WO2006004083A1 - 内視鏡アタッチメントおよび内視鏡 - Google Patents
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- A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
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Definitions
- the present invention relates to an endoscope attachment, and more particularly to an endoscope attachment and an endoscope attached to an endoscope used for imaging in an extinct organ.
- an extinct organ endoscope has been used for examining the extinct organ.
- the endoscope includes an upper endoscope used for examination of the esophagus, stomach and duodenum, and a lower endoscope used for examination of the rectum and large intestine.
- the probe In the upper endoscope, the probe also inserts oral force.
- the probe In the lower endoscope, the probe is also inserted with anal force.
- such endoscopes are required to have the role of excising and collecting lesions for pathological examination.
- the tip of the endoscope is equipped with illumination that illuminates the interior just by the camera, forceps that excise and collect the lesion, and a water jet nozzle that removes secretions attached to the camera.
- the doctor inserts the probe into the extinguisher and performs diagnosis, collection of lesions, and treatment while monitoring the image that also provides the camera power at the tip.
- FIG. 14 (a) is an external view of a conventional endoscope probe
- FIG. 14 (b) is a top view of a probe tip of the endoscope (see Patent Document 1).
- a camera 1000 At the probe tip of the endoscope, a camera 1000, two lights 1010 and 1020, a forceps port 1030, and a water jet nozzle 1040 are provided.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-318808
- the conventional endoscope having the above-described structure is suitable for the probe insertion operation and the forceps operation because the front field of view, which is the traveling direction of the endoscope, is open.
- the wall of the extinguisher that is actually examined is located on the side of the probe, there is a problem that it is difficult for a doctor to observe.
- the digestive tract has wrinkles, and the back of the sputum from the insertion opening Physician power Since it becomes a blind spot and it becomes difficult to display an image on the back side of the eyelid immediately, there is also a problem that the lesion is likely to be overlooked.
- a method using a wide-angle lens as a camera lens can be considered as a method for solving the above problem, but there is a drawback that the distortion of the lens increases near the side surface to be observed.
- Another possible method is to provide an omnidirectional mirror as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-33943 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-341409 on the lens of the camera to obtain a front view and a side view. It is done.
- the present invention has as its first object to provide an endoscope attachment and the like that realizes an endoscope that can prevent oversight of a lesion by a doctor with a blind spot. .
- an endoscope attachment is an endoscope attachment attached to a probe tip of an endoscope used for imaging of an extinct organ, Visual field securing means for securing a front visual field and a side visual field; and illumination light supply means for diffusing illumination light forward of the probe and supplying illumination light to the side of the endoscope attachment.
- the visual field securing means is a transparent member for an optical lens having a surface with a predetermined shape, and a mirror is formed on a part of the surface with the predetermined shape.
- the front image of the probe may be captured into the camera through a mirror, and a mirror of a surface having a predetermined shape of the transparent member for the optical lens may be formed.
- the optical lens transparent member may be a wide-angle lens, and the surface having the predetermined shape is a convex surface.
- the surface having the predetermined shape may be a hyperboloid, and the surface having the predetermined shape may be a spherical surface.
- the visual field securing means may secure a visual field in all directions of the probe.
- the visual field securing means and the illumination light supply means are ring-shaped mirrors provided with openings, and a lateral image of the probe is taken into the camera via the mirror, and the probe The front image may be captured by the camera through the opening of the mirror.
- the endoscope attachment may further include a support member that fixes the mirror to the endoscope attachment.
- the illumination light supply means is a first mirror having a shape that expands in a direction that blocks illumination light forward of the probe (hereinafter referred to as a trumpet shape), and the illumination light supply means
- a plurality of first mirrors may be provided, and the illumination light supply means may be a conical or columnar transparent optical member protruding in the front direction of the probe.
- the mirror may be a convex mirror, or the mirror may be a planar mirror.
- the illumination light supply means may be a ring-shaped mirror that is also used as the visual field securing means, and the mirror may have an opening in a movable range of forceps.
- the mirror allows the side image of the probe to be taken into the camera and the illumination light from the probe can be supplied to the side.
- the member that takes the side image into the camera and the illumination light to the side Since there is no need to separately provide a member to be supplied, an endoscope attachment with a simple structure can be realized. [0012]
- the illumination suitable for not only the imaging system but also the imaging system can be used for the endoscope.
- the first mirror may diffuse a part of the illumination light forward of the probe and supply the illumination light to the side of the endoscope attachment.
- the visual field securing means has an optical surface in which a second mirror is formed on a part of the surface of the predetermined shape, which is disposed inside the cylindrical casing.
- the endoscope attachment further includes two through holes, and includes a transparent attachment portion used for attachment to the probe, and the two holes in the endoscope attachment are provided.
- the relative position of the probe may be equal to the relative position of the forceps port of the probe and the water jet nozzle.
- the camera can be aligned by aligning the forceps port and water jet nozzle of the probe with the two holes of the endoscope attachment, so that An endoscope attachment that can be easily attached can be realized.
- the mirror may have an opening in a portion that regularly reflects the illumination light toward the camera.
- the endoscope attachment it is possible to realize an endoscope attachment that realizes an endoscope capable of preventing a lesion from being overlooked by a doctor with a blind spot.
- an endoscope attachment that enables acquisition of images of the front and side of the endoscope.
- an endoscope attachment that can expand the function of the endoscope easily and inexpensively.
- an endoscope attachment that is easy to clean and prevents the spread of disease to others.
- an endoscope attachment that can be easily attached can be realized.
- FIG. 1 (a) is an external view of an endoscope attachment according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of the endoscope attachment of the same embodiment (a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1 (a)).
- FIG. 1C is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 1A) of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 3 (a) is an external view of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the embodiment is attached.
- FIG. 3 (b) is a cross-sectional view of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the embodiment is attached (cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 3 (a)).
- FIG. 3 (c) is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3 (a)) of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the embodiment is attached.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a two-leaf hyperboloid.
- FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an omnidirectional camera.
- FIG. 6 is a first diagram illustrating the relationship between an arbitrary point in space and a mapping point on an image.
- FIG. 7 is a second diagram for explaining the relationship between an arbitrary point in space and a mapping point on the image.
- FIG. 8 (a) is a cross-sectional view of a first modification of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 8 (b) is a cross-sectional view of a second modification of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 8 (c) is a cross-sectional view of a third modification of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a fourth modification of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 10 (a) is a sectional view of a fifth modification of the endoscope attachment of the embodiment.
- FIG. 10 (b) is a cross-sectional view of a sixth modification of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 10 (c) is a cross-sectional view of a seventh modification of the endoscope attachment of the same embodiment.
- FIG. 11 (a) is an external view of a probe tip of an endoscope to which an endoscope attachment according to a second embodiment of the present invention is attached.
- FIG. 11 (b) is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 11 (a)) of the probe of the endoscope to which the endoscope feature of the embodiment is attached.
- FIG. 11 (c) is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 3 (a)) of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the embodiment is attached.
- FIG. 12 (a) is an external view of a probe tip of an endoscope to which an endoscope attachment according to a third embodiment of the present invention is attached.
- FIG. 12 (b) is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 11 (a)) of the probe of the endoscope to which the endoscope attachment of the embodiment is attached.
- FIG. 12 (c) is a cross-sectional view of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the same embodiment is attached (cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 3 (a)).
- FIG. 13 (a) is an external view of an endoscope probe according to the present invention.
- FIG. 13 (b) is a top view of the probe tip of the endoscope.
- FIG. 14 (a) is an external view of a conventional endoscope probe.
- FIG. 14 (b) is a top view of the probe tip of the endoscope.
- Fig. 1 (a) is an external view of the endoscope attachment of the first embodiment
- Fig. 1 (b) and Fig. 1 (c) are sectional views of the endoscope attachment
- the endoscope attachment of the present embodiment is an attachment that is made of a transparent material such as glass or acrylic and is attached to the probe of the endoscope, and is used for attachment to the probe.
- the flat mounting part 100 is installed so as to cover the surface of the probe, and is formed on the surface of the mounting part 100 opposite to the surface in contact with the probe tip, that is, the top surface of the mounting part 100.
- a cylindrical image capturing unit 110 is provided.
- the mounting portion 100 is formed with two holes 120 and 130 penetrating the mounting portion 100.
- Hole 120 is a hole for the water jet nozzle of the probe. That is, it is a hole for preventing the front of the water injection nozzle from being obstructed even after the endoscope feature is attached.
- the hole 130 is a hole for the forceps opening of the probe. That is, it is a hole for preventing the front of the forceps opening from being shielded even after the attachment of the endoscope attachment.
- the relative positions of the holes 120 and 130 and the image capturing unit 110 in the attachment unit 100 are set to be equal to the relative positions of the water jet nozzle, the forceps port, and the camera at the probe tip.
- a convex portion 140 is formed on the lower surface of the attaching portion 100 along the outer periphery.
- the endoscope feature is integrated with the endoscope by fitting with the probe tip of the endoscope by the convex portion 140.
- a wide-angle lens 150 having a hyperboloid is disposed inside the cylinder of the image capturing unit 110 with the hyperboloid facing down.
- the wide-angle lens 150 is a lens that emits incident light from a wide-angle front field of view.
- the front wide-angle field is imaged at the central narrow field angle, which is necessary for probe operation, etc.
- a wide field of view is secured with the minimum resolution.
- a first mirror 151 that reflects incident light from a wide-angle side field of view and guides it to the camera is formed.
- a hyperboloidal mirror that is a mirror having one hyperboloid shape of the two-leaf hyperboloid is formed, and a lateral wide-angle field is imaged on the imaging surface of the camera as shown in FIG.
- the first mirror 151 is not formed at the center of the hyperboloid of the wide-angle lens 150 in order to capture the front image into the camera.
- the first mirror 151 as described above is formed by masking the central portion of the hyperboloid and evaporating a metal such as aluminum.
- the center of the lens is at the focal position of the other hyperboloid of the two-leaf hyperboloid.
- HyperOmni Vision proposed by Yamazawa et al. Will be described in detail later.
- the side field obtained by the hyperboloidal mirror is adjacent to the front field on the imaging surface, but is a discontinuous field.
- the image capturing unit 110 has a shape that expands in a direction that blocks illumination light forward of the probe (hereinafter referred to as a trumpet shape), and a trumpet-shaped first wall is formed on the outer wall of the image capturing unit 110.
- Two mirrors 171 are formed.
- the second mirror 171 is a mirror that scatters the illumination light from the probe and prevents the illumination light from the probe from entering the first mirror 151. At this time, if all of the illumination light enters the second mirror 171, the illumination light cannot be supplied to the front of the endoscope attachment, and the operation of the probe becomes difficult. Therefore, the position and size of the second mirror 171 are adjusted so that a part of the illumination light is supplied to the front of the endoscope attachment and the illumination light does not enter the first mirror 151.
- Fig. 3 (a) is an external view of a probe to which an endoscope attachment having the above-described configuration is attached.
- Figs. 3 (b) and 3 (c) are cross-sectional views of the probe (Fig. 3 (a) ) Is a cross-sectional view taken along line A-A 'and line B-B'.
- the camera 200 of the probe is located directly below the image capturing unit 110 of the endoscope attachment, and captures front and side images obtained through the endoscope attachment.
- the positioning of the camera 200 with respect to the image capturing unit 110 is performed using the holes 120 and 130 of the endoscope attachment, the water jet nozzle 210, and the forceps port 220.
- the convex portion provided at the opening of the hole 120 exerts a pulling force on the opening of the water jet nozzle 210
- the convex portion of the forceps port 220 pulls on the opening of the hole 130. This is done.
- the relative positions of the holes 120 and 130 and the image capturing unit 110 in the mounting unit 100 are equal to the relative positions of the camera 200, the water jet nozzle 210, and the forceps port 220 at the probe tip.
- the two illuminations 230 and 240 of the probe are located below the attachment unit 100 and supply illumination light to the front side of the image capturing unit 110 in front of the probe. Part of this illumination light is diffused by the second mirror 171 of the endoscope attachment and supplied to the side of the endoscope attachment, and other illumination light is supplied to the front of the endoscope attachment.
- hyperboloid mirror 42 uses a hyperboloid in the region of Z> 0 of the two-leaf hyperboloid as a mirror.
- a two-leaf hyperboloid is a curved surface obtained by rotating a hyperbola around the real axis (Z axis).
- a two-leaf hyperboloid has two focal points: (0, 0, + c) and (0, 0, —c).
- [Equation 1] It is.
- Fig. 5 consider a three-dimensional coordinate system O-XYZ with the Z axis as the vertical axis. At this time, the two-leaf hyperboloid is expressed by the following equation (1).
- the omnidirectional camera HyperOmni Vision consists of a hyperboloid mirror 42 in the area of Z> 0 installed vertically downward and an imaging unit (not shown) installed vertically below it. Composed. At this time, the focal point OM of the hyperboloidal mirror 42 and the lens center OC of the camera are positioned at the two focal points (0, 0, + c) and (0, 0, c) of the two-leaf hyperboloid, respectively.
- a hyperboloidal mirror 42 and an imaging unit are arranged.
- the image plane xy is parallel to the XY plane, and the lens center OC force of the imaging unit is also a plane separated by the focal length f of the camera.
- the reflecting surface of the hyperboloidal mirror 42, the focal point of the hyperboloidal mirror 42, and the lens center OC of the camera are expressed by the following equation (2).
- the azimuth angle ⁇ of the point P defined by YZX can be obtained by calculating the azimuth angle ⁇ of the mapping point P defined by yZx.
- the azimuth angle of the target object in the 360-degree panoramic area ⁇ force appears directly as the azimuth of the mapping of the object on the image plane.
- the azimuth angle ⁇ and depression angle ⁇ of the point P from the focal point OM of the hyperboloid mirror 42 are uniquely obtained from the mapping point p (x, y) by providing the lens center OC of the camera at the focal point of the hyperboloid. It is done.
- the focal point OM of the hyperboloidal mirror 42 is fixed, the image obtained by rotating the camera viewed from the focal point OM of the hyperboloidal mirror 42 around the vertical axis (panorama image) or a normal camera Can be converted to.
- the first mirror 151 forms a hyperboloid mirror. Therefore, the viewing angle of the side view can be increased to secure the omnidirectional field of view, and the front and back images of the fistula can be obtained only by looking at the side wall of the digestive organ.
- the form of endoscope attachment can realize an endoscope attachment that realizes an endoscope that can prevent oversight of a lesion by a doctor with a blind spot. it can.
- the endoscope attachment includes a second mirror 171 that supplies a part of the illumination light of the probe to the side of the endoscope attachment,
- a wide-angle lens 150 that captures the front image into the camera 200 and a first mirror 151 that captures the side image into the camera 200 are provided. Therefore, the front field of view and the side field of view can be obtained, and illumination light can be supplied to the front and side. Therefore, the endoscope attachment of the present embodiment is applied not only to the imaging system but also to the imaging system. Appropriate illumination can be added to the endoscope to achieve an endoscope attachment that allows acquisition of images in front and side of the endoscope.
- the endoscope attachment of the present embodiment is used by being attached to the probe tip of the endoscope. Therefore, the endoscope attachment of this embodiment can be used as it is without changing the structure of an existing endoscope already used in many medical institutions. It is possible to realize an endoscope attachment that can expand the function of the endoscope.
- the endoscope attachment includes the attachment unit 100 and the image capturing unit 110 in which the wide-angle lens 150 is disposed. Therefore, since the endoscope attachment has a simple structure, the endoscope attachment of the present embodiment can be easily cleaned and can realize an endoscope attachment that prevents the spread of disease to others. .
- the second mirror 171 prevents the illumination light having the probe power from entering the first mirror 151. Therefore, since the illumination light from the probe can be prevented from entering the camera as incident light, the endoscope attachment according to the present embodiment can prevent a part of the endoscope image from becoming bright. Endoscopic attachment can be realized.
- holes 120, 130 are provided in the endoscope attachment, and the alignment of the camera 200 with respect to the image capturing unit 110 is performed in accordance with the holes 120. 130, the water injection nozzle 210 and the forceps port 220 of the endoscope are pulled. Therefore, when attaching the endoscope attachment, a complicated process is required. Since this is not necessary, the endoscope attachment of the present embodiment can realize an endoscope attachment that can be easily attached to the endoscope.
- the cylindrical outer wall of the image capturing unit 110 may have two or more, for example, two trumpet shapes.
- the probe force illumination light is diffused to the side of the endoscope at a position corresponding to the illumination of the endoscope tip on the upper surface of the attachment portion 100.
- a cylindrical and polished glass rod lens 820, 830 may be provided.
- a microlens array or a flat optical plate is attached to the upper surface of the rod lenses 820 and 830 in order to align the direction of light directed toward the front of the endoscope.
- a diffuse reflection surface or a mirror surface is formed on the side surfaces of the rod lenses 820 and 830.
- the rod lenses 820 and 830 may be conical.
- a frosted glass ball lens 840, 850 having a diffusing surface is placed above the rod lenses 860, 870 so as to be located outside the viewing angle of the front view and the side view. May be installed.
- the rod lenses 860 and 870 guide the illumination light from the probe to the Bonore lens 840 and 850, and the ball lenses 840 and 850 diffuse the guided light to the side of the endoscope.
- the ball lenses 840 and 850 are provided so as to be positioned within the viewing angle of the front field or the side field, the image of the ball lenses 840 and 850 is prevented so that the illumination light from the probe does not enter the camera as incident light.
- a light-shielding film for example, a black film, is formed on the surface on the capturing unit 110 side.
- a hyperboloidal mirror that diffuses the illumination light of the probe force to the side of the endoscope is provided at a position corresponding to the illumination at the tip of the endoscope on the upper surface of the mounting portion 100.
- a transparent member 900 may be provided.
- the hyperboloidal mirror is provided with an opening for supplying illumination light in front of the endoscope.
- the wide-angle lens 150 may have a spherical surface that is not a hyperboloid, and the reflective film may be formed on the spherical surface.
- a hole 1100 may be formed in the attachment portion 100 so that there is no obstruction on the front surface of the illumination 230 even after the attachment of the endoscope is attached. ,.
- the image capturing unit 110 includes an endoscope attachment.
- a cavity 1110 may be formed so that it is positioned in front of the camera 200 after mounting.
- a light shielding film may be formed on the other surface. That is, as shown in FIG. 10 (c), a light-shielding film 1120 is formed on the upper surface of the attachment portion 100 excluding the surface where the illumination 230 of the probe exits, and the surface on which incident light from the side field enters and the second surface.
- a light shielding film 1130 is formed on the side surface of the image capturing unit 110 excluding the surface on which the mirror 171 is formed, and a light shielding film 1140 is formed on the upper surface of the image capturing unit 110 excluding the surface on which incident light from the front visual field enters. It will be formed.
- FIG. 11 (a) is an external view of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the second embodiment is attached
- FIGS. 11 (b) and 11 (c) show the endoscope
- FIG. 13 is a cross-sectional view of the probe tip of the endoscope with the attachment attached (cross-sectional view taken along the lines AA ′ and BB ′ in FIG. 11 (a)).
- the endoscope attachment of the present embodiment is used for capturing an image into the flat mounting portion 100 and the probe force lens, and is a surface opposite to the surface in contact with the probe tip of the mounting portion 100; That is, the image capturing unit 1200 is formed on the upper surface of the mounting unit 100.
- the image capturing unit 1200 includes, for example, three support rods 1220 arranged along the outer periphery of the attachment unit 100, and a ring-shaped convex mirror 1210 fixed to the attachment unit 100 by the support rod 1220. Composed.
- the ring-shaped mirror fixed to the mounting portion 100 may be a plane mirror.
- the mirror 1210 has a hyperboloid surface, reflects incident light from a wide-angle side field of view, and guides it to a force lens.
- a hyperbolic mirror which is a mirror having one hyperboloid shape of the two-leaf hyperboloid, is formed.
- an opening 1211 is provided at the center of the hyperbolic surface of the mirror 1210 so that the front image is captured by the camera.
- the mirror 1210 scatters the illumination light from the probe and supplies the illumination light to the side. At this time, when all of the illumination light enters the mirror 1210, the illumination light is forward of the endoscope attachment. Can no longer be supplied, making it difficult to operate the probe. Therefore, the position and size of the opening 1211 are adjusted so that a part of the illumination light is supplied to the front of the endoscope attachment. In addition, an opening 1211 is provided in a portion that regularly reflects the illumination light of the mirror 1210 toward the camera so that the regular reflection light of the illumination light from the mirror 1210 does not enter the probe camera.
- an opening 1211 is provided in the movable range of the water jet nozzle and the forceps located in front of the water jet nozzle 210 and the forceps port 220 of the mirror 1210 so as not to disturb the cleaning by the water jet nozzle 210 and the insertion and removal of the forceps. .
- the outer diameter of the mirror 1210 is determined by the required width of the side field of view.
- the curvature at the outer periphery of the mirror 1210 also determines the maximum height of the mirror 1210, the minimum elevation angle of the mirror 1210, and the force. Further, the curvature at the opening 1211 of the mirror 1210 is determined so that the probe is not projected onto the image plane. Further, the diameter of the opening 1211 of the mirror 1210 is determined so that the specularly reflected light on the mirror surface does not enter the image plane and does not block the movable region of the forceps port 220.
- the mirror 1210 forms a hyperbolic mirror. Therefore, it is possible to obtain an omnidirectional field of view by enlarging the viewing angle of the lateral field of view, and it is possible to acquire images of the front and back of the eyelid just by looking at the inner wall of the digestive organ from the side, so that the doctor with no blind spots It is possible to realize an endoscope attachment that realizes an endoscope that can prevent the oversight of a lesion due to.
- the endoscope attachment supplies a part of the illumination light of the probe to the side of the endoscope attachment, and the side image is displayed on the camera 200.
- the mirror 1210 includes an opening 1211 that allows the camera 200 to capture a front image. Therefore, since a front view and a side view can be obtained and illumination light can be supplied to the front and the side, illumination suitable for not only the imaging system but also the imaging system is added to the endoscope. An endoscope attachment that makes it possible to acquire images of the front and side of the endoscope can be realized.
- the endoscope attachment of the present embodiment is used by being attached to the probe tip of the endoscope. Therefore, it is possible to realize an endoscope attachment capable of extending the function of the endoscope easily and inexpensively.
- the endoscope attachment also serves as the force with the attachment unit 100 and the image capturing unit 1200. Therefore, since the endoscope attachment has a simple structure, it is easy to clean, and an endoscope attachment that prevents the spread of disease to others can be realized.
- the opening 1211 is provided in the part that regularly reflects the illumination light of the mirror 1210 toward the camera. Therefore, since it is possible to prevent the illumination light from the probe from entering the camera as incident light, it is possible to realize an endoscope attachment that prevents a part of the endoscope image from becoming bright.
- the endoscope attachment is provided with holes 120 and 130, and the alignment of the camera 200 with respect to the image capturing unit 110 is performed in accordance with the holes 120. 130, the water injection nozzle 210 and the forceps port 220 of the endoscope are pulled. Therefore, since a complicated process is not required when attaching the endoscope attachment, an endoscope attachment that can be easily attached to the endoscope can be realized.
- FIG. 12 (a) is an external view of the probe tip of the endoscope to which the endoscope attachment of the third embodiment is attached
- FIGS. 12 (b) and 12 (c) are views of the endoscope
- FIG. 13 is a cross-sectional view of the probe tip of the endoscope to which the attachment is attached (cross-sectional view taken along lines A—A ′ and B—B ′ in FIG. 12 (a)).
- the endoscope attachment of the present embodiment is used for capturing an image into the flat mounting portion 100 and the probe force lens, and is a surface opposite to the surface in contact with the probe tip of the mounting portion 100. That is, the image capturing unit 1300 is formed on the upper surface of the attachment unit 100 and the transparent member 1330 is formed on the upper surface of the attachment unit 100 at a position corresponding to the illumination of the endoscope tip.
- the image capturing unit 1300 includes a plurality of (for example, three) support rods 1320 and a ring-shaped convex mirror 1310 fixed to the attachment unit 100 by the support rods 1320, and only above the camera 200. It arrange
- the mirror 1310 has a hyperboloid, reflects incident light from a wide-angle side field of view, and Lead to Mela.
- a hyperbolic mirror which is a mirror having a hyperboloid shape of one of the two-leaf hyperboloids, is formed.
- an opening 1311 is provided at the center of the hyperbolic surface of the mirror 1310 so that the front image is captured by the camera.
- the transparent member 1330 has a hyperboloidal mirror that diffuses illumination light from the probe to the side of the endoscope. At this time, the hyperboloid mirror is provided with an opening 1311 for supplying illumination light in front of the endoscope.
- the mirror 1310 forms a hyperbolic mirror. Therefore, it is possible to obtain an omnidirectional field of view by enlarging the viewing angle of the lateral field of view, and it is possible to acquire images of the front and back of the eyelid just by looking at the inner wall of the digestive organ from the side, so that the doctor with no blind spots It is possible to realize an endoscope attachment that realizes an endoscope that can prevent the oversight of a lesion due to.
- the endoscope attachment includes a transparent member 1330 for supplying a part of the illumination light of the probe to the side of the endoscope attachment, and the side And a mirror 1310 that allows the camera 200 to capture an image.
- the mirror 1310 includes an opening 1311 that allows the camera 200 to capture a front image. Therefore, a front view and a side view can be obtained, and illumination light can be supplied to the front and side, so that illumination suitable not only for the imaging system but also for the imaging system is added to the endoscope. It is possible to realize an endoscope attachment that makes it possible to acquire front and side images of the endoscope.
- the endoscope attachment is used by being attached to the probe tip of the endoscope. Therefore, it is possible to realize an endoscope attachment capable of extending the function of the endoscope easily and inexpensively.
- the endoscope attachment includes the attachment unit 100, the image capturing unit 1300, and the transparent member 1330. Therefore, since the endoscope attachment has a simple structure, it can be easily cleaned and an endoscope attachment that prevents the spread of disease to others can be realized.
- holes 120 and 130 are provided in the endoscope attachment, and the alignment of the camera 200 with respect to the image capturing unit 110 is as follows.
- the holes 120 and 130 are performed so that the water injection nozzle 210 and the forceps port 220 of the endoscope are pulled. Therefore, since a complicated process is not required when attaching the endoscope attachment, an endoscope attachment that can be easily attached to the endoscope can be realized.
- the force described based on the embodiment of the endoscope attachment according to the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Or you can fix it.
- the present invention may be an endoscope in which the structure of the endoscope attachment according to the present invention is formed at the probe tip of the endoscope. That is, as shown in the external view of FIG. 13 (a) and the top view of FIG. 13 (b), the ring shape is fixed to the probe tip by three support rods so as to be positioned only above the camera 200. It may be an endoscope in which a convex mirror 1310 and a transparent member 1330 formed at a position corresponding to illumination are formed at the probe tip.
- the present invention can be used for an endoscope attachment, and in particular, for an endoscope attachment attached to an endoscope used for imaging an extinct organ.
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Abstract
本発明は、内視鏡の前方および側方の画像を獲得することを可能にする内視鏡アタッチメントを提供することを目的とするものであって、２つの貫通する穴１２０、１３０を有し、前記プローブへの取り付けに用いられる透明の取り付け部１００と、外壁にラッパ形状の第２のミラー１７１を、内部に双曲面を有する広角レンズ１５０を有し、プローブのカメラへの画像の取り込みに用いられる透明で円筒状の画像取り込み部１１０とを備え、広角レンズ１５０の双曲面の一部には、第１のミラー１５１が形成される。
Description
明 細 書
内視鏡アタッチメントおよび内視鏡
技術分野
[0001] 本発明は、内視鏡アタッチメントに関し、特に消ィ匕器官内の撮像に用いられる内視 鏡に取り付けられる内視鏡アタッチメントおよび内視鏡に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、医療の分野では、消ィ匕器官の検査を行うために消ィ匕器官内視鏡が用いられ ている。この内視鏡としては、食道、胃および十二指腸の検査に用いる上部内視鏡と 、直腸および大腸の検査に用いる下部内視鏡とがあり、上部内視鏡においては、プ ローブは口腔力も挿入され、下部内視鏡においては、プローブは肛門力も挿入され る。このような内視鏡には、消ィ匕器官を検査し、疑いのある病変を発見するという役割 に加えて、病理検査のために病変を切除し、採集するという役割が求められる。よつ て、内視鏡先端には、カメラだけでなぐ内部を照射する照明、病変を切除し、採集 する鉗子、およびカメラに付着した分泌物を取り除く水噴射ノズルが装着されている。 医師は、プローブを消ィ匕器官に挿入し、先端のカメラ力も得られる画像をモニタしな がら診断、病変の採集、および治療を行っている。
[0003] 図 14 (a)は、従来の内視鏡のプローブの外観図であり、図 14 (b)は同内視鏡のプ ローブ先端の上面図である (特許文献 1参照。 ) o
[0004] 内視鏡のプローブ先端には、カメラ 1000と、 2つの照明 1010、 1020と、鉗子口 10 30と、水噴射ノズル 1040とが備えられている。
特許文献 1：特開平 11— 318808号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、上記構造を有する従来の内視鏡は、内視鏡の進行方向である前方 視野が開かれているため、プローブの挿入操作および鉗子の操作には適しているが 、実際に診察する消ィ匕器官の壁面はプローブの側面にあるため、医師の観察が困 難になるという問題を有する。また、消化器官には襞があり、挿入口から襞の裏面が
医師力 死角になりやすぐ襞裏面の画像表示が困難になるため、病変が高い可能 性で見落されるという問題も有する。特に、内臓の大きく曲がったところにある襞の裏 面は、ほとんど観察が不可能であるため、病変が見落とされる可能性は非常に高い。 このとき、上記問題を解決する方法として、カメラのレンズに広角レンズを用いる方法 が考えられるが、観察すべき側面近くではレンズのひずみが大きくなるという欠点が ある。また、特開 2002— 33943号公報あるいは特開 2002— 341409号公報に記 載されて!ヽるような全方位ミラーをカメラのレンズに設け、前方視野と側方視野とを得 る方法も考えられる。しかし、広い範囲をカバーするための全方位ミラーを用いる場 合、広い視野を照明することが必要となるが、従来の内視鏡の照明では、前方の狭 い視野しか照明することができない。よって、内視鏡のカメラレンズに単純に全方位ミ ラーを適用する方法では、内視鏡の側方の画像を獲得することができず、上記問題 を解決することができない。
[0006] そこで、本発明は、力かる問題点に鑑み、死角がなぐ医師による病巣の見落としを 防止可能な内視鏡を実現する内視鏡アタッチメント等を提供することを第 1の目的と する。
[0007] また、内視鏡の前方および側方の画像の獲得を可能にする内視鏡アタッチメント等 を提供することを第 2の目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するために、本発明の内視鏡アタッチメントは、消ィ匕器官の撮像に 用いられる内視鏡のプローブ先端に取り付けられる内視鏡アタッチメントであって、前 記プローブの前方視野および側方視野を確保する視野確保手段と、前記プローブ の前方への照明光を拡散して前記内視鏡アタッチメントの側方に照明光を供給する 照明光供給手段とを備えることを特徴とする。ここで、前記視野確保手段は、所定形 状の面を有し、前記所定形状の面上の一部にミラーが形成された光学レンズ用透明 部材であり、前記プローブの側方画像は、前記ミラーを介して前記カメラに取り込ま れ、前記プローブの前方画像は、前記光学レンズ用透明部材の所定形状の面のミラ 一が形成されて 、な 、部分を介して前記カメラに取り込まれてもよ 、し、前記光学レ ンズ用透明部材は、広角レンズであってもよいし、前記所定形状の面とは、凸面であ
つてもよいし、前記所定形状の面とは、双曲面であってもよいし、前記所定形状の面 とは、球面であってもよい。また、前記視野確保手段は、前記プローブの全方位の視 野を確保してもよい。
[0009] また、前記視野確保手段および照明光供給手段は、開口が設けられたリング形状 のミラーであり、前記プローブの側方画像は、前記ミラーを介して前記カメラに取り込 まれ、前記プローブの前方画像は、前記ミラーの開口を介して前記カメラに取り込ま れてもよい。ここで、前記内視鏡アタッチメントは、さらに、前記ミラーを前記内視鏡ァ タツチメントに固定する支持部材を備えてもよい。
[0010] さらに、前記照明光供給手段は、前記プローブの前方への照明光を遮る方向に拡 開する形状 (以下、ラッパ形状という。）の第 1のミラーであり、前記照明光供給手段は 、複数の第 1のミラーを備えてもよいし、前記照明光供給手段は、前記プローブの前 方方向に突き出た円錐状あるいは円柱状の透明光学部材であってもよい。また、前 記ミラーは、凸面形状のミラーであってもよいし、前記ミラーは、平面形状のミラーで あってもよい。また、前記照明光供給手段は、前記視野確保手段と兼用される前記リ ング形状のミラーであってもよいし、前記ミラーは、鉗子の可動域に開口を有してもよ い。
[0011] これによつて、側方視野の視野角を大きくし、消ィ匕器内壁を側面から眺めた画像だ けでなぐ襞の手前および裏面の画像も獲得できるので、死角がなぐ医師による病 巣の見落としを防止可能な内視鏡を実現する内視鏡アタッチメントを実現することが できる。また、内視鏡アタッチメントは単純な構造を有するので、洗浄が容易で、他人 への病気の蔓延を防止する内視鏡アタッチメントを実現することができる。さらに、既 に多くの医療機関で利用されている既存の内視鏡の構造を変えることなぐそのまま 利用することができるので、簡易かつ安価に内視鏡の機能を拡張することができる内 視鏡アタッチメントを実現することができる。さらにまた、ミラーにより、プローブの側方 画像をカメラに取り込ませ、かつプローブからの照明光を側方に供給することができ、 側方画像をカメラに取り込ませる部材と、照明光を側方に供給する部材とを別々に設 ける必要が無くなるので、簡素な構造の内視鏡アタッチメントを実現することができる
[0012] また、前方視野と側方視野とを得ることができ、かつ前方および側方に照明光を供 給することができるので、撮像系だけでなく撮像系に適合した照明を内視鏡に付加し 、内視鏡の前方および側方の画像の獲得を可能にする内視鏡アタッチメントを実現 することができる。
[0013] また、前記第 1のミラーは、前記プローブの前方への照明光の一部を拡散して前記 内視鏡アタッチメントの側方に照明光を供給してもよい。
[0014] これによつて、内視鏡アタッチメント前方への照明光を確保することができるので、 プローブの操作等を容易にする内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0015] また、前記視野確保手段は、円筒状の筐体内部に配設された、所定形状の面を有 し、前記所定形状の面上の一部に第 2のミラーが形成された光学レンズ用透明部材 であり、前記照明光供給手段は、前記筐体外壁に配設され、前記第 1のミラーは、前 記プローブの前方への照明光が前記第 2のミラーに入るのを防いでもよい。
[0016] これによつて、プローブからの照明光が入射光としてカメラに入るのを防止すること ができるので、内視鏡の画像の一部が明るくなることを防止する内視鏡アタッチメント を実現することができる。
[0017] また、前記内視鏡アタッチメントは、さらに、 2つの貫通する穴を有し、前記プローブ への取り付けに用いられる透明の取り付け部を備え、前記内視鏡アタッチメントにお ける前記 2つの穴の相対位置は、前記プローブの鉗子口および水噴射ノズルの相対 位置と等しくてもよい。
[0018] これによつて、プローブの鉗子口および水噴射ノズルと内視鏡アタッチメントの 2つ の穴とを位置合わせすることで、カメラの位置合わせをすることができるので、内視鏡 への取り付けが容易な内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0019] また、前記ミラーは、前記照明光を前記カメラに向けて正反射させる部分に開口を 有してちょい。
[0020] これによつて、プローブからの照明光が入射光としてカメラに入るのを防止すること ができるので、内視鏡の画像の一部が明るくなることを防止する内視鏡アタッチメント を実現することができる。
発明の効果
[0021] 本発明に係る内視鏡アタッチメントによれば、死角がなぐ医師による病巣の見落と しを防止可能な内視鏡を実現する内視鏡アタッチメントを実現できる。また、内視鏡 の前方および側方の画像の獲得を可能にする内視鏡アタッチメントを実現することが できる。また、簡易かつ安価に内視鏡の機能を拡張することができる内視鏡アタッチ メントを実現することができる。また、洗浄が容易で、他人への病気の蔓延を防止する 内視鏡アタッチメントを実現することができる。また、取り付けが容易な内視鏡アタッチ メントを実現することができる。
[0022] よって、本発明により、死角がなぐ医師による病巣の見落としを防止可能な内視鏡 アタッチメントを提供することが可能となり、医療機器の分野および医学の進歩への 貢献はは力りし得ないものがある。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]図 1 (a)は本発明の第 1の実施の形態の内視鏡アタッチメントの外観図である。
図 1 (b)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの断面図（図 1 (a)の A— A'線にお ける断面図）である。図 1 (c)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの断面図（図 1 ( a)の B— B'線における断面図）である。
[図 2]図 2は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの断面図である。
[図 3]図 3 (a)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けられた内視鏡のプロ ーブ先端の外観図である。図 3 (b)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付 けられた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 3 (a)の A— A'線における断面図）であ る。図 3 (c)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けられた内視鏡のプロ一 ブ先端の断面図（図 3 (a)の B— B'線における断面図）である。
[図 4]図 4は 2葉双曲面を説明する図である。
[図 5]図 5は全方位カメラの構成を示す図である。
[図 6]図 6は空間中の任意の点と画像上での写像点との関係を説明する第 1の図であ る。
[図 7]図 7は空間中の任意の点と画像上での写像点との関係を説明する第 2の図であ る。
[図 8]図 8 (a)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 1変形例の断面図である。
図 8 (b)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 2変形例の断面図である。図 8 (c)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 3変形例の断面図である。
[図 9]図 9は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 4変形例の断面図である。 圆 10]図 10 (a)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 5変形例の断面図である 。 図 10 (b)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 6変形例の断面図である。 図 10 (c)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントの第 7変形例の断面図である。
[図 11]図 11 (a)は本発明の第 2の実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けられ た内視鏡のプローブ先端の外観図である。 図 11 (b)は同実施の形態の内視鏡ァタ ツチメントが取り付けられた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 11 (a)の A— A'線に おける断面図）である。図 11 (c)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けら れた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 3 (a)の B— B'線における断面図）である。
[図 12]図 12 (a)は本発明の第 3の実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けられ た内視鏡のプローブ先端の外観図である。図 12 (b)は同実施の形態の内視鏡ァタツ チメントが取り付けられた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 11 (a)の A— A'線に おける断面図）である。 図 12 (c)は同実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付け られた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 3 (a)の B— B'線における断面図）である
[図 13]図 13 (a)は本発明の内視鏡のプローブの外観図である。図 13 (b)は同内視 鏡のプローブ先端の上面図である。
[図 14]図 14 (a)は従来の内視鏡のプローブの外観図である。図 14 (b)は同内視鏡の プローブ先端の上面図である。 符号の説明
42 双曲面ミラー
100 取り付け部
110、 1200、 1300 画像取り込み部
120、 130、 1100 穴
140 凸部
150 広角レンズ
151 第 1のミラー
171 第 2のミラー
200、 1000 カメラ
210、 1040 水噴射ノズル
220、 1030 鉗子口
230、 240、 1010、 1020 照明
820、 830、 860、 870 ロッドレンズ
840、 850 ボールレンズ
900、 1330 透明部材
1110 空洞
1120、 1130、 1140 遮光膜
1210、 1310 ミラー
1211、 1311 開口
1220、 1320 支持棒 1220
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明の実施の形態における内視鏡アタッチメントについて、図面を参照し ながら説明する。
[0026] (第 1の実施の形態）
図 1 (a)は第 1の実施の形態の内視鏡アタッチメントの外観図であり、図 1 (b)および 図 1 (c)は、同内視鏡アタッチメントの断面図（図 1 (a)の A—A'線および B— B'線に おける断面図）である。
[0027] 本実施の形態の内視鏡アタッチメントは、ガラスあるいはアクリル等の透明な材料か らなり、内視鏡のプローブに取り付けられるアタッチメントであって、プローブへの取り 付けに用いられ、プローブ先端を覆うように設置される平板状の取り付け部 100と、プ ローブのカメラへの画像の取り込みに用いられ、取り付け部 100のプローブ先端と接 する面と反対の面、つまり取り付け部 100上面に形成された円筒状の画像取り込み 部 110とから構成される。
[0028] 取り付け部 100には、取り付け部 100を貫通する 2つの穴 120、 130が形成されて
いる。穴 120は、プローブの水噴射ノズルのための穴である。すなわち、内視鏡ァタ ツチメントの取り付け後も水噴射ノズルの前面に遮蔽物がないようにするための穴で ある。穴 130は、プローブの鉗子口のための穴である。すなわち、内視鏡アタッチメン トの取り付け後も鉗子口の前面に遮蔽物がないようにするための穴である。このとき、 取り付け部 100における穴 120、 130および画像取り込み部 110の相対位置は、プ ローブ先端における水噴射ノズル、鉗子口およびカメラの相対位置と等しくなるように されている。
[0029] 取り付け部 100の下面には、外周に沿って凸部 140が形成されている。内視鏡ァタ ツチメントは、この凸部 140により内視鏡のプローブ先端と勘合し、内視鏡と一体化さ れる。
[0030] 画像取り込み部 110の筒内部には、双曲面を有する広角レンズ 150が双曲面を下 にして配設されている。広角レンズ 150は、広角の前方視野からの入射光^^光す るレンズである。これによつて、図 2の内視鏡アタッチメントの断面図に示すように、力 メラの撮像面では、中央の狭い視野角に前方の広角視野が結像され、プローブの操 作等に必要な最低限の解像度で広範囲な視野が確保される。
[0031] ここで、広角レンズ 150の双曲面上には、広角の側方視野からの入射光を反射し、 カメラに導く第 1のミラー 151が形成されている。これによつて、 2葉双曲面の一方の 双曲面の形状をしたミラーである双曲面ミラーが形成され、図 2に示すように、カメラ の撮像面では、側方の広角視野が結像される。このとき、前方画像をカメラに取り込 ませるために、広角レンズ 150の双曲面の中央部には、第 1のミラー 151が形成され ていない。上記のような第 1のミラー 151は、双曲面の中央部をマスクし、例えばアル ミニゥム等の金属を蒸着することにより形成される。なお、プローブのカメラレンズは、
2葉双曲面の他方の双曲面の焦点位置にレンズ中心を持つものとする。双曲面ミラ 一を用いたカメラとしては、山澤らにより提案された HyperOmni Visionがあり、詳細に ついては、後述する。また、双曲面ミラーによって得られる側方視野は、撮像面上で 前方視野に隣接するが、不連続な視野となる。
[0032] 画像取り込み部 110は、プローブの前方への照明光を遮る方向に拡開する形状（ 以下ラッパ形状という。）を有し、画像取り込み部 110の筒外壁には、ラッパ形状の第
2のミラー 171が形成されている。第 2のミラー 171は、プローブからの照明光を散乱 させ、かつプローブからの照明光の第 1のミラー 151への入射を防止するミラーであ る。このとき、照明光の全てが第 2のミラー 171に入ると、内視鏡アタッチメント前方に 照明光を供給できなくなり、プローブの操作が困難になる。よって、照明光の一部が 内視鏡アタッチメント前方に供給され、また照明光が第 1のミラー 151に入らないよう に、第 2のミラー 171の位置および大きさが調節される。
[0033] 図 3 (a)は上記構成を有する内視鏡アタッチメントが取り付けられたプローブの外観 図であり、図 3 (b)および図 3 (c)は同プローブの断面図（図 3 (a)の A— A'線および B— B'線における断面図）である。
[0034] プローブのカメラ 200は、内視鏡アタッチメントの画像取り込み部 110の真下に位置 し、内視鏡アタッチメントを介して得られた前方および側方の画像を取り込む。このと き、画像取り込み部 110に対するカメラ 200の位置合わせは、内視鏡アタッチメントの 穴 120、 130と、水噴射ノズル 210および鉗子口 220とを用いておこなわれる。すな わち、穴 120の開口部に設けられた凸部が水噴射ノズル 210の開口部に引つ力かる ようにし、かつ穴 130の開口部に鉗子口 220の凸部が引つ力かるようにしておこなわ れる。これは、取り付け部 100における穴 120、 130および画像取り込み部 110の相 対位置と、プローブ先端におけるカメラ 200および水噴射ノズル 210、鉗子口 220の 相対位置とが等しいことによる。
[0035] プローブの 2つの照明 230、 240は、取り付け部 100の下に位置し、画像取り込み 部 110の筒外側力 プローブ前方に照明光を供給する。この照明光の一部は、内視 鏡アタッチメントの第 2のミラー 171により拡散されて、内視鏡アタッチメントの側方に 供給され、それ以外の照明光は、内視鏡アタッチメントの前方に供給される。
[0036] 次に、双曲面ミラーを用いたカメラの画像信号を入力とした画像処理について説明 する。
[0037] 図 4を参照して、双曲面ミラー 42は、 2葉双曲面のうち Z>0の領域にある双曲面を ミラーとして用いたものである。 2葉双曲面とは双曲線を実軸 (Z軸)周りに回転するこ とで得られる曲面である。 2葉双曲面は、（0, 0, +c)と（0, 0, —c)との 2つの焦点を 持つ。ただし、
[0038] [数 1]
である。ここで、図 5に示すように Z軸を鉛直軸とする 3次元座標系 O—XYZを考える 。この時 2葉双曲面は以下の式（1)で表わされる。
[0039] [数 2]
なお、定数 aおよび bは、双曲線の形状を定義するものである。図 5を参照して、全 方位カメラ HyperOmni Visionは、鉛直下向きに設置された Z >0の領域にある双曲面 ミラー 42とその下に鉛直上向きに設置された撮像部（図示せず)とから構成される。こ の時、双曲面ミラー 42の焦点 OMおよびカメラのレンズ中心 OCは、それぞれ 2葉双 曲面の 2つの焦点（0, 0, +c)および (0, 0, c)〖こ位置するように双曲面ミラー 42 および撮像部が配置される。画像面 xyは XY平面に平行で、かつ撮像部のレンズ中 心 OC力もカメラの焦点距離 fだけ離れた平面とする。双曲面ミラー 42の反射面、双 曲面ミラー 42の焦点 OMおよびカメラのレンズ中心 OCは以下の式（2)で表わされる
[0040] [数 3]
ミフー Βί ¾^ - ^ = -1( > 0)
a b
ミラーの焦点 ΟΜ (0,0,+c)
力メラのレンズ中 、 O C (0,0,-c) 図 6を参照して、空間中の任意の点 Ρ (Χ, Υ, Z)に対する画像上での写像点を p (x y)とした時、点 Pの方位角 Θは以下の式（3)で表わされる。
[0041] tan Θ =Y/X=y/x · ' · (3)
すなわち YZXで定められる点 Pの方位角 Θは、 yZxで定められる写像点 Pの方位 角 Θを算出することにより得られる。このように 360度パノラマ状の領域内にある対象 物体の方位角 Θ力 その物体の画像面上の写像の方位として直接現れる。
[0042] また、図 7を参照して、点 Pと Z軸とを含む鉛直断面を想定すると、点 Pと写像点 と の間には、以下の式 (4)の関係が成立つ。
[0043] [数 4]
すなわち双曲面ミラー 42の焦点 OMからの点 Pの方位角 Θおよび俯角 αは、カメラ のレンズ中心 OCを双曲面の焦点位置に設けることで、写像点 p (x, y)より、一意に 求められる。この時、双曲面ミラー 42の焦点 OMは固定されているため、入力画像を 双曲面ミラー 42の焦点 OMからみたカメラを鉛直軸周りに回転して得られる画像 (パ ノラマ画像)または通常のカメラの画像に変換できる。
[0044] 全方位カメラ HyperOmni Visionに関しては、「山澤一誠他： "移動ロボットのナビゲ ーシヨンのための全方位視覚センサ〃，電子情報通信学会論文誌 D— IIVol. J79— D - IINo . 5pp . 698— 707 ( 1996年 5月）」など【こ詳しく開示されて!ヽる。
[0045] 以上のように本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、第 1のミラー 151は、 双曲面ミラーを形成する。よって、側方視野の視野角を大きくして全方位の視野を確 保し、消化器内壁を側面カゝら眺めた画像だけでなぐ襞の手前および裏面の画像も 獲得できるので、本実施の形態の内視鏡アタッチメントは、死角がなぐ医師による病 巣の見落としを防止可能な内視鏡を実現する内視鏡アタッチメントを実現することが
できる。
[0046] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、プロ ーブカもの照明光の一部を内視鏡アタッチメントの側方に供給する第 2のミラー 171 と、前方画像をカメラ 200に取り込ませる広角レンズ 150と、側方画像をカメラ 200に 取り込ませる第 1のミラー 151とを備える。よって、前方視野と側方視野とを得ることが でき、かつ前方および側方に照明光を供給することができるので、本実施の形態の 内視鏡アタッチメントは、撮像系だけでなく撮像系に適合した照明を内視鏡に付加し 、内視鏡の前方および側方の画像を獲得することを可能にする内視鏡アタッチメント を実現することができる。
[0047] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、内 視鏡のプローブ先端に取り付けて使用される。よって、既に多くの医療機関で利用さ れている既存の内視鏡の構造を変えることなぐそのまま利用することができるので、 本実施の形態の内視鏡アタッチメントは、簡易かつ安価に機能を内視鏡の機能を拡 張することができる内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0048] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、取り 付け部 100と、内部に広角レンズ 150が配設された画像取り込み部 110とからなる。 よって、内視鏡アタッチメントは単純な構造を有するので、本実施の形態の内視鏡ァ タツチメントは、洗浄が容易で、他人への病気の蔓延を防止する内視鏡アタッチメント を実現することができる。
[0049] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、第 2のミラー 171は、プローブ 力もの照明光が第 1のミラー 151へ入るのを防止する。よって、プローブからの照明 光が入射光としてカメラに入るのを防止することができるので、本実施の形態の内視 鏡アタッチメントは、内視鏡の画像の一部が明るくなることを防止する内視鏡アタッチ メントを実現することができる。
[0050] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントには穴 1 20、 130が設けられており、画像取り込み部 110に対するカメラ 200の位置合わせは 、この穴 120、 130に内視鏡の水噴射ノズル 210および鉗子口 220が引つ力かるよう にしておこなわれる。よって、内視鏡アタッチメントの取り付けに際して複雑な工程を
要しないので、本実施の形態の内視鏡アタッチメントは、内視鏡への取り付けが容易 な内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0051] なお、図 8 (a)に示すように、画像取り込み部 110の筒外壁に、 2つ以上、例えば 2 つのラッパ形状を有してもょ 、。
[0052] また、図 8 (b)に示すように、取り付け部 100の上面上の内視鏡先端の照明に対応 する位置に、プローブ力 の照明光を内視鏡側方に拡散させる 2つの円柱状で磨り ガラス状のロッドレンズ 820、 830を備えてもよい。ロッドレンズ 820、 830の上面には 、内視鏡前方へ向力う光の方向をそろえるために、例えばマイクロレンズアレーゃフ ラットオプティカルプレート等が取り付けられる。このとき、照明光を効率的に内視鏡 側方に拡散させるために、ロッドレンズ 820、 830の側面には拡散反射面あるいは鏡 面が形成される。なお、ロッドレンズ 820、 830は、円錐状であってもよい。また、図 8 ( c)に示されるように、前方視野および側方視野の視野角外に位置するように、拡散 面を有する磨りガラス状のボールレンズ 840、 850をロッドレンズ 860、 870上方に設 けてもよい。ロッドレンズ 860、 870は、プローブからの照明光をボーノレレンズ 840、 8 50に導き、ボールレンズ 840、 850は導かれる光を内視鏡側方に拡散させる。ボー ルレンズ 840、 850が前方視野あるいは側方視野の視野角内に位置するように設け られる場合には、プローブからの照明光が入射光としてカメラに入らないように、ボー ルレンズ 840、 850の画像取り込み部 110側の面には遮光膜、例えば黒塗りの膜が 形成される。
[0053] また、図 9に示すように、取り付け部 100の上面上の内視鏡先端の照明に対応する 位置に、プローブ力 の照明光を内視鏡側方に拡散させる双曲面ミラーを有する透 明部材 900を備えてもよい。このとき、双曲面ミラーには、内視鏡前方に照明光を供 給するための開口が設けられている。
[0054] また、広角レンズ 150は、双曲面ではなぐ球面を有し、反射膜はその球面上に形 成されてもよい。
[0055] また、図 10 (a)に示すように、取り付け部 100には、内視鏡アタッチメントの取り付け 後も照明 230の前面に遮蔽物がな 、ように、穴 1100が形成されてもょ 、。
[0056] また、図 10 (b)に示すように、画像取り込み部 110には、内視鏡アタッチメントの取
り付け後にカメラ 200前方に位置するように、空洞 1110が形成されてもょ 、。
[0057] また、内視鏡アタッチメントのプローブの照明が入出する面、側方視野からの入射 光が入る面、前方視野力 の入射光が入る面、及び第 2のミラーが形成された面を除 く面には遮光膜が形成されてもよい。すなわち、図 10 (c)に示すように、プローブの 照明 230が出る面を除く取り付け部 100の上面には、遮光膜 1120が形成され、側方 視野からの入射光が入る面及び第 2のミラー 171が形成された面を除く画像取り込み 部 110の側面には、遮光膜 1130が形成され、前方視野からの入射光が入る面を除 く画像取り込み部 110の上面には、遮光膜 1140が形成されてもょ ヽ。
[0058] (第 2の実施の形態）
図 11 (a)は第 2の実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けられた内視鏡のプ ローブ先端の外観図であり、図 11 (b)および図 11 (c)は、内視鏡アタッチメントが取り 付けられた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 11 (a)の A—A'線および B— B'線 における断面図）である。
[0059] 本実施の形態の内視鏡アタッチメントは、平板状の取り付け部 100と、プローブの力 メラへの画像の取り込みに用いられ、取り付け部 100のプローブ先端と接する面と反 対の面、つまり取り付け部 100上面に形成された画像取り込み部 1200とから構成さ れる。
[0060] 画像取り込み部 1200は、取り付け部 100の外周に沿って配置された、例えば 3本 の支持棒 1220と、支持棒 1220により取り付け部 100に固定されたリング形状の凸 型ミラー 1210とから構成される。なお、取り付け部 100に固定されたリング形状のミラ 一は、平面ミラーであってもよい。
[0061] ここで、ミラー 1210は、双曲面を有し、広角の側方視野からの入射光を反射し、力 メラに導く。これによつて、 2葉双曲面の一方の双曲面の形状をしたミラーである双曲 面ミラーが形成され、図 11 (b)に示すように、カメラの撮像面では、側方の広角視野 が結像される。このとき、前方画像をカメラに取り込ませるために、ミラー 1210の双曲 面の中央部には、開口 1211が設けられている。
[0062] また、ミラー 1210は、プローブからの照明光を散乱させ、側方に照明光を供給する 。このとき、照明光の全てがミラー 1210に入ると、内視鏡アタッチメント前方に照明光
を供給できなくなり、プローブの操作が困難になる。よって、照明光の一部が内視鏡 アタッチメント前方に供給されるように、開口 1211の位置及び大きさが調節される。ま た、ミラー 1210による照明光の正反射光がプローブのカメラに入らないように、ミラー 1210の照明光をカメラに向けて正反射させる部分に開口 1211が設けられる。さらに 、水噴射ノズル 210による洗浄および鉗子の出し入れを邪魔しないように、ミラー 121 0の水噴射ノズル 210および鉗子口 220の前方に位置する、水噴射ノズル及び鉗子 の可動域に開口 1211が設けられる。さらにまた、ミラー 1210の外径が大きくなるに つれて側方視野が広くなるため、ミラー 1210の外径は、必要な側方視野の広さによ り決定される。なお、ミラー 1210の外周における曲率は、ミラー 1210の最大高とミラ 一 1210の最小仰角と力も決定される。また、ミラー 1210の開口 1211における曲率 は、プローブが像面に射影されないような曲率に決定される。さらに、ミラー 1210の 開口 1211の径は、ミラー面での正反射光が像面に入射せず、かつ鉗子口 220の可 動域を遮蔽しな 、大きさに決定される。
[0063] 以上のように本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、ミラー 1210は、双曲 面ミラーを形成する。よって、側方視野の視野角を大きくして全方位の視野を確保し 、消化器内壁を側面カゝら眺めた画像だけでなぐ襞の手前および裏面の画像も獲得 できるので、死角がなぐ医師による病巣の見落としを防止可能な内視鏡を実現する 内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0064] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、プロ ーブカもの照明光の一部を内視鏡アタッチメントの側方に供給し、側方画像をカメラ 200に取り込ませるミラー 1210を備え、ミラー 1210は、前方画像をカメラ 200に取り 込ませる開口 1211を有する。よって、前方視野と側方視野とを得ることができ、かつ 前方および側方に照明光を供給することができるので、撮像系だけでなく撮像系に 適合した照明を内視鏡に付加し、内視鏡の前方および側方の画像を獲得することを 可能にする内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0065] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、内 視鏡のプローブ先端に取り付けて使用される。よって、簡易かつ安価に機能を内視 鏡の機能を拡張することが可能な内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0066] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、取り 付け部 100と、画像取り込み部 1200と力もなる。よって、内視鏡アタッチメントは単純 な構造を有するので、洗浄が容易で、他人への病気の蔓延を防止する内視鏡ァタツ チメントを実現することができる。
[0067] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、ミラー 1210の照明光をカメラ に向けて正反射させる部分には開口 1211が設けられる。よって、プローブからの照 明光が入射光としてカメラに入るのを防止することができるので、内視鏡の画像の一 部が明るくなることを防止する内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0068] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントには穴 1 20、 130が設けられており、画像取り込み部 110に対するカメラ 200の位置合わせは 、この穴 120、 130に内視鏡の水噴射ノズル 210および鉗子口 220が引つ力かるよう にしておこなわれる。よって、内視鏡アタッチメントの取り付けに際して複雑な工程を 要しないので、内視鏡への取り付けが容易な内視鏡アタッチメントを実現することが できる。
[0069] (第 3の実施の形態）
図 12 (a)は第 3の実施の形態の内視鏡アタッチメントが取り付けられた内視鏡のプ ローブ先端の外観図であり、図 12 (b)および図 12 (c)は、内視鏡アタッチメントが取り 付けられた内視鏡のプローブ先端の断面図（図 12 (a)の A— A'線および B— B'線 における断面図）である。
[0070] 本実施の形態の内視鏡アタッチメントは、平板状の取り付け部 100と、プローブの力 メラへの画像の取り込みに用いられ、取り付け部 100のプローブ先端と接する面と反 対の面、つまり取り付け部 100上面に形成された画像取り込み部 1300と、取り付け 部 100の上面上の内視鏡先端の照明に対応する位置に形成された透明部材 1330 とから構成される。
[0071] 画像取り込み部 1300は、複数 (例えば 3本)の支持棒 1320と、支持棒 1320により 取り付け部 100に固定されたリング形状の凸型ミラー 1310とから構成され、カメラ 20 0の上方のみに位置するように配置される。
[0072] ここで、ミラー 1310は、双曲面を有し、広角の側方視野からの入射光を反射し、力
メラに導く。これによつて、 2葉双曲面の一方の双曲面の形状をしたミラーである双曲 面ミラーが形成され、図 12 (b)に示すように、カメラの撮像面では、側方の広角視野 が結像される。このとき、前方画像をカメラに取り込ませるために、ミラー 1310の双曲 面の中央部には、開口 1311が設けられている。
[0073] 透明部材 1330は、プローブからの照明光を内視鏡側方に拡散させる双曲面ミラー を有する。このとき、双曲面ミラーには、内視鏡前方に照明光を供給するための開口 1311が設けられている。
[0074] 以上のように本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、ミラー 1310は、双曲 面ミラーを形成する。よって、側方視野の視野角を大きくして全方位の視野を確保し 、消化器内壁を側面カゝら眺めた画像だけでなぐ襞の手前および裏面の画像も獲得 できるので、死角がなぐ医師による病巣の見落としを防止可能な内視鏡を実現する 内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0075] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、プロ ーブカもの照明光の一部を内視鏡アタッチメントの側方に供給する透明部材 1330と 、側方画像をカメラ 200に取り込ませるミラー 1310とを備え、ミラー 1310は、前方画 像をカメラ 200に取り込ませる開口 1311を有する。よって、前方視野と側方視野とを 得ることができ、かつ前方および側方に照明光を供給することができるので、撮像系 だけでなく撮像系に適合した照明を内視鏡に付加し、内視鏡の前方および側方の画 像を獲得することを可能にする内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0076] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、内 視鏡のプローブ先端に取り付けて使用される。よって、簡易かつ安価に機能を内視 鏡の機能を拡張することが可能な内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0077] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントは、取り 付け部 100と、画像取り込み部 1300と、透明部材 1330とからなる。よって、内視鏡 アタッチメントは単純な構造を有するので、洗浄が容易で、他人への病気の蔓延を防 止する内視鏡アタッチメントを実現することができる。
[0078] また、本実施の形態の内視鏡アタッチメントによれば、内視鏡アタッチメントには穴 1 20、 130が設けられており、画像取り込み部 110に対するカメラ 200の位置合わせは
、この穴 120、 130に内視鏡の水噴射ノズル 210および鉗子口 220が引つ力かるよう にしておこなわれる。よって、内視鏡アタッチメントの取り付けに際して複雑な工程を 要しないので、内視鏡への取り付けが容易な内視鏡アタッチメントを実現することが できる。
[0079] 以上、本発明に係る内視鏡アタッチメントについて実施の形態に基づいて説明した 力 本発明は、この実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の範囲を逸脱する ことなく種々の変形または修正が可能であることは 、うまでもな!/、。
[0080] 例えば、本発明は、本発明に係る内視鏡アタッチメントの構造が内視鏡のプローブ 先端に形成された内視鏡であってもよい。すなわち、図 13 (a)の外観図および図 13 (b)の上面図に示されるような、カメラ 200の上方のみに位置するように 3本の支持棒 によりプローブ先端に固定されたリング形状の凸型ミラー 1310と、照明に対応する位 置に形成された透明部材 1330とがプローブ先端に形成された内視鏡であってもよ い。
産業上の利用可能性
[0081] 本発明は、内視鏡アタッチメントに利用でき、特に消ィ匕器官内の撮像に用いられる 内視鏡に取り付けられる内視鏡アタッチメント等に利用することができる。
Claims
[1] 消ィ匕器官の撮像に用いられる内視鏡のプローブ先端に取り付けられる内視鏡ァタ ツチメントであって、
前記プローブの前方視野および側方視野を確保する視野確保手段と、 前記プローブの前方への照明光を拡散して前記内視鏡アタッチメントの側方に照 明光を供給する凸型の照明光供給手段とを備える
ことを特徴とする内視鏡アタッチメント。
[2] 前記視野確保手段は、所定形状の面を有し、前記所定形状の面上の一部にミラー が形成された光学レンズ用透明部材であり、
前記プローブの側方画像は、前記ミラーを介して前記カメラに取り込まれ、 前記プローブの前方画像は、前記光学レンズ用透明部材の所定形状の面のミラー が形成されて ヽな 、部分を介して前記カメラに取り込まれる
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[3] 前記光学レンズ用透明部材は、広角レンズである
ことを特徴とする請求項 2に記載の内視鏡アタッチメント。
[4] 前記所定形状の面とは、凸面である
ことを特徴とする請求項 3に記載の内視鏡アタッチメント。
[5] 前記所定形状の面とは、双曲面である
ことを特徴とする請求項 4に記載の内視鏡アタッチメント。
[6] 前記所定形状の面とは、球面である
ことを特徴とする請求項 4に記載の内視鏡アタッチメント。
[7] 前記視野確保手段は、開口が設けられたリング形状のミラーであり、
前記プローブの側方画像は、前記ミラーを介して前記カメラに取り込まれ、 前記プローブの前方画像は、前記ミラーの開口を介して前記カメラに取り込まれる ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[8] 前記ミラーは、凸面形状のミラーである
ことを特徴とする請求項 7に記載の内視鏡アタッチメント。
[9] 前記照明光供給手段は、前記視野確保手段と兼用される前記リング形状のミラー
である
ことを特徴とする請求項 7に記載の内視鏡アタッチメント。
[10] 前記ミラーは、鉗子の可動域に開口を有する
ことを特徴とする請求項 7に記載の内視鏡アタッチメント。
[11] 前記内視鏡アタッチメントは、さらに、前記ミラーを前記内視鏡アタッチメントに固定 する支持部材を備える
ことを特徴とする請求項 7に記載の内視鏡アタッチメント。
[12] 前記ミラーは、前記照明光を前記カメラに向けて正反射させる部分に開口を有する ことを特徴とする請求項 7に記載の内視鏡アタッチメント。
[13] 前記照明光供給手段は、前記プローブの前方への照明光を遮る方向に拡開する ラッパ形状の第 1のミラーである
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[14] 前記照明光供給手段は、複数の第 1のミラーを備える
ことを特徴とする請求項 13に記載の内視鏡アタッチメント。
[15] 前記第 1のミラーは、前記プローブの前方への照明光の一部を拡散して前記内視 鏡アタッチメントの側方に照明光を供給する
ことを特徴とする請求項 13に記載の内視鏡アタッチメント。
[16] 前記視野確保手段は、円筒状の筐体内部に配設された、所定形状の面を有し、前 記所定形状の面上の一部に第 2のミラーが形成された光学レンズ用透明部材であり 前記第 1のミラーは、前記筐体外壁に配設され、
前記第 2のミラーは、前記プローブの前方への照明光が前記第 1のミラーに入るの を防ぐ
ことを特徴とする請求項 13に記載の内視鏡アタッチメント。
[17] 前記照明光供給手段は、前記プローブの前方方向に突き出た円錐状あるいは円 柱状の透明光学部材である
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[18] 前記円錐状あるいは円柱状の透明光学部材の側面には、鏡面が形成される
ことを特徴とする請求項 17に記載の内視鏡アタッチメント。
[19] 前記円錐状あるいは円柱状の透明光学部材の側面には、拡散反射面が形成され る
ことを特徴とする請求項 17に記載の内視鏡アタッチメント。
[20] 前記照明光供給手段は、凸面を有し、前記凸面上の一部にミラーが形成された光 学レンズ用透明部材であり、
前記ミラーは、前記プローブの前方への照明光の一部を拡散して前記内視鏡ァタ ツチメントの側方に照明光を供給する
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[21] 前記内視鏡アタッチメントは、さらに、 2つの貫通する穴を有し、前記プローブへの 取り付けに用いられる透明の取り付け部を備え、
前記内視鏡アタッチメントにおける前記 2つの穴の相対位置は、前記プローブの鉗 子口および水噴射ノズルの相対位置と等 ヽ
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[22] 前記視野確保手段は、前記プローブの全方位の視野を確保する
ことを特徴とする請求項 1に記載の内視鏡アタッチメント。
[23] 消ィ匕器官の撮像に用いられる内視鏡であって、
前記内視鏡のプローブ先端に設けられ、前記プローブの前方視野および側方視 野を確保する視野確保手段と、
前記内視鏡のプローブ先端に設けられ、前記プローブの前方への照明光を拡散し て前記内視鏡アタッチメントの側方に照明光を供給する凸型の照明光供給手段とを 備える
ことを特徴とする内視鏡。
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