JP2003529432A - イメージセンサおよびそれを使用した内視鏡 - Google Patents

イメージセンサおよびそれを使用した内視鏡

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Abstract

(57)【要約】 制約された寸法を持ち、少なくとも１つのイメージギャザラ、少なくとも一つのイメージディストータ、及び前記制約された空間内に適合するように成形された少なくとも一つのイメージセンサを備えた内視鏡であって、前記イメージディストータは、画像が前記形状のイメージセンサで感知可能であるように、前記イメージギャザラから受け取った画像をゆがめるように動作可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明はイメージセンサに関し、さらに詳しくは、制約された空間内からの２
次元および３次元光学処理、およびそれを使用する内視鏡に関するが、これに限
定されない。
【０００２】 発明の背景 内視鏡検査は、内視鏡の使用を含み、非常に小さい切開を通して身体の内部構
造の画像を見るための外科的技術である。
【０００３】 内視鏡手術は数十年間、胆嚢切除術、卵管結紮術、および膝の手術をはじめと
する多数の様々な処置で使用され、かつ近年は美容および再建処置の両方を含む
形成外科で使用されるようになった。
【０００４】 内視鏡は、５つの基本的部品すなわち管状プローブ、小型カメラヘッド、カメ
ラ制御ユニット、明るい光源、および光ファイバケーブルを含むことのできるケ
ーブルセットから成る剛性または可撓性内視鏡とすることができる。内視鏡は小
さい切開を通して挿入され、身体の内部構造の伝送された画像を拡大する表示ス
クリーンに接続される。
【０００５】 手術中に、外科医は、手術領域内で内視鏡の管を動かしながらスクリーンを観
察することによって、手術領域を見ることができる。
【０００６】 内視鏡を使用する典型的な外科処置では、内視鏡プローブおよび他の器具を挿
入するために、各々長さ１インチ未満の少数の小さい切開が必要なだけである。
豊胸など一部の処置では、わずか２つの切開が必要になるだけかもしれない。ひ
たいのしわ切除など他の場合、３つまたは４つの短い切開が必要になるかもしれ
ない。内視鏡カメラの小さい目は、外科医が手術部位を見ることを可能にする。
【０００７】 内視鏡を使用するときに可能になる短い切開の利点は、手術による患者の身体
の損傷が低減されることである。特に、神経の損傷による感覚喪失の危険性は低
下する。しかし、ほとんどの現行の内視鏡は、平坦な２次元画像を提供するだけ
であり、それは外科手術の要件にとっては必ずしも充分ではない。その出力に３
次元情報を提供する内視鏡の能力は、外科手術内の内視鏡の使用分野を拡張する
であろう。
【０００８】 内視鏡内の３Ｄ画像化能力の必要性は、過去に取り扱われてきた。２つの異な
る光路を使用することによって立体画像を提供する多数の解決策が、特許ＵＳ
５９４４６５５、ＵＳ ５２２２４７７、ＵＳ ４６５１２０１、ＵＳ ５１９
１２０３、ＵＳ ５１２２６５０、ＵＳ ５４７１２３７、ＪＰ ７１６３５１
７Ａ、ＵＳ ５６７３１４７、ＵＳ ６１３９４９０、ＵＳ ５６０３６８７、
ＷＯ ９９６０９１６Ａ２、およびＪＰ ６３２４４０１１Ａに開示されている
。
【０００９】 米国特許ＵＳ ５７２８０４４およびＵＳ ５５７５７５４によって提示され
た別の方法は、画像点の位置測定を提供する追加センサを利用する。特許ＪＰ
８２２０４４８Ａは、光学組立体を使用して画像を分割して２つのセンサに偏向
させる、単眼内視鏡用の立体アダプタを開示している。ＵＳ ６００９１８９に
開示されたさらなる方法は、１つまたはそれ以上のカメラを使用して異なる方向
からの画像収集を使用する。２つの光源を使用して３Ｄ情報を得ようとする試み
が、２つの光源を使用して影に基づく立体画像の錯覚を与える米国特許第４７１
４３１９号に開示された。ＪＰ １３１６２２Ａは、交互に点灯する２つの光源
を使用することによって、立体画像の錯覚を達成するための方法を開示している
。
【００１０】 現行の内視鏡の追加的問題は、画像化のための対象の照明の問題である。身体
の内部空間は、画像化するために照明しなければならず、したがって内視鏡は一
般的に照明源を含む。照明すべき観察視野の様々な部分は照明源から異なる距離
にあり、相対反射率は照明源との相対距離に強く依存する。しかし、相対距離は
非常に大きい。典型的な外科手術の観察視野では、距離は容易に２ｃｍから２０
ｃｍの範囲に及ぶことがあり、１：１０の距離比になる。その場合対応する輝度
比は１：１００になり、目くらましを生じたり、より遠い物体が全く見えなくな
ることがある。
【００１１】 １つの参考文献ＪＰ ６１０１８９１５Ａは、液晶シャッタ要素を使用して透
過光を低減することによって、不均等な照明の問題を解決することを示唆してい
る。照明レベルの一般的規制を論じた他の引例として、ＵＳ ４９６７２６９、
ＪＰ ４２３６９３４Ａ、ＪＰ ８１１４７５５Ａ、およびＪＰ ８０２４２１
９Ａがある。
【００１２】 一般的に、内視鏡のサイズを縮小し、かつ同時に画像品質を改善することが望
ましい。さらに、内視鏡などの複雑な電子品目の滅菌はそれ自体厄介であると理
解されており、使い捨て内視鏡を生産し、こうして滅菌の必要性を回避すること
が望ましい。
【００１３】 新しいヘッドアーキテクチャを設計する努力は主として、センサ、一般的にＣ
ＣＤを利用したセンサの遠端に光学的素子を組み込むことに集中してきた。その
ような組込みの例はＵＳ ４６０４９９２、ＵＳ ４４９１８６５、ＵＳ ４６
９２６０８、ＪＰ ６０２５８１５Ａ、ＵＳ ４７４６２０３、ＵＳ ４７２０
１７８、ＵＳ ５１６６７８７、ＵＳ ４８０３５６２、ＵＳ ５５９４４９７
およびＥＰ ４３４７９３Ｂ１に開示されている。内視鏡の遠端の全体的寸法の
縮小は、米国特許第５３７６９６０号および第４８１９０６５号、ならびに日本
国特許出願第７３１８８１５Ａ号および第７０２２１Ａ号で取り扱われている。
内視鏡に超音波および光学コヒーレンストモグラフィ（optical coherence tomo
graphy）など他の形の画像化を組み込むことは、ＵＳ ４８６９２５６、ＵＳ
６１２９６７２、ＵＳ ６０９９４７５、ＵＳ ６０３９６９３、ＵＳ ５５０
２２３９９、ＵＳ ６１３４００３、およびＵＳ ６０１０４４９に開示されて
いる。
【００１４】 血管内の適用例は上述の特許の幾つかに開示されており、内視鏡は超音波セン
サ、または他のデータ収集装置を組み込んである。不透明な流体内の視認性を可
能にするための方法を開示する特許はＵＳ ４５７６１４６、ＵＳ ４８２７９
０７、ＵＳ ５０１０８７５、ＵＳ ４９３４３３９、ＵＳ ６１７８３４６お
よびＵＳ ４９９８９７２である。
【００１５】 内視鏡をはじめとする様々な装置の滅菌の問題はＷＯ ９７３２５３４Ａ１、
ＵＳ ５７９２０４５およびＵＳ ５４９８２３０に開示されている。特に、Ｊ
Ｐ ３２６４０４３Ａは、内視鏡を滅菌する必要性を克服するために開発された
スリーブを開示している。
【００１６】 しかし上述の解決策は不完全であり、かつ上記の全ての問題に対して最適化さ
れた単一の内視鏡に組み込むことが難しい。
【００１７】 発明の概要 本発明の目的は、単一の内視鏡に組み込むことのできる、上記の問題の解決策
を提供することである。
【００１８】 実施形態の目的は、現行内視鏡より小さいが、対応する光学処理能力の低下が
無い内視鏡を提供することである。
【００１９】 本実施形態のさらなる目的は、縮小サイズ内視鏡に組み込むことのできる３Ｄ
画像化機能を提供することである。
【００２０】 本実施形態のさらなる目的は、例えば光源の個別制御によって高対比問題を受
けない物体照明を提供することである。
【００２１】 本実施形態のさらなる目的は、製造が単純でありかつ費用効果が高く、したが
って使い捨て品目として扱うことのできる変形内視鏡を提供することである。
【００２２】 本発明の実施形態は、反射光強度の測光測定に基づいて物体の３Ｄ画像化をも
たらす。そのような方法は比較的効率的かつ正確であり、内視鏡の制約された寸
法内で実現することができる。
【００２３】 本発明の第１態様では、制約された空間内の挿入のためにピキシレーテッド（
pixilated）イメージセンサを提供し、該センサは選択された画像ゆがみパター
ンに配設された複数の画素を備えており、前記画像ゆがみパターンは、画像の解
像度のレベルを維持して前記制約された空間より大きい画像を前記制約された空
間内に投影するように選択される。
【００２４】 画像ゆがみパターンは前記画像を２つの部分に分割し、前記ピキシレーテッド
イメージセンサは２つの不連続部分に配設された前記画素を備えることが好まし
い。
【００２５】 不連続部分は連続する長さに配設されることが好ましい。
【００２６】 制約された空間は内視鏡の長手方向内壁であり、前記不連続部分は前記長手方
向内壁の連続する長さに配設されることが好ましい。
【００２７】 制約された空間は内視鏡の長手方向内壁であり、前記不連続部分は前記長手方
向内壁の連続する長さに配設されることが好ましい。
【００２８】 ゆがみパターンは非点収差画像ゆがみであることが好ましい。
【００２９】 ゆがみパターンは、前記制約された空間内に適合するように予め決定された寸
法を持つ矩形の形状への画像の投影であることが好ましい。
【００３０】 好適な実施形態は、ＣＭＯＳをベースとする画素センサおよびＣＣＤをベース
とする画素センサを含むグループの１つを含む。
【００３１】 好適な実施形態は、各照明源に対して均一な照明画像を生成するために、交互
画像照明源と協働するように制御可能である。
【００３２】 本発明の第２態様では、制約された寸法を持ち、少なくとも１つのイメージギ
ャザラ（image gatherer）、少なくとも１つのイメージディストータ（image di
storter）、および前記制約された空間内に適合するように成形された少なくと
も１つのイメージセンサを備えた内視鏡を提供し、前記イメージディストータは
、画像が前記成形されたイメージセンサで実質的に原画像解像度レベルで感知可
能であるように、前記イメージギャザラから受け取った画像をゆがめるように動
作可能である。
【００３３】 イメージディストータは、前記画像を２つの部分画像に分割するように動作可
能なイメージスプリッタを備えていることが好ましい。
【００３４】 イメージセンサは、前記内視鏡の長手方向壁に沿って各々別個に配設された２
つのセンサ部分を備えることが好ましい。
【００３５】 前記２つの部分は前記内視鏡の対向する長手方向壁に沿って連続する長さに配
設することが好ましい。
【００３６】 ディストータは非点収差イメージディストータであることが好ましい。
【００３７】 非点収差イメージディストータはイメージレクタンギュレータ（image rectan
gulator）であり、前記イメージセンサは、前記イメージレクタンギュレータに
よる前記画像の矩形化を補足するように再配設した感知画素を備えていることが
好ましい。
【００３８】 イメージディストータは少なくとも１つのレンズを備えていることが好ましい
。
【００３９】 イメージディストータは少なくとも１つの画像ゆがみミラーを備えていること
が好ましい。
【００４０】 イメージディストータは、像光を実質的に前記レンズから前記イメージセンサ
へ誘導する光ファイバを備えることが好ましい。
【００４１】 イメージディストータは第２レンズを備えていることが好ましい。
【００４２】 イメージディストータは少なくとも第２画像ゆがみミラーを備えていることが
好ましい。
【００４３】 イメージディストータは少なくとも１つの平面光学プレートを備えていること
が好ましい。
【００４４】 好適な実施形態は、物体を照明するために少なくとも１つの光源を備えており
、前記光源は予め定められた時間に閃光を発生するように制御可能である。
【００４５】 好適な実施形態は第２光源を備えており、前記第１および第２光源は閃光を発
生するように各々別個に制御可能である。
【００４６】 第１光源は白色光源であり、前記第２光源はＩＲ源であることが好ましい。
【００４７】 好適な実施形態では、１つの光源は物体を第１側から照明するための右側光源
であり、他の光源は前記物体を第２側から照明するための左側光源である。
【００４８】 好適な実施形態では、１つの光源は第１分光感度の光を備え、他の光源は第２
分光感度の光を備えている。
【００４９】 好適な実施形態はさらに、前記光ギャザラに関連付けられるカラーフィルタを
さらに備え、前記像からの光を左右像に分割し、それぞれ左右距離測定器に供給
し、３次元画像の構築のための左右距離測定値を得ることを含む。
【００５０】 好適な実施形態では、前記光源は交互にまたは同時に閃光を発生するように構
成される。
【００５１】 好適な実施形態は、それぞれ左右照明源を使用して前記物体の点の相対輝度を
得るための相対輝度測定器をさらに備え、それによってその３次元画像の構築用
の前記物体の３次元距離情報を推定することをさらに含む。
【００５２】 好適な実施形態は、第２イメージギャザラおよび第２イメージセンサをさらに
備える。
【００５３】 第１および第２イメージセンサは前記内視鏡内で長手方向に前後に配設される
ことが好ましい。
【００５４】 第１および第２イメージセンサは前記内視鏡に沿って長手方向に連続的に配設
されることが好ましい。
【００５５】 第１および第２イメージセンサは前記内視鏡の長手方向壁に沿って配設される
ことが好ましい。
【００５６】 好適な実施形態は、照明される物体の前記内視鏡からの距離の変化による輝度
差を識別し、かつ前記輝度差を実質的に解消するように動作可能な輝度アベレー
ジャを備えている。
【００５７】 好適な実施形態は、制御可能な幅の光パルスで物体を照明するための少なくと
も１つの照明源をさらに備え、前記輝度アベレージャは前記幅を制御することに
よって前記輝度差を解消するように動作可能である。
【００５８】 好適な実施形態は、少なくとも２つの制御可能な照明源を有し、１つの照明源
は非可視（すなわちＩＲまたはＵＶ）光を放出して対応する分光感度画像を生成
し、前記内視鏡は可視および非可視画像の所望の比を生じるように制御可能であ
る。
【００５９】 本発明の第３態様では、内視鏡およびコントローラを備えた内視鏡システムで
あって、前記内視鏡が 少なくとも１つのイメージギャザラと、 少なくとも１つのイメージディストータと、 前記内視鏡の制約された寸法内に適合するように形作られた少なくとも１つの
イメージセンサと を備え、 画像が画像解像度を保持しながら前記形作られたイメージセンサで感知可能と
なるように、前記イメージディストータが前記イメージギャザラから受け取った
画像をゆがめるように動作可能であり、 前記コントローラが前記内視鏡の画像出力を処理するための専用画像プロセッ
サを備えている 内視鏡システムを提供する。
【００６０】 専用画像プロセッサは、前記画像出力からモーションビデオを生成するように
動作可能なモーションビデオプロセッサであることが好ましい。
【００６１】 専用画像プロセッサは、前記画像出力から３Ｄモデルを生成するための３Ｄモ
デラを備えていることが好ましい。
【００６２】 前記専用画像プロセッサは、前記３Ｄモデルから立体表示を生成するように動
作可能な３Ｄイメージャをさらに備えていることが好ましい。
【００６３】 好適な実施形態は、イメージングを記録するためのイメージレコーダを備えて
いる。
【００６４】 好適な実施形態は、前記システムの遠隔制御および遠隔観察のための制御およ
び表示通信リンクを備えている。
【００６５】 イメージディストータは、前記画像を２つの部分画像に分割するように動作可
能なイメージスプリッタを備えていることが好ましい。
【００６６】 イメージセンサは、前記内視鏡の長手方向壁に沿って各々別個に配設された２
つのセンサ部を備えていることが好ましい。
【００６７】 前記２つの部分は、前記内視鏡の対向する長手方向壁に沿って連続する長さに
配設することが好ましい。
【００６８】 ディストータは非点収差イメージディストータであることが好ましい。
【００６９】 非点収差イメージディストータはイメージレクタンギュレータであり、前記イ
メージセンサは前記イメージレクタンギュレータによる前記画像の矩形化を補足
するように再配設された感知画素を備えることが好ましい。
【００７０】 イメージディストータは少なくとも１つのレンズを備えていることが好ましい
。
【００７１】 イメージディストータは少なくとも１つの画像ゆがみミラーを備えていること
が好ましい。
【００７２】 イメージディストータは、像光を実質的に前記レンズから前記イメージセンサ
に誘導する光ファイバを備えていることが好ましい。
【００７３】 イメージディストータは第２レンズを備えていることが好ましい。
【００７４】 イメージディストータは少なくとも第２画像ゆがみミラーを備えていることが
好ましい。
【００７５】 イメージディストータは少なくとも１つの平面光学板を備えていることが好ま
しい。
【００７６】 好適な実施形態は物体を照明するための少なくとも１つの光源をさらに備えて
いることが好ましい。
【００７７】 好適な実施形態は第２光源を備えており、前記第１および第２光源は閃光を発
生するように各々別個に制御可能である。
【００７８】 第１光源は白色光源であり、前記第２光源は不可視光源であることが好ましい
。
【００７９】 好適な実施形態では、１つの光源は第１側から物体を照明するための右側光源
であり、他の光源は第２側から前記物体を照明するための左側光源である。
【００８０】 好適な実施形態では、１つの光源は第１分光感度の光を含み、他の光源は第２
分光感度の光を含む。
【００８１】 好適な実施形態は、前記光ギャザラに関連付けられるカラーフィルタをさらに
備え、前記像からの光を左右画像に分離し、それぞれ左右距離測定器に供給し、
３次元画像の構築のための左右距離測定値を得る。
【００８２】 光源は交互にまたは同時に閃光を発生するように構成することが好ましい。
【００８３】 好適な実施形態は、それぞれ左右照明源を使用して前記物体の点の相対輝度を
得、それによってその３次元画像の構築に使用するために前記物体の３次元距離
情報を推定するための相対輝度測定器をさらに備えている。
【００８４】 好適な実施形態は、第２イメージギャザラおよび第２イメージセンサをさらに
備えている。
【００８５】 第１および第２イメージセンサは、前記内視鏡内に長手方向に前後に配設する
ことが好ましい。
【００８６】 第１および第２イメージセンサは、前記内視鏡に沿って長手方向に連続的に配
設されることが好ましい。
【００８７】 第１および第２イメージセンサは、前記内視鏡の長手方向壁に沿って配設され
ることが好ましい。
【００８８】 好適な実施形態は、照明される物体の前記内視鏡からの距離の変化による輝度
差を識別し、かつ前記輝度差を実質的に低減するように動作可能な輝度アベレー
ジャを備えている。
【００８９】 本発明の第５実施形態では、観察視野の像を内部で生成するための内視鏡であ
って、前記画像は前記内視鏡の断面積より大きい面積を占め、 前記観察視野から受け取った光を小型の形状にゆがめるためのイメージディス
トータと、 前記ゆがめられた光を受け取ってそこに画像を形成するための前記小型の形状
に配設されたイメージセンサと を備えている内視鏡を提供する。
【００９０】 好適な実施形態は長手方向壁を備え、前記イメージセンサは前記長手方向壁に
沿って配設され、内視鏡は、前記光を前記イメージセンサに向かって発散させる
ための光発散器をさらに備えている。
【００９１】 イメージセンサは２つの部分を備え、前記ディストータは前記像を２つの部分
に分割するためのイメージスプリッタを備え、前記光発散器は各画像部分の光を
前記イメージセンサのそれぞれの部分に送るように配設されることが好ましい。
【００９２】 センサ部分は、前記内視鏡の前記長手方向壁の内側の対向する長さに整列され
ることが好ましい。
【００９３】 センサ部分は、前記内視鏡の前記壁の１つの内側に沿って長手方向に連続的に
整列されることが好ましい。
【００９４】 イメージディストータの好適な実施形態は、正方形画像を実質的に同等の面積
の長方形画像にゆがめるように形成された非点収差レンズを備えている。
【００９５】 好適な実施形態は、前記観察視野内の物体の距離差による高い対比差を補償す
るために対比イコライザをさらに備えている。
【００９６】 好適な実施形態は、前記観察視野を照明するために２つの照明源を備えている
。
【００９７】 好適な実施形態では、照明源は交互に照明するように制御可能であり、前記イ
メージセンサは前記照明源と同期して画像を集め、それによって独立して照明さ
れた画像を得るように制御可能である。
【００９８】 好適な実施形態では、各照明源は異なる予め定められた分光感度を有する。
【００９９】 前記イメージセンサの好適な実施形態は画素を備え、各画素は前記予め定めら
れた分光感度の１つに応答する。
【０１００】 イメージセンサの好適な実施形態は、白色光に応答する複数の画素を備えてい
る。
【０１０１】 好適な実施形態では、前記イメージセンサは、異なる波長の光に応答する複数
の画素を備えている。
【０１０２】 好適な実施形態では、使用する波長は赤色光、緑色光、青色光、および赤外光
のうちの少なくとも３つを備えている。
【０１０３】 好適な実施形態では、第２イメージセンサは、前記観察視野から得られる光か
ら第２画像を形成する。
【０１０４】 好適な実施形態では、前記第２イメージセンサは前記内視鏡の長手方向軸にわ
たって前記第１イメージセンサと前後関係に配置される。
【０１０５】 好適な実施形態では、第２イメージセンサは前記内視鏡の長手方向壁に沿って
前記第１イメージセンサと端と端を付き合わせた関係に配置される。
【０１０６】 好適な実施形態では、第２イメージセンサは前記内視鏡の対向する長手方向壁
上に前記第１イメージセンサから筋かいに配置される。
【０１０７】 本発明の第６実施形態では、観察視野の３次元画像を生成するための小型内視
鏡であって、第１光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第１イメ
ージセンサと、第２光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第２イ
メージセンサとを備えており、前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡
の長手方向軸に沿って前後に配置されて成る小型内視鏡を提供する。
【０１０８】 本発明の第７実施形態では、観察視野の３次元画像を生成するための小型内視
鏡であって、第１光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第１イメ
ージセンサと、第２光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第２イ
メージセンサとを備えており、前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡
の長手方向壁に沿って端と端を付き合わせて配置されて成る小型内視鏡を提供す
る。
【０１０９】 本発明の第８実施形態では、観察視野の３次元画像を生成するための小型内視
鏡であって、前記観察視野を照明するための２つの照明源と、前記照明源の各々
を介して照明される前記観察視野のビューを受け取るためのイメージセンサと、
各ビュー間を差分化するための差分器とを備えた小型内視鏡を提供する。
【０１１０】 差分器は前記照明源の順次動作を提供するためのシーケンシャル制御であるこ
とが好ましい。
【０１１１】 照明源はそれぞれ異なる分光感度で照明を生成するように各々動作可能であり
、前記差分器は前記それぞれ異なる分光感度で光を差分的に感知するために前記
イメージセンサに一連のフィルタを備えていることが好ましい。
【０１１２】 イメージディストータは、受け取った像の部分を前記ゆがみパターンに従って
前記イメージセンサに誘導するために複数の光ファイバを備えていることが好ま
しい。
【０１１３】 本発明の第９実施形態では、小型内視鏡を製造する方法であって、 照明源を設けるステップと、 イメージディストータを設けるステップと、 画像光線分割器を設けるステップと、 前記イメージディストータに組み込まれたゆがみに対応するように変形された
形状を持つイメージセンサを設けるステップであって、前記イメージセンサの少
なくとも一方向の寸法を、感知される非ゆがみバージョンのそれより小さくなる
ように低減させるように前記ゆがみが選択されるようにしたステップと、 前記イメージディストータ、前記画像光線分割器、および前記イメージセンサ
を組み立てて、内視鏡内に光路を形成するステップと を含む方法を提供する。
【０１１４】 本発明の第１０実施形態では、内視鏡画像を得る方法であって、 観察視野を照明するステップと、 少なくとも一方向の寸法が前記非ゆがみ画像の同等の方向の寸法に比較して低
減された前記観察視野のゆがんだ像を形成するように、前記観察視野から反射す
る光をゆがませるステップと、 同等にゆがめた少なくとも１つのイメージセンサを使用して、前記光を前記内
視鏡内で感知するステップと を含む方法を提供する。
【０１１５】 図面の簡単な説明 本発明のよりよい理解のため、かつ、本発明をどのように実施するかを示すた
めに、純粋に例として添付の図面を今から参照する。 図１は本発明の実施形態を適用することができる内視鏡システムの簡易ブロッ
ク図である。 図２は本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムの簡易ブロック図である。 図３は図２の内視鏡のワイヤレス変形例の簡易ブロック図である。 図４は本発明の好適な実施形態に係る内視鏡の簡易略ブロック図である。 図５は本発明の好適な実施形態に係る内視鏡内の光路を示す簡易光線図である
。 図６は図５の実施形態の異なる角度からの光線図である。 図７は本発明の好適な実施形態に係る光学組立体の代替的構成を示す光線図で
ある。 図８は本発明の好適な実施形態に係る光学的組立体のさらなる代替的構成を示
す光線図である。 図９は本発明の好適な実施形態に係る光学的組立体のさらなる代替的構成を示
す光線図である。 図１０は本発明の図９の実施形態の正面から取った光線図である。 図１１は本発明の好適な実施形態に係る光学的組立体のさらなる代替的構成を
示す光線図である。 図１２は本発明の実施形態に係るイメージセンサの簡易平面図である。 図１３は本発明の好適な実施形態に係る立体モード用の内視鏡を示す簡易光線
図である。 図１４は図１３の実施形態から得られる３Ｄモデルをいかに使用して観察視野
の立体画像を構築するかを示す簡易光線図である。 図１５Ａは本発明の好適な実施形態に係る立体内視鏡内のイメージセンサの構
成を示す簡易断面図である。 図１５Ｂは図１５Ａの構成の一端からの図である。 図１６は本発明の好適な実施形態に係る観察視野の立体画像を得るためのセン
サの代替的構成を示す簡易光線図である。 図１７は本発明の好適な実施形態に使用可能なネットワーク携帯内視鏡および
関連ハードウェアの簡易ブロック図である。 図１８は最小限の侵襲性手術を実行するように適応され、本発明の好適な実施
形態に使用可能な内視鏡内の簡易ブロック図である。 図１９は研究用の強化内視鏡システムの簡易ブロック図である。 図２０は本発明の好適な実施形態に使用可能な、立体画像を得るための内視鏡
システムの構成の簡易ブロック図である。 図２１は血管内処置用のシステムの簡易ブロック図である。
【０１１６】 好適な実施形態の説明 本実施形態は、最小限の侵襲性診断および外科処置のため、および特にアクセ
ス条件が小寸法の観察装置の使用を余儀なくする他の医療および非医療観察用途
のための診断および手術システムを提供する。
【０１１７】 今、図１を参照すると、これは本発明の第１実施形態に係る内視鏡の基本的構
成の基本ブロック図である。この図は、相互接続を含む内視鏡システムの基本的
構成を示す。該構成は、ワイヤ接続２０によって処理装置３０、一般的にＰＣに
取り付けられた、以下で単に内視鏡と呼ぶミニアチュア内視鏡前部１０を備えて
おり、ＰＣは、内視鏡の出力の画像処理を実行するための適切なソフトウェアを
有する。ワイヤ接続２０は光学的接続とすることができ、あるいはＲＦまたは類
似のワイヤレス通信手段を使用できることを、当業者は理解されるであろう。ミ
ニアチュア内視鏡前端１０は、いずれかの標準的ＰＣ入力（例えばＵＳＢ入力）
に接続するように設計することができる。
【０１１８】 処理装置３０に含まれるソフトウェアは、ミニアチュア内視鏡前端１０の出力
を処理する。ソフトウェアは一般的に、ＰＣ３０のモニタへの画像の伝送、およ
び後述する通り立体情報に基づく３Ｄモデリングのステップを含むモニタ上のそ
れらの表示を制御することができ、かつ、同じく後述する通り光の強度および自
動利得制御（ＡＧＣ）をはじめとする内視鏡前端１０の内部機能を制御すること
ができる。
【０１１９】 今、図２を参照すると、これは本発明の好適な実施形態に係る内視鏡の内部ブ
ロック図である。ミニアチュア内視鏡４０はワイヤ４２によってアダプタ４４に
接続される。内視鏡４０は、一般的にＣＭＯＳまたはＣＣＤまたは類似のセンシ
ング技術、光学組立体４８、照明源５０、通信イメージスプリッタ５２、および
コントローラ５４を備え、イメージセンサ４６を備えている。図２のワイヤ接続
されたユニットは電圧調整器５６を含むことが好ましい。
【０１２０】 以下でより詳しく説明する通り、イメージセンサ４６は長手方向側壁の長さに
沿って（すなわち壁に実質的に平行に、かつ少なくともそれに対して垂直になら
ずに）内視鏡４０が整列配置される。そのような整列配置は、内視鏡の半径方向
の寸法をイメージセンサ４６の対角線以上に低減させることを可能にする。セン
サは、後述する通り２つの部分に分けて配設することが好ましい。
【０１２１】 今、図３を参照すると、これは、図２の実施形態のワイヤレスの等価物の内部
ブロック図である。上に示したものと同一の部品は同一参照番号が付与されてお
り、本実施形態の理解に必要なものを除いては、再び言及しない。図３の実施形
態では、ワイヤ４２は、ＩＲなどのワイヤレスリンク５６、または適切なセンサ
付きＲＦリンク、およびバッテリパック５８に置き換えられている。
【０１２２】 今、図４を参照すると、これは本発明の好適な実施形態に係るミニアチュア内
視鏡の略ブロック図である。上に示したものと同一の部品は同一参照番号が付与
されており、本実施形態の理解に必要なものを除いては、再び言及しない。光学
組立体４８は、観察される物体から矢印６０によって示される光を受け取る。光
は、後述する通り光学組立体４８によって処理されてイメージセンサ４６に到着
し、そこでそれは光子から電気信号に変換される。電気信号はデジタル化され、
送信装置６２、例えばＬＶＤＳトランスミッタに渡され、それは通信リンク２０
およびアダプタ４４を通して処理装置３０にデータを送る。
【０１２３】 内視鏡４０の動作出力は、アダプタ４４を通して電圧調整器５６に提供される
ことが好ましい。前端の制御は、上述の通り処理装置３０によって実行すること
が好ましい。処理装置３０からの制御データは内視鏡４０で受信装置６４によっ
て受け取ることが好ましく、それは一般的にＬＶＤＳレシーバとすることができ
る。ハードワイヤード論理６６は、到来制御データをセンサ４６および光源５０
の両方を制御するための信号に変換するためにインタフェースとして働くことが
好ましい。
【０１２４】 光源５０は、ＬＥＤなどの１つまたはそれ以上の光伝達装置、一般的に左光源
６８および右光源７０を備えることが好ましい。左および右光源はドライバ７２
を介して制御可能である。上記構成部品の各々の機能について、以下でさらに詳
しく説明する。当業者には分かりであろうが、ＣＭＯＳおよび同様の技術をセン
サに使用すると、センサ４６、送信装置６２、受信装置６４、ハードワイヤード
論理６６、ドライバ７２、および電圧調整器５６を単一半導体集積回路に統合す
ることが可能になり、そのような統合は小型設計の内視鏡を達成するのに特に有
利である。
【０１２５】 光源５０をより詳しく考察すると、それは、後述する通り任意選択的にＩＲ光
源（ＬＥＤ）が混合された可視光範囲のエネルギ放出を持つ幾つかの白色光源（
例えばＬＥＤ）の一体化配列を備えることが好ましい。実際、任意の組合せの分
光感度を使用することができ、特に好適な組合せは赤＋ＩＲ、および緑＋青であ
る。光源の一体化配列は、書く光源の個別制御を可能にし、以下の機能を助長す
る。
【０１２６】 システムは、白色光源およびＩＲ光源を順次点灯してＮ個（ユーザ決定）の標
準白色画像毎に、以下で図１２に関連して説明するセンサ構成による検出のため
にＩＲ画像を生成することができる。
【０１２７】 画像化される物体は一般的に、光源から異なる距離または被写界深度に位置し
ており、したがって不均一に照明される。視野内で遠い領域が多ければ多いほど
暗くなり、ほとんど見えなくなる一方、近い領域は明るく、飽和状態になること
がある。視野全体の不均一な照明強度を補償するために、システムは各光源の強
度の制御を個別に行ない、それによって物体の反射強度を補償することが好まし
い。照明配列の制御のためのアルゴリズムの一例を次に挙げる。
【０１２８】 カメラヘッド内の照明配列におけるＮ個の個別光源を前提として、各光源用に
格納すべき基準画像、好ましくは均質な白色の物体を生成するために、初期化プ
ロセスが実行される。格納された基準画像（行列）は以下でＲＩｉによって識別
される。ここでｉ＝１，２，．．．Ｎである。
【０１２９】 初期化に続いて、画像化が実行され、観察視野の入力画像（行列ＩＩによって
示される）は、Ｍ＞ＮとなるようにＭ個の領域に分割される。画像領域は以下で
はＳｊによって識別される。ｊ＝１，２，．．．Ｍである。
【０１３０】 上記画像化段階に続いて、ＩＩ行列を取り、領域ＳｊでＲＩｉ行列との行列乗
算を実行し、結果の行列の要素を加算する結果得られる内積行列の要素Ｔijが内
積を反映するように、内積行列が計算される。
【０１３１】 結果的に得られる内積行列はＴによって与えられる。ここで
【数１】 であり、かつ
【数２】 である。ここで Ｐijは、領域ｊで光源ｉから得られる、（ｘｐ，ｙｐ）に位置する画素の強度で
ある。 Ｒｊは、領域ｊで入力画像から得られる、（ｘｐ，ｙｐ）に位置する画素の強度
である。 Ｓｊは、領域ｊにおける全画素である。 ｘｐ，ｙｐは、領域ｊにおける画素座標である。
【０１３２】 次に、次の条件を満足するベクトルｖが決定される。
【数３】 ここでｖは、各光源の強度のベクトルであり、 ｋは、所望の共通強度のベクトルであり、この要件の解法は、次式によっ
て与えられる。ｖ ＝（ＴＴ・Ｔ）−１・ＴＴ・ｋ
【０１３３】 中央制御装置は上記アルゴリズムを使用してデータを後処理し、画像の自然な
外観を再構築し、それによって輝度の不均一性を補償することが好ましい。
【０１３４】 ＬＥＤを光源として使用する場合、その高速応答時間は、可変積分時間（vari
able integration time）（またはＡＧＣ）の必要性に代わって、それらが「制
御可能なフラッシュモード」で動作することを可能にする。
【０１３５】 今、イメージセンサ４６について述べると、図２に関して上で観察した通り、
先行技術の内視鏡では、センサのサイズが内視鏡の横方向直径に限界を与えてい
る。したがって、本実施形態では、この限界を取り除くために、センサは内視鏡
の長手方向壁に沿って、再び好ましくは実質的に壁に平行に、ただし少なくとも
それに垂直にならないように、配置される。長手方向壁の使用は、内視鏡の横方
向の直径の低減により大きい自由を与えるだけでなく、センサの長さの増加にも
自由を与え、したがって水平方向の画像の解像度が増加する。
【０１３６】 後述する通り、各々以下で詳述するそれぞれの設計の光学組立体に関連付けら
れる、再編成センサの２つの特定の実施形態がある。
【０１３７】 上述の幾何学的再編成に加えて、センサは、診断目的のためまたは再び以下で
詳述する３Ｄ画像化のため、ＩＲ画像の捕捉を可能にするカラーフィルターを供
給することができる。
【０１３８】 今、センサの幾何学的設計に言及すると、理解される通り、センサは画像収集
フィールド全体に一列に配列された画素のフィールドを含む。第１の特定の実施
形態は、センサにおける画素の再配置を含む。例として、センサ幅は例えば２つ
の部分に分割することができ、その場合２つの部分を端と端を長さ方向に突き合
わせて配置することができる。したがって、例えば、１０×１０ミクロンの画素
寸法を持つ５１２×５１２画素のセンサを各々幅２５６画素の２つのセクション
に分割し、端と端を突き合わせて配置すると、２．５６ｍｍ×１０．２４ｍｍの
全画像化面積を持つ２５６×１０２４画素のセンサが得られる。内視鏡の長さ方
向の寸法に沿って長い寸法を配置することが好ましく、こうして直径が縮小され
、それに対応する画像の精度レベルの低下が生じない内視鏡が可能になる。
【０１３９】 第２の特定の実施形態は同様に、画素の幾何学的再編成に関連する。先行技術
のイメージセンサは、円形または正方形のオーバオールセンサまたはピキシレー
テッド面積を有するが、元のセンサと同一面積を持つが高さおよび幅が自由に選
択される長方形として配設された場合、幅は同等の先行技術のセンサの幅より小
さくなるように選択することができる。さらに詳しくは、１０×１０ミクロンの
画素寸法を有する模範的な５１２×５１２画素のセンサの場合、標準的な先行技
術のセンサ（５．１２ｍｍの幅を持つ）は、前の特定の実施形態の場合と同様に
同一の総感知面積を持つが、２．５６ｍｍ×１０．２４ｍｍの特定の幅および高
さ寸法を持つ長方形センサに置換することができ、したがって内視鏡により容易
に適合するようになる。
【０１４０】 今、図５を参照すると、これは内視鏡内の光路を上から見た簡易光線図である
。理解される通り、上述した特定の実施形態のイメージセンサが、ゆがまないよ
うに再形成することのできる画像を生成するために、各センサは、画素の再構成
に従って画像の部分の方向付けを変更することのできる光学組立体に関連付ける
ことが好ましい。
【０１４１】 図５は、イメージセンサの２つの特定の実施形態のうちの第１のもの用に設計
されたバージョンの光学組立体４８、すなわち幅方向の画素の移動を含むものを
示す。同じ光学組立体の側面図が図６に示されている。図５は、そこからの光が
２つのレンズ８２および８４に達する点源物体８０を示す。２つのレンズは、光
を前面ミラー８６に達する２つの部分に分割するように選択され配設される。前
面ミラーは像の各部分をセンサ４６の異なる部分に送り、像の復元は、原画像の
形状を復元するための適切な配線またはセンサ画素のアドレス指定によって可能
である。
【０１４２】 今、図７を参照すると、これは、再びイメージセンサの第１の特定実施形態用
に設計された光学組立体４８の代替バージョンを示す光線図である。単レンズ８
６が２枚の前面鏡８８および９０と共に、物体８０からの鏡への光が偏向するよ
うに配置される。２枚の前面鏡は各々、画像の半分をセンサ４６の上部または下
部にそれぞれ伝達する。
【０１４３】 今、図８を参照すると、これは、今度は第２の特定実施形態のイメージセンサ
４６用の光学組立体４８の第３実施形態、すなわち正方形の画素がより小さい幅
を持つ長方形に縮小された実施形態を示す光線図である。非対称または非点収差
レンズ９２は、光を前面鏡９４に焦点を結ぶように配設される。光は、長方形の
センサ４６によって画像に導入されたゆがみを解消するようにレンズ９２によっ
てゆがめられ、次いでそれは鏡９４によってセンサ４６の表面に反射する。
【０１４４】 今、図９を参照すると、これはさらなる実施形態の光学組立体４８を示す側面
からの構成図である。図８の実施形態は鏡の比較的複雑な設計を必要とし、その
ような複雑さを回避するために、追加的光学設計を示す。図９に示す通り、同じ
非点収差レンズ９２は、鏡の前ではなく、むしろ各々対角横断面を備えた一連の
平面光学板９６．１．．．９６．ｎの前に配置され、該板は各々それぞれの板を
介してセンサ４６の表面に光を反射する。
【０１４５】 さらに図１０を参照すると、これは図９の一連の光学板９６の前から取った光
線図である。図９および図１０の斜視図間の比較は、内視鏡に対する板の配置を
示す。
【０１４６】 今、図１１を参照すると、これはさらなる実施形態の光学組立体４８を示す簡
易光線図である。図１１の実施形態では、物体８０からの光を点線で示す面１０
０に集束するように単レンズ９８を使用することが好ましい。光をイメージセン
サ４６の表面の所望の部分に誘導するために、面１００の表面上に一連の光ファ
イバ１０２が並んでいる。ファイバ１０２は光を希望通りに向かわせることがで
き、したがって希望するどんな配列のセンサ画素とも組合せて使用することがで
きる。
【０１４７】 イメージセンサ４６の構造に戻って、今、図１２を参照すると、これはイメー
ジセンサ４６の実施形態の感知面上の画素の配置を示す配置図である。図１２に
は、赤ｒ、緑ｇ、青ｂ、および赤外ＩＲの４種類の画素を含む配列が示されてい
る。画素は等間隔に配置され、白色光と共に使用するとカラー画像、ＩＲ源と共
に使用するとＩＲ画像を捕獲することができる。
【０１４８】 多くの場合、重要な医学的情報はＩＲ波長に含まれる。ＩＲ画像の捕獲を可能
にするために、センサは、上述の通り、かつ、とりわけ画素ＩＲフィルタ、すな
わちＩＲ波長で通過する帯域を持つカラーフィルタを使用して設計することが好
ましい。センサは可視光源および赤外光源のいずれか一方または両方に関連して
内視鏡内に配置される。２つの光源のうち適切な１つを使用して、希望通りカラ
ーフレームまたはＩＲフレームのいずれかを捕獲することができる。１つの好適
な実施形態では、カラーおよびＩＲ光源を一緒に動作させて、各画素にそれ用に
設計された周波帯をピックアップさせることによって、ＩＲおよびカラーフレー
ムが同時に得られる。別の好適な実施形態では、カラーおよびＩＲ光源を別個に
動作させる。一般的に１つのＩＲフレームが作成され、幾つかのカラーフレーム
の全てのために送信される。
【０１４９】 今、図１３を参照すると、これは内視鏡をいかにして立体モードで使用できる
かを示す簡易光線図である。立体モードは３Ｄイメージの生成を可能にする。前
の図と同様に、光線図は単点から発出する光線を示しており、いかに全画像に補
外するかを当業者は理解されるであろう。
【０１５０】 図１３では、内視鏡は、内視鏡の正面開口の両側に配置された、それぞれ左光
源１１０および右光源１１２である２つの別個の白色光源１１０および１１２を
備えている。２つの白色光源は、順番に連続して短く瞬間的に点灯して物体１１
４を照明するように制御される。物体１１４によって反射した光は内視鏡に戻り
、そこでそれは正面開口に配置されたレンズ１１５に衝突し、それはセンサ４６
の面上に焦点を結ぶ。センサは照明レベルを検出し、それは左右の光ビーム間で
異なる。以下でさらに詳述する通り、照明レベルの比を使用して物体の位置を計
算し、それによって３Ｄ距離データベースを形成することができる。
【０１５１】 上述の通り、立体モードでは左右光源を順次使用する。左右の照明像間の比較
により３Ｄデータベースを構築することができ、シーンの立体表示が可能になる
。本実施形態では、像間の比較は測光測定値に基づく。図１３では、物体１１４
の像１１６は、センサ４６の検出面上の一連の活性化されたｘ，ｙ位置を含むと
みなすことができる。センサ４６上に像１１６を形成するｘ，ｙ位置の各々につ
いて、右照明像（ＲＩＩ）および左照明像（ＬＩＩ）間の比を識別することがで
きる。検出される比は、それぞれの場合におけるそれぞれの光源の物体１１４ま
での距離の関数であるので、像全体で異なるかもしれない。左光源１１０および
右光源１１２は、ｄを矢印１１７の長さとして、それらの間にｄの２倍の距離を
持ち、レンズは１／ｆの焦点距離を持つ。ここでｆは矢印１１８の長さである。
レンズ１１５から物体１１４の面までの距離はＺで表わされ、矢印１２０によっ
て示される。
【０１５２】 したがって左ビーム長（ＬＢＬ）は次式：
【数４】 によって表わすことができ、右ビーム長（ＲＢＬ）は次式：
【数５】 によって与えられる。式中、 Ｘ＝ｘＺｆ である。
【０１５３】 したがって、距離ＬＢＬ／ＲＢＬの逆二乗でる左右光源間の光の強度の比は、
次のように表わすことができる。 左対右比＝（ＬＢＬ／ＲＢＬ）（−２）
【０１５４】 上述したように得られる像１１６は、今、３Ｄモデルによって格納することが
できる。３Ｄモデルは、そこから２つの立体画像を構築することによって３Ｄ画
像として表示されることが好ましい。変換は次のような変換式を使用して実行す
ることができる。 ｙｌ＝ｙｒ＝−Ｙ／（Ｚ＊ｆ） ｘｌ＝（−Ｘ−Ｄ／２）／（Ｚ＊ｆ） ｘｒ＝（−Ｘ＋Ｄ／２）／（Ｚ＊ｆ）
【０１５５】 図１３はこうして、物体の像を３Ｄデータベースとして格納することができる
かを示す。物体の３Ｄデータは上述のように得られ、データベースとして格納さ
れる。
【０１５６】 今、図１４を参照すると、これは、図１３の３Ｄモデルまたはデータベースを
いかに使用して観察者の目で３Ｄ効果を得ることができるかを光線によって示す
、さらなる簡易光線図である。標準２Ｄディスプレイ（モニタ）を使用して３Ｄ
情報を表示するために、データベースは２つの別個の立体画像に変換され、表示
装置を使用して異なる目に各々１つの立体画像を表示する。例えば、装置はそれ
ぞれの目に制御可能なシャッタを有する１対の眼鏡とすることができる。
【０１５７】 図１４で、Ｘ、Ｙ、１１４およびＺ１２０は、前の図で格納された画像１１６
に対応する画像１１９で使用される３次元を表わし、物体は、観察者の２つの目
の各々に画像の異なる投影を示すことによって、画像の３次元性を再現する。
【０１５８】 線１２２は、左画像における投影位置を表わす。
【０１５９】 線１２４は、右画像に現れる同じ投影位置を表わす。
【０１６０】 １／ｆ１１８は焦点距離（増幅率）である。
【０１６１】 Ｄ１２６はレンズ１２８（目を表わす）間の距離である。
【０１６２】 内視鏡を使用して３Ｄモデルを生成するための好適な実施形態は、白色光源の
代わりに異なる色の左右光源を使用する。したがって、両側から物体を順次照明
する代わりに、両光源を使用して画像を同時に照明し、適切なフィルタを使用し
て左右輝度情報を分割することができる。例えば、左照明源１１０は緑色とする
ことができ、右照明源１１２は赤＋青の組合せとすることができる。そのような
２色の実施形態は、制御が簡単であり、２つの別個の画像の捕獲間の時間遅れに
よる画像ゆがみの問題が回避されるので、有利である。
【０１６３】 １つの代替実施形態では、光源１１０、１１２の１つが可視光源であり、第２
光源がＩＲ光源である。ＩＲ光源の場合、センサにおけるカラーフィルタはＩＲ
通過フィルタを含むことが好ましい。上述の通りＩＲ、赤、緑、および青の検出
器の配列を持つ図１２のセンサを使用することができる。
【０１６４】 今、図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、これらは後述する通り二重センサ立
体画像化を得るための本発明の好適な実施形態に係る内視鏡を示す簡易略図であ
る。図１５Ａは側面図であり、図１５Ｂは正面図である。
【０１６５】 図１５Ａの実施形態では、２つのイメージセンサ１４０および１４２が内視鏡
１４４の中心軸の面に沿って前後に配置される。各イメージセンサ１４０および
１４２は、レンズ１５０および１５２ならびに鏡１５４および１５６を含むそれ
ぞれの光学組立体に関連付けられる。それぞれの光源１４６、１４８は、上述の
通り観察視野全体を照明し、光はレンズによって集められ、鏡によってセンサに
向けられる。センサは単一ＰＣＢ１５８に装着することが好ましい。
【０１６６】 図１５Ｂは、図１５Ａの内視鏡の正面からの図である。第３光学光源１５８が
示されていることに気付かれるであろう。画像の立体的態様は、異なる光源およ
び異なる物体光路を使用した前の実施形態とは異なり、２つの画像光路の使用か
ら得られるので、今は所望の色（またはＩＲ）情報を生成するために希望する数
の光源を自由に使用することができる。
【０１６７】 内視鏡１４４の中心軸に沿ったセンサ１４０および１４２の背中合わせの配設
は、内視鏡の寸法を長さ方向および半径方向の両方で最小化することを確実にす
る。
【０１６８】 今、図１６を参照すると、これは二重センサ立体画像化を得るための内視鏡の
代替実施形態である。内視鏡１６０は、内視鏡の１つの長手方向壁に沿って、再
び上述の通り壁に平行に、かつ少なくともそれに直交せずに、頭と尾が向かい合
った構成に配設された２つのイメージセンサ１６２および１６４を備えている。
照明源１６６および１６８は、内視鏡の正面端１７０に配置され、かつその周囲
に配置される。２つのレンズ１７２および１７４は観察視野から受け取った光を
それぞれの鏡１７６および１７８へ反射し、各々の鏡は光をセンサの１つに偏向
させるように配設されている。したがって各イメージセンサ１６２および１６４
は観察視野のわずかに異なる画像を提供する。
【０１６９】 上記の構成では２つのフルサイズイメージセンサを使用することができるので
、二重センサ構成は全体的画像解像度を低下しないことを強調しておく。
【０１７０】 上述した二重センサ立体画像化を得るための内視鏡の２つのバージョンは、カ
ラーフィルタ付きまたは無しのどちらのイメージセンサも使用することができる
。しかし、上記の実施形態のどちらでもセンサの一方または両方に、図１２のセ
ンサを使用することができる。
【０１７１】 さらなる好適な実施形態は、２つのイメージセンサの１つにモノクロームセン
サを、第２のイメージセンサにカラーセンサを使用する。ユニットにおける１つ
のモノクロームセンサと１つのカラーフィルタセンサのそのような組合せは、画
像全体の解像度ならびに内視鏡の感度およびダイナミックレンジを改善する。
【０１７２】 上記実施形態は、図１に示した一般的内視鏡レイアウトに従って説明した。以
下では、代替的内視鏡システム構成を説明する。
【０１７３】 今、図１７を参照すると、これはネットワークポータブル内視鏡および関連ハ
ードウェアの簡易ブロック図である。上に示したものと同一の部品には同一参照
番号を付与し、本実施形態の理解に必要なものを除き、再度は言及しない。内視
鏡１０は中央制御装置１８０に接続され、そこで専用画像処理が行われる。制御
装置１８０は、内視鏡によって発せられた信号からフルモーションビデオを生成
することができる。制御装置は局所表示装置１８２に接続される。追加的または
代替的に、遠隔制御および表示リンク１８３を使用して、内視鏡の遠隔モニタリ
ングおよび制御が可能である。内視鏡１０はポータブル装置であることが好まし
く、バッテリパック１８４から電源を供給することができる。
【０１７４】 今、図１８を参照すると、これは最小限の侵襲性手術（ＭＩＳ）を実行するよ
うに適応した内視鏡の簡易ブロック図である。上に示したものと同一の部品には
同一参照番号を付与し、本実施形態の理解に必要なものを除き、再度は言及しな
い。内視鏡システムの最も一般的な用途は、手術室における外科医によるＭＩＳ
処置の実行である。上記実施形態に係る縮小サイズの内視鏡は、極小寸法の手術
器具が重要な新しい処置の実行を可能にする。図１８で、内視鏡１０はラック１
９０に接続される。ラックは、例えば中央制御装置１８０、高品質モニタ１８２
、吸入器１８６等、手術室で内視鏡の使用の過程で必要になるかもしれない全範
囲の器具用の設備を含む。
【０１７５】 図１８の構成は、制御装置１８０を備えた専用画像処理のおかげで、光ファイ
バおよびカメラヘッドケーブルを必要とせずに、フルモーションビデオを提供す
る。
【０１７６】 今、図１９を参照すると、これは研究用の内視鏡の増強バージョンを示す簡易
ブロック図である。上に示したものと同一の部品には同一参照番号を付与し、本
実施形態の理解に必要なものを除き、再度は言及しない。システムは、通信リン
ク２０を介して高度集積ＰＣを利用した中央制御ユニット２００に接続されたミ
ニアチュア内視鏡前端１０を備えている。
【０１７７】 中央制御ユニットは専用画像処理を使用し、したがって、局所的に表示装置１
８２に、または制御および表示リンク１８３を介して遠隔的に表示可能なフルモ
ーションビデオが可能である。任意選択的プリンタ２０２は、内視鏡を介して取
られる画像をはじめ、病理または処置の段階の文書および画像を印刷するために
設けられる。システムは、内視鏡によって生成される映像を記録するためのＶＣ
Ｒ２０４、および画像全体のアーカイビングを可能にするデジタル格納装置２０
６を含むことが好ましい。上述の通り、システムは、授業のため、あるいは医療
ヘルプおよびガイダンスを使用するために、遠隔制御および表示リンク１８３を
介して遠隔地に接続することもできる。病院や手術室では、通常の手術手順に加
えて研究が実施されている。研究処置は一般的に追加的な文書化および通信機能
を必要とする。これらの要求をサポートするために、高度制御装置２００によっ
て、高い文書化および通信能力を持つＰＣを利用したシステムが得られる。外部
装置に加えて、画像強調ソフトウェアパッケージを使用して、画像の高品質ハー
ドコピーの生成が可能になる。
【０１７８】 今、図２０を参照すると、これは立体（３Ｄ）画像を得るための内視鏡の構成
を示す簡易ブロック図である。上に示したものと同一の部品には同一参照番号を
付与し、本実施形態の理解に必要なものを除き、再度は言及しない。ミニアチュ
ア内視鏡１０は、前と同様、通信リンク２０を介して３Ｄ中央処理装置２１０に
接続される。これは、内視鏡によって提供される画像情報から３Ｄモデルを構築
する追加能力を持つことを除いては、前の制御装置２００と同じである。次いで
３Ｄモデルを投影して、３Ｄ立体表示システム２１２上に３Ｄ画像を形成するこ
とができる。図２０の構成は、上で言及した実施形態のいずれかから取った機能
と組み合わせることができる。
【０１７９】 最近、立体（３Ｄ）表示を必要とする新しい手術処置が開発された。特に、そ
のような用途は最小限の侵襲性心臓および脳処置に関係する。多重光源に基づく
画像化および二重光路画像化に分類することのできる上述の３Ｄ画像化の実施形
態は、シーンの３Ｄモデルを構築し、そこから立体画像を生成するために必要な
情報を与えることができる。
【０１８０】 今、図２１を参照すると、これは血管内処置用の内視鏡システムの変形を示す
簡易ブロック図である。上に示したものと同一の部品には同一参照番号を付与し
、本実施形態の理解に必要なものを除き、再度は言及しない。システムは長く、
可撓性であり、薄く、かつ好ましくは使い捨てのカテーテル２２０、バルーン／
ステント２２２、内視鏡イメージングヘッド２２４、Ｘ線管２２６、Ｘ線イメー
ジングシステム２２８、映像表示システム２３０、および注入ユニット２３２を
含む。
【０１８１】 血管内処置は医療分野で広く使用されている。様々な血管内処理の中で、心臓
カテーテル法は、毎日何千回も行われている非常に一般的な診断試験である。処
置中に、カテーテル２２０が鼠蹊または腕の動脈内に挿入される。カテーテルは
逆行しながら心臓および心筋に血液を供給する冠動脈の起点まで送られる。対比
物質（「染料」）がカテーテルを通して注入される。Ｘ線管および内視鏡を染料
と共に使用することにより、心腔および冠動脈の画像を得ることができる。結果
として得られる画像は、Ｘ線カメラおよび／または上述の通り内視鏡システムを
使用して記録することができる。１つまたはそれ以上の冠動脈に閉塞が検出され
た場合、当業者には知られている通り、バルーンを挿入してそれを膨らませる（
ＰＴＣＡ）かステントを挿入するなどの技術を使用して、閉塞を除去し、動脈を
再開通することができる。
【０１８２】 血管内操作では一般的に、血液の存在下で血管内画像を収集するために２、３
の方法を使用することができる。１つの方法は、特定の近ＩＲ波長が血液中の観
察を可能にするという事実に基づく。したがって、該方法は、上述の通りＩＲ照
明源およびＩＲフィルタ付きセンサの使用を含む。別の方法は、画像化の前に血
液を薄めるために、血管内への透明な生理学的溶液の制御された注入を使用する
。さらに別の方法は、血液を血管の壁に「押しつけ」、こうして血液を含まない
頃を拡大することによって視認性を改善するために、円錐ドーム、バルーン、ま
たは他の剛性または可撓性かつ膨張可能な透明な構造物を使用する。視認性を改
善する別の方法は、画像の収集が行なわれた後に事後処理アルゴリズムを使用す
ることによる。事後処理アルゴリズムは、受け取った画像からのパラメータの抽
出、および逆算におけるこれらのパラメータの使用に基づいて画像を改善する。
【０１８３】 こうして、２Ｄおよび３Ｄ画像を提供することができ、かつある範囲の最小限
の侵襲性外科処置に使用することのできる、縮小寸法の内視鏡が提供される。
【０１８４】 分かりやすくするために別個の実施形態の文脈で説明した本発明の特定の特徴
は、単一の実施形態に組み合わせて設けることもできることを理解されたい。逆
に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を、
別々に、または適切な部分組合せとして設けることもできる。
【０１８５】 本発明が、特に図示しかつ上で説明したものに限定されないことを当業者は理
解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、請求の範囲の記載によって定義さ
れ、上述した様々な特徴の組合せおよび部分組合せの両方のみならず、上記の説
明を読んで当業者が思いつくその変形および変化をも含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を適用することができる内視鏡システムの簡易ブロック図で
ある。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムの簡易ブロック図である。
【図３】 図２の内視鏡のワイヤレス変形例の簡易ブロック図である。
【図４】 本発明の好適な実施形態に係る内視鏡の簡易略ブロック図である。
【図５】 本発明の好適な実施形態に係る内視鏡内の光路を示す簡易光線図である。
【図６】 図５の実施形態の異なる角度からの光線図である。
【図７】 本発明の好適な実施形態に係る光学組立体の代替的構成を示す光線図である。
【図８】 本発明の好適な実施形態に係る光学的組立体のさらなる代替的構成を示す光線
図である。
【図９】 本発明の好適な実施形態に係る光学的組立体のさらなる代替的構成を示す光線
図である。
【図１０】 本発明の図９の実施形態の正面から取った光線図である。
【図１１】 本発明の好適な実施形態に係る光学的組立体のさらなる代替的構成を示す光線
図である。
【図１２】 本発明の実施形態に係るイメージセンサの簡易平面図である。
【図１３】 本発明の好適な実施形態に係る立体モード用の内視鏡を示す簡易光線図である
。
【図１４】 図１３の実施形態から得られる３Ｄモデルをいかに使用して観察視野の立体画
像を構築するかを示す簡易光線図である。
【図１５】 図１５Ａは本発明の好適な実施形態に係る立体内視鏡内のイメージセンサの構
成を示す簡易断面図である。図１５Ｂは図１５Ａの構成の一端からの図である。
【図１６】 本発明の好適な実施形態に係る観察視野の立体画像を得るためのセンサの代替
的構成を示す簡易光線図である。
【図１７】 本発明の好適な実施形態に使用可能なネットワーク携帯内視鏡および関連ハー
ドウェアの簡易ブロック図である。
【図１８】 最小限の侵襲性手術を実行するように適応され、本発明の好適な実施形態に使
用可能な内視鏡内の簡易ブロック図である。
【図１９】 研究用の強化内視鏡システムの簡易ブロック図である。
【図２０】 本発明の好適な実施形態に使用可能な、立体画像を得るための内視鏡システム
の構成の簡易ブロック図である。
【図２１】 血管内処置用のシステムの簡易ブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H040 BA15 CA11 CA21 DA03 DA56 GA02 GA11 4C061 AA21 AA23 BB06 BB08 CC06 DD01 DD03 FF40 FF45 GG01 HH28 HH51 JJ17 JJ19 LL02 LL08 MM01 MM02 NN01 NN03 NN05 PP12 QQ02 QQ03 QQ04 QQ07 QQ09 RR03 RR04 RR14 RR26 SS21 TT01 UU05 UU06 WW04 WW10 WW17

Claims (97)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制約された空間内に挿入するためのピキシレーテッドイメー
    ジセンサであって、選択された画像ゆがみパターンに配設された複数の画素を備
    えており、前記画像ゆがみパターンが前記制約された空間内に前記制約された空
    間より大きい画像を画像解像度レベルを実質的に維持して投影するように選択さ
    れて成るピキシレーテッドイメージセンサ。
  2. 【請求項２】 前記画像ゆがみパターンが前記画像の２つの部分への分割で
    あり、前記ピキシレーテッドイメージセンサが２つの不連続部分に配設された前
    記画素を備えている、請求項１に記載のピキシレーテッドイメージセンサ。
  3. 【請求項３】 前記不連続部分が連続する長さに配設された、請求項２に記
    載のピキシレーテッドイメージセンサ。
  4. 【請求項４】 前記制約された空間が内視鏡の長手方向内壁であり、前記不
    連続部分が前記長手方向内壁の連続する長さに配設された、請求項２に記載のピ
    キシレーテッドイメージセンサ。
  5. 【請求項５】 前記制約された空間が内視鏡の長手方向内壁であり、前記不
    連続部分が前記長手方向内壁の連続する長さに配設された、請求項３に記載のピ
    キシレーテッドイメージセンサ。
  6. 【請求項６】 前記ゆがみパターンが非点収差画像ひずみである、請求項１
    に記載のピキシレーテッドイメージセンサ。
  7. 【請求項７】 前記ゆがみパターンが、前記制約された空間内に適合するよ
    うに予め定められた寸法を有する矩形の形状への画像の投影である、請求項６に
    記載のピキシレーテッドイメージセンサ。
  8. 【請求項８】 ＣＭＯＳをベースとする画素センサおよびＣＣＤをベースと
    する画素センサを含むグループの１つを含む、請求項１に記載のピキシレーテッ
    ドイメージセンサ。
  9. 【請求項９】 交互画像照明源と協働して、各照明源に対して対応する照明
    画像を生成するように制御可能である、請求項１に記載のピキシレーテッドイメ
    ージセンサ。
  10. 【請求項１０】 制約された空間を持ち、かつ少なくとも１つのイメージギ
    ャザラと、少なくとも１つのイメージディストータと、前記制約された空間内に
    適合するように成形された少なくとも１つのイメージセンサとを備え、前記イメ
    ージディストータが、画像が前記成形されたイメージセンサで実質的に原画像解
    像度レベルで感知可能であるように前記イメージギャザラから受け取った画像を
    ゆがめるように動作可能である、内視鏡。
  11. 【請求項１１】 前記イメージディストータが、前記画像を２つの部分画像
    に分割するように動作可能であるイメージスプリッタを備えている、請求項１０
    に記載の内視鏡。
  12. 【請求項１２】 前記イメージセンサが、前記内視鏡の長手方向壁に沿って
    各々別個に配設された２つのセンサ部分を備えている、請求項１１に記載の内視
    鏡。
  13. 【請求項１３】 前記２つの部分が前記内視鏡の対向する長手方向壁に沿っ
    て連続する長さに配設される、請求項１２に記載の内視鏡。
  14. 【請求項１４】 前記ディストータが非点収差イメージディストータである
    、請求項１０に記載の内視鏡。
  15. 【請求項１５】 前記非点収差イメージディストータがイメージレクタンギ
    ュレータであり、前記イメージセンサが、前記イメージレクタンギュレータによ
    る前記画像の矩形化を補足するために再配設された感知画素を備えている、請求
    項１４に記載の内視鏡。
  16. 【請求項１６】 前記イメージディストータが少なくとも１つのレンズを備
    えている、請求項１０に記載の内視鏡。
  17. 【請求項１７】 前記イメージディストータが少なくとも１つの画像ゆがみ
    ミラーを備えている、請求項１６に記載の内視鏡。
  18. 【請求項１８】 前記イメージディストータが像光を実質的に前記レンズか
    ら前記イメージセンサへ誘導する光ファイバを備えている、請求項１６に記載の
    内視鏡。
  19. 【請求項１９】 前記イメージディストータが第２レンズを備えている、請
    求項１６に記載の内視鏡。
  20. 【請求項２０】 前記イメージディストータが少なくとも第２画像ひずみミ
    ラーを備えている、請求項１７に記載の内視鏡。
  21. 【請求項２１】 前記イメージディストータが少なくとも１つの平面光学プ
    レートを備えている、請求項１６に記載の内視鏡。
  22. 【請求項２２】 物体を照明するための少なくとも１つの光源をさらに備え
    ており、前記光源が予め定められた時間に閃光を発生するように制御可能である
    、請求項１０に記載の内視鏡。
  23. 【請求項２３】 第２光源をさらに備えており、前記第１および第２光源が
    閃光を発生するように各々別個に制御可能である、請求項２２に記載の内視鏡。
  24. 【請求項２４】 前記第１光源が白色光源であり、前記第２光源が不可視光
    放射源である、請求項２３に記載の内視鏡。
  25. 【請求項２５】 前記第２光源がＩＲ源である、請求項２４に記載の内視鏡
    。
  26. 【請求項２６】 前記第２光源がＵＶ光源である、請求項２４に記載の内視
    鏡。
  27. 【請求項２７】 １つの光源が第１側から物体を照明するための右側光源で
    あり、別の光源は前記物体を第２側から照明するための左側光源である、請求項
    ２３に記載の内視鏡。
  28. 【請求項２８】 １つの光源が第１分光感度を有する光を備え、他の光源が
    第２分光感度を有する光を備えている、請求項２５に記載の内視鏡。
  29. 【請求項２９】 前記光ギャザラに関連付けられるカラーフィルタをさらに
    備え、前記画像からの光を左右画像に分離してそれぞれ左右距離測定器に供給し
    、３次元画像を構築するために左右距離測定値を得るようにした、請求項２７に
    記載の内視鏡。
  30. 【請求項３０】 前記光源が閃光を交互に発生するように構成されている、
    請求項２７に記載の内視鏡。
  31. 【請求項３１】 それぞれ左右照明源を使用し、それによって３次元画像の
    構築に使用するための前記物体の３次元距離情報を推定する、前記物体の点の相
    対輝度を得るための相対輝度測定器をさらに備えている、請求項２７に記載の内
    視鏡。
  32. 【請求項３２】 第２イメージギャザラおよび第２イメージセンサをさらに
    備えている、請求項２２に記載の内視鏡。
  33. 【請求項３３】 前記イメージセンサの１つがカラーイメージセンサであり
    、前記イメージセンサの第２のものがモノクロイメージセンサである、が請求項
    ３２に記載の内視鏡。
  34. 【請求項３４】 前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡内で長手
    方向に前後に配設される、請求項３２に記載の内視鏡。
  35. 【請求項３５】 前記第１および前記第２イメージセンサが前記内視鏡に沿
    って長手方向に連続的に配設される、請求項３２に記載の内視鏡。
  36. 【請求項３６】 前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡の長手方
    向壁に沿って配設される、請求項３５に記載の内視鏡。
  37. 【請求項３７】 照明される物体の前記内視鏡からの距離の変化による輝度
    差を識別し、前記輝度差を実質的に解消するように動作可能な輝度アベレージャ
    を備えている、請求項１０に記載の内視鏡。
  38. 【請求項３８】 制御可能な幅の光パルスで物体を照明するための少なくと
    も１つの照明源をさらに備えており、前記輝度アベレージャが前記幅を制御する
    ことによって前記輝度差を解消するように動作可能である、請求項３７に記載の
    内視鏡。
  39. 【請求項３９】 可視光を放出して可視分光画像を生成するための１つの照
    明源と、不可視光を放出して対応する分光画像を生成するための１つの照明源の
    少なくとも２つの制御可能な照明源を有しており、前記内視鏡が分光画像に対応
    して可視光と不可視光の所望の比を生成するように制御可能である、請求項１０
    に記載の内視鏡。
  40. 【請求項４０】 内視鏡およびコントローラを備えた内視鏡システムであっ
    て、前記内視鏡が 少なくとも１つのイメージギャザラと、 少なくとも１つのイメージディストータと、 前記内視鏡の制約された寸法内に適合するように形作られた少なくとも１つの
    イメージセンサと を備え、 画像が画像解像度を保持しながら前記形作られたイメージセンサで感知可能と
    なるように、前記イメージディストータが前記イメージギャザラから受け取った
    画像をゆがめるように動作可能であり、 前記コントローラが前記内視鏡の画像出力を処理するための専用画像プロセッ
    サを備えている 内視鏡システム。
  41. 【請求項４１】 前記専用画像プロセッサが、前記画像出力からモーション
    ビデオを生成するように動作可能なモーションビデオプロセッサである、請求項
    ４０に記載の内視鏡システム。
  42. 【請求項４２】 前記専用画像プロセッサが、前記画像出力から３Ｄモデル
    を生成するための３Ｄモデラを備えている、請求項４０に記載の内視鏡システム
    。
  43. 【請求項４３】 前記専用画像プロセッサが、前記３Ｄモデルから立体表示
    を生成するように動作可能な３Ｄイメージャをさらに備えている、請求項４２に
    記載の内視鏡システム。
  44. 【請求項４４】 イメージングを記録するためのイメージレコーダを備えて
    いる、請求項４０に記載の内視鏡システム。
  45. 【請求項４５】 前記システムの遠隔制御および遠隔観察のための制御およ
    び表示通信リンクを備えている、請求項４０に記載の内視鏡システム。
  46. 【請求項４６】 前記イメージディストータが前記画像を２つの部分画像に
    分割するように動作可能なイメージスプリッタを備えている、請求項４０に記載
    の内視鏡システム。
  47. 【請求項４７】 前記イメージセンサが、各々前記内視鏡の長手方向壁に沿
    って別個に配設された２つのセンサ部分を備えている、請求項４０に記載の内視
    鏡システム。
  48. 【請求項４８】 前記２つの部分が前記内視鏡の対向する長手方向壁に沿っ
    て連続する長さに配設される、請求項４７に記載の内視鏡システム。
  49. 【請求項４９】 前記ディストータが非点収差イメージディストータである
    、請求項４０に記載の内視鏡システム。
  50. 【請求項５０】 前記非点収差イメージディストータがイメージレクタンギ
    ュレータであり、前記イメージセンサが前記イメージレクタンギュレータによる
    前記画像の矩形化を補足するように再配置された感知画素を備えている、請求項
    ４９に記載の内視鏡システム。
  51. 【請求項５１】 前記イメージディストータが少なくとも１つのレンズを備
    えている、請求項４０に記載の内視鏡システム。
  52. 【請求項５２】 前記イメージディストータが少なくとも１つの画像ゆがみ
    ミラーを備えている、請求項５１に記載の内視鏡システム。
  53. 【請求項５３】 前記イメージディストータが、像光を実質的に前記レンズ
    から前記イメージセンサまで誘導する光ファイバを備えている、請求項５１に記
    載の内視鏡システム。
  54. 【請求項５４】 前記イメージディストータが第２レンズを備えている、請
    求項５１に記載の内視鏡システム。
  55. 【請求項５５】 前記イメージディストータが少なくとも第２画像ゆがみミ
    ラーを備えている、請求項５１に記載の内視鏡システム。
  56. 【請求項５６】 前記イメージディストータが少なくとも１つの平面光学板
    を備えている、請求項５０に記載の内視鏡システム。
  57. 【請求項５７】 物体を照明するための少なくとも１つの光源をさらに備え
    ている、請求項４０に記載の内視鏡システム。
  58. 【請求項５８】 第２光源をさらに備え、前記第１および第２光源が閃光を
    発生するように各々別個に制御可能である、請求項５６に記載の内視鏡システム
    。
  59. 【請求項５９】 前記第１光源が白色光源であり、前記第２光源が不可視光
    源である、請求項５７に記載の内視鏡システム。
  60. 【請求項６０】 １つの光源が物体を第１側から照明するための右側光源で
    あり、他の光源が前記物体を第２側から照明するための左側光源である、請求項
    ５８に記載の内視鏡システム。
  61. 【請求項６１】 １つの光源が第１分光感度の光を備えており、別の光源が
    第２分光感度の光を備えている、請求項６０に記載の内視鏡システム。
  62. 【請求項６２】 前記光ギャザラに関連付けられるカラーフィルタをさらに
    備え、前記画像からの光を左右画像に分離してそれぞれ左右距離測定器に供給し
    、３次元画像を構築するために左右距離測定値を得るようにした、請求項６１に
    記載の内視鏡システム。
  63. 【請求項６３】 前記光源が交互に閃光を発生するように構成された、請求
    項６１に記載の内視鏡システム。
  64. 【請求項６４】 前記光源が同時に閃光を発生するように構成された、請求
    項６１に記載の内視鏡システム。
  65. 【請求項６５】 それぞれ左右照明源を使用し、それによって３次元画像の
    構築に使用するための前記物体の３次元距離情報を推定する、前記物体の点の相
    対輝度を得るための相対輝度測定器をさらに備えている、請求項６１に記載の内
    視鏡システム。
  66. 【請求項６６】 第２イメージギャザラおよび第２イメージセンサをさらに
    備えている、請求項５７に記載の内視鏡システム。
  67. 【請求項６７】 前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡内で長手
    方向に前後に配設される、請求項６５に記載の内視鏡システム。
  68. 【請求項６８】 前記第１および前記第２イメージセンサが前記内視鏡に沿
    って長手方向に連続的に配設される、請求項６５に記載の内視鏡システム。
  69. 【請求項６９】 前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡の長手方
    向壁に沿って配設される、請求項６７に記載の内視鏡システム。
  70. 【請求項７０】 照明される物体の前記内視鏡からの距離の変化による輝度
    差を識別し、前記輝度差を実質的に解消するように動作可能な輝度アベレージャ
    を備えている、請求項４０に記載の内視鏡システム。
  71. 【請求項７１】 観察視野の画像を内部に生成するための内視鏡であって、
    前記画像が前記内視鏡の断面積より大きい面積を占めており、 前記観察視野から受け取った光を小型の形状にゆがめるためのイメージディス
    トータと、 前記ゆがめられた光を受け取ってそこに画像を形成するために前記小型の形状
    に配設されたイメージセンサと を備えている内視鏡。
  72. 【請求項７２】 長手方向壁を備えており、前記イメージセンサが前記長手
    方向壁に沿って配設され、前記内視鏡が前記光を前記イメージセンサに向かって
    発散させるために光発散器をさらに備えている、請求項７１に記載の内視鏡。
  73. 【請求項７３】 前記イメージセンサが２つの部分を備え、前記ディストー
    タが前記画像を２つの部分に分割するためのイメージスプリッタを備えており、
    前記光発散器が各画像部分の光を前記イメージセンサのそれぞれの部分に送るよ
    うに配設されている、請求項７２に記載の内視鏡。
  74. 【請求項７４】 前記センサ部分が前記内視鏡の前記長手方向壁の内側の対
    向する長さ上に整列配置される、請求項７３に記載の内視鏡。
  75. 【請求項７５】 前記センサ部分が前記内視鏡の前記壁の１つの内側に沿っ
    て長手方向に整列配置される、連続的に請求項７３に記載の内視鏡。
  76. 【請求項７６】 前記イメージディストータが正方形画像を実質的同等の面
    積の長方形にゆがめるように形作られた非点収差レンズを備えている、請求項７
    １に記載の内視鏡。
  77. 【請求項７７】 前記観察視野内の物体の距離差による高い対比差を補償す
    るための対比イコライザをさらに備えている、請求項７１に記載の内視鏡。
  78. 【請求項７８】 前記観察視野を照明するための２つの照明源を備えている
    、請求項７１に記載の内視鏡。
  79. 【請求項７９】 前記照明源が交互に照明するように制御可能であり、前記
    イメージセンサが前記照明源と同期して画像を収集し、それによって照明された
    画像を独立に得るように制御可能である、請求項７８に記載の内視鏡。
  80. 【請求項８０】 各照明源が異なる予め定められた分光感度を有する、請求
    項７８に記載の内視鏡。
  81. 【請求項８１】 前記イメージセンサが画素を備えており、各画素が前記予
    め定められた分光感度の１つに応答する、請求項８０に記載の内視鏡。
  82. 【請求項８２】 前記イメージセンサが白色光に応答する複数の画素を備え
    ている、請求項７１に記載の内視鏡。
  83. 【請求項８３】 前記イメージセンサが異なる波長の光に応答する複数の画
    素を備えている、請求項７１に記載の内視鏡。
  84. 【請求項８４】 前記波長が赤色光、緑色光、青色光、および赤外光のうち
    の少なくとも３つを備えている、請求項８３に記載の内視鏡。
  85. 【請求項８５】 前記観察視野から得られる光から第２画像を形成するため
    の第２イメージセンサをさらに備えている、請求項７１に記載の内視鏡。
  86. 【請求項８６】 前記イメージセンサの１つがカラーセンサであり、前記イ
    メージセンサの第２のものがモノクロセンサである、請求項８５に記載の内視鏡
    。
  87. 【請求項８７】 前記イメージセンサが前記内視鏡の長手方向軸にわたって
    前記第１イメージセンサと前後関係に配置される、請求項８５に記載の内視鏡。
  88. 【請求項８８】 前記第２イメージセンサが前記内視鏡の長手方向壁に沿っ
    て前記第１イメージセンサと端と端を突き合わせた関係に配置される、請求項８
    ５に記載の内視鏡。
  89. 【請求項８９】 前記第２イメージセンサが前記内視鏡の対向する内部長手
    方向壁上に前記第１イメージセンサから筋かいに配置される、請求項８５に記載
    の内視鏡。
  90. 【請求項９０】 観察視野の３Ｄ画像を生成するための小型内視鏡であって
    、第１光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第１イメージセンサ
    と、第２光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第２イメージセン
    サとを備えており、前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡の長手方向
    軸に沿って前後に配置されて成る小型内視鏡。
  91. 【請求項９１】 観察視野の３Ｄ画像を生成するための小型内視鏡であって
    、第１光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第１イメージセンサ
    と、第２光路を通して前記観察視野のビューを受け取るための第２イメージセン
    サとを備えており、前記第１および第２イメージセンサが前記内視鏡の長手方向
    壁に沿って端と端を突き合わせて配置されて成る小型内視鏡。
  92. 【請求項９２】 観察視野の３Ｄ画像を生成するための小型内視鏡であって
    、前記観察視野を照明するための２つの照明源と、前記照明源の各々を介して照
    明された前記観察視野のビューを受け取るためのイメージセンサと、各ビュー間
    を差分化するためのビュー差分器とを備えている小型内視鏡。
  93. 【請求項９３】 前記差分器が前記照明源の順次動作を提供するためのシー
    ケンシャル制御である、請求項９２に記載の小型内視鏡。
  94. 【請求項９４】 前記照明源が各々それぞれ異なる分光感度を使用して照明
    を生成するように動作可能であり、前記差分器が前記それぞれ異なる分光感度を
    有する光を差分感知するために前記イメージセンサに一連のフィルタを備えてい
    る、請求項８７に記載の小型内視鏡。
  95. 【請求項９５】 前記イメージディストータが受け取った画像の部分を前記
    ゆがみパターンに従って前記イメージセンサに誘導するために複数の光ファイバ
    を備えている、請求項７１に記載の小型内視鏡。
  96. 【請求項９６】 小型内視鏡を製造する方法であって、 照明源を設けるステップと、 イメージディストータを設けるステップと、 画像光線分割器を設けるステップと、 前記イメージセンサの少なくとも一方向の寸法が低減して感知される非ゆがみ
    バージョンのそれより小さくなるように選択されて前記イメージディストータに
    組み込まれたゆがみに対応して形状が変化したイメージセンサを設けるステップ
    と、 前記イメージディストータ、前記画像光線分割器、および前記イメージセンサ
    を組み立てて内視鏡内に光路を形成するステップと を含む方法。
  97. 【請求項９７】 内視鏡画像を得る方法であって、 観察視野を照明するステップと、 前記観察視野から反射した光をゆがませて、前記ゆがめられていない画像の同
    等の寸法に比較して低減された少なくとも一方向の寸法を有する前記観察視野の
    ゆがみ画像を形成するステップと、 同等にゆがめられた少なくとも１つのイメージセンサを使用して前記内視鏡内
    で前記光を感知するステップと を含む方法。
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