JP5942047B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特に、直視方向及び側視方向を同時に観察することが可能な内視鏡システムに関するものである。

被検体の内部の被写体を撮像する内視鏡、及び、内視鏡により撮像された被写体の観察画像を生成する画像処理装置等を具備する内視鏡システムが、医療分野及び工業分野等において広く用いられている。

例えば、特願２０１３−２９５８２号公報には、自動水平機能付きカメラを備え、前方方向空間の画像と上側方向空間の画像との境目の傾き状況から、安定状態にあるか否かを認識することができる管路内観察装置が開示されている。

また、特許第３３３７６８２号公報には、挿入部の先端部の先端面に直視視野画像を取得する直視観察用レンズが設けられ、先端部の周方向に側視視野画像を取得する複数の側視観察用レンズが設けられた内視鏡を備える内視鏡システムが開示されている。

この内視鏡は、直視観察用レンズ及び複数の側視観察用レンズの結像位置にそれぞれ撮像素子が設けられており、これらの撮像素子により直視視野画像及び複数の側視視野画像を撮像する。そして、直視視野画像が中央に配置され、複数の側視視野画像が直視視野画像の両隣に配置され、モニタ上に表示される。

しかしながら、特許第３３３７６８２号公報の内視鏡システムでは、モニタにおいて、側視視野画像が常に直視視野画像の両隣に配置されるため、内視鏡の捻り操作を行った場合、実際の視野とモニタに表示されている観察画像との間に違和感を覚える可能性がある。そのため、ユーザは、側方視野画像が被検体内のどの方向を観察して得られたものかが分かりづらいという問題があった。

また、従来の直視視野画像と側視視野画像がモニタ上に配置される内視鏡システムでは、被検体の内部に挿入される内視鏡の挿入部にねじりが発生しても、モニタ上で前方視野画像に対して側方視野画像が今までと同じ位置に配置されるため、ユーザが挿入部の回転度合いを素早く直感的に把握することが困難であった。

そこで、本発明は、内視鏡の回転操作等を行った際の観察を行う範囲の把握を容易にすることができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡システムは、被検体の内部に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の長手方向に略平行な挿入部前方を含む前記被検体内部の被写体の第１の領域から第１の被写体像を取得する第１の被写体像取得部と、前記第１の被写体像を撮像して第１の撮像信号を生成する第１の撮像素子と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の長手方向と交差する方向の挿入部側方を含み前記第１の領域とは異なる前記被写体の第２の領域から第２の被写体像を取得する第２の被写体像取得部と、前記第２の被写体像を撮像して第２の撮像信号を生成する第２の撮像素子と、前記挿入部の長手方向を軸とした、前記軸周りの回転を検出し、傾き情報を生成する傾き検出部と、前記傾き情報と前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号とに基づき、前記第１の撮像信号が表す画像に対して前記第２の撮像信号が表す画像を前記回転に追従して公転させて配置した状態を表す画像信号を生成して前記画像を表示する表示部へ出力する画像信号生成部と、を備える。

第１の実施形態に係る内視鏡システムの構成を示す図である。 内視鏡の挿入部の先端部の構成を示す斜視図である。 内視鏡の挿入部の先端部の断面を示す断面図である。 第１の実施形態における要部の構成を示す図である。 第１の実施形態における要部の構成を示す図である。 画像処理部３２ａによる画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。 画像処理部３２ａによる画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。 画像処理部３２ａによる画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。 画像処理部３２ａで生成される観察画像の他の例を説明するための図である。 画像処理部３２ａで生成される観察画像の他の例を説明するための図である。 画像処理部３２ａで生成される観察画像の他の例を説明するための図である。 画像処理部３２ａで生成される観察画像の他の例を説明するための図である。 第２の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部の構成を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部の構成を示す正面図である。 第２の実施形態に係る挿入部の断面図である。 第２に実施形態における要部の構成を示す図である。 第２に実施形態における要部の構成を示す図である。 画像処理部３２ａ１による画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。 画像処理部３２ａ１による画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。 画像処理部３２ａ１による画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。 第３に実施形態における要部の構成を示す図である。 第４に実施形態における要部の構成を示す図である。 第５に実施形態における要部の構成を示す図である。 モニタ３５の回転動作について説明するための図である。 側方観察用のユニットが取り付けられた挿入部４の先端部６の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１から図５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、第１の実施形態に係る内視鏡システムの構成を示す図であり、図２は、内視鏡の挿入部の先端部の構成を示す斜視図であり、図３は、内視鏡の挿入部の先端部の断面を示す断面図であり、図４及び図５は、第１の実施形態における要部の構成を示す図である。

図１に示すように、内視鏡システム１は、観察対象物を撮像して撮像信号を出力する内視鏡２と、観察対象物を照明するための照明光を供給する光源装置３１と、撮像信号に応じた映像信号（画像信号）を生成及び出力する画像信号生成部としての機能を有するビデオプロセッサ３２と、映像信号（画像信号）に応じた観察画像を表示するモニタ３５と、を有している。

内視鏡２は、術者が把持して操作を行う操作部３と、操作部３の先端側に形成され、体腔内等に挿入される細長の挿入部４と、操作部３の側部から延出するように一方の端部が設けられたユニバーサルコード５と、を有して構成されている。

本実施形態の内視鏡２は、複数の視野画像を表示させることで１８０度以上の視野を観察可能な広角内視鏡であり、体腔内、特に大腸内において、襞の裏や臓器の境界等、直視方向の観察だけでは見難い場所の病変を見落とすことを防ぐことを実現する。大腸内に内視鏡２の挿入部４を挿入するにあたっては、通常の大腸内視鏡と同様、挿入部２に捻り、往復運動、腸壁のフックを行うことによる仮固定等の動作が発生する。

挿入部４は、最も先端側に設けられた硬質の先端部６と、先端部６の後端に設けられた湾曲自在の湾曲部７と、湾曲部７の後端に設けられた長尺かつ可撓性を有する可撓管部８と、を有して構成されている。また、湾曲部７は、操作部３に設けられた湾曲操作レバー９の操作に応じた湾曲動作を行う。

一方、図２に示すように、内視鏡２の先端部６の先端面には、直視方向を観察するための直視観察窓１１ａが配置され、内視鏡２の先端部６の側面には、側視方向を観察するための複数（図２の例では２つ）の側視観察窓１１ｂ及び１１ｃが配置されている。これらの側視観察窓１１ｂ及び１１ｃは、先端部６の周方向に均等な間隔、例えば、１８０度の間隔で配置されている。なお、先端部６の周方向に均等な間隔で配置される側視観察窓１１ｂ及び１１ｃは、２つに限定されるものではなく、例えば１つ、あるいは、３つ以上の側視観察窓を配置する構成であってもよい。

内視鏡２の先端部６の先端面には、直視観察窓１１ａに隣接する位置に、直視観察窓１１ａの直視視野の範囲に照明光を出射する直視照明窓１２ａが少なくとも１つ配置されている。また、内視鏡２の先端部６の側面には、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃのそれぞれに隣接する位置に、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃの側視視野の範囲に照明光を出射する側視照明窓１２ｂ及び１２ｃが少なくとも１つ配置されている。

また、内視鏡２の先端部６の先端面には、挿入部４内に配設されたチューブ等により形成された図示しない処置具チャンネルに連通するとともに、処置具チャンネルに挿通された処置具（の先端部）を突出させることが可能な先端開口部１３と、直視観察窓１１ａを洗浄するための気体または液体を射出する直視観察窓用ノズル部１４と、が設けられている。さらに、内視鏡２の先端部６の側面には、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃを洗浄するための気体または液体を射出する図示しない側視観察窓用ノズル部が、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃのそれぞれに隣接して設けられている。

操作部３には、図１に示すように、直視観察窓１１ａを洗浄するための気体または液体を直視観察窓用ノズル部１４から射出させる操作指示が可能な送気送液操作ボタン２４ａと、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃを洗浄するための気体または液体を図示しない側視観察窓用ノズル部から射出させる操作指示が可能な送気送液操作ボタン２４ｂと、が設けられ、この送気送液操作ボタン２４ａ及び２４ｂの押下により送気と送液とが切り替え可能である。また、本実施形態では、それぞれのノズル部に対応するように複数の送気送液操作ボタンを設けているが、例えば１つの送気送液操作ボタンの操作により直視観察窓用ノズル部１４、図示しない側視観察窓用ノズル部の両方から気体または液体が射出されるようにしてもよい。

スコープスイッチ２５は、操作部３の頂部に複数設けられており、内視鏡２において使用可能な種々の記載のオンまたはオフ等に対応した信号を出力させるように、各スイッチ毎の機能を割り付けることが可能な構成を有している。具体的には、スコープスイッチ２５には、例えば、前方送水の開始及び停止、フリーズの実行及び解除、及び、処置具の使用状態の告知等に対応した信号を出力させる機能を、各スイッチ毎の機能として割り付けることができる。

なお、本実施形態においては、送気送液操作ボタン２４ａ及び２４ｂのうちの少なくともいずれか一方の機能を、スコープスイッチ２５のうちのいずれかに割り付けるようにしてもよい。

また、操作部３には、体腔内の粘液等を先端開口部１３より吸引して回収するための指示を図示しない吸引ユニット等に対して行うことが可能な吸引操作ボタン２６が配設されている。

そして、図示しない吸引ユニット等の動作に応じて吸引された体腔内の粘液等は、先端開口部１３と、挿入部４内の図示しない処置具チャンネルと、操作部３の前端付近に設けられた処置具挿入口２７とを経た後、図示しない吸引ユニットの吸引ボトル等に回収される。

処置具挿入口２７は、挿入部４内の図示しない処置具チャンネルに連通しているとともに、図示しない処置具を挿入可能な開口として形成されている。すなわち、術者は、処置具挿入口２７から処置具を挿入し、処置具の先端側を先端開口部１３から突出させることにより、処置具を用いた処置を行うことができる。

一方、図１に示すように、ユニバーサルコード５の他方の端部には、光源装置３１に接続可能なコネクタ２９が設けられている。

コネクタ２９の先端部には、流体管路の接続端部となる口金（図示せず）と、照明光の供給端部となるライトガイド口金（図示せず）とが設けられている。また、コネクタ２９の側面には、接続ケーブル３３の一方の端部を接続可能な電気接点部（図示せず）が設けられている。さらに、接続ケーブル３３の他方の端部には、内視鏡２とビデオプロセッサ３２と電気的に接続するためのコネクタが設けられている。

ユニバーサルコード５には、種々の電気信号を伝送するための複数の信号線、及び、光源装置３１から供給される照明光を伝送するためのライトガイドが束ねられた状態として内蔵されている。

挿入部４からユニバーサルコード５にかけて内蔵された前記ライトガイドは、光出射側の端部が挿入部４付近において少なくとも３方向に分岐され、各光出射端面が光出射部として直視照明窓１２ａ、側視照明窓１２ｂ及び１２ｃに配置されるような構成を有している。また、前記ライトガイドは、光入射側の端部がコネクタ２９のライトガイド口金に配置されるような構成を有している。

尚、直視照明窓１２ａ、側視照明部１２ｂや１２ｃに配置される光出射部はライトガイドに代えて発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子であってもよい。

ビデオプロセッサ３２は、内視鏡２の先端部６に設けられた複数の撮像素子を駆動するための駆動信号を出力する。そして、ビデオプロセッサ３２は、複数の撮像素子から出力される撮像信号に対して信号処理を施すことにより、映像信号（画像信号）を生成してモニタ３５へ出力する画像信号生成部として機能する。詳細は後述するが、ビデオプロセッサ３２は、直視観察窓１１ａで取得した直視視野画像を中央に配置し、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃで取得した２つの側視視野画像を直視視野画像の左右に配置するとともに、直視視野画像及び２つの側視視野画像に所定の画像処理を施し、モニタ３５へ出力する。つまり、ビデオプロセッサ３２は、直視観察窓１１ａで取得した直視視野画像と側視観察窓１１ｂ及び１１ｃで取得した側視視野画像とが隣り合う状態で並んで配置するように処置を行い、映像信号を生成する。

光源装置３１、ビデオプロセッサ３２及びモニタ３５等の周辺装置は、患者情報の入力等を行うキーボード３４とともに、架台３６に配置されている。

図３に示すように、第１の被写体像取得部を構成する直視観察窓１１ａは、挿入部４の長手方向に略平行な前方を含む直視方向（第１の方向）つまり被写体の第１の領域から第１の被写体像を取得する。直視観察窓１１ａは、対物光学系１６ａ１を備え、直視観察窓１１ａ及び対物光学系１６ａ１、１６ａ２の結像位置には、撮像素子１５ａが配置されており、直視観察窓１１ａで取得された被写体像を光電変換する。なお、図３に示す先端部６は、図２のIII−III線の断面図である。

また、第２の被写体像取得部を構成する側視観察窓（側視観察窓１１ｂ及び１１ｃのうち少なくとも１つ以上の側視観察窓）は、直視方向（第１の方向）とは少なくとも一部が異なる挿入部の長手方向とは交差する方向を含む側視方向（第２の方向）つまり被写体の第２の領域から第２の被写体像を取得する。

側視観察窓１１ｂは、対物光学系１６ｂ１を備え、側視観察窓１１ｂ及び対物光学系１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｂ３の結像位置には、撮像素子１５ｂが配置されており、側視観察窓１１ｂで取得された被写体像を光電変換する。

同様に、側視観察窓１１ｃは、対物光学系１６ｃ１を備え、側視観察窓１１ｃ及び対物光学系１６ｃ１、１６ｃ２、１６ｃ３の結像位置には、撮像素子１５ｃが配置されており、側視観察窓１１ｃで取得された被写体像を光電変換する。

なお、撮像素子１５ｂは、対物光学系１６ｂ２、１６ｂ３を介さず、対物光学系１６ｂ１に直接向き合うように配置されていてもよい。同様に、撮像素子１５ｃは、対物光学系１６ｃ２、１６ｃ３を介さず、対物光学系１６ｃ１に直接向き合うように配置されていてもよい。

第１の被写体像と第２の被写体像の境界領域は重複していても重複していなくてもよく、上記境界領域が重複している状態の場合、第１の被写体像取得部と第２の被写体像取得部とで一部が重複した被写体像を取得し、ビデオプロセッサ３２で重複する領域を一部除去する処理を行ってもよい。

また、先端部６の撮像素子１５ａの後端側には、傾き角度検出部１７が設けられている。傾き検出部としての傾き角度検出部１７は、挿入部４の長手方向を軸とした、挿入部４の重力方向に対する軸周りの回転方向の傾き角度を検出し、傾き角度情報（傾き情報）を生成する。傾き角度検出部１７は、図５に示すように、例えばユーザが挿入部４を捻った（あるいは、挿入部４を体腔内等に挿入している際に自然に捻られた）際に、挿入部４の長手方向を軸とした、挿入部４の重力方向に対する軸周りの回転方向の傾き角度を検出する。なお、傾き角度検出部１７は、例えば、加速度センサや角速度センサ（ジャイロセンサ）により構成されているが、挿入部４の重力方向に対する軸周りの回転方向の傾き角度を検出するものであれば、これらに限定されるものではない。

図４に示すように、撮像素子１５ａ〜１５ｃは、それぞれ画像信号生成部としても動作する画像処理部３２ａに電気的に接続されており、撮像素子１５ａで撮像された直視視野画像と、撮像素子１５ｂ及び１５ｃのそれぞれで撮像された側視視野画像とを画像処理部３２ａに出力する。また、傾き角度検出部１７は、画像処理部３２ａに電気的に接続されており、検出した傾き角度情報（傾き情報）を画像処理部３２ａに出力する。

画像処理部３２ａは、直視観察窓１１ａで取得した被写体像から直視視野画像を生成して中央に配置し、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃで取得した２つの被写体像からそれぞれ側視視野画像を生成して直視視野画像の左右に配置するとともに、直視視野画像及び２つの側視視野画像に所定の画像処理を施し、画像出力部３２ｂに出力する。具体的には、画像処理部３２ａは、傾き角度検出部１７により検出された内視鏡２の挿入部４の傾き角度の情報に基づいて、直視視野画像及び左右に配置した側視視野画像を傾き角度に追従して回転する画像処理を施す。

画像出力部３２ｂは、画像処理部３２ａにより生成された画像信号からモニタ３５に表示するための信号を生成し、モニタ３５に出力する。

次に、画像処理部３２ａによる画像処理について、図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、画像処理部３２ａによる画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。

画像処理部３２ａは、直視観察窓１１ａで取得された第１の被写体像に基づく直視視野画像１８ａと、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃで取得された第２の被写体像に基づく側視視野画像１８ｂ及び１８ｃとを取得する。そして、画像処理部３２ａは、図６Ａに示すように、直視視野画像１８ａを中心に配置し、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを直視視野画像１８ａの左右に配置する。具体的には、画像処理部３２ａは、直視視野画像１８ａの左側に側視視野画像１８ｂを配置し、直視視野画像１８ａの右側に側視視野画像１８ｃを配置する。

ここで、図５に示すように、内視鏡２の挿入部４が捻られると（捻り操作が行われると）、図６Ｂに示すように、挿入部４の先端部６に設けられた撮像素子１５ａ〜１５ｃの視点も挿入部４の長手方向の軸の周りで回転し、観察画像が回転してしまうためユーザは観察し難くなってしまう。

そのため、画像処理部３２ａは、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、図６Ｃに示すように、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを挿入部４の傾き角度に追従させて回転させた直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを生成する。

このように、画像処理部３２ａは、直視観察窓１１ａで取得された第１の被写体像の両脇を含む部位に、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃで取得された第２の被写体像を隣り合わせて配置する配置関係にするとともに、傾き角度情報（傾き情報）に基づき、第１の被写体像の配置に対して第２の被写体像を相対的に回転することにより、視野画像が並ぶ方向の配置角度を変化させて第１の被写体像及び第２の被写体像が傾いた状態を表した画像信号を生成する。

なお、詳細は後述するが、画像処理部３２ａは、傾き角度情報（傾き情報）に基づき、第２の被写体像のみが傾いた状態を表した画像信号を生成するようにしてもよい。

また、複数の画像をモニタ３５に表示する場合、直視視野画像１９ａの左右に側視視野画像１９ｂ及び１９ｃが配置される構成であるが、これに限らず直視視野画像と側視視野画像とが隣り合っていればよく、直視視野画像１９ａの左右いずれか片隣に側視視野画像を配置する構成であってもよい。

また、本実施形態では、モニタ３５に複数の画像を表示しているが、これに限定されるものではない。例えば、３台のモニタを隣接して配置し、中央のモニタに直視視野画像１９ａを表示し、左右のモニタにそれぞれ側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを表示する構成であってもよい。

このように、内視鏡システム１は、直視観察窓１１ａにより直視視野画像１８ａを取得し、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃにより側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを取得し、直視視野画像１８ａを中心に配置し、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを直視視野画像１８ａの左右に配置する。そして、内視鏡システム１は、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを回転させた直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを生成するようにした。

この結果、挿入部４の回転操作に応じて回転した直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃがモニタ３５に表示されるため、術者等のユーザは、挿入部４の傾きや回転角度等を把握することができる。

よって、本実施形態の内視鏡システムによれば、内視鏡の回転操作等を行った際の観察を行う範囲の把握を容易にすることができる。

つまり、直視視野画像と側視視野画像として表示される画像の内容だけでは現在の挿入部の姿勢（傾き、回転角度）が分かり難い場合でも、本実施形態の内視鏡システムのように、視野画像が並ぶ方向の配置角度を変化させる構成にすることで、術者等のユーザは、視野画像の配置からも現在の挿入部の姿勢をより素早く直感的に把握することができる。

例えば、内視鏡の挿入部を被検体内部の奥まで挿入した後、ゆっくり引き抜く間に側視視野をくまなく確認するスクリーニング検査時、例えば直前に側視視野内に注目部分が発見されたにも拘らず挿入部が回転して注目部分が見えなくなってしまう場合、ユーザは側視視野画像の配置に基づき例えば挿入部を回転方向に戻して再度見直すことが容易になる。

この構成により、挿入部の挿入量が同じであっても、先程観察した側視視野とは現在回転方向に異なる部分を観察していることをより適切に認識できるようになり、現在観察している場所を迷って注目部分を回転方向に見落とす可能性を防ぐことができる。

（変形例）
なお、画像処理部３２ａは、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを回転させる画像処理を行うだけではなく、以下のような画像処理を行ってもよい。

図７〜図１０は、画像処理部３２ａで生成される観察画像の他の例を説明するための図である。

画像処理部３２ａは、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に応じて、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを回転した直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを生成する。

その後、画像処理部３２ａは、図７に示すように、直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃに矩形マスクを施した直視視野画像２０ａ、側視視野画像２０ｂ、及び２０ｃを生成し、モニタ３５に表示させる。つまり、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃが直視視野画像１９ａに対して公転する表示モードとなる。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、画像処理部３２ａは、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に応じて、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを回転した直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを生成する。

その後、画像処理部３２ａは、図８に示すように、直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃに矩形マスクを施した直視視野画像２１ａ、側視視野画像２０ｂ、及び２０ｃを生成し、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを表示させる枠となる矩形マスクが回転するようにして、モニタ３５に表示させる。つまり、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃ（側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを表示させる枠）自体が自転しつつ直視視野画像１９ａに対して公転する表示モードとなる。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、画像処理部３２ａは、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に応じて、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを回転した直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを生成する。その後、画像処理部３２ａは、図９に示すように、直視視野画像１９ａのみに丸型マスクを施した直視視野画像２２ａを生成し、モニタ３５に表示させる。このように、直視視野画像１９ａのみに丸型マスクを施した直視視野画像２２ａを生成することにより、上述した実施形態と同様の効果を得るとともに、直視視野画像２２ａを中心に側視視野画像１９ｂ及び１９ｃが回転していることをユーザに認識しやすくしている。

尚、図６Ｃ〜図９に示す各表示モードは、適宜切り替えることができるようにしてもよい。

また、画像処理部３２ａは、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを横並びに配置した後、挿入部４の傾き量を示す指標２３を生成する。そして、画像処理部３２ａは、図１０に示すように、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、挿入部４の傾き角度に追従して指標２３を回転し、モニタ３５に表示させる。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

この指標２３は、上記第１の実施形態の各実施形態と組合わせて用いることにより、ユーザが挿入部４の姿勢をより確実に把握できるようになる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

図１１は、第２の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部の構成を示す斜視図であり、図１２は、第２の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部の構成を示す正面図であり、図１３は、第２の実施形態に係る挿入部の断面図であり、図１４及び図１５は、第２に実施形態における要部の構成を示す図である。

図１１に示すように、挿入部４の先端部６ｂには、先端部６ｂの先端面の中央から上方寄りに偏心した位置から突出して設けられた、円柱形状の円筒部４０が形成されている。

円筒部４０の先端部には、図１３に示すように、直視及び側視を兼ねる対物光学系６２が設けられている。また、円筒部４０の先端部は、対物光学系６０の直視方向に相当する箇所に配置された第１の被写体像取得部を構成する直視観察窓４２と、対物光学系６１の側視方向に相当する箇所に配置された第２の被写体像取得部を構成する側視観察窓４３と、を有して構成されている。

直視観察窓４２は、挿入部４の長手方向に略平行な前方を含む直視方向（第１の方向）つまり被写体の第１の領域から第１の被写体像を取得する。

また、側視観察窓４３は、直視方向（第１の方向）とは少なくとも一部が異なる挿入部の長手方向とは交差する方向を含む側視方向（第２の方向）つまり被写体の第２の領域から第２の被写体像を取得する。

さらに、円筒部４０の基端付近には、側視方向を照明するための光を出射する側視照明部４４が形成されている。

側視観察窓４３は、円柱形状の円筒部４０における周方向から入射される観察対象物からの戻り光（反射光）を側視視野内に捉えることにより側視視野画像を取得可能とするための、側視用ミラーレンズ４５を備えている。

なお、対物光学系６２の結像位置には、直視観察窓４２の視野内の観察対象物の画像が円形の直視視野画像として中心部に形成され、かつ、側視観察窓４３の視野内の観察対象物の画像が円環形状の側視視野画像として直視視野画像の外周部に形成されるように、図１３に示す撮像素子６３（の撮像面）が配置されている。

このような画像は側視用ミラーレンズで戻り光を２回反射させる２回反射光学系を用いることで実現させているが、戻り光を１回反射光学系により１回反射させて形成し、これをビデオプロセッサ３２で画像処理し、側視視野画像と直視視野画像との向きを合わせてもよい。

また、先端部６ｂの撮像素子６３の後端側には、第１の実施の形態と同様に、挿入部４の長手方向を軸とした、挿入部４の重力方向に対する軸周りの回転方向の傾き角度を検出し、傾き角度情報（傾き情報）を生成する傾き角度検出部１７が設けられている。

先端部６ｂの先端面には、円筒部４０に隣接する位置に配置され、直視観察窓４２の直視視野の範囲に照明光を出射する直視照明窓４６と、挿入部４内に配設されたチューブ等により形成された図示しない処置具チャンネルに連通するとともに、処置具チャンネルに挿通された処置具（の先端部）を突出させることが可能な先端開口部４７と、が設けられている。

側視照明部４４及び直視照明窓４６に照明光を供給する手段は、光源からライトガイドで照明光を導く方法であっても、付近に設置した発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子からの照明であってもよい。

また、挿入部４の先端部６ｂは、先端部６ｂの先端面から突出するように設けられた支持部４８を有し、この支持部４８は円筒部４０の下部側に隣接して位置する。

支持部４８は、先端部６ｂの先端面から突出させるように配置された各突出部材を支持（または保持）可能に構成されている。具体的には、支持部４８は、前述の各突出部材としての、直視観察窓４２を洗浄するための気体または液体を射出する直視観察窓用ノズル部４９と、直視方向を照明するための光を出射する直視照明窓５１と、側視観察窓４３を洗浄するための気体または液体を射出する側視観察窓用ノズル部５２と、をそれぞれ支持（または保持）可能に構成されている。

一方、支持部４８は、本来の観察対象物とは異なる物体である前述の各突出部材が側視視野内に現れることにより、各突出部材のいずれかを含むような側視視野画像を取得してしまわないようにするための、光学的な遮蔽部材である遮蔽部４８ａを有して形成されている。すなわち、遮蔽部４８ａを支持部４８に設けることにより、直視観察窓用ノズル部４９、直視照明窓５１、及び、側視観察窓用ノズル部５２がいずれも含まれないような側視視野画像を得ることができる。

側視観察窓用ノズル部５２は、図１１及び図１２に示すように、支持部４８の２箇所に設けられているとともに、支持部４８の側面に先端が突出するように配置されている。

図１４に示すように、撮像素子６３は、画像処理部３２ａ１に電気的に接続されており、撮像素子６３で撮像された直視視野画像及び側視視野画像を画像処理部３２ａ１に出力する。また、傾き角度検出部１７は、画像処理部３２ａ１に電気的に接続されており、図１５に示すように、例えばユーザが挿入部４を捻った際に、挿入部４の長手方向を軸とした、挿入部４の重力方向に対する軸周りの回転方向の傾き角度を検出し、検出した傾き角度情報（傾き情報）を画像処理部３２ａ１に出力する。

ビデオプロセッサ３２は、内視鏡２の先端部６ｂに設けられた撮像素子６３を駆動するための駆動信号を出力する。そして、ビデオプロセッサ３２の画像処理部３２ａ１は、画像信号生成部として、前記撮像素子６３から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を施すことにより、映像信号を生成、より具体的には、円形形状をなす直視視野画像と、直視方向の画像の外周において円環形状をなす側視視野画像とを具備した観察画像、つまり直視視野画像に側視視野画像が隣り合った状態で、直視視野画像に側視視野画像が囲い込むように並べた画像を生成する。

直視視野画像と側視視野画像の境界領域は重複していても重複していなくてもよく、上記境界領域が重複している状態の場合、直視観察窓４２と側視観察窓４３とで一部が重複した被写体像を取得し、画像処理部３２ａ１で重複する領域を一部除去する処理を行ってもよい。

そして、画像処理部３２ａ１は、傾き角度検出部１７により検出された挿入部４の傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、直視視野画像及び側視視野画像を傾き角度に追従して回転する画像処理、つまり第１の被写体像が配置される部分に対して第２の被写体像を相対的に回転することにより、視野画像が並ぶ方向の配置角度を変化させて第１の被写体像及び第２の被写体像が傾いた状態を表した画像処理を施した画像信号を生成し、画像出力部３２ｂに出力する。なお、本実施形態では、画像処理部３２ａ１は、挿入部４の傾き角度に応じて、直視視野画像、及び、側視視野画像の両方を回転させているが、直視視野画像、または、側視視野画像のみを回転させるようにしてもよい。

画像出力部３２ｂは、画像処理部３２ａ１により生成された画像信号からモニタ３５に表示するための信号を生成し、モニタ３５に出力する。これにより、円形形状をなす直視視野画像と、直視方向の画像の外周において円環形状をなす側視視野画像とを具備した観察画像が、挿入部４の傾き角度に応じて回転されてモニタ３５に表示される。

例えば、直視視野画像の隣に１つ以上の側視視野画像を並べただけでは、遠近感や立体感が得られず、管腔内を観察する画像として違和感なく認識することが困難である。

これに対し、変形例の直視視野画像及び側視視野画像の表示方法であれば、中心から周辺に向けて放射状に画面が広がる光学的構造になるように設定されている（円環状のレンズであれば自動的にそのような光学特性になる）ので、比較的、遠近感や立体感が得られやすくなっている。

次に、画像処理部３２ａ１による画像処理について、図１６Ａ〜図１６Ｃを用いて説明する。図１６Ａ〜図１６Ｃは、画像処理部３２ａ１による画像処理により、モニタに表示される観察画像の一例を示す図である。

画像処理部３２ａ１は、直視観察窓４２で取得された円形形状をなす第１の被写体像に基づく直視視野画像７０ａと、側視観察窓４３で取得された第１の被写体像の外周において円環形状をなす第２の被写体像に基づく側視視野画像７０ｂとを取得する。なお、側視視野画像７０ｂは、支持部４８の遮蔽部４８ａにより光学的に遮蔽される遮蔽領域７０ｃを含む。そして、画像処理部３２ａ１は、図１６Ａに示すように、円形形状をなす直視視野画像７０ａの外周に円環形状をなす側視視野画像７０ｂが形成された観察画像を生成する。

ここで、図１５に示すように、内視鏡２の挿入部４が捻られると、図１６Ｂに示すように、挿入部４の先端部６ａに設けられた撮像素子６３の視点も挿入部４の長手方向の軸の周りで回転し、観察画像が回転してしまうためユーザは観察し難くなってしまう。

そのため、画像処理部３２ａ１は、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、図１６Ｃに示すように、直視視野画像７０ａ及び側視視野画像７０ｂを挿入部４の傾き角度に追従させて回転させた直視視野画像７１ａ及び側視視野画像７１ｂ（遮蔽領域７１ｃを含む）を生成する。

このように、内視鏡システム１は、直視観察窓４２により直視視野画像７０ａを取得し、側視観察窓４３により側視視野画像７０ｂを取得し、円形形状の直視視野画像７０ａの外周に円環形状の側視視野画像７０ｂを配置する。そして、内視鏡システム１は、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、直視視野画像７０ａ、及び、側視視野画像７０ｂを回転させた直視視野画像７１ａ、及び、側視視野画像７１ｂを生成するようにした。

この結果、挿入部４の回転操作に応じて回転した直視視野画像７１ａ、及び、側視視野画像７１ｂがモニタ３５に表示されるため、ユーザは、挿入部４の傾きや回転角度等を把握することができる。

よって、本実施形態の内視鏡システムによれば、第１の実施形態と同様に、内視鏡の回転操作等を行った際の観察を行う範囲の把握を容易にすることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。

図１７は、第３に実施形態における要部の構成を示す図である。なお、図１７において、図４と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図１７に示すように、本実施形態のビデオプロセッサ３２は、第１の実施形態のビデオプロセッサ３２（図４参照）に対して、画像処理部３２ｃ及び切替スイッチ８０が追加されて構成されている。

画像処理部３２ａには、直視観察窓１１ａにより取得された直視視野画像１８ａ、側視観察窓１１ｂ、１１ｃにより取得された側視視野画像１８ｂ、１８ｃ、及び、傾き角度検出部１７に検出された挿入部４の傾き角度情報（傾き情報）が入力される。画像信号生成部としても動作する画像処理部３２ａは、直視視野画像１８ａを中央に配置し、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを直視視野画像１８ａの左右に配置した後、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを挿入部４の傾き角度に追従させて回転させた直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを生成する。そして、画像処理部３２ａは、生成した直視視野画像１９ａ、側視視野画像１９ｂ及び１９ｃを切替スイッチ８０に出力する。

一方、画像処理部３２ｃには、直視観察窓１１ａにより取得された直視視野画像１８ａ、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃにより取得された側視視野画像１８ｂ及び１８ｃが入力される。画像信号生成部としても動作する画像処理部３２ｃは、直視視野画像１８ａを中央に配置し、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを直視視野画像１８ａの左右に配置し、切替スイッチ８０に出力する。

切替スイッチ８０には、スイッチ操作部８１からの切替信号が入力される。スイッチ操作部８１は、例えば、内視鏡２の操作部３に設けられたスイッチ、ビデオプロセッサ３２に設けられたスイッチ、あるいは、フットスイッチである。

切替スイッチ８０は、スイッチ操作部８１からの切替信号に応じて、画像処理部３２ａからの出力、または、画像処理部３２ｃからの出力の一方を画像出力部３２ｂに出力する。すなわち、回転処理がされていない観察画像（図６Ｂ参照）、または、回転処理がされた観察画像（図６Ｃ参照）が、切替信号に応じて切替スイッチ８０から画像出力部３２ｂに出力され、モニタ３５に表示される。

このように、本実施形態の内視鏡システム１は、回転処理された観察画像と回転処理されていない観察画像とのいずれか一方を切替スイッチ８０で選択し、モニタ３５に表示するようにした。この結果、ユーザは、回転処理のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、内視鏡２の操作状況等に応じて最適な表示モードを選択することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。

図１８は、第４に実施形態における要部の構成を示す図である。なお、図１８において、図１４及び図１７と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図１８に示すように、本実施形態のビデオプロセッサ３２は、第２の実施形態のビデオプロセッサ３２（図１４参照）に対して、画像処理部３２ｃ１及び切替スイッチ８０が追加されて構成されている。

画像処理部３２ａ１には、直視観察窓４２により取得された直視視野画像７０ａ、側視観察窓４３により取得された側視視野画像７０ｂ、及び、傾き角度検出部１７に検出された挿入部４の傾き角度情報（傾き情報）が入力される。画像信号生成部としても動作する画像処理部３２ａ１は、円形形状の直視視野画像７０ａの外周に円環形状の側視視野画像７０ｂを配置した後、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に基づいて、直視視野画像７０ａ及び側視視野画像７０ｂを回転させた直視視野画像７１ａ及び側視視野画像７１ｂを生成する。そして、画像処理部３２ａ１は、生成した直視視野画像７１ａ及び側視視野画像７１ｂを切替スイッチ８０に出力する。

一方、画像処理部３２ｃ１には、直視観察窓４２により取得された直視視野画像７０ａ、及び、側視観察窓４３により取得された側視視野画像７０ｂが入力される。画像信号生成部としても動作する画像処理部３２ｃ１は、円形形状の直視視野画像７０ａの外周に円環形状の側視視野画像７０ｂを配置し、切替スイッチ８０に出力する。

切替スイッチ８０は、スイッチ操作部８１からの切替信号に応じて、画像処理部３２ａ１からの出力、または、画像処理部３２ｃ１からの出力の一方を画像出力部３２ｂに出力する。すなわち、回転処理がされていない観察画像（図１６Ｂ参照）、または、回転処理がされた観察画像（図１６Ｃ参照）が、切替信号に応じて切替スイッチ８０から画像出力部３２ｂに出力され、モニタ３５に表示される。

このような本実施形態の内視鏡システム１によれば、第３の実施の形態と同様に、ユーザは、回転処理のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、内視鏡２の操作状況等に応じて最適な表示モードを選択することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。

図１９は、第５に実施形態における要部の構成を示す図であり、図２０は、モニタ３５の回転動作について説明するための図である。なお、図１９において、図４及び図１７と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１９に示すように、画像処理部３２ｃには、直視観察窓１１ａにより取得された直視視野画像１８ａ、側視観察窓１１ｂ及び１１ｃにより取得された側視視野画像１８ｂ及び１８ｃが入力される。画像信号生成部としても動作する画像処理部３２ｃは、直視視野画像１８ａを中央に配置し、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを直視視野画像１８ａの左右に配置して画像出力部３２ｂに出力する。

一方、傾き角度検出部１７により検出された傾き角度情報（傾き情報）は、ビデオプロセッサ３２を介してモニタ３５に入力される。モニタ３５は、図示を省略している回転制御部と回転機構とを有しており、傾き角度検出部１７からの傾き角度情報（傾き情報）に応じて、図２０に示すように、挿入部４の傾き角度に追従してモニタ３５自体が回転する。

このように、本実施形態の内視鏡システム１は、モニタ３５に表示される直視視野画像１８ａ、側視視野画像１８ｂ及び１８ｃを回転させず、モニタ３５自体を回転させるようにした。この結果、本実施形態の内視鏡システム１によれば、第１の実施形態と同様に、内視鏡の回転操作等を行った際の観察を行う範囲の把握を容易にすることができる。

上述した各実施の形態のうち、第１の実施形態及びその各変形例において、側方を照明及び観察する機能を実現する機構は、前方を照明及び観察する機能を実現する機構と共に、挿入部４の先端部６に内蔵されているが、側方を照明及び観察する機能を実現する機構は、挿入部４に対して着脱可能な別体にしてもよい。

図２１は、側方観察用のユニットが取り付けられた挿入部４の先端部６の斜視図である。挿入部４の先端部６は、前方視野用ユニット１００を有している。側方視野用ユニット１１０は、前方視野用ユニット１００に対してクリップ部１１１により着脱自在な構成を有している。

側方視野用ユニット１１０は、左右方向の画像を取得するための２つの観察窓１１２と、左右方向を照明するための２つの照明窓１１３を有している。

ビデオプロセッサ３２等は、側方視野用ユニット１１０の各照明窓１１３の点灯と消灯を、前方視野のフレームレートに合わせて行うようにして、上述した第１の実施形態に示したような観察画像の取得とモニタ３５に複数の画面を並べて表示する表示を行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本出願は、２０１４年３月１７日に日本国に出願された特願２０１４−５４０５８号公報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。

Claims (9)

1. 被検体の内部に挿入される挿入部と、
   前記挿入部に設けられ、前記挿入部の長手方向に略平行な挿入部前方を含む前記被検体内部の被写体の第１の領域から第１の被写体像を取得する第１の被写体像取得部と、
   前記第１の被写体像を撮像して第１の撮像信号を生成する第１の撮像素子と、
   前記挿入部に設けられ、前記挿入部の長手方向と交差する方向の挿入部側方を含み前記第１の領域とは異なる前記被写体の第２の領域から第２の被写体像を取得する第２の被写体像取得部と、
   前記第２の被写体像を撮像して第２の撮像信号を生成する第２の撮像素子と、
   前記挿入部の長手方向を軸とした、前記軸周りの回転を検出し、傾き情報を生成する傾き検出部と、
   前記傾き情報と前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号とに基づき、前記第１の撮像信号が表す画像に対して前記第２の撮像信号が表す画像を前記回転に追従して公転させて配置した状態を表す画像信号を生成して前記画像を表示する表示部へ出力する画像信号生成部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記画像信号生成部は、前記第１の撮像信号より生成される画像と前記第２の撮像信号より生成される画像とが表示画面上で隣り合って配置されるように前記画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記画像信号生成部は、前記第２の撮像信号が表す画像を前記回転に追従して自転させて配置した状態を表す前記画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
4. 前記画像信号生成部は、前記第１の撮像信号が表す画像を前記回転に追従して自転させて配置した状態を表す前記画像信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記画像信号生成部は、前記第２の撮像信号が表す画像だけを、配置を固定した前記第１の撮像信号が表す画像に対して前記回転に追従して公転させて配置した状態を表す前記画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
6. 前記画像信号生成部は、
   前記第２の撮像信号が表す画像を前記第１の撮像信号が表す画像に対して前記回転に追従して公転のみさせて配置した状態を表す画像信号を生成するモードと、
   前記第の２撮像信号が表す画像を前記回転に追従して自転させつつ前記第２の撮像信号が表す画像を前記第１の撮像信号が表す画像に対して前記回転に追従して公転させて配置した状態を表す画像信号生成するモードと、を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
7. 前記表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
8. 前記画像信号生成部は、前記第１の撮像信号が表す画像と前記第２の撮像信号が表す画像との重複する領域を除去した各々の画像信号を前記表示部に出力することを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
9. 前記第２の被写体像取得部は、前記挿入部の周方向に略均等な角度で複数配置されており、
   前記画像信号生成部は、前記第１の撮像信号が表す画像を中心に配置し、前記第２の撮像信号が表す画像を前記第１の撮像信号が表す画像の周方向に略均等な角度で複数配置することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。

Images