びカメラ（１
９）を示している。

【図４】 試験台（側面から）。試験台の左には内視鏡が取り付けられ、右にはコントロ
ーラーユニットの付随フロントパネルがある。図は、電源オンボタン（２０）、
ヒューズボタン（２１）、オン／オフボタン（２２）及びラック（２３）を示し
ている。

【図５】 試験台（近接図）。

【図６】 内視鏡（内視鏡の側面及びオプティックスの縁の正面から）。

【図７】 オプティックスのレンズ（正面）。図はいわゆるサイドクッション（２４）を
示している。

【図８】 オプティックスのレンズの変位（正面）。

【図９】 レンズ（詳細）。

【図１０】 線形ステップアクティベータ（詳細）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H040 BA15 DA01 DA12 DA17 DA41 DA51 GA01 5C061 AB03 AB06 AB08 【要約の続き】 要である。その後、距離、サイズなどを推定することが 容易になるだろう。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 できる限りリアルタイムに近く３Ｄ画像、静止画像またはビ
   デオ画像、を作成または生成するための三次元画像記録設備の構造であり、 1.1)独自の長さを有する、可撓性または剛性の、または独立形態のまたはそれら
   の組み合わせの、オプティックスと呼ばれる光学チューブ、 1.2)ガラスで被覆できるレンズを有すること、 1.3)独自の方向の１つ、２つまたはそれ以上のクッションシステムによって包ま
   れたクレードル／スレッジへの前記レンズの配置、 1.4)入れ子式、水平、垂直及び（または）回転方向へのクレードル／スレッジ及
   びレンズの変位、 1.5)横向き変位によって同じ対象物及びその周囲の異なる投影から記録される画
   像、 を特徴とする、構造。
2. 【請求項２】 気体／液体／その他の物質を交互に充填し排出できるクッシ
   ョンシステムを特徴とする請求項１に記載の構造。
3. 【請求項３】 指定される方向に移動するいわゆるクレードル／スレッジを
   特徴とする請求項１に記載の構造。
4. 【請求項４】 当初の位置から正確な距離だけ前記レンズを移動するクッシ
   ョンシステムを特徴とする請求項１に記載の構造。
5. 【請求項５】 様々な場合に前記レンズが配置される位置で前記対象物から
   の反射光の画像を記録する前記オプティックスに接続されるカメラ、例えばＣＣ
   Ｄカメラを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 接続されるカメラで異なる視点の２つの画像を記録すること
   を特徴とする請求項４の通りに移動されるオプティックス。
7. 【請求項７】 前記対象物及びその周囲を記録し、３Ｄ画像が生成されると
   き画像記録設備として使用される設備を特徴とする請求項６に記載の構造。
8. 【請求項８】 前記画像記録設備の使用が、視覚化が設備のサイズに依存す
   る用途において利点を持つことを特徴とする請求項５に記載の構造。
9. 【請求項９】 コンピュータが前記記録された２つの画像を処理し、これら
   を１つの３Ｄ画像に融合し、これが頭装着型ディスプレイまたはその他の視覚化
   設備を装着した観察者に提示されることを特徴とする請求項６に記載の構造。