JP5919533B2 - 内視鏡およびこれを備えた内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムに関し、特に、通常の２次元表示とともに３次元表示にも対応した内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムに関するものである。

医療における手術や検査の際に人の体内の臓器などを観察するために内視鏡が広く用いられている。このような内視鏡には、体内に挿入される挿入部の先端部に撮像部を設け、この撮像部で撮像された画像をモニターに表示させるようにしたものがあるが、撮像部を２つ設けて、３次元モニターを用いて画像を３次元表示するようにすると、臓器などの被写体を立体的に観察することができるため、手術や検査の効率を向上させることができる。

このような３次元表示を可能にした内視鏡として、広角な撮像部と狭角な撮像部とを備え、広角な撮像部により取得した画像を用いて２次元表示を行うとともに、広角な撮像部および狭角な撮像部により取得した画像を用いて３次元表示を行うようにした技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、３次元表示された画像で、手術部位を詳細にかつ立体的に観察することができ、２次元表示された画像で、手術部位の周辺の広い範囲を観察することができる。

特開平９−００５６４３号公報

さて、前記従来の技術では、広角な撮像部による撮像画像から、狭角な撮像部の撮像領域に対応した領域を切り出し、これにより得られた切り出し画像と、狭角な撮像部による撮像画像とから、３次元画像、すなわち３次元表示する際に左右の目で見る２つの画像を生成するようにしているが、内視鏡を動かすことで撮像部から被写体までの距離が変化すると、２つの撮像部の撮像領域の位置関係が変化するため、３次元画像の生成に用いる２つの画像に写った被写体の領域がずれて、適切な３次元画像を生成することができないという問題があった。

また、前記従来の技術では、広角な撮像部による撮像画像を、画素を補間する処理により拡大した上で、狭角な撮像部の撮像領域に対応した領域を切り出すことで、狭角な撮像部による撮像画像と同じ大きさとなるようにしている。このため、３次元表示する際に左右の目で見る２つの画像の実解像度が大きく異なる状態となり、このような画像を長時間見続けると疲労が進むため、長時間にわたる手術に用いることは望ましくないという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、被写体までの距離が異なる場合でも、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を一定に保持することができ、また、画像を３次元表示する際に、左右の目で見る２つの画像の実解像度が大きく異なることを避けることができるように構成された内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムを提供することにある。

本発明の内視鏡は、観察対象の内部に挿入される挿入部と、この挿入部の先端部に並べて設けられた第１の撮像部および第２の撮像部と、この第１の撮像部および第２の撮像部による撮像画像から３次元画像を生成する画像処理部と、を備え、前記第１の撮像部は、その第１の撮像部および前記第２の撮像部の配列方向に沿って撮像領域を移動させることができるように、光軸の傾斜角度を変更可能に設けられ、さらに、前記第１の撮像部の撮像領域と前記第２の撮像部の撮像領域とが所定の位置関係となるように前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を制御する制御部を備え、この制御部は、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像とを比較して、前記第１の撮像部の撮像領域と前記第２の撮像部の撮像領域との位置関係を検出し、この検出結果に基づいて前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を制御する構成とする。

また、本発明の内視鏡システムは、前記の内視鏡と、画像を２次元表示する第１の表示装置と、画像を３次元表示する第２の表示装置と、前記内視鏡から出力される２次元画像データおよび３次元画像データに基づいて前記第１の表示装置および前記第２の表示装置に画像を同時に表示させる表示制御装置と、を備えた構成とする。

本発明によれば、第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変化させることで、２つの撮像部の配列方向に第１の撮像部の撮像領域を移動させることができ、これにより、被写体までの距離が異なる場合でも、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を一定に保持することができる。このため、被写体との距離に関係なく、常に適切な３次元画像を得ることができる。さらに、第１の撮像部の撮像領域と第２の撮像部の撮像領域との位置合わせの作業が不要となり、使い勝手が向上する。その上、センサなどを特別に設けることなく、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を検出することができるため、構成を複雑にすることなく、第１の撮像部の光軸の傾斜角度を適切に制御することができる。

第１実施形態に係る内視鏡システムを示す全体構成図 挿入部１１の先端部１２を示す断面図 挿入部１１の先端部１２を示す正面図 第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変更する角度調整機構１６を示す模式的な側面図 角度調整機構１６を駆動する制御系の概略構成を示すブロック図 撮像制御部２６の概略構成を示すブロック図 撮像制御部２６における画像の処理状況を示す説明図 ２つの撮像部１３，１４の各撮像領域Ａ１，Ａ２の状況を模式的に示す側面図および平面図 被写体距離が変化する場合の撮像領域Ａ１，Ａ２の状況を模式的に示す側面図および平面図 第２実施形態に係る内視鏡における撮像制御部２６のブロック図 撮像位置検出部６２での撮像領域Ａ１，Ａ２の位置関係を求める要領を説明する模式的な側面図および平面図 第１の撮像部１３の光軸傾斜角度θに応じた距離ＸＬ，ＸＲの変化状況をグラフで示す説明図 第３実施形態に係る内視鏡の要部を示す斜視図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、観察対象の内部に挿入される挿入部と、この挿入部の先端部に並べて設けられた第１の撮像部および第２の撮像部と、この第１の撮像部および第２の撮像部による撮像画像から３次元画像を生成する画像処理部と、を備え、前記第１の撮像部は、その第１の撮像部および前記第２の撮像部の配列方向に沿って撮像領域を移動させることができるように、光軸の傾斜角度を変更可能に設けられた構成とする。

これによると、第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変化させることで、２つの撮像部の配列方向に第１の撮像部の撮像領域を移動させることができ、これにより、被写体までの距離が異なる場合でも、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を一定に保持することができる。このため、被写体との距離に関係なく、常に適切な３次元画像を得ることができる。

また、第２の発明は、前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変更する操作をユーザーが行う角度操作部と、この角度操作部の操作に応じて前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変更する角度調整機構と、をさらに備えた構成とする。

これによると、使用中、すなわち挿入部を観察対象の内部に挿入した状態で、被写体までの距離が変化するのに応じて、第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変更することができるため、利便性が向上する。

また、第３の発明は、前記第１の撮像部は、広角な光学系を有し、前記第２の撮像部は、狭角な光学系を有し、前記画像処理部は、前記第１の撮像部により取得した第１の撮像画像から２次元画像を生成するとともに、前記第２の撮像部の撮像領域に対応する領域を前記第１の撮像画像から切り出して得られた切り出し画像と、前記第２の撮像部により取得した第２の撮像画像とから３次元画像を生成する構成とする。

これによると、広角な光学系を有する第１の撮像部が被写体の広い領域を撮像し、この第１の撮像部による撮像画像が２次元表示に供される。この２次元表示された画像では、被写体の広い範囲を観察することができ、特に、これを手術の際に補助者や研修者が見ることで、手術部位の周辺を広く観察することができるため、手術の補助および研修の効果を高めることができる。一方、狭角な光学系を有する第２の撮像部が被写体の狭い領域を撮像し、この第２の撮像部による撮像画像と切り出し画像とが３次元表示に供される。この３次元表示された画像では、被写体を詳細にかつ立体的に観察することができる。特に、これを手術の際に術者が見ることで、手術部位を立体的に認識して、手術の能率を高めることができる。

特に、第１の撮像部が被写体の広い領域を撮像するとともに、この第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変更することで撮像領域を移動させることができるため、被写体をより一層広く観察することができる。特に、第１の撮像部の撮像領域に第２の撮像部の撮像領域が含まれる範囲内で、第１の撮像部の撮像領域を移動させれば、３次元画像に変化は現れないため、手術の際には、術者が見る３次元画像の表示領域を動かすことなく、補助者や研修者の必要に応じて２次元画像の表示領域を自由に動かすことができる。

また、第４の発明は、前記第１の撮像部は、高解像度な撮像素子を有し、前記第２の撮像部は、低解像度な撮像素子を有する構成とする。

これによると、広角な光学系を有する第１の撮像部が高解像度な撮像素子を有するため、被写体の広い領域を高精細に観察することができる。また、第２の撮像部が低解像度な撮像素子を有することから小型となるため、挿入部の先端部の外径を小さくすることができる。また、第１の撮像部が高解像度な撮像素子を有することから大型となるため、挿入部の先端部の外径を大きくすることなく、角度調整機構を容易に設けることができる。

また、第５の発明は、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、前記切り出し画像と前記第２の撮像画像とが略同一の画素数となるように設定された構成とする。

これによると、画像を３次元表示する際に、左右の目で見る２つの画像の実解像度が略等しくなる。このため、３次元表示された画像を長時間見続けた際に生じる疲労を軽減することができる。

また、第６の発明は、前記第１の撮像部の撮像領域と前記第２の撮像部の撮像領域とが所定の位置関係となるように前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を制御する制御部をさらに備えた構成とする。

これによると、第１の撮像部の撮像領域と第２の撮像部の撮像領域との位置合わせの作業が不要となり、使い勝手が向上する。

また、第７の発明は、前記制御部は、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像とを比較して、前記第１の撮像部の撮像領域と前記第２の撮像部の撮像領域との位置関係を検出し、この検出結果に基づいて前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を制御する構成とする。

これによると、センサなどを特別に設けることなく、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を検出することができるため、構成を複雑にすることなく、第１の撮像部の光軸の傾斜角度を適切に制御することができる。

また、第８の発明は、観察対象の内部に挿入される挿入部と、この挿入部の先端部に並べて設けられた第１の撮像部および第２の撮像部と、この第１の撮像部および第２の撮像部による撮像画像から３次元画像を生成する画像処理部と、を備え、前記第１の撮像部は、広角な光学系と、高解像度な撮像素子と、を有し、前記第２の撮像部は、狭角な光学系と、低解像度な撮像素子と、を有し、前記画像処理部は、前記第１の撮像部により取得した第１の撮像画像から２次元画像を生成するとともに、前記第２の撮像部の撮像領域に対応する領域を前記第１の撮像画像から切り出して得られた切り出し画像と、前記第２の撮像部により取得した第２の撮像画像とから３次元画像を生成し、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、前記切り出し画像と前記第２の撮像画像とが略同一の画素数となるように設定された構成とする。

これによると、画像を３次元表示する際に、左右の目で見る２つの画像の実解像度が略等しくなる。このため、３次元表示された画像を長時間見続けた際に生じる疲労を軽減することができる。

また、第９の発明は、前記の内視鏡と、画像を２次元表示する第１の表示装置と、画像を３次元表示する第２の表示装置と、前記内視鏡から出力される２次元画像データおよび３次元画像データに基づいて前記第１の表示装置および前記第２の表示装置に画像を同時に表示させる表示制御装置と、を備えた構成とする。

これによると、手術の際に、画像が３次元表示された第２の表示装置の画面を術者が見ることで、手術部位を立体的に認識することができるため、手術の能率を高めることができ、これと同時に、画像が２次元表示された第１の表示装置の画面を補助者や研修者が見ることで、手術の補助および研修の効果を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る内視鏡システムを示す全体構成図である。この内視鏡システムは、人の身体（観察対象）の内部の臓器などの被写体を撮像するために身体の内部に挿入される内視鏡１と、画像を２次元表示する２次元モニター（第１の表示装置）２と、画像を３次元表示する３次元モニター（第２の表示装置）３と、２次元モニター２および３次元モニター３の画像表示を制御するコントローラ（表示制御装置）４と、を有している。

内視鏡１は、いわゆる硬性内視鏡であり、身体の内部に挿入される挿入部１１が屈曲不能となっている。この挿入部１１の先端部１２には、被写体を撮像する第１の撮像部１３と第２の撮像部１４とが並べて設けられている。第１の撮像部１３は、光軸の傾斜角度を変更可能に設けられており、挿入部１１には、第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変更する角度調整機構１６が設けられている。また、挿入部１１の先端部１２には、被写体を照明する照明部１５が設けられている。

挿入部１１の先端部１２と相反する側には、本体部１７が設けられている。この本体部１７には、角度調整機構１６を駆動する２つの電動モータ１８，１９と、照明部１５に照明光を送る光源２０と、撮像部１３，１４、電動モータ１８，１９および光源２０を制御する制御部２１と、を有している。光源２０は、ＬＥＤなどからなり、照明部１５と光ファイバーケーブル２２で接続されており、光源２０が発する光が光ファイバーケーブル２２を通って照明部１５から出射される。

制御部２１は、電動モータ１８，１９を制御して第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変更する角度制御部２５と、２つの撮像部１３，１４を制御するともにその撮像部１３，１４から出力される撮像画像を処理する撮像制御部２６と、光源２０を制御する照明制御部２７と、を有している。

制御部２１には、角度操作部２８が接続されている。この角度操作部２８は、ユーザーが第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変更する操作を行うものであり、ジョイスティックやトラックボール等の位置入力装置で構成されており、この角度操作部２８の操作に応じて第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度が変更される。

コントローラ４は、内視鏡１から出力される２次元画像データおよび３次元画像データに基づいて２次元モニター２および３次元モニター３に表示制御データを出力するものであり、２次元モニター２および３次元モニター３にそれぞれ２次元画像および３次元画像が同時に表示され、被写体を２次元的および３次元的に観察することができるようになっている。

２次元モニター２および３次元モニター３は、例えば液晶ディスプレイで構成され、２次元モニター２は、手術の際に補助者や研修者などの多数の人が見るために大画面となっており、３次元モニター３は、手術の際に術者などの少数の人が見るために小画面となっている。特に３次元モニター３は術者の使用を考慮するとＨＭＤ（Head Mounted Display）を採用してもよい。

図２は、挿入部１１の先端部１２を示す断面図である。なお、この図２などに示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交する３方向である。

挿入部１１の先端部１２では、円筒状のカバー３１の内部に第１の撮像部１３および第２の撮像部１４が収容されている。第１の撮像部１３は、撮像素子３３と、複数のレンズからなる光学系３４と、これらを保持するホルダ３５と、を有している。この第１の撮像部１３のホルダ３５は、カバー３１に回動可能に保持されている。第１の撮像部１３の前面側にはカバーガラス３６が設けられている。第２の撮像部１４は、撮像素子３７と、複数のレンズからなる光学系３８と、これらを保持するホルダ３９と、を有している。第２の撮像部１４の前面側にはカバーガラス４０が設けられている。

第１の撮像部１３の光学系３４は広角に構成され、第２の撮像部１４の光学系３８は狭角に構成されている。例えば第１の撮像部１３では画角（Field of View）が１５０度、第２の撮像部１４では画角が５０度となっている。

第１の撮像部１３の撮像素子３３は高解像度（高画素数）に構成され、第２の撮像部１４の撮像素子３７は低解像度（低画素数）に構成されている。例えば第１の撮像部１３では解像度（画素数）が１９２０×１０８０（ＦｕｌｌＨＤ）、第２の撮像部１４では解像度（画素数）が３２０×２４０（ＱＶＧＡ）となっている。各撮像素子３３，３７は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成されている。

このように第２の撮像部１４の撮像素子３７を低解像度に構成することで、第２の撮像部１４が小型となるため、挿入部１１の先端部１２の外径を小さくすることができる。また、第１の撮像部１３の撮像素子３３を高解像度に構成することで、第１の撮像部１３が大型となるため、挿入部１１の先端部１２の外径を大きくすることなく、角度調整機構１６を容易に設けることができる。

図３は、挿入部１１の先端部１２を示す正面図である。第１の撮像部１３および第２の撮像部１４はＸ方向に並べて設けられている。照明部１５は第２の撮像部１４の両側に２つ設けられている。

図４は、第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変更する角度調整機構１６を示す模式的な側面図であり、図４（Ａ）にＹ方向から見た状態を、図４（Ｂ）にＸ方向から見た状態を、それぞれ示す。なお、ここでは、挿入部１１の先端部１２側を前側、本体部１７側を後側として説明する（図１参照）。

角度調整機構１６は、第１の撮像部１３のホルダ３５に前端が連結された４本の中継ロッド４１ａ〜４１ｄと、この４本の中継ロッド４１ａ〜４１ｄの後端が連結された中継部材４２と、この中継部材４２をその中心部を中心にして傾動可能に支持する支持シャフト４３と、この支持シャフト４３を支持するガイド部材４４と、中継部材４２に前端が連結された２本の駆動ロッド４５ａ，４５ｂと、中継部材４２に前端が連結されるとともにガイド部材４４に後端が連結された２つのばね４６ａ，４６ｂと、を有している。

４本の中継ロッド４１ａ〜４１ｄは、挿入部１１の長手方向（Ｚ方向）に延在する態様で互いに平行に配置されるとともに、第１の撮像部１３の光軸に一致する中心線を中心とした周方向に等間隔（９０度）をおいて配置されており、２本の中継ロッド４１ａ，４１ｂがＸ方向に並び、２本の中継ロッド４１ｃ，４１ｄがＹ方向に並ぶ。

支持シャフト４３は球面部４７を有し、中継部材４２の中心部には、球面部４７と相互補完的な球面をなす受け部４８が形成されており、中継部材４２が球面部４７の中心を中心にして回動する。この中継部材４２の回動運動は中継ロッド４１ａ〜４１ｄを介して第１の撮像部１３に伝達され、中継部材４２の回動に応じて第１の撮像部１３が回動する。

２本の駆動ロッド４５ａ，４５ｂは、挿入部１１の長手方向（Ｚ方向）に延在する態様で互いに平行に配置されるとともに、２本の中継ロッド４１ａ，４１ｃの延長線上に概ね位置するように配置されている。また、この２本の駆動ロッド４５ａ，４５ｂは、ガイド部材４４の貫通孔４９に挿通されており、各駆動ロッド４５ａ，４５ｂの後端はそれぞれ電動モータ１８，１９に連結されており（図１参照）、各駆動ロッド４５ａ，４５ｂが独立して電動モータ１８，１９により長手方向に進退するように駆動される。

２つのばね４６ａ，４６ｂは、２本の駆動ロッド４５ａ，４５ｂの各々と対をなし、第１のばね４６ａと第１の駆動ロッド４５ａとがＸ方向に並び、第２のばね４６ｂと第２の駆動ロッド４５ｂとがＹ方向に並ぶ。この２つのばね４６ａ，４６ｂは、引張状態で中継部材４２およびガイド部材４４に取り付けられており、各ばね４６ａ，４６ｂが連結された中継部材４２の部分を後方に付勢する。

このばね４６ａ，４６ｂの付勢力は、各駆動ロッド４５ａ，４５ｂを前方に引くように作用し、各駆動ロッド４５ａ，４５ｂの移動が電動モータ１８，１９により拘束されることで、中継部材４２が支持シャフト４３の球面部４７に当接した状態に保持される。電動モータ１８，１９により各ばね４６ａ，４６ｂの付勢力に抗して各駆動ロッド４５ａ，４５ｂを後方に移動させると中継部材４２が回動し、また、各駆動ロッド４５ａ，４５ｂを前方に移動させると中継部材４２が逆向きに回動する。

以上のように構成された角度調整機構１６では、図４（Ａ）に示すように、電動モータ１８，１９の一方により第１の駆動ロッド４５ａを前後に移動させると、中継部材４２の回動に応じて第１の撮像部１３がＹ方向の軸周りに回動し、図４（Ｂ）に示すように、電動モータ１８，１９の他方により第２の駆動ロッド４５ｂを前後に移動させると、第１の撮像部１３がＸ方向の軸周りに回動する。このように第１の撮像部１３はＸ方向およびＹ方向の仮想的な２軸周りに回動して、第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を任意の方向に変化させることができる。

図５は、角度調整機構１６を駆動する制御系の概略構成を示すブロック図である。制御部２１の角度制御部２５は、２つの電動モータ１８，１９をそれぞれ制御する２つのモータコントローラ５１，５２を有し、各モータコントローラ５１，５２は制御信号をモータドライバ５３，５４に出力して各電動モータ１８，１９を駆動する。２つの電動モータ１８，１９はそれぞれ、図４に示した２本の駆動ロッド４５ａ，４５ｂに連結されており、第１の撮像部１３のＸ方向およびＹ方向の２軸周りの回動位置が個別に制御される。

また、図５に示したように、角度制御部２５には、２つの原点センサ５５，５６の検出信号と、角度操作部２８の操作信号が入力される。原点センサ５５，５６は、各電動モータ１８，１９の出力軸の原点位置をそれぞれ検出するものである。角度制御部２５のモータコントローラ５１，５２では、原点センサ５５，５６の検出信号と角度操作部２８の操作信号に基づいて、２つの電動モータ１８，１９の回転方向および回転量が制御される。

なお、２つの原点センサ５５，５６で検出される各電動モータ１８，１９の出力軸の原点位置は、図２に示したように、挿入部１１の長手方向（Ｚ方向）に平行となる第２の撮像部１４の光軸に対して、第１の撮像部１３の光軸が平行となる初期位置に対応し、ステッピングモータで構成される電動モータ１８，１９の駆動パルス数に基づいて、初期位置を基準にした第１の撮像部１３の回動位置、すなわち光軸の傾斜角度を制御することができる。

さて、上述の例では、本体部１７の角度制御部２５に設けられたＸ（Ｙ）原点センサ５５（５６）で撮像部１３の回動原点を検出し、その後に電動モータ１８，１９に印加されたパルス数をもって相対的に回転角度を検出するが、この構成はいわゆるオープンループであり、一般に駆動源と制御対象の間の機構要素が複雑であるほど実質的な検出精度が低下する。このように検出精度が問題となる場合は、例えば図４（Ａ）に示すように回動可能に構成された第１の撮像部１３の底部に磁石９１と、これに対向して例えばホール素子で構成される磁気センサ９２を設け、当該磁気センサ９２の出力に基づいて回転角度を検出するとよい。この構成によれば、Ｘ（Ｙ）原点センサ５５（５６）で原点を検出した際の磁気センサ９２の出力によって原点の初期化を行い、この後の磁気センサ９２の相対的な出力変化に基づいて回転角度を求めることができる。また回転方向は、電動モータ１８，１９に出力する制御パルスによって一意に定まる。この構成によって制御対象のごく近傍に配置された検出系に基づいてフィードバックループが形成されるため、回転角度を極めて高精度に検出でき、更に検出した回転角度に基づいて正確な位置決めをすることができる。

図６は、撮像制御部２６の概略構成を示すブロック図である。撮像制御部２６は、画像信号処理部６１と、撮像位置検出部６２と、画像切出部６３と、２次元画像処理部６４と、３次元画像処理部６５と、を有している。

画像信号処理部６１は、いわゆるＩＳＰ（Imaging Signal Processor）で構成され、ノイズリダクション、色補正、γ補正などの前処理を実行する２つの前処理部６６，６７を有する。この２つの前処理部６６，６７では、２つの撮像部１３，１４から出力される画像信号が並行して処理されて、第１の撮像画像および第２の撮像画像が出力される。また、この画像信号処理部６１は、２つの撮像部１３，１４を同期して動作させる機能も有する。

撮像位置検出部６２では、第１の撮像画像と第２の撮像画像とを比較して、第１の撮像部１３の撮像領域と第２の撮像部１４の撮像領域との位置関係を検出する処理が行われる。ここでは、例えば第１の撮像画像および第２の撮像画像でそれぞれ特徴点を抽出して、その特徴点の対応関係から、第１の撮像画像および第２の撮像画像にそれぞれに写った被写体の像が整合する位置を求める。

画像切出部６３では、撮像位置検出部６２で検出された２つの撮像領域の位置関係に基づいて、狭角な光学系３８でかつ低画素数の撮像素子３７を備える第２の撮像部１４の撮像領域に対応する領域を、広角な光学系３４でかつ高画素数の撮像素子３３を備える第１の撮像画像から切り出す処理が行われる。これにより、画像切出部６３で得られた切り出し画像と第２の撮像画像とは、被写体の同一の領域が写ったものとなる。

２次元画像処理部６４は、第１の撮像画像を処理して２次元画像を出力するものであり、２次元画像生成部６８と後処理部６９とを有している。３次元画像処理部６５は、第２の撮像画像と画像切出部６３から出力される切り出し画像とを処理して３次元画像を出力するものであり、２つのキャリブレーション部７１，７２と３次元画像生成部７３と後処理部７４とを有している。２次元画像処理部６４および３次元画像処理部６５では処理が並行して行われ、また、コントローラ４でも２つの画処理部７５，７６で処理が並行して行われ、２次元画像および３次元画像が２次元モニター２および３次元モニター３に同時に表示される。

３次元画像生成部６５では、右目用画像および左目用画像からなる３次元画像を生成する処理が行われ、切り出し画像および第２の撮像画像の一方が右目用画像となり、他方が左目用画像となる。

さて、一般に立体視の技術においてキャリブレーションというときは、基準画像を特定の撮像条件（被写体までの距離や明るさ等を一定にした条件）で撮像した結果に基づき、画像回転や倍率誤差を補正するパラメータを算出しておき、このパラメータに基づく固定的な処理を指すことが多いが、キャリブレーション部７１，７２では、３次元画像を左右の目で見たときに違和感を生じないように２つの画像を調整する処理が行われる。即ち、キャリブレーション部７１，７２は、少なくとも一方の画像に対して拡大又は縮小処理を行なうことで左右２つの画像サイズ（主・副走査方向の画素数）を同一にするリサイズ処理、左右２つの画像のうち少なくとも一方に対して行なう３次元軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向へのシフト及びこれら３軸周りの回転処理、撮像部の光軸が交差する撮像系（交差法）において生じるキーストン歪の補正処理等をリアルタイムで実行する。

なお、撮像制御部２６では２次元画像および３次元画像が所定のフレームレートで動画として出力されるが、静止画として出力することも可能であり、この場合、複数のフレーム画像から元の解像度より高い解像度の静止画を生成する超解像処理を行うようにしてもよい。

図７は、撮像制御部２６における画像の処理状況を示す説明図である。本実施形態では、画像切出部６３で第１の撮像画像から切り出す画像と第２の撮像画像の画素数は完全同一（例として３２０×２４０画素）とされている。そして画像サイズを同一としたときに切り出し画像と第２の撮像画像とで、倍率（即ち、画面の主・副走査方向サイズに対して被写体が占める長さ）が略同一となるように、２つの撮像部１３，１４の撮像素子３３，３７の光軸方向における位置関係および光学系３４，３８の倍率等が設定されている（図２参照）。

しかしながら、実際の倍率調整等には不完全性が伴う。従って、上述のように二つの画像のサイズを同一とすると、画像切出部６３で第２の撮像画像に対応する領域を切出した場合に画像の倍率が異なることがある。このときキャリブレーション部７１，７２によって、少なくとも一方の画像がリサイズされるが、いずれの画像も同一サイズ（３２０×２４０画素）であるから、それぞれの画像に含まれる同一の特徴点の距離に基づいて拡大率を算出し、倍率が小さい画像を大きい方の画像に合わせて拡大処理し、更に拡大処理で発生した余分な周辺領域を除去することで、画像サイズを一定（３２０×２４０画素）に維持すればよい。

なお、光学系の調整不備等に起因して二つの画像の倍率が異なることで、対応する領域を切出そうとすると、結果的に画像サイズが異なることがある。この場合は、画像切出部６３において、第１の撮像画像から第２の撮像画像に対応する領域を切出す際に、切出す画素数と第２の撮像画像の画素数とが異なるようにしてもよい。このときキャリブレーション部７１，７２によって、少なくとも一方の画像がリサイズされるが、切出す画像が３２０×２４０画素よりも大きい場合は、二つの画像の同一特徴点の位置に基づき縮小率を算出した上で切出した画像を縮小処理する。これによって画像サイズを一定に維持するとともに、解像度の劣化を防止できる。一方、切出した画像が３２０×２４０画素よりも小さい場合は、同様に、切出した画像を拡大処理する。これによって画像サイズを一定に維持することができる。

第１の撮像画像および第２の撮像画像の画素数は、２つの撮像部１３，１４の各撮像素子３３，３７の解像度に依存し、切り出し画像の画素数は、第１の撮像部１３の光学系３４の画角や倍率、撮像素子３３の画素の大きさに依存し、これらの条件を適切に設定することで、理論上は切り出し画像と第２の撮像画像とが略同一の画素数となるようにすることができる。

ここで、撮像素子３３，３７の画素の大きさや光学系３４，３８の倍率を同一として簡略化した具体例を説明する。前記のように、第１の撮像部１３では、画素数が１９２０×１０８０となる撮像素子３３を用い、第２の撮像部１４では、画素数が３２０×２４０となる撮像素子３７を用いた場合、同一の被写体に対して第１の撮像部１３で撮像領域が１９２ｍｍ×１０８ｍｍとなるときに、第２の撮像部１４で撮像領域が３２ｍｍ×２４ｍｍとなるように、２つの撮像部１３，１４の光学系３４，３８の画角を設定する。具体的には、第１の撮像部１３と第２の撮像部１４の光軸方向の位置関係や、光学系と撮像素子３３，３７の位置関係を調整する。これにより、画像サイズを撮像領域と同一とすると、第１の撮像画像および第２の撮像画像では、１つの画素の大きさがともに１００μｍ×１００μｍとなり、切り出し画像と第２の撮像画像とで画素の実サイズを同一とすることができる。このとき、第１の撮像部１３の画角は１４０度、第１の撮像部１３の画角は５０度となる。

このように切り出し画像と第２の撮像画像とが略同一の画素数となるようにすると、３次元モニター３で画像を３次元表示する際に、左右の目で見る２つの画像の実解像度が略等しくなる。このため、３次元表示された画像を長時間見続けた際に生じる疲労を軽減することができる。また、切出した画像と第２の撮像画像の画素数を略同一とすることで、画像処理に用いるハードリソースを低減することができる。

なお、図６に示したように、画像切出部６３の後段にキャリブレーション部７１，７２があり、ここで２つの画像にそれぞれ写った被写体の大きさが一致するように補正する処理が行われるため、切り出し画像と第２の撮像画像の画素数を厳密に一致させる必要はないが、できるだけ近似した画素数となるようにするとよい。また、これと同じ事情で、撮像位置検出部６２では、第１の撮像画像と第２の撮像画像との位置関係を厳密に求める必要はなく、概略位置を求めることで足りる。

図８は、２つの撮像部１３，１４の各撮像領域Ａ１，Ａ２の状況を模式的に示す側面図および平面図である。前記のように、第１の撮像部１３は広角な光学系３４を有し、第２の撮像部１４は狭角な光学系３８を有し、第１の撮像部１３の画角α１が第２の撮像部１４の画角α２より大きくなっており、第１の撮像部１３の撮像領域（以下、適宜に「第１の撮像領域」と呼称する）Ａ１は、第２の撮像部１４の撮像領域（以下、適宜に「第２の撮像領域」と呼称する）Ａ２より大きくなる。

被写体Ｓの広い領域を撮像する第１の撮像部１３による撮像画像は２次元表示に供され、この２次元表示された画像で、被写体Ｓの広い範囲を観察することができる。また、第１の撮像部１３は高解像度な撮像素子３３を有し、被写体Ｓの広い領域を高精細に観察することができる。このため、手術の際に補助者や研修者が見る場合には、手術部位の周辺を広くかつ詳細に観察することができるので、手術の補助および研修の効果を高めることができる。

一方、被写体Ｓの狭い領域を撮像する第２の撮像部１４による撮像画像は３次元表示に供され、この３次元表示された画像で、被写体Ｓを詳細にかつ立体的に観察することができる。このため、手術の際に術者が見る場合には、手術部位を立体的に認識することができるので、リスクを低減しつつ手術の能率を高めることができる。

また、第１の撮像部１３をＸ方向およびＹ方向の２軸周りに回動させることができるため、光軸の傾斜角度を任意の方向に変化させて、第１の撮像領域Ａ１を任意の方向に移動させることができる。すなわち、第１の撮像部１３をＸ方向の軸周りに回動させると、第１の撮像領域Ａ１がＹ方向に移動し、第１の撮像部１３をＹ方向の軸周りに回動させると、第１の撮像領域Ａ１がＸ方向に移動し、第１の撮像部１３をＸ方向およびＹ方向の２軸周りに回動させると、第１の撮像領域Ａ１が斜め方向に移動する。

このため、ユーザーは２次元モニター２の画面を見ながら角度操作部２８を操作して、第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変化させると、第１の撮像領域Ａ１を所要の方向に移動させることができ、これにより被写体Ｓをより一層広く観察することができ、特に、第１の撮像領域Ａ１に第２の撮像領域Ａ２が含まれる範囲内であれば、第１の撮像領域Ａ１を移動させても、第２の撮像領域Ａ２は移動しないため３次元画像に変化は現れない。このため、手術の際には、術者が見る３次元画像の表示領域を動かすことなく、補助者や研修者の必要に応じて２次元画像の表示領域を自由に動かすことができる。

なお、第１の撮像領域Ａ１の移動に伴い、画像切出部６３は第１の撮像画像の異なる位置から画像を切出すことになる。この場合も、二つの画像の特徴点マッチングに基づいて画像を切出す範囲が決定される。

なお、術者が見る３次元画像の表示領域を動かす、すなわち第２の撮像領域Ａ２を移動させるには、挿入部１１の先端部１２全体を動かす必要がある。

図９は、被写体距離が変化する場合の撮像領域Ａ１，Ａ２の状況を模式的に示す側面図および平面図である。被写体距離（撮像部１３，１４から被写体Ｓまでの距離）Ｌが変化すると、２つの撮像部１３，１４の撮像領域Ａ１，Ａ２の大きさが変わると同時に、撮像領域Ａ１，Ａ２の位置関係が変化し、特に第１の撮像領域Ａ１が、２つの撮像部１３，１４の配列方向（Ｘ方向、図３参照）にずれる。

図９に示す例では、被写体ＳがＩで示す位置（被写体距離Ｌ１）にあるとき、第２の撮像領域Ａ２に対して第１の撮像領域Ａ１が図中左寄りの位置となり、被写体ＳがIIで示す位置（被写体距離Ｌ２）にあるとき、第２の撮像領域Ａ２に対して第１の撮像領域Ａ１が図中右寄りの位置となる。

ここで、第１の撮像部１３のＸ方向の軸周りの回動位置を初期位置とすると、２つの撮像部１３，１４の撮像領域Ａ１，Ａ２の中心位置はＹ方向に関して一致する。この状態で、第１の撮像部１３をＹ方向の軸周りに回動させて光軸傾斜角度θを変化させると、第１の撮像領域Ａ１をＸ方向に移動させることができ、これにより、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１内の所定位置（例えば中心位置）とすることができる。

図９に示す例で、第２の撮像領域Ａ２を第１の撮像領域Ａ１内の中心位置とするには、被写体ＳがＩで示す位置にある場合には、光軸傾斜角度θを大きくすればよく、被写体ＳがIIで示す位置にある場合には、光軸傾斜角度θを小さくすればよい。

このように、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度θを調整することで、２つの撮像部１３，１４の配列方向（Ｘ方向）に第１の撮像領域Ａ１を移動させることができる。このため、被写体距離Ｌが変化した場合でも、２つの撮像部１３，１４の撮像領域Ａ１，Ａ２の位置関係を一定に保持することができ、被写体距離Ｌに関係なく、常に適切な３次元画像を得ることができる。

以降、図９を用いてステレオ画像の生成について説明する。説明を簡単にするため、被写体Ｓ’が他の被写体Ｓの面（水平面）からθ／２だけ傾斜している状態を仮定する。この前提では、第１の撮像部１３及び第２の撮像部１４の光軸は被写体Ｓ’の面の法線からそれぞれθ／２だけ傾斜している。被写体Ｓ’に対して二つの撮像部の光軸はそれぞれ等しい角度だけ傾斜しているので、第１の撮像部１３の光軸と第２の撮像部１４の光軸が交差する被写体Ｓ’の面上では、第２の撮像領域Ａ２は第１の撮像領域Ａ１内の中心位置に存在する。しかしながら、この面上において光軸が交差する点は、いずれの撮像素子においても中心に投影されているから、同一の特徴点を異なる撮像素子で観測したときの画素位置の差分である視差はゼロということになる。

視差がゼロであるとステレオ視にはならないため、３次元画像処理部７３（図６参照）では、２つの画像をＸ軸方向に所定画素数分シフトする処理を行なう。

さて、既に説明したように、例えば第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１内の中心に位置するように第１の撮像部１３の回転角度が調整されるが、この回転角度の制御は角度調整部２５が電動モータ１８を駆動することで行われ（図１参照）、その回転角度は例えば図４（Ａ）で説明した磁気センサ９１によって計測される。

回転角度の計測結果に基づき、３次元画像生成部７３（図６参照）は、特定の基線長（例えば人の瞳孔間隔（およそ６５ｍｍとされる））を隔てて撮像された場合に生じる視差の分だけ、これら２つの画像を相対的にＸ軸方向にシフトさせる。具体的には３次元画像生成部７３は、回転角度の計測値に基づきＬＵＴ（Luck Up Table）を参照してシフト量を決定する。

なお、２つの撮像部１３，１４の撮像領域Ａ１，Ａ２が一部でも重なるようにすれば、重なった領域で３次元表示することができ、必ずしも第２の撮像領域Ａ２を第１の撮像領域Ａ１内の中心位置とする必要はないが、第２の撮像領域Ａ２の全体を３次元表示するには、第１の撮像領域Ａ１内に第２の撮像領域Ａ２が完全に含まれる状態とする必要がある。

また、第１の撮像部１３は撮像領域Ａ１を広くするために広角な光学系３４を採用しているため、第１の撮像画像の周辺部には歪曲収差が発生しやすくなる。この歪曲収差は、２次元表示する場合にはさほど問題とならないが、３次元表示する場合に、歪曲収差が発生した第１の撮像画像の周辺部を切り出して３次元表示に用いると、画像が見辛くなるおそれがある。このため、３次元表示する場合には、第１の撮像領域Ａ１の周辺部に第２の撮像領域Ａ２が位置しないようにすることが望ましい。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る内視鏡における撮像制御部２６のブロック図である。なお、以下で特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第２実施形態では、制御部２１において、被写体距離に関係なく、第２の撮像領域が第１の撮像領域内の所定位置に保持されるように、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度を自動で調整する制御が行われ、撮像制御部２６には、第２の撮像部１４の撮像領域に対する第１の撮像部１３の撮像領域のオフセット（位置ずれ）を修正する撮像位置補正部８１が設けられている。これにより、２つの撮像部１３，１４の撮像領域の位置合わせの作業が不要となり、使い勝手が向上する。

撮像位置検出部６２では、第１実施形態と同様に、２つの撮像部１３，１４によりそれぞれ取得した第１の撮像画像および第２の撮像画像とを比較して、２つの撮像部１３，１４の撮像領域の位置関係を検出する処理が行われる。

撮像位置補正部８１では、撮像位置検出部６２による検出結果に基づいて、第２の撮像部１４の撮像領域に対する第１の撮像部１３の撮像領域のオフセットを修正することができる光軸傾斜角度の目標値を算出する処理が行われ、この撮像位置補正部８１で算出された光軸傾斜角度の目標値が角度制御部２５に出力され、角度制御部２５において実際の光軸傾斜角度が目標値に近づくように電動モータ１８，１９が駆動される。これにより第１の撮像部１３の撮像領域が移動して、第２の撮像部１４の撮像領域が第１の撮像部１３の撮像領域内の所定位置（例えば中心位置）となる。

なお、撮像位置補正部８１では、一度にオフセットを修正する光軸傾斜角度を、撮像画像の比較のみで求めることが難しい場合もあるため、段階的に光軸傾斜角度を変化させて、光軸傾斜角度の変更と撮像画像の比較とを繰り返しながら、２つの撮像領域が所要の位置関係となる光軸傾斜角度に調整されるようにしてもよい。

図１１は、撮像位置検出部６２での撮像領域Ａ１，Ａ２の位置関係を求める要領を説明する模式的な側面図および平面図である。なお、ここでは、撮像領域Ａ１，Ａ２について説明するが、撮像位置検出部６２による実際の処理は撮像画像について行われる。

常に第２の撮像部１４が被写体Ｓの撮像面に正対する、すなわち第２の撮像部１４の光軸が被写体Ｓの撮像面に直交するものと仮定すると、被写体距離Ｌが変化した場合、第２の撮像領域Ａ２の大きさは変化するが、撮像領域Ａ２の中心Ｏ２の位置は変化しない。一方、第１の撮像部１３の光軸が傾いていると、第１の撮像領域Ａ１の位置は、被写体距離Ｌが変化するのに応じて変化する。

ここでは、第１の撮像領域Ａ１の中心部に第２の撮像領域Ａ２が位置するように位置あわせする際のオフセット状態を表すパラメータとして、第２の撮像領域Ａ２の中心Ｏ２から第１の撮像領域Ａ１の一方の端（図中左端）までの距離ＸＬ、および第２の撮像領域Ａ２の中心Ｏ２から第１の撮像領域Ａ１の他方の端（図中右端）までの距離ＸＲを求める。

この距離ＸＬ，ＸＲは、次式のように、第１の撮像部１３の画角α１、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度θ、および基線長（２つの撮像部１３，１４の間隔）ＢＬから次のように定義される。
ＸＬ＝Ｌ×ｔａｎ（α１／２−θ）＋ＢＬ （式１）
ＸＲ＝Ｌ×ｔａｎ（α１／２＋θ）−ＢＬ （式２）
ここで、ＸＬ≒ＸＲとなるとき、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１の略中心に位置する。

したがって、被写体距離Ｌに関係なく、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１の中心に位置するように保持するには、第２の撮像領域Ａ２の中心Ｏ２から第１の撮像領域Ａ１の両端までの距離ＸＬ，ＸＲを求める。具体的には、まず、特徴点マッチングによって第１の撮像領域Ａ１に含まれる第２の撮像領域の位置を特定し、次に第２の撮像領域の中心Ｏ２の座標を算出し、このＸ座標の値に基づいてＸＬとＸＲを求める。そして、ＸＬ≒ＸＲとなるように第１の撮像部１３の光軸傾斜角度θを調整すればよい。

図１２は、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度θに応じた距離ＸＬ，ＸＲの変化状況をグラフで示す説明図であり、図１２（Ａ）に被写体距離Ｌが１００ｍｍの場合を、図１２（Ｂ）に被写体距離Ｌが３４ｍｍの場合を、それぞれ示す。なお、ここでは、第１の撮像部１３の画角α１を１４０度、基線長ＢＬを５．５ｍｍとしている。

第２の撮像領域Ａ２の中心Ｏ２から第１の撮像領域Ａ１の端までの距離ＸＬ，ＸＲは、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度θに応じて変化する。図１２（Ａ）に示すように、被写体距離Ｌが１００ｍｍの場合には、光軸の傾きθを０．３５度とすると、距離ＸＬ，ＸＲが等しくなり、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１の中心に位置する。図１２（Ｂ）に示すように、被写体距離Ｌが３４ｍｍの場合には、光軸の傾きθを１．０３度とすると、距離ＸＬ，ＸＲが等しくなり、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１の中心に位置する。

このように、被写体距離Ｌが異なると、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１の中心に位置するときの光軸傾斜角度θが異なり、第２の撮像領域Ａ２を第１の撮像領域Ａ１の中心に位置させるには、距離ＸＬ，ＸＲの差（｜ＸＬ−ＸＲ｜）が小さくなるように光軸傾斜角度θを設定すればよい。具体的には、上述した方法で求めた距離ＸＬ，ＸＲの大小を比較して、図１２（Ａ）に示すように、ＸＬ＜ＸＲであれば、光軸傾斜角度θを小さくすればよく、図１２（Ｂ）に示すように、ＸＬ＞ＸＲであれば、光軸傾斜角度θを大きくすればよい。

なお、ここでは、第２の撮像領域Ａ２が第１の撮像領域Ａ１の略中心に位置するように光軸傾斜角度θを調整するようにしたが、この撮像領域Ａ１，Ａ２の位置関係はこれに限定されない。すなわち、２つの撮像領域Ａ１，Ａ２に積極的に一定のオフセットを持たせた状態に保持するようにしてもよい。この場合、例えば第２の撮像領域Ａ２の中心Ｏ２に対する第１の撮像領域Ａ１の位置に関する距離ＸＬ，ＸＲの比率（例えばＸＬ／ＸＲ）が一定に保持されるように光軸傾斜角度θを調整すればよい。

（第３実施形態）
図１３は、第３実施形態に係る内視鏡の要部を示す斜視図である。なお、以下で特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第３実施形態では、挿入部９１に、第１の撮像部１３および第２の撮像部１４が設けられた先端部９２が屈曲部９３を介して設けられ、先端部９２が傾動（首振り運動）するように構成されている。挿入部９１を観察対象の内部に挿入した状態で先端部９２を傾動させることで、２つの撮像部１３，１４が一体的に向きを変え、腫瘍部分等の手術部位を様々な方向から観察することができる。

この第３実施形態では、第１実施形態と同様に、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度を変更する角度調整機構を設け、挿入部９１を観察対象の内部に挿入した状態で、先端部９２を傾動させるとともに第１の撮像部１３の光軸傾斜角度を変更することができるように構成してもよい。この場合、先端部９２の傾動範囲内で、屈曲部９３および角度調整機構の各動作が円滑に行われるように構成する必要があり、例えば電動モータで押し引き動作する可撓性を有するケーブルで第１の撮像部１３を回動させる構成とするとよい。

なお、以上の実施形態では、第１の撮像部１３を２軸周りに回動する構成として、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度を任意の方向に変更することができるように構成したが、第１の撮像部１３を１軸周りにのみ回動する構成としてもよい。この場合、２つの撮像部１３，１４の配列方向に第１の撮像部１３の撮像領域を移動させることができるように構成すればよく、図４に示した例では、２つの撮像部１３，１４の配列方向（Ｘ方向）および第２の撮像部１４の光軸方向（Ｚ方向）の双方に略直交する方向（Ｙ方向）の軸周りに回動するように構成すればよい。これにより、被写体距離が変化した場合でも、２つの撮像部１３，１４の撮像領域の位置関係を一定に保持することができる。

また、本実施形態では、光軸傾斜角度を変更可能に設けられた第１の撮像部１３が、広角な光学系３４と高解像度な撮像素子３３とを有し、光軸傾斜角度を変更不能に設けられた第２の撮像部１４が、狭角な光学系３８と低解像度な撮像素子３７とを有する構成としたが、本発明は、このような組み合わせに限定されるものではない。例えば、光軸傾斜角度を変更可能に設けられた撮像部が、狭角な光学系と低解像度な撮像素子とを有し、光軸傾斜角度を変更不能に設けられた撮像部が、広角な光学系と高解像度な撮像素子とを有する構成としてもよい。この場合、固定された２次元画像の表示領域内で３次元画像の表示領域を動かすことができるようになる。もっとも、高解像度な撮像素子を有する撮像部は比較的大型となって、これを駆動する駆動機構を実装し易いため、高解像度な撮像素子を有する撮像部にのみ角度調整機構を設けることが望ましく、これにより、挿入部の先端部の外径を大きくすることなく、角度調整機構を容易に設けることができる。

また、本実施形態では、角度調整機構１６を電動モータ１８，１９で駆動する構成としたが、角度調整機構１６を手動操作力で駆動する構成としてもよい。また、本実施形態では、使用中、すなわち挿入部１１を観察対象の内部に挿入した状態で、第１の撮像部１３の光軸の傾斜角度を変更することができるように構成したが、挿入部１１を観察対象の内部に挿入していない不使用状態でのみ角度調整を行うことができるように構成してもよく、これにより構造を簡略化することができる。この場合、被写体である病変部の形状、サイズ等を予めＸ線や超音波を用いて把握すると共に、術式から想定される被写体までの距離に基づき、使用前や定期点検などで事前に角度調整作業を行う。

また、本実施形態では、２つの撮像部１３，１４により取得した撮像画像から２次元画像および３次元画像を生成して出力する画像処理を、内視鏡１の本体部１７に設けた制御部２１で行うものとしたが、この画像処理を内視鏡１と別体の画像処理装置で行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、被写体までの距離が変化した場合でも、２つの撮像部１３，１４の撮像領域の位置関係を一定に保持することができるように、第１の撮像部１３の光軸傾斜角度を変更する構成としたが、画像を３次元表示する際に、左右の目で見る２つの画像の実解像度が大きく異なることを避けるという目的のみを達成する上では、撮像部の光軸傾斜角度を変更する構成は必ずしも必要ではなく、２つの撮像部の光軸傾斜角度を変更することができない構成としてもよい。

また、本実施形態では、被写体距離に関係なく、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を一定に保持するための角度調整に必要となる２つの撮像部の撮像領域の位置関係を、２つの撮像画像を比較する画像処理により取得するようにしたが、このような画像処理の代わりに、あるいは画像処理に加えて、センサを用いて被写体距離の変化を認識するようにしてもよい。例えば、加速度センサにより内視鏡１の動きを検出すると、被写体距離の変化状況を推定することができ、これにより光軸傾斜角度の変化方向や変化幅を求めて、角度調整に利用することができる。

本発明にかかる内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムは、被写体までの距離が異なる場合でも、２つの撮像部の撮像領域の位置関係を一定に保持することができ、また、画像を３次元表示する際に、左右の目で見る２つの画像の実解像度が大きく異なることを避けることができる効果を有し、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムなどとして有用である。

１ 内視鏡
２ ２次元モニター（第１の表示装置）
３ ３次元モニター（第２の表示装置）
４ コントローラ（表示制御装置）
１１ 挿入部
１２ 先端部
１３ 第１の撮像部
１４ 第２の撮像部
１６ 角度調整機構
２１ 制御部
２８ 角度操作部
３３，３７ 撮像素子
３４，３８ 光学系
６２ 撮像位置検出部
６３ 画像切出部
６４ ２次元画像処理部
６５ ３次元画像処理部
８１ 撮像位置補正部
Ａ１，Ａ２ 撮像領域
Ｓ 被写体
α１，α２ 画角
θ 光軸傾斜角度

Claims (6)

1. 観察対象の内部に挿入される挿入部と、
   この挿入部の先端部に並べて設けられた第１の撮像部および第２の撮像部と、
   この第１の撮像部および第２の撮像部による撮像画像から３次元画像を生成する画像処理部と、を備え、
   前記第１の撮像部は、その第１の撮像部および前記第２の撮像部の配列方向に沿って撮像領域を移動させることができるように、光軸の傾斜角度を変更可能に設けられ、
   さらに、前記第１の撮像部の撮像領域と前記第２の撮像部の撮像領域とが所定の位置関係となるように前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を制御する制御部を備え、
   この制御部は、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像とを比較して、前記第１の撮像部の撮像領域と前記第２の撮像部の撮像領域との位置関係を検出し、この検出結果に基づいて前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を制御することを特徴とする内視鏡。
2. 前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変更する操作をユーザーが行う角度操作部と、
   この角度操作部の操作に応じて前記第１の撮像部の光軸の傾斜角度を変更する角度調整機構と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記第１の撮像部は、広角な光学系を有し、
   前記第２の撮像部は、狭角な光学系を有し、
   前記画像処理部は、前記第１の撮像部により取得した第１の撮像画像から２次元画像を生成するとともに、前記第２の撮像部の撮像領域に対応する領域を前記第１の撮像画像から切り出して得られた切り出し画像と、前記第２の撮像部により取得した第２の撮像画像とから３次元画像を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記第１の撮像部は、高解像度な撮像素子を有し、
   前記第２の撮像部は、低解像度な撮像素子を有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
5. 前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、前記切り出し画像と前記第２の撮像画像とが略同一の画素数となるように設定されたことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の内視鏡と、
   画像を２次元表示する第１の表示装置と、
   画像を３次元表示する第２の表示装置と、
   前記内視鏡から出力される２次元画像データおよび３次元画像データに基づいて前記第１の表示装置および前記第２の表示装置に画像を同時に表示させる表示制御装置と、を備えたことを特徴とする内視鏡システム。

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