特許 5989283 撮像システム及び信号処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5989283

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】撮像システム及び信号処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/04 20060101AFI20160825BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/04 370

   G02B23/24 B

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-522067(P2016-522067)

(86)(22)【出願日】2015年12月14日

(86)【国際出願番号】JP2015084968

【審査請求日】2016年4月11日

(31)【優先権主張番号】特願2014-253275(P2014-253275)

(32)【優先日】2014年12月15日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076233

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 進

(74)【代理人】

【識別番号】100101661

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100135932

【弁理士】

【氏名又は名称】篠浦 治

(72)【発明者】

【氏名】須藤 賢

【審査官】 佐藤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２３６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００５０５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０６５２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／００−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体の光学像を撮像して第１の画像を表す第１の撮像信号を生成する第１の撮像部と、
前記被写体の光学像を撮像し、前記第１の画像に対して視差を有する第２の画像を表す第２の撮像信号を生成する第２の撮像部と、
前記第１の画像と前記第２の画像とにおいて当該被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記第１の画像における第１共通領域および前記第２の画像における第２共通領域としてそれぞれ規定する領域規定部と、
前記領域規定部において規定された、前記第１の画像における前記第１共通領域内の画像の明るさを検出する第１の測光部と、
前記領域規定部において規定された、前記第２の画像における前記第２共通領域内の画像の明るさを検出する第２の測光部と、
前記第１の測光部の検出結果に基づいて前記第１の画像の明るさを調整する第１の明るさ制御部と、
前記第２の測光部の検出結果に基づいて前記第２の画像の明るさを調整する第２の明るさ制御部と、
を具備することを特徴とする撮像システム。

【請求項2】

前記第１の撮像部は、左目用撮像光学系と、当該左目用撮像光学系の結像位置に配設された左目用撮像素子とを有し、前記第１の画像としての左側画像を表す前記第１の撮像信号を生成し、
前記第２の撮像部は、右目用撮像光学系と、当該右目用撮像光学系の結像位置に配設された右目用撮像素子とを有し、前記第２の画像としての右側画像を表す前記第２の撮像信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。

【請求項3】

前記領域規定部は、前記左側画像と前記右側画像とにおいて当該被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記左側画像における前記第１共通領域および前記右側画像における前記第２共通領域としてそれぞれ規定する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。

【請求項4】

前記第１の明るさ制御部は、前記左目用撮像素子に係る露光時間を制御するための第１の露光時間制御信号を生成する第１の露光時間制御部であり、
前記第２の明るさ制御部は、前記右目用撮像素子に係る露光時間を制御するための第２の露光時間制御信号を生成する第２の露光時間制御部である
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。

【請求項5】

前記第１の測光部および前記第２の測光部の検出結果に基づいて、所定の絞り制御信号を生成する絞り制御信号生成部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。

【請求項6】

前記左目用撮像素子と前記右目用撮像素子とは別体である
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。

【請求項7】

前記左目用撮像素子と前記右目用撮像素子とは一の撮像素子により構成され、前記左目用撮像光学系による光学像と前記右目用撮像光学系による光学像とは、当該一の撮像素子における同一撮像面上における異なる領域に結像する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。

【請求項8】

第１の撮像部により撮像される第１の画像と第２の撮像部により撮像される前記第１の画像に対して視差を有する第２の画像とにおいて被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記第１の画像における第１共通領域および前記第２の画像における第２共通領域としてそれぞれ規定する領域規定部と、
前記領域規定部において規定された、前記第１の画像における前記第１共通領域内の画像の明るさを検出する第１の測光部と、
前記領域規定部において規定された、前記第２の画像における前記第２共通領域内の画像の明るさを検出する第２の測光部と、
前記第１の測光部の検出結果に基づいて前記第１の画像の明るさを調整する第１の明るさ制御部と、
前記第２の測光部の検出結果に基づいて前記第２の画像の明るさを調整する第２の明るさ制御部と、
を具備することを特徴とする信号処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像システム及び信号処理装置に関し、特に、視差を有する２つの撮像画像を取得可能な撮像システム及び信号処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、互いに視差を有する２つの撮像画像を取得可能な撮像システム、たとえば、視差を有する２つの撮像画像を用いて立体画像を生成する撮像システムが知られている。

【0003】

より具体的に日本国特開２０１２−０６５２０４号公報および日本国特開２００１−１４８８６５号公報には、複数の撮像部を用いて立体画像（３Ｄ画像）を撮像する撮像装置が開示されている。この日本国特開２０１２−０６５２０４号公報および日本国特開２００１−１４８８６５号公報に係る撮像装置は、２つの撮像部それぞれから出力される撮像信号を測光し、当該測光結果（輝度値）に基づいて、各撮像部の露光量を制御するようになっている。

【0004】

一方、日本国特許第４９５５８４０号明細書には、体腔内の外科手術において微細な術部を立体的に観察するために、視差を有する２つの撮像画像を用いて立体画像を生成する立体内視鏡が開示されている。この立体内視鏡は、左右一対の観察光学系と、これら観察光学系に対応する左右一対の撮像部を備えている。

【0005】

また、日本国特許第２７１６９３６号明細書には、２つの撮像素子からの左右の画像信号を１系統に合成して１つのカメラコントロールユニットにより画像処理を行う立体内視鏡について開示されている。

【0006】

これら日本国特許第４９５５８４０号明細書および日本国特許第２７１６９３６号明細書に示されるような立体内視鏡では、上述したように撮像部は２系統備えるとしても、体腔内の被写体を照射するための光源装置は１つであると考えられる。すなわち、光源装置における光源を調光するにしても調光手段は１系統であると考えられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上記日本国特許第４９５５８４０号明細書または日本国特許第２７１６９３６号明細書に記載された立体内視鏡において、左右２つの撮像部のうちいずれかの撮像部に係る視野範囲内に、例えば鉗子が進入し、当該鉗子に照明光が反射することによりいずれかの視野範囲にのみ強く明るい光が入光する状況、換言すれば２つの撮像部間の撮像信号の輝度値に大きな乖離が生じた状況が発生したとする。

【0008】

特に鉗子等の処置具は、左右２つの視野範囲のいずれか一方の視野範囲における左右方向の辺縁端部から挿入されることが多い。したがって、観察する際に、前記いずれか一方の視野範囲に鉗子等の処置具が挿入した場合、左右２つの視野範囲のいずれか一方の視野範囲における左右方向の一端部の領域において極端に明るくなる虞がある。

【0009】

ここで日本国特許第４９５５８４０号明細書および日本国特許第２７１６９３６号明細書に示されるような立体内視鏡は、上述したように撮像部は左右２系統備えるとしても光源装置は１つであり、かつ、光源装置における光源の調光手段も１系統であると考えられることから、左右の撮影部いずれかの視野範囲にのみ強く明るい光が入光した場合、これに応じて光源からの照射光が調光制御されることとなる。具体的には、照明光を大幅に暗くするよう制御される。

【0010】

そしてこの制御によって視野（観察画像）全体が暗くなってしまい、内視鏡下における処置作業がスムーズに行えない虞があった。

【0011】

一方、日本国特許第４９５５８４０号明細書または日本国特許第２７１６９３６号明細書に記載された立体内視鏡において上記日本国特開２０１２−０６５２０４号公報に記載の撮像装置の如き左右２つの撮像部に係る撮像信号の輝度値を等しくする技術を適用したとする。このとき、２つの各撮像部からの撮像信号の測光値（輝度値）に基づいてこれら２つの撮像信号の輝度値を等しくするよう撮像露光時間を制御することとなるが、上述したように左右の撮影部の一方の視野範囲にのみ強く明るい光が入光し、これに伴って光源からの照明光が極端に暗くなるように制御された場合は、適切な制御ができない虞があった。

【0012】

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、視差を有する２つの撮像画像を取得可能な撮像システム及び信号処理装置において、視差を有する２つの撮像画像に係る撮像信号の輝度値に大きな乖離が生じた場合であっても、適切な露光制御を行い得る撮像システム及び信号処理装置を提供することを目的とする。

【発明の開示】

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様の撮像システムは、被写体の光学像を撮像して第１の画像を表す第１の撮像信号を生成する第１の撮像部と、前記被写体の光学像を撮像し、前記第１の画像に対して視差を有する第２の画像を表す第２の撮像信号を生成する第２の撮像部と、前記第１の画像と前記第２の画像とにおいて当該被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記第１の画像における第１共通領域および前記第２の画像における第２共通領域としてそれぞれ規定する領域規定部と、前記領域規定部において規定された、前記第１の画像における前記第１共通領域内の画像の明るさを検出する第１の測光部と、前記領域規定部において規定された、前記第２の画像における前記第２共通領域内の画像の明るさを検出する第２の測光部と、前記第１の測光部の検出結果に基づいて前記第１の画像の明るさを調整する第１の明るさ制御部と、前記第２の測光部の検出結果に基づいて前記第２の画像の明るさを調整する第２の明るさ制御部と、を具備する。
本発明の一態様の信号処理装置は、第１の撮像部により撮像される第１の画像と第２の撮像部により撮像される前記第１の画像に対して視差を有する第２の画像とにおいて被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記第１の画像における第１共通領域および前記第２の画像における第２共通領域としてそれぞれ規定する領域規定部と、前記領域規定部において規定された、前記第１の画像における前記第１共通領域内の画像の明るさを検出する第１の測光部と、前記領域規定部において規定された、前記第２の画像における前記第２共通領域内の画像の明るさを検出する第２の測光部と、前記第１の測光部の検出結果に基づいて前記第１の画像の明るさを調整する第１の明るさ制御部と、前記第２の測光部の検出結果に基づいて前記第２の画像の明るさを調整する第２の明るさ制御部と、を具備する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの全体構成を示す外観斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、第１の実施形態の内視鏡システムにおける内視鏡の挿入部先端部の正面図である。

【図4】図４は、第１の実施形態の内視鏡システムにおける内視鏡の挿入部先端部の断面図である。

【図5】図５は、第１の実施形態の内視鏡システムにおける領域規定部の作用を示す説明図である。

【図6】図６は、従来の立体内視鏡システムにおける３Ｄ合成画像の生成過程を示す説明図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0016】

図１から図４を用いて第１の実施形態の内視鏡システムの構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの全体構成を示す外観斜視図、図２は、第１の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図、図３は、第１の実施形態の内視鏡システムにおける内視鏡の挿入部先端部の正面図、図４は、第１の実施形態の内視鏡システムにおける内視鏡の挿入部先端部の断面図である。

【0017】

図１に示すように本発明の第１の実施形態の内視鏡システム１は、互いに視差を有する２つの撮像ユニットにより立体画像を生成する、いわゆる３Ｄ内視鏡である立体内視鏡２と、立体内視鏡２が着脱自在に接続され、前記撮像ユニットからの撮像信号に対して所定の信号処理を行うと共に立体内視鏡２に対して照明光を供給する光源部を備えるプロセッサ３と、プロセッサ３により生成された画像信号を内視鏡画像として表示する表示装置としてのモニタ５と、で主要部が構成される。

【0018】

なお、本実施形態の内視鏡システム１は、手術室においては、カート９上に前記プロセッサ３をはじめとする各種医療機器、たとえば電気メス装置、気腹装置、ビデオレコーダ等の装置類および二酸化炭素を充填したガスボンベ等が載置されるようになっている。

【0019】

立体内視鏡２は、本実施形態においては、体腔内の術部を立体的に観察する、たとえば腹腔手技に適用される硬性内視鏡である。この立体内視鏡２は、体腔内に挿入される挿入部であって腹腔用手技に適用される長さを有した硬質の挿入部６と、操作者によって把持され立体内視鏡２の種々の操作を行う操作部７と、当該挿入部７から延設されプロセッサ３に接続されるユニバーサルコード８を備える。

【0020】

前記挿入部６は、その先端部６ａ側から基端部６ｂ側に向かって、順に先端硬質部１１、湾曲部１２および硬質部１３が連結されて構成される。すなわち、先端硬質部１１の基端部は湾曲部１２の先端部に連結され、また湾曲部１２の基端部は硬質部１３の先端部に連結されている。また前記硬質部１３は細長く硬質な硬性管であり、その基端部は、挿入部６の基端部６ｂとして操作部７に連結されている。

【0021】

また、図２、図３および図４に示すように、挿入部６における先端硬質部１１には、術部を立体的に観察するために、左側画像（左目）用の左側撮像ユニット２１Ｌと、右側画像（右目）用の右側撮像ユニット２１Ｒとが配設されている。

【0022】

前記左側撮像ユニット２１Ｌは、左側画像（左目）用の撮像光学系２２Ｌと撮像素子２３Ｌとで構成され、前記右側撮像ユニット２１Ｒは、右側画像（右目）用の撮像光学系２２Ｒと撮像素子２３Ｒとで構成される。

【0023】

また、図４に示すように、左側画像用の撮像光学系２２Ｌと右側画像用の撮像光学系２２Ｒとは、いずれも術部を観察する対物レンズと、この対物レンズによって観察される術部の像を結像するための結像レンズとで構成される。

【0024】

さらに撮像光学系２２Ｌおよび撮像光学系２２Ｒにおけるそれぞれの前記結像レンズの結像位置には、それぞれ撮像素子２３Ｌ、撮像素子２３Ｒが配設されている。これら撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３Ｒは、たとえばＣＣＤイメージセンサにより構成され、いずれも前記撮像光学系２２Ｌまたは撮像光学系２２Ｒにおける対物レンズを透過し、さらに結像レンズによって結像された像（術部）を光電変換し所定の撮像信号を生成するようになっている。

【0025】

また、前記撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３Ｒの後段には、それぞれ相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳ回路という）２６Ｌ，２６Ｒと、アナログデジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路という）２７Ｌ，２７Ｒが設けられている。

【0026】

そして、撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３Ｒは、撮像面上に形成された被写体像をそれぞれ光電変換してＣＤＳ回路２６Ｌ，２６Ｒに出力する。ＣＤＳ回路２６Ｌ，２６Ｒは、撮像信号に相関二重サンプリング処理を施し、Ａ／Ｄ変換回路２７Ｌ，２７Ｒに出力する。Ａ／Ｄ変換回路２７Ｌ，２７Ｒは、撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してプロセッサ３に対して出力するようになっている。

【0027】

一方、前記撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３Ｒに係る信号線等の各種ケーブル１５は、挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８の内部を経由してプロセッサ３に接続されるようになっている。また、前記挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８には、プロセッサ３における光源部からの照明光を伝送するライトガイドケーブル１６が挿通している。

【0028】

前記ユニバーサルコード８の基端側には、ライトガイドケーブル１６の端部である光源用コネクタ１７ａが配設され前記プロセッサ３における光源コネクタ部３０ａに着脱自在に接続されるようになっている。一方、前記光源コネクタ１７ａから分岐して前記信号ケーブル１５の端部である信号用コネクタ１７ｂが配設され、前記プロセッサ３における信号コネクタ部３０ｂに着脱自在に接続されるようになっている。

【0029】

また、図３に示すように、挿入部６の先端硬質部１１の先端面１１ａには、前記ライトガイドケーブル１６の先端面に対向した位置に照明窓２５が配設されている。なお、本実施形態においては、前記ライトガイドケーブル１６は２つ設けられ、併せて照明窓２５も２つ配設されている。

【0030】

そして、前記光源用コネクタ１７ａをプロセッサ３における光源コネクタ部３０ａに接続し、プロセッサ３に内設された光源部４から出射された照明光がライトガイドケーブル１６により伝送され、先端硬質部１１の先端面１１ａにおいて当該ライトガイドケーブル１６の先端面に対向して設けられた前記照明窓２５から当該照明光が出射されることとなる。

【0031】

一方、前記先端硬質部１１の先端面１１ａにおいては、前記照明窓２５に隣接して、２つの観察窓２４Ｌ，２４Ｒが配設され、照明された患部等の被写体の光学像を入力するようになっている。なお、これら観察窓２４Ｌ，２４Ｒは、それぞれ上述した撮像光学系２２Ｌ、撮像光学系２２Ｒに対向する位置に配置されている。

【0032】

また、立体内視鏡２は、図４に示すように、左側撮像ユニット２１Ｌを収容する左側用の収容部２９Ｌと、右側撮像ユニット２１Ｒを収容する右側用の収容部２９Ｒとを有している。なお、収容部２９Ｌと収容部２９Ｒとは、それぞれ別体である。

【0033】

なお、上述したように本実施形態においては、３Ｄ内視鏡として左右２つの撮像光学系２２Ｌおよび撮像光学系２２Ｒにおいて互いに視差ある光学像を入力し、それぞれ別々の光学像である左側の光学像と右側の光学像とを生成し、これら左右別々の光学像をそれぞれ別々の撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３Ｒにおいて光電変換するものとしたが、これに限らない。

【0034】

すなわち、前記撮像光学系２２Ｌおよび撮像光学系２２Ｒにおけるそれぞれの結像レンズの結像位置に一つの撮像素子を配置し、左右別々の光学像を１つの撮像素子における同一撮像面上における異なる領域に結像するようにしてもよい。

【0035】

この場合、当該１つの撮像素子から出力された撮像信号の信号処理を行うプロセッサ３においては、同一撮像面上における異なる領域に係る撮像信号を左右の光学像として処理すればよい。

【0036】

また、本実施形態においては、撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３ＲとしてＣＣＤイメージセンサを採用したがこれに限らず、例えばＣＭＯＳイメージセンサであってもよい。

【0037】

次に、本第１の実施形態の内視鏡システムにおけるプロセッサ３について詳述する。

【0038】

図２に示すように、本実施形態におけるプロセッサ３は、プロセッサ３内の各種回路の制御を行う制御部３１と、立体内視鏡２における２つの撮像信号のうち、左側画像用の撮像素子２３Ｌにおいて生成され、ＣＤＳ回路２６ＬおよびＡ／Ｄ変換回路２７Ｌを経た撮像信号（以下、第１の撮像信号）を入力し制御部３１の制御下に所定の信号処理を施す第１信号処理部３２と、右側画像用の撮像素子２３Ｒにおいて生成され、ＣＤＳ回路２６ＲおよびＡ／Ｄ変換回路２７Ｒを経た撮像信号（以下、第２の撮像信号）を入力し制御部３１の制御下に所定の信号処理を施す第２信号処理部３３と、を有する。

【0039】

ここで制御部３１は、プロセッサ３内の各種回路の制御を行うと共に、左側画像を表す第１の撮像信号と右側画像を表す第２の撮像信号とにおいて当該被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記左側画像における第１共通領域および前記右側画像における第２共通領域としてそれぞれ規定する領域規定部３１ａを有する。なお、領域規定部３１ａについては後に詳述する。

【0040】

また、第１信号処理部３２および第２信号処理部３３は、いずれも撮像素子２３Ｌまたは撮像素子２３Ｒからの撮像信号に対して所定の信号処理を施すが、それぞれ公知の自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、拡大縮小回路、輪郭強調回路等の信号処理部を備え適宜信号処理を行うようになっている。

【0041】

図２に戻ってプロセッサ３は、第１信号処理部３２において処理された第１の撮像信号の調光検波を行う第１調光検波部３４と、第２信号処理部３３において処理された第２の撮像信号の調光検波を行う第２調光検波部３５と、第１信号処理部３２において信号処理された第１の撮像信号と第２信号処理部３３において信号処理された第２の撮像信号とを合成し、所定の３Ｄ画像信号を生成する３Ｄ合成部５０と、を有する。

【0042】

ここで前記第１調光検波部３４は、制御部３１の制御下に、第１信号処理部３２において処理された第１の撮像信号であって、前記領域規定部３１ａにおいて規定された前記左側画像における第１共通領域に対応する撮像信号の輝度を測光し第１の測光値（第１の輝度値）に係る情報信号（第１の測光値信号）を出力する第１測光部３８と、この第１測光部３８において測光された前記第１の輝度値に応じて前記撮像素子２３Ｌに対して露光時間を制御するための第１の露光制御信号を出力する第１露光時間制御部３６と、を有する。

【0043】

一方、前記第２調光検波部３５は、第２信号処理部３３において処理された第２の撮像信号であって、前記領域規定部３１ａにおいて規定された前記右側画像における第２共通領域に対応する撮像信号の輝度を測光し第２の測光値（第２の輝度値）に係る情報信号（第２の測光値信号）を出力する第２測光部３９と、この第２測光部３９において測光された前記第２の輝度値に応じて前記撮像素子２３Ｒに対して露光時間を制御するための第２の露光制御信号を出力する第２露光時間制御部３７と、を有する。

【0044】

前記第１露光時間制御部３６は、第１の撮像信号の輝度を測光した第１の測光値に応じて撮像素子２３Ｌの電子シャッター制御のための制御信号を生成し、撮像素子２３Ｌに対して送出する。一方、前記第２露光時間制御部３７は、第２の撮像信号の輝度を測光した第２の測光値に応じて撮像素子２３Ｒの電子シャッター制御のための制御信号を生成し、撮像素子２３Ｒに対して送出する。

【0045】

さらにプロセッサ３は、制御部３１の制御下に、前記第１の測光値信号および前記第２の測光値信号に応じて絞り制御信号を生成する絞り制御信号生成部５２を有する。

【0046】

この絞り制御信号生成部５２は、制御部３１の制御下に、領域規定部３１ａにおいて規定された前記左側画像における第１共通領域および前記右側画像における第２共通領域にそれぞれ対応する、前記第１の測光値信号および前記第２の測光値信号に応じて絞り制御信号を生成するようになっている。

【0047】

また本実施形態においてプロセッサ３は、前記立体内視鏡２に対して照明光を供給するために前記ライトガイドケーブル１６に対して照明光を出射するための光源部４を内設する。

【0048】

この光源部４は、ランプ４２、絞り４３およびレンズ４４を有するとともに、光源制御部４１と備えて構成されている。ランプ４２からの照明光は、光源制御部４１により制御される絞り４３を介してレンズ４４に向けて出射されるようになっている。また、レンズ４４は、ライトガイドケーブル１６の基端部に光を集光するようになっている。

【0049】

さらに、前記ライトガイドケーブル１６の基端部に集光した光は、立体内視鏡２に供給される照明光として、ライトガイドケーブル１６内を伝送された後当該ライトガイドケーブル１６の先端部から出射することとなる。

【0050】

前記光源制御部４１は、前記絞り制御信号生成部５２において生成された絞り制御信号に基づいて絞り４３を制御するようになっている。

【0051】

すなわち、本第１の実施形態においては、前記第１の測光値信号および第２の測光値信号に応じて生成された絞り制御信号に基づいて、前記光源制御部４１により絞り４３を制御して照明光の光量を制御することとなる。

【0052】

このように本第１の実施形態の内視鏡システムにおいては、まず、上述したように第１調光検波部３４および第２調光検波部３５により、撮像素子２３Ｌおよび撮像素子２３Ｒに対してそれぞれ個別に撮像信号の露光時間を制御し、第１の撮像信号と第２の撮像信号との輝度値が等しくなるよう制御するようになっている。

【0053】

一方で本実施形態の内視鏡システムは、第１調光検波部３４および第２調光検波部３５における第１測光部３８および第２測光部３９において検出した第１の測光値信号または第２の測光値信号に応じて、前記絞り制御信号生成部５２において絞り制御信号を生成し、これにより光源部４における絞り４３を制御することで光源を調光するようになっている。

【0054】

＜領域規定部における処理＞
図５は、第１の実施形態の内視鏡システムにおける領域規定部の作用を示す説明図であり、図６は、従来の立体内視鏡システムにおける３Ｄ合成画像の生成過程を示す説明図である。

【0055】

ここで、図６を参照して、通常の３Ｄ合成画像を生成する際の左右画像に係る調光検波の過程について説明する。

【0056】

図６に示すように、通常、立体内視鏡における互いに視差のある左右画像（図６においては左側画像７０Ｌおよび右側画像７０Ｒ）には、その視差により、左右の画像のそれぞれの左右端には左右方向にずれを生じることとなる。

【0057】

なお、図６中、左側画像７０Ｌおよび右側画像７０Ｒは、３Ｄ合成され、３Ｄ合成画像７０Ｓが生成され、所定のモニタに表示されるものとする。

【0058】

また、図６中、左側画像７０Ｌおよび右側画像７０Ｒにおける符号７２は、左右光学系において共通して撮像する被写体の光学像を示す。また、同図６における符号７４は、前記左側画像７０Ｌおよび右側画像７０Ｒにおける前記それぞれの被写体像７２に対して同じ方向および距離ほど離間した位置を模式的に示す座標点を示す。

【0059】

ここで、当該立体内視鏡においては、上述した左側画像７０Ｌおよび右側画像７０Ｒにおいて、それぞれ画面全体で調光検波を行うものとする。すると、例えば、図６に示すように、左側画像７０Ｌおよび右側画像７０Ｒ共に、右側端から鉗子７３が挿入する場合、左側画像７０Ｌと右側画像７０Ｒとでは、視差があるために、右側辺縁部における鉗子７３先端部の進入度合いが異なって見えることとなる。

【0060】

具体的には、図６に示すように右側画像７０Ｒにおける鉗子７３の方が、左側画像７０Ｌにおける鉗子７３よりもその先端部の露出部分が相対的に大きくなって見えることとなる。

【0061】

通常、上述した如き鉗子７３の先端部は反射率が高い部材で構成されるため、斯様な反射率の高い被写体は調光検波に与える影響が大きいことが想定される。

【0062】

したがって、上述した状況の場合、相対的に右側画像７０Ｒが左側画像７０Ｌより明るく検波されてしまい、３Ｄ合成した画面全体を目標の明るさにしようと調光制御すると、画面の略中心部分の被写体部の明るさに差異が生じてしまう。具体的には、画面中心部については右側画像７０Ｒの方が暗くなってしまう虞がある。

【0063】

本願発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、視差を有する２つの左右の撮像画像を取得可能な立体内視鏡システムにおいて、左右２つの視野範囲における左右方向の端部の輝度値に大きな乖離が生じた場合であっても、適切な露光制御を行い得る撮像システムを提供するものである。

【0064】

以下、本実施形態の領域規定部における共通領域の規定処理について図２および図５を参照して説明する。

【0065】

上述したように本実施形態においてプロセッサ３における制御部３１は、プロセッサ３内の各種回路の制御を行うと共に、前記領域規定部３１ａを有する。

【0066】

この領域規定部３１ａは、図５に示すように、前記第１信号処理部３２において処理された左側画像６０Ｌを表す第１の撮像信号と、前記第２信号処理部３３において処理された右側画像６０Ｒを表す第２の撮像信号とにおいて、当該被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、前記左側画像６０Ｌにおける第１共通領域６１Ｌおよび前記右側画像６０Ｒにおける第２共通領域６１Ｒとして、それぞれ規定する。

【0067】

なお、図５においても、図６と同様に、左側画像６０Ｌおよび右側画像６０Ｒにおける符号６２は、左右光学系において共通して撮像する被写体の光学像を示す。また、同図５における符号６４は、前記左側画像６０Ｌおよび右側画像６０Ｒにおける前記それぞれの被写体像６２に対して同じ方向および距離ほど離間した位置を模式的に示す座標点を示す。

【0068】

より具体的に領域規定部３１ａは、左側画像６０Ｌと右側画像６０Ｒとにおいて、前記左側撮像ユニット２１Ｌと前記右側撮像ユニット２１Ｒとが撮像する被写体像が、互いに共通して表示される領域を、それぞれ前記第１共通領域６１Ｌおよび第２共通領域６１Ｒとして規定する。

【0069】

＜共通領域における調光検波処理＞
また、本実施形態においては、この第１共通領域６１Ｌおよび第２共通領域６１Ｒは、左側画像６０Ｌおよび右側画像６０Ｒそれぞれにおける調光検波を行う領域と一致する。

【0070】

そして制御部３１の制御の下、前記第１調光検波部３４における第１測光部３８は、第１信号処理部３２において処理された第１の撮像信号であって、前記領域規定部３１ａにおいて規定された前記左側画像６０Ｌにおける第１共通領域６１Ｌに対応する撮像信号の輝度を測光し、第１の測光値（第１の輝度値）に係る情報信号（第１の測光値信号）を出力する。

【0071】

また、第１露光時間制御部３６は、この第１測光部３８において測光された前記第１の輝度値に応じて前記撮像素子２３Ｌに対して露光時間を制御するための第１の露光制御信号を出力する。

【0072】

一方、制御部３１の制御の下、前記第２調光検波部３５における第２測光部３９は、第２信号処理部３３において処理された第２の撮像信号であって、前記領域規定部３１ａにおいて規定された前記右側画像６０Ｒにおける第２共通領域６１Ｒに対応する撮像信号の輝度を測光し第２の測光値（第２の輝度値）に係る情報信号（第２の測光値信号）を出力する。

【0073】

また、第２露光時間制御部３７は、この第２測光部３９において測光された前記第２の輝度値に応じて前記撮像素子２３Ｒに対して露光時間を制御するための第２の露光制御信号を出力する。

【0074】

そして、前記第１露光時間制御部３６は、第１共通領域６１Ｌにおける第１の撮像信号の輝度を測光した第１の測光値に応じて撮像素子２３Ｌの電子シャッター制御のための制御信号を生成し、撮像素子２３Ｌに対して送出する。

【0075】

一方、前記第２露光時間制御部３７は、第２共通領域６１Ｒにおける第２の撮像信号の輝度を測光した第２の測光値に応じて撮像素子２３Ｒの電子シャッター制御のための制御信号を生成し、撮像素子２３Ｒに対して送出する。

【0076】

さらにプロセッサ３は、制御部３１の制御下に、前記第１の測光値信号および前記第２の測光値信号に応じて絞り制御信号を生成する絞り制御信号生成部５２を有する。

【0077】

さらに制御部３１の制御の下、前記絞り制御信号生成部５２は、領域規定部３１ａにおいて規定された前記左側画像における第１共通領域６１Ｌおよび前記右側画像における第２共通領域６１Ｒにそれぞれ対応する、前記第１の測光値信号および前記第２の測光値信号に応じて絞り制御信号を生成する。

【0078】

その後本実施形態における画像合成部３５は、制御部３１の制御下に、前記第１信号処理部３２において処理された左側画像６０Ｌを表す第１の撮像信号と、前記第２信号処理部３３において処理された右側画像６０Ｒを表す第２の撮像信号とを合成処理し、図５に示すように３Ｄ合成画像６０Ｓを生成しモニタ５に向けてその合成画像信号を出力する。

【0079】

ここで、上述した構成により本実施形態の内視鏡システムにおいて、例えば、図５に示すように、左側画像６０Ｌおよび右側画像６０Ｒ共にそれぞれの右側端から鉗子６３が挿入する場合を想定する。

【0080】

このような状況であっても、すなわち、左側画像６０Ｌと右側画像６０Ｒとの互いの視野範囲における右側辺縁部において鉗子６３先端部の進入度合いが異なり、かつ、鉗子６３先端部における反射率が左側画像６０Ｌと右側画像６０Ｒとで異なる場合であっても、本実施形態の内視鏡システムにおいては、左側画像６０Ｌと右側画像６０Ｒとで調光検波範囲を共通した領域である第１共通領域６１Ｌと第２共通領域６１Ｒに規定したので、左側画像６０Ｌと右側画像６０Ｒとの明るさのずれが解消される、適切な明るさに調光されるという作用効果を奏する。

【0081】

以上説明したように、本実施形態によると、視差を有する２つの左右の撮像画像を取得可能な立体内視鏡システムにおいて、左右２つの視野範囲における左右方向の端部の輝度値に大きな乖離が生じた場合であっても、適切な露光制御を行い得る撮像システム及び信号処理装置を提供することができる。

【0082】

なお、本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

【0083】

本出願は、２０１４年１２月１５日に日本国に出願された特願２０１４−２５３２７５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

【要約】

第１の画像を生成する左側撮像ユニット（２１Ｌ）と、第１の画像に対して視差を有する第２の画像を生成する右側撮像ユニット（２１Ｒ）と、第１の画像と第２の画像とにおいて当該被写体の光学像が共通して撮像されている領域を、第１の画像における第１共通領域、および、第２の画像における第２共通領域としてそれぞれ規定する領域規定部（３１ａ）と、前記第１共通領域内の画像の明るさを検出する第１の測光部（３８）と、前記第２共通領域内の画像の明るさを検出する第２の測光部（３９）と、前記第１または第２の画像の明るさを調整する制御部（３１）とを具備する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】