特開 2018-148943 医療用内視鏡システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-148943(P2018-148943A)

(43)【公開日】2018年9月27日

(54)【発明の名称】医療用内視鏡システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/06 20060101AFI20180831BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20180831BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20180831BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/06 510

   A61B1/00 R

   A61B1/00 522

   G02B23/24 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-45354(P2017-45354)

(22)【出願日】2017年3月9日

(71)【出願人】

【識別番号】313009556

【氏名又は名称】ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 素明

(72)【発明者】

【氏名】内村 澄洋

【テーマコード（参考）】

2H040

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H040BA15

2H040CA09

2H040CA11

2H040CA12

2H040CA23

2H040GA02

4C161BB06

4C161CC03

4C161CC06

4C161DD01

4C161GG01

4C161LL01

4C161LL08

4C161QQ07

4C161SS21

(57)【要約】

【課題】立体視に必要な照明光の光量を確保することができる医療用内視鏡システムを提供する。
【解決手段】先端部が生体内に挿入され、該先端部から生体を照明するとともに、生体からの光を集光して互いに視差を有する２つの撮像信号をそれぞれ生成する撮像装置と、生体を照明する第１および第２照明光をそれぞれ発生して撮像装置に供給する第１および第２光源部と、撮像装置からの２つの撮像信号をもとに表示用画像信号を生成する表示用画像生成部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体内に挿入されて前記生体内を撮像する医療用内視鏡システムであって、
先端部が前記生体内に挿入され、該先端部から前記生体を照明するとともに、前記生体からの光を集光して互いに視差を有する２つの撮像信号をそれぞれ生成する撮像装置と、
前記生体を照明する第１および第２照明光をそれぞれ発生して前記撮像装置に供給する第１および第２光源部と、
前記撮像装置からの前記２つの撮像信号をもとに表示用画像信号を生成する表示用画像生成部と、
を備えたことを特徴とする医療用内視鏡システム。

【請求項2】

前記第１光源部と、前記表示用画像生成部とを有し、前記第１光源部および前記撮像装置を制御する第１制御装置と、
前記第２光源部を有し、前記第１制御装置と通信可能に接続され、前記第２光源部および前記撮像装置を制御する第２制御装置と、
を備え、
前記第１および第２制御装置は、少なくとも一部の制御を同期して行うことを特徴とする請求項１に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項3】

前記第１および第２制御装置と前記撮像装置とをそれぞれ接続し、前記第１および第２照明光を前記撮像装置に伝播する第１および第２ライトガイドケーブルを備え、
前記撮像装置は、
前記第１および第２ライトガイドケーブルの端部をそれぞれ装着する第１および第２装着部と、
前記第１および第２装着部にそれぞれ接続し、前記第１および第２照明光を伝播して外部に照射する第１および第２照明光学系と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項4】

前記撮像装置は、
前記生体内に挿入され、前記生体からの光を集光する硬性鏡を有し、
前記硬性鏡は、
前記第１および第２照明光学系と、
前記生体からの光をそれぞれ集光する第１および第２集光光学系と、
前記第１および第２照明光学系ならびに前記第１および第２集光光学系を収容するとともに、前記第１および第２装着部が設けられてなる挿入管と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項5】

前記撮像装置は、
前記生体内に挿入され、前記生体からの光を集光する硬性鏡と、
前記第１および第２装着部が設けられてなり、前記硬性鏡が集光した光を用いて前記２つの撮像信号を生成するカメラヘッドと、
を有し、
前記硬性鏡は、
前記第１および第２照明光学系と、
前記生体からの光をそれぞれ集光する第１および第２集光光学系と、
前記第１および第２照明光学系ならびに前記第１および第２集光光学系を収容してなる挿入管と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項6】

前記第１および第２集光光学系は、前記挿入管の先端部で前記挿入管の中心軸に対して対称な位置に設けられた第１および第２対物光学系をそれぞれ有し、
前記第１および第２照明光学系は、前記挿入管の先端部で前記挿入管の中心軸に対して対称な位置に設けられた第１および第２照明レンズをそれぞれ有することを特徴とする請求項４または５に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項7】

前記第１および第２照明レンズは、前記第１および第２照明光の配光角をそれぞれ狭くして照射することを特徴とする請求項６に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項8】

前記第１制御装置による前記第１照明光の光量制御と、前記第２制御装置による前記第２照明光の光量制御とを独立に行うことを特徴とする請求項７に記載の医療用内視鏡システム。

【請求項9】

前記第１および第２制御装置にそれぞれ接続し、前記第１および第２光源部がそれぞれ発生した前記第１および第２照明光を伝播する第１および第２ライトガイドケーブルと、
前記第１および第２ライトガイドケーブルに接続し、前記第１および第２照明光を合成する照明光合成部と、
前記照明光合成部と前記撮像装置とを接続し、前記照明光合成部が合成した合成照明光を前記撮像装置に伝播する第３ライトガイドケーブルと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の医療用内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療用内視鏡システムに関する。

【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、左目用および右目用の光学系を有する硬性鏡と、各光学系が集光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つの撮像部と、を備えた立体視用の内視鏡システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１３／０３１５１２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

互いに同じ径を有する立体視用の硬性鏡と平面視用の硬性鏡とを比較すると、立体視用の硬性鏡は２つの光学系を有しているため、各光学系の口径は平面視用の硬性鏡が有する光学系の口径よりも小さい。また、一般に径が等しい硬性鏡の先端から生体に向けて照射する照明光の光量はほぼ等しいため、立体視用の硬性鏡の２つの光学系の各々が取り込む光量は、同じ径を有する平面視用の硬性鏡の光学系が取り込む光量よりも少ない。したがって、立体視用の内視鏡システムでは、照明光の光量が不足する場合があった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、立体視に必要な照明光の光量を確保することができる医療用内視鏡システム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】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る医療用内視鏡システムは、生体内に挿入されて前記生体内を撮像する医療用内視鏡システムであって、先端部が前記生体内に挿入され、該先端部から前記生体を照明するとともに、前記生体からの光を集光して互いに視差を有する２つの撮像信号をそれぞれ生成する撮像装置と、前記生体を照明する第１および第２照明光をそれぞれ発生して前記撮像装置に供給する第１および第２光源部と、前記撮像装置からの前記２つの撮像信号をもとに表示用画像信号を生成する表示用画像生成部と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記第１光源部と、前記表示用画像生成部とを有し、前記第１光源部および前記撮像装置を制御する第１制御装置と、前記第２光源部を有し、前記第１制御装置と通信可能に接続され、前記第２光源部および前記撮像装置を制御する第２制御装置と、を備え、前記第１および第２制御装置は、少なくとも一部の制御を同期して行うことを特徴とする。

【0008】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記第１および第２制御装置と前記撮像装置とをそれぞれ接続し、前記第１および第２照明光を前記撮像装置に伝播する第１および第２ライトガイドケーブルを備え、前記撮像装置は、前記第１および第２ライトガイドケーブルの端部をそれぞれ装着する第１および第２装着部と、前記第１および第２装着部にそれぞれ接続し、前記第１および第２照明光を伝播して外部に照射する第１および第２照明光学系と、を有することを特徴とする。

【0009】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記撮像装置は、前記生体内に挿入され、前記生体からの光を集光する硬性鏡を有し、前記硬性鏡は、前記第１および第２照明光学系と、前記生体からの光をそれぞれ集光する第１および第２集光光学系と、前記第１および第２照明光学系ならびに前記第１および第２集光光学系を収容するとともに、前記第１および第２装着部が設けられてなる挿入管と、を含むことを特徴とする。

【0010】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記撮像装置は、前記生体内に挿入され、前記生体からの光を集光する硬性鏡と、前記第１および第２装着部が設けられてなり、前記硬性鏡が集光した光を用いて前記２つの撮像信号を生成するカメラヘッドと、を有し、前記硬性鏡は、前記第１および第２照明光学系と、前記生体からの光をそれぞれ集光する第１および第２集光光学系と、前記第１および第２照明光学系ならびに前記第１および第２集光光学系を収容してなる挿入管と、を含むことを特徴とする。

【0011】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記第１および第２集光光学系は、前記挿入管の先端部で前記挿入管の中心軸に対して対称な位置に設けられた第１および第２対物光学系をそれぞれ有し、前記第１および第２照明光学系は、前記挿入管の先端部で前記挿入管の中心軸に対して対称な位置に設けられた第１および第２照明レンズをそれぞれ有することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記第１および第２照明レンズは、前記第１および第２照明光の配光角をそれぞれ狭くして照射することを特徴とする。

【0013】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記第１制御装置による前記第１照明光の光量制御と、前記第２制御装置による前記第２照明光の光量制御とを独立に行うことを特徴とする。

【0014】

本発明に係る医療用内視鏡システムは、上記発明において、前記第１および第２制御装置にそれぞれ接続し、前記第１および第２光源部がそれぞれ発生した前記第１および第２照明光を伝播する第１および第２ライトガイドケーブルと、前記第１および第２ライトガイドケーブルに接続し、前記第１および第２照明光を合成する照明光合成部と、前記照明光合成部と前記撮像装置とを接続し、前記照明光合成部が合成した合成照明光を前記撮像装置に伝播する第３ライトガイドケーブルと、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、立体視に必要な照明光の光量を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１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、本発明の実施の形態１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、本発明の実施の形態１に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡の内部構成および照明光の照射領域を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態１に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡の先端部の構成を示す図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡の先端部の構成を示す図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態２に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡の内部構成および照明光の照射領域を示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態３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8】図８は、本発明の実施の形態３に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡の挿入管の先端部の構成を示す図である。

【図9】図９は、本発明の実施の形態４に係る医療用内視鏡システムの構成を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態５に係る医療用内視鏡システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して、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。図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。なお、図面は模式的なものであり、図面の相互間において同一の部分の寸法や同一の部分間の大きさの比率等が異なる場合もある。

【0018】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１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。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に供給する第１照明光を発生する制御装置（第１制御装置）４と、カメラヘッド３の動作を制御するとともに硬性鏡に供給する第２照明光を発生する制御装置（第２制御装置）５と、硬性鏡２と制御装置４とを接続し、第１照明光を伝送するライトガイドケーブル（第１ライトガイドケーブル）６と、硬性鏡２と制御装置５とを接続し、第２照明光を伝送するライトガイドケーブル（第２ライトガイドケーブル）７と、カメラヘッド３と制御装置４、５とをそれぞれ接続し、電気信号等を伝送する２つの伝送ケーブル８、９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１０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。

【0019】

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って、図１の矢視Ａ方向における硬性鏡２およびカメラヘッド３の内部構成を示す図である。図３は、硬性鏡２の内部構成を示す図であって、図１に示す状態における硬性鏡２の中心軸付近の内部構成を示す図である。図２と図３とは、互いに直交する方向から見た硬性鏡２の内部構成を示している。なお、図３では、第１および第２照明光の照射領域も模式的に示している。

【0020】

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、制御装置４、５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第１照明光学系２４および第２照明光学系２５と、を有する。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。

【0021】

挿入管２１の外周部には、径方向の対向する位置に、ライトガイドケーブル６の先端部を装着する第１装着部２１１と、ライトガイドケーブル６の先端部を装着する第２装着部２１２が設けられている。第１装着部２１１と第２装着部２１２は、挿入管２１の中心軸Ｏと直交し、かつ互いに反対向きに延びている。第１装着部２１１および第２装着部２１２は、図３に示すように、挿入管２１の内部で第１照明光学系２４、第２照明光学系２５にそれぞれ接続している。第１装着部２１１および第２装着部２１２は、ライトガイドポストとも呼ばれる。なお、第１装着部２１１と第２装着部２１２とは、挿入管２１の中心軸方向に沿って同じ位置に設ける代わりに異なる位置に設けてもよい。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

第１照明光学系２４は、第１装着部２１１に接続し、ライトガイドケーブル６からの第１照明光を伝播するライトガイド２４１と、ライトガイド２４１からの第１照明光を挿入管２１の外部へ照射する第１照明レンズ２４２とを有する。同様に、第２照明光学系２５は、第２装着部２１２に接続し、ライトガイドケーブル７からの第２照明光を伝播するライトガイド２５１と、ライトガイド２５１からの第２照明光を挿入管２１の外部へ照射する第２照明レンズ２５２とを有する。ライトガイド２４１、２５１は、複数の光ファイバを束ねてそれぞれ構成される。

【0025】

図４は、硬性鏡２の先端部の構成を示す図であり、図１の矢視Ｂ方向の平面図である。図４に示すように、第１照明レンズ２４２と第２照明レンズ２５２は、挿入管２１の先端において、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が通過するとともに挿入管２１の光軸Ｏが通過する平面Ｐに対して対称な位置に配設されている。これにより、第１照明レンズ２４２が照射する第１照明光と第２照明レンズ２５２が照射する第２照明光は、図３に示すように、平面Ｐに対して対称な領域に照射される。本実施の形態１においては、所定の観察対象領域Ａにおいて、２つの照明光が重なりを有するように第１照明レンズ２４２および第２照明レンズ２５２の配光角が設定されている。これにより、従来のように１つのライトガイドしか有しない場合と比較して、特に観察対象領域Ａにおける撮像装置１０１の画角中心付近に照射される照明光の光量を２倍程度増加させることができる。なお、観察対象領域Ａは、第１集光光学系２２および第２集光光学系２３の焦点距離、カメラヘッド３が撮像する際の画角、ズーム倍率等の条件に応じて適宜定められる。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

ミラー３１２とミラー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。

【0030】

接眼光学系３１４と接眼光学系３１５は、挿入管２１の中心軸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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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の光軸は、第１撮像光学系３２３の光軸と平行である。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５の制御のもとで駆動する。

【0034】

次に、図１を参照して制御装置４および５の構成を説明する。本実施の形態１において、制御装置４と制御装置５はマスターとスレーブの関係にあり、同期して制御を行う。マスターである制御装置４は、スレーブである制御装置５から第２撮像部３２２によって生成された左目用画像信号を受信し、第１撮像部３２１から受信した右目用画像信号とともに表示用画像信号（３次元画像信号）を生成して表示装置１０に出力する。

【0035】

制御装置４は、第１撮像部３２１が生成した画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部４１と、第１撮像部３２１が生成した画像信号の明るさを検出する明るさ検出部４２と、カメラヘッド３および制御装置５との同期をとるための信号を生成するタイミング生成部４３と、第１照明光を発生してライトガイドケーブル６に供給する光源部（第１光源部）４４と、各種操作信号の入力を受け付ける入力部４５と、表示装置１０に表示させる表示用画像信号を生成する表示用画像生成部４６と、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４７と、各種情報を記憶する記憶部４８と、を有する。制御装置４は、伝送ケーブルを介して制御装置５と接続されており、制御装置５から画像信号を含む各種情報を受信するとともに、制御装置５に対して各種制御信号等を送信する。なお、制御装置４と制御装置５との通信を無線で行うようにしてもよい。

【0036】

画像処理部４１は、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、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換処理、フォーマット変換処理等の画像処理を行って明るさ検出部４２および表示用画像生成部４６に出力する。

【0037】

明るさ検出部４２は、画像処理部４１からの画像信号における画像の明るさを検出する。明るさ検出部４２は、例えば各画素の信号値（輝度値）を測定し、その平均を信号レベルとして算出し、算出結果を明るさ情報として制御部４７に出力する。なお、明るさ検出部４２は、信号レベルとして、各画素の信号値の平均の代わりに最大値、最小値、最頻値などのいずれかを算出してもよい。

【0038】

タイミング生成部４３は、カメラヘッド３および制御装置５の各構成部の動作の基準となるクロック信号および画像信号のフレーム毎のスタートタイミングを表す垂直同期信号を生成してカメラヘッド３および制御装置５へ出力する。

【0039】

光源部４４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４７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。

【0040】

入力部４５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。

【0041】

表示用画像生成部４６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、制御装置５から受信した左目用画像信号とを用いて、表示装置１０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。

【0042】

制御部４７は、画像処理部４１、光源部４４および表示用画像生成部４６の動作を制御するとともに、カメラヘッド３の動作を制御したり、制御装置５と連携して動作する制御を行ったりすることにより、医療用内視鏡システム１を統括して制御する。制御部４７は、明るさ検出部４２から入力される明るさ情報と制御装置５から送られてくる明るさ情報とを用いて、光源部４４と制御装置５が備える光源部５４における光量比率の調整を行い、光源部４４、５４に対して光源制御信号をそれぞれ送信する。

【0043】

記憶部４８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４８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。

【0044】

以上の機能構成を有する制御装置４において、画像処理部４１、明るさ検出部４２、タイミング生成部４３、表示用画像生成部４６および制御部４７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。

【0045】

制御装置５は、画像処理部５１、明るさ検出部５２、タイミング生成部５３、光源部（第２光源部）５４、入力部５５、制御部５６および記憶部５７を有する。これらの各構成要素は、上述した制御装置４で対応する構成要素と同様の機能構成を有する。ただし、制御部５６は、制御装置５をスレーブとして動作させるための制御を行う。また、記憶部５７は、制御装置５がスレーブとして動作するためのプログラムを記憶している。

【0046】

ライトガイドケーブル６および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６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の第１装着部２１１に装着され、制御装置４が発生した第１照明光をライトガイド２４１に導く。ライトガイドケーブル７は、一端が制御装置５に接続されるとともに他端が硬性鏡２の第２装着部２１２に装着され、制御装置５が発生した第２照明光をライトガイド２５１に導く。

【0047】

伝送ケーブル８および９は、カメラヘッド３と制御装置４および５との間の通信をそれぞれ行う。伝送ケーブル８および９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８および９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および５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８および９をそれぞれ構成し、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および５との通信を無線で行うようにしてもよい。

【0048】

表示装置１０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。

【0049】

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、２つの照明光を用いて生体を照射することにより、照明光量が増加するため、立体視に必要な照明光量を確保することができる。その結果、撮像する画像が明るくなり、画像処理によって生じるおそれがある暗部ノイズを少なくして、明瞭な３次元画像を表示させることが可能となる。

【0050】

また、本実施の形態１によれば、光源一体型である２つの制御装置４および５を用いることにより、従来のように１台の光源装置しか用いない場合と比較して、約２倍の光量を有する照明光を生体に照射することができる。したがって、簡易な構成によって立体視に必要な照明光の光量を供給することができる。

【0051】

なお、本実施の形態１では、制御装置４と制御装置５がマスターとスレーブの関係にある場合を説明したが、制御装置４と制御装置５を対等な関係とすることも可能である。この場合には、制御装置４が右目用画像信号を表示装置１０へ出力する一方、制御装置５が左目用画像信号を表示装置１０へ出力し、対をなす２つの画像信号を受信した表示装置１０が表示用画像信号を生成する構成とすればよい。また、制御装置４と制御装置５を対等な関係とする場合には、制御装置４および５、ならびに表示装置１０とそれぞれ接続され、制御装置４および５からの画像信号をもとに３次元の表示用画像信号を生成して表示装置１０に出力する画像生成装置を設けてもよい。

【0052】

（変形例）
図５は、本実施の形態１の変形例に係る医療用内視鏡システムが有する硬性鏡の先端部の構成を示す図である。同図に示す医療用内視鏡システム１Ａにおいて、硬性鏡２Ａの第１装着部２１１Ａに接続する第１照明光学系２４Ａは、挿入管２１Ａの内部で２つに分割されている。挿入管２１Ａの先端部には、図５に示すように２つの第１分割照明レンズ２４２１Ａおよび２４２２Ａが設けられている。第１分割照明レンズ２４２１Ａと第１分割照明レンズ２４２２Ａは、挿入管２１Ａの中心軸ＯＡ、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が通過する平面ＰＡに対して対称な位置に配設されている。

【0053】

同様に、第２装着部２１２Ａに接続する第２照明光学系２５Ａも挿入管２１Ａの内部で２つに分割されており、挿入管２１Ａの先端部には、図５に示すように、２つの第２分割照明レンズ２５２１Ａおよび２５２２Ａが設けられている。第２分割照明レンズ２５２１Ａと第２分割照明レンズ２５２２Ａも、平面ＰＡに対して対称な位置に配設されている。また、第２分割照明レンズ２５２１Ａおよび２５２２Ａは、平面ＰＡと直交するとともに挿入管２１Ａの中心軸ＯＡを通過する平面Ｑに対して、第１分割照明レンズ２４２１Ａおよび２４２２Ａとそれぞれ対称な位置にある。

【0054】

以上の構成を有する硬性鏡２Ａは、カメラヘッド３とともに撮像装置１０１Ａを構成する。

【0055】

以上説明した本実施の形態１の変形例によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、本変形例によれば、第１照明光と第２照明光が、上述した平面ＰＡに対して対称な領域に照射されるため、実施の形態１とは９０度異なる方向に沿って照明光の光量を調整することができる。したがって、観察対象の生体の状況に応じて、実施の形態１で説明した硬性鏡２と本変形例で説明した硬性鏡２Ａとを適宜使い分けてもよい。これにより、生体の状況に応じた一段と明瞭な画像を取得することが可能となる。

【0056】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る医療用内視鏡システムは、硬性鏡の構成を除いて実施の形態１に係る医療用内視鏡システムと同じ構成を有する。以下の説明において、本実施の形態２に係る医療用内視鏡システムの硬性鏡以外の構成要素には、実施の形態１に係る医療用内視鏡システムの構成要素と同じ符号を付して説明する。

【0057】

図６は、本実施の形態２に係る医療用内視鏡システムが備える硬性鏡の先端部要部の構成および照明光の照射領域を模式的に示す図である。同図に示す硬性鏡２Ｂは、第１照明光学系２４Ｂおよび第２照明光学系２５Ｂを備える。第１照明光学系２４Ｂは、ライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端側に設けられ、第１照明光の配光角を狭く（小さく）することにより、第１集光光学系２２の光軸ＯＰ１、第２集光光学系２３の光軸ＯＰ２および挿入管２１の中心軸Ｏを通過する平面Ｐに対して一方の側（図６では平面Ｐの上側）に略全ての第１照明光を照射する第１照明レンズ２４２Ｂとを有する。同様に、第２照明光学系２５Ｂは、ライトガイド２５１と、ライトガイド２５１の先端側に設けられ、第２照明光の配光角を狭くすることにより、平面Ｐに対して他方の側（図６では平面Ｐの下側）に略全ての第２照明光を照射する第２照明レンズ２５２Ｂとを有する。第１照明レンズ２４２Ｂおよび第２照明レンズ２５２Ｂは、例えば配光角変換レンズからなる。図６に示す場合、第１照明光と第２照明光は、所定の観察対象領域Ａ内において、平面Ｐに対して対称な領域であって互いにほとんど重なりを有しない領域にそれぞれ照射される。

【0058】

本実施の形態２における第１および第２照明光は、配光角が狭い分だけ単位面積当たりの光量が大きい。したがって、本実施の形態２においても、従来の１つのライトガイドしか有しない場合と比較して、特に観察対象領域Ａにおける撮像装置１０１Ｂの画角中心付近に照射される照明光の光量を増加させることができる。

【0059】

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、配光角が狭く、互いの照射領域の重なりが少ない第１および第２照明光を照射するため、各照明光の単位面積当たりの光量を大きくすることができる。したがって、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、立体視に必要な照明光量を確保することができ、暗部ノイズの少ない明瞭な３次元画像を表示させることができる。

【0060】

本実施の形態２では、第１照明光と第２照明光の照射領域の重なりが少ないことを利用して、制御装置４による第１照明光の光量制御と制御装置５による第２照明光の光量制御を個別に独立して行うようにしてもよい。具体的には、制御装置４の明るさ検出部４２の検出結果に基づいて制御部４７が光源部４４を制御する一方、制御装置５の明るさ検出部５２の検出結果に基づいて制御部５６が光源部５４を制御するようにしてもよい。

【0061】

例えば、画面の下半分領域に相当する生体内で電気メスを利用した処置が行われている場合、画面の下半分領域は明るく写っている一方、画面上半分は暗く写っていることがある。この場合には、制御装置４において、光源部４４が発生する第１照明光の光量を増加させる制御を行う一方、制御装置５において、光源部５４が発生する第２照明光の光量を維持または低減する制御を行えばよい。これにより、画面全体の視認性が高い明瞭な表示用画像を生成することが可能となる。

【0062】

なお、制御装置４、５が自動的に明るさを調整する代わりに、ユーザが制御装置４の入力部４５および制御装置５の入力部５５から入力することによって第１および第２照明光の明るさを調整できるようにしてもよい。また、カメラヘッド３に設けられる入力部（図示せず）を介して第１および第２照明光の明るさを調整できるようにしてもよい。

【0063】

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る医療用内視鏡システムは、硬性鏡の構成と第１および第２照明光を制御装置から硬性鏡までそれぞれ伝播する構成が、実施の形態１と異なる。図７は、本実施の形態３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。以下、実施の形態１と同じ構成要素には、実施の形態１と同じ符号を付して説明する。

【0064】

図７に示す医療用内視鏡システム１Ｃは、１つの装着部２１１Ｃが設けられた挿入管２１Ｃを有する硬性鏡２Ｃと、カメラヘッド３と、２つの制御装置４、５と、ライトガイドケーブル６、７と、２つの伝送ケーブル８、９と、表示装置１０と、ライトガイドケーブル６、７をそれぞれ伝播する第１および第２照明光を合成する照明光合成部１１と、照明光合成部１１と装着部２１１Ｃとを接続し、照明光合成部１１によって合成された合成照明光を導光するライトガイドケーブル（第３ライトガイドケーブル）１２と、を備える。硬性鏡２Ｃとカメラヘッド３は、撮像装置１０１Ｃを構成する。

【0065】

図８は、硬性鏡２Ｃが有する挿入管２１Ｃの先端部の構成を示す図であり、図７の矢視Ｃ方向の平面図である。本実施の形態３において、装着部２１１Ｃは挿入管２１Ｃの内部に設けられた１つの照明光学系２４Ｃに接続している。照明光学系２４Ｃは、ライトガイドケーブル１２からの合成照明光を伝播するライトガイド（不図示）と、このライトガイドの先端に設けられ、合成照明光を外部へ照射する照明レンズ２４２Ｃとを有する。なお、挿入管２１Ｃの内部でライトガイドを２つに分割することにより、実施の形態１で説明した挿入管２１と同様の先端構成（図４を参照）としてもよい。

【0066】

照明光合成部１１は、ライトガイドケーブル６および７をそれぞれ伝播してきた第１および第２照明光を合成するための光学系を有する。この光学系は、例えばミラーと三角プリズムを適宜組み合わせることによって実現される。

【0067】

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、第１および第２照明光を合成した合成照明光を照射するため、一つの光源からの照明光を照射する場合よりも光量が多い照明光を照射することができる。したがって、本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様、立体視に必要な照明光量を確保することができ、暗部ノイズの少ない明瞭な３次元画像を表示させることができる。

【0068】

また、本実施の形態３によれば、照明光合成部１１が合成した合成照明光を伝播する１つのライトガイドケーブル１２を挿入管２Ｃの１つの装着部２１１Ｃに装着すればよいため、硬性鏡２Ｃの構成が単純である。

【0069】

なお、本実施の形態３において、照明光合成部が２つのライトガイドケーブルを束ねて１つのライトガイドケーブル（第３ライトガイドケーブル）とすることにより、硬性鏡に設けられる１つの装着部に接続する構成としてもよい。１つに束ねたライトガイドケーブルの径および装着部の径は、ライトガイドケーブル１２や装着部２１１Ｃの径の約２倍となる。このような構成を有する場合にも、実施の形態３と同様の効果が得られることはいうまでもない。

【0070】

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る医療用内視鏡システムの構成を示す図である。以下の説明において、実施の形態１に係る医療用内視鏡システムの構成要素と同じ構成要素には、実施の形態１の構成要素と同じ符号を付して説明する。

【0071】

図９に示す医療用内視鏡システム１Ｄは、硬性鏡２Ｄと、カメラヘッド３Ｄと、２つの制御装置４および５と、２つのライトガイドケーブル６および７と、２つの伝送ケーブル８および９と、表示装置１０とを備える。硬性鏡２Ｄおよびカメラヘッド３Ｄは、撮像装置１０１Ｄを構成する。

【0072】

硬性鏡２Ｄは、第１照明光学系２４Ｄと、第２照明光学系２５Ｄとを有する。第１照明光学系２４Ｄは、ライトガイド２４１Ｄと、第１照明レンズ２４２Ｄとを有する。同様に、第２照明光学系２５Ｄは、ライトガイド２５１Ｄと、第２照明レンズ２５２Ｄとを有する。硬性鏡２Ｄは、上述した実施の形態１〜３とは異なり、挿入管２１Ｄの外周にライトガイドケーブルの装着部が設けられていない。なお、硬性鏡２Ｄが有する第１集光光学系および第２集光光学系の構成は、実施の形態１で説明した硬性鏡２が有する第１集光光学系２２および第２集光光学系２３の構成とそれぞれ同様である。

【0073】

カメラヘッド３Ｄは、ライトガイドケーブル６および７の先端部をそれぞれ装着する第１装着部３３および第２装着部３４と、第１装着部３３および第２装着部３４にそれぞれ接続されるライトガイド３５および３６とを有する。ライトガイド３５および３６は、カメラヘッド３Ｄに装着された硬性鏡２Ｄの挿入管２１Ｄの内部に設けられたライトガイド２４１Ｄおよび２５１Ｄにそれぞれ接続される。図９において、ライトガイドケーブル６および７はカメラヘッド３Ｄの基端部側に形成されているが、その形成位置はこれに限られず、例えば、図９における上端側と下端側に１つずつ形成してもよい。

【0074】

以上の構成を除く医療用内視鏡システム１Ｄの構成は、実施の形態１で説明した医療用内視鏡システム１の構成と同様である。

【0075】

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、実施の形態１と同様、立体視に必要な照明光量を確保することができ、暗部ノイズの少ない明瞭な３次元画像を表示させることができる。

【0076】

また、本実施の形態４によれば、カメラヘッド３Ｄに第１装着部３３および第２装着部３４を形成したため、ライトガイドケーブル６および７を硬性鏡２Ｄまで引き回す必要がない。したがって、外観構成が単純な硬性鏡２Ｄを適用することができるとともに、硬性鏡２Ｄの周囲のスペースを有効に活用することができる。

【0077】

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る医療用内視鏡システムの構成を示す図である。以下の説明において、実施の形態１に係る医療用内視鏡システムの構成要素と同じ構成要素には、実施の形態１の構成要素と同じ符号を付して説明する。

【0078】

図１０に示す医療用内視鏡システム１Ｅは、実施の形態４で説明した硬性鏡２Ｄと、カメラヘッド３Ｅと、制御装置（第１制御装置）４Ｅと、制御装置（第２制御装置）５Ｅと、制御装置４Ｅおよび５Ｅとカメラヘッド３Ｅとをそれぞれ接続する２つのユニバーサルコード１３および１４と、表示装置１０とを備える。硬性鏡２Ｄおよびカメラヘッド３Ｅは、撮像装置１０１Ｅを構成する。

【0079】

ユニバーサルコード１３は、制御装置４Ｅが発生した第１照明光を伝播するライトガイドケーブル６Ｅと、制御装置４Ｅとカメラヘッド３Ｅとの間の電気信号を伝送する伝送ケーブル（不図示）とが一体化されたものである。同様に、ユニバーサルコード１４は、制御装置５Ｅが発生した第２照明光を伝播するライトガイドケーブル７Ｅと、制御装置５Ｅとカメラヘッド３Ｅとの間の電気信号を伝送する伝送ケーブルとが一体化されたものである。

【0080】

カメラヘッド３Ｅは、ユニバーサルコード１３内のライトガイドケーブル６Ｅに接続し、第１照明光を伝播するライトガイド３５Ｅと、ユニバーサルコード１４内のライトガイドケーブル７Ｅに接続し、第２照明光を伝播するライトガイド３６Ｅと、を有する。ライトガイド３５Ｅおよび３６Ｅは、カメラヘッド３Ｅに装着された硬性鏡２Ｄの挿入管２１Ｄの内部のライトガイド２４１Ｄおよび２５１Ｄにそれぞれ接続される。

【0081】

制御装置４Ｅおよび５Ｅは、ユニバーサルコード１３および１４をそれぞれ接続するための接続部の構成を除いて、実施の形態１で説明した制御装置４および５とそれぞれ同様の構成を有する。

【0082】

以上説明した本発明の実施の形態５によれば、実施の形態１と同様、立体視に必要な照明光量を確保することができ、暗部ノイズの少ない明瞭な３次元画像を表示させることができる。

【0083】

また、本実施の形態５によれば、ユニバーサルコード１３、１４をカメラヘッド３Ｅに接続する構成としたため、ライトガイドケーブルを硬性鏡２Ｄまで引き回す必要がない。したがって、実施の形態４と同様、外観構成が単純な硬性鏡２Ｄを適用することができるとともに、硬性鏡２Ｄの周囲のスペースを有効に活用することができる。

【0084】

（その他の実施の形態）
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１〜５によってのみ限定されるべきものではない。例えば、制御装置と光源装置は別体でもよい。また、上述した立体視用のカメラヘッドを接続可能な１つの制御装置と２つの光源装置を備える構成としてもよいし、２つの制御装置と２つの光源装置を個別に備える構成としてもよい。

【0085】

また、上述した実施の形態１〜５では、硬性鏡とカメラヘッドとが別体であり、硬性鏡がカメラヘッドに対して着脱自在にかつ回転不能に接続される構成の撮像装置を例示したが、硬性鏡とカメラヘッドとが一体である撮像装置を適用することも可能である。

【符号の説明】

【0086】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 医療用内視鏡システム
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 硬性鏡
３、３Ｄ、３Ｅ カメラヘッド
４、４Ｅ、５、５Ｅ 制御装置
６、６Ｅ、７、７Ｅ、１２ ライトガイドケーブル
８、９ 伝送ケーブル
１０ 表示装置
１１ 照明光合成部
１３、１４ ユニバーサルコード
２１、２１Ｃ、２１Ｄ 挿入管
２２ 第１集光光学系
２３ 第２集光光学系
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ 第１照明光学系
２４Ｃ 照明光学系
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｄ 第２照明光学系
３１ 光路分離部
３２ 撮像部
３３、２１１、２１１Ａ 第１装着部
３４、２１２、２１２Ａ 第２装着部
２１１Ｃ 装着部
３５、３５Ｅ、３６、３６Ｅ、２４１、２４１Ｄ、２５１、２５１Ｄ ライトガイド
４１、５１ 画像処理部
４２、５２ 明るさ検出部
４３、５３ タイミング生成部
４４、５４ 光源部
４５、５５ 入力部
４６ 表示用画像生成部
４７、５６ 制御部
４８、５７ 記憶部
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ 撮像装置
２４２、２４２Ｂ、２４２Ｄ 第１照明レンズ
２４２Ｃ 照明レンズ
２５２、２５２Ｂ、２５２Ｄ 第２照明レンズ
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
２４２１Ａ、２４２２Ａ 第１分割照明レンズ
２５２１Ａ、２５２２Ａ 第２分割照明レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】