(57)【要約】  本発明に係る医療用観察装置は、第１の画角で被写体を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した第１の画角の画像を、第１の画角よりも小さい第２の画角で切り出して画像処理を施すことによって表示画像信号を生成する画像生成部と、を備える。この医療用観察装置によれば、視野を変えた場合であっても、ハンドアイコーディネーションおよび解像度を維持することができる。
2019026929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画角で被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した前記第１の画角の画像を、前記第１の画角よりも小さい第２の画角で切り出して画像処理を施すことによって表示画像信号を生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする医療用観察装置。
【請求項２】
前記撮像部は、
前記第１の画角で被写体を撮像する第１撮像部と、
前記第１撮像部が撮像する画像とは視野が異なり、かつ前記第１の画角で被写体を撮像する第２撮像部と、
を有し、
前記画像生成部は、前記第１撮像部における前記第１の画角、および前記第２撮像部における前記第１の画角に対し、互いに対応する位置において前記第２の画角で切り出し、切り出し後の画像をもとに視差画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項３】
前記第１の画角の画像における切り出し位置の操作入力を受け付ける入力部、
をさらに備え、
前記画像生成部は、前記入力部が受け付けた前記操作入力に応じた位置において前記第１の画角の画像を前記第２の画角で切り出す
ことを特徴とする請求項２に記載の医療用観察装置。
【請求項４】
前記画像生成部は、前記第１の画角の画像を前記第２の画角で切り出した後、アップコンバートを行って前記表示画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の医療用観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用の内視鏡システムにおいて、立体視による観察の需要が高まってきている。従来、立体視用の内視鏡システムとして種々の方式が知られている。例えば、特許文献１には、一次光学系を有する硬性鏡と、一次光学系が集光した光を分割する二次光学系、および二次光学系が分割した光をもとに左目用画像信号および右目用画像信号をそれぞれ撮像する２つの撮像素子と、を備えた立体視用の内視鏡システムが開示されている。特許文献１では、二次光学系としての二つの反射鏡が一次光学系の瞳位置に配置されて、一次光学系により取り込まれた光束を分割する瞳分割方式が採用されている。瞳分割方式では、二つの反射鏡の間隔を変化させることによって、奥行きの立体感が変化する。しかしながら、瞳分割方式の場合、視差を大きくすると、光路を通る光の量が減少してしまうため、視差を大きくするほど解像度が低下する。【０００３】
一方、視差を大きくしても解像度の低下を抑制できる方式として、硬性鏡が左目用および右目用の光学系を有する二眼リレー方式が知られている。二眼リレー方式では、左目用の光と右目用の光とをそれぞれ独立して取り込むことができるため、視差を大きくした際の解像度の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６０３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、硬性鏡を動かして視野を変える際、硬性鏡が光軸と平行な軸のまわりに回転すると、モニタ等に表示される画像も回転する。二眼リレー方式では、硬性鏡の回転による像の回転に伴い、モニタにおける天地関係と、実際の天地関係とが表示画面上で不一致となる。このようなモニタの天地関係と実際の天地関係との不一致によって、目と手との調和、所謂ハンドアイコーディネーションが崩れてしまう。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、視野を変えた場合であっても、ハンドアイコーディネーションおよび解像度を維持することができる医療用観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる医療用観察装置は、第１の画角で被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記第１の画角の画像を、前記第１の画角よりも小さい第２の画角で切り出して画像処理を施すことによって表示画像信号を生成する画像生成部と、を備えることを特徴とする。【０００８】
また、本発明にかかる医療用観察装置は、上記発明において、前記撮像部は、前記第１の画角で被写体を撮像する第１撮像部と、前記第１撮像部が撮像する画像とは視野が異なり、かつ前記第１の画角で被写体を撮像する第２撮像部と、を有し、前記画像生成部は、前記第１撮像部における前記第１の画角、および前記第２撮像部における前記第１の画角に対し、互いに対応する位置において前記第２の画角で切り出し、切り出し後の画像をもとに視差画像を生成することを特徴とする。【０００９】
また、本発明にかかる医療用観察装置は、上記発明において、前記第１の画角の画像における切り出し位置の操作入力を受け付ける入力部、をさらに備え、前記画像生成部は、前記入力部が受け付けた前記操作入力に応じた位置において前記第１の画角の画像を前記第２の画角で切り出すことを特徴とする。【００１０】
また、本発明にかかる医療用観察装置は、上記発明において、前記画像生成部は、前記第１の画角の画像を前記第２の画角で切り出した後、アップコンバートを行って前記表示画像信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、視野を変えた場合であっても、ハンドアイコーディネーションおよび解像度を維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る医療用内視鏡システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡およびカメラヘッドの内部構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態にかかる医療用内視鏡システムが備える制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図４】図４は、図１に示した硬性鏡における一方の光学系のイメージサークルと、その光学系からの光を受光する撮像素子の撮像領域と、表示装置に表示させる切り出し領域とについて説明する図である。
【図５】図５は、図４に示した切り出し領域を移動した場合について説明する図である。
【図６】図６は、第１撮像素子の撮像領域および切り出し領域と、第２撮像素子の撮像領域および切り出し領域とについて説明する図である。
【図７】図７は、被写体の一例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示す被写体を撮像した際の歪みについて説明する図である。
【図９】図９は、図８に示す歪みを補正するための歪補正パラメータについて説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる医療用内視鏡システムの概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる医療用内視鏡システムが備える表示装置の表示例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態の変形例３にかかる医療用内視鏡システムが備える表示装置の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明にかかる内視鏡装置の一例として、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る医療用内視鏡システム１の概略構成を示す図である。同図に示す医療用内視鏡システム１は、生体内を立体視観察するシステムである。医療用内視鏡システム１は、先端部が生体内に挿入されて生体内の光を集光するとともに生体を照明する硬性鏡２と、硬性鏡２が集光した生体からの光を撮像して互いに視差を有する２つの画像信号を生成するカメラヘッド３と、カメラヘッド３の動作を制御するとともに硬性鏡２に供給する照明光を発生する制御装置４と、制御装置４に接続され、画像等の情報を表示する表示装置５と、カメラヘッド３と制御装置４とを接続し、電気信号等を伝送する伝送ケーブル６と、硬性鏡２と制御装置４とを接続し、照明光を伝送するライトガイドケーブル７と、制御装置４と表示装置５とを接続し、画像等の情報を伝送する映像ケーブル８とを備える。硬性鏡２およびカメラヘッド３は、撮像装置１０１を構成する。
【００１５】
図２は、硬性鏡２およびカメラヘッド３の内部構成を示す図である。図２は、図１に示す硬性鏡２およびカメラヘッド３を、長手軸を回転軸として９０°回転させた図である。
まず、硬性鏡２の構成を説明する。硬性鏡２は、硬質の細長形状をなす挿入管２１と、挿入管２１の内部に並設される第１集光光学系２２および第２集光光学系２３と、を有する。また、硬性鏡２には、制御装置４がそれぞれ有する光源からの照明光を伝播して生体に照射する照明光学系が設けられている。硬性鏡２は、カメラヘッド３に対して着脱自在かつ回転不能に接続される。
【００１６】
挿入管２１の外周部には、ライトガイドケーブル７の先端部を装着する装着部２１１が設けられている。装着部２１１は、挿入管２１の中心軸Ｏと直交する向きに延びている。装着部２１１は、挿入管２１の内部で照明光学系に接続している。照明光学系は、装着部２１１から入射された光を挿入管２１の先端まで導光し、挿入管２１の外部に出射する。装着部２１１は、ライトガイドポストとも呼ばれる。
【００１７】
第１集光光学系２２は、挿入管２１の先端部側から順に、第１対物光学系２２１と、第１リレー光学系２２２とを有する。第１対物光学系２２１は、挿入管２１の先端部に設けられ、生体内の観察部位からの第１観察光を集光する。第１リレー光学系２２２は、第１対物光学系２２１が集光した第１観察光を挿入管２１の基端（図２中、右端部）まで導光する。第１観察光は、挿入管２１の基端からカメラヘッド３に射出される。
【００１８】
第２集光光学系２３は、第１集光光学系２２と同様、先端側から順に、第２対物光学系２３１と、第２リレー光学系２３２とを有する。第２集光光学系２３が集光する第２観察光は、挿入管２１の基端からカメラヘッド３に射出される。第２集光光学系２３は、挿入管２１の内部において、挿入管２１の径方向に第１集光光学系２２と離間している。第２集光光学系２３の光軸ＯＰ２は、挿入管２１の中心軸Ｏに対して第１集光光学系２２の光軸ＯＰ１と対称な位置にある。第２集光光学系２３は、視差を有している以外、イメージサークルの大きさおよび焦点位置が第１集光光学系２２と同じである。
【００１９】
次に、図２を参照してカメラヘッド３の構成を説明する。カメラヘッド３は、第１集光光学系２２からの第１観察光の光路と第２集光光学系２３からの第２観察光の光路とを分離する光路分離部３１と、第１および第２観察光をそれぞれ撮像して２つの画像信号を生成する撮像部３２とを有する。
【００２０】
光路分離部３１は、第１および第２観察光をそれぞれ反射して互いの光路を反対方向に変更する三角プリズム３１１と、三角プリズム３１１によって反射された第１および第２観察光をそれぞれ反射して互いの光路を平行にする一対のミラー３１２および３１３と、ミラー３１２および３１３でそれぞれ反射された第１および第２観察光を撮像部３２へそれぞれ射出する一対の接眼光学系３１４および３１５とを有する。
【００２１】
三角プリズム３１１は、底面が直角二等辺三角形である三角柱状をなしており、互いに面積が等しく直交する第１側面３１１ａおよび第２側面３１１ｂが、カメラヘッド３に装着された硬性鏡２における第１集光光学系２２の光軸ＯＰ１および第２集光光学系２３の光軸ＯＰ２とそれぞれ４５度をなして配置されている。第１側面３１１ａは、第１観察光を反射し、その光路を９０度曲げて図２中の上方とする。第２側面３１１ｂは、第２観察光を反射し、その光路を９０度曲げて図２中の下方とする。
【００２２】
ミラー３１２およびミラー３１３は、カメラヘッド３に接続された硬性鏡２の挿入管２１の中心軸Ｏに対して対称な位置にある。ミラー３１２の表面は、第１側面３１１ａで反射された第１観察光が入射する方向に対して４５度の角度をなしており、第１観察光を中心軸Ｏと平行な方向へ反射する。ミラー３１３の表面は、第２側面３１１ｂで反射された第２観察光が入射する方向に対して４５度の角度をなしており、第２観察光を中心軸Ｏと平行な方向へ反射する。
【００２３】
接眼光学系３１４および接眼光学系３１５は、挿入管２１の中心軸Ｏに対して対称な位置にある。ミラー３１２によって反射された第１観察光は、接眼光学系３１４を通過して撮像部３２に入射する。また、ミラー３１３によって反射された第２観察光は、接眼光学系３１５を通過して撮像部３２へ入射する。
【００２４】
撮像部３２は、第１観察光を撮像して画像信号（右目用画像信号）を生成する第１撮像部３２１と、第２観察光を撮像して画像信号（左目用画像信号）を生成する第２撮像部３２２とを有する。
【００２５】
第１撮像部３２１は、接眼光学系３１４から射出された第１観察光を集光する第１撮像光学系３２３と、第１撮像光学系３２３が集光した第１観察光を光電変換して右目用画像信号を生成する第１撮像素子３２４とを有する。第１撮像光学系３２３は、光軸ＯＰ１に沿って移動可能な１または複数のレンズを用いて構成され、制御装置４の制御のもとで画角を変化させる光学ズーム機構（図示略）や焦点を変化させるフォーカス機構（図示略）を有する。第１撮像素子３２４は、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）またはＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等のイメージセンサを用いて構成される。
【００２６】
第２撮像部３２２は、接眼光学系３１５から射出された第２観察光を集光する第２撮像光学系３２５と、第２撮像光学系３２５が集光した第２観察光を光電変換して左目用画像信号を生成する第２撮像素子３２６とを有する。第２撮像光学系３２５の光軸ＯＰ２は、第１撮像光学系３２３の光軸ＯＰ１と平行である。第２撮像光学系３２５および第２撮像素子３２６の構成は、第１撮像光学系３２３および第１撮像素子３２４の構成とそれぞれ同様である。第２撮像部３２２は、撮像領域の大きさが、第１撮像部３２１の撮像領域と同じである。第２撮像光学系３２５が有する光学ズーム機構やフォーカス機構は、制御装置４の制御のもとで駆動する。
【００２７】
次に、図３を参照して制御装置４の構成を説明する。図３は、本発明の一実施の形態にかかる医療用内視鏡システム１が備える制御装置４の構成を説明するブロック図である。制御装置４は、第１撮像部３２１が生成した右目用画像信号と、第２撮像部３２２が生成した左目用画像信号とを受信し、表示用画像信号（三次元画像信号）を生成して表示装置５に出力する。
【００２８】
制御装置４は、信号処理部４１と、画像生成部４２と、通信モジュール４３と、入力部４４と、記憶部４５と、制御部４６と、光源部４７とを備える。なお、制御装置４には、制御装置４及びカメラヘッド３を駆動するための電源電圧を生成し、制御装置４の各部にそれぞれ供給するとともに、伝送ケーブル６を介してカメラヘッド３に供給する電源部（図示略）などが設けられていてもよい。
【００２９】
信号処理部４１は、カメラヘッド３が出力した右目用画像信号および左目用画像信号に対してノイズ除去や、必要に応じてＡ／Ｄ変換等の信号処理を行うことによって、デジタル化された撮像信号（パルス信号）を画像生成部４２に出力する。
【００３０】
また、信号処理部４１は、カメラヘッド３及び制御装置４の同期信号、及びクロックを生成する。カメラヘッド３への同期信号（例えば、カメラヘッド３の撮像タイミングを指示する同期信号等）やクロック（例えばシリアル通信用のクロック）は、図示しないラインでカメラヘッド３に送られ、この同期信号やクロックを基に、カメラヘッド３は駆動する。
【００３１】
画像生成部４２は、右目用画像信号および左目用画像信号に対して、同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、ガンマ補正処理、フォーマット変換処理等の画像処理を行う。画像生成部４２は、画像処理後の右目用画像信号および左目用画像信号を用いて、表示装置５の表示方式に対応した３次元画像信号を表示用画像信号として生成する。画像生成部４２は、第１撮像部３２１および第２撮像部３２２による撮像領域のうち、設定されている領域を切り出し、切り出し後の右目用画像信号および左目用画像信号を合成することによって三次元画像信号を生成する。
【００３２】
ここで、画像生成部４２は、切り出し後の右目用画像信号および左目用画像信号に対し、アップコンバートを行った後に合成して三次元画像信号を生成するようにしてもよい。具体的には、標準解像度（Standard  definition：ＳＤ）の画像に応じたサイズに切り出した場合、より高精細度（High  definition：ＨＤ）の画像にアップコンバートする。また、ＨＤの画像に応じたサイズに切り出した場合には、より精細度の高い４Ｋの画像にアップコンバートする。さらに、４Ｋの画像に応じたサイズに切り出した場合、より精細度の高い８Ｋの画像にアップコンバートする。ここで、ＳＤの画像とは、例えば、行方向に７２０、列方向に４８０前後の解像度を有する画像である。ＨＤの画像とは、例えば、行方向に１９２０、列方向に１０８０前後の解像度を有する画像である。４Ｋの画像とは、例えば、行方向に３８４０、列方向に２１６０前後の解像度を有する画像である。８Ｋの画像とは、例えば、行方向に７６８０、列方向に４３２０前後の解像度を有する画像である。
【００３３】
通信モジュール４３は、制御装置４からの信号をカメラヘッド３に出力する。また、カメラヘッド３からの信号を受信する。つまり通信モジュール４３は、カメラヘッド３へ出力する制御装置４の各部からの信号を出力し、またカメラヘッド３から入力される信号を制御装置４の各部に出力する、中継デバイスである。
【００３４】
入力部４４は、制御装置４を含む医療用内視鏡システム１に関する各種操作信号の入力を受け付けるユーザインタフェースである。入力部４４は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現される。
【００３５】
記憶部４５は、制御装置４が動作するための各種プログラムを記憶する。このプログラムの中には、制御装置４がマスターとして医療用内視鏡システム１を統括して制御するためのプログラムも含まれる。記憶部４５は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の揮発性メモリやＲＯＭ（Read  Only  Memory）等の不揮発性メモリを用いて構成される。
【００３６】
制御部４６は、制御装置４を含む医療用内視鏡システム１の動作を制御する。制御部４６は、信号処理部４１、画像生成部４２および光源部４７の動作を制御するとともに、カメラヘッド３の動作を制御することにより、医療用内視鏡システム１を統括して制御する。制御部４６は、例えば画像から検出される明るさ情報を用いて光源制御を行う。
【００３７】
光源部４７は、照明光を発生してライトガイドケーブル７に供給する。光源部４７は、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）またはハロゲンランプ等を用いて構成される光源と、制御部４６の制御のもとで光源を駆動する光源ドライバと、光源が発生した光を集光してライトガイドへ出射する出射光学系とを有する。
【００３８】
以上の機能構成を有する制御装置４において、信号処理部４１、画像生成部４２および制御部４６は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の汎用プロセッサや、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて構成される。
【００３９】
表示装置５は、例えば、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）等を用いたインテグラル・イメージング方式または多眼方式等の３次元ディスプレイであり、制御装置４が生成した３次元画像信号に基づく３次元画像を表示する。
【００４０】
伝送ケーブル６は、カメラヘッド３と制御装置４との間の通信をそれぞれ行う。伝送ケーブル６は、電気信号を伝送するメタルケーブルである。なお、伝送ケーブル６を、光信号を伝送するファイバケーブルとしてもよい。この場合には、カメラヘッド３に電光（Ｅ／Ｏ）変換機能を具備させるとともに、制御装置４に光電（Ｏ／Ｅ）変換機能をそれぞれ具備させればよい。また、メタルケーブルとファイバケーブルを組み合わせることによって伝送ケーブル６を構成し、画像信号のみを光信号によって伝送し、それ以外の信号は電気信号によって伝送するようにしてもよい。さらに、カメラヘッド３と制御装置４との通信を無線で行うようにしてもよい。
【００４１】
ライトガイドケーブル７は、複数の光ファイバを束ねて構成される。ライトガイドケーブル７は、一端が制御装置４に接続されるとともに他端が硬性鏡２の装着部２１１に装着され、制御装置４が発生した照明光をライトガイドに導く。
【００４２】
続いて、本実施の形態における視野変更について、図４〜図６を参照して説明する。図４は、図１に示した硬性鏡における一方の光学系のイメージサークルと、その光学系からの光を受光する撮像素子の撮像領域と、表示装置に表示させる切り出し領域とについて説明する図である。図４では、第１集光光学系２２におけるイメージサークルと、第１撮像部３２１による撮像領域とを示す。
【００４３】
第１撮像部３２１の撮像領域１００Ｌには、表示装置５に表示可能な画像の大きさに対応する切り出し領域１０１Ｌが設定されている。切り出し領域１０１Ｌは、例えば矩形をなし、撮像領域１００Ｌよりも小さい。
【００４４】
第１集光光学系２２のイメージサークル１０２Ｌは、撮像領域１００Ｌをほぼ覆うことができる程度の大きさであり、小さくとも切り出し領域１０１Ｌに外接する外接円よりも大きくなるように設定される。具体的に、本実施の形態では、イメージサークル１０２Ｌは、矩形の撮像領域１００Ｌの長辺よりも大きい直径の円である。イメージサークル１０２Ｌは、焦点位置における光軸と直交する面において形成される円であり、第１集光光学系２２によって光が取り込まれて結像される範囲に相当する。
【００４５】
図５は、図４に示した切り出し領域を移動した場合について説明する図である。撮像領域１００Ｌが切り出し領域１０１Ｌよりも大きく、かつイメージサークル１０２Ｌが切り出し領域１０１Ｌの外接円よりも大きいため、撮像領域１００Ｌとイメージサークル１０２Ｌとが重なる領域内で切り出し領域１０１Ｌを移動させることができる。具体的には、マウスやタッチパネルの操作に応じた指示入力を入力部４４が受け付けて、制御部４６による制御のもと、操作入力に応じた位置に切り出し領域１０１Ｌを配置することができる。例えば、図５に示すように、切り出し領域１０１Ｌを、中央（図４参照）から撮像領域１００Ｌの左側に移動させることが可能である。
【００４６】
ここで、従来の硬性鏡における切り出し領域は、撮像領域に応じて設計される。従来、切り出し領域は、撮像領域と同程度に設定される。例えば、切り出し領域および撮像領域が、ともに切り出し領域１０１Ｌの大きさに設計されている場合、光学系のイメージサークル２００は、長方形の切り出し領域１０１Ｌに外接する程度の大きさに設計される（図４参照）。このため、従来、撮像領域に対して切り出し領域を移動させることはできない。
【００４７】
例えば、切り出し領域１０１Ｌの画角が８０°、撮像領域１００Ｌの画角が１２０°の場合、切り出し領域１０１Ｌを移動させることによって、最大で２０°程度の範囲で、画像における視野を変えることができる。ここでいう画角とは、切り出し領域１０１Ｌまたは撮像領域１００Ｌの対角線方向の両側の端点と、レンズの中心とを結んでなる角度である。
【００４８】
図６は、第１撮像素子の撮像領域および切り出し領域と、第２撮像素子の撮像領域および切り出し領域とについて説明する図である。第２撮像部３２２における切り出し領域１０１Ｒは、撮像領域１００Ｒに対して、第１撮像部３２１における切り出し領域１０１Ｌと同じ方向および同じ距離で移動する。なお、生成する三次元画像をより自然なものとするため、撮像領域に対する切り出し位置によって、切り出し領域の位置を微調整してもよい。第１撮像素子３２４の撮像領域および切り出し領域と、第２撮像素子３２６の撮像領域および切り出し領域とは、予め設定され、被写体（切り出し領域）の少なくとも一部が重なる位置であって、各撮像領域において互いに対応する位置となる。
【００４９】
ところで、光学系では、視野の外縁側にいくにしたがって歪曲ひずみが生じることが一般に知られている。上述した実施の形態では、撮像領域において切り出し領域を変化させるため、切り出し位置によっては、歪曲ひずみの影響により左目用画像と右目用画像とが不一致となる部分が生じるおそれがある。左目用画像と右目用画像とが不一致となる部分が生じた場合、生成した三次元画像において視覚的な違和感が生じてしまう。本実施の形態では、上述した歪曲ひずみを補正することによって、切り出し領域の位置によらず、視覚的な違和感を生じさせない三次元画像を生成する。
【００５０】
図７は、被写体の一例を示す図である。図８は、図７に示す被写体を撮像した際の歪みについて説明する図である。被写体３００が平面である場合（図７参照）、光学系を介して撮像した画像３０１は、図８に示すように、外縁にいくにしたがって歪む。例えば、この画像３０１が、上述した撮像領域１００Ｌ、１００Ｒである場合、切り出し領域１０１Ｌ、１０１Ｒを中央から外れた位置に設定すると、同じ被写体であっても歪みの違いによって、互いに異なる被写体像となる。これにより、三次元画像を生成した際に、視覚的に違和感のあるものになってしまう。
【００５１】
そこで、撮像領域の場所（例えば画素位置や、複数の画素からなる設定領域）ごとに、その歪みを補正するパラメータを予め設定しておく。図９は、図８に示す歪みを補正するための歪補正パラメータについて説明する図である。図９では、矢印の方向が、歪みを補正する方向を示し、矢印の長さがその補正量を示している。この補正する方向と、補正量とを撮像領域において場所ごとに設定し、記憶部４５に記憶しておくことによって、歪みの補正を行うことができる。具体的には、画像生成部４２が、設定された切り出し領域の位置（画素位置）の歪補正パラメータを、記憶部４５を参照して取得し、各位置の歪補正パラメータに応じて歪みの補正を行う。これにより、左目用画像および右目用画像は、歪みのない平面上の被写体３０２にそれぞれ補正され、この左目用画像および右目用画像から視覚的な違和感のない三次元画像を生成することができる。なお、光学系の特性により歪みが生じなかったり、補正の必要がない場合、画像生成部４２は、上述した歪み補正を行わなくてもよい。
【００５２】
上述した実施の形態によれば、撮像領域に対して、切り出し領域の位置を変化させて三次元画像を生成することによって、硬性鏡２の位置を変えずに、被写体の位置（視野）が変化した画像（三次元画像）が得られる。この際、第１撮像部３２１および第２撮像部３２２において、撮像領域に対する切り出し領域の位置変化を同じにすることによって、視差の大きさを維持した三次元画像が生成される。この結果、視野を変えた場合であっても、ハンドアイコーディネーションを維持することができる。また、上述した画像における視野変更では、撮像領域における切り出し位置を変えるのみであるため、解像度は維持される。
【００５３】
（変形例１）
図１０は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる医療用内視鏡システム１Ａの概略構成を示す図である。上述した実施の形態では、視野の操作は、マウスやタッチパネルの操作に応じた指示入力を入力部４４が受け付けて、制御部４６により制御されるものとして説明したが、本変形例１では、ジョイスティック９により切り出し領域の位置（視野）を変更する。
【００５４】
本変形例１にかかる医療用内視鏡システム１Ａは、生体内を立体視観察するシステムである。医療用内視鏡システム１Ａは、上述した硬性鏡２、カメラヘッド３、制御装置４、表示装置５、伝送ケーブル６、ライトガイドケーブル７および映像ケーブル８と、ジョイスティック９と、制御装置４とジョイスティック９とを接続し、切り出し領域の位置変更の指示信号を伝送する操作入力ケーブル１０とを備える。
【００５５】
ジョイスティック９は、所定の方向に傾斜可能なレバーを有し、レバーの傾斜方向を示す入力信号を出力する。
【００５６】
制御部４６は、操作入力ケーブル１０を介して入力信号が入力されると、レバーの傾斜方向に対応する方向に切り出し領域を移動させる。この際、制御部４６は、第１撮像部３２１における切り出し領域と、第２撮像部３２２における切り出し領域との両方を移動させる。制御部４６は、予め設定された時間経過してもジョイスティック９からの入力信号が入力されない場合、移動完了と判断し、画像生成部４２に、移動後に位置する切り出し領域の左目用画像と右目用画像とを用いて三次元画像を生成させる。
【００５７】
なお、本変形例１において、ジョイスティック９の傾斜角度に応じて、切り出し領域の移動量や移動速度を変更するようにしてもよい。
【００５８】
また、上述した変形例１では、ジョイスティック９を制御装置４に接続するものとして説明したが、ジョイスティック９の配設位置は、これに限らない。例えば、ジョイスティック９をカメラヘッド３に組み込んで、カメラヘッド３の操作部材の一部としてもよい。
【００５９】
（変形例２）
図１１は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる医療用内視鏡システムが備える表示装置の表示例を示す図である。本変形例２では、表示装置５において、撮像領域に対する切り出し領域の位置を表示する。本変形例２にかかる表示装置５では、図１１に示すように、三次元画像を表示する表示画面４００において、撮像領域を示す画像４０１と、画像４０１（撮像領域）において、表示画面４００に現在表示されている三次元画像の切り出し領域の位置を示す画像４０２とが表示される。
【００６０】
本変形例２によれば、表示画面上に、撮像領域に対する切り出し領域の位置表示するようにしたので、視野を変更するうえで、ユーザに移動可能な方向や移動量を視認させることができる。これにより、ユーザは、視野を変更できる範囲を把握することができる。
【００６１】
（変形例３）
図１２は、本発明の実施の形態の変形例３にかかる医療用内視鏡システムが備える表示装置の表示例を示す図である。本変形例３では、表示装置５において、撮像領域に対する切り出し領域の位置を表示する。本変形例３にかかる表示装置５では、図１２に示すように、三次元画像を表示する表示画面４００において、視野移動が可能な方向を示す矢印４０３Ｕ、４０３Ｄ、４０３Ｒが表示される。図１２では、画面上の上方向（矢印４０３Ｕ）、下方向（矢印４０３Ｄ）および右方向（矢印４０３Ｒ）に移動可能であることを示している。ここでは、左方向には移動できない場合を示しており、左方向にも移動可能な場合は、左方向にも移動可能であることを示す矢印が表示される。
【００６２】
本変形例３によれば、表示画面上に、撮像領域に対する切り出し領域の移動可能方向を表示するようにしたので、視野を変更するうえで、ユーザに移動可能な方向を視認させることができる。これにより、ユーザは、視野を変更できる範囲を把握することができる。
【００６３】
上述した変形例２，３に、変形例１を組み合わせて、表示画面４００を確認しながらジョイスティック９を操作することによって、一層効率的に視野を変更することが可能である。
【００６４】
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。上述した実施の形態では、制御装置４が信号処理などを行うものとして説明したが、カメラヘッド３側で行うものであってもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、二つの光学系を有する硬性鏡２を例に説明したが、単眼式の硬性鏡であってもよい。単眼式の硬性鏡の場合、例えば第１集光光学系のみが設けられ、カメラヘッド３における撮像部３２も一つの光路、一つの撮像素子が設けられる（光路分離部３１を有しない）。このような単眼式の硬性鏡により二次元の画像を生成する場合であっても、切り出し領域の位置を変更することによって、視野を変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる医療用観察装置は、視野を変えた場合であっても、ハンドアイコーディネーションおよび解像度を維持するのに有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１Ａ  医療用内視鏡システム
２  硬性鏡
３  カメラヘッド
４  制御装置
５  表示装置
９  ジョイスティック
２１  挿入管
２２  第１集光光学系
２３  第２集光光学系
３１  光路分離部
３２  撮像部
４１  信号処理部
４２  画像生成部
４３  通信モジュール
４４  入力部
４５  記憶部
４６  制御部
３１１  三角プリズム
３１２、３１３  ミラー
３１４、３１５  接眼光学系
３２１  第１撮像部
３２２  第２撮像部
３２３  第１撮像光学系
３２４  第１撮像素子
３２５  第２撮像光学系
３２６  第２撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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