(57)【要約】  制御装置４０は、内視鏡１０のトリガ信号発生部がズームインまたはズームアウトのトリガ信号を発生した場合、当該トリガ信号の発生時における偏光メガネ５０内のセンサの検知信号及びディスプレイ装置３０内のセンサの検知信号の関係に基づいて、ディスプレイ装置３０の表示画像内における術者の注視点を特定し、この注視点の周囲をズームインまたはズームアウトするため、８Ｋ内視鏡を含む内視鏡システムの利便性がより一層向上する。
2019049997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体腔内の被写体を撮像し、所定の画素数の画像信号を出力する内視鏡と、
前記内視鏡の出力信号に所定の３Ｄ化処理を施し、３Ｄ化処理により得た３Ｄ画像信号を所定のフレームレートの動画像信号としてディスプレイ装置に出力する制御装置と、
前記患者に施術をする術者が装着する偏光メガネと、
前記ディスプレイ装置、及び前記偏光メガネに各々設けられるセンサと、
前記ディスプレイ装置の表示画像のズームを指示するトリガ信号を発生するトリガ信号発生部と
を具備する内視鏡システムであって、
前記制御装置は、前記トリガ信号発生部が前記トリガ信号を発生した場合、当該トリガ信号の発生時における前記偏光メガネ内のセンサの検知信号及び前記ディスプレイ装置内のセンサの検知信号の関係に基づいて、前記ディスプレイ装置の表示画像内における術者の注視点を特定し、この注視点の周囲をズームインする
ことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記偏光メガネに設けられるセンサは、当該偏光メガネの左の鼻あての電位を検知する第１のセンサと、当該偏光メガネの右の鼻あての電位を検知する第２のセンサと、当該偏光メガネのブリッジの電位を検知する第３のセンサと、当該偏光メガネの位置を検知する第４のセンサと、当該偏光メガネのレンズの向きを検知する第５のセンサとを含み、
前記制御装置は、
前記第１のセンサの検知信号が示す電位波形、前記第２のセンサの検知信号が示す電位波形、及び前記第３のセンサの検知信号が示す電位波形を基に、前記偏光メガネのレンズ上における前記術者の視線と対応する視線位置を求め、この視線位置、前記ディスプレイ装置が置かれている位置と前記第４のセンサが検知した位置との関係、及び、前記ディスプレイ装置の向きと前記第５のセンサが検知した向きとの関係に基づいて、前記ディスプレイ表示画像内における前記術者の注視点を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記内視鏡は、
筐体と、
前記筐体内に収められた固体撮像素子であって、各々が光電変換素子を有する８Ｋ相当数の画素をマトリクス状に並べた固体撮像素子と、
前記筐体を基端として延在する挿入部であって、前記患者の体腔内に挿入され、体腔内の被写体からの光を前記固体撮像素子に導く挿入部と
を具備する８Ｋ内視鏡であり、
前記固体撮像素子における隣り合う画素のピッチが、前記被写体を照らす照明内の光の波長のうち最も長い波長よりも大きくなっている
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記筐体は、
前記挿入部内を通る光の光軸と直交する断面の面積が広いマウント部と当該断面の面積がマウント部よりも狭い把持部とを有し、
前記マウント部に前記固体撮像素子が収められている
ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記挿入部は、中空な硬性鏡筒を有し、
前記硬性鏡筒内には、対物レンズを含む複数のレンズが設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記筐体に接続された空気供給管及び空気排出管と、
前記空気供給管を経由して前記筐体内に空気を強制供給し且つ前記空気排出管を経由して前記筐体内から空気を強制排気する給排気装置と、
前記空気供給管を流れる空気を冷却する空気冷却装置と
を有し、
前記筐体、前記空気供給管、及び前記空気排出管は１つの密閉空間を形成するように接続され、
前記筐体内には、
前記固体撮像素子に設けられた第１のヒートシンクと、画像処理用ＦＰＧＡと、前記ＦＰＧＡに設けられた第２のヒートシンクと、前記第２のヒートシンクを覆い前記空気排出管に接続されたカバー部材とが設けられており、
前記筐体内において、前記第１のヒートシンクを冷却する第１の空気流と前記第２のヒートシンクを冷却する第２の空気流が生成され、前記第１の空気流は、前記空気供給管から供給された冷却空気が前記第１のヒートシンクに吹き付けられ、前記第１のヒートシンクの周囲に発散するように構成され、前記第２の空気流は、前記第２のヒートシンクの周囲から前記カバー部材を経由して、前記空気排出管に流れるように構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記内視鏡は、
筐体と、
前記筐体内に収められた固体撮像素子であって、各々が光電変換素子を有する画素をマトリクス状に並べた固体撮像素子と、
中空な軟性鏡筒と
を具備し、
前記軟性鏡筒内には、対物レンズと、マルチコアファイバと、被写体からの光を１回又は複数回に渡って反射させて前記対物レンズに導く１個又は複数個のミラーとが設けられており、
前記１個又は複数個のミラーのうち少なくとも１個のミラーは、前記マルチコアファイバの各コアを通る光の光軸方向に対する傾きをもった第１の軸、及び前記第１の軸と直交する第２の軸の２つの軸周りに傾動可能であり、
前記制御装置は、前記ミラーの傾斜角度を前記フレームレートのフレーム切替時間間隔よりも短い時間間隔で周期的に切替えることにより、前記被写体における相異なる部分の分割領域画像を生成し、生成した分割領域画像を合成することにより、１フレーム分の動画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、８Ｋ高解像度の内視鏡を適用した内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
細長い挿入部を体腔に挿入し、体腔内の様子を撮影して低侵襲手術を施術するための軟性内視鏡に関わる技術が各種提案されている。この種の内視鏡に関わる発明の開示した文献として、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４３７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像処理技術や光学技術の発展により、４Ｋ、８Ｋと呼ばれる高解像度映像技術が実用化されている。２Ｋ→４Ｋ→８Ｋという映像技術の進化は、内視鏡を用いた医療機器の分野、低侵襲手術の分野にも技術革新を起こしつつある。内視鏡に８Ｋ高解像度映像技術を適用すると、例えば、手術用の細糸や臓器の微細な患部、臓器・組織間の境界の認識が容易になり、細胞レベルの観察も可能になる。これにより、手術の信頼性・確実性が高まり、医療技術のより一層の進展が期待される。すなわち、臓器の患部の識別性が高くなり、不意に患部以外を傷つけるおそれも少なくなる。また、術視野を拡大でき、施術範囲が広い場合でも手術し易くなり、手術機器位置の確認や手術機器間の干渉を避けるにも便宜である。さらに、大画面観察も可能になり、手術関係者全員が同じ画像を共有でき、コミュニケーションがスムーズになる。このように、４Ｋ、８Ｋ高解像度映像技術の利用は大きな発展性を秘めている。【０００５】
しかしながら、従来の高解像度内視鏡システムは、内視鏡の表示画像内におけるズーム位置の指定という点において改善の余地があった。【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、内視鏡を含む内視鏡システムの利便性をより一層向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、患者の体腔内の被写体を撮像し、所定の画素数の画像信号を出力する内視鏡と、前記内視鏡の出力信号に所定の３Ｄ化処理を施し、３Ｄ化処理により得た３Ｄ画像信号を所定のフレームレートの動画像信号としてディスプレイ装置に出力する制御装置と、前記患者に施術をする術者が装着する偏光メガネと、前記ディスプレイ装置、及び前記偏光メガネに各々設けられるセンサと、前記ディスプレイ装置の表示画像のズームを指示するトリガ信号を発生するトリガ信号発生部とを具備する内視鏡システムであって、前記制御装置は、前記トリガ信号発生部が前記トリガ信号を発生した場合、当該トリガ信号の発生時における前記偏光メガネ内のセンサの検知信号及び前記ディスプレイ装置内のセンサの検知信号の関係に基づいて、前記ディスプレイ装置の表示画像内における術者の注視点を特定し、この注視点の周囲をズームインすることを特徴とする内視鏡システムを提供する。【０００８】
この内視鏡システムにおいて、前記偏光メガネに設けられるセンサは、当該偏光メガネの左の鼻あての電位を検知する第１のセンサと、当該偏光メガネの右の鼻あての電位を検知する第２のセンサと、当該偏光メガネのブリッジの電位を検知する第３のセンサと、当該偏光メガネの位置を検知する第４のセンサと、当該偏光メガネのレンズの向きを検知する第５のセンサとを含み、前記制御装置は、前記第１のセンサの検知信号が示す電位波形、前記第２のセンサの検知信号が示す電位波形、及び前記第３のセンサの検知信号が示す電位波形を基に、前記偏光メガネのレンズ上における前記術者の視線と対応する視線位置を求め、この視線位置、前記ディスプレイ装置が置かれている位置と前記第４のセンサが検知した位置との関係、及び、前記ディスプレイ装置の向きと前記第５のセンサが検知した向きとの関係に基づいて、前記ディスプレイ表示画像内における前記術者の注視点を特定することを特徴とする内視鏡システムを提供する。【０００９】
この内視鏡システムにおいて、前記内視鏡は、筐体と、前記筐体内に収められた固体撮像素子であって、各々が光電変換素子を有する８Ｋ相当数の画素をマトリクス状に並べた固体撮像素子と、前記筐体を基端として延在する挿入部であって、前記患者の体腔内に挿入され、体腔内の被写体からの光を前記固体撮像素子に導く挿入部とを具備する８Ｋ内視鏡であり、前記固体撮像素子における隣り合う画素のピッチが、前記被写体を照らす照明内の光の波長のうち最も長い波長よりも大きくなっていてもよい。【００１０】
また、前記筐体は、前記挿入部内を通る光の光軸と直交する断面の面積が広いマウント部と当該断面の面積がマウント部よりも狭い把持部とを有し、前記マウント部に前記固体撮像素子が収められていてもよい。【００１１】
また、前記挿入部は、中空な硬性鏡筒を有し、前記硬性鏡筒内には、対物レンズを含む複数のレンズが設けられていてもよい。【００１２】
また、前記筐体に接続された空気供給管及び空気排出管と、前記空気供給管を経由して前記筐体内に空気を強制供給し且つ前記空気排出管を経由して前記筐体内から空気を強制排気する給排気装置と、前記空気供給管を流れる空気を冷却する空気冷却装置とを有し、前記筐体、前記空気供給管、及び前記空気排出管は１つの密閉空間を形成するように接続され、前記筐体内には、前記固体撮像素子に設けられた第１のヒートシンクと、画像処理用ＦＰＧＡと、前記ＦＰＧＡに設けられた第２のヒートシンクと、前記第２のヒートシンクを覆い前記空気排出管に接続されたカバー部材とが設けられており、前記筐体内において、前記第１のヒートシンクを冷却する第１の空気流と前記第２のヒートシンクを冷却する第２の空気流が生成され、前記第１の空気流は、前記空気供給管から供給された冷却空気が前記第１のヒートシンクに吹き付けられ、前記第１のヒートシンクの周囲に発散するように構成され、前記第２の空気流は、前記第２のヒートシンクの周囲から前記カバー部材を経由して、前記空気排出管に流れるように構成されていてもよい。【００１３】
また、前記内視鏡は、筐体と、前記筐体内に収められた固体撮像素子であって、各々が光電変換素子を有する画素をマトリクス状に並べた固体撮像素子と、中空な軟性鏡筒とを具備し、前記軟性鏡筒内には、対物レンズと、マルチコアファイバと、被写体からの光を１回又は複数回に渡って反射させて前記対物レンズに導く１個又は複数個のミラーとが設けられており、前記１個又は複数個のミラーのうち少なくとも１個のミラーは、前記マルチコアファイバの各コアを通る光の光軸方向に対する傾きをもった第１の軸、及び前記第１の軸と直交する第２の軸の２つの軸周りに傾動可能であり、前記制御装置は、前記ミラーの傾斜角度を前記フレームレートのフレーム切替時間間隔よりも短い時間間隔で周期的に切替えることにより、前記被写体における相異なる部分の分割領域画像を生成し、生成した分割領域画像を合成することにより、１フレーム分の動画像を生成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である内視鏡システムの全体構成を示す図である。
【図２】内視鏡システムによる手術の様子を示す図である。
【図３】内視鏡システムの特徴を示す図である。
【図４】図１の筐体１３１を矢印Ａ方向から見た図である。
【図５】図１の挿入部１１０のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図６】図１の偏光メガネ５０を示す図である。
【図７】図１の制御装置４０の構成を示す図である。
【図８】図１の制御装置４０の処理を示す図である。
【図９】図１の制御装置４０の処理を示す図である。
【図１０】図１の偏光メガネ５０のセンサの波形の一例を示す図である。
【図１１】図１の偏光メガネ５０のセンサの波形の一例を示す図である。
【図１２】図１の偏光メガネ５０のセンサの波形の一例を示す図である。
【図１３】図１の偏光メガネ５０のセンサの波形の一例を示す図である。
【図１４】図１の内視鏡の筐体１３１内の構成、及び吸排気装置６０、空気冷却装置７０、空気供給管１６４Ａ、及び空気排出管１６４Ｂの構成を示す図である。
【図１５】図１４（Ａ）の固体撮像素子１３１１及び基板１３１２の周辺を拡大した図である。
【図１６】図１４（Ａ）の画像処理用ＦＰＧＡ１３３１、基板１３３２、カバー部材１３３８、及びダクト１６６Ｂの周辺を拡大した図である。
【図１７】本発明の第２実施形態である軟性内視鏡１０’を含む内視鏡システムの構成を示す図である。
【図１８】図１７の挿入部１１０’を矢印Ａ方向から見た図、及び挿入部１１０’のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１９】図１７の制御装置４０の処理を示す図である。
【図２０】本発明の変形例の特徴を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示す図である。内視鏡システムは、硬性内視鏡１０、照明装置２０、ディスプレイ装置３０、制御装置４０、偏光メガネ５０、吸排気装置６０、及び空気冷却装置７０を備える。【００１６】
図２は、本実施形態の内視鏡システムによる支援の下に執り行う手術の一例である単孔式腹腔鏡下手術を示す図である。単孔式腹腔鏡下手術では、患者の腹部（多くの場合はへその位置）に２センチメートル程度の孔をあけてその孔にポート（樹脂製の枠）を装着し、炭酸ガスを入れて体腔内を膨らませる。手術の術者は、内視鏡、メス、及び鉗子（挟んだり引っ張ったりする手術具）をポートから体腔内に挿入し、ディスプレイ装置３０に表示される内視鏡の撮影画像を観察しながら、体腔内の患部に処置を施す。【００１７】
本実施形態では、手術の前に、患者の静脈に近赤外励起薬剤を注射する。この薬剤が患者の体内に行き渡ると、ある波長の励起光に照らされた血管が近赤外光を発する。また、術者は、３Ｄ画像の立体視用の偏光メガネ５０を装着する。そのうえで、図３に示すように、制御装置４０は、硬性内視鏡１０から、患者の体腔内の患部の可視光の画像とその奥の毛細血管からの赤外光の画像とを取得し、これらの画像を３Ｄの動画像としてディスプレイ装置３０に表示させる。また、制御装置４０は、偏光メガネ５０内のセンサの検知信号、及びディスプレイ装置３０内のセンサの検知信号の関係に基づいて、ディスプレイ装置３０の表示画像内における術者の視線の先の注視点ＦＰを特定し、注視点ＦＰの周囲をズームインする。【００１８】
図１において、硬性内視鏡１０は、患者の体腔内を撮影する役割を果たす装置である。硬性内視鏡１０は、カメラ本体１３０、挿入部１１０、及び接眼レンズマウント部１２０を有している。カメラ本体１３０の筐体１３１は、筒体の前部の断面の厚みを広げたような形をしている。【００１９】
図４は、図１の筐体１３１を矢印Ａ方向から見た図である。筐体１３１は、前側のマウント部１１３１と後側の把持部１１３２とからなる。マウント部１１３１の前面には真円状の開口が設けられている。筐体１３１のマウント部１１３１の断面の面積は筐体１３１の把持部１１３２の面積よりも広くなっている。筐体１３１のマウント部１１３１の前面の開口には、環状の枠体が嵌め込まれている。筐体１３１内における前面の枠体に臨む位置には、固体撮像素子１３１１とＡ／Ｄ変換部１３１９がある。固体撮像素子１３１１は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。固体撮像素子１３１１は、８Ｋ相当の個数の画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）をマトリクス状に並べたものである。ここで、ｉは、画素の行のインデックスであり、ｊは、画素の列のインデックスである。固体撮像素子１３１１の画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）の各々は、光電変換素子ＥＬと光電変換素子ＥＬの光電変換により得られた信号電荷を増幅するアンプＡＭＰとを有する。【００２０】
図４において、固体撮像素子１３１１における４３２０行７６８０列の画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）は、２行２列の４つの画素ＰＸｉｊ毎のブロックになっている。各ブロックの４つの画素ＰＸｉｊには、赤、緑、青、及び近赤外光のフィルタが貼られている。具体的には、ブロックの左上の画素ＰＸｉｊのフィルタは赤フィルタ（赤の波長のみを透過するフィルタ）になっている。ブロックの左下の画素ＰＸｉｊのフィルタは緑フィルタ（緑の波長のみを透過するフィルタ）になっている。ブロックの右上の画素ＰＸｉｊのフィルタは青フィルタ（青の波長のみを透過するフィルタ）になっている。ブロックの右下の画素ＰＸｉｊのフィルタは近赤外光フィルタ（近赤外光の波長のみを透過するフィルタ）になっている。【００２１】
また、固体撮像素子１３１１における隣り合う画素ＰＸｉｊのピッチ（より具体的には、隣り合う画素ＰＸｉｊの光電変換素子ＥＬの受光領域の中心間の距離Ｄ）は、被写体を照らす光の波長のうち最も長い波長よりも大きくなっている。被写体を照らす光が可視光のみを含むものであれば、画素ＰＸｉｊのピッチは、２．８μｍ〜３．８μｍが好適である。被写体を照らす光が可視光と近赤外光とを含むものであれば、画素ＰＸｉｊのピッチは３．８μｍ以上が好適である。【００２２】
Ａ／Ｄ変換部１３１９は、画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）のアンプＡＭＰによる増幅を経た信号電荷を点順次でＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換により得たデータを画像信号ＳＤとして出力する。筐体１３１内には、固体撮像素子１３１１及びＡ／Ｄ変換部１３１９のほかに、ヒートシンク１３１６、ダクト１３１８、画像処理用ＦＰＧＡ１３３１、ヒートシンク１３３６、カバー部材１３３８、ダクト１６６Ｂなどが収められている（図１４参照）。これら各部の詳細は、後述する。【００２３】
筐体１３１の側面の後部には、ボタン１３９ＩＮ及び１３９ＯＵＴが設けられている。ボタン１３９ＩＮ及び１３９ＯＵＴは、トリガ発生部としての役割を果たすものである。ボタン１３９ＩＮを短く１回押す操作がなされると、ディスプレイ装置３０に表示されている画像のズームインを指示するズームイントリガ信号が硬性内視鏡１０から制御装置４０に送信される。ボタン１３９ＯＵＴを短く１回押す操作がなされると、ディスプレイ装置３０に表示されている画像のズームアウトを指示するズームアウトトリガ信号が硬性内視鏡１０から制御装置４０に送信される。【００２４】
図１において、接眼レンズマウント部１２０は、筒体の外周の一部を内側に凹ませたような形をしている。接眼レンズマウント部１２０内には、接眼レンズ１２０１が嵌め込まれている。挿入部１１０は、患者の体腔内に挿入される部分である。挿入部１１０は、硬性鏡筒１１１とアイピース１１２とを有する。挿入部１１０の外周におけるアイピース１１２よりも先端側の位置には照明装置用の接続コネクタ１１３が設けられている。【００２５】
図５は、図１の挿入部１１０のＢ−Ｂ’線断面図である。図５に示すように、挿入部１１０内には、中空導光領域１１１２がある。中空導光領域１１１２は、挿入部１１０自体の直径より僅かに小さな直径をもった空洞である。挿入部１１０における中空導光領域１１１２を囲む外殻には、数百本〜数千本の光ファイバ１９０１が埋め込まれている。図５では、簡便のため、光ファイバ１９０１を１６本だけ示している。挿入部１１０における光ファイバの先端の先には拡散レンズ（不図示）が設けられている。挿入部１１０の中空導光領域１１１２における先端のわずかに内側の位置には対物レンズ１１１１が嵌め込まれている。中空導光領域１１１２における対物レンズ１１１１とアイピース１１２の間には、リレーレンズ１１１３が嵌め込まれている。挿入部１１０のアイピース１１２は、接眼レンズマウント部１２０に連結される。接眼レンズマウント部１２０は、筐体１３１の前面の枠体に連結される。【００２６】
図１において、照明装置２０は、可視光の波長及び近赤外光の波長を有する光を発光する発光素子と、発光素子を駆動するドライバ回路とを有する。照明装置２０は、挿入部１１０の接続コネクタ１１３に接続される。照明装置２０の照明光（可視光及び近赤外光の波長を有する光）は、挿入部１１０の光ファイバ１９０１を通り、その先の拡散レンズを介して体腔内に照射される。【００２７】
図１において、ディスプレイ装置３０は、８Ｋ相当の表示画素（４３２０行７６８０列の表示画素）をもった液晶ディスプレイである。ディスプレイ装置３０には、位置検出センサ３６及び向き検出センサ３７が設けられている。位置検出センサ３６は、ディスプレイ装置３０の位置を検出する。具体的には、位置検出センサ３６は、地軸方向と平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向と直交する一の方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の両方と直交する方向をＸ軸方向とし、手術を行う部屋内の基準点（例えば、部屋の中心とする）を原点（０．０．０）とした場合における、ディスプレイ装置３０のＸ軸上の位置、Ｙ軸上の位置、及びＺ軸上の位置を示す座標信号ＳＤＸ、ＳＤＹ、及びＳＤＺを出力する。【００２８】
向き検出センサ３７は、ディスプレイ装置３０の向きを検出する。具体的には、向き検出センサ３７は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な面を基準面とし、基準面に対するディスプレイ装置３０の表示画面のＸ軸周り方向の傾きを表示画面の仰角とし、表示画面の仰角を示す角度信号ＳＤθＸを出力する。また、向き検出センサ３７は、基準面に対するディスプレイ装置３０の表示画面のＺ軸周り方向の傾きを表示画面の方角とし、表示画面の方角を示す角度信号ＳＤθＺを出力する。【００２９】
図１において、偏光メガネ５０は、パッシブ方式（円偏光フィルター方式）の偏光メガネである。図６に示すように、偏光メガネ５０のフレーム５４には、左レンズ５５Ｌ及び右レンズ５５Ｒが嵌め込まれている。左レンズ５５Ｌは、３Ｄ画像の左眼用画像を術者の左眼網膜に導く。右レンズ５５Ｒは、３Ｄ画像の右眼用画像を術者の右眼網膜に導く。【００３０】
偏光メガネ５０のフレーム５４における左レンズ５５Ｌの左上には、位置検出センサ５６が埋め込まれている。位置検出センサ５６は、偏光メガネ５０の位置を検出する。具体的には、位置検出センサ５６は、基準点（部屋の中心）を原点（０．０．０）とした場合における、偏光メガネ５０のＸ軸上の位置、Ｙ軸上の位置、及びＺ軸上の位置を示す座標信号ＳＧＸ、ＳＧＹ、及びＳＧＺを出力する。【００３１】
偏光メガネ５０のフレーム５４における右レンズ５５Ｒの右上には、向き検出センサ５７が埋め込まれている。向き検出センサ５７は、偏光メガネ５０のレンズ５５Ｌ及び５５Ｒの向きを検出する。具体的には、向き検出センサ５７は、基準面（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な面）に対する偏光メガネ５０のレンズ５５Ｌ及び５５ＲのＸ軸周り方向の傾きをレンズ５５Ｌ及び５５の仰角とし、レンズ５５Ｌ及び５５Ｒの仰角を示す角度信号ＳＧθＸを出力する。また、向き検出センサ５７は、基準面に対するＺ軸周り方向の傾きをレンズ５５Ｌ及び５５Ｒの方角とし、レンズ５５Ｌ及び５５Ｒの方角を示す角度信号ＳＧθＺを出力する。【００３２】
偏光メガネ５０のフレーム５４の左の鼻あてには、第１の電位センサ５１が埋め込まれている。偏光メガネ５０のフレーム５４の右の鼻あてには、第２の電位センサ５２が埋め込まれている。偏光メガネ５０のフレーム５４の真ん中のブリッジには、第３の電位センサ５３が埋め込まれている。電位センサ５１は、術者の顔面における左の鼻あてが接する部分の電位を検出し、検出した電位を示す左部電位信号ＳＧＶ１を出力する。電位センサ５２は、術者の顔面における右の鼻あてが接する部分の電位を検出し、検出した電位を示す右部電位信号ＳＧＶ２を出力する。電位センサ５３は、術者の顔面におけるブリッジが接する部分の電位を検出し、検出した電位を示す上部電位信号ＳＧＶ３を出力する。【００３３】
偏光メガネ５０のフレーム５４の右のつるには無線通信部５８が埋め込まれている。無線通信部５８は、位置検出センサ５６の出力信号ＳＧＸ、ＳＧＹ、及びＳＧＺ、向き検出センサ５７の出力信号ＳＧθＸ、及びＳＧθＺ、電位センサ５１の出力信号ＳＧＶ１、電位センサ５２の出力信号ＳＧＶ２、並びに、電位センサ５３の出力信号ＳＧＶ３でキャリアを変調し、この変調により得た無線信号ＳＧ’を発信する。【００３４】
図１において、制御装置４０は、内視鏡システムの制御中枢としての役割を果たす装置である。図７に示すように、制御装置４０は、無線通信部４１、操作部４２、入出力インターフェース４３、画像処理部４４、記憶部４５、及び制御部４６を有する。無線通信部４１は、無線信号ＳＧ’を受信し、この信号ＳＧ’を復調して得た信号ＳＧＸ、ＳＧＹ、ＳＧＺ、ＳＧθＸ、ＳＧθＺ、ＳＧＶ１、ＳＧＶ２、及びＳＧＶ３を制御部４６に供給する。【００３５】
操作部４２は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネルなどの各種操作を行うものである。入出力インターフェース４３は、ディスプレイ装置３０及び硬性内視鏡１０と制御装置４０との間のデータの送受信を仲介するものである。画像処理部４４は、イメージプロセッサである。記憶部４５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリとＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの不揮発性メモリとを併有するものである。記憶部４５は、制御部４６や画像処理部４４の動作プログラムＰＲＧを記憶する。また、記憶部４５は、制御部４６及び画像処理部４４に、受信バッファ４５Ｓ、左眼画像用バッファ４５Ｌ、右眼画像用バッファ４５Ｒ、描画フレームバッファ４５Ｄ、表示フレームバッファ４５Ｅなどの記憶領域やワークエリアを提供する。【００３６】
制御部４６は、ＣＰＵを含む。制御部４６は、記憶部４５内の動作プログラムＰＲＧの働きにより、照明駆動処理、撮像素子駆動処理、表示制御処理、及びズーム制御処理を実行する。照明駆動処理は、照明装置２０内のドライバを駆動する駆動信号を入出力インターフェース４３を介して照明装置２０に供給する処理である。撮像素子駆動処理は、硬性内視鏡１０内の固体撮像素子１３１１を駆動する駆動信号を入出力インターフェース４３を介して内視鏡１０に供給する処理である。【００３７】
表示制御処理は、硬性内視鏡１０から送信される画像信号ＳＤに３Ｄ化処理を施し、３Ｄ化処理により得た３Ｄ画像を５９．９４フレーム／１秒のフレームレートの動画像の画像信号ＳＤ３Ｄとしてディスプレイ装置３０に出力する処理である。【００３８】
ズーム制御処理は、ズームインまたはズームアウトのトリガ信号が発生した場合に、トリガ信号の発生時における偏光メガネ５０の電位センサ５１の検知信号ＳＧＶ１が示す電位波形、電位センサ５２の検知信号ＳＧＶ２が示す電位波形、及び電位センサ５３の検知信号ＳＧＶ３が示す電位波形に基づいて、偏光メガネ５０のレンズ５５Ｌ及び５５Ｒ上における術者の視線と対応する視線位置を求め、この視線位置、ディスプレイ装置３０の位置と偏光メガネ５０の位置の関係、及びディスプレイ装置３０の向きと偏光メガネ５０の向きとの関係に基づいて、術者の注視点ＦＰを特定し、注視点ＦＰの周囲の画像を拡大又は縮小する処理である。【００３９】
より詳細に説明すると、図８に示すように、表示制御処理では、制御部４６は、画像信号ＳＤ（可視光の画像と近赤外光の画像）を撮影画像データとして記憶部４５の受信バッファ４５Ｓに記憶する。次に、制御部４６は、受信バッファ４５Ｓ内の撮影画像データから、両眼視差をもった左眼用画像データ及び右眼用画像データを生成し、左眼用画像データ及び右眼用画像データを左眼画像用バッファ４５Ｌ及び右眼画像用バッファ４５Ｒに記憶する。次に、制御部４６は、左眼用画像データ及び右眼用画像データを合成し、合成した画像データを記憶部４５の描画フレームバッファ４５Ｄに記憶する。制御部４６は、１／５９．９４秒（≒０．１７秒）毎に、記憶部４５の描画フレームバッファ４５Ｄと表示フレームバッファ４５Ｅとを置き換え、表示フレームバッファ４５Ｅ内の画像データを画像信号ＳＤ３Ｄとしてディスプレイ装置３０に出力する。【００４０】
図９に示すように、ズーム制御処理では、制御部４６は、偏光メガネ５０の電位センサ５１の出力信号ＳＧＶ１、電位センサ５２の出力信号ＳＧＶ２、及び電位センサ５３の出力信号ＳＧＶ３から、電位センサ５３の電位を基準電位とした場合における電位センサ５１の電位（振幅の絶対値と正負の符号）、電位センサ５３の電位を基準電位とした場合における電位センサ５２の電位（振幅の絶対値と正負の符号）を求める。【００４１】
その上で、制御部４６は、記憶部４５の左眼視線位置特定テーブルを参照し、偏光メガネ５０のレンズ５５Ｌ上における術者の左眼視線位置のＸ座標値とＹ座標値（レンズ５５Ｌに平行で電位センサ５３の位置を原点（０．０）とするＸＹ平面と左目の視線の交差位置のＸ座標値とＹ座標値）を特定する。また、制御部４６は、記憶部４５の右眼視線位置特定テーブルを参照し、偏光メガネ５０のレンズ５５Ｒ上における術者の右眼視線位置のＸ座標値とＹ座標値（レンズ５５Ｒに平行で電位センサ５３の位置を原点（０．０）とするＸＹ平面と右目の視線の交差位置のＸ座標値とＹ座標値）を特定する。【００４２】
ここで、人の眼は、角膜側が正に帯電しており、網膜側が負に帯電している。このため、図１０の波形に示すように、術者が視線を正面から上に向けると、視線を上に向けた時点（図１０の時刻ｔＵ）における電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５１の電位（左眼電位）と電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５２の電位（右眼電位）がいずれも負になる。【００４３】
図１１に示すように、術者が視線を正面から下に向けると、視線を下に向けた時点（図１１の時刻ｔＤ）における電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５１の電位（左眼電位）と電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５２の電位（右眼電位）がいずれも正になる。【００４４】
図１２に示すように、術者が視線を正面から左に向けると、視線を左に向けた時点（図１２の時刻ｔＬ）における電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５１の電位（左眼電位）が正になり、電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５２の電位（右眼電位）が負になる。【００４５】
図１３に示すように、術者が視線を正面から右に向けると、視線を左に向けた時点（図１３の時刻ｔＲ）における電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５１の電位（左眼電位）が負になり、電位センサ５３の電位を基準とする電位センサ５２の電位（右眼電位）が正になる。【００４６】
左眼視線位置特定テーブルには、被験者の視線を偏光メガネ５０の左レンズ５５Ｌ上の各点に向けたときの第１の電位センサ５１、第２の電位センサ５２、及び第３の電位センサ５３の電位の実測値が、各点のＸ座標及びＹ座標と対応付けて収録されている。右眼視線位置特定テーブルには、偏光メガネ５０を装着した被験者の視線を右レンズ５５Ｒ上の各点に向けたときの第１の電位センサ５１、第２の電位センサ５２、及び第３の電位センサ５３の電位の実測値が、各点のＸ座標及びＹ座標と対応付けて収録されている。よって、術者の偏光メガネ５０のセンサの出力信号ＳＧＶ１、ＳＧＶ２、及びＳＧＶ３を基にテーブルを参照することにより、偏光メガネ５０のレンズ上における術者の視線位置の特定が可能となる。【００４７】
図９において、制御部４６は、ディスプレイ装置３０の位置検出センサ３６の出力信号ＳＤＸと偏光メガネ５０の位置検出センサ５６の出力信号ＳＧＸの差ＳＤＸ−ＳＧＸ、ディスプレイ装置３０の位置検出センサ３６の出力信号ＳＤＹと偏光メガネ５０の位置検出センサ５６の出力信号ＳＧＹの差ＳＤＹ−ＳＧＹ、ディスプレイ装置３０の位置検出センサ３６の出力信号ＳＤＺと偏光メガネ５０の位置検出センサ５６の出力信号ＳＧＺの差ＳＤＺ−ＳＧＺ、ディスプレイ装置３０の向き検出センサ３７の出力信号ＳＤθＸと偏光メガネ５０の向き検出センサ５７の出力信号ＳＧθＸの差ＳＤθＸ−ＳＧθＸ、ディスプレイ装置３０の向き検出センサ３７の出力信号ＳＤθＺと偏光メガネ５０の向き検出センサ５７の出力信号ＳＧθＺの差ＳＤθＺ−ＳＧθＺを各々求める。【００４８】
制御部４６は、これらの差ＳＤＸ−ＳＧＸ、ＳＤＹ−ＳＧＹ、ＳＤＺ−ＳＧＺ、ＳＤθＸ−ＳＧθＸ、及びＳＤθＺ−ＳＧθＺから、左右の眼の視線位置のＸ座標値及びＹ座標値をディスプレイ装置３０の表示画面上の注視点ＦＰのＸ座標値及びＹ座標値に変換するための変換行列を生成し、左右の眼の視線位置のＸ座標値及びＹ座標値をこの変換行列を作用させることにより、注視点ＦＰのＸ座標値及びＹ座標値を求める。制御部４６は、注視点ＦＰのＸ座標値及びＹ座標値を注視点データとして画像処理部４４に供給する。画像処理部４４は、ズームイントリガ信号が発生している場合は、注視点データを受けとると、描画フレームバッファ４５Ｄ内の画像を、注視点ＦＰを中心とする所定の矩形領域の拡大画像に書き換える処理を行う。また、画像処理部４４は、ズームアウトトリガ信号が発生している場合は、注視点データを受けとると、描画フレームバッファ４５Ｄ内の画像を、注視点ＦＰを中心とする所定の矩形領域の縮小画像に書き換える処理を行う。【００４９】
図１において、内視鏡の筐体１３１の把持部１１３２の後端には、ケーブル１６５、空気供給管１６４Ａ、及び空気排出管１６４Ｂの一端が接続されている。ケーブル１６５は、制御装置４０に接続されている。空気供給管１６４Ａは、空気冷却装置７０を介して吸排気装置６０に接続されている。空気排出管１６４Ｂは、吸排気装置６０に接続されている。吸排気装置６０は、空気供給管１６４Ａを経由して筐体１３１内に空気を強制供給する役割と、空気排気管を経由して筐体１３１内から空気を強制排気する役割とを併有する装置である。空気冷却装置７０は、空気供給管１６４Ａを流れる空気を冷却する役割を果たす装置である。【００５０】
硬性内視鏡１０の筐体１３１、空気供給管１６４Ａ、及び空気排出管１６４Ｂは、一つの密閉空間を形成し、この密閉空間内に筐体１３１内を冷やす空気の流れが生じる。この空気の流れについて説明する。図１４（Ａ）は、筐体１３１内の構成の詳細を示す図である。図１４（Ｂ）は、吸排気装置６０、空気冷却装置７０、空気供給管１６４Ａ、及び空気排出管１６４Ｂの構成の詳細を示す図である。【００５１】
図１４（Ａ）に示すように、筐体１３１内の前方における接眼レンズ１２０１と対峙する位置には、固体撮像素子１３１１とそれを支持する基板１３１２とがある。この基板１３１２には、Ａ／Ｄ変換部１３１９などの電子部品が装着されている。図１５は、図１４（Ａ）の固体撮像素子１３１１及び基板１３１２の周辺を拡大した図である。固体撮像素子１３１１には、反射防止ガラス１３１５が貼られている。固体撮像素子１３１１と基板１３１２との間には、複数子のボールグリッド１３１３が介挿されている。【００５２】
基板１３１２の裏には、ヒートシンク１３１６がある。ヒートシンク１３１６は、平板１３１６Ａから複数のフィン１３１６Ｂを起立させた、いわゆる針状タイプのものである。基板１３１２の中央には、ヒートシンク１３１６の平板１３１６Ａとほぼ同じ寸法の開口がある。ヒートシンク１３１６の平板１３１６Ａはこの開口に嵌め込まれている。ヒートシンク１３１６の平板１３１６Ａは、熱伝導性接着剤１３１４を介して固体撮像素子１３１１に接着されている。筐体１３１内における把持部１１３２の内側の位置にはダクト１３１８がある。ダクト１３１８の一端はヒートシンク１３１６のフィン１３１６Ｂに向けられている。ダクト１３１８の他端は空気供給管１６４Ａと接続されている。【００５３】
筐体１３１の把持部１１３２の内側におけるダクト１３１８の下方には、画像処理用ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１３３１、基板１３３２、ヒートシンク１３３６、カバー部材１３３８、及びダクト１６６Ｂからなる構造体がある。図１６は、図１４（Ａ）の画像処理用ＦＰＧＡ１３３１、基板１３３２、カバー部材１３３８、ヒートシンク１３３６、及びダクト１６６Ｂの周辺を拡大した図である。画像処理用ＦＰＧＡ１３３１と基板１３３２との間には、複数子のボールグリッド１３３３が介挿されている。【００５４】
基板１３３２の上には、ヒートシンク１３３６がある。ヒートシンク１３３６は、平板１３３６Ａから複数のフィン１３３６Ｂを起立させた、いわゆる針状タイプのものである。ヒートシンク１３３６の平板１３３６Ａの寸法は画像処理用ＦＰＧＡ１３３１の寸法とほぼ同じである。ヒートシンク１３３６の平板１３３６Ａは、熱伝導性接着剤１３３４を介して画像処理用ＦＰＧＡ１３３１に接着されている。【００５５】
ヒートシンク１３３６の上には、カバー部材１３３８がある。カバー部材１３３８は、薄い箱体１３３８Ａの下面を開放し、開放された側と反対の面の中心から筒１３３８Ｂを突出させ、その筒１３３８Ｂを筒の基端面と直交する方向に向けて緩やかに屈曲させたような形を有している。カバー部材１３３８の開口は、ヒートシンク１３３６を覆っている。カバー部材１３３８の筒１３３８Ｂの先端はダクト１６６Ｂと接続されている。ダクト１６６Ｂの他端は空気排出管１６４Ｂと接続されている。【００５６】
筐体１３１内の以上の構成において、吸排気装置６０内の空気供給装置１６０Ａと空気排出装置１６０Ｂ、及び空気冷却装置７０を動作させると、空気供給装置１６０Ａは、＋１０ｈＰａ〜＋２０ｈＰａの正圧を作り出し、この圧力により外部から吸い込んだ空気を空気供給管１６４Ａに送出する。空気排出装置１６０Ｂは、−１０ｈＰａ〜−２０ｈＰａの負圧を作り出し、この圧力により空気排出管１６４Ｂ１６４Ｂから吸い込んだ空気を外部に送出する。【００５７】
空気供給装置１６０Ａから空気供給管１６４Ａに送出された空気は、空気冷却装置７０を経由するときに空気冷却装置７０によって冷却される。冷却された空気は、空気供給管１６４Ａ及びダクト１３１８を経由し、ダクト１３１８の先端の開口から第１の空気流としてヒートシンク１３１６に吹き付けられる。第１の空気流は、ヒートシンク１３１６を経由してその側部に流れ、筐体１３１内を循環する。第１の空気流は、ヒートシンク１３１６を経由する際にその熱を奪う。ヒートシンク１３１６を経由してその下部に流れた空気は、第２の空気流として、筐体１３１内の下部のヒートシンク１３３６に吹き付けられる。第２の空気流は、ヒートシンク１３３６を経由した後、カバー部材１３３８の開口に吸い込まれる。第２の空気流は、ヒートシンク１３３６を経由する際にその熱を奪う。ヒートシンク１３３６を経由してカバー部材１３３８に吸い込まれた空気は、ダクト１６６Ｂ及び空気排出管１６４Ｂを経由し、空気排出装置１６０Ｂにより外部に排出される。【００５８】
以上が、本実施形態の詳細である。本実施形態によると、次の効果が得られる。
第１に、本実施形態では、硬性内視鏡１０の固体撮像素子１３１１は、８Ｋ相当の個数の画素ＰＸｉｊを（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）有している。ここで、従来の２Ｋや４Ｋの内視鏡では、被写体の近くまで内視鏡を近づけて撮影せざるを得ず、体腔内においてメスや鉗子などの手術器具が内視鏡と干渉して手術が滞ることも起こりえた。しかし、本実施形態の内視鏡は、体腔内の被写体から８ｃｍ〜１２ｃｍ程度の離れた位置から被写体を撮影したとしても、十分・BR>ノ微細な撮影画像を得ることができる。このため、体腔内において広い視野と手術空間を確保し、より円滑な手術を実現することができる。【００５９】
第２に、本実施形態では、硬性内視鏡１０の固体撮像素子１３１１の画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）に、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ、及び近赤外光フィルが貼られており、可視光のＲＧＢ画像と近赤外光の画像とを重ねた画像をディスプレイ装置３０に表示させるようになっている。ここで、患者の静脈に赤外励起薬剤を注射すると、薬剤が血中のたんぱく質と結合する。励起光を血管の外から当てると、近赤外光を発し、この近赤外光が画像に写る。よって、術者は、ディスプレイ装置３０に表示される１つの画像を観ることにより、施術の対象である患部そのものの様子と、その奥の血管の分布の様子とを同時に把握することができる。【００６０】
第３に、本実施形態では、硬性内視鏡１０の撮影画像を３Ｄの動画像としてディスプレイ装置３０に表示させる。よって、術者は、体腔内における施術の対象の器官と手術器具の位置関係や距離を正確に把握することができる。【００６１】
第４に、本実施形態では、制御装置４０は、トリガ信号の発生時における偏光メガネ５０内のセンサの検知信号及びディスプレイ装置３０内のセンサの検知信号の関係に基づいて、ディスプレイ装置３０の表示画像内における術者の注視点ＦＰを特定し、この注視点ＦＰの周囲を拡大表示する。術者は、煩わしい入力操作をせずに、ズームインやズームアウトの範囲を自らの意図通りに指定することができる。【００６２】
第５に、本実施形態では、硬性内視鏡１０の固体撮像素子１３１１における隣り合う画素ＰＸｉｊのピッチが、被写体を照らす照明内の光の波長のうち最も長い波長よりも大きくなっている。ここで、８Ｋの固体撮像素子１３１１は、４３２０行７６８０列もの画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）を配列したものであるため、画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）の集積度を高めないと、筐体１３１を扱いやすいサイズにし難い。一方、固体撮像素子１３１１の画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）の集積度を高くしすぎると、固体撮像素子１３１１における隣り合う画素ＰＸｉｊのピッチと光の波長の大小関係がピッチ＜波長になり、光の回折効果により、撮影画像がぼやけたものになってしまう。固体撮像素子１３１１における隣り合う画素ＰＸｉｊのピッチを被写体を照らす照明内の光の波長のうち最も長い波長よりも大きくすることにより、画像の明瞭生とコンパクト性とを両立した内視鏡を提供することができる。【００６３】
第６に、硬性内視鏡１０の筐体１３１は、挿入部１１０内を通る光の光軸と直交する断面の面積が広いマウント部１１３１と当該断面の面積がマウント部１１３１よりも狭い把持部１１３２と有している。８Ｋの固体撮像素子１３１１は４３２０行７６８０列もの画素ＰＸｉｊ（ｉ＝１〜４３２０、ｊ＝１〜７６８０）があるため、４Ｋのものと同じ寸法にすることは難しく、小型化にもある程度の限界がある。８Ｋの内視鏡の筐体全体の厚みを固体撮像素子１３１１の縦横の寸法に合わせてしまうと、片手で把持することができなくなる。本実施形態では、把持部１１３２の断面積をマウント部１１３１の断面積よりも狭くしているので、高解像度でありながら、片手で把持しての取り扱いも十分に可能な内視鏡を提供することができる。【００６４】
第７に、本実施形態では、硬性内視鏡１０の筐体１３１には、固体撮像素子１３１１に設けられた第１のヒートシンク１３１６と、画像処理用ＦＰＧＡ１３３１と、ＦＰＧＡ１３３１に設けられた第２のヒートシンク１３３６と、第２のヒートシンク１３３６を覆い空気排出管１６４Ｂに接続されたカバー部材１３３８とが設けられている。さらに、本実施形態では、第１のヒートシンク１３１６を冷却する第１の空気流と第２のヒートシンク１３３６を冷却する第２の空気流が生成され、第１の空気流は、空気供給管１６４Ａから供給された冷却空気が第１のヒートシンク１３１６に吹き付けられ、第１のヒートシンク１３１６の周囲に発散するように構成され、第２の空気流は、第２のヒートシンク１３３６の周囲からカバー部材１３３８を経由して、空気排出管１６４Ｂに流れるように構成されている。よって、内視鏡の筐体１３１内の主要な発熱源である固体撮像素子１３１１と画像処理用ＦＰＧＡ１３３１とを効率よく冷却することができる。【００６５】
＜第２実施形態＞
図１７は、本発明の第２実施形態である軟性内視鏡１０’を含む内視鏡システムの構成を示す図である。本実施形態の内視鏡システムは、口や肛門から軟性内視鏡１０’を挿入して体腔内の臓器に対する処置を行う手術を支援するものである。本実施形態では、第１実施形態の内視鏡システムの硬性内視鏡１０が軟性内視鏡１０’に置き換わっている。軟性内視鏡１０’の筐体１３１内の固体撮像素子は、第１実施形態の硬性内視鏡１０の筐体１３１内の固体撮像素子に比べて画素数が少ないもの（例えば、３０万画素の固体撮像素子）となっている。【００６６】
図１７において、図１と同じ要素には同一の符号を付し、図１と異なる要素には異なる符号を付している。図１８（Ａ）は、図１の挿入部１１０’を矢印Ａ方向から見た図である。図１８（Ｂ）は、図１の挿入部１１０’のＢ−Ｂ’線断面図である。軟性内視鏡１０’の挿入部１１０’は、軟性鏡筒１１１’とアイピース１１２とを有している。軟性鏡筒１１１’は、柔軟な素材からなる。【００６７】
挿入部１１０’の軟性鏡筒１１１’内には、中空導光領域１１１２’がある。中空導光領域１１１２’は、挿入部１１０’自体の直径の半分程度の直径をもった空洞である。中空導光領域１１１２’の断面の中心は、挿入部１１０’自体の断面の中心からずれている。挿入部１１０’の中空導光領域１１１２’を囲む外殻における中空導光領域１１１２の’中心に近い側の部分の厚みは薄くなっており、中空導光領域１１１２’の中心から近い側の部分は厚くなっている。挿入部１１０’の外殻における肉厚の部分には１本の光ファイバ１９０１が埋め込まれている。挿入部１１０’における光ファイバ１９０１の先端の先には拡散レンズ（不図示）が埋め込まれている。【００６８】
挿入部１１０の中空導光領域１１１２’における先端よりも離れた位置には対物レンズ１１１１が嵌め込まれている。中空導光領域１１１２’における対物レンズ１１１１とアイピース１１２との間にはマルチコアファイバ１１１６が収められている。マルチコアファイバ１１１６の各コアＣＲの導光の方向は、挿入部１１０’の延在する方向と平行である。【００６９】
挿入部１１０の中空導光領域１１１２’における対物レンズ１１１１の嵌め込み位置の先端側の部分の断面は、対物レンズ１１１１及びマルチコアファイバ１１１６がある部分の断面よりも広くなっている。中空導光領域１１１２’の先端側の部分における対物レンズ１１１１と対峙する位置には可動ミラー１１１４が支持されている。可動ミラー１１１４は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。可動ミラー１１１４は、第１の軸φ１及び第２の軸φ２の２つの軸周りに揺動し得るように支持されている。第１の軸φ１は、マルチコアファイバ１１１６の各コアを通る光の光軸（対物レンズ１１１１の光軸）に対する傾きをもって当該光軸と交差する軸である。第２の軸φ２は、対物レンズ１１１１の光軸及び第１の軸φ１の両方と直交する軸である。固定ミラー１１１５は、中空導光領域１１１２’の先端側の部分における可動ミラー１１１４と光ファイバ１９０１の間に固定されている。可動ミラー１１１４の反射面は、対物レンズ１１１１と固定ミラー１１１５を向いている。固定ミラー１１１５の反射面は、可動ミラー１１１４と挿入部１１０’の先端の開口１８０１の外を向いている。【００７０】
本実施形態では、制御装置４０の制御部４６は、記憶部４５内の動作プログラムＰＲＧの働きにより、照明駆動処理、撮像素子駆動処理、表示制御処理、ズーム制御処理、及びミラー駆動処理を行う。ミラー駆動処理は、可動ミラー１１１４を駆動する駆動信号を入出力インターフェース４３を介して可動ミラー１１１４に供給する処理である。制御部４６は、この可動ミラー１１１４への駆動信号の供給を通じて、可動ミラー１１１４の軸φ１周り及び軸φ２周りの傾斜角度を動画像のフレームのフレーム切替よりも短い時間Ｔ（例えば、Ｔ＝１／１２０秒）の間隔毎に周期的に切替えることにより、体腔内の被写体における相異なる部分の分割領域画像を生成し、生成した分割領域画像を合成することにより、フレームの画像を生成する。【００７１】
より具体的に説明すると、図１９に示すように、制御部４６は、体腔内における軟性内視鏡１０’の撮影範囲をＭ（Ｍは２以上の自然数、図１９の例ではＭ＝９）分割し、時間Ｔ内における時刻ｔ１、時刻ｔ２・・時刻ｔＭ（＝９）に合わせて次のような処理を行う。【００７２】
制御部４６は、時刻ｔ１において、撮影範囲の全体をＭ分割したＭ個の領域ＡＲ−ｋ（ｋ＝１〜９）のうちの１番目の領域ＡＲ−１の光が挿入部１１０’の先端の開口１８０１から固定ミラー１１１５及び可動ミラー１１１４を経由してマルチコアファイバ１１１６に導かれるように、可動ミラー１１１４の傾きを制御する。領域ＡＲ−１の光は、マルチコアファイバ１１１６を通って固体撮像素子１３１１に到達する。領域ＡＲ−１の光は、固体撮像素子１３１１における光電変換を経た後、画像データとして記憶部４５の受信バッファ４５Ｓに記憶される。制御部４６は、受信バッファ４５Ｓに領域ＡＲ−１の画像データが記憶されると、その画像データを描画フレームバッファ４５Ｄにおける領域ＡＲ−１と対応する記憶領域に記憶する。【００７３】
制御部４６は、時刻ｔ２において、Ｍ個の領域ＡＲ−ｋ（ｋ＝１〜９）のうち２番目の領域ＡＲ−２の光が挿入部１１０’の先端の開口１８０１から固定ミラー１１１５及び可動ミラー１１１４を経由してマルチコアファイバ１１１６に導かれるように、可動ミラー１１１４の傾きを制御する。領域ＡＲ−２の光は、マルチコアファイバ１１１６を通って固体撮像素子１３１１に到達する。領域ＡＲ−２の光は、固体撮像素子１３１１における光電変換を経た後、画像データとして記憶部４５の受信バッファ４５Ｓに記憶される。制御部４６は、受信バッファ４５Ｓに領域ＡＲ−２の画像データが記憶されると、その画像データを描画フレームバッファ４５Ｄにおける領域ＡＲ−２と対応する記憶領域に記憶する。【００７４】
制御部４６は、時刻ｔ３、時刻ｔ４、時刻ｔ５、時刻ｔ６、時刻ｔ７、時刻ｔ８、時刻ｔ９においても、同様の処理を行い、領域ＡＲ−３、領域ＡＲ−４、領域ＡＲ−５、領域ＡＲ−６、領域ＡＲ−７、領域ＡＲ−８、領域ＡＲ−９の各々について生成した画像データを描画フレームバッファ４５Ｄの個別の記憶領域に記憶する。次のフレーム切替の時刻に合わせて、描画フレームバッファ４５Ｄは表示フレームバッファ４５Ｅと置き換えられ、表示フレームバッファ４５Ｅ内の領域ＡＲ−１、ＡＲ−２、ＡＲ−３、ＡＲ−４、ＡＲ−５、ＡＲ−６、ＡＲ−７、ＡＲ−８、及びＡＲ−９の画像データが１フレームの動画像信号ＳＣ３Ｄとしてディスプレイ装置３０に出力される。【００７５】
以上が、本実施形態の詳細である。ここで、挿入部１１０’の軟性内視鏡１０’の筐体１３１内に８Ｋの固体撮像素子を収めることはできるが、固体撮像素子の画素数と同じ本数までマルチコアファイバ１１１６のコア数を増やしてしまうと、フレキシブル性が損なわれてしまう。フレキシブル性を維持できるコア数の上限は１万本程度である。【００７６】
これに対し、本実施形態では、挿入部１１０’の軟性鏡筒１１１’内に可動ミラー１１１４と固定ミラー１１１５が設けられており、可動ミラー１１１４は、マルチコアファイバ１１１６の各コアＣＲを通る光の光軸方向に対する傾きをもった第１の軸φ１、及び第１の軸φ１と直交する第２の軸φ２の２つの軸周りに傾動可能となっている。さらに、制御装置４０は、可動ミラー１１１４の傾斜角度を動画像のフレームレートのフレーム切替時間間隔よりも短い時間Ｔの間隔で周期的に切替えることにより、被写体における相異なる部分の分割領域画像を生成し、生成した分割領域画像を合成することにより、１フレーム分の動画像を生成するようになっている。よって、本実施形態によると、マルチコアファイバ１１１６を従来のファイバスコープ（２Ｋ未満）のものと同程度の太さに抑えたままで、８Ｋの撮影画像を得ることができる。従って、本実施形態によると、２Ｋ未満の固体撮像素子を用いて８Ｋ解像度を有する軟性内視鏡１０’を実現することができる。【００７７】
以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても良い。【００７８】
（１）上記第１及び第２実施形態において、図２０（Ａ）に示すように、内視鏡の挿入部１１０内の光学系（対物レンズ１１１１、接眼レンズ１２０１、リレーレンズ１１１３など）のイメージサークルが、固体撮像素子１３１１の受光領域と外接するように、焦点距離（固体撮像素子１３１１と光学系との距離）を短く設定してもよいし、図２０（Ｂ）に示すように、内視鏡の挿入部１１０内の光学系（対物レンズ１１１１、接眼レンズ１２０１、リレーレンズ１１１３など）のイメージサークルが、固体撮像素子１３１１の受光領域と内接するように、焦点距離（固体撮像素子１３１１と光学系との距離）を長く設定してもよい。【００７９】
（２）上記第１及び第２実施形態では、偏光メガネ５０に位置検出センサ５６と向き検出センサ５７が埋設されており、ディスプレイ装置３０にも位置検出センサ３６と向き検出センサ３７５が埋設されていた。しかし、ディスプレイ装置３０を位置検出センサ３６と向き検出センサ３７のないものとしてもよい。この場合、制御部４６は、ディスプレイ装置３０の位置のＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値、方角、及び仰角の固定値と、偏光メガネ５０の位置検出センサ５６及び向き検出センサ５７の検知信号の検出信号とを用いて、変換行列を生成するようにしてもよい。【００８０】
（３）上記第１実施形態では、固体撮像素子１３１１における４３２０行７６８０列の画素ＰＸｉｊは、２行２列の４つの画素ＰＸｉｊ毎のブロックになっており、各ブロックの４つの画素ＰＸｉｊには、赤、緑、青、及び近赤外光のフィルタが貼られていていた。しかし、このように４つのブロック毎に、赤、緑、青、及び近赤外光のフィルタを貼らずともよい。例えば、４３２０行を４行ごとにブロック化し、ブロックの第１の行の全列の画素ＰＸｉｊに赤のフィルタを貼り、第２の行の全列の画素ＰＸｉｊに緑のフィルタを貼り、第３の行の全列の画素ＰＸｉｊに青のフィルタを貼り、第４の行の全列の画素ＰＸｉｊに近赤外光を貼ってもよい。【００８１】
（４）上記第１及び第２実施形態では、筐体１３１にボタン１３９ＩＮ及び１３９ＯＵＴがあり、ボタン１３９ＩＮ及び１３９ＯＵＴが短く１回押されたことを契機としてトリガ信号が発生するようになっていた。しかし、トリガ信号の発生の契機は別のものであってもよい。例えば、筐体１３１にマイクロホンを搭載し、術者が「ズーム」という言葉を発したことを契機としてトリガ信号が発生するようにしてもよい。また、ボタン１３９ＩＮを短く１回押す操作がなされると、ディスプレイ装置３０に表示されている画像のズームインを指示するズームイントリガ信号が発生し、ボタン１３９ＩＮを長く１回押す操作がなされると、ズームインの解除を指示する解除トリガ信号が発生するようにし、ズームアウトのトリガ信号は発生しないようにしてもよい。【００８２】
（５）上記第１及び第２実施形態では、固体撮像素子１３１１はＣＭＯＳイメージセンサであった。しかし、固体撮像素子１３１１をＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサで構成してもよい。【００８３】
（６）上記第２実施形態では、挿入部１１０’内に一つのマルチコアファイバ１１１６が収められていた。しかし、複数のマルチコアファイバ１１１６を収めてもよい。【００８４】
（７）上記第２実施形態では、挿入部１１０’は固定ミラー１１１５と可動ミラー１１１４の２つのミラーを有していた。しかし、ミラーの個数は１つでも３つ以上でもよい。また、１又は複数のすべてを可動ミラーとしてもよい。要するに、被写体から光が１又は複数のミラーを経由してマルチコアファイバ１１１６に導かれるようになっており、走査領域を可変にし得るようになってさえいればよい。【００８５】
（８）上記第２実施形態において、第１の軸φ１は、マルチコアファイバ１１１６の各コアを通る光の光軸に対して傾いてさえいればよく、マルチコアファイバ１１１６の各コアを通る光の光軸と交差する必要はない。この場合において、可動ミラー１１１４の第２の軸φ２周りの傾動は、第１の軸φ１におけるマルチコアファイバ１１１６の各コアＣＲを通る光の光軸方向に対する傾きが４５度±所定角度になるように制御するとよい。また、可動ミラー１１１４の第１の軸φ１周りの傾動は、第２の軸φ２におけるマルチコアファイバ１１１６の各コアＣＲを通る光の光軸方向に対する傾きが９０度±所定角度になるように制御するとよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０…硬性内視鏡、１０’…軟性内視鏡、２０…照明装置、３０…ディスプレイ装置、４０…制御装置、５０…偏光メガネ、６０…吸排気装置、７０…空気冷却装置、１３０…筐体、１１０…挿入部、１２０…接眼レンズマウント部、４１…無線通信部、４２…操作部、４３…入出力インターフェース、４４…画像処理部、４５…記憶部、４６…制御部
【図１】
2019049997.tif 000003
【図２】
2019049997.tif 000004
【図３】
2019049997.tif 000005
【図４】
2019049997.tif 000006
【図５】
2019049997.tif 000007
【図６】
2019049997.tif 000008
【図７】
2019049997.tif 000009
【図８】
2019049997.tif 000010
【図９】
2019049997.tif 000011
【図１０】
2019049997.tif 000012
【図１１】
2019049997.tif 000013
【図１２】
2019049997.tif 000014
【図１３】
2019049997.tif 000015
【図１４】
2019049997.tif 000016
【図１５】
2019049997.tif 000017
【図１６】
2019049997.tif 000018
【図１７】
2019049997.tif 000019
【図１８】
2019049997.tif 000020
【図１９】
2019049997.tif 000021
【図２０】
2019049997.tif 000022
【国際調査報告】
2019049997.tif 000023
2019049997.tif 000024
2019049997.tif 000025
2019049997.tif 000026
2019049997.tif 000027