特許 7117894 内視鏡装置、内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法、プログラム、および記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-04

(45)【発行日】2022-08-15

(54)【発明の名称】内視鏡装置、内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法、プログラム、および記録媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/06 20060101AFI20220805BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20220805BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20220805BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20220805BHJP

   A61B 1/07 20060101ALI20220805BHJP

【ＦＩ】

A61B1/06 610

G02B23/26 B

A61B1/00 522

A61B1/045 650

A61B1/06 612

A61B1/07 733

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2018091464

(22)【出願日】2018-05-10

(65)【公開番号】P2019195520

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-03-12

(73)【特許権者】

【識別番号】322004393

【氏名又は名称】株式会社エビデント

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100207789

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 良平

(72)【発明者】

【氏名】廣澤 正裕

【審査官】高松 大

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２６５７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３３２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２８３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３６４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０８０４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－００５６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１８１７３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１３９４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５２１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２１６０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０８－０９４９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／０６

Ｇ０２Ｂ ２３／２６

Ａ６１Ｂ １／００

Ａ６１Ｂ １／０４５

Ａ６１Ｂ １／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、
制御部と、
を備える内視鏡装置であって、
前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、
前記制御部は、撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項2】

第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、
前記指示をした結果、前記第１の結像光学系および前記第２の結像光学系のいずれかの前記結像光学系のうち、前記第１の切り替え部によって切り替えられた前記結像光学系に基づいて、前記スコープ部先端から出射される前記照明光を変更する
ことを特徴とする、請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項3】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、
制御部と、
を備える内視鏡装置であって、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、
前記指示をした結果、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項4】

前記第１の結像レンズの画角は、前記第２の結像レンズの画角よりも大きく、
前記制御部は、
前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系であるか前記第２の結像光学系であるかを判別し、
前記判別の結果、前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系である場合、前記結像領域に結像される結像光学系が前記第２の結像光学系である際に出射される照明光よりも拡散した照明光を出射させる
ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。

【請求項5】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、
制御部と、
を備える内視鏡装置であって、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、
前記指示をした結果、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの視差と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの視差に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系であるか前記第２の結像光学系であるかを判別し、
前記判別の結果に応じた配光角度で前記照明光を前記スコープ部先端から出射させることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。

【請求項7】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、
制御部と、
を備える内視鏡装置であって、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、
前記指示をした結果、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの焦点距離と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの焦点距離に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系であるか前記第２の結像光学系であるかを判別し、
前記判別の結果に応じて前記スコープ部先端から出射される前記照明光の強度または配光を変更する
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。

【請求項9】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、
制御部と、
を備える内視鏡装置であって、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、
前記指示をした結果、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズのフィルタ特性と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズのフィルタ特性に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項10】

前記制御部は、
前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系であるか前記第２の結像光学系であるかを判別し、
前記判別の結果に応じて前記スコープ部先端から出射される前記照明光の強度、色温度、配光角度の少なくとも１つを変更する
ことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。

【請求項11】

前記照明光を生成する光源と、
前記光源と前記スコープ部先端との間に設けられ、前記スコープ部先端から出射される照明光を拡散する拡散レンズと、
前記拡散レンズが前記光源の光軸上に配置されている状態と配置されていない状態とを切り替える第２の切り替え部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記第２の切り替え部を制御して、前記撮像条件に応じて、前記拡散レンズが前記光源の光軸上に配置されている状態と配置されていない状態とを切り替えさせる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項12】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、
制御部と、
を備える内視鏡装置であって、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに備え、
照明光を生成する光源と、
前記光源と前記スコープ部先端との間に設けられ、前記スコープ部先端から出射される照明光を拡散する拡散レンズと、
をさらに有し、
前記拡散レンズは、前記第１の切り替え部に接続され、
前記第１の切り替え部は、前記拡散レンズが前記光源の光軸上に配置されている状態と配置されていない状態とを切り替え、
前記制御部は、
前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系であるか前記第２の結像光学系であるかを判別し、
前記判別の結果、前記結像領域に結像される結像光学系が前記第１の結像光学系である場合、前記第１の切り替え部を制御して前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、前記指示をした結果、前記拡散レンズを前記光源の光軸上に配置させる
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項13】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置におけ
る照明光学系の切り替え方法であって、
前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、
前記切り替え方法は、
撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更するステップ
を有することを特徴とする内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法。

【請求項14】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法であって、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替えるステップと、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更するステップを有することを特徴とする内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法。

【請求項15】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置を制御
するプログラムであって、
前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、
前記プログラムは前記制御部に、
撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更するステップ
を実行させることを特徴とするプログラム。

【請求項16】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置を制御するプログラムであって、前記プログラムは前記制御部に、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替えるステップと、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。

【請求項17】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部を備える内視鏡と、
前記内視鏡を制御する制御部と、
を備える内視鏡システムであって、
前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、
前記制御部は、撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記内視鏡の前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更する
ことを特徴とする内視鏡システム。

【請求項18】

結像光学系と照明光学系を有するスコープ部を備える内視鏡と、
前記内視鏡を制御する制御部と、
を備える内視鏡システムであって、
前記内視鏡は、
第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、
前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力することを前記内視鏡の前記切り替え部駆動部に指示し、
前記指示をした結果、
前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記内視鏡の前記スコープ部先端から出射される照明光を変更する
ことを特徴とする内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡装置、内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法、プログラム、および記録媒体に関する。より詳しくは、光路切り替え手段を有する内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、医療用分野や工業用分野において、細長い挿入部を被検物内に挿入し、挿入部の先端に位置する先端部内に備えた撮像素子によって被検物内の被写体の画像を撮影する内視鏡装置が広く利用されている。例えば、医療用分野では、体腔内に挿入部を挿入して体腔内の臓器などを観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処置を行ったりするために、医療用内視鏡装置が利用されている。また、例えば、工業用分野では、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラントなどの内部の傷や腐食などの観察や検査を行うために、工業用内視鏡装置が利用されている。

【0003】

例えば、発電所内のガスタービンエンジンでは、高圧タービンのブレードは、高圧、高温の燃焼空気が吹付けられるため、熱衝撃によってクラックなどが生じ易い部品である。そして、ブレードに生じるクラックなどの損傷は、エンジンにとって致命的な損傷である。このため、工業用内視鏡装置を用いた高圧タービンのブレードの検査や点検は、ガスタービンエンジンのメインテナンスを行う上で最も重要な項目の１つとなっている。そして、ガスタービンエンジンのメインテナンスでは、ブレードの検査において、損傷の形状を計測し、その計測結果に基づいて、ブレードの交換を行うか否かを判定している。

【0004】

ところで、上述したような内視鏡装置を用いた検査では、計測を行うための技術として、ステレオ計測技術が広く用いられている。ステレオ計測技術は、被写体を撮影した右眼に相当する画像と左眼に相当する画像との視差を利用して生成した３次元画像に基づいて計測を行う計測技術である。このため、ステレオ計測を行う内視鏡装置は、先端部内に２つの結像レンズを備え、それぞれの結像レンズからなる光学系で結像した被写体像に応じた画像を撮像素子によって形成する構成となっている。

【0005】

このとき、右眼に相当する結像レンズが結像した被写体像の画像と、左眼に相当する結像レンズが結像した被写体像の画像とを、それぞれの結像レンズに対応する撮像素子、つまり、２つの撮像素子によって形成する構成にすると、内視鏡装置の先端部を細くすることができない。そこで、右眼に相当する結像レンズが結像した被写体像の画像と、左眼に相当する結像レンズが結像した被写体像の画像とを、１つの撮像素子によって形成する構成が考えられる。しかしながら、この構成の場合には、１つの撮像素子の撮像領域の全体を分割して右眼に相当する画像と左眼に相当する画像とを形成することになるため、それぞれの画像の解像度が低下することになり、内視鏡装置におけるステレオ計測の計測精度が低下してしまうことが考えられる。

【0006】

このため、例えば、特許文献１のように、右眼に相当する画像と左眼に相当する画像とのそれぞれの画像を１つの撮像素子によって形成する構成でありながら、それぞれの画像の解像度を高くして、ステレオ計測の計測精度を向上させる内視鏡装置の技術が提案されている。特許文献１に開示された技術では、２つの光学系の光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが１つの撮像素子に入射するように、他方の光路からの光を時分割で遮蔽する時分割光路切り替え手段を備えている。この構成によって特許文献１に開示された技術では、遮蔽していない方の光路からの光が１つの撮像素子の撮像領域の全体に結像され、撮像素子が形成する画像の解像度を高くすることができる。

【0007】

なお、特許文献１に開示された技術では、２つの光学系の光路からの光を交互に撮像素子に入射させることによって、それぞれの光学系で結像した被写体像の画像を形成し、ステレオ計測を行うことができる。これにより、特許文献１に開示された技術を適用した内視鏡装置では、ステレオ計測を行うために撮影した右眼に相当する画像と左眼に相当する画像とのそれぞれの画像の解像度を高くして、被検物内の被写体を計測する際の計測精度を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１０－１２８３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

内視鏡装置によって被写体像を観察する場合、適切な配光で観察することが求められる。具体的には、光量ロスなく明るく観察すること、撮像エリア（撮像範囲）を均一に照らすこと、白とびやフレアを軽減することなどが求められる。特許文献１に開示された光路切り替え型の内視鏡装置では、２つの光学系の光路を切り替える際、結像光学系の光路は切り替わるが、照明光学系の光路は切り替わらない。

【0010】

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、光路切り替え型の内視鏡装置において、結像光学系を切り替えた際に、撮像エリアに合わせて配光（照明光学系）を切り替えることができる内視鏡装置、内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法、プログラム、および記録媒体を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の１態様に係る内視鏡装置は、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置であって、前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、前記制御部は、撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更することを特徴とする。

【0012】

本発明の１態様は、上述の内視鏡装置において、第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、をさらに備え、前記制御部は、前記切り替え信号を出力することを前記切り替え部駆動部に指示し、前記指示をした結果、前記第１の結像光学系および前記第２の結像光学系のいずれかの前記結像光学系のうち、前記第１の切り替え部によって切り替えられた前記結像光学系に基づいて、前記スコープ部先端から出射される前記照明光を変更することを特徴とする。

【0013】

本発明の１態様に係る内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法は、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法であって、前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、前記切り替え方法は、撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更するステップを有することを特徴とする。

【0014】

本発明の１態様に係る内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法は、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置における照明光学系の切り替え方法であって、第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替えるステップと、前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記スコープ部先端から出射される照明光を変更するステップを有することを特徴とする。

【0015】

本発明の１態様に係るプログラムは、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置を制御するプログラムであって、前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、前記プログラムは前記制御部に、撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更するステップを実行させることを特徴とする。

【0016】

本発明の１態様に係るプログラムは、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部と、制御部と、を備える内視鏡装置を制御するプログラムであって、前記プログラムは前記制御部に、第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替えるステップと、前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記スコープ部先端から出射される前記照明光を変更するステップと、を実行させることを特徴とする。

【0017】

本発明の１態様に係る内視鏡システムは、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部を備える内視鏡と、前記内視鏡を制御する制御部と、を備える内視鏡システムであって、前記照明光学系は照明光の角度を変える構成を有する照明光学系であり、前記制御部は、撮像条件に応じて、前記照明光学系の前記構成を変更し、前記内視鏡の前記スコープ部先端から出射される照明光の照明範囲を変更することを特徴とする。

【0018】

本発明の１態様に係る内視鏡システムは、結像光学系と照明光学系を有するスコープ部を備える内視鏡と、前記内視鏡を制御する制御部と、を備える内視鏡システムであって、前記内視鏡は、第１の結像光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の結像光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように結像光学系を切り替える第１の切り替え部と、前記第１の結像光学系を前記第２の結像光学系に切り替える、または前記第２の結像光学系を前記第１の結像光学系に切り替える切り替え信号を前記第１の切り替え部に出力する切り替え部駆動部と、をさらに有し、前記制御部は、前記切り替え信号を出力することを前記内視鏡の前記切り替え部駆動部に指示し、前記指示をした結果、前記第１の結像光学系を構成する第１の結像レンズの画角と前記第２の結像光学系を構成する第２の結像レンズの画角に基づいて、前記内視鏡の前記スコープ部先端から出射される照明光を変更することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明の各態様によれば、光路切り替え型の内視鏡装置において、結像光学系を切り替えた際に、撮像エリアに合わせて配光（照明光学系）を切り替えることができる。これにより、例えば、均一な配光により撮像エリア（撮像範囲）を均一に照らすこと、光量ロスなく明るく観察すること、白とびやフレアを軽減することなどができるようになる。すなわち、撮像エリアに合わせた適切な配光によって画質を向上させることができる。また、不要な範囲を照らすことがないので、配光の無駄なく照らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置のスコープ部の先端の外観を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置における、２つの結像光学系（結像レンズ）の画角が互いに異なる場合の、撮像エリアと配光エリアとの関係を示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置における、２つの結像光学系（結像レンズ）の焦点距離が互いに異なり、側視の場合の、撮像エリアと配光エリアとの関係を示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置における、切り替え部（シャッター）および切り替え部と連動して動作する光学フィルタの一例を示す図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置における、処理フローを示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、光源レンズまたは光源が切り替わる構成を示す図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、光源レンズが切り替わる構成の別の例を示す図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、光源および光源レンズがセットで切り替わる構成の例を示す図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、光源レンズを切り替える構成を示す図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、ライトガイドの根元（光源の側）で光源および／または光源レンズが切り替わることにより、配光が変化する様子を示す図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、ライトガイドへの光の入射角の角度（配光）と、ライトガイドの先端から出射する光の光度との関係を示すグラフである。

【図14】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、ライトガイドへの光の入射角の角度（配光）が切り替わることにより、ライトガイドの先端から出射する光が変化する様子を示す図である。

【図15】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、ライトガイドへの光の入射角の角度（配光）が切り替わることにより、ライトガイドの先端から出射する光が変化する様子を示す図である。

【図16】本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、光源および／または光源レンズを切り替え、偏光させることで、ライトガイドの先端から出射する光の出射範囲が変化する様子を示す図である。

【図17】本発明の第３実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図18】本発明の第３実施形態に係る内視鏡装置において、結像光学系を切り替えるシャッターと出射光の配光（フィルタ）を切り替えるシャッターを別々に有し、これらをそれぞれ別々の駆動部によって駆動する構成を有するスコープ部の先端を横から見た図である。

【図19】本発明の第３実施形態に係る内視鏡装置における、処理フローを示す図である。

【図20】本発明の実施形態の変形例に係る内視鏡装置における、スコープ部の先端に照明系拡散レンズと、照明系集光レンズを有し、軟性部を持つライドガイドの先端の位置が変わることにより、照明系レンズを切り替える構成を持つスコープ部の先端の図である。

【図21】本発明の実施形態の変形例に係る内視鏡装置における、スコープ部の先端に、２つの拡散レンズを有し、プリズムで拡散レンズの切り替えを行なう構成を持つスコープ部の先端の図である。

【図22】本発明の実施形態の変形例に係る内視鏡装置における、スコープ部の先端に、２つの拡散レンズを有し、ミラーで拡散レンズの切り替えを行なう構成を持つスコープ部の先端の図である。

【図23】本発明の実施形態に係る内視鏡装置における、処理フローを示す図である。

【図24】従来技術に係る内視鏡装置における、光学系の画角と配光との関係を示すイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る内視鏡装置について詳細に説明する。

【0022】

まず、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置について説明する。図１は、本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。内視鏡装置は、被検物内に挿入されるスコープ部２０と、内視鏡装置全体の制御を行う本体部３０を備える。スコープ部２０と本体部３０とは、被検物内に挿入される細長の挿入部４０等で接続されている。

【0023】

図２は、本実施形態に係る内視鏡装置のスコープ部の先端の外観を示す図である。スコープ部２０は、第１の結像光学系（第１の結像レンズ）２１と、第２の結像光学系（第２の結像レンズ）２２と、切り替え部（第１の切り替え部、第２の切り替え部、シャッター）２３と、共通光学系２４と、撮像素子（結像領域）２５と、切り替え部駆動部２６と、照明光学系２７とを備える。

【0024】

切り替え部２３は、第１の結像光学系２１と第２の結像光学系２２を切り替える。すなわち、切り替え部２３は、第１の結像光学系２１から入射する光と、第２の結像光学系２２から入射する光とを切り替えて、一方の光のみを、共通光学系２４を介して、撮像素子２５に入射させる。すなわち、第１の結像光学系２１から入射した光が形成する被写体の第１の被写体像と、第２の結像光学系２２から入射した光が形成する被写体の第２の被写体像のいずれかが、撮像素子２５に結像する。

【0025】

切り替え部２３は、例えば、遮光部２３１を備え、選択しない側の結像光学系に遮光部２３１を挿入することにより、選択しない側の結像光学系から入射する光を遮断する。切り替え部２３は、切り替え部駆動部２６によって駆動する。具体的には、切り替え部駆動部２６は、第１の結像光学系２１を第２の結像光学系２２に切り替える、または第２の結像光学系２２を第１の結像光学系２１に切り替える切り替え信号を切り替え部２３に出力する。切り替え信号が入力されると、切り替え部２３は、第１の結像光学系２１と第２の結像光学系２２を切り替える。

【0026】

本実施形態は、光路（結像光学系）が２つ以上あり、光路を切り替える全ての場合に適用できる。具体的には、第１の結像光学系２１と第２の結像光学系２２とで、画角が互いに異なる（広角と狭角を切り替える）場合、視野が互いに異なる（視差を有する）場合、視野方向が互いに異なる（直側を切り替える等）場合、焦点距離が互いに異なる（遠近を切り替える）場合、フィルタ特性が互いに異なる場合等に適用できる。

【0027】

照明光学系２７は、本体部３０の光源ブロック３１（光源）からライトガイド４１を介して送信される光を出射することにより、撮像エリアに配光する。切り替え部２３は、光路（結像光学系）の切り替えと連動して、照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える。これにより、撮像エリアに対する適切な配光を実現する。照明光学系２７からの出射光の配光の切り替えの詳細については、後述する。

【0028】

照明光学系２７は、ライトガイド４１からの光を伝送する光学素子（ロットレンズなど）と、切り替え部２３と連動して動作する光学フィルタ２３２（拡散レンズなど）から構成される。ライトガイド４１と照明光学系２７の間には、図示しないレンズがあってもよい。

【0029】

撮像素子２５で結像した画像は、撮像ケーブル４２を介して、本体部３０に送信される。本体部３０は、画像変換部３２と、撮像素子駆動部３３と、切り替え駆動部３４と、光源駆動部３５と、制御部３６を備える。

【0030】

制御部３６は、画像変換部３２、撮像素子駆動部３３、切り替え駆動部３４、光源駆動部３５および光源ブロック３１を制御する。また、制御部３６は、本体部内または外部にある表示部３７、スイッチ３８およびメモリ部３９を制御する。

【0031】

画像変換部３２は、制御部３６の指示に基づいて、撮像素子２５から送信された画像に対して各種画像処理を行う。撮像素子駆動部３３は、撮像ケーブル４２を介して撮像素子２５と接続されており、制御部３６の指示に基づいて、撮像素子２５を駆動する。

【0032】

光源ブロック３１は、光を発生して、ライトガイド４１を介して照明光学系２７に送信する。光源駆動部３５は、制御部３６の指示に基づいて、光源ブロック３１を駆動する。

【0033】

切り替え駆動部３４は、制御部３６の指示に基づいて、切り替え部駆動部２６を駆動する。具体的には、切り替え駆動部３４は、第１の結像光学系２１を第２の結像光学系２２に切り替える、または第２の結像光学系２２を第１の結像光学系２１に切り替える切り替え信号を切り替え部駆動部２６に出力する。切り替え信号が入力されると、切り替え部駆動部２６は、切り替え信号を切り替え部２３に出力する。切り替え駆動部３４と切り替え部駆動部２６は、切り替え駆動ケーブル４３によって接続されている。

【0034】

照明光学系２７からの出射光の配光の切り替えについて詳細に説明する。例えば、２つの結像光学系（結像レンズ）の画角が互いに異なる場合は、画角に応じて出射光の集光、拡散を切り替える。図３は、本実施形態に係る内視鏡装置における、２つの結像光学系（結像レンズ）の画角が互いに異なる場合の、撮像エリアと配光エリアとの関係を示す図である。第１の結像光学系２１が狭角レンズであり、第２の結像光学系２２が広角レンズである場合について説明する。図３（ａ）は、狭角レンズ（第１の結像光学系２１）に切り替えた時の、狭角レンズの撮像エリア１０１と配光エリア１０３ａとの関係を示す。図３（ｂ）は、広角レンズ（第２の結像光学系２２）に切り替えた時の、広角レンズの撮像エリア１０２と配光エリア１０３ｂとの関係を示す。

【0035】

図３に示すように、光路切り替え時の画角に合わせて、照明光学系２７からの出射光の集光、拡散を切り替えることにより、適切な配光を実現する。これにより、広角レンズに切り替えた時は、撮像エリアをムラなく照らすことができる。また、狭角レンズに切り替えた時は、遠くまで照らすことができる。

【0036】

２つの結像光学系（結像レンズ）の視差が互いに異なる場合、例えば、左眼レンズと右眼レンズを切り替えるステレオ計測をする場合には、視差に応じて照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える。具体的には、ステレオ光学系の光路切り替え（左眼レンズと右眼レンズとの切り替え）と連動して、照明光学系２７に含まれるレンズ、プリズム、ミラー等を動かし、出射光の配光角度を切り替える。

【0037】

これにより、計測対象の被写体に陰影が付き、被写体像の見え方がより立体的に見える。そして、計測精度が向上する。また、照明の当たり具合で計測対象のエッジ部を抽出できない場合があるが、被写体に陰影が付くことで画像に特徴点が生まれ、計測処理上でエッジ部を捉えやすくなる。

【0038】

２つの結像光学系（結像レンズ）の視野方向が互いに異なる場合、例えば、直視レンズと側視レンズを切り替える（直側切り替え）場合には、結像レンズの視野方向に応じて照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える。具体的には、直視レンズと側視レンズとの切り替えと連動して、照明光学系２７に含まれるレンズ、プリズム、ミラー等を動かし、レンズ方向に合わせて出射光の配光を切り替える。すなわち、直視レンズに切り替えた場合は正面方向を照らし、側視レンズに切り替えた場合は側面方向を照らすようにする。これにより、レンズの方向に合わせた適切な配光ができるので、観察範囲外を照らすことなく、遠くまで明るく照らすことができる。

【0039】

２つの結像光学系（結像レンズ）の焦点距離が互いに異なる場合、例えば、遠点レンズと近点レンズを切り替える（遠点、近点切り替え）場合には、結像レンズの焦点距離に応じて照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える。照明光学系２７の構成としては、焦点距離の切り替えと連動して、光源を変える、照明レンズを変える、ＮＤフィルタを出し入れする、調光する（駆動電流を変える、ＰＷＭ駆動する）等が考えられる。

【0040】

側視の遠近切り替えについて、図を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る内視鏡装置における、２つの結像光学系（結像レンズ）の焦点距離が互いに異なり、側視の場合の、撮像エリアと配光エリアとの関係を示す図であり、内視鏡のスコープ部を横から見た図である。第１の結像光学系２１が遠点レンズであり、第２の結像光学系２２が近点レンズであり、ともに側視である場合について説明する。

【0041】

近点レンズに切り替わっている場合は、照明光学系２７（拡散レンズ）が、ライトガイド４１を経由してきた光を、角度をつけてより拡散させることにより、配光エリア１０３ｂを広くして広い範囲を明るくする。遠点レンズに切り替わっている場合は、照明光学系２７（拡散レンズ）が、ライトガイド４１を経由してきた光をより収束させることにより、撮像エリアの範囲に合わせて配光エリア１０３ａを狭くする。これにより、遠点レンズに切り替わっている場合でも、撮像エリアが明るい状態で観察できる。

【0042】

このような構成により、遠点レンズに切り替えた場合はより明るく照らし、近点レンズに切り替えた場合はより暗く照らすようにする。すなわち、結像レンズの焦点距離に応じて適切な配光（明るさ）にすることができる。これにより、遠点レンズに切り替えた場合は、遠い被写体でも明るく観察でき、近点レンズに切り替えた場合は、遠い被写体でもハレーション無く観察できる。なお、上述の例では側視の遠近切り替えについて説明したが、直視の遠近切り替えについても同様の効果が得られる。

【0043】

２つの結像光学系（結像レンズ）のフィルタ特性が互いに異なる場合には、結像レンズのフィルタ特性に応じて照明光学系２７からの出射光の配光（明るさ、色温度など）を切り替える。照明光学系２７の構成としては、照明にカラーフィルタを用いる、照明の色温度を変更する（レーザー、ハロゲンランプ等を使用する）、照明自体を切り替える等が考えられる。

【0044】

フィルタ特性の違いを有する光学系を用いることで、例えば、赤外観察、紫外観察、ＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）観察などを行うことができる。赤外観察を行う場合は、照明光学系２７からの出射光の色温度を下げる、赤寄りの成分を強める、赤外光に切り替える等を行う。紫外観察を行う場合は、照明光学系２７からの出射光の色温度を上げる、青寄りの成分を強める、紫外光に切り替える等を行う。ＮＢＩ観察を行う場合は、照明光学系２７からの出射光を特定の波長の色温度に切り替える。

【0045】

このように、結像レンズのフィルタ特性に応じて照明光学系２７からの出射光の配光を切り替えることにより、特定環境下での観察性能を向上させることができる。また、赤外観察、紫外観察、ＮＢＩ観察などに適した照明を得ることができる。

【0046】

次に、本発明の第１実施形態として、照明光学系２７の具体的な構成例について説明する。上述したように、照明光学系２７は、ライトガイド４１からの光を伝送する光学素子と、切り替え部２３と連動して動作する光学フィルタ２３２から構成される。図５は、本発明の第１実施形態に係る、切り替え部２３（シャッター）および切り替え部２３と連動して動作する光学フィルタ２３２の一例を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、撮像系を正面から見た時の、シャッターの構造および動きを示す図である。図５（ｃ）および図５（ｄ）は、撮像系を正面から見た時の、シャッターの動きを示す図である。

【0047】

切り替え部２３は、遮光部２３１を備え、選択しない側の結像光学系に遮光部２３１が位置することにより、選択しない側の結像光学系から入射する光を遮断する。切り替え部２３は、シャッター軸２３３を軸として左右に動くことにより動作する。図５（ａ）および図５（ｃ）は、切り替え部２３（シャッター）が第１結像光学系２１に切り替えられ、遮光部２３１が選択しない第２結像光学系２２から入射する光を遮断している状態を示す。図５（ｂ）および図５（ｄ）は、切り替え部２３（シャッター）が第２結像光学系２２に切り替えられ、遮光部２３１が選択しない第１結像光学系２１から入射する光を遮断している状態を示す。

【0048】

切り替え部２３には光学フィルタ２３２が備えられており、切り替え部２３が左右に動くのに合わせて、光学フィルタ２３２も左右に動く。図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、切り替え部２３（シャッター）が第１結像光学系２１に切り替えられている時は、光学フィルタ２３２が照明光学系２７に含まれる、すなわち、光学フィルタ２３２が光源の光軸上に配置されている。これにより、ライトガイド４１からの光は、光学フィルタ２３２を介して放射される。図５（ｂ）および図５（ｄ）に示すように、切り替え部２３（シャッター）が第２結像光学系２２に切り替えられている時は、光学フィルタ２３２が照明光学系２７に含まれない、すなわち、光学フィルタ２３２が光源の光軸上に配置されていない。これにより、ライトガイド４１からの光は、光学フィルタ２３２を介さずに放射される。光学フィルタ２３２は、拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）、集光フィルタ（集光レンズ、集光部）などである。なお、図５では、シャッター軸２３３が切り替え部２３（シャッター）の端にある例を示したが、本実施形態はこのような形状に限定されない。第１結像光学系２１と第２結像光学系２２とを切り替えると同時に、光学フィルタ２３２が光源の光軸上に配置されている状態と配置されていない状態とを切り替えるものであれば、切り替え部２３（シャッター）はどのような形状でもよい。

【0049】

第１の結像光学系２１が広角レンズであり、第２の結像光学系２２が狭角レンズである場合について説明する。切り替え部２３が狭角レンズ（第２の結像光学系２２）を選択している時は、図５（ｂ）および図５（ｄ）に示すように、照明光学系２７からの光が拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）を介さずに放射されるようにする。切り替え部２３が広角レンズ（第１の結像光学系２１）を選択している時は、図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、照明光学系２７からの光が拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）を介して放射されるようにする。このようにシャッター（切り替え部２３）と連動して動く拡散部または集光部を設ける構成により、光路切り替えと連動して、画角に応じて出射光の集光、拡散、偏光などを切り替えることができる。これにより、図３に示すように、結像レンズの画角に合わせて配光を切り替えることにより、観察範囲を適切に照らすことができる。

【0050】

上述の照明光学系２７を用いた場合の内視鏡装置の全体のシステム構成は図１と同様である。処理フローは図６のようになる。図６は、本実施形態に係る内視鏡装置における、処理フローを示す図である。

【0051】

画像表示の指示が出される（ステップＳ１）と、スイッチ３８、タッチパネルなどからユーザー入力を受け付ける（ステップＳ２）。ユーザー入力が広角レンズを選択しているか否かを判定し（ステップＳ３）、広角レンズを選択している場合には、シャッター（切り替え部２３）を広角レンズに切り替え、同時に、照明光学系２７からの出射光は拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）を介して拡散して放射され（ステップＳ４）、この状態で撮像され画像表示される（ステップＳ５）。広角レンズを選択していない場合には、シャッター（切り替え部２３）を狭角レンズに切り替え、同時に、照明光学系２７からの出射光は拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）を介さずに拡散せずに（集光して）放射され（ステップＳ６）、この状態で撮像され画像表示される（ステップＳ５）。

【0052】

上述の説明では、２つの結像光学系の画角が互いに異なる例について説明したが、本実施形態は画角が異なる場合に限定されず、２つの結像光学系の特性が互いに異なれば、本実施形態は適用できる。例えば、第１の結像光学系２１で紫外観察を行い、第２の結像光学系２２で赤外観察を行うような場合は、光学フィルタ２３２としてバンドパスフィルタを使用する。

【0053】

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、２つのレンズ（結像光学系）を有し、光路（結像光学系）を切り替える内視鏡において、ライトガイド４１への入射光を切り替える構成を有する。図７は、本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。図１と同様の構成については説明を省略する。

【0054】

図７では、光源ブロック３１の内部の構成、および切り替え部２３と照明光学系２７の構成が図１と異なる。具体的には、図１では、ライトガイド４１の先の照明光学系２７において、出射される光を切り替えていたが、図７では、光源ブロック３１から光をライトガイド４１に入れる段階で入射光を切り替える。そのため、照明光学系２７は、切り替え部２３と連動して動作する光学フィルタ２３２（拡散レンズなど）を有さない。

【0055】

図７に示すように、光源ブロック３１は、光源３１１と、光源３１１とライトガイド４１の間に位置する光源レンズ３１２と、光源３１１および光源レンズ３１２を駆動するアクチュエータ３１３を備える。光源レンズ３１２は、例えば、集光レンズである。図８は、本実施形態において、光源レンズ３１２または光源３１１が切り替わる構成を示す図である。スコープ部２０の切り替え部２３による結像光学系の切り替えと連動して、ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で、光源レンズ３１２または光源３１１を切り替える。

【0056】

光源レンズを切り替える場合は、光源３１１とライトガイド４１の間に位置する光源レンズを、光源レンズ３１２ａと光源レンズ３１２ｂとの間で切り替える。光源レンズの切り替えは、アクチュエータ３１３によって行われ、切り替え部２３による結像光学系の切り替えと連動するように制御部３６によって制御される。光源レンズは、集光レンズ、拡散レンズ、偏光レンズなどである。

【0057】

光源を切り替える場合は、光源を、光源３１１ａと光源３１１ｂとの間で切り替える。光源の切り替えは、アクチュエータ３１３によって行われ、切り替え部２３による結像光学系の切り替えと連動するように制御部３６によって制御される。

【0058】

上述のような、ライトガイド４１への入射光を切り替える構成を有することにより、光路切り替えと連動して、画角に応じて出射光の配光（集光、拡散、偏光など）を切り替えることができる。この構成は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）など輝点の小さい光源でより効果が出る。

【0059】

図９は、本実施形態において、光源レンズ３１２が切り替わる構成の別の例を示す図である。光源ブロック３１は、アクチュエータ３１３と接続されたレボルバ３１４を有する。レボルバ３１４には互いに特性の異なる複数の光源レンズ３１２が配置されており、アクチュエータ３１３の駆動によりレボルバ３１４が回転して、光源３１１の前方に位置する光源レンズ３１２を切り替える（交換する、選択する）ことができる。なお、レボルバ３１４に配置される全ての光源レンズ３１２が異なる特性を持つ必要はなく、例えば、レボルバ３１４に２種類の光源レンズ３１２を交互に（隣り合うように）配置してもよい。

【0060】

上述の構成により、スコープ部２０の切り替え部２３による結像光学系の切り替えと連動して、ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で、光源レンズ３１２を切り替える。なお、複数の光源を用意し、光源側を回転させる構成も考えられる。

【0061】

図１０は、本実施形態において、光源および光源レンズがセットで切り替わる構成の例を示す図である。光源ブロック３１は、光源および光源レンズからなる複数のセットを搭載したスライド機構３１５を有する。スライド機構３１５は、アクチュエータ３１３によって駆動し、スコープ部２０の切り替え部２３による結像光学系の切り替えと連動して、ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で、光源および光源レンズを切り替える。

【0062】

図１０の例では、スライド機構３１５は、光源３１１ａおよび光源レンズ３１２ａからなるセットと光源３１１ｂおよび光源レンズ３１２ｂからなるセットを搭載している。これらのセットがライトガイド４１の根元の位置に来るようにスライドすることにより、光源および光源レンズを切り替える。図１０（ａ）では、光源３１１ｂおよび光源レンズ３１２ｂからなるセットが選択されている。図１０（ｂ）では、光源３１１ａおよび光源レンズ３１２ａからなるセットが選択されている。

【0063】

ここで、光源レンズ３１２について説明する。上述のように、光源レンズ３１２は、光源３１１とライトガイド４１の間に位置する。光源レンズ３１２は、例えば、集光レンズである。光源レンズ３１２（集光レンズ）の大きさ、種類および焦点距離を変える（切り替える）ことでライトガイド４１への配光および光度を変える（切り替える）。

【0064】

図１１は、光源レンズを切り替える構成を示す図である。図１１（ａ）では、光源レンズの大きさを変える構成を示す。すなわち、光源レンズ３１２ａ（大きいレンズ）と光源レンズ３１２ｂ（小さいレンズ）とを切り替える。図１１（ｂ）では、光源レンズの焦点距離を変える構成を示す。すなわち、互いに焦点距離の異なる光源レンズ３１２ａと光源レンズ３１２ｂとを切り替える。光源レンズの切り替え方式は、図８～図１０の構成を採用できる。これにより、例えば、光源レンズの大きさを段階的に変えることや、光源レンズの焦点距離を段階的に変えることもできる。

【0065】

上述のように、ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で光源３１１および／または光源レンズ３１２が切り替わることによる、配光の変化について説明する。図１２は、本実施形態に係る内視鏡装置において、ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で光源３１１および／または光源レンズ３１２が切り替わることにより、配光が変化する様子を示す図である。光源３１１および／または光源レンズ３１２が切り替わることにより、光源レンズ３１２から出射した光の配光は、配光Ａと配光Ｂとの間で切り替わり、ライトガイド４１に入射する。図１２の例では、配光Ａは狭い配光エリアであり、配光Ｂは広い配光エリアであり、配光が変わると、ライトガイド４１への光の入射角が変わる。

【0066】

図１３は、ライトガイド４１への光の入射角の角度（配光）と、ライトガイド４１の先端から出射する光の光度との関係を示すグラフである。グラフの実線は、配光を広げた場合、すなわち、ライトガイド４１への光の入射角が広い場合（図１２の配光Ｂに対応）を示す。配光を広げた場合、グラフの実線に示すように光度は低く暗くなる。グラフの点線は、配光を絞った場合、すなわち、ライトガイド４１への光の入射角が狭い場合（図１２の配光Ａに対応）を示す。大型のレンズを使用し、周辺に拡散する光を集め、配光を絞った場合、グラフの点線に示すように光度が高くなり、明るくなる。

【0067】

ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で光源３１１および／または光源レンズ３１２により集光と拡散を切り替えることで、撮像エリアをスポット的に明るくすることができる。図１４は、ライトガイド４１への光の入射角の角度（配光）が切り替わることにより、ライトガイド４１の先端から出射する光が変化する様子を示す図である。

【0068】

図１４（ａ）は、光源３１１および／または光源レンズ３１２により集光する場合の図である。この場合、ライトガイド４１への光の入射角が狭く、ライトガイド４１の先端から出射する光は、バンドル（ライトガイド）中央の小さなエリアが明るくなる。このように、スポット的に集光することにより、より遠くまで照らすことができる。

【0069】

図１４（ｂ）は、光源３１１および／または光源レンズ３１２により拡散する場合の図である。この場合、ライトガイド４１への光の入射角が広く、ライトガイド４１の先端から出射する光は、バンドル（ライトガイド）全体に均一に光を透過し、広範囲を均一に照らす。

【0070】

上述の例とは逆に、ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で光源３１１および／または光源レンズ３１２により集光と拡散を切り替えることで、撮像エリアの周辺を明るくし、中央を暗くすることができる。図１５は、ライトガイド４１への光の入射角の角度（配光）が切り替わることにより、ライトガイド４１の先端から出射する光が変化する様子を示す図である。

【0071】

図１５（ａ）は、光源３１１および／または光源レンズ３１２により、撮像エリアの中央が暗く、周辺が明るくなるよう集光する場合の図である。図１５（ｂ）は、光源３１１および／または光源レンズ３１２により、図１５（ａ）よりもさらに外側に集光した場合の図である。このように、撮像エリアの周辺を明るくすることで、観察に不必要な箇所を照らすことなく、白とびや、光学特性によって起こるフレアを軽減することができる。すなわち、近接撮影時等で映像中央に発生する白とびを軽減し、自照明の反射光によるフレアを軽減することができる。

【0072】

ライトガイド４１の根元（光源３１１の側）で光源３１１および／または光源レンズ３１２を切り替え、偏光させることで、ライトガイド４１の先端から出射する光の出射範囲を変えることができる。図１６は、光源３１１および／または光源レンズ３１２を切り替え、偏光させることで、ライトガイド４１の先端から出射する光の出射範囲が変化する様子を示す図である。光源３１１および／または光源レンズ３１２を切り替え、偏光させることで、図１６（ａ）の状態と図１６（ｂ）の状態とを切り替える。図１６（ａ）では、ライトガイド４１の先端から出射する光は、バンドル（ライトガイド）の右半分のみが明るくなる。図１６（ｂ）では、ライトガイド４１の先端から出射する光は、バンドル（ライトガイド）の左半分のみが明るくなる。これにより、角度をつけて被写体を照らすことができるので、観察に不必要な箇所を照らすことなく、白とびや、光学特性によって起こるフレアを軽減することができる。

【0073】

次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態と第２実施形態の組合せである。すなわち、２つのレンズ（結像光学系）を有し、光路（結像光学系）を切り替える内視鏡において、光路（結像光学系）の切り替えと連動して、切り替え部２３が照明光学系２７からの出射光の配光を切り替えるとともに、ライトガイド４１への入射光を切り替える構成を有する。

【0074】

図１７は、本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図であり、図１と図７の組合せとなっている。すなわち、切り替え部２３は、切り替え部２３（シャッター）と連動して、照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える光学フィルタ２３２（集光レンズ、拡散レンズなど）を有する。また、光源ブロック３１は、光源３１１と、光源３１１とライトガイド４１の間に位置する光源レンズ３１２（集光レンズ、拡散レンズなど）と、光源３１１および光源レンズ３１２を駆動するアクチュエータ３１３を備える。

【0075】

このような構成により、ライトガイド４１を通す前の段階から集光または拡散したうえで、スコープ部２０の照明光学系２７に光を伝送する。例えば、あらかじめ、光源レンズ３１２で集光して光を伝送することにより、照明光学系２７の集光レンズで光を集光しやすくなる。あるいは、あらかじめ、光源レンズ３１２で拡散して光を伝送することにより、照明光学系２７の拡散レンズで光を拡散しやすくなる。このような作用により、スコープ部２０の照明光学系２７での拡散、集光の効果が増す。また、観察に不必要な箇所を照らすことなく、白とびや、光学特性によって起こるフレアを軽減することができる。

【0076】

上述の図５の例では、結像光学系を切り替える切り替え部２３（シャッター）と、照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える光学フィルタ２３２（集光レンズ、拡散レンズなど）とは連動して動く例を示した。すなわち、切り替え部２３（シャッター）および光学フィルタ２３２は、切り替え駆動部３４によって連動して駆動する。

【0077】

ただし、結像光学系を切り替えるシャッター（第１の切り替え部）と出射光の配光（フィルタ）を切り替えるシャッター（第２の切り替え部）を別々に有し、これらをそれぞれ別々の駆動部によって駆動してもよい。図１８は、このような構成を有するスコープ部２０の先端を横から見た図である。

【0078】

第１シャッター（第１の切り替え部）１２３は、２つの結像光学系（結像レンズ）２１、２２を切り替える。具体的には、選択しない側の結像光学系に第１シャッター１２３が備える遮光部２３１を挿入して、選択しない側の結像光学系から入射する光を遮断することにより、結像光学系を選択する。第１シャッター１２３は、第１駆動部１２６によって駆動する。

【0079】

第２シャッター（第２の切り替え部）２２３は、光学フィルタ２３２（集光レンズ、拡散レンズなど）を備え、出射光の配光を切り替える。具体的には、光学フィルタ２３２が光源の光軸上に配置されている状態と配置されていない状態とを切り替えることにより、照明光学系２７からの出射光の配光を切り替える。第２シャッター２２３は、第２駆動部２２６によって駆動する。このような構成により、観察系と照明系のシャッターを別々に制御できる。

【0080】

この構成の場合、処理フローは図１９のようになる。図６の処理フローとの違いは、図１９では、観察系と照明系のシャッターを別々に制御できる点である。広角レンズを選択している場合には、照明光学系２７からの出射光は、拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）を介して拡散して放射される（ステップＳ４１）。そして、シャッター（切り替え部２３）を広角レンズに切り替える（ステップＳ４２）。この状態で撮像され画像表示される（ステップＳ５）。広角レンズを選択していない場合には、照明光学系２７からの出射光は拡散フィルタ（拡散レンズ、拡散部）を介さずに拡散せずに（集光して）放射される（ステップＳ６１）。そして、シャッター（切り替え部２３）を狭角レンズに切り替える（ステップＳ６１）。この状態で撮像され画像表示される（ステップＳ５）。

【0081】

ステップＳ４１とステップＳ４２は逆であってもよいし、ステップＳ６１とステップＳ６２は逆であっても構わないが、照明が先に切り替わった方が、画像が切替わる前に照明が切替わっているので、ユーザーの違和感がなく好ましい。

【0082】

変形例として、スコープ部２０の先端に照明系拡散レンズ２７１と、照明系集光レンズ２７２を有し、軟性部を持つライドガイド４１の先端（口金４１１）の位置が変わることにより、照明系レンズを切り替える構成について説明する。図２０はこのような構成を持つスコープ部２０の先端の図である。軟性部を持つライドガイド４１は、切り替え部駆動部２６と連動して動き、照明系拡散用レンズ２７１へ入射するライドガイド４１の配置と、照明系集光レンズ２７２へ入射するライドガイド４１の配置とを切り替える。すなわち、ライドガイド４１の先端が、右に寄ったり左に寄ったりする。このような構成により、切り替え部駆動部２６と連動して、照明光学系を切り替えることができる。

【0083】

別の変形例として、スコープ部２０の先端に、２つの拡散レンズ２７５ａ、２７５ｂを有し、プリズム２７４で拡散レンズの切り替えを行なう構成について説明する。図２１はこのような構成を持つスコープ部２０の先端の図である。ライドガイド４１を出射した光は、集光レンズ２７３を介して、プリズム２７４に入射する。プリズム２７４は、切り替え部駆動部２６と連動して動き、照明の光路を拡散レンズ２７５ａと拡散レンズ２７５ｂとの間で切り替える。このような構成により、切り替え部駆動部２６と連動して、照明光学系を切り替えることができる。

【0084】

別の変形例として、スコープ部２０の先端に、２つの拡散レンズ２７５ａ、２７５ｂを有し、ミラー２７６で拡散レンズの切り替えを行なう構成について説明する。図２２はこのような構成を持つスコープ部２０の先端の図である。ライドガイド４１を出射した光は、集光レンズ２７３を介して、ミラー２７６に入射する。ミラー２７６は、切り替え部駆動部２６と連動して動き、照明の光路を拡散レンズ２７５ａと拡散レンズ２７５ｂとの間で切り替える。このような構成により、切り替え部駆動部２６と連動して、照明光学系を切り替えることができる。

【0085】

なお、上述の説明では、結像光学系（結像レンズ）の切り替えを行うことを前提として説明したが、本願の照明光学系の切り替えの手法は、結像光学系（結像レンズ）の切り替えを行わない（切り替え部がない）場合でも、有効撮像エリアの切り出しに利用できる。この場合、光路の切り替えを行わず、照明光学系のみを切り替える。例えば、これにより、撮像エリアの中央を切り出して、深度を深くすることができる。あるいは、あらかじめ広角で観察して、その画像から、中央だけを切り出して使うことができる。図２３は、このような構成の、処理フローを示す図である。図１９のフローとの違いは、光路の切り替えを行わない点である。このように、撮像エリアのどこを使うのかを判別して、その結果に基づいて、照明光学系を切り替える。

【0086】

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

【0087】

各実施形態において示した、本体部３０に含まれる各構成要素は、それぞれの構成要素に係る機能や処理を説明するためのものである。内視鏡装置において、各実施形態において説明した複数の構成要素に係る機能や処理を、１つの構成が同時に実現してもよい。

【0088】

また、各実施形態において示した、本体部３０に含まれる各構成要素は、それぞれもしくは全体として、１個又は複数のプロセッサ、論理回路、メモリ、入出力インタフェース及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体などからなるコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各構成要素もしくは本体部全体の機能を実現するためのプログラムを記録媒体に記録しておき、記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。例えば、プロセッサは、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の少なくとも１つである。例えば、論理回路は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）およびＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の少なくとも１つである。

【0089】

例えば、図１に示した本体部３０やその一部、本体部３０に含まれる画像変換部３２、撮像素子駆動部３３、切り替え駆動部３４、光源駆動部３５、制御部３６など、内視鏡装置の機能や処理を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の内視鏡装置に係る上述した種々の機能や処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ－ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置のことをいう。

【0090】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置などに格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネットなどのネットワーク（通信網）や電話回線などの通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0091】

本明細書において「前、後ろ、上、下、右、左、垂直、水平、縦、横」などの方向を示す言葉は、本発明の装置におけるこれらの方向を説明するために使用している。従って、本発明の明細書を説明するために使用されたこれらの言葉は、本発明の装置において相対的に解釈されるべきである。

【0092】

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

【符号の説明】

【0093】

２０…スコープ部、２１…第１の結像光学系（第１の結像レンズ、結像光学系）、２２…第２の結像光学系（第２の結像レンズ、結像光学系）、２３…切り替え部（第１の切り替え部、第２の切り替え部、シャッター）、２５…結像領域（撮像素子）、２６…切り替え部駆動部、２７…照明光学系（拡散レンズ）、３１…光源ブロック（光源）、３６…制御部、１２３…第１シャッター（第１の切り替え部）、２２３…第２シャッター（第２の切り替え部）
２３２…光学フィルタ（拡散レンズ）、２７１…照明系拡散レンズ（拡散レンズ）、２７２…照明系集光レンズ（集光レンズ）、２７５ａ、２７５ｂ…拡散レンズ、３１１…光源、３１２…光源レンズ（集光レンズ、拡散レンズ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】