WO2015122355A1 - 内視鏡システム - Google Patents

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本田　一樹
高橋　毅
倉　康人
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an endoscope system, and more particularly to an endoscope system capable of simultaneously observing a direct viewing direction and a side viewing direction.
  • An endoscope system including an endoscope that captures an object inside a subject and an image processing device that generates an observation image of the object captured by the endoscope is widely used in the medical field, the industrial field, and the like. It is used.
  • a direct-viewing observation lens that acquires a direct-view visual field image is provided on the distal end surface of the distal end portion of the insertion unit, and a plurality of side views that acquire side-view visual field images in the circumferential direction of the distal end portion.
  • An endoscope system including an endoscope provided with an observation lens is disclosed.
  • imaging elements are provided at the imaging positions of the direct-viewing observation lens and the plurality of side-viewing observation lenses, respectively, and a direct-view visual field image and a plurality of side-view visual field images are captured by these imaging elements.
  • the direct-view visual field image is arranged in the center, and a plurality of side-view visual field images are arranged on both sides of the direct-view visual field image and displayed on the monitor.
  • an object of the present invention is to provide an endoscope system capable of improving the visibility when the endoscope is inserted into a lumen and improving the operability of the endoscope.
  • An endoscope system includes an insertion unit that is inserted into a subject, and a first subject that is provided in the insertion unit and acquires a first subject image from a first region of the subject.
  • an image signal generation unit that generates an image signal by performing image processing so that the width of the image region increases as the distance from the adjacent region increases.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a distal end portion of an insertion portion of the endoscope
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the principal part in 1 embodiment.
  • an endoscope system 1 includes an endoscope 2 that images an observation object and outputs an imaging signal, a light source device 31 that supplies illumination light for illuminating the observation object, A video processor 32 having a function as an image signal generation unit that generates and outputs a video signal (image signal) corresponding to the imaging signal; and a monitor 35 that displays an observation image corresponding to the video signal (image signal). is doing.
  • the endoscope 2 includes an operation unit 3 that an operator holds and operates, an elongated insertion unit 4 that is formed on the distal end side of the operation unit 3 and is inserted into a body cavity and the like, and a side portion of the operation unit 3 And a universal cord 5 provided with one end so as to extend from.
  • the endoscope 2 is a wide-angle endoscope capable of observing a field of view of 180 degrees or more by displaying a plurality of field images.
  • the back of the eyelid or the boundary of the organ For example, it is possible to prevent oversight of a lesion that is difficult to see only by observation in the direct viewing direction.
  • operations such as temporary fixing by twisting, reciprocating movement, intestinal wall hooking, etc. occur in the insertion portion 2 as in the case of a normal large intestine endoscope. To do.
  • the insertion portion 4 includes a hard distal end portion 6 provided on the most distal end side, a bendable bending portion 7 provided on the rear end of the distal end portion 6, and a long and long side provided on the rear end of the bending portion 7. And a flexible tube portion 8 having flexibility. Further, the bending portion 7 performs a bending operation according to the operation of the bending operation lever 9 provided in the operation portion 3.
  • the distal end surface of the distal end portion 6 of the endoscope 2 has a direct viewing direction (first direction) including the front substantially parallel to the longitudinal direction of the insertion portion 4, that is, a first subject.
  • a direct-view observation window 11a for observing the region of the endoscope 2 is disposed, and the side surface of the distal end portion 6 of the endoscope 2 has a longitudinal direction of the insertion portion 4 at least partially different from the direct-view direction (first direction).
  • a plurality of side-view observation windows 11b, 11c, 11d, and 11e for observing the side-view direction (second direction) including the intersecting direction, that is, the second region of the subject is arranged.
  • These side-view observation windows 11b to 11e are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the distal end portion 6, for example, at intervals of 90 degrees. Note that the number of side-view observation windows 11b to 11e arranged at equal intervals in the circumferential direction of the distal end portion 6 is not limited to four. For example, one or more pairs such as a pair of left and right (two) are provided. The structure which arrange
  • a direct-view illumination window 12a that emits illumination light in the range of the direct-view field of the direct-view observation window 11a is disposed on the distal end surface of the distal end portion 6 of the endoscope 2 at a position adjacent to the direct-view observation window 11a. Further, on the side surface of the distal end portion 6 of the endoscope 2, a side that emits illumination light in a range of the side view field of the side view observation windows 11b to 11e at a position adjacent to each of the side view observation windows 11b to 11e. Visual illumination windows 12b to 12e are arranged.
  • the distal end surface of the distal end portion 6 of the endoscope 2 communicates with a treatment instrument channel (not shown) formed by a tube or the like disposed in the insertion section 4 and a treatment instrument inserted into the treatment instrument channel.
  • a tip opening 13 capable of projecting (the tip of) and a nozzle 14 for direct observation window for injecting gas or liquid for cleaning the direct observation window 11a are provided.
  • a nozzle part for a side view observation window (not shown) for injecting a gas or a liquid for cleaning the side view observation windows 11b to 11e is provided on the side surface of the distal end portion 6 of the endoscope 2.
  • 11e is provided adjacent to each.
  • the operation unit 3 includes an air / liquid feeding operation button 24 a capable of giving an operation instruction to eject a gas or a liquid for cleaning the direct-viewing observation window 11 a from the direct-viewing observation window nozzle unit 14,
  • An air / liquid feeding operation button 24b capable of operating instructions for injecting a gas or a liquid for cleaning the side viewing windows 11b to 11e from a nozzle part for the side viewing window (not shown) is provided.
  • Air supply and liquid supply can be switched by pressing the liquid operation buttons 24a and 24b.
  • a plurality of air / liquid feeding operation buttons are provided so as to correspond to the respective nozzle portions. For example, by operating one air / liquid feeding operation button, the direct-view observation window nozzle portion 14, Gas or liquid may be ejected from both of the side-viewing window nozzle portions (not shown).
  • a plurality of scope switches 25 are provided at the top of the operation unit 3, and functions for each switch are assigned so as to output signals corresponding to various on / off states that can be used in the endoscope 2. It has a possible configuration. Specifically, the scope switch 25 has a function of outputting a signal corresponding to, for example, start and stop of forward water supply, execution and release of freeze, and notification of the use state of the treatment tool. Can be assigned as a function.
  • At least one of the functions of the air / liquid feeding operation buttons 24a and 24b may be assigned to one of the scope switches 25.
  • the operation unit 3 is provided with a suction operation button 26 that can instruct a suction unit or the like (not shown) for sucking and collecting mucus or the like in the body cavity from the distal end opening 13. Yes.
  • the mucus etc. in the body cavity sucked according to the operation of the suction unit are provided in the vicinity of the front end of the distal end opening 13, the treatment instrument channel (not shown) in the insertion section 4, and the operation section 3. After passing through the treatment instrument insertion port 27, it is collected in a suction bottle or the like of a suction unit (not shown).
  • the treatment instrument insertion port 27 communicates with a treatment instrument channel (not shown) in the insertion portion 4 and is formed as an opening into which a treatment instrument (not shown) can be inserted. That is, the surgeon can perform treatment using the treatment tool by inserting the treatment tool from the treatment tool insertion port 27 and projecting the distal end side of the treatment tool from the distal end opening 13.
  • a connector 29 that can be connected to the light source device 31 is provided at the other end of the universal cord 5.
  • the tip of the connector 29 is provided with a base (not shown) serving as a connection end of the fluid conduit and a light guide base (not shown) serving as a supply end of illumination light. Further, an electrical contact portion (not shown) capable of connecting one end of the connection cable 33 is provided on the side surface of the connector 29. Furthermore, a connector for electrically connecting the endoscope 2 and the video processor 32 is provided at the other end of the connection cable 33.
  • the universal cord 5 includes a plurality of signal lines for transmitting various electrical signals and a light guide for transmitting illumination light supplied from the light source device 31 in a bundled state.
  • the light guide incorporated from the insertion portion 4 to the universal cord 5 has an end on the light emission side branched in at least five directions in the vicinity of the insertion portion 4, and each light emission end surface has a direct-view illumination window 12a and a side-view illumination window 12b. To 12e.
  • the light guide has a configuration in which the light incident side end is disposed on the light guide cap of the connector 29.
  • the light emitting portions arranged in the direct-view illumination window 12a and the side-view illumination windows 12b to 12e may be light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) instead of light guides.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the video processor 32 outputs a drive signal for driving a plurality of image sensors provided at the distal end portion 6 of the endoscope 2.
  • the video processor 32 functions as an image signal generation unit that generates a video signal (image signal) and outputs it to the monitor 35 by performing signal processing on the imaging signals output from the plurality of imaging elements.
  • the processor 32 arranges the direct-view visual field image acquired by the direct-view observation window 11a in the center, and the four side-view visual field images acquired by the side-view observation windows 11b to 11e on the upper, lower, left, and right sides of the direct-view visual field image.
  • predetermined image processing deformation processing
  • the processor 32 performs a treatment so that the direct-view visual field image acquired by the direct-view observation window 11a and the side-view visual field images acquired by the side-view observation windows 11b to 11e are arranged adjacent to each other, and generates a video signal.
  • Peripheral devices such as the light source device 31, the video processor 32, and the monitor 35 are arranged on a gantry 36 together with a keyboard 34 for inputting patient information.
  • the direct-view observation window 11a constituting the first subject image acquisition unit is a direct-view direction (first direction) including the front substantially parallel to the longitudinal direction of the insertion unit 4, that is, the first view of the subject.
  • a first subject image is acquired from the region.
  • An imaging element 15a is arranged at the imaging position of the direct-viewing observation window 11a and an objective optical system (not shown), and photoelectrically converts the subject image acquired by the direct-viewing observation window 11a.
  • the insertion portion 4 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • the side-view observation window (at least one of the side-view observation windows 11b to 11e) constituting the second subject image acquisition unit is at least one of the direct-view direction (first direction).
  • the second subject image is acquired from the side view direction (second direction) including the direction intersecting the longitudinal direction of the insertion portion 4 having a different portion, that is, the second region of the subject.
  • boundary region between the first subject image and the second subject image may or may not overlap.
  • An overlapping subject image may be acquired by the subject image acquisition unit and the second subject image acquisition unit.
  • the imaging element 15b is disposed at the imaging position of the side-view observation window 11b and an objective optical system (not shown), and the subject image acquired by the side-view observation window 11b is photoelectrically converted.
  • an image sensor 15d is disposed at the imaging position of the side-view observation window 11d and an objective optical system (not shown), and photoelectrically converts the subject image acquired by the side-view observation window 11d.
  • an imaging element (not shown) hereinafter referred to as an imaging element 15c
  • an objective optical system not shown
  • an image sensor 15e is arranged at the image position. The subject images acquired by the side-view observation windows 11c and 11e are photoelectrically converted by the image sensors 15c and 15e.
  • the image pickup devices 15a to 15e are electrically connected to the image processing unit 32a, respectively.
  • the image is output to the image processing unit 32a.
  • the image processing unit 32a arranges the direct-view visual field image acquired by the direct-view observation window 11a in the center, arranges the four side-view visual field images acquired by the side-view observation windows 11b to 11e on the top, bottom, left and right of the direct-view visual field image, Predetermined visual field images and four side-view visual field images are subjected to predetermined image processing and output to the image output unit 32b.
  • the image output unit 32 b generates a signal to be displayed on the monitor 35 from the image signal generated by the image processing unit 32 a and outputs the signal to the monitor 35.
  • 4A and 4B are diagrams illustrating an example of an observation image displayed on the monitor by the image processing by the image processing unit 32a.
  • the image processing unit 32a acquires the direct-view visual field image 16a acquired by the direct-view observation window 11a and the side-view visual field images 16b to 16e acquired by the side-view observation windows 11b to 11e. Then, as shown in FIG. 4A, the image processing unit 32a arranges the direct-view visual field image 16a as the center, and arranges the side-view visual field images 16b to 16e so as to be adjacent to the top, bottom, left, and right of the direct-view visual field image 16a.
  • the image processing unit 32a arranges the side view field image 16b on the left side of the direct view field image 16a, arranges the side view field image 16c on the lower side of the direct view field image 16a, and sets the right side of the direct view field image 16a.
  • the side-view visual field image 16d is arranged on the upper side of the direct-view visual field image 16a.
  • the image processing unit 32a performs predetermined image processing on the direct view visual field image 16a and the side view visual field images 16b to 16b. Specifically, the image processing unit 32a performs a circular electronic mask process on the direct-view visual field image 16a to generate a substantially circular direct-view visual field image 17a.
  • the image processing unit 32a expands the side-view visual field images 16b to 16e arranged vertically and horizontally as they move away from the center, that is, an area adjacent to the direct-view field image 16a in the positional relationship with the direct-view field image 16a. Then, deformation processing (distortion) is performed so that the width of the image area increases as the distance from the image increases, and side-view visual field images 17b to 17e having a substantially fan shape or the like are generated.
  • the substantially circular direct-view visual field image 17a and the divergent side-view visual field images 17b to 17e generated by the image processing unit 32a are displayed on the monitor 35 via the image output unit 32b.
  • the image processing unit 32a generates the first image signal from the first subject image, generates the second image signal from the second subject image, and applies the second image signal to the second image signal.
  • Image processing is performed in the width expansion mode, which is an image processing mode in which processing is performed so that the width of the second subject image increases as the distance from the center of the first subject image increases.
  • the side-view visual field images 17b to 16e are arranged on the top, bottom, left and right of the direct-view field image 17a.
  • the side view visual field image may be arranged on either the left or right side of the direct view visual field image 17a.
  • a plurality of images are displayed on the monitor 35, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of, for example, five monitors 35 are arranged adjacent to each other, the direct-view visual field image 17a is displayed on the central monitor 35, and the side-view visual field images 17b to 17b are respectively displayed on the upper, lower, left, and right monitors 35. 17e may be displayed.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining specific shapes of the side-view visual field images 17b to 17e.
  • the image processing unit 32a may generate side-view visual field images 17b to 17e that are concentric with the center of the direct-view visual field image 17a and have a divergent shape with an inner angle of approximately 90 degrees. Further, as shown in FIG. 5B, the image processing unit 32a has the distortion (field curvature) level L1 of the side view visual field images 17b to 17e substantially equal to the distortion level L2 of the peripheral part of the direct view visual field image 17a.
  • the side-view visual field images 17b to 17e having a wide end shape may be generated.
  • the direct-view visual field image 17a originally has a certain amount of distortion on the periphery due to the optical system. Therefore, the image processing unit 32a performs image processing so that the side-view visual field images 17b to 17e become images that are distorted according to the peripheral part of the direct-view visual field image 17a (so that a radial perspective is obtained). At that time, the image processing unit 32a sets the field of view of the side-view visual field images 17b to 17e to be slightly wider so as to overlap the direct-view field-of-view image 17a cut out with the electronic mask, and looks directly when the images are superimposed. You may make it supplement the shortage (part which carried out the electronic mask process) of the visual field image 17a.
  • the endoscope system 1 acquires the direct-view visual field image 16a through the direct-view observation window 11a, acquires the side-view visual field images 16b through 16e through the side-view observation windows 11b through 11e, and focuses on the direct-view visual field image 16a.
  • the side-view visual field images 16b to 16e are arranged on the top, bottom, left and right of the direct-view visual field image 16a.
  • the endoscope system 1 then obtains a substantially circular direct-view visual field image 17a obtained by performing circular electronic mask processing on the direct-view visual field image 16a and side-view visual field images 16b to 16e from areas adjacent to the direct-view visual field image 16a.
  • Side-view visual field images 17b to 17e having a divergent shape subjected to a deformation process so that the width expands with increasing distance are generated.
  • the visibility when the endoscope is inserted into the lumen can be improved, and the operability of the endoscope can be improved.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the distal end portion of the insertion portion of the endoscope according to the second embodiment
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the main part in the second embodiment. 6 and 7, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the side-view observation windows 11c and 11e and the side-view illumination windows 12c and 12e are removed from the side surface of the distal end portion 6a of the endoscope 2 of this embodiment from the side surface of the distal end portion 6 of FIG. Has been configured. That is, the endoscope 2 of the present embodiment acquires the direct-view visual field image 16a through the direct-view observation window 11a, and acquires the two side-view visual field images 16b and 16d through the side-view observation windows 11b and 11d.
  • the video processor 32 of the present embodiment is configured using an image processing unit 32a1 instead of the image processing unit 32a of FIG.
  • the image processing unit 32a1 is arranged around the direct-view visual field image 16a acquired by the direct-view observation window 11a, and the side-view visual field images 16b and 16d acquired by the side-view observation windows 11b and 11d are arranged to the left and right of the direct-view visual field image 16a.
  • the side-view visual field images 16b and 16d are subjected to predetermined image processing (deformation processing).
  • the image processing unit 32a1 includes an attention area detection unit 32c.
  • the attention area detection unit 32c detects a predetermined attention area, for example, a lesion in the side-view visual field image subjected to the deformation process by detecting, for example, a color change.
  • the image processing unit 32a1 cancels the deformation process of the deformed side view visual field image showing the lesion and displays the enlarged image. If a portion having a color tone different from that of other portions occurs in the side-view visual field image (when a lesion is detected), the portion may be cut out and enlarged and displayed.
  • 8A to 8C are diagrams showing examples of observation images displayed on the monitor by the image processing by the image processing unit 32a1.
  • the image processing unit 32a1 acquires the direct-view visual field image 16a acquired by the direct-view observation window 11a and the side-view visual field images 16b and 16d acquired by the side-view observation windows 11b and 11d. Then, the image processing unit 32a1 arranges the direct-view visual field image 16a as the center, and arranges the side-view visual field images 16b and 16d on the left and right sides adjacent to the left and right of the direct-view visual field image 16a.
  • the image processing unit 32a1 generates the side view visual field images 18b and 18d obtained by deforming the side view visual field images 16b and 16d so as to expand as the distance from the region adjacent to the direct view visual field image 16a increases.
  • the lengths of the sides of the side-view visual field images 18b and 18d that are close to the direct-view field-of-view image 16a are substantially the same as the lengths of the sides of the direct-view field-of-view image 16a and are far from the direct-view field-of-view image 16a.
  • side-view visual field images 18b and 18d having a trapezoidal shape longer than the length of the side close to the direct-view visual field image 16a are generated.
  • the direct view visual field image 16a and the side view visual field images 18b and 18d subjected to the deformation process are displayed on the monitor 35 via the image output unit 32b.
  • the image processing unit 32a1 when the attention area detection unit 32c detects the lesion 19 in the side view visual field image 18d, the image processing unit 32a1 outputs the side view field image 18d1 obtained by canceling the deformation processing of the side view field image 18d in which the lesion is shown. It is displayed on the monitor 35. Further, the image processing unit 32a1 generates a side view field image 18d2 in which the side view field image 18d1 whose deformation processing has been canceled is enlarged and displays the side view field image 18d2 on the monitor 35.
  • the endoscope system 1 generates the side-view visual field images 18b and 18d that are deformed so as to expand as the distance from the center increases, so that the endoscope can be treated as a lumen as in the first embodiment. Visibility when inserted into the endoscope can be improved, and the operability of the endoscope can be improved. Further, when the lesion 19 is detected in the side view visual field image 18b or 18d, the endoscope system 1 cancels the deformation process of the side view visual field image 18b or 18d from which the lesion 19 is detected, thereby obtaining an image without distortion. The lesion 19 can be observed.
  • the direct-view visual field image 16a and the side-view visual field images 16b and 16d (18b and 18d) may be displayed on a plurality of monitors 35, respectively.
  • the overlapping portion when an overlapping portion is generated in two adjacent image signals, the overlapping portion may be deleted from the image signal and displayed.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating the configuration of the distal end portion of the insertion portion of the endoscope according to the modification
  • FIG. 10 is a front view illustrating the configuration of the distal end portion of the insertion portion of the endoscope according to the modification
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a main part in a modified example.
  • a columnar cylindrical portion 40 is formed at the distal end portion 6 b of the insertion portion 4 so as to protrude from a position eccentric to the upper side from the center of the distal end surface of the distal end portion 6 b. .
  • An objective optical system (not shown) that serves both as a direct view and a side view is provided at the tip of the cylindrical portion 40.
  • the tip of the cylindrical portion 40 includes a direct-view observation window 42 that constitutes a first subject image acquisition unit disposed at a position corresponding to the direct-view direction of the objective optical system (not shown), and the objective optical system (not shown).
  • a side-view observation window 43 that constitutes a second subject image acquisition unit arranged at a position corresponding to the side-view direction.
  • a side-view illumination unit 44 that emits light for illuminating the side-view direction is formed near the proximal end of the cylindrical unit 40.
  • the direct-view observation window 42 uses the return light (reflected light) from the observation object incident from the first region including the front of the insertion portion 4 substantially parallel to the longitudinal direction of the insertion portion 4 as a direct-view subject image.
  • a direct-view visual field image is acquired by capturing the image within.
  • the side-view observation window 43 can acquire a side-view visual field image by capturing the return light (reflected light) from the observation target incident from the circumferential direction in the cylindrical cylindrical portion 40 in the side-view visual field.
  • the side view mirror lens 45 is provided.
  • Such an image is realized by using a two-reflection optical system that reflects the return light twice by the side-view mirror lens 45, but is formed by reflecting the return light once by the reflection optical system. Then, this may be subjected to image processing by the video processor 32, and the orientations of the side-view visual field image and the direct-view visual field image may be matched.
  • an image of the observation object in the field of view of the direct-viewing observation window 42 is formed in the center as a circular direct-viewing field image at the imaging position of the objective optical system (not shown), and the field of view of the side-viewing observation window 43. It is assumed that the imaging element 60 (imaging surface thereof) shown in FIG. 11 is arranged so that the image of the object to be observed is formed as an annular side view field image on the outer periphery of the direct view field image. .
  • the front end surface of the front end portion 6 b is disposed at a position adjacent to the cylindrical portion 40, and is disposed in the insertion portion 4 and the direct view illumination window 46 that emits illumination light in the range of the direct view field of the direct view observation window 42.
  • a distal end opening 47 is provided which communicates with a treatment instrument channel (not shown) formed of a tube or the like and can project the treatment instrument (the distal end portion) inserted through the treatment instrument channel.
  • the distal end portion 6b of the insertion portion 4 has a support portion 48 provided so as to protrude from the distal end surface of the distal end portion 6b, and the support portion 48 is located adjacent to the lower side of the cylindrical portion 40.
  • the support portion 48 is configured to be able to support (or hold) each projecting member disposed so as to project from the distal end surface of the distal end portion 6b.
  • the support portion 48 includes a direct-viewing observation window nozzle portion 49 that emits a gas or a liquid for cleaning the direct-viewing observation window 42 as each projecting member described above, and light for illuminating the direct-viewing direction.
  • the direct-view illumination window 51 that emits light and the side-view observation window nozzle portion 52 that emits gas or liquid for cleaning the side-view observation window 43 can be supported (or held), respectively.
  • the support unit 48 acquires a side view visual field image including any one of the projecting members by causing each of the projecting members, which are objects different from the original observation target, to appear in the side view field of view. It is formed with a shielding portion 48a which is an optical shielding member so as not to be disturbed. That is, by providing the shielding portion 48a on the support portion 48, a side-view visual field image in which none of the direct-view observation window nozzle portion 49, the direct-view illumination window 51, and the side-view observation window nozzle portion 52 is included. Obtainable.
  • the side-view observation window nozzle portion 52 is provided at two locations of the support portion 48 and is arranged so that the tip protrudes from the side surface of the support portion 48.
  • the video processor 32 outputs a drive signal for driving the image sensor 60 provided at the distal end portion 6b of the endoscope 2.
  • the video processor 32 generates a video signal by performing signal processing on the imaging signal output from the imaging device 60 and outputs the video signal to the monitor 35.
  • an observation image including a direct-view visual field image having a circular shape and a side-view visual field image having an annular shape at the outer periphery of the image in the direct-view direction arranged adjacent to the direct-view visual field image is displayed on the monitor 35. Is done.
  • a portion that is optically shielded by the shielding portion 48a of the support portion 48 is not considered.
  • the direct-view visual field image and side-view visual field image display method of the modified example it is set to have an optical structure in which the screen spreads radially from the center to the periphery (with an annular lens). If there is such an optical characteristic automatically, it is relatively easy to obtain perspective and stereoscopic effect.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an observation image displayed on the monitor by the image processing by the image processing unit 32a1.
  • the image processing unit 32 a 1 acquires a direct-view visual field image 61 having a circular shape and a side-view visual field image 62 having an annular shape on the outer periphery of the direct-view visual field image 61.
  • the image processing unit 32a1 divides the side-view visual field image 62 into four regions 62a, 62b, 62c, and 62d in the vertical and horizontal directions.
  • the area to be divided is not limited to four, but may be three or less, or five or more.
  • the image processing unit 32a1 includes only the region 62b of the side-view visual field image 62 including the lesion 19 as the distance from the region adjacent to the direct-view visual field image increases.
  • a distortion removal process is performed to eliminate the state where the width of the region is widened, and an enlarged image 62b1 is generated and displayed on the monitor 35 as a switching mode.
  • the lesion 19 is observed with an image without distortion by canceling the deformation processing of the region where the lesion 19 is detected. Can do.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a main part in the third embodiment.
  • the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • tip part of the insertion part 4 is the same as that of the front-end
  • the video processor 32 of this embodiment is configured using an image processing unit 32a2 instead of the image processing unit 32a1 of FIG.
  • the image processing unit 32a2 is arranged around the direct-view visual field image 16a acquired by the direct-view observation window 11a, and the side-view visual field images 16b and 16d acquired by the side-view observation windows 11b and 11d are arranged to the left and right of the direct-view visual field image 16a.
  • the side-view visual field images 16b and 16d are subjected to predetermined image processing (deformation processing).
  • the image processing unit 32a1 includes a distortion correction processing unit 32d that corrects distortion that is distortion in the horizontal and vertical directions.
  • the distortion correction processing unit 32d performs distortion removal processing so that the distortion becomes zero with respect to the direct-view visual field image 16a and the two side-view visual field images subjected to the deformation processing.
  • the direct-view visual field image and the two side-view visual field images that have been subjected to the distortion removal processing are displayed on the monitor 35 via the image output unit 32b.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of an observation image displayed on the monitor by the image processing by the image processing unit 32a2.
  • distortion is present in the obtained direct-view visual field image 16a and side-view visual field images 16b and 16d, and the distortion directions are different in the vicinity of the boundary between the direct-view visual field image 16a and the side-view visual field images 16b and 16d. .
  • a subject for example, a lesion 19
  • the appearance and behavior are different, and it may be difficult to recognize that the subject is the same.
  • the distortion correction processing unit 32d generates a direct-view visual field image 20a obtained by performing a distortion removal process so that the distortion is zero with respect to the direct-view visual field image 16a. Further, the distortion correction processing unit 32d causes the distortion to be zero with respect to the side-view visual field image that has been subjected to the deformation process so that the image processing unit 32a2 expands the side-view visual field images 16b and 16d as the distance from the center increases. The side view visual field images 20b and 20d subjected to the distortion removal process are generated.
  • the direct view visual field image 20a and the side view visual field images 20b and 20d thus subjected to the distortion removal processing are displayed on the monitor 35 via the image output unit 32b.
  • the subject (lesion 19) of the side-view visual field image 20d moves to the direct-view visual field image 20a
  • the appearance and behavior are substantially the same.
  • the subject (lesion 19) is changed from the side view image 20b or 20d to the direct view image 20a (or the direct view image 20a). Has the effect of improving the visibility when moving from the side view visual field image 20b or 20d).
  • the mechanism that realizes the function of illuminating and observing the side is the mechanism that realizes the function of illuminating and observing the front.
  • the mechanism for illuminating and observing the side may be a separate body that can be attached to and detached from the insertion portion 4.
  • FIG. 15 is a perspective view of the distal end portion 6 of the insertion portion 4 to which a side observation unit is attached.
  • the distal end portion 6 of the insertion portion 4 has a front vision unit 100.
  • the side viewing unit 110 has a structure that can be attached to and detached from the front viewing unit 100 by a clip portion 111.
  • the side view unit 110 has two observation windows 112 for acquiring an image in the left-right direction and two illumination windows 113 for illuminating the left-right direction.
  • the video processor 32 or the like obtains an observation image as described in the above-described embodiment by turning on and off each illumination window 113 of the side visual field unit 110 according to the frame rate of the front visual field. Display can be made.

Abstract

　内視鏡システム１は、被写体の内部に挿入される挿入部４と、挿入部４に設けられ、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と、挿入部４に設けられ、第１の領域とは少なくとも一部が異なる被写体の第２の領域から第２の被写体像を取得する側視観察窓１１ｂと、第１の被写体像から第１の画像信号を生成するとともに第２の被写体像から第２の画像信号を生成する際に、第１の画像信号との配置関係において当該第１の画像信号と隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がるように画像処理して画像信号を生成するビデオプロセッサ３２と、を有する。

Description

内視鏡システム
　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、このような複数の撮像部から得られる被写体像（内視鏡画像）を単純に並べてモニタに表示する従来の表示方式では、遠近感や立体感を得ることが困難なため、管腔内のどの領域を見ているのかの確認や動きの予測が困難になる可能性がある。また、遠近感がない内視鏡画像では視野として違和感が生じる可能性もある。そのため、内視鏡の挿入及び抜去の再、コントロールに手間が掛かるという問題がある。
　そこで、本発明は、内視鏡を管腔に挿入した際の視認性を向上させ、内視鏡の操作性を向上させ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、被写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、前記挿入部に設けられ、前記第１の領域とは少なくとも一部が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１の被写体像から第１の画像信号を生成するとともに前記第２の被写体像から第２の画像信号を生成する際に、前記第１の画像信号との配置関係において当該第１の画像信号と隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がるように画像処理して画像信号を生成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。 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。 側視視野画像１７ｂ～１７ｅの具体的な形状を説明するための図である。 側視視野画像１７ｂ～１７ｅの具体的な形状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。 変形例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。 変形例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。 変形例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。 第３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３２ａ２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。 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３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、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、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、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４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の領域を観察するための複数の側視観察窓１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び１１ｅが配置されている。これらの側視観察窓１１ｂ～１１ｅは、先端部６の周方向に均等な間隔、例えば、９０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～１１ｅは、４つに限定されるものではなく、例えば左右一対（２つ）といったように、１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～１１ｅのそれぞれに隣接する位置に、側視観察窓１１ｂ～１１ｅの側視視野の範囲に照明光を出射する側視照明窓１２ｂ～１２ｅが配置されている。
　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～１１ｅ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～１１ｅのそれぞれに隣接して設けられている。
　操作部３には、図２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～１１ｅ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５方向に分岐され、各光出射端面が直視照明窓１２ａ、側視照明窓１２ｂ～１２ｅ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。
　なお、直視照明窓１２ａ、側視照明窓１２ｂ～１２ｅ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、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～１１ｅで取得した４つの側視視野画像を直視視野画像の上下左右に配置するとともに、直視視野画像及び４つの側視視野画像に所定の画像処理（変形処理）を施し、モニタ３５へ出力する。つまり、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～１１ｅで取得した側視視野画像とが隣り合う状態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及び図示しない対物光学系の結像位置には、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に示す挿入部４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～１１ｅ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４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。
　なお、第１の被写体像と第２の被写体像との境界領域は、重複していても、あるいは、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重複した被写体像を取得してもよい。
　側視観察窓１１ｂ及び図示しない対物光学系の結像位置には、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１１ｄ及び図示しない対物光学系の結像位置には、撮像素子１５ｄが配置されており、側視観察窓１１ｄで取得された被写体像を光電変換する。なお、側視観察窓１１ｃ及び図示しない対物光学系の結像位置には、図示しない撮像素子（以下、撮像素子１５ｃとする）が配置され、側視観察窓１１ｅ及び図示しない対物光学系の結像位置には、図示しない撮像素子（以下、撮像素子１５ｅとする）が配置されているものとする。そして、撮像素子１５ｃ及び１５ｅにより、側視観察窓１１ｃ及び１１ｅで取得された被写体像が光電変換される。
　撮像素子１５ａ～１５ｅは、それぞれ画像処理部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～１５ｅ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。
　画像処理部３２ａ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～１１ｅで取得した４つの側視視野画像を直視視野画像の上下左右に配置するとともに、直視視野画像及び４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。
　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４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。
　図４Ａ及び図４Ｂ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で取得された直視視野画像１６ａと、側視観察窓１１ｂ～１１ｅで取得された側視視野画像１６ｂ～１６ｅとを取得する。そして、画像処理部３２ａは、図４Ａに示すように、直視視野画像１６ａを中心に配置し、側視視野画像１６ｂ～１６ｅを直視視野画像１６ａの上下左右に隣り合うように配置する。具体的には、画像処理部３２ａは、直視視野画像１６ａの左側に側視視野画像１６ｂを配置し、直視視野画像１６ａの下側に側視視野画像１６ｃを配置し、直視視野画像１６ａの右側に側視視野画像１６ｄを配置し、直視視野画像１６ａの上側に側視視野画像１６ｅを配置する。
　そして、画像処理部３２ａは、これらの直視視野画像１６ａ及び側視視野画像１６ｂ～１６ｂに所定の画像処理を施す。具体的には、画像処理部３２ａは、直視視野画像１６ａに円形の電子マスク処理を施し、略円形の直視視野画像１７ａを生成する。
　また、画像処理部３２ａは、上下左右に配置した側視視野画像１６ｂ～１６ｅを、それぞれ中心から離れるに従って拡張するように、つまり直視視野画像１６ａとの配置関係において直視視野画像１６ａと隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がるように変形処理（歪ませる）を施し、略扇形状等の末広がり形状の側視視野画像１７ｂ～１７ｅを生成する。画像処理部３２ａにより生成した略円形の直視視野画像１７ａ、及び、末広がり形状の側視視野画像１７ｂ～１７ｅは、画像出力部３２ｂを介してモニタ３５に表示される。
　このように、画像処理部３２ａは、第１の被写体像から第１の画像信号を生成し、第２の被写体像から第２の画像信号を生成するとともに、第２の画像信号に対して、第１の被写体像の中心から離れるに従って第２の被写体像の幅が広がる画像になるように処理する画像処理モードである、幅拡張モードでの画像処理を行う。
　なお、複数の画像をモニタ３５に表示する場合、直視視野画像１７ａの上下左右に側視視野画像１７ｂ～１６ｅ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１７ａ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。図４Ｂに示すように、複数の、例えば、５台のモニタ３５を隣接して配置し、中央のモニタ３５に直視視野画像１７ａを表示し、上下左右のモニタ３５にそれぞれ側視視野画像１７ｂ～１７ｅを表示する構成であってもよい。
　なお、画像処理部３２ａにより生成される側視視野画像１７ｂ～１７ｅの具体的な形状は、図５Ａ及び図５Ｂに示すようにしてもよい。図５Ａ及び図５Ｂは、側視視野画像１７ｂ～１７ｅの具体的な形状を説明するための図である。
　画像処理部３２ａは、図５Ａに示すように、直視視野画像１７ａの中心と同心の、内角略９０度の末広がり形状の側視視野画像１７ｂ～１７ｅを生成してもよい。また、画像処理部３２ａは、図５Ｂに示すように、側視視野画像１７ｂ～１７ｅのディストーション（像面湾曲）レベルＬ１が、直視視野画像１７ａの周辺部のディストーションレベルＬ２と略同一となるような末広がり形状の側視視野画像１７ｂ～１７ｅを生成してもよい。
　直視視野画像１７ａは、光学系の関係である程度の歪みが元々周辺部に付くようになっている。そのため、画像処理部３２ａは、側視視野画像１７ｂ～１７ｅが直視視野画像１７ａの周辺部に合わせて歪む画像になるように（放射状の遠近感が得られるように）画像処理を行う。その際、画像処理部３２ａは、電子マスクで切り出した直視視野画像１７ａとオーバーラップするように、側視視野画像１７ｂ～１７ｅの視野をやや広めに設定しておき、画像を重ねたときに直視視野画像１７ａの不足分（電子マスク処理された部分）を補うようにしてもよい。
　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１６ａを取得し、側視観察窓１１ｂ～１１ｅにより側視視野画像１６ｂ～１６ｅを取得し、直視視野画像１６ａを中心に配置し、側視視野画像１６ｂ～１６ｅを直視視野画像１６ａの上下左右に配置する。そして、内視鏡システム１は、直視視野画像１６ａに円形の電子マスク処理を施した略円形の直視視野画像１７ａと、側視視野画像１６ｂ～１６ｅを、それぞれ直視視野画像１６ａと隣接する領域から離れるに従って幅が拡張するように変形処理を施した末広がり形状の側視視野画像１７ｂ～１７ｅを生成するようにした。
　この結果、モニタ３５に表示される直視視野画像１７ａ及び側視視野画像１７ｂ～１７ｅに遠近感を生み出すことができるため、大腸等の筒状の管腔内での視認性が向上し、操作性が向上する。
　よって、本実施形態の内視鏡システムによれば、内視鏡を管腔に挿入した際の視認性を向上させ、内視鏡の操作性を向上させることができる。
（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６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７は、第２の実施形態における要部の構成を示す図である。なお、図６及び図７において、それぞれ図２及び図３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６に示すように、本実施形態の内視鏡２の先端部６ａの側面は、図２の先端部６の側面から側視観察窓１１ｃ及び１１ｅと、側視照明窓１２ｃ及び１２ｅが削除されて構成されている。すなわち、本実施形態の内視鏡２は、直視観察窓１１ａで直視視野画像１６ａを取得し、側視観察窓１１ｂ及び１１ｄで２つの側視視野画像１６ｂ及び１６ｄを取得する。
　また、図７に示すように、本実施形態のビデオプロセッサ３２は、図３の画像処理部３２ａに代わり、画像処理部３２ａ１を用いて構成されている。画像処理部３２ａ１は、直視観察窓１１ａにより取得された直視視野画像１６ａを中心に配置し、側視観察窓１１ｂ及び１１ｄにより取得された側視視野画像１６ｂ及び１６ｄを直視視野画像１６ａの左右に隣り合わせて配置するとともに、側視視野画像１６ｂ及び１６ｄに所定の画像処理（変形処理）を施す。
　また、画像処理部３２ａ１は、注目領域検出部３２ｃを備える。注目領域検出部３２ｃは、例えば色調変化を検出することで、変形処理した側視視野画像中の所定の注目領域、例えば病変を検出する。画像処理部３２ａ１は、注目領域検出部３２ｃにより病変が検出されると、病変が映っている変形処理した側視視野画像の変形処理を解除して拡大表示する。なお、側視視野画像内に色調が他の部分と異なる部分が発生したら（病変を検出したら）、その部分を切り出して拡大表示するようにしてもよい。
　次に、画像処理部３２ａ１による画像処理について、図８Ａ～図８Ｃを用いて説明する。
　図８Ａ～図８Ｃ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１１ａで取得された直視視野画像１６ａと、側視観察窓１１ｂ及び１１ｄで取得された側視視野画像１６ｂ及び１６ｄとを取得する。そして、画像処理部３２ａ１は、直視視野画像１６ａを中心に配置し、左右に側視視野画像１６ｂ及び１６ｄを直視視野画像１６ａの左右に隣り合わせて配置する。
　そして、画像処理部３２ａ１は、側視視野画像１６ｂ及び１６ｄを、直視視野画像１６ａと隣接する領域から離れるに従って拡張するように変形処理した側視視野画像１８ｂ及び１８ｄを生成する。具体的には、側視視野画像１８ｂ及び１８ｄの直視視野画像１６ａに近い辺の長さが、直視視野画像１６ａの辺の長さと略同一で、かつ、直視視野画像１６ａから遠い辺の長さが、直視視野画像１６ａに近い辺の長さより長い台形形状の側視視野画像１８ｂ及び１８ｄが生成される。これらの直視視野画像１６ａ、変形処理された側視視野画像１８ｂ及び１８ｄは、画像出力部３２ｂを介してモニタ３５に表示される。
　また、注目領域検出部３２ｃが、例えば側視視野画像１８ｄに病変１９を検出すると、画像処理部３２ａ１は、病変が映っている側視視野画像１８ｄの変形処理を解除した側視視野画像１８ｄ１をモニタ３５に表示させる。さらに、画像処理部３２ａ１は、変形処理を解除した側視視野画像１８ｄ１を拡大表示した側視視野画像１８ｄ２を生成し、この側視視野画像１８ｄ２をモニタ３５に表示させる。
　このように、内視鏡システム１は、中心から離れるに従って拡張するように変形処理する側視視野画像１８ｂ及び１８ｄを生成することにより、第１の実施形態と同様に、内視鏡を管腔に挿入した際の視認性を向上させ、内視鏡の操作性を向上させることができる。さらに、内視鏡システム１は、側視視野画像１８ｂまたは１８ｄに病変１９を検出した場合、病変１９を検出した側視視野画像１８ｂまたは１８ｄの変形処理を解除することにより、歪みのない画像で病変１９を観察することができる。
　なお、図８Ｂに示すように、直視視野画像１６ａと側視視野画像１６ｂ、１６ｄ（１８ｂ、１８ｄ）とを複数のモニタ３５にそれぞれ表示させてもよい。また、図８Ｃに示すように、隣り合う２つの画像信号内で重複する部分が発生していたら、その重複している部分を画像信号から削除して表示させてもよい。
（変形例）
　次に、第２の実施形態の変形例について説明する。
　図９は、変形例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１０は、変形例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１１は、変形例における要部の構成を示す図である。
　図９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、直視及び側視を兼ねる図示しない対物光学系が設けられている。また、円筒部４０の先端部は、前記図示しない対物光学系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、前記図示しない対物光学系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。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。
　直視観察窓４２は、挿入部４の長手方向に略平行な挿入部４の前方を含む第１の領域から入射される観察対象物からの戻り光（反射光）を直視の被写体像として直視視野内に捉えることにより直視視野画像を取得する。
　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。
　このような画像は、側視用ミラーレンズ４５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。
　なお、前記図示しない対物光学系の結像位置には、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１１に示す撮像素子６０（の撮像面）が配置されているものとする。
　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。
　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９及び図１０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。
　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６０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、前記撮像素子６０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、映像信号を生成してモニタ３５へ出力する。これにより、円形形状をなす直視視野画像と、直視視野画像に隣接するように配置され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、モニタ３５に表示される。なお、本実施形態及び以降の実施形態において示される観察画像においては、支持部４８の遮蔽部４８ａにより光学的に遮蔽される部分を考慮しないものとする。
　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１２を用いて説明する。
　図１２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。
　図１２に示すように、画像処理部３２ａ１は、円形形状をなす直視視野画像６１と、直視視野画像６１の外周において円環形状をなす側視視野画像６２とを取得する。また、画像処理部３２ａ１は、側視視野画像６２を上下左右の４つの領域６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄに分割する。なお、分割する領域は４つに限定されることなく、３つ以下、あるいは、５つ以上であってもよい。
　そして、画像処理部３２ａ１は、注目領域検出部３２ｃにより例えば病変１９が検出された場合、病変１９が含まれる例えば側視視野画像６２の領域６２ｂのみに直視視野画像と隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がる状態を解消する歪み除去処理を施し、拡大表示した画像６２ｂ１を生成し、モニタ３５に切替モードとして表示される。この結果、変形例の内視鏡システム１によれば、第２の実施形態と同様に、病変１９を検出した領域の変形処理を解除することにより、歪みのない画像で病変１９を観察することができる。
（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１３は、第３の実施形態における要部の構成を示す図である。なお、図１３において、図７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。また、挿入部４の先端部の構成は、図６の先端部６ａと同様である。
　図１３に示すように、本実施形態のビデオプロセッサ３２は、図７の画像処理部３２ａ１に代わり、画像処理部３２ａ２を用いて構成されている。画像処理部３２ａ２は、直視観察窓１１ａにより取得された直視視野画像１６ａを中心に配置し、側視観察窓１１ｂ及び１１ｄにより取得された側視視野画像１６ｂ及び１６ｄを直視視野画像１６ａの左右に隣り合わせて配置するとともに、側視視野画像１６ｂ及び１６ｄに所定の画像処理（変形処理）を施す。
　また、画像処理部３２ａ１は、水平方向、垂直方向の歪みであるディストーションを補正するディストーション補正処理部３２ｄを備える。ディストーション補正処理部３２ｄは、直視視野画像１６ａ及び変形処理が施された２つの側視視野画像に対し、ディストーションがゼロになるような歪み除去処理を施す。そして、歪み除去処理が施された直視視野画像及び２つの側視視野画像は、画像出力部３２ｂを介して、モニタ３５に表示される。
　次に、画像処理部３２ａ２による画像処理について、図１４を用いて説明する。
　図１４は、画像処理部３２ａ２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。
　一般的に、取得される直視視野画像１６ａ、側視視野画像１６ｂ及び１６ｄには、ディストーションが存在し、直視視野画像１６ａと側視視野画像１６ｂ及び１６ｄとの境界近傍では、互いに歪み方向が異なる。そのため、各画像間を被写体（例えば病変１９）が移動する際に、同一の被写体であっても見え方や挙動が異なるため、同一の被写体であることの認識が困難となることがある。
　そこで、ディストーション補正処理部３２ｄは、直視視野画像１６ａに対して、ディストーションがゼロになるような歪み除去処理を施した直視視野画像２０ａを生成する。さらに、ディストーション補正処理部３２ｄは、画像処理部３２ａ２が側視視野画像１６ｂ及び１６ｄを中心から離れるに従って拡張するように変形処理を施した側視視野画像に対して、ディストーションがゼロになるような歪み除去処理を施した側視視野画像２０ｂ及び２０ｄを生成する。
　このように歪み除去処理が施された直視視野画像２０ａ、側視視野画像２０ｂ及び２０ｄは、画像出力部３２ｂを介してモニタ３５に表示される。これにより、例えば、側視視野画像２０ｄの被写体（病変１９）が直視視野画像２０ａに移動した場合でも、見え方や挙動が略同一となる。この結果、本実施形態の内視鏡システムによれば、第１の実施形態の効果に加え、被写体（病変１９）が側視視野画像２０ｂまたは２０ｄから直視視野画像２０ａ（あるいは、直視視野画像２０ａから側視視野画像２０ｂまたは２０ｄ）に移動した際の視認性が向上するという効果を有する。
　以上のような各実施形態中、複数の視野画像を隣り合うように並べて表示させる実施形態において、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ともに、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１５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とを有している。
　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、上述した実施形態に示したような観察画像の取得と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２月１４日に日本国に出願された特願２０１４－２６８３４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 (15)

  1. 　被写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、
    　前記挿入部に設けられ、前記第１の領域とは少なくとも一部が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１の被写体像から第１の画像信号を生成するとともに前記第２の被写体像から第２の画像信号を生成する際に、前記第１の画像信号との配置関係において当該第１の画像信号と隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がるように画像処理して画像信号を生成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から出力された画像信号を表示する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。
  3. 　前記画像信号生成部は、前記第１の被写体像と前記第２の被写体像とが隣り合って配置されるように前記表示部に表示させることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  4. 　前記表示部は少なくとも２つ以上のモニタにより構成され、
    　前記画像信号生成部は、前記第１の画像信号及び前記第２の画像信号の重複する領域を除去した各々の画像信号を前記モニタに出力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１の被写体像を中心に配置し、前記第２の被写体像を前記第１の被写体像の少なくとも両脇を含む部位に配置するように前記表示部に表示させることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
  6. 　前記画像信号生成部は、前記表示部の１つの画面上に前記第１の被写体像と前記第２の被写体像とを表示させることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  7. 　前記第１の被写体像は、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第１の領域の被写体像であり、
    　前記第２の被写体像は、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む前記第２の領域の被写体像であり、
    　前記第１の被写体像取得部は、前記第１の領域の被写体像を取得する前方画像取得部であり、
    　前記第２の被写体像取得部は、前記第２の領域の被写体像を取得する側方画像取得部であ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２の画像信号に対して、前記第２の被写体像の中における指定された所定の領域である注目領域にのみ前記第１の画像信号と隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がるモードを解除する、第１の切替モードで画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  9. 　前記画像信号生成部は、前記第２の画像信号に対して、前記第２の被写体像中の前記注目領域のみ拡大表示させる第２の切替モードでの画像処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡システム。
  10. 　前記画像信号生成部は、前記第２の画像信号に対して、前記第２の被写体像の中における指定された所定の領域である注目領域が存在する前記第２の被写体像全体のみ、前記第１の画像信号と隣接する領域から離れるに従って画像領域の幅が広がるモードを解除して拡大表示させる、第３の切替モードでの画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  11. 　前記画像信号生成部は、前記第２の画像信号に対して、指定された前記第２の被写体像の水平方向と垂直方向の歪みを抑制する第４の切替モードでの画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  12. 　前記画像信号生成部は、さらに前記第１の被写体像に対しても前記第１の被写体像の水平方向と垂直方向の歪みを抑制する第５の切替モードでの画像処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡システム。
  13. 　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、
    　前記表示部は、前記第１の被写体像を中心に配置し、前記第２の被写体像を前記第１の被写体像の周方向に略均等な角度で配置するように複数表示し、
    　前記画像信号生成部は、各前記第２の画像信号に対して、前記第１の画像信号から離れるに従って画像領域の幅が広がるモードを行うことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
  14. 　前記第１の被写体像取得部は、前記挿入部の長手方向の先端部に、前記挿入部が挿入される方向に向けて配置され、
    　前記第２の被写体像取得部は、前記挿入部の側面に、前記挿入部の周方向に向けて配置され、
    　前記第１の被写体像取得部からの前記第１の被写体像を光電変換する第１の撮像部と、前記第２の被写体像取得部からの前記第２の被写体像を光電変換する第２の撮像部とが別々に設けられるとともに、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部とが前記画像信号生成部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
  15. 　前記第１の被写体像取得部は、前記挿入部の長手方向の先端部に、前記挿入部が挿入される方向に向けて配置され、
    　前記第２の被写体像取得部は、前記挿入部の周方向を囲むように配置され、
    　前記第１の被写体像取得部からの前記第１の被写体像と前記第２の被写体像取得部からの前記第２の被写体像とを同じ面で光電変換するように配置されるとともに、前記画像信号生成部に電気的に接続されている撮像部を備えることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
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