WO2005046462A1 - 内視鏡装置及びこれを用いた撮影方法 - Google Patents

内視鏡装置及びこれを用いた撮影方法 Download PDF

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optical system
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Shoji Osaka
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    • A61B1/0008Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
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    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope device used for medical or industrial use and an imaging method using the same.
  • an objective lens 110 is arranged at a distal end of an insertion section 100.
  • the objective lens 110 has an optical axis L defined in the major axis direction.
  • a predetermined viewing angle ⁇ ⁇ ⁇ (for example, about 140 degrees) with the optical axis L as a center allows a front target part (observation part) to be viewed. Capture.
  • the optical image of the test site captured by the objective lens is formed on an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device) via a lens mechanism (relay optical system or the like) disposed inside the device (not shown). .
  • CCD Charge Coupled Device
  • the endoscope can take an image of a test site in front of the insertion section 100.
  • the insertion portion 100 is provided with a bendable portion formed by connecting a bending piece and a flexible tube having flexibility adjacent to the bendable portion. With these, the insertion part 10
  • 0 is formed to be freely bendable at a predetermined bend radius.
  • the insertion section 100 is bent in an arbitrary direction by an operation by an observer (for example, an operation of a hand operation section (not shown)), and its viewing direction is appropriately changed. Can be.
  • an endoscope is used not only for medical purposes but also for industrial uses.
  • an endoscope can be used for nondestructive inspection and the like because it can photograph inside a pipe of a plant facility, inside a machine, and the like.
  • this endoscope is formed to be freely bendable. Therefore, when inserted into a lumen having an inner diameter larger than the bending radius (eg, esophagus or stomach), the insertion section 1 By bending 00, the lumen can be photographed within the range of the viewing angle of the objective lens.
  • the bending radius eg, esophagus or stomach
  • the endoscope cannot perform force imaging at a site in front of the objective lens at a viewing angle of ⁇ . That is, when the inner wall of the lumen has a pleated shape or the like, there is a problem that a portion that is not photographed (for example, the back or backside of the fold) occurs due to a narrow viewing angle.
  • Patent document 1 JP-A-5-15484
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an endoscope apparatus and an imaging method capable of appropriately performing imaging over a wide range.
  • an endoscope apparatus includes:
  • An endoscope device having an elongated insertion portion, In the insertion portion,
  • a plurality of objective optical units having a predetermined viewing angle and installed in different viewing directions, a transmission optical unit for transmitting a light beam incident on each of the objective optical units, and a light beam transmitted by the transmission optical unit And imaging means for capturing each optical image formed by
  • the plurality of objective optical units each have a predetermined viewing angle ⁇ (for example, about 140 degrees) and are installed in different viewing directions.
  • the transmission optical means transmits, for example, a light beam that has entered each of the objective optical means by a force such as a prism or a relay lens.
  • the imaging means is, for example, a CCD or the like, and captures each optical image formed by forming the light beam transmitted by the transmission optical means.
  • imaging can be performed over a wide range.
  • Each of the objective optical means is arranged such that a peripheral portion of each visual field overlaps with a peripheral portion of another visual field
  • the imaging means may capture an optical image of a light beam captured at a continuous viewing angle ⁇ (for example, about 240 degrees) that is wider than the viewing angle of each objective optical means.
  • an endoscope apparatus includes:
  • An endoscope device having an elongated insertion portion
  • Three or more objective lenses having predetermined viewing angles and installed in different viewing directions, a transmission optical system for transmitting light beams incident on each of the objective lenses, and a light beam transmitted by the transmission optical system And an image sensor that captures each optical image formed in three or more regions.
  • the three or more objective lenses each have a predetermined viewing angle ⁇ (for example, about 140 degrees) and are installed in different viewing directions.
  • the transmission optical system is, for example, It consists of a prism and a relay lens, and transmits the light beam incident on each of the objective lenses.
  • the image pickup device picks up each optical image formed by, for example, a CCD force and a light beam transmitted by the transmission optical system in three or more regions.
  • Each of the objective lenses is arranged such that a peripheral portion of each visual field overlaps a peripheral portion of another adjacent visual field
  • the imaging element may capture an optical image of a light beam captured at a continuous viewing angle ⁇ (for example, about 240 degrees) that is wider than the viewing angle of each objective lens in three regions.
  • for example, about 240 degrees
  • an imaging method includes:
  • An imaging method using an endoscope device having an elongated insertion portion An imaging method using an endoscope device having an elongated insertion portion
  • the insertion section includes a plurality of object optical systems having a predetermined viewing angle and installed in different viewing directions, a transmission optical system for transmitting a light beam incident on each objective optical system, and a transmission optical system. And an imaging element for capturing each optical image formed by forming the transmitted light flux,
  • test site is captured in each of the fields of view that partially overlap the field of view of the other adjacent objective optical system
  • the imaging device simultaneously captures an optical image of the test site captured at a continuous viewing angle that is wider than the viewing angle of each objective optical system
  • each objective optical system the test site is captured in each field of view where a part of the field overlaps with the field of view of the other adjacent objective optical system, and each objective optical system uses The optical system simultaneously captures each optical image in which a light beam within a range of a continuous viewing angle ⁇ that is wider than the viewing angle 0 of the optical system is formed.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a front view of a distal end portion of the endoscope device of FIG.
  • FIG. 2 (b) is a side view of the distal end portion of the endoscope device of FIG.
  • FIG. 2 (c) is a perspective view of a distal end portion of the endoscope apparatus of FIG.
  • FIG. 3 (a) is a schematic diagram for explaining a viewing angle ⁇ of an objective lens.
  • (b) is a schematic diagram for explaining the viewing angle ⁇ of the entire tip portion.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view for explaining an internal structure of a distal end portion.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining imaging of a lumen by an endoscope apparatus.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating an internal structure of a distal end portion according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a distal end portion of a conventional endoscope.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a state of imaging by a conventional endoscope.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an endoscope apparatus applied to an embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus includes an elongated and flexible insertion section 1 and an operation section 2.
  • the insertion portion 1 has a distal end portion 10 on which a plurality of optical systems are disposed, a bendable portion 20 formed by connecting bending pieces, and a flexible member having flexibility adjacent to the bending portion 20. And a flexible tube portion 30.
  • the operation unit 2 includes an operation knob 40 and a cable 50.
  • the operation knob 40 is connected to the bending portion 20 by a well-known driving mechanism, and the bending portion 20 can be bent in an arbitrary direction in accordance with the rotation (rotation) of the operation knob 40. ing
  • the cable 50 is detachably connected to an image processing device, a light source device, and the like (not shown).
  • the cable 50 supplies the image processing apparatus with image information based on an optical image around the entire periphery taken at the distal end portion 10 (where an image pickup device described later is arranged).
  • FIG. 2A is a front view of the distal end portion 10
  • FIG. 2B is a side view of the distal end portion 10
  • FIG. 2C is a perspective view of the distal end portion 10.
  • the distal end portion 10 has a distal end 10a formed in a substantially truncated cone shape, and three objective lenses 11 are arranged on the inclined surface at equal intervals.
  • Each objective lens is embedded in the slope of the tip 10a, and is arranged so that each has an optical axis L1 and L3 in different directions.
  • the objective lens 11 has a predetermined viewing angle ⁇ (for example, approximately 140 degrees) centered on the optical axis L (L1 ⁇ L3).
  • the field of view of each objective lens 11 is determined such that its peripheral part overlaps with the peripheral part of the other field of view, as shown in FIG. 3B.
  • the tip section 10 has a wide and wide viewing angle ⁇ (an angle exceeding 180 degrees, for example, approximately 240 degrees) as a whole.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the distal end portion 10.
  • Fig. 4 shows one objective lens 11 and the optical system The remaining two objective lenses and the optical system arranged therewith have a similar cross-sectional configuration.
  • an objective lens 11, prisms 12, 13, a relay lens 14, and an image sensor 15 are provided in the distal end portion 10.
  • the objective lens 11 has a predetermined viewing angle (for example, approximately 1
  • the target area in front of which the illumination light was emitted by the illumination probe (not shown)
  • each objective lens 11 supplies the luminous flux of the incident reflected light of the test site to the prisms 12 and 13.
  • the prisms 12 and 13 refract light beams incident on the objective lens 11 at predetermined angles in order to form an image on the image pickup device 15 via the relay lens 14 at the subsequent stage.
  • the relay lens 14 also has a plurality of lens unit forces, enters the light flux refracted by the prisms 12, 13, and forms an optical image of the test site on the imaging surface of the imaging device 15.
  • the imaging element 15 is a CCD (Charge) in which a lattice-like color filter is arranged on the front surface.
  • the optical image is supplied through a relay lens 14 and formed on the imaging surface, and photoelectrically converts the optical image into an electric signal.
  • the imaging device 15 has an imaging surface divided into three regions, and a light beam incident on a different objective lens 11 (objective optical system) is imaged in each region.
  • the imaging element 15 supplies the video signal of each optical image photoelectrically converted to an electric signal to an image processing device connected to the cable 50 of the operation unit 2 via a signal line (not shown).
  • the distal end portion 10 inserted into the lumen is appropriately rotated according to the operation of the operation knob 40.
  • the distal end portion 10 captures a test site (observation site) over a wider range than the objective lens viewing angle ⁇ at the viewing angle ⁇ (for example, about 240 degrees) by the three objective lenses 11.
  • the light is refracted by 13 and is imaged on three regions on the imaging surface of the imaging device 15 via the relay lens 14.
  • light fluxes representing the optical images of the test site incident on the different objective lenses 11 are respectively formed on three regions on the imaging surface of the imaging device 15.
  • the imaging device 15 converts each of the formed optical images into an electric signal, and supplies the converted video signal of the optical image to an image processing device via a signal line (not shown) and a cable 50. You.
  • the image processing device acquires the video signal, it performs predetermined image processing on the video signal, and simultaneously extracts the test site captured by each objective lens 11 in a plurality of images corresponding to each site. indicate.
  • the image processing apparatus simultaneously displays the image of the test site captured by each of the three objective lenses 11 in real time, and simultaneously displays the force.
  • the number of imaging elements 15 is 1 It is not limited to one.
  • the same number of image sensors 15 as the number of objective lenses may be arranged.
  • the imaging device 15 is arranged in accordance with the direction of the objective lens 11. That is, the imaging surface of the imaging device 15 is disposed so as to be orthogonal to the optical axis L of the objective lens 11.
  • FIG. 6 shows only one cross section of one objective lens 11 and a relay lens 14 and an image pickup device 15 arranged for the objective lens 11.
  • the corresponding relay lens and image sensor are coaxially arranged.
  • the light beam incident on the objective lens 11 goes straight and An image is formed on the image sensor 15 via the lens 14. That is, since it is not necessary to refract the light beam, the prisms 12 and 13 can be omitted.
  • the image processing apparatus may perform image processing based on the video signal of each optical image acquired from the image sensor 15 to generate a three-dimensional panoramic image.
  • the image processing apparatus can generate a three-dimensional panoramic image in which images of a wide range of a test site are developed based on the acquired optical images. Since the three-dimensional panoramic image has a relatively small data amount, it can be easily applied to electronic medical records and the like. Furthermore, by playing back the stored 3D panoramic image, a detailed endoscopic image with a sense of reality can be reproduced in the same way as a stereoscopic image generated by, for example, stereoscopically forming each optical image. .
  • the generation of the three-dimensional panoramic image may be realized by a circuit board included in the imaging device 15 instead of the image processing device.
  • the imaging element 15 is disposed in the distal end portion 10
  • the imaging element may be disposed in the operation section 2.
  • the light beam incident on the objective lens 11 is converted into an optical signal through an optical fiber cable, transmitted, and demodulated by a demodulation unit (not shown).
  • the demodulated optical signal is supplied to the imaging device in the operation unit 2, and is formed on the imaging surface of the imaging device as an optical image of the test site.
  • the size of the distal end portion 10 can be reduced.
  • the minimum components necessary for imaging are arranged in the distal end portion 10.
  • a configuration in which illumination light is applied is used.
  • Components and the like may be arranged in the distal end portion 10.
  • an illumination lens for irradiating illumination light to the test site is arranged at or near the tip 10a.
  • the illuminating light is transmitted from an unillustrated light source device connected to the cable 50 to the illuminating lens via an optical fiber or the like.
  • a plurality of illumination lenses may be arranged so as to correspond to the objective lens 11.
  • a probe for illumination or the like is not required at the time of photographing.

Abstract

 内視鏡装置の先端部(10)には、方向の異なる光軸Lを有する3つの対物レンズ(11)が設置されている。この対物レンズ(11)は、光軸Lを中心とする所定の視野角θを有している。各対物レンズ(11)は、それぞれの視野の周辺部が隣接する他の対物レンズ(11)の視野の周辺部と重複するように配置される。そのため、3つの対物レンズ(11)によって、先端部(10)は、全体として、対物レンズ(11)の視野角θよりも広範囲にわたるとぎれのない視野角φを有する。この視野角φにてとらえられた被検部位の各光学像が撮像素子にて撮像される。

Description

明 細 書
内視鏡装置及びこれを用いた撮影方法
技術分野
[0001] 本発明は、医療用または産業用に用いられる内視鏡装置およびこれを用いた撮影 方法に関する。
背景技術
[0002] 従来より、細長な挿入部を体腔内 (管腔部)に挿入し、体腔内を撮影する医療用の 内視鏡が広く利用されている。
[0003] この内視鏡は、例えば、図 7に示すように、挿入部 100の先端に対物レンズ 110が 配置されている。対物レンズ 110は、長軸方向に光軸 Lが定められ、この光軸 Lを中 心とする所定の視野角 Θ (例えば、 140度程度)にて、前方の被検部位 (観察部位) をとらえる。そして、対物レンズがとらえた被検部位の光学像は、図示しない内部に配 置されたレンズ機構(リレー光学系等)を介して CCD (Charge Coupled Device)等の 撮像素子上に結像される。
[0004] すなわち、図 7に示すような挿入部 100が体腔内に挿入されると、内視鏡は、挿入 部 100の前方の被検部位を撮影することができる。
挿入部 100には、湾曲駒が連結されてなる湾曲自在な湾曲部と、この湾曲部に隣 接した可撓性を有する柔軟な可撓管部とが設けられている。これらにより、挿入部 10
0は、所定の屈曲半径にて屈曲自在に形成されている。
[0005] 特許文献 1に開示されるように、観察者による操作 (例えば、図示しない手元操作 部の操作)によって、挿入部 100を任意の向きに屈曲し、その視野方向を適宜変化さ せることができる。
[0006] このような内視鏡は、医療用だけでなぐ工業用にも使用される。例えば、内視鏡は 、プラント設備の配管内や機械内部等を撮影することができるため、非破壊検査等に 利用されている。
[0007] 上述したように、この内視鏡は、屈曲自在に形成されている。そのため、屈曲半径よ り大きい内径を有する管腔部 (例えば、食道や胃)に挿入された場合には、挿入部 1 00を屈曲させることにより、対物レンズの視野角の範囲内で、管腔部を撮影すること ができる。
[0008] し力しながら、挿入部 100が、その屈曲半径より小さい内径を有する管腔部に挿入 された場合には、挿入部 100を屈曲させることが困難である。そのため、図 8に示すよ うに、内視鏡は、視野角 Θにて対物レンズの前方の部位し力撮影できない。すなわち 、管腔部の内壁がひだ形状等を有する場合に、視野角が狭いため、撮影されない部 位 (例えば、ひだの奥や裏側等)が生じるという問題があった。
[0009] 挿入部 100が屈曲可能な場合であっても、挿入部 100の周囲を視野角 Θよりも広 い範囲(例えば、全周 360度)に渡って撮影するためには、観察者が挿入部 100を 適宜屈曲させる必要があった。観察者は、手元操作部 (操作ノブ等)を適切に操作し なければならない。
[0010] し力しながら、この操作は、煩雑であるだけでなぐある程度の熟練を必要とする。
また、熟練した観察者であっても、広範囲に渡り撮影することはできるが、所定の距 離以上離れた部位を同時に撮影することはできない。すなわち、相互になす角度が 対物レンズ 110の視野角より大きい 2つの部位を撮影するためには、撮影タイミング をずらせることが必要である。
[0011] そのため、従来の内視鏡では、所定の角度以上に離れた 2つの部位を同時に撮影 して、その独立した動きの様子や、一方の動きが他方の動きに影響する様子を描写 することができないという問題があった。つまり、従来の内視鏡では、観察者の要求を 満たす撮影を行うことができな力つた。
特許文献 1:特開平 5— 15484号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、広範囲に渡る撮影を適切に行うこと のできる内視鏡装置および撮影方法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
[0013] 上記目的を達成するため、本発明の第 1の観点に係る内視鏡装置は、
細長な挿入部を備えた内視鏡装置であって、 前記挿入部には、
所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された複数の対物光学手段と 前記対物光学手段のそれぞれに入射した光束を伝達する伝達光学手段と、 前記伝達光学手段により伝達された光束が結像されてなる各光学像を撮像する撮 像手段と、が配置されてなる、
ことを特徴とする。
[0014] この構成によれば、複数の対物光学手段は、それぞれ、所定の視野角 Θ (例えば、 140度程度)を有し、異なる視野方向に向けて設置される。伝達光学手段は、例えば 、プリズムやリレーレンズ等力 なり、対物光学手段のそれぞれに入射した光束を伝 達する。撮像手段は、例えば、 CCD等カゝらなり、伝達光学手段により伝達された光束 が結像されてなる各光学像を撮像する。
この結果、広範囲に渡る撮影を行うことができる。
[0015] 前記各対物光学手段は、それぞれの視野の周縁部が他の視野の周縁部と重複す るように配置され、
前記撮像手段は、各対物光学手段の視野角よりも広範囲にわたるとぎれのない視 野角 φ (例えば、 240度程度)にて捕捉された光束の光学像を撮像してもよい。
[0016] 上記目的を達成するため、本発明の第 2の観点に係る内視鏡装置は、
細長な挿入部を備えた内視鏡装置であって、
前記挿入部には、
所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された 3つ以上の対物レンズと 前記対物レンズのそれぞれに入射した光束を伝達する伝達光学系と、 前記伝達光学系により伝達された光束が 3つ以上の領域にて結像された各光学像 を撮像する撮像素子と、が配置されてなる、
ことを特徴とする。
[0017] この構成によれば、 3つ以上の対物レンズは、それぞれ所定の視野角 Θ (例えば、 140度程度)を有し、異なる視野方向に向けて設置される。伝達光学系は、例えば、 プリスムゃリレーレンズ等カゝらなり、各対物レンズのそれぞれに入射した光束を伝達 する。撮像素子は、例えば、 CCD力 なり、伝達光学系により伝達された光束が 3つ 以上の領域にて結像された各光学像を撮像する。
この結果、広範囲に渡る撮影を適切に行うことができる。
[0018] 前記各対物レンズは、それぞれの視野の周縁部が隣接する他の視野の周縁部と 重複するように配置され、
前記撮像素子は、各対物レンズの視野角よりも広範囲にわたるとぎれのない視野 角 φ (例えば、 240度程度)にて捕捉された光束の光学像を、 3つの領域にて撮像し てもよい。
[0019] 上記目的を達成するため、本発明の第 3の観点に係る撮影方法は、
細長な挿入部を備えた内視鏡装置による撮影方法であって、
挿入部には、所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された複数の対 物光学系と、各対物光学系に入射した光束を伝達する伝達光学系と、伝達光学系 により伝達された光束が結像されてなる各光学像を撮像する撮像素子と、が配置さ れており、
各対物光学系にて、隣接する他の対物光学系の視野とその一部が重複するそれ ぞれの視野にて被検部位をとらえ、
撮像素子にて、各対物光学系の視野角よりも広範囲にわたるとぎれのない視野角 にて捕捉された被検部位の光学像を同時に撮像する、
ことを特徴とする。
[0020] この方法によれば、各対物光学系にて、隣接する他の対物光学系の視野とその一 部が重複するそれぞれの視野にて被検部位をとらえ、撮像素子にて、各対物光学系 の視野角 0よりも広範囲にわたるとぎれのない視野角 φの範囲内の光束が結像され た各光学像を同時に撮像する。
この結果、広範囲に渡る撮影を適切に行うことができる。
発明の効果
[0021] 本発明によれば、広範囲に渡る撮影を適切に行うことのできる内視鏡装置および撮 影方法を提供することができる。 図面の簡単な説明
[図 1]本発明の実施の形態に係る内視鏡装置の一例を示す斜視図である。
[図 2] (a)は、図 1の内視鏡装置の先端部の正面図である。 (b)は、図 1の内視鏡装 置の先端部の側面図である。 (c)は、図 1の内視鏡装置の先端部の斜視図である。
[図 3] (a)は、対物レンズの視野角 Θを説明するための模式図である。 (b)は、先端 部全体の視野角 φを説明するための模式図である。
[図 4]先端部の内部構造を説明するための一部断面図である。
[図 5]内視鏡装置による管腔部の撮影を説明するための模式図である。
[図 6]本発明の他の実施の形態に係る先端部の内部構造を説明するための一部断 面図である。
[図 7]従来の内視鏡の先端部を説明するための模式図である。
[図 8]従来の内視鏡による撮影の様子を説明するための模式図である。
符号の説明
1 挿入部
2 操作部
10 先端部
11 対物レンズ
12 プリズム
13 プリスム
14 リレーレンズ
15 撮像素子
20 湾曲部
30 可撓管部
40 操作ノブ
50 ケーブル
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態に力かる内視鏡装置について、以下図面を参照して説明す る。 [0025] 図 1は、この発明の実施の形態に適用される内視鏡装置の外観を示す斜視図であ る。図示するように、この内視鏡装置は、細長で可撓性を有する挿入部 1と、操作部 2 とを含んで構成される。
[0026] 挿入部 1は、複数の光学系が配置された先端部 10と、湾曲駒が連結されてなる湾 曲自在な湾曲部 20と、この湾曲部 20に隣接した可撓性を有する柔軟な可撓管部 30 とカゝら構成されている。
[0027] 操作部 2は、操作ノブ 40と、ケーブル 50とから構成される。
[0028] 操作ノブ 40は、周知の駆動機構により湾曲部 20と接続されており、操作ノブ 40の 回転(回動)に応じて、湾曲部 20を任意の方向に湾曲させることが可能になっている
[0029] ケーブル 50は、図示しな ヽ画像処理装置や光源装置等と着脱自在に接続されて いる。ケーブル 50は、先端部 10 (後述する撮像素子が配置されている)にて撮影さ れた全周囲に渡る光学像による映像情報を、画像処理装置に供給する。
[0030] 次に、先端部 10について、図 2等を参照して説明する。図 2Aは、先端部 10の正面 図であり、図 2Bは、先端部 10の側面図であり、そして、図 2Cは、先端部 10の斜視図 である。
[0031] 図 2A乃至図 2Cに示すように、先端部 10は、先端 10aが略円錐台に形成され、そ の斜面に 3つの対物レンズ 11が等間隔で配置されている。各対物レンズは、先端 10 aの斜面に埋設され、それぞれが異なる方向の光軸 L1一 L3を有するように、配置さ れている。
[0032] 対物レンズ 11は、図 3Aに示すように、光軸 L (L1一 L3)を中心とする所定の視野 角 Θ (例えば、略 140度)を有する。
ここで、各対物レンズ 11の視野は、図 3Bに示すように、それぞれの周辺部が他の 視野の周辺部と重複するように定められる。 3つの対物レンズの視野を合成すること により、先端部 10は、全体としてとぎれのない広範囲に渡る視野角 φ (180度を超え る角度、例えば、略 240度)を有する。
[0033] 先端部 10の内部構造について、図 4を参照して説明する。図 4は、先端部 10の一 部断面図である。図 4には、 1つの対物レンズ 11及びこれに対して配置される光学系 の断面が示されている力 残りの 2つの対物レンズ及びこれに対して配置される光学 系も、同様の断面構成を有する。
図示するように、先端部 10内には、対物レンズ 11と、プリズム 12, 13と、リレーレン ズ 14と、撮像素子 15とが設置されている。
[0034] 対物レンズ 11は、上述したように、光軸 Lを中心とする所定の視野角(例えば、略 1
40度)にて、図示しない照明用プローブにより照明光が照射された前方の被検部位
(観察部位)をとらえる。そして、各対物レンズ 11は、入射した被検部位の反射光の 光束をプリズム 12, 13に供給する。
[0035] プリズム 12, 13は、対物レンズ 11に入射した光束を、後段のリレーレンズ 14を介し て撮像素子 15上に結像させるために、それぞれ所定の角度で屈折させる。
[0036] リレーレンズ 14は、複数のレンズ群力もなり、プリズム 12, 13により屈折された光束 を入射し、撮像素子 15の撮像面上に被検部位の光学像を結像させる。
[0037] 撮像素子 15は、格子状のカラーフィルタが前面に配置された CCD (Charge
Coupled Device)等からなり、リレーレンズ 14を介して供給され、撮像面に結像された 光学像を電気信号に光電変換する。
撮像素子 15は、撮像面が 3つの領域に分けられており、それぞれの領域に、異な る対物レンズ 11 (対物光学系)に入射した光束が結像される。
[0038] 撮像素子 15は、電気信号に光電変換した各光学像の映像信号を、図示しない信 号線を介して、操作部 2のケーブル 50に接続された画像処理装置に供給する。
[0039] 以下、この発明の実施の形態に力かる内視鏡装置の動作について説明する。
ここでは、図 5に示すように、内視鏡装置の挿入部 1 (先端部 10)が、比較的狭い管 腔部に挿入された場合について説明する。
[0040] 管腔部に挿入された先端部 10は、操作ノブ 40の操作に応じて適宜回動される。そ の結果、先端部 10は、 3つの対物レンズ 11により、視野角 φ (例えば、 240度程度) にて、対物レンズの視野角 Θよりも広範囲に渡る被検部位 (観察部位)をとらえる。
[0041] 上述したように、図 4を参照して、各対物レンズ 11に入射した光束は、プリズム 12,
13により屈折され、リレーレンズ 14を介して撮像素子 15の撮像面の 3つの領域に結 像される。 すなわち、異なる対物レンズ 11に入射した被検部位の光学像を表す光束力 撮像 素子 15における撮像面の 3つの領域に、それぞれ結像される。
[0042] 撮像素子 15は、結像された各光学像を電気信号に変換し、変換された各光学像 の映像信号を、図示しない信号線とケーブル 50とを介して、画像処理装置に供給す る。
[0043] そして、画像処理装置は、映像信号を取得すると、これに所定の画像処理を施し、 各対物レンズ 11にてとらえた被検部位を、それぞれの部位に対応する複数の映像に て同時に表示する。つまり、画像処理装置は、 3つの対物レンズ 11がそれぞれとらえ た被検部位の映像をリアルタイムに、し力も同時に表示する。
[0044] このように、 1つの対物レンズ 11の視野角 Θより離れた 2つの被検部位であっても、 同時に撮影することができる。
したがって、先端部 10を屈曲させることなぐ図 5に示すように、管腔部の内壁がひだ 形状であっても、ひだの奥や裏側も捕捉することができる。
また、視野角 Θより離れた 2つの部位のそれぞれの動きの様子や、一方の動きが他 方の動きに影響を及ぼす様子を、同時に撮影することが可能となり、観察者の要求を 満たす撮影を行うことができる。
[0045] 上記の実施の形態では、 3つの光学系に入射した光束を 1つの撮像素子の領域を 区分された撮像面上に結像させる場合について説明したが、撮像素子 15の数は、 1 つには限定されない。
[0046] 例えば、対物レンズと同数の撮像素子 15が配置されてもよい。この場合、各対物レ ンズの向き(配置された方位)に合わせて各撮像素子 15を配置することにより、プリズ ム 12, 13を省略することが可能となる。
すなわち、図 6に示すように、対物レンズ 11の向きに合わせて撮像装置 15を配置 する。つまり、撮像装置 15の撮像面は対物レンズ 11の光軸 Lと直交するように配置さ れる。図 6には、 1つの対物レンズ 11及びこれに対して配置されるリレーレンズ 14及 び撮像素子 15の断面のみが示されている。他の対物レンズに対しても、これに対応 するリレーレンズ及び撮像素子が同軸に配置される。
[0047] このような配置の場合には、対物レンズ 11に入射した光束は、直進してリレーレン ズ 14を介して撮像素子 15上に結像される。つまり、光束を屈折させる必要がないた め、プリズム 12, 13を省略することができる。
[0048] 上記の実施の形態では、内視鏡装置にて撮像された 3つの被検部位の画像を、画 像処理装置にて、それぞれ同時に表示する場合について説明した。しかし、撮像素 子 15と画像処理装置との間に画像選択手段を配置することにより、撮像素子 15にて 撮像される複数の被検部位の光学像の中から選択された光学像の映像信号を、画 像処理装置に出力するようにしてもょ 、。
[0049] さらに、画像処理装置は、撮像素子 15から取得した各光学像の映像信号に基づい て画像処理して、 3次元パノラマ画像を生成するようにしてもょ ヽ。
[0050] つまり、図 3Bに示すように、各対物レンズ 11の視野の周辺部が、隣接する他の周 辺部と重複しているため、先端部 10は、とぎれのない広範囲に渡る視野角 φ (例え ば、略 240度)を有する。そのため、画像処理装置は、取得した各光学像に基づいて 、広範囲にわたる被検部位の画像が展開された 3次元パノラマ画像を生成することが 可能となる。この 3次元パノラマ画像は、データ量が相対的に小さいので、電子カル テ等に容易に適用可能である。さらに、保存された 3次元パノラマ画像を再生すること により、例えば各光学像を立体的に結像させて生成される立体視画像と同様に臨場 感のある詳細な内視鏡映像が再現される。
なお、 3次元パノラマ画像の生成は、画像処理装置ではなぐ撮像素子 15が備える 回路基板により実現するようにしてもょ 、。
[0051] 上記の実施の形態では、先端部 10に、 3つの光学系(3つの対物レンズ 11と、各対 物レンズ 11に対応するプリズム 12, 13及びリレーレンズ 14)が配置される場合につ いて説明した。し力し、これらの光学系の数は 2つ以上であればよぐ 3つには限定さ れない。
[0052] 視野角が広い対物レンズを使用する場合には、例えば光学系の数が 2つであって も、それぞれの対物レンズの視野は、その一部が重複して、とぎれがない広角の視野 を確保することができる。
他方、視野角が狭い対物レンズを使用する場合には、互いに隣接する視野の重複 部分を確保するために、例えば光学系の数を 4つ以上に増加させて、先端部に配置 すればよい。
[0053] 上記の実施の形態では、先端部 10内に、撮像素子 15が配置される場合について 説明したが、操作部 2内に撮像素子が配置されてもよい。対物レンズ 11に入射した 光束は、例えば光ファイバ一ケーブルを通じて光信号に変換されて伝達され、図示 しない復調部により復調される。復調された光信号が操作部 2内の撮像素子に供給 されて、撮像素子の撮像面上に被検部位の光学像として結像される。
この場合、先端部 10の小型化を図ることができる。
[0054] 上記実施の形態では、理解を容易にするために、先端部 10内に、撮影に必要な最 低限の構成部品が配置される場合について説明したが、例えば照明光を照射する 構成部品等が先端部 10内に配置されてもよい。この場合、先端 10aまたはその近傍 に被検部位に照明光を照射するための照明レンズが配置される。照明光は、ケープ ル 50に接続された図示しない光源装置カゝら供給された照明光を光ファイバ一等を介 して、照明レンズに伝達される。なお、複数の照明レンズが、対物レンズ 11に対応す るように、配置されてもよい。
この場合、撮影時に、照明用のプローブ等が不要となる。
[0055] 本発明の精神及び範囲を逸脱することなぐ当業者により上記の実施の形態に種 々の改良等が加えられるであろう。上記の実施の形態は、図解目的であり、本発明の 範囲を限定するものではない。従って、本発明の範囲は、上記記載を参照するので はなぐ下記のクレームが権利を与えられる均等の全範囲に沿って決定されるべきで ある。
[0056] 本出願は、日本国特許出願特願 2003— 385205、 2003年 11月 14日受理を基礎 とするものであり、その明細書、請求の範囲、図面及び要約書の内容を含む。この出 願の全ての内容は、ここで、援用される。
産業上の利用可能性
[0057] 以上説明したように、本発明によれば、広範囲に渡る撮影を適切に行うことができる 内視鏡装置等を提供することが可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 細長な挿入部(10)を備えた内視鏡装置であって、
前記挿入部(10)には、
所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された複数の対物光学手段(
11)と、
前記各対物光学手段(11)のそれぞれに入射した光束を伝達する伝達光学手段( 12, 13, 14)と、
前記伝達光学手段(12, 13, 14)により伝達された光束が結像されてなる各光学 像を撮像する撮像手段(15)と、が配置されてなる、
ことを特徴とする内視鏡装置。
[2] 前記各対物光学手段(11)は、それぞれの視野の周縁部が隣接する他の対物光学 手段(11)の視野の周縁部と重複するように配置され、
前記撮像手段(15)は、各対物光学手段(11)の視野角よりも広範囲にわたるとぎ れのな!/、視野角にて捕捉された光束の光学像を撮像する、
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡装置。
[3] 細長な挿入部(10)を備えた内視鏡装置であって、
前記挿入部(10)には、
所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された 3つ以上の対物レンズ( 11)と、
前記各対物レンズ(11)のそれぞれに入射した光束を伝達する伝達光学系(12, 1 3, 14)と、
前記伝達光学系(12, 13, 14)により伝達された光束が 3つ以上の領域にて結像さ れた各光学像を撮像する撮像素子(15)と、が配置されてなる、
ことを特徴とする内視鏡装置。
[4] 前記各対物レンズ(11)は、それぞれの視野の周縁部が隣接する他の対物レンズ(1 1)の視野の周縁部と重複するように配置され、
前記撮像素子(15)は、少なくとも 3つの領域にて、各対物レンズ(11)の視野角より も広範囲にわたるとぎれのない視野角にて捕捉された光束の光学像を撮像する、 ことを特徴とする請求項 3に記載の内視鏡装置。
[5] 細長な挿入部(10)と該揷入部(10)に接続された操作部 (2)とを備えた内視鏡装置 であって、
前記挿入部(10)に配置される、
所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された複数の対物光学手段( 11)と、
前記各対物光学手段(11)のそれぞれに入射した光束を伝達する伝達光学手段( 12, 13, 14)と、
前記挿入部(10)と前記操作部(2)との間で前記伝達光学手段(12, 13, 14)によ り伝達された光束を撮像手段に伝搬する光伝搬手段と、
前記操作部(2)に配置され、前記伝達光学手段(12, 13, 14)により伝達され、前 記光伝搬手段により伝搬された光束が結像されてなる各光学像を撮像する撮像手段 (15)と、を備えてなる、
ことを特徴とする内視鏡装置。
[6] 細長な挿入部(10)を備えた内視鏡装置であって、
前記挿入部(10)には、
所定の視野角を有し、視野方向が異なるように設置された複数の対物光学手段( 1 1)と、
異なる光軸を有し、該光軸に沿って、前記各対物光学手段(11)に入射した各光束 をそれぞれ伝達する伝達光学手段(12, 13, 14)と、
前記伝達光学手段(12, 13, 14)により伝達された光束が結像されてなる各光学 像を撮像する撮像手段(15)と、が配置されてなる、
ことを特徴とする内視鏡装置。
[7] 前記撮像手段(15)にて撮像された光学像の一部を選択するための画像選択手段 をさらに備える、ことを特徴とする請求項 6に記載の内視鏡装置。
[8] 前記撮像手段(15)にて結像された各光学像を合成して、 3次元パノラマ画像を生成 する 3次元画像生成手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項 6に記載の内視鏡 装置。
[9] 細長な挿入部(10)を備えた内視鏡装置であって、
前記挿入部(10)には、
被検部位に所定の光源装置から供給される光線を照射する照明手段と、 異なる視野方向に向けて設置され、所定の視野角にて、前記照明手段により照射 された光線の反射光を受光する複数の対物光学手段(11)と、
前記各対物光学手段(11)に入射した光束を伝達する伝達光学手段(12, 13, 14
)と、
前記伝達光学手段(12, 13, 14)により伝達された光束が結像されてなる各光学 像を撮像する撮像手段(15)と、が配置されてなる、
ことを特徴とする内視鏡装置。
[10] 細長な挿入部(10)を備えた内視鏡装置による撮影方法であって、
挿入部(10)には、所定の視野角を有し、異なる視野方向に向けて設置された複数 の対物光学系(11)と、各対物光学系(11)に入射した光束を伝達する伝達光学系( 12, 13, 14)と、伝達光学系(12, 13, 14)により伝達された光束が結像されてなる 各光学像を撮像する撮像素子(15)と、が配置されており、
各対物光学系(11)にて、隣接する他の対物光学系(11)の視野とその一部が重複 するそれぞれの視野にて被検部位をとらえ、
撮像素子(15)にて、各対物光学系の視野角よりも広範囲にわたるとぎれのない視 野角にて捕捉された被検部位の光学像を同時に撮像する、
ことを特徴とする撮影方法。
[11] 内視鏡装置と該内視鏡装置に光学的に接続された撮像装置とによる撮影方法であ つて、
異なる視野方向に向けて設置され、所定の視野角にて照明光線が照射された被検 部位の反射光を受光する複数の対物光学系(11)と、各対物光学系(11)に入射し た光束を伝達する伝達光学系(12, 13, 14)と、が配置された内視鏡装置を用意し、 各対物光学系(11)にて、隣接する他の対物光学系(11)の視野とその一部が重複 するそれぞれの視野にて被検部位をとらえ、
撮像装置(15)にて、内視鏡装置力 伝搬される伝達光学系(12, 13, 14)により 伝達された光束が結像されてなる被検部位の光学像の光信号を受信し、該光信号 を復調して被検部位の光学像を撮像する、
ことを特徴とする撮影方法。
細長な挿入部(10)と該揷入部に接続部を介して接続された操作部(2)とを備えた内 視鏡装置による撮影方法であって、
挿入部(10)には、所定の視野角を有し異なる視野方向に向けて設置された対物 光学系(11)と、各対物光学系(11)に入射した光束を伝達する伝達光学系(12, 13 , 14)と、が配置されており、
接続部には、伝達光学系(12, 13, 14)により伝達された光束を光信号に変換して 伝搬する光伝搬手段が配置されており、
操作部 (2)には、光伝搬手段により伝搬された光信号を復調する復調手段と、復調 手段により復調された光信号を受信し、該光信号に基づく光学像を撮像素子(15)が 配置されており、
各対物光学系(11)にて、隣接する他の対物光学系(11)の視野とその一部が重複 するそれぞれの視野にて被検部位をとらえ、
撮像素子(15)にて、伝達光学系(12, 13, 14)により伝達された光束の復調され た光信号に基づいて、被検部位の光学像を撮像する、
ことを特徴とする撮影方法。
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