(57)【要約】【課題】小さくコンパクトでありながら、内視鏡手技を使用している間、興味対象物を快く特定し拡大すること。【解決手段】体腔の第１画像を生成する第１光学アセンブリと、体腔の第２画像を生成する第２光学アセンブリと、第１光学アセンブリ及び第２光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる少なくとも１つの照明と、を備える内視鏡の先端部分である。第１光学アセンブリは、第１被写界深度と第１光軸とを有する第１レンズと、第２被写界深度と第２光軸とを有し、第２被写界深度が第１被写界深度とは異なる第２レンズとを備える。第１レンズは第１光軸と交差する経路上で第１位置と第２位置との間で移動可能であり、かつ、第１レンズは第１平面内で移動可能であるとともに、第２レンズは第１平面と異なる第２平面内で移動可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔の第１画像を生成する第１光学アセンブリと、
体腔の第２画像を生成する第２光学アセンブリと、
前記第１光学アセンブリ及び前記第２光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる少なくとも１つの照明と、
を備え、
前記第１光学アセンブリは、
第１被写界深度と第１光軸とを有する第１レンズと、
第２被写界深度と第２光軸とを有し、前記第２被写界深度が前記第１被写界深度とは異なる第２レンズと、
を備え、
前記第１レンズは前記第１光軸と交差する経路上で第１位置と第２位置との間で移動可能であり、かつ、前記第１レンズは第１平面内で移動可能であるとともに、前記第２レンズは前記第１平面と異なる第２平面内で移動可能である、内視鏡の先端部分。
【請求項２】
前記第１光学アセンブリは前方向き光学アセンブリであり、前記第２光学アセンブリは第１側方向き光学アセンブリである、請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項３】
前記先端部分は前記体腔の第３画像を生成する第３光学アセンブリを更に備え、前記第３光学アセンブリは第２側方向き光学アセンブリである、請求項２に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項４】
前記第１被写界深度は３ミリメートルから１００ミリメートルの間であり、前記第２被写界深度は２ミリメートルから７ミリメートルの間である、請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項５】
前記第２レンズは前記第１レンズの経路と平行な経路上で第１位置と第２位置との間で移動可能である、請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項６】
前記第１光学アセンブリは前記第１レンズと前記第２レンズとを駆動するように構成された、１つ以上の駆動素子を更に備える、請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項７】
前記第１光学アセンブリは少なくとも９０°から１８０°までの視野角を有する、請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項８】
前記第１レンズは前記第１レンズが前記第１位置にあるときに、イメージセンサの光路に配置されるとともに、前記第１レンズは前記第１レンズが前記第２位置にあるときに、前記光路の外側に配置される請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【請求項９】
前記第２レンズは前記第１レンズよりも大きい倍率を有する、請求項１に記載の内視鏡の先端部分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、米国特許仮出願第62/027,005号（２０１４年７月２１日出願）、発明の名称「Multi-Focal, Multi-Camera Endoscope Systems」と、米国特許仮出願第62/029,764号（２０１４年７月２８日出願）、発明の名称「Multi-Focal, Multi-Camera Endoscope Systems」とに依存し、優先権を主張する。これらの仮出願の全内容を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本明細書は一般に、マルチカメラ内視鏡システムに関するものであり、特に、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリ及び／又は少なくとも１種類の光調整要素を備える内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
高解像度内視鏡を含むある内視鏡は、内視鏡の先端部にモータ駆動の可動レンズを含むレンズアセンブリを備える。焦点距離を制御しながら、内視鏡を興味対象物（病害、粘膜、ポリープ及び腺腫等）の至近距離に移動させて、興味対象物の拡大画像を取得することができる。
【０００４】
マルチカメラ内視鏡システムは、複数のカメラが撮像した複数の画像を同時に表示するように構成される複数のスクリーンディスプレイを備えることができる。マルチスクリーンディスプレイは、内視鏡手技中に、興味対象物の特定、検査及び処理を簡便に可能とする、拡大された３３０°の視野をオペレータに提供する。米国特許出願第14/263,896号（２０１４年４月２８日出願）、発明の名称「Video Processing In a Compact Multi-Viewing Element Endoscope System」の全内容を参照により本明細書に援用する。また、米国特許出願第14/273,923号（２０１４年５月９日出願）、発明の名称「Operational Interface In A Multi-Viewing Elements Endoscope」の全内容も参照により本明細書に援用する。さらに、本明細書は米国特許出願第13/882,004号（２０１３年４月２６日出願）、発明の名称「Optical Systems for Multi-Sensor Endoscopes」に関連し、当該出願と当該出願の優先権主張の基礎とされる出願との全内容を参照により本明細書に援用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ある対象物の画像にズームインして所定の割合（例えば約３０％超とすることができる）だけ拡大しながら、他の対象物を低倍率でマルチスクリーンディスプレイに表示することは、オペレータにとって、視線方向を見失うおそれ、眼精疲労のおそれ及び一般に不快に感じるおそれがある。
【０００６】
さらに、それぞれモータ駆動の可動レンズを備える１つ以上のレンズアセンブリを内蔵するためには大きな空間が必要となるが、マルチカメラ内視鏡の先端部分の空間は極めて限られたリソースである。
【０００７】
したがって、内視鏡先端部の限られた容積内に十分に適合するほど小さくコンパクトでありながら、内視鏡手技に使用している間、興味対象物を快く特定し拡大することができる、多焦点マルチカメラ内視鏡システムを提供することが非常に有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
いくつかの実施形態では、本明細書は、体腔の第１画像を生成する第１光学アセンブリと、体腔の第２画像を生成する第２光学アセンブリと、前記第１光学アセンブリ及び前記第２光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる少なくとも１つの照明と、前記第１光学アセンブリにズームさせることで前記第１画像の代わりに拡大第１画像を生成し、物理的ディスプレイに自動的に前記第２画像を表示せず前記拡大第１画像のみを表示させるように構成される、処理システムと、を備える内視鏡の先端部分を開示する。
【０００９】
任意に、先端部分は、内視鏡システムの部品であり、それぞれ第１画像及び第２画像を表示する少なくとも２つのスクリーンを更に備える。
【００１０】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの照明は、関連光学アセンブリの視野の主要な照明となるように、十分に近接している。
【００１１】
任意に、第１画像を第２画像と重複させることができる。更に任意に、第１画像は第２画像と重複しなくてもよい。任意に、「重複させる」とは、同一の物理的実体の眺めを撮像することと定義することができる。
【００１２】
任意に、前記処理システムは前記第２光学アセンブリへの給電を減少させて、前記第２
画像の表示を停止する。
【００１３】
任意に、処理システムは、前記第２光学アセンブリに関連付けられる前記少なくとも１つの照明の照度を減少させて、前記第２画像の表示を停止する。
【００１４】
任意に、前記処理システムは、前記物理的ディスプレイの電源を切り、暗くし又は黒くして、前記第２画像の表示を停止する。
【００１５】
いくつかの実施形態では、前記第１光学アセンブリを前方向き光学アセンブリとすることができ、前記第２光学アセンブリを第１側方向き光学アセンブリとすることができる。
【００１６】
任意に、前記先端部分は前記体腔の第３画像を生成するとともに前記第３画像を対応する第３スクリーン上に表示する第３光学アセンブリを更に備え、前記第３光学アセンブリは第２側方向き光学アセンブリである。
【００１７】
任意に、前記第１光学アセンブリ及び前記第２光学アセンブリの少なくとも１つは、第１作動距離及び第２作動距離で作動するように構成される。更に任意に、前記少なくとも１つの光学アセンブリの作動距離が前記第１作動距離から前記第２作動距離に切り替えられたときに、前記拡大第１画像が生成される。さらに任意に、前記第１作動距離は、１００ｘから６ｘの間の範囲の倍率を提供する。さらに任意に、前記第２作動距離は、２５０ｘから１００ｘの間の範囲の倍率を提供する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本明細書は、少なくとも２つの光学アセンブリと、前記少なくとも２つの光学アセンブリのそれぞれと関連付けられる少なくとも１つの照明とを備える先端部分を有する内視鏡の使用方法であり、前記少なくとも２つの光学アセンブリのそれぞれから体腔の少なくとも２つの画像を生成する生成ステップと、前記少なくとも２つの画像である第１画像及び第２画像をそれぞれ、第１スクリーン及び第２スクリーンに表示する表示ステップと、前記少なくとも２つの光学アセンブリの１つをズームさせて、前記少なくとも２つの画像の前記第１画像の代わりに拡大画像を生成し表示するズームステップと、前記少なくとも２つの画像のうちの前記第２画像を前記第２スクリーンに自動的に表示させなくする表示停止ステップと、を含む、内視鏡の使用方法を開示する。
【００１９】
任意に、表示停止ステップは、前記少なくとも２つの画像のうちの前記第２画像を生成する光学アセンブリへの給電を減少させることにより行われる。
【００２０】
任意に、表示停止ステップは、前記少なくとも２つの画像のうちの前記第２画像を生成する前記光学アセンブリに関連付けられる前記少なくとも１つの照明の照度を減少させることによって可能になる。
【００２１】
任意に、前記表示停止ステップは、前記少なくとも２つの画像のうち前記第２画像の表示に対応する、前記少なくとも２つのスクリーンの１つの電源を切る、暗くする又は黒くすることによって可能になる。
【００２２】
任意に、前記少なくとも２つの光学アセンブリのうち第１光学アセンブリは前方向き光学アセンブリであり、前記少なくとも２つの光学アセンブリのうち第２光学アセンブリは第１側方向き光学アセンブリである。
【００２３】
いくつかの実施形態では、内視鏡は、前記体腔の第３画像を生成するとともに前記第３画像を対応する第３スクリーン上に表示する第３光学アセンブリを更に備えることができ、第３光学アセンブリは第２側方向き光学アセンブリである。
【００２４】
任意に、前記少なくとも２つの光学アセンブリの少なくとも１つは、第１作動距離及び第２作動距離で作動するように構成される。さらに任意に、前記光学アセンブリの作動距離が前記第１作動距離から前記第２作動距離に切り替えられたときに、前記拡大画像が生成される。更に任意に、前記第１作動距離は、１００ｘから６ｘの間の範囲の倍率を提供する。更に任意に、第２作動距離は、２５０ｘから１００ｘの間の範囲の倍率を提供する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、本明細書は、先端部を有する内視鏡システムであり、先端部は、第１作動距離において体腔の第１画像を生成するとともに、第２作動距離において第２画像を生成し、前方撮像センサに装着される第１レンズアセンブリを備える前方向き光学アセンブリであり、前方レンズアセンブリは前記第１作動距離に関連付けられた第１レンズ及び前記第２作動距離に関連付けられた第２レンズを備える、前方向き光学アセンブリと、前記体腔の少なくとも１つの側方画像を生成する少なくとも１つの側方向き光学アセンブリと、前記前方向き光学アセンブリ及び前記少なくとも１つの側方向き光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる少なくとも１つの照明と、前記前方向き光学アセンブリ内に配置される少なくとも１つの作動素子と、前記少なくとも１つの作動素子が、前記第１レンズを、前記前方撮像センサから前記体腔内の興味対象物まで視線を接続する光路の外に移動させるとともに、前記第２レンズを、前記光路に移動させて前記第２画像を生成させることができるように構成される、処理システムと、を備える、内視鏡システムを開示する。
【００２６】
任意に、前記第１作動距離において生成された前記第１画像の倍率は、１００ｘ〜６ｘの範囲である。任意に、前記第２作動距離において生成された前記第２画像の倍率は、２５０ｘ〜１００ｘの範囲である。
【００２７】
任意に、前記少なくとも１つの作動素子は、少なくとも１つの圧縮空気機関を備える。任意に、前記少なくとも１つの作動素子は、圧電素子、電気エンジン、ソレノイド、ニチノールエンジン、圧縮空気機関又はこれらの組み合わせを備える。
【００２８】
任意に、前記内視鏡システムは、前方スクリーン及び少なくとも１つの側方スクリーンを備え、前記前方スクリーンは、前記第１画像又は前記第２画像を表示するように構成され、前記少なくとも１つの側方スクリーンは、前記少なくとも１つの側方画像を表示するように構成される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、前記第２レンズを前記光路に移動させるときに、前記処理システムは、前記少なくとも１つの側方画像の表示を自動的に停止するように更に構成され得る。
【００３０】
任意に、前記処理システムは、前記少なくとも１つの側方向き光学アセンブリへの給電を断ち又は減少させることによって、前記少なくとも１つの側方画像の表示を停止する。
【００３１】
任意に、前記処理システムは、前記少なくとも１つの側方向き光学アセンブリと関連付けられる前記少なくとも１つの照明の電源をオフにし又は照度を減少させることによって、前記少なくとも１つの側方画像の表示を停止する。
【００３２】
任意に、前記処理システムは、前記少なくとも１つの側方スクリーンの電源をオフにし、暗くし又は黒くすることによって、前記少なくとも１つの側方画像の表示を停止する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、本明細書は、内視鏡の先端部分であり、前記先端部分は、体腔の前方画像を生成する前方向き光学アセンブリと、第１作動距離において前記体腔の第１画像を生成するとともに、第２作動距離において第２画像を生成し、第１側方撮像センサに装着される第１側方レンズアセンブリを備え、前記第１側方撮像センサに装着されるとともに、前記第１作動距離に関連付けられた第１レンズ及び前記第２作動距離に関連付けられた第２レンズを備える、第１側方レンズアセンブリを含む、第１側方向き光学アセンブリと、前記前方向き光学アセンブリ及び前記第１側方向き光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる１つ以上の照明と、前記第１側方レンズアセンブリ内に配置される１つ以上の作動素子と、前記１つ以上の作動素子が、前記第１レンズを、前記第１側方撮像センサから前記体腔内の興味対象物まで視線を接続する光路の外に移動させるとともに、前記第２レンズを、前記光路に移動させて前記第２画像を生成させることができるように構成される、プロセッサと、を備える、内視鏡の先端部分を開示する。
【００３４】
任意に、前記第１作動距離において生成される前記第１画像の倍率は、１００ｘ〜６ｘに及ぶ。更に任意に、前記第２作動距離において生成される前記第２画像の倍率は、２５０ｘ〜１００ｘに及ぶ。
【００３５】
任意に、前記１つ以上の作動素子は、少なくとも１つの圧縮空気機関を備える。更に任意に、前記１つ以上の作動素子は、圧電素子、電気エンジン、ソレノイド、ニチノールエンジン、少なくとも１つの圧縮空気機関のいずれか１つまたは又はこれらの組み合わせを備えることができる。
【００３６】
任意に、前記プロセッサは、前記前方画像を前方スクリーン上に表示するとともに、前記第１又は第２画像を第１側方スクリーン上に表示するように構成される。
【００３７】
いくつかの実施形態では、前記第２レンズを前記光路に移動させるときに、前記プロセッサは、前記前方画像の表示を自動的に停止するように更に構成され得る。
【００３８】
任意に、前記プロセッサは、前記前方向き光学アセンブリの電源をオフにし又は給電を減少させることによって、前記前方画像の表示を停止するように構成される。
【００３９】
任意に、前記プロセッサは、前記前方向き光学アセンブリと関連付けられる前記１つ以上の照明の電源をオフにし又は照度を減少させることによって、前記前方画像の表示を停止するように構成される。任意に、前記プロセッサは、前記前方スクリーンの電源をオフにし、暗くし又は黒くすることによって、前記前方画像の表示を停止するように構成される。
【００４０】
いくつかの実施形態では、本明細書は、内視鏡の先端部分であり、前記先端部分は、第１作動距離において体腔の第１画像を生成するとともに、第２作動距離において第２画像を生成する前方向き光学アセンブリと、前記体腔の少なくとも１つの側方画像を生成する少なくとも１つの側方向き光学アセンブリと、前記前方向き光学アセンブリ及び前記少なくとも１つの側方向き光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる１つ以上の照明と、前記先端部分の先端側端部に伸縮自在に配置される１つ以上のスペーサと、前記１つ以上のスペーサが、伸長位置に展開されて、前記前方向き光学アセンブリと前記体腔の壁との間の距離を維持するとともに、前記先端部分の前記先端側端部内に再び格納されることができるように構成される、処理システムと、を備える、内視鏡の先端部分を開示する。
【００４１】
任意に、前記距離は前記第２作動距離に概ね合致する。
【００４２】
任意に、前記１つ以上のスペーサの突出長さはそれぞれ１．５ミリメートルから７ミリメートルまでの範囲である。
【００４３】
任意に、前記スペーサのいずれか２つの間の距離が８ミリメートルから１０ミリメートルの範囲であるように、１つ以上のスペーサを位置付ける。
【００４４】
任意に、前記第１作動距離において生成される前記第１画像の倍率は、１００ｘ〜６ｘの範囲であり、前記第２作動距離において生成される前記第２画像の倍率は、２５０ｘ〜１００ｘの範囲である。
【００４５】
いくつかの実施形態では、本明細書は、内視鏡の先端部分であり、前記先端部分は、前方画像を生成する前方向き光学アセンブリと、第１作動距離において第１画像を生成するとともに、第２作動距離において第２画像を生成する第１側方向き光学アセンブリと、前記前方向き光学アセンブリ及び側方向き光学アセンブリのそれぞれに関連付けられる１つ以上の照明と、前記先端部分の先端側端部に伸縮自在に装着されるとともに前記第１側方向き光学アセンブリに関連付けられる、３つ以上のスペーサと、前記３つ以上のスペーサが、伸長位置に展開されて、前記第２画像を生成して前記３つ以上のスペーサを前記先端部分の前記先端側端部内に再び格納するために、前記第１側方向き光学アセンブリと体腔の壁との間の距離を維持することができるように構成される、プロセッサと、を備える、内視鏡の先端部分を開示する。
【００４６】
任意に、前記距離は前記第２作動距離に概ね合致する。
【００４７】
任意に、前記３つ以上のスペーサの半径方向突出高さは、１．５ミリメートル〜７ミリメートルの範囲である。
【００４８】
任意に、前記スペーサの連続するいずれか２つの間の距離が８ミリメートルから１０ミリメートルの範囲であるように、３つ以上のスペーサを位置付ける。
【００４９】
任意に、前記第１作動距離において生成される前記第１画像の倍率は、１００ｘ〜６ｘの範囲であり、前記第２作動距離において生成される前記第２画像の倍率は、２５０ｘ〜１００ｘの範囲である。
【００５０】
いくつかの実施形態では、本明細書は、内視鏡の先端部分であり、前記先端部分は、第１作動距離において体腔の第１画像を生成するとともに、前記第１作動距離よりも短い第２作動距離において第２画像を生成する少なくとも１つの光学アセンブリと、前記少なくとも１つの光学アセンブリに関連付けられるとともに、前記第１作動距離に関連付けられる第１照射モード及び前記第２作動距離に関連付けられる第２照射モードを提供するように構成される１つ以上の照明と、第１光調整要素及び第２光調整要素であり、前記光学アセンブリ及び前記１つ以上の照明が前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素の間に存在するように、前記少なくとも１つの光学アセンブリのいずれか側に伸縮自在に配置される第１光調整要素及び第２光調整要素と、前記１つ以上の照明に装着されるとともに、前記第１照射モードの間は光を通過させ、前記第２照射モードの間は光を拡散させる、第３光調整要素及び第４光調整要素と、（１）前記少なくとも１つの光学アセンブリが前記第２作動距離において前記第２画像を生成するように構成されている場合に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素を展開でき、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素の展開により、前記第１照射モードを前記第２照射モードに変えさせること、（２）前記少なくとも１つの光学アセンブリが前記第２作動距離において前記第２画像を生成するように構成されている場合に、前記第３及び第４光調整要素が光を拡散できること、のいずれか１つ又は両方を実施するように構成される、プロセッサと、を備える、内視鏡の先端部分を開示する。
【００５１】
任意に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素は、ランバート反射の表面を有する。
【００５２】
任意に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素は、展開用に膨張するバルーンである。
【００５３】
任意に、前記第３光調整要素及び前記第４光調整要素は、液晶透過型スクリーンである。
【００５４】
任意に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素の展開時の寸法は、前記第２作動距離に概ね合致する。
【００５５】
任意に、前記第１作動距離において生成される前記第１画像の倍率は、１００ｘ〜６ｘの範囲である。更に任意に、前記第２作動距離において生成される前記第２画像の倍率は、２５０ｘ〜１００ｘの範囲である。
【００５６】
任意に、前記第１照射モードは、前記１つ以上の照明の照射範囲が１５０°〜１７０°であり、照射光が前記体腔内の異常に直接当たることを特徴とする。任意に、前記第２照射モードは、前記１つ以上の照明の照射範囲が１４０°〜１８０°であり、照明の斜光線が前記体腔内の異常に当たることを特徴とする。
【００５７】
任意に、前記第１作動距離は４ミリメートルから１００ミリメートルまでの範囲であり、前記第２作動距離は１ミリメートルから４ミリメートルまでの範囲である。
【００５８】
いくつかの実施形態では、本明細書は、少なくとも１つの光学アセンブリと、少なくとも１つの関連照明と、第１、第２、第３及び第４の光調整要素とを有する内視鏡の先端部分の使用方法であり、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素は、前記光学アセンブリ及び前記１つ以上の照明が前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素の間に存在するように、前記少なくとも１つの光学アセンブリのいずれか側に伸縮自在に配置され、前記第３光調整要素及び第４光調整要素が、前記１つ以上の照明に装着され、前記使用方法は、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素が格納構成であり、前記第３光調整要素及び前記第４光調整要素が第１照射モードであり前記１つ以上の照明からの光を通過させる間に、前記少なくとも１つの光学アセンブリを使用して、体腔の第１作動距離における第１画像を生成するステップと、前記少なくとも１つの光学アセンブリを使用して、第２作動距離における第２画像を生成するステップと、（１）前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素を展開することによって、前記１つ以上の照明の前記第１照射モードを前記第２照射モードに変えること、（２）前記第３及び第４光調整要素が光を拡散できることによって、前記１つ以上の照明の前記第１照射モードを前記第２照射モードに変えること、のいずれか１つ又は両方を実施するステップと、を含む内視鏡の先端部分の使用方法を開示する。
【００５９】
任意に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素は、ランバート反射の表面を有する。任意に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素は、展開用に膨張するバルーンである。
【００６０】
任意に、前記第３光調整要素及び前記第４光調整要素は、液晶透過型スクリーンである。
【００６１】
任意に、前記第１光調整要素及び前記第２光調整要素の展開時の寸法は、前記第２作動距離に概ね合致する。
【００６２】
任意に、前記第１作動距離において生成される前記第１画像の倍率は、１００ｘ〜６ｘの範囲である。任意に、前記第２作動距離において生成される前記第２画像の倍率は、２５０ｘ〜１００ｘの範囲である。
【００６３】
任意に、前記第１照射モードは、前記１つ以上の照明の照射範囲が１５０°〜１７０°であり、照射光が前記体腔内の異常に直接当たることを特徴とする。
【００６４】
任意に、前記第２照射モードは、前記１つ以上の照明の照射範囲が１４０°〜１８０°であり、照明の斜光線が前記体腔内の異常に当たることを特徴とする。
【００６５】
任意に、前記第１作動距離は４ミリメートルから１００ミリメートルまでの範囲であり、前記第２作動距離は１ミリメートルから４ミリメートルまでの範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ある実施形態に従い、多焦点前方向き光学アセンブリを有する、マルチカメラ内視鏡の先端部分の断面図である。
【図２】ある実施形態に従い、多焦点前方向き複合光学アセンブリを有する、マルチカメラ内視鏡の先端部分の断面図である。
【図３Ａ】３つのスクリーンを備え、マルチカメラ内視鏡の先端部分が取得した画像及び／又はビデオを表示する、マルチカメラディスプレイシステムを示す図である。
【図３Ｂ】前方ビュースクリーンが多焦点前方向き光学アセンブリによって特定された異常の拡大画像を表示している、図３Ａのマルチカメラディスプレイシステムを示す図である。
【図３Ｃ】第１及び第２側方ビュースクリーンの表示が無効になり又は暗くなっている、図３Ｂのマルチカメラディスプレイシステムを示す図である。
【図４】複数の距離決定部材が展開構成である、図１Ａ，１Ｂの内視鏡先端部分を示す図である。
【図５】多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分の多焦点前方向き光学アセンブリを用いて、体腔（大腸等）内の領域又は興味対象物の拡大された眺めを取得する方法の例示的な複数ステップを示すフローチャートである。
【図６Ａ】ある実施形態に従い、多焦点第１側方向き光学アセンブリを有する、マルチカメラ内視鏡の先端部分の断面図である。
【図６Ｂ】ある実施形態に従い、多焦点第１側方向き複合光学アセンブリを有する、マルチカメラ内視鏡の先端部分の断面図である。
【図７Ａ】３つのスクリーンを備え、マルチカメラ内視鏡の先端部分が取得した画像及び／又はビデオを表示する、マルチカメラディスプレイシステムを示す図である。
【図７Ｂ】第１側方ビュースクリーンが多焦点第１側方向き光学アセンブリによって特定された異常の拡大画像を表示している、図７Ａのマルチカメラディスプレイシステムを示す図である。
【図７Ｃ】前方及び第２側方ビュースクリーンの表示が無効になり又は暗くなっている、図７Ｂのマルチカメラディスプレイシステムを示す図である。
【図８Ａ】体腔内に存在し、興味対象物からある距離だけ離れ、当該距離は、興味対象物の拡大画像を取得するために使用される多焦点側方向き光学アセンブリの作動距離とは合致していない、多焦点側方向き光学アセンブリを示す図である。
【図８Ｂ】膨張した体腔内に存在し、興味対象物から多焦点光学アセンブリの距離が、多焦点側方向き光学アセンブリの作動距離と概ね合致している、図８Ａの多焦点側方向き光学アセンブリを示す図である。
【図８Ｃ】第１及び第２距離決定部材を展開して、多焦点側方向き光学アセンブリの興味対象物からの距離を、多焦点側方向き光学アセンブリの作動距離と概ね合致させた、図８Ａの多焦点側方向き光学アセンブリを示す図である。
【図９】多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分の多焦点側方向き光学アセンブリを用いて、体腔（大腸等）内の領域又は興味対象物の拡大された眺めを取得する方法の例示的な複数ステップを示すフローチャートである。
【図１０Ａ】第１作動距離で体腔内の異常を照射する内視鏡先端部分を示す図である。
【図１０Ｂ】第２作動距離に存在するが異常を照射できていない、図１０Ａの内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ａ】多焦点光学アセンブリが第１動作モードであり、第１種類の光調整要素が格納され第１照射モードである、ある実施形態の内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｂ】多焦点光学アセンブリが第２動作モードであり、第１種類の光調整要素が展開され第２照射モードである、図１１Ａの内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｃ】多焦点光学アセンブリが第１動作モードであり、第１及び第２種類の光調整要素が第１照射モードである、内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｄ】多焦点光学アセンブリが第２動作モードであり、第１及び第２種類の光調整要素のうち少なくとも１つが第２照射モードである、図１１Ｃの内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｅ】多焦点光学アセンブリが第１動作モードであり、第１種類の光調整要素が格納され第１照射モードである、別の実施形態の内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｆ】多焦点光学アセンブリが第２動作モードであり、第１種類の光調整要素が展開され第２照射モードである、図１１Ｅの内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｇ】多焦点光学アセンブリが第１動作モードであり、第１及び第２種類の光調整要素が第１照射モードである、内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｈ】複合多焦点光学アセンブリが第１動作モードであり、第１種類の光調整要素が格納され第１照射モードである、ある実施形態の内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｉ】複合多焦点光学アセンブリが第２動作モードであり、第１種類の光調整要素が展開され第２照射モードである、図１１Ｈの内視鏡先端部分を示す図である。
【図１１Ｊ】多焦点複合光学アセンブリが第１動作モードであり、第１及び第２種類の光調整要素が第１照射モードである、内視鏡先端部分を示す図である。
【図１２】第１及び第２種類の光調整要素のうち少なくとも１つを備える、多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分を用いて、体腔（大腸等）内の領域又は興味対象物の拡大された眺めを取得する方法の例示的な複数ステップを示すフローチャートである。
【図１３Ａ】電界が光ディフューザに印加されてないときの、光ディフューザにおける相対照度の放射角度に対する変化を示す図である。
【図１３Ｂ】電界が光ディフューザに印加されているときの、光ディフューザにおける相対照度の放射角度に対する変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
本発明の上述した実施形態及び他の実施形態を、図面及び下記の詳細な説明で更に深く説明するものとする。
【００６８】
添付の図面に関連して考慮するときに、以下の詳細な説明を参照することでより良く理解しながら、本発明のこれらの構成、他の構成及び利点を更に認識するであろう。
【００６９】
本明細書は、複数の実施形態に向けたものである。以下の開示を、当業者が本発明を実施できるようにするために提供する。この明細書で使用される文言は、任意の具体的な実施形態の一般的な否定として解釈されるべきではなく、当該専門用語を用いて、特許請求の範囲で使用される用語の意味を超えて特許請求の範囲を限定するべきでない。本明細書で特徴付ける一般的な原理を本明細書の精神及び範囲から離れることなく、他の実施形態及び応用に適用することができる。また、専門用語及び表現は、例示的な実施形態を説明するために使用され、限定するものと見なすべきではない。したがって、本明細書は、開示された原理及び構成と調和する多数の代替手段、変更、及び均等物を包含する最も広い範囲と合致する。明瞭さのため、本発明に関連する技術分野で知られる技術項目に関する詳細を、本発明をいたずらに不明瞭としないように、詳細には説明しない。
【００７０】
本願の明細書及び特許請求の範囲において、単語「備える」、「含む」及び「有する」のそれぞれ、並びにこれらの形態は、必ずしも当該用語を関連付けることができるリストの要素に限定するとは限らない。
【００７１】
本発明の態様及び実施形態に従って、多焦点（例えば２焦点）マルチカメラ内視鏡システムを開示する。いくつかの実施形態によれば、内視鏡システムは、少なくとも１つの撮像センサと少なくとも１つのレンズアセンブリとを備える、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリを含む。レンズアセンブリは、内視鏡システムと関連付けられるプロセッサによって起動された場合に第１作動距離から第２作動距離に変わり、それによって興味対象物に対する倍率を上げるように構成される、光学素子を更に備える。
【００７２】
いくつかの実施形態によれば、少なくともレンズアセンブリは、本明細書で使用されるように、「カメラ」又は「ビュー素子」の部品である。いくつかの実施形態では、用語「カメラ」を使用して、レンズアセンブリ及びレンズアセンブリに関連する撮像センサを説明する。関連撮像センサを備える「カメラ」又は「ビュー素子」と関連回路基板とは、「光学アセンブリ」を構成する。さらに、光学アセンブリは一般に、視野を照射する少なくとも１つの照明と関連付けられる。したがって、多焦点光学アセンブリは、関連センサを有する多焦点ビュー素子と関連回路基板とを含み、様々な他の実施形態において少なくとも１つの照明と関連付けられる。様々な実施形態において、多焦点光学アセンブリは、第１照射モード又は第２照射モードで動作するように構成された、第１種類及び第２種類の光調整要素の少なくとも一方とも関連付けられる。本明細書を通して、用語「カメラ」及び「ビュー素子」を区別しないで使用する。
【００７３】
いくつかの実施形態では、ローカルメモリ又はリモートメモリ及び当業者が既知の他の電子部品とともに動作するプロセッサを備える処理システムを用いる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、本発明の一部を、例えば汎用又は特別注文のコンピュータの部品である、データ処理装置が実行する複数のソフトウェア命令として実装することができる。いくつかの実施形態では、データ処理装置又はコンピュータは、命令及び／若しくはデータを記憶するための揮発性メモリを備え、並びに／又は、命令及び／若しくはデータを記憶するための不揮発性ストレージ（例えば磁気ハードディスク及び／又はリムーバブルメディア）を備える。いくつかの実施形態では、実装にはネットワーク接続が含まれる。いくつかの実施形態では、実装には、（例えば、コマンド及び／又はパラメータの入力を可能とする）１つ以上の入力デバイス、並びに（例えば、動作のパラメータ及び結果の報告を可能とする）出力デバイスを一般に備える、ユーザインタフェースが含まれる。
【００７５】
マルチカメラ内視鏡システムは、複数の光学アセンブリが撮像した複数の画像を同時に表示するように構成されるマルチディスプレイも備える。しかしながら、ある対象物の画像にズームインして所定の割合（例えば約３０％超とすることができる）だけ拡大しながら、他の画像を低倍率でかかるマルチ画像ディスプレイに表示することはオペレータにとって視線方向を見失うおそれ、一般に眼精疲労のおそれ及び違和感を感じるおそれがある。したがって、本明細書の態様及び実施形態によれば、オペレータが着目した１つの（多焦点光学アセンブリである）光学アセンブリから取得する拡大画像のみに焦点を合わせることを可能とするように、プロセッサを構成する。この焦点合わせは、他の光学アセンブリ、関連照明及び／若しくは他の光学アセンブリから取得した画像表示、又はこれらの組み合わせを無効にすることによって行う。
【００７６】
ゆえに、オペレータが着目した多焦点光学アセンブリから取得する拡大画像のみに焦点を合わせることを可能とするために、プロセッサは、以下の働きのいずれか１つ又はこれらの組み合わせができるように構成される。この働きとは、ａ）より低い倍率の画像を撮像する他の光学アセンブリのスイッチを切る一方、他の光学アセンブリと関連付けられた１つ以上の照明のスイッチを入れたままとし、より低い倍率の画像を表示するスクリーンのスイッチも入れたままとする、ｂ）他の光学アセンブリと関連付けられた１つ以上の照明のスイッチを切る一方、他の光学アセンブリは撮像しライブ画像及び／若しくはビデオを生成し続け、より低い倍率の画像を表示するスクリーンのスイッチも入れたままとする、並びに／又はｃ）より低い倍率の画像を表示するスクリーンのスイッチを切る、暗くする若しくは黒くする一方、他の光学アセンブリは撮像しライブ画像及び／若しくはビデオを生成し続け、他の光学アセンブリと関連付けられた１つ以上の照明のスイッチを入れたままとする、ことである。
【００７７】
これから、ある実施形態に従う多焦点カルチカメラ内視鏡の先端部の断面図を表す図１を参照する。内視鏡先端部１００ａは、内視鏡（例えば大腸内視鏡）の先端側端部に位置付けられた多焦点前方向き光学アセンブリ１０１を備える。前方向き光学アセンブリ１０１は一般に、１７０度の広い視野角を持つ。内視鏡先端部１００ａは、第１側方向き光学アセンブリ１０２と第２側方向き光学アセンブリ１０３とを備える。２つの側方向き光学アセンブリ１０２、１０３及び多焦点前方向き光学アセンブリ１０１は、約３３０度の拡大された視野を提供するように構成される。様々な実施形態において、第１側方向き光学アセンブリ１０２と第２側方向き光学アセンブリ１０３とは、これらの光軸が内視鏡先端側端部から６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の距離に存在するように位置付けられる。様々な実施形態において、前方向き光学アセンブリ１０１、第１側方向き光学アセンブリ１０２及び第２側方向き光学アセンブリ１０３はそれぞれ、１５０°〜１７０°の範囲の視野角（ＦＯＶ）を有する。
【００７８】
多焦点前方向き光学アセンブリ１０１が、前方の視野において見える興味対象物（ポリープ等）を検出することができる一方、側方向き光学アセンブリ１０２及び１０３は、前方向き光学アセンブリ１０１から隠れることがある（例えば大腸のひだの内側に存在する）興味対象物を更に検出することができる。いくつかの実施形態によれば、前方向き光学アセンブリ１０１の焦点距離は約１．１ｍｍであるのに対し、第１及び第２側方向き光学アセンブリ１０２，１０３の焦点距離は約１．０ｍｍである。
【００７９】
多焦点前方向き光学アセンブリ１０１は、前方向き撮像センサ１０５（電荷結合素子（ＣＣＤ）撮像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ等）を有する前方向きビュー素子又はカメラを備える。前方向き撮像センサ１０５は、その最上部に取り付けられて、画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ１０７を有する。レンズアセンブリ１０７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。
【００８０】
前方向き撮像センサ１０５を集積回路基板１０６に実装する。集積回路基板１０６を硬性又は軟性とすることができる。集積回路基板１０６は、前方向き撮像センサ１０５に必要な電力を供給し、撮像センサ１０５が撮像した静止画像及び／又はビデオフィードを得る。集積回路基板１０６を、内視鏡の長尺シャフトを通る電気チャンネルを経由して装着された電気ケーブルのセットに接続する。
【００８１】
１つ以上の別個の照明１０８を、レンズアセンブリ１０７の視野を照射するために、レンズアセンブリ１０７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明１０８を、前方向き撮像センサ１０５が実装される、同一の集積回路基板１０６に取付けることができる。
したがって、いくつかの実施形態では、多焦点前方向き光学アセンブリ１０１は少なくとも、レンズアセンブリ１０７と集積回路基板１０６に実装された前方向き撮像センサ１０５とを含むとともに少なくとも１つの照明１０８と関連付けられる前方向きビュー素子を備える。
【００８２】
一実施形態では、照明は、任意に別個の照明であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。したがって、視野を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）によって、光が供給される。いくつかの実施形態によれば、白色光ＬＥＤを使用する。他の実施形態によれば、他の色のＬＥＤ又は任意のＬＥＤの組み合わせを使用することができる。これらのＬＥＤには、赤、緑、青、赤外線、近赤外線、紫外線又は他の任意のＬＥＤを含むが、これらに限定されるものではない。
【００８３】
別個の照明に関連して、用語「個別の」は、光を内部的に生み出す照明光源を指す。この光源は、例えば遠隔で生み出された光を単に伝達する光ファイバーとすることができる、個別でない照明とは対照的である。
【００８４】
いくつかの実施形態では、光を内視鏡先端部１００ａ内で内部的に生み出すことができ、又は光を遠隔で生み出して例えば光ファイバーによって伝達することができる。いくつかの実施形態では、２つ以上の照明を用いることができ、少なくとも１つの照明は光を内部的に生み出すことができるとともに、少なくとも１つの照明は遠隔で生み出された光を提供することができる。
【００８５】
本明細書のいくつかの実施形態によれば、レンズアセンブリ１０７は、内視鏡と関連付けられて、（第１レンズ１０９と関連付けられる）第１作動距離から、（第２レンズ１１１と関連付けられる）第２作動距離に変えて、異常（例えばポリープ）の画像を拡大させるために、プロセッサによって動的に切り替わる２つのレンズ１０９及び１１１を含む。当該異常は、多焦点前方向き光学アセンブリ１０１及びその関連要素によって撮像される。
【００８６】
本明細書の態様及び実施形態によれば、第１作動距離から第２作動距離への変更によって、画像センサ１０５が生成できる画像を拡大し改善することができる。第２作動距離に変更することによって、変調伝達関数（ＭＴＦ）が改善するとともに、第１通常レンズ１０９のより長い被写界深度（ＤＯＦ）と比較してより短い被写界深度に適合した収差の質を持った、レンズ１１１を使用できる。例えば、第１レンズ１０９の第１作動距離及び被写界深度は約３ｍｍ（ミリメートル）から１００ｍｍである一方、第２レンズ１１１の第２作動距離及び被写界深度は約２ｍｍから５ｍｍ又は約２ｍｍから７ｍｍである。より短い距離に適合した第２レンズ１１１が提供する結像性能は、このより短い距離において、被写界深度が一般に３ｍｍから１００ｍｍである第１通常レンズ１０９の結像性能と比較してより優れている。第１通常レンズ１０９では、この短い距離ではカメラのシャッタを使用して視野を制限することによって、低い解像度を小さくし光強度を減少させている。
【００８７】
様々な代替的実施形態において、第１作業距離は約６ｍｍから７０ｍｍである一方、第２作業距離は約２ｍｍから４ｍｍである。
【００８８】
本明細書の態様に従って、レンズアセンブリ１０７は、レンズアセンブリ１０７に含まれる光学素子を制御するように構成される１つ以上の駆動素子を含む。この１つ以上の駆動素子は、圧縮空気機関、圧電素子、電気エンジン、ソレノイド、ニチノールエンジン又はこれらの組み合わせを備える。好ましい実施形態では、駆動素子は少なくとも１つの圧縮空気機関を備える。光学素子は、レンズ（レンズ１０９，１１１等）、ミラー、回折素子又はこれらの任意の組み合わせを備える。
【００８９】
様々な実施形態において、駆動素子はプロセッサによって駆動されて、レンズ１０９を光路１１０の外へ押し、移動させ又は引き、そしてレンズ１１１を光路１１０上へ押し、移動させ又は引き、撮像センサ１０５から目標まで視線を接続する光路１１０は第１レンズ１０９又は第２レンズ１１１を通過する。
【００９０】
様々な実施形態にしたがって、内視鏡先端部分１００ａは、第１側方向き撮像センサ１１５（電荷結合素子（ＣＣＤ）撮像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ等）を備える。第１側方向き撮像センサ１１５を、集積回路基板１１６に実装する。集積回路基板１１６を硬性又は軟性とすることができる。集積回路基板１１６は、第１側方向き撮像センサ１１５に必要な電力を供給し、撮像センサ１１５が撮像した静止画像及び／又はビデオフィードを得る。集積回路基板１１６を、内視鏡の長尺シャフトを通る電気チャンネルを経由して装着された電気ケーブルのセットに接続する。
【００９１】
第１側方向き撮像センサ１１５は、第１側方向き撮像センサ１１５の最上部に実装されて、画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ１１７を有する。レンズアセンブリ１１７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。一実施形態において、レンズアセンブリ１１７は、約５ミリメートルから１００ミリメートルの作動距離を提供する。他の実施形態において、レンズアセンブリ１１７は、２ミリメートルから５ミリメートルの作動距離を提供する。第１側方向き撮像センサ１１５及びレンズアセンブリ１１７を共同で「第１側方向きビュー素子」と呼ぶ。
【００９２】
レンズアセンブリ１１７の視野を照射するために、１つ以上の別個の側方照明１１８をレンズアセンブリ１１７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明１１８を、第１側方向き撮像センサ１１５が実装される、同一の集積回路基板１１６に取付けることができる。
【００９３】
したがって、いくつかの実施形態では、側方向きビュー素子は、レンズアセンブリ１１７と集積回路基板１１６に実装された側方向き撮像センサ１１５とを備え、少なくとも１つの照明１１８と関連付けられて、第１側方向き光学アセンブリを構成する。
【００９４】
別の構成では、集積回路基板１０６及び１１６を、前方向き撮像センサ１０５と第１側方向き撮像センサ１１５との両方が実装される、単一の集積回路基板として構成する。このために、集積回路基板を基本的にＬ字型とする。
【００９５】
いくつかの実施形態において、内視鏡先端部分１００ａは、第２側方向き撮像センサ１２５（電荷結合素子（ＣＣＤ）撮像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ等）を備える。側方向き撮像センサ１２５を、集積回路基板１２６に実装する。集積回路基板１２６を硬性又は軟性とすることができる。集積回路基板１２６は、側方向き撮像センサ１２５に必要な電力を供給し、撮像センサ１２５が撮像した静止画像及び／又はビデオフィードを得る。集積回路基板１２６を、内視鏡の長尺シャフトを通る電気チャンネルを経由して装着された電気ケーブルのセットに接続する。
【００９６】
側方向き撮像センサ１２５は、側方向き撮像センサ１２５の最上部に実装されて、画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ１２７を有する。レンズアセンブリ１２７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。一実施形態において、レンズアセンブリ１２７は、約２ミリメートルから５ミリメートルの作動距離を提供する。他の実施形態において、レンズアセンブリ１１７は、３ミリメートルから４０ミリメートルの作動距離を提供する。側方向き撮像センサ１２５及びレンズアセンブリ１２７を共同で「第２側方向きビュー素子」と呼ぶ。
【００９７】
レンズアセンブリ１２７の視野を照射するために、１つ以上の別個の側方照明１２８をレンズアセンブリ１２７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明１２８を、側方向き撮像センサ１２５が実装される、同一の集積回路基板１２６に取付けることができる。
【００９８】
したがって、いくつかの実施形態では、第２側方向きビュー素子は、レンズアセンブリ１２７と集積回路基板１２６に実装された側方向き撮像センサ１２５とを備え、少なくとも１つの照明１２８と関連付けられて、側方向き光学アセンブリを構成する。
【００９９】
別の構成では、集積回路基板１０６，１１６及び１２６を、前方向き撮像センサ１０５と側方向き撮像センサ１１５及び１２５との両方が実装される、単一の集積回路基板として構成する。このために、集積回路基板を基本的に上下が反転したＵ字型とする。
【０１００】
わかりやすく説明するために、図１は、多焦点複数ビュー素子内視鏡先端部分１００ａのビュー素子、関連要素及び照明（光学アセンブリ）のみを表す。内視鏡先端部分１００ａは、１つ以上の作業チャンネルを備えて、複数の処置具を同時に挿入することができることが理解される。同様に、内視鏡先端部分１００ａは、１つ以上の流体チャンネルを含むことができる。当該流体チャンネルは例えば、前方流体インジェクタ、側方流体インジェクタ及び／又は経路流体インジェクタの少なくとも１つに別個に供給するために、並びに経路流体インジェクタを通じて別個に吸引を行うためのものである。内視鏡先端部分１００ａは、内視鏡のカメラ及び照明を制御するために、長尺シャフト及び／又は屈曲部を通って装着される１つ以上の電気ケーブルを備えることができる。
【０１０１】
これから図２を参照する。図２は、ある実施形態に従い、２つの前方向きビュー素子を有し、ひいては２つの光学アセンブリを有する、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分１００ｂの断面図を示す。内視鏡先端部分１００ｂは、第１前方向き光学アセンブリ１０１Ａ及び第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂを備える。これら光学アセンブリは、共同で「複合多焦点光学アセンブリ」とも呼ばれ、内視鏡（大腸内視鏡等）の先端側端部に位置付けられる。内視鏡先端部分１００ｂは、第１側方向き光学アセンブリ１０２及び第２側方向き光学アセンブリ１０３を備える。様々な実施形態において、第１側方向き光学アセンブリ１０２及び第２側方向き光学アセンブリ１０３の光軸が、内視鏡の先端側端部から６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の距離に存在するように、これらの光学アセンブリは位置付けられる。様々な実施形態において、前方向き光学アセンブリ１０１Ａ及び１０１Ｂ並びに第１及び第２側方向き光学アセンブリ１０２，１０３はそれぞれ、１５０°〜１７０°の範囲の視野角（ＦＯＶ）を有する。
【０１０２】
前方向き光学アセンブリ１０１Ａは、前方向き撮像センサ１０５を有する第１前方向きビュー素子を備える。前方向き撮像センサ１０５は、その上に実装されて画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ１０７を有する。レンズアセンブリ１０７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。レンズアセンブリ１０７は、約５ミリメートルから１００ミリメートルの第１作動距離を提供する。
【０１０３】
前方向き撮像センサ１０５を第１集積回路基板１０６に実装する。
【０１０４】
前方向き撮像センサ１０５及びレンズアセンブリ１０７が集積回路基板１０６に連結しているときに、前方向き撮像センサ１０５及びレンズアセンブリ１０７を共同で「第１前方向き光学アセンブリ」と呼ぶ。
【０１０５】
前方向き光学アセンブリ１０１Ｂは、前方向き撮像センサ１３５を有する第２前方向きビュー素子を備える。前方向き撮像センサ１３５は、その上に装着されて画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ１３７を有する。レンズアセンブリ１３７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。レンズアセンブリ１３７は、約２ミリメートルから５ミリメートルの第２作動距離を提供する。
【０１０６】
前方向き撮像センサ１３５を第２集積回路基板１３６に実装する。
【０１０７】
前方向き撮像センサ１３５及びレンズアセンブリ１３７が集積回路基板１３６に連結しているときに、前方向き撮像センサ１３５及びレンズアセンブリ１３７を共同で「第２前方向き光学アセンブリ」と呼ぶ。
【０１０８】
ある実施形態によれば、第１前方向き光学アセンブリ１０１Ａは、通常使用する内視鏡の前方向きビュー素子であり、当該前方向きビュー素子は、撮像センサ１０５と、５ミリメートルから１００ミリメートルの第１作動距離を提供するレンズ１０９を有するレンズアセンブリ１０７とを備える。例えば患者の大腸内で内視鏡先端部分１００ｂを移動させるために、レンズ１０９を内視鏡手技中に使用する。レンズ１０９は、比較的長い距離から比較的低い倍率で、異常又は興味対象物（ポリープ等）を特定するように構成される。レンズアセンブリ１０７の視野を照射するために、１つ以上の別個の照明１０８Ａをレンズアセンブリ１０７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明１０８Ａを、前方向き撮像センサ１０５が実装される、同一の集積回路基板１０６に取付ける。
【０１０９】
第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂは、より大きな倍率のカメラであり、当該カメラは、撮像センサ１３５と、３ミリメートルから６ミリメートルの第２作動距離を提供するレンズ１３１を有するレンズアセンブリ１３７とを備える。レンズ１３１は、特定した興味対象物の倍率を拡大させるように構成される。レンズアセンブリ１３７の視野を照射するために、１つ以上の別個の照明１０８Ｂをレンズアセンブリ１３７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明１０８Ｂを、前方向き撮像センサ１３５が実装される、同一の集積回路基板１３６に取付ける。
【０１１０】
特定の実施形態によれば、内視鏡先端部分１００ｂは、撮像センサ１１５に装着されたレンズアセンブリ１１７を有する第１側方向き光学アセンブリ１０２を備え、次に撮像センサ１１５は集積回路基板１１６に実装される。第１側方向き光学アセンブリ１０２は、１つ以上の別個の関連照明１１８も有する。様々な実施形態において、内視鏡先端部分１００は、撮像センサ１２５に装着されたレンズアセンブリ１２７を有する第２側方向き光学アセンブリ１０３を備え、次に撮像センサ１２５は集積回路基板１２６に実装される。第２側方向き光学アセンブリ１０３は、１つ以上の別個の関連照明１２８を有する。いくつかの実施形態に従って、前方向き光学アセンブリ１０１Ａ，１０１Ｂの焦点距離は、１．１ｍｍであるか又は約１．１ｍｍのオーダーである一方、第１及び第２側方向き光学アセンブリ１０２，１０３の焦点距離は、１．０ｍｍであるか又は約１．０ｍｍのオーダーである。
【０１１１】
これから、図３Ａから３Ｃと共に図１、２を参照する。図３Ａから３Ｃは、特定の実施形態に従い、多焦点マルチカメラ内視鏡ディスプレイにおけるシステム３００に表示可能なコンテンツの例を示す。内視鏡ディスプレイシステム３００は、前方ビュースクリーン３０１と、第１側方向きスクリーン３０３と、第２側方向きスクリーン３０５とを備える。前方向きビュースクリーン３０１は図１の前方向き光学アセンブリ１０１又は図２の光学アセンブリ１０１Ａ（内視鏡先端部分１００ａと１００ｂのどちらが使用されたかによる）が撮像した画像を表示するために使用され、第１側方向きスクリーン３０３は図１，２に示す第１側方向き光学アセンブリ１０２が撮像した画像を表示するために使用され、第２側方向きスクリーン３０５は図１，２に示す第２側方向き光学アセンブリ１０３が撮像した画像を表示するために使用される。したがって、図１の内視鏡先端部分１００ａを使用する場合に、前方ビュースクリーン３０１は前方向き光学アセンブリ１０１が撮像した画像を表示する一方、側方向きスクリーン３０３及び３０５はそれぞれ図１に示す第１及び第２側方向き光学アセンブリ１０２，１０３が撮像した画像を表示することを理解するはずである。あるいは、図２の内視鏡先端部分１００ｂを使用する場合に、前方ビュースクリーン３０１はデフォルトでは前方向き光学アセンブリ１０１Ａが撮像した画像を表示する一方、側方向きスクリーン３０３及び３０５はそれぞれ図２に示す第１及び第２側方向き光学アセンブリ１０２，１０３が撮像した画像を表示する。
【０１１２】
したがって、スクリーン３０１，３０３及び３０５は、図１，２に示すマルチカメラ内視鏡先端部分１００ａ又は１００ｂが撮像した複数視野を同時に表示するように構成される。当該マルチカメラ内視鏡先端部分は、３３０°の拡大された視野を提供し、臨床医が、興味対象物又は異常を特定し処置するために、内視鏡先端部分を調査領域を通って都合良く移動できるようにする。
【０１１３】
図３Ａは、前方ビュースクリーン３０１に表示される、大腸３０７と、大腸のひだ３０９とポリープ３１１とすることができる興味対象物との前方及び側方ビューの典型的な画像を表す。側方向きビュー素子１０２によってポリープ３１１を側方視野角から撮像することもでき、ポリープ３１１は、符号３１１’が付されたポリープとして側方ビュースクリーン３０５に表示される。手術時に、オペレータは、図１の光学アセンブリ１０１，１０２及び１０３（又は図２の光学アセンブリ１０１Ａ，１０２及び１０３）が伝達する画像（一般にビデオフィード）を見ながら、内視鏡先端部分１００ａ（又は図２の１００ｂ）を体腔（大腸等）内で前進させる。例えば大腸３０７の壁に興味対象物（ポリープ３１１等）を発見した時に、オペレータはマルチカメラ内視鏡の先端部分１００ａ（又は図２の１００ｂ）をポリープ３１１の付近へ更に前進させる。内視鏡先端部分１００ａ（又は図２の１００ｂ）を大腸（又は任意の体腔）の壁／ポリープ／他の任意の興味位置からの「最適距離」まで前進させた後に、オペレータは、第２作動距離の図１のレンズ１１１を用いて（図１の内視鏡先端部分１００ａを使用する場合）、又は第２作動距離の第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂを用いて（図２の内視鏡先端部分１００ｂを使用する場合）、対象物の拡大画像を３２０を取得することができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態によればオペレータが「最適距離」を決定し、又は様々な実施形態において、スペーサ／距離決定部材が「最適距離」を決定する。いくつかの実施形態によれば、「最適距離」は例えば、大腸（又は任意の体腔）の壁／ポリープ／他の任意の興味位置から２−４ミリメートルである。ポリープ３１１の拡大された画像３１１’’に従って、オペレータは、内視鏡の作業チャンネルを通じて処置具を挿入して、ポリープ３１１の試料又は当該ポリープ全体を、生検のために、除去、処置及び／又は抽出するかを決めることができる。
【０１１５】
これから、前方ビュースクリーン３０１上の拡大画像３１１’’を表す図３Ｂを参照する。ポリ-プ３１１を大きく拡大させて表示しており、ポリ-プ３１１は前方ビュースクリーン３０１のより広いスクリーン領域を占める。側方ビュースクリーン３０３，３０５の倍率は変わらず、ポリープ３１１’は側方ビュースクリーン３０５上に依然としてデフォルトの倍率で表示されている。しかしながら、側方ビュースクリーンで画像３０３及び３０５をデフォルトの倍率で表示しながら、前方ビュースクリーン３０１で、ポリープ３１１に例えば約３０％以上だけズームインし拡大することは、オペレータにとって視線方
向を見失うおそれ、一般に眼精疲労のおそれ及び違和感を感じるおそれがある。
【０１１６】
これから、前方ビュースクリーン３０１上の拡大画像３１１’’と、無効にし、暗くし及び／又は黒くした側方ビュースクリーン３０３及び３０５とを表す図３Ｃを参照する。ポリ-プ３１１を画像３１１’’として大きく拡大させて表示しており、画像３１１’’は前方ビュースクリーン３０１のより広いスクリーン領域を占める一方、２つの側方ビュースクリーン３０３及び３０５を無効にし、暗くし及び／又は黒くしている。側方ビュースクリーン３０３及び３０５を無効にし、暗くし／又は黒くすることによって、オペレータは、視覚的に妨害され又は混乱することなく、拡大されたポリープ画像３１１’’を調査できる。
【０１１７】
本明細書の態様及び実施形態によれば、図１のより大きな倍率のレンズ１１１を使用して（図１の内視鏡先端部分１００ａを使用している場合）又は第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂを使用して（図２の内視鏡先端部分１００ｂを使用している場合）、興味対象物の画像（ポリープ３１１の画像等）にズームインし拡大している間、以下のいずれか１つまたは組み合わせが可能であるようにプロセッサを構成する。すなわち、ａ）側方向き照明（１１８，１２８、図１，２の側方向き光学アセンブリ１０２及び１０３と関連付けられる）のスイッチを入れたまま、かつ２つの側方向きスクリーン又はモニタ（３０３及び３０５）のスイッチも入れたまま、例えば側方向き光学アセンブリへの給電を断つ又は減少させることによって、側方向き光学アセンブリ（図１，２の１０２及び１０３）を無効にする、ｂ）側方向き光学アセンブリはライブ画像及び／若しくはビデオストリームを撮像し続けたまま、かつ２つの側方向きスクリーン（３０３及び３０５）のスイッチも入れたまま、側方向き光学アセンブリと関連付けられる側方向き照明（図１，２の１１８，１２８）のスイッチを切る又は照度を減少させる、並びに／又はｃ）側方向き光学アセンブリ（図１，２の１０２及び１０３）はライブ画像及び／若しくはビデオストリームを撮像し続けたまま、かつ側方向き光学アセンブリと関連付けられる照明（図１，２の１１８，１２８）のスイッチも入れたまま、２つの側方向きスクリーンのスイッチを切る、暗くする若しくは黒くすることによって、側方向き光学アセンブリから得られる２つの側方向きスクリーン又はモニタ（３０３及び３０５）の表示を終わらせる、ことが可能であるようにプロセッサを構成する。
【０１１８】
また一実施形態において、興味対象物を拡大して見るために、図１のより大きな倍率のレンズ１１１が有効であるとき（図１の内視鏡先端部分１００ａを使用している場合）、又は第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂが有効であるときに（図２の内視鏡先端部分１００ｂを使用している場合）、側方向き光学アセンブリや関連照明を無効にすること、及び／又は２つの側方向きスクリーンのスイッチを切る、暗くする若しくは黒くすることを、プロセッサによって自動化することができる。他の実施形態において、興味対象物を拡大して見るために、図１のより大きな倍率のレンズ１１１が有効であるとき（図１の内視鏡先端部分１００ａを使用している場合）、又は第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂが有効であるときに（図２の内視鏡先端部分１００ｂを使用している場合）、側方向き光学アセンブリや関連照明を無効にすること、及び／又は２つの側方向きスクリーンのスイッチを切る、暗くする若しくは黒くすることのいずれか１つ又はこれらの組み合わせを、オペレータが、例えば内視鏡のハンドルの１つ以上のスイッチを操作することによって、手動で行うことができる。
【０１１９】
図２を参照して、本明細書の態様及び実施形態によれば、プロセッサは、ズームインするために前方向き光学アセンブリ１０１Ｂをオンにするように構成され、前方向き光学アセンブリ１０１Ａをオフにするように構成され、前方向き光学アセンブリ１０１Ａと関連付けられる照明をオフにする（すなわち例えば１つ以上の照明１０８Ａをオフにする）ように構成され、前方向き光学アセンブリ１０１Ａが撮像した画像を前方向き光学アセンブリ１０１Ｂが撮像した拡大画像に置き換えて前方ビュースクリーン３０１に表示するように構成される。プロセッサは、以下のいずれか１つ又は組み合わせが可能であるように更に構成される。すなわち、ａ）関連照明１１８，１２８のスイッチを入れたまま、かつ側方向きスクリーン３０３，３０５のスイッチも入れたまま、ズームインするために側方向き光学アセンブリ１０２及び１０３をオフにする、ｂ）側方向き光学アセンブリ１０２，１０３はライブ画像及び／若しくはビデオストリームを撮像し続けたまま、かつ側方向きスクリーン又はモニタ３０３，３０５のスイッチも入れたまま、側方向き光学アセンブリ１０２，１０３と関連付けられる側方向き照明１１８及び１２８のスイッチを切る、並びに／又はｃ）側方向き光学アセンブリ１０２，１０３はライブ画像及び／若しくはビデオストリームを撮像し続けたまま、かつ側方向き照明１１８，１２８のスイッチも入れたまま、側方向きスクリーン又はモニタ３０３及び３０５の表示のスイッチを切る、暗くする又は黒くする、ことが可能であるようにプロセッサを更に構成する。
【０１２０】
また一実施形態において、興味対象物を拡大して見るために、第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂが使用され有効であるときに、側方向き光学アセンブリや関連照明を無効にすること、及び／又は２つの側方向きスクリーンのスイッチを切る、暗くする若しくは黒くすることを、プロセッサによって自動化することができる。他の実施形態において、興味対象物を拡大して見るために、第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂが有効であるときに、側方向き光学アセンブリや関連照明を無効にすること、及び／又は２つの側方向きスクリーンのスイッチを切る、暗くする若しくは黒くすることのいずれか１つ又はこれらの組み合わせを、オペレータが、例えば内視鏡のハンドルの１つ以上のスイッチを操作することによって、手動で行うことができる。
【０１２１】
１つ以上の距離決定部材又はスペーサを備える、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分４００の斜視図を示す図４をこれから参照する。内視鏡先端部分４００は、前方向き光学アセンブリ４０１と、前方向き光学アセンブリ４０１に関連付けられる１つ以上の前方向き照明４０２と、作業チャンネル４０３と、光学アセンブリ４０１及び照明４０２を洗浄するための流体インジェクションチャンネル４０４及び流体インジェクションチャンネル４０５と、１つ以上の側方向き照明４１２に関連付けられる側方向き光学アセンブリ４１１と、を備える。
【０１２２】
ある実施形態によれば、内視鏡先端部分４００は、体腔の内壁（例えば大腸の内壁）に接触し、光学アセンブリ４０１と大腸の内壁との間の距離を固定又は維持するように構成される、１つ以上の好ましくは３つ以上の、距離決定部材又はスペーサ４１５，４１６及び４１７を備える。様々な実施形態において、３つ以上の距離決定部材４１５，４１６及び４１７は、先端部分４００の先端側端部４２０に固定的に装着された又は必要なときに先端部分４００から伸縮自在に引き出すことが可能な、１つ以上のスペーサ、隆起、突出部又は突起である。
【０１２３】
様々な実施形態において、３つ以上の距離決定部材４１５，４１６及び４１７の先端側端部４２０を越える突出長さは、図１の拡大第２レンズ１１１の第２作動距離又は図２の第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂのレンズの第２作動距離と概ね合致する。したがって様々な実施形態において、３つ以上の距離決定部材又はスペーサ４１５，４１６及び４１７の突出長さは、３ｍｍから７ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態において、３つ以上の距離決定部材又はスペーサ４１５，４１６及び４１７の突出長さは、１．５ｍｍから７ｍｍの範囲である。一実施形態では、３つ以上の距離決定部材又はスペーサ４１５，４１６及び４１７の突出長さを２ｍｍに制限して、光学アセンブリ４０１の視界がスペーサ４１５，４１６及び４１７によってひずまないことを確保する。３つ以上の距離決定部材４１５，４１６及び４１７が先端側端部４２０から伸縮自在に引き出し可能である特定の実施形態では、３つ以上の距離決定部材４１５，４１６及び４１７の突出長さを、第２作動距離と合致させるために動的に変えることができる。様々な実施形態において、３つ以上の距離決定部材４１５，４１６及び４１７は互いに間隔を空けて配置され、任意の２つの距離決定部材間の距離は、８ｍｍから１０ｍｍの範囲である。
【０１２４】
いくつかの実施形態によれば、距離決定部材はおよそ４ｍｍの距離の決定又はスペーシングを提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、距離決定部材は５ｍｍ超の距離の決定又はスペーシングを提供するように構成される。他の実施形態によれば、距離決定部材は３ｍｍ〜１２ｍｍに及ぶ複数距離の決定又はスペーシングを制御可能に提供するように構成される。更に他の実施形態によれば、距離決定部材は４ｍｍ〜６ｍｍに及ぶ複数距離の決定又はスペーシングを制御可能に提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、距離決定部材は、作動距離に従って、動的な距離の決定を提供するように構成される。
【０１２５】
図５は、内視鏡（大腸内視鏡等）の多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分を用いて、体腔（大腸等）内の領域又は興味対象物の拡大された眺めを取得する方法５００の例示的な複数ステップを示すフローチャートである。内視鏡と関連付けられたプロセッサは、方法５００を実施するように構成される。これから図１，２及び５を参照して、ステップ５１０では、多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分（例えば先端部分１００ａ又は１００ｂ）を、少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリ（すなわち先端部分１００ａの前方向き光学アセンブリ１０１又は先端部分１００ｂの第１前方向き光学アセンブリ１０１Ａ）を第１動作モードとして、患者の大腸内で移動させて、異常、領域又は興味対象物（ポリープ等）を特定する。第１動作モードの間、少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリは、第１作動距離で大腸の画像及び／又はビデオを取得する。少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリは、内視鏡先端部分１００ａ又は１００ｂのどちらが使用されているかによって、第１レンズ１０９又は（第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂが無効となっている間）第１前方向き光学アセンブリ１０１Ａを使用して、第１作業距離で作動できる。ある実施形態では、内視鏡先端部分をデフォルトでは第１モードで動作させる。
【０１２６】
少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリから取得した第１動作モードの画像及び／又はビデオを特定された異常と一緒に、前方ビュースクリーンに表示するとともに、第１及び第２側方向き光学アセンブリからそれぞれ取得した画像及び／又はビデオを、対応する第１及び第２側方向きスクリーンに表示する。少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリが撮像した時に、前方ビュースクリーン上に見える特定された異常は、第１又は第２側方向き光学アセンブリの少なくとも１つが重複視野において撮像した時に、第１又は第２側方向きスクリーンの少なくとも１つにも同時に表示されることを認識するはずである。様々な実施形態において、第１動作モードの間、異常を撮像した第１作動距離に対する画像では、１００ｘ−６ｘの倍率が可能である。
【０１２７】
ステップ５２０では、プロセッサは、特定された異常を含む拡大画像を取得して前方ビュースクリーンに表示するために、少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリが第２動作モードで作動できるようにする。第２動作モードの間、少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリは、第２作動距離で拡大画像を取得する。少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリは、内視鏡先端部分１００ａ又は１００ｂのどちらが使用されているかによって、第２レンズ１１１を使用するように切り替えることによって、又は（第１前方向き光学アセンブリ１０１Ａを同時に無効にしながら）第２前方向き光学アセンブリ１０１Ｂを作動させることによって、第２作業距離で作動できる。様々な実施形態において、第２動作モードの間、異常を撮像した第２作動距離に対する画像では、２５０ｘ−１００ｘに及ぶ倍率が可能である。
【０１２８】
ある実施形態によれば、少なくとも１つの多焦点前方向き光学アセンブリと特定された異常又は興味対象物との間の距離は、１つ以上の距離決定部材（例えば図４の部材４１５，４１６）を内視鏡先端部の先端側端部から引き出し又は展開するとともに、１つ以上の距離決定部材が大腸の異常又は内壁に接触し、それによって概ね第２作動距離を維持するまで先端部分を前進させることによって維持される。この実施形態では、距離決定部材を、部分的に又は完全に、格納又は展開することによって、距離決定部材の長さを変えることができる。他の実施形態では、距離決定部材を先端側端部に付着させて、距離決定部材の長さを第２作動距離に概ね合致する固定長とする。動作上この構造は、内視鏡のカメラと観察される組織との間で最小限の距離を維持し確保する利点を有する。
【０１２９】
ステップ５３０では、前方ビュースクリーン上の拡大画像の倍率が所定の割合を超える場合に、プロセッサは以下のいずれか１つ又はこれらの組み合わせを可能にする。すなわち、ａ）第１及び第２側方向き光学アセンブリと関連付けられた照明のスイッチを入れたまま、かつ第１及び第２側方向きスクリーンのスイッチも入れたまま、第１及び第２側方向き光学アセンブリのスイッチを切る又は無効にする、ｂ）第１及び第２側方向き光学アセンブリはライブ画像及び／若しくはビデオストリームを撮像し生成し続けたまま、かつ第１及び第２側方向きスクリーンのスイッチも入れたまま、第１及び第２側方向き光学アセンブリと関連付けられる側方照明のスイッチを切る、並びに／又はｃ）第１及び第２側方向き光学アセンブリはライブ画像及び／若しくはビデオストリームを撮像し生成し続けたまま、かつ第１及び第２側方向き光学アセンブリと関連付けられる照明のスイッチも入れたまま、第１及び第２側方向きスクリーンの画像及び／若しくはビデオの表示のスイッチを切る、黒くする又は暗くする、ことをプロセッサは可能にする。いくつかの実施形態では、所定の倍率の割合は、約３０％以上である。
【０１３０】
必要ならば、拡大画像を見ながら、異常又は興味対象物の試料又は全体を、生検のために、除去、処置及び／又は抽出するために、内視鏡の作業チャンネルを通じて処置具を挿入することができる。
【０１３１】
ある実施形態によれば、内視鏡のハンドルのボタン又はスイッチを作動させることで、プロセッサに内視鏡先端部分の動作モードを第１動作モードから第２動作モードに切り替えさせる。
【０１３２】
これから、ある実施形態に従う多焦点カルチカメラ内視鏡の先端部の断面図を表す図６Ａを参照する。内視鏡先端部６００ａは、内視鏡（例えば大腸内視鏡）の先端側端部に位置付けられた前方向き光学アセンブリ６０１を備える。前方向き光学アセンブリ６０１は一般に、１７０度の広い視野角を持つ。内視鏡先端部６００ａは、第１多焦点側方向き光学アセンブリ６０２と第２側方向き光学アセンブリ６０３とを備える。２つの側方向き光学アセンブリ６０２、６０３及び前方向き光学アセンブリ６０１は、約３３０度の拡大された視野を提供するように構成される。様々な実施形態において、第１側方向き光学アセンブリ６０２と第２側方向き光学アセンブリ６０３とは、これらの光軸が内視鏡先端側端部から６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の距離に存在するように位置付けられる。様々な実施形態において、前方向き光学アセンブリ６０１、第１側方向き光学アセンブリ６０２及び第２側方向き光学アセンブリ６０３はそれぞれ、１５０°〜１７０°の範囲の視野角（ＦＯＶ）を有する。
【０１３３】
前方向き光学アセンブリ６０１が、前方の視野において見える興味対象物（ポリープ等）を検出することができる一方、側方向き光学アセンブリ６０２及び６０３は、前方向き光学アセンブリ６０１から隠れることがある（例えば大腸のひだの内側に存在する）興味対象物を更に検出することができる。いくつかの実施形態によれば、前方向き光学アセンブリ６０１の焦点距離は約１．１ｍｍであるのに対し、第１及び第２側方向き光学アセンブリ６０２，６０３の焦点距離は約１．０ｍｍである。
【０１３４】
前方向き光学アセンブリ６０１は、前方向き撮像センサ６０５（電荷結合素子（ＣＣＤ）撮像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ等）を有する前方向きビュー素子又はカメラを備える。前方向き撮像センサ６０５は、その最上部に取り付けられて、画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ６０７を有する。レンズアセンブリ６０７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。
【０１３５】
前方向き撮像センサ６０５を集積回路基板１０６に実装する。集積回路基板を硬性又は軟性とすることができる。集積回路基板６０６は、前方向き撮像センサ６０５に必要な電力を供給し、撮像センサ６０５が撮像した静止画像及び／又はビデオフィードを得る。集積回路基板６０６を、内視鏡の長尺シャフトを通る電気チャンネルを経由して装着された電気ケーブルのセットに接続する。
【０１３６】
１つ以上の別個の照明６０８を、レンズアセンブリ６０７の視野を照射するために、レンズアセンブリ６０７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明６０８を、前方向き撮像センサ６０５が実装される、同一の集積回路基板６０６に取付けることができる。したがって、いくつかの実施形態では、多焦点前方向き光学アセンブリ６０１は少なくとも、レンズアセンブリ１０７と集積回路基板１０６に実装された前方向き撮像センサ１０５とを含むとともに少なくとも１つの照明６０８と関連付けられる前方向きビュー素子を備える。
【０１３７】
一実施形態では、照明は、任意に別個の照明であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。したがって、視野を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）によって、光が供給される。いくつかの実施形態によれば、白色光ＬＥＤを使用する。他の実施形態によれば、他の色のＬＥＤ又は任意のＬＥＤの組み合わせを使用することができる。これらのＬＥＤには、赤、緑、青、赤外線、近赤外線、紫外線又は他の任意のＬＥＤを含むが、これらに限定されるものではない。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、光を内視鏡先端部６００ａ内で内部的に生み出すことができ、又は光を遠隔で生み出して例えば光ファイバーによって伝達することができる。いくつかの実施形態では、２つ以上の照明を用いることができ、少なくとも１つの照明は光を内部的に生み出すことができるとともに、少なくとも１つの照明は遠隔で生み出された光を提供することができる。
【０１３９】
様々な実施形態において、内視鏡先端部分６００ａは、電荷結合素子（ＣＣＤ）撮像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ等の、第１側方向き撮像センサ６１５を備える。第１側方向き撮像センサ６１５を集積回路基板６１６に実装する。集積回路基板６１６を硬性又は軟性とすることができる。集積回路基板６１６は、第１側方向き撮像センサ６１５に必要な電力を供給し、撮像センサ６１５が撮像した静止画像及び／又はビデオフィードを得る。集積回路６１６を、内視鏡の長尺シャフトを通る電気チャンネルを経由して装着される電気ケーブルのセットに接続する。
【０１４０】
第１側方向き撮像センサ６１５は、その最上部に取付けられて、画像を受け取るために必要な光学系を提供する、レンズアセンブリ６１７を有する。レンズアセンブリ６１７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。一実施形態では、レンズアセンブリ６１７は、約２ミリメートルから４０ミリメートルの作動距離を提供する。別の実施形態では、レンズアセンブリ６１７は、２ミリメートルから６ミリメートルの作動距離を提供する。第１側方向き撮像センサ６１５及びレンズアセンブリ６１７を共同で「第１側方向きビュー素子」と呼ぶ。
【０１４１】
１つ以上の別個の側方照明６１８を、レンズアセンブリ６１７の視野を照射するために、レンズアセンブリ６１７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明６１８を、第１側方向き撮像センサ６１５が装着される、同一の集積回路基板６１６に取付けることができる。
【０１４２】
したがって、いくつかの実施形態では、側方向きビュー素子は、レンズアセンブリ６１７と集積回路基板６１６に実装された第１側方向き撮像センサ６１５とを備え、少なくとも１つの照明６１８と関連付けられて、第１側方向き光学アセンブリを構成する。
【０１４３】
別の構成では、集積回路基板６０６及び６１６を、前方向き撮像センサ６０５と第１側方向き撮像センサ６１５との両方が実装される、単一の集積回路基板として構成することができる。このために、集積回路基板を基本的にＬ字型とすることができる。
【０１４４】
本明細書のいくつかの実施形態によれば、レンズアセンブリ６１７は、（第１レンズ６０９と関連付けられる）第１作動距離から、（第２レンズ１１１と関連付けられる）第２作動距離に変えて、異常又は興味対象物（例えばポリープ）の画像の倍率を上げるために、プロセッサによって動的に切り替わる２つのレンズ６０９及び６１１を含む。当該異常は、第１多焦点側方向き光学アセンブリ６０２及び関連要素によって撮像される。
【０１４５】
本明細書の態様及び実施形態によれば、第１作動距離から第２作動距離への変更によって、画像センサ６１５が生成できる画像の倍率を上げて画像を改善することができる。第２作動距離に変更することによって、変調伝達関数（ＭＴＦ）が改善するとともに、第１通常レンズ６０９のより長い被写界深度（ＤＯＦ）と比較してより短い被写界深度に適合した収差の質を持った、レンズ６１１を使用できる。例えば一実施形態では、レンズアセンブリ６１７は、レンズ６０９がもたらす約２０ミリメートルの第１作動距離と、レンズ６１１がもたらす約５ミリメートルの第２作動距離とを提供する。あるいは別の実施形態では、レンズアセンブリ６１７は、レンズ６０９がもたらす約１０ミリメートルの第１作動距離と、レンズ６１１がもたらす約２ミリメートルの第２作動距離とを提供する。レンズアセンブリ６１７は他の作動距離（例示的には２ミリメートルから４０ミリメートルの範囲）を有する他のレンズを備えることができることを理解するはずであり、かかるレンズは本明細書の範囲内である。
【０１４６】
本明細書の態様に従って、レンズアセンブリ６１７は、レンズアセンブリ６１７に含まれる光学素子を制御するように構成される１つ以上の駆動素子を含む。この１つ以上の駆動素子は、圧電素子、電気エンジン、ソレノイド、ニチノールエンジン又はこれらの組み合わせを備える。好ましい実施形態では、駆動素子は少なくとも１つの圧縮空気機関を備える。光学素子は、レンズ（レンズ６０９，６１１等）、ミラー、回折素子又はこれらの組み合わせを備える。
【０１４７】
様々な実施形態において、駆動素子はプロセッサによって駆動されて、レンズ６０９を光路６１０の外へ押し、移動させ又は引き、そしてレンズ６１１を光路６１０上へ押し、移動させ又は引き、撮像センサ６１５から異常又は興味対象物まで視線を接続する光路は第１レンズ６０９又は第２レンズ６１１を通過する。いくつかの実施形態において、内視鏡先端部分６００ａは、第２側方向き撮像センサ６２５（電荷結合素子（ＣＣＤ）撮像センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ等）を備える。第２側方向き撮像センサ６２５を、集積回路基板６２６に実装する。集積回路基板６２６を硬性又は軟性とすることができる。集積回路基板６２６は、第２側方向き撮像センサ６２５に必要な電力を供給し、撮像センサ６２５が撮像した静止画像及び／又はビデオフィードを得る。集積回路基板６２６を、内視鏡の長尺シャフトを通る電気チャンネルを経由して装着された電気ケーブルのセットに接続する。
【０１４８】
第２側方向き撮像センサ６２５は、側方向き撮像センサ６２５の最上部に実装され、画像を受け取るために必要な光学系を提供するためのレンズアセンブリ６２７を有する。レンズアセンブリ６２７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。一実施形態において、レンズアセンブリ６２７は、約２ミリメートル〜６ミリメートルの作動距離を提供する。他の実施形態において、レンズアセンブリ６２７は、２ミリメートルから４０ミリメートルの作動距離を提供する。第２側方向き撮像センサ６２５及びレンズアセンブリ６２７を共同で「第２側方向きビュー素子」と呼ぶ。
【０１４９】
レンズアセンブリ６２７の視野を照射するために、１つ以上の別個の側方照明６２８をレンズアセンブリ６２７に隣接させて配置する。任意に、別個の前方照明６２８を、側方向き撮像センサ６２５が実装される、同一の集積回路基板６２６に取付けることができる。
【０１５０】
したがって、いくつかの実施形態では、第２側方向きビュー素子は、レンズアセンブリ６２７と集積回路基板６２６に実装された側方向き撮像センサ６２５とを備え、少なくとも１つの照明６２８と関連付けられて、第２側方向き光学アセンブリを構成する。
【０１５１】
別の構成では、集積回路基板６０６，６１６及び６２６を、前方向き撮像センサ６０５と側方向き撮像センサ６１５及び６２５との両方が実装される、単一の集積回路基板として構成する。このために、集積回路基板を基本的に上下が反転したＵ字型とする。
【０１５２】
特定の実施形態において、レンズアセンブリ６２７を、上述した２つのレンズ（例えば第１レンズ６０９及び第２レンズ６１１）を備えるレンズアセンブリ６１７に類似する、多焦点（例えば２焦点）レンズアセンブリとすることもできる。プロセッサは、第２側方向き光学アセンブリ６０３が撮像した興味対象物の画像の倍率を上げるために、当該２つのレンズを動的に切り替えて、第１作動距離から第２作動距離に変えることができる。
【０１５３】
任意かつ付加的に、本明細書で上述した１つ以上のレンズアセンブリは、オートフォーカスズームシステム、光学ズームシステム及び／又はデジタルズームシステムを更に備えることができる。
【０１５４】
わかりやすく説明するために、図６Ａは、多焦点マルチビュー素子内視鏡先端部分６００ａのビュー素子、関連要素及び照明（これらをまとめて光学アセンブリという）のみを表す。内視鏡先端部分６００ａは、複数の処置具を同時に挿入することを可能にする１つ以上の作業チャンネルを備え得ることが理解される。同様に、内視鏡先端部分６００ａは、１つ以上の流体チャンネルを含むことができる。当該流体チャンネルは例えば、前方流体インジェクタ、側方流体インジェクタ及び／又は経路流体インジェクタの少なくとも１つに別個に供給するために、並びに経路流体インジェクタを通じて別個に吸引を行うためのものである。内視鏡先端部分６００ａは、内視鏡のカメラ及び照明を制御するために、長尺シャフト及び／又は屈曲部を通って装着される１つ以上の電気ケーブルも備えることができる。
【０１５５】
これから図６Ｂを参照する。図６Ｂは、ある実施形態に従い、２つの第１側方向きビュー素子を備え、ひいては２つの光学アセンブリを備える、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分６００ｂの断面図を示す。内視鏡先端部分６００ｂは、２つの第１側方向き光学アセンブリ６０２Ａ及び６０２Ｂを備える。これら光学アセンブリは、共同で「複合多焦点光学アセンブリ」とも呼ばれ、内視鏡（大腸内視鏡等）の先端側端部の第１側面について向いた視野を有する。いくつかの実施形態において、内視鏡先端部分６００ｂは、第１の側に対して反対側の第２の側を向く、付加的な側方向き光学アセンブリ６０３を備えることもできる。
【０１５６】
第１側方向き第１ビュー素子６０２Ａは、その最上部に取付けられて画像を受け取るために必要な光学系を提供するレンズアセンブリ６１７を有する、側方向き撮像センサ６１５を備える。側方向き撮像センサ６１５は、集積回路基板６１６に実装される。レンズアセンブリ６１７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。一実施形態では、レンズアセンブリ６１７は、約４ミリメートルから４０ミリメートルの作動距離を提供する。別の実施形態では、レンズアセンブリ６１７は、２ミリメートルから５ミリメートルの作動距離を提供する。側方向き撮像センサ６１５及びレンズアセンブリ６１７は、集積回路基板６１６に連結されるとともに少なくとも１つの照明６１８Ａに関連付けられた場合に、共同で、「第１側方向き第１光学アセンブリ」と呼ばれる。
【０１５７】
第１側方向き第２ビュー素子６０２Ｂは、その最上部に取付けられて画像を受け取るために必要な光学系を提供するレンズアセンブリ６３７を有する、側方向き撮像センサ６３５を備える。側方向き撮像センサ６３５は、集積回路基板６３６に実装される。レンズアセンブリ６３７は、複数の固定式又は可動式のレンズを備える。レンズは、少なくとも９０°であり基本的には最大１８０°の視野角を提供する。一実施形態では、レンズアセンブリ６３７は、約２ミリメートルから５ミリメートルの作動距離を提供する。別の実施形態では、レンズアセンブリ６３７は、３ミリメートルから６ミリメートルの作動距離を提供する。側方向き撮像センサ６３５及びレンズアセンブリ６３７は、集積回路基板６３６に連結されるとともに少なくとも１つの照明６１８Ｂに関連付けられた場合に、共同で、「第１側方向き第２光学アセンブリ」と呼ばれる。
【０１５８】
ある実施形態によれば、第１側方向き第１ビュー素子６０２Ａは、第１側面に対する通常使用するビュー素子であり、当該ビュー素子は、撮像センサ６１５と、２ミリメートルから４０ミリメートルの第１作動距離を提供するレンズ６１９を有するレンズアセンブリ６１７とを備える。例えば患者の大腸内で内視鏡先端部分６００ｂを移動させるために、レンズ６１９を内視鏡手技中に使用する。レンズ１０９は、比較的長い距離から比較的低い倍率で、興味対象物を特定するように構成される。レンズアセンブリ６１７の視野を照射するために、１つ以上の別個の照明６１８Ａをレンズアセンブリ６１７に隣接させて配置する。任意に、別個の側方照明６１８Ａを、側方向き撮像センサ６１５が実装される、同一の集積回路基板６１６に取付ける。
【０１５９】
第１側方向き第２ビュー素子６０２Ｂは、より大きな倍率のカメラであり、当該カメラは、撮像センサ６３５と、２ミリメートルから６ミリメートルの第２作動距離を提供するレンズ６３１を有するレンズアセンブリ６３７とを備える。レンズ６３１は、特定した興味対象物の倍率を拡大させるように構成される。レンズアセンブリ６３７の視野を照射するために、１つ以上の別個の照明６１８Ｂをレンズアセンブリ６３７に隣接させて配置する。任意に、別個の側方照明６１８Ｂを、側方向き撮像センサ６３５が実装される、同一の集積回路基板６３６に取付ける。
【０１６０】
特定の実施形態によれば、内視鏡先端部分６００ｂは、撮像センサ６０５に装着されたレンズアセンブリ６０７を有する前方向き光学アセンブリ６０１を備え、次に撮像センサ６０５は集積回路基板６０６に実装される。前方向き光学アセンブリ６０１は、１つ以上の別個の関連照明６０８も有する。様々な実施形態において、内視鏡先端部分６００ｂは、撮像センサ６２５に装着されたレンズアセンブリ６２７を有する第２側方向き光学アセンブリ６０３も備え、次に撮像センサ６２５は集積回路基板６２６に実装される。第２側方向き光学アセンブリ６０３は、１つ以上の別個の関連照明６２８を有する。さまざまな実施形態において、第１側方向き光学アセンブリ６０２Ａ及び第２側方向き光学アセンブリ６０３の光軸が、内視鏡の先端側端部から６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の距離に存在するように、これらの光学アセンブリは位置付けられる。様々な実施形態において、第１側方向き光学アセンブリ６０２Ａ及び６０２Ｂ並びに前方向き光学アセンブリ６０１及び第２側方向き光学アセンブリ６０３はそれぞれ、１５０°〜１７０°の範囲の視野角（ＦＯＶ）を有する。
【０１６１】
任意に、さらなる実施形態において、光学アセンブリ６０３は、本明細書で上述した第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａ及び第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂに類似する、２つの第２側方向き光学アセンブリを備えることもできる。いくつかの実施形態に従って、前方向き光学アセンブリ６０１の焦点距離は、約１．１ｍｍのオーダーである一方、第１及び第２側方向き光学アセンブリ６０２（６０２Ａ，６０２Ｂ），６０３の焦点距離は、約１．０ｍｍのオーダーである。
【０１６２】
これから、図７Ａから７Ｃと共に図６Ａ、６Ｂを参照する。図７Ａから７Ｃは、特定の実施形態に従い、多焦点マルチカメラ内視鏡ディスプレイにおけるシステム７００に表示可能なコンテンツの例を示す。内視鏡ディスプレイシステム７００は、前方ビュースクリーン７０１と、第１側方ビュースクリーン７０３と、第２側方ビュースクリーン７０５とを備える。前方向きビュースクリーン７０１は図６Ａ，６Ｂに表す前方向き光学アセンブリ６０１が撮像した画像を表示するために使用され、第１側方ビュースクリーン７０３は図６Ａに示す第１側方向き光学アセンブリ６０２が撮像した画像又は図６Ｂに示す第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａが撮像した画像を表示するために使用され（内視鏡先端部分６００ａと６００ｂのどちらが使用されたかによる）、第２側方ビュースクリーン７０５は図６Ａ，６Ｂに示す第２側方向き光学アセンブリ７０３が撮像した画像を表示するために使用される。したがって、図６Ａの内視鏡先端部分６００ａを使用する場合に、前方ビュースクリーン７０１は前方向き光学アセンブリ６０１が撮像した画像を表示する一方、側方向きスクリーン７０３及び７０５はそれぞれ図６Ａに示す第１及び第２側方向き光学アセンブリ６０２，６０３が撮像した画像を表示することを理解するはずである。あるいは、図６Ｂの内視鏡先端部分６００ｂを使用する場合に、前方ビュースクリーン７０１は前方向き光学アセンブリ６０１が撮像した画像を表示する一方、側方向きスクリーン７０３及び７０５はそれぞれ、デフォルトでは図６Ｂに示す第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａ及び第２側方向き光学アセンブリ６０３が撮像した画像を表示する。
【０１６３】
したがって、スクリーン７０１，７０３及び７０５は、図６Ａ，６Ｂに示すマルチカメラ内視鏡先端部分６００ａ又は６００ｂが撮像した複数視野を同時に表示するように構成される。マルチカメラ内視鏡先端部分６００ａ又は６００ｂは、３３０°の拡大された視野を提供し、臨床医が、興味対象物又は異常を特定し処置するために、調査領域を通って内視鏡先端部分を都合良く移動できるようにする。
【０１６４】
図７Ａは、第１側方ビュースクリーン７０３に表示される、大腸７０７と、大腸のひだ７０９と興味対象物（ポリープ７１１等）との前方及び側方ビューの典型的な画像を表す。当該画像は、第１側方向き光学アセンブリ６０２又は第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａ（内視鏡先端部分６００ａと６００ｂのどちらが使用されたかによる）によって撮像される。符号７１１’’が付されたポリープ３１１の拡大画像を含む拡大画像７２０を表す、第１側方ビュースクリーン７０３の分解図を示す。
【０１６５】
内視鏡手技中、臨床医又はオペレータは、体腔（大腸等）内で内視鏡先端部分６００ａ及び６００ｂを使用するときに、図６Ａに表す光学アセンブリ６０１，６０２及び６０３（又は図６Ｂに表す光学アセンブリ６０１，６０２Ａ及び６０３）によって伝達された画像（一般にビデオフィード）を観察しながら、内視鏡先端部分６００ａ（又は６００ｂ）を前進させる。ある実施形態によれば、オペレータは、大腸の壁にポリープ７１１を特定し又は発見した時に、内視鏡先端部分６００ａ（又は内視鏡先端部分６００ｂ）をポリープ７１１の付近に移動させ又は前進させることができ、図６に表す第２作業距離のレンズ６１１を有する第１側方向き光学アセンブリ６０２を使用して、ポリープの画像を拡大することができる。他の実施形態では、オペレータは、図６Ｂに表す第２作業距離のレンズ６３１を備える第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂを使用して、ポリープの画像を拡大することができる。拡大画像７１１’’が表すポリープ７１１の状態に従って、オペレータは、内視鏡の作業チャンネルを通じて処置具を挿入して、ポリープ７１１の試料又は当該ポリープ全体を、生検のために、除去、処置及び／又は抽出するかを決めることができる。
【０１６６】
これから、側方ビュースクリーン７０３上の拡大画像３１１’’を表す図７Ｂを参照する。ポリ-プ３１１を大きく拡大させて表示しており、ポリ-プ３１１は側方ビュースクリーン７０３の広い部分を占める。一方、例えば大腸７０７及び大腸のひだ７０９の画像は、デフォルトの倍率で前方スクリーン７０１上に表示される。しかしながら、前方ビュースクリーン７０１及び第２側方ビュースクリーン７０５で画像をデフォルトの倍率で表示しながら、第１側方ビュースクリーン７０３で、ポリープ３１１に例えば約３０％以上だけズームインし拡大することは、オペレータにとって視線方向を見失うおそれ、一般に眼精疲労のおそれ及び違和感を感じるおそれがあり、これによりオペレータがポリープを首尾良く調査、処置及び／又は除去することに支障をきたすおそれがある。
【０１６７】
これから、第１側方ビュースクリーン７０３上の拡大画像と、暗くし、黒くし又は無効にした前方ビュースクリーン７０１及び第２側方ビュースクリーン７０５とを表す図７Ｃを参照する。ポリ-プ３１１を大きく拡大させて表示しており、ポリープ３１１は第１側方ビュースクリーン７０３の大きな部分を占める一方、他の２つのスクリーン７０１及び７０５を無効にし、黒くし及び／又は暗くしている。前方ビュースクリーン７０１及び第２側方ビュースクリーン７０５を無効にし、黒くし及び／又は暗くすることによって、オペレータは、視覚的に妨害され又は混乱することなく、拡大されたポリープ画像３１１’’を調査できる。
【０１６８】
本明細書の態様及び実施形態によれば、プロセッサは、以下のふるまいを任意の順序で実施するように構成される。
・前方向き光学アセンブリ６０１のスイッチを切り、関連照明６０８のスイッチを切り、及び／又は前方ビュースクリーン７０１の表示のスイッチを切り、黒くし若しくは暗くする、
・第２側方向き光学アセンブリ６０３のスイッチを切り、関連照明６２８のスイッチを切り、及び／又は第２側方ビュースクリーン７０５の表示のスイッチを切り、黒くし若しくは暗くする、
・ズームインするために、第１側方向き光学アセンブリ６０２の作動距離を、第１レンズ６０９を外に移動させその代わりに第２レンズ６１１を光路６１０内に移動させることによって、第１作動距離から第２作動距離に切り替える（内視鏡先端部分６００ａが使用されている場合）あるいは、ズームインするために、例えば給電を断つことによって、第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａ（第１作動距離を有する）のスイッチを切り、非アクティブ化し又は無効にするとともに、例えば給電をすることによって、第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂ（第２作動距離を有する）のスイッチを入れ、アクティブ化し又は有効にする（内視鏡先端部分６００ｂが使用されている場合）
【０１６９】
このことによって、第１側方ビュースクリーン７０３は、それ以前の拡大されていないポリープ画像３１１の代わりに拡大されたポリープ画像７１１’’を表示しながら、前方ビュースクリーン７０１及び第２側方ビュースクリーン７０５を無効にでき、黒くでき又は暗くできる。
【０１７０】
これから、特定の実施形態に従い、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分、体腔の内壁及び興味対象物の斜視図を表す図８Ａを参照する。内視鏡先端部分８００（図６Ａ，６Ｂの内視鏡先端部分６００ａ又は６００ｂとすることができる）は、前方向きビュー素子又はカメラ８０１と、１つ以上の前方向き照明８０２と、作業チャンネル８０３と、カメラ８０１及び照明８０２を洗浄する流体インジェクションチャンネル８０４及び８０５と、多焦点側方向きビュー素子８１１と、１つ以上の側方向き照明８１２とを備える。また様々な代替的実施形態において、内視鏡先端部分８００は任意に、多焦点ビュー素子８１１とは反対側に位置付けられた、他の側方向きビュー素子と１つ以上の関連側方向き照明とを備える。
【０１７１】
いくつかの実施形態によれば、用語「体腔の内壁」は例えば、大腸又は腸の内壁を含む。例えば大腸の壁とすることができる体腔８５０の内壁付近に存在する、マルチカメラ内視鏡の先端部分８００を示す。当該内壁は、更なる調査を必要とすることがある異常又は興味対象物８６０を有する。この更なる調査のために、多焦点側方向きビュー素子８１１の動作作動距離を、第１作動距離（例えば図６Ａのレンズ６０９が提供し又は図６Ｂの第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ｂが提供する）から、より大きな倍率すなわち第２作動距離（例えば図６Ａのレンズ６１１が提供し又は図６Ｂの第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂが提供する）に変える。ある態様によれば、より大きな倍率すなわち第２作動距離を示す矢印８１０で表すように、興味対象物８６０が多焦点側方向き光学アセンブリ８１１に近すぎることがある。図８Ａに示すように、対象物８６０に対する距離は、より大きな倍率のレンズ６１１の作動距離又は第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂが提供する作動距離と合致しないため、より大きな倍率の作動距離にズームインし又は移ると、図７に示す側方ビュースクリーン７０３上に、不鮮明な対象物８６０の画像が生成されるおそれがある。
【０１７２】
これから、特定の実施形態に従う、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分８００及び膨張した大腸の斜視図を示す、図８Ｂを参照する。様々な実施形態において、体腔８５０の内壁は、内視鏡先端部分８００から押しやられ、それによって多焦点側方向きビュー素子８１１の内壁に対する距離が大きくなり、矢印８１０で示す作動距離が、側方向きビュー素子８１１から興味対象物８６０までの距離と概ね合致する。一実施形態では、例えば流体インジェクションチャンネル８０４を通じてガスを大腸へ噴射することによって、多焦点側方向きビュー素子８１１から体腔８５０の内壁までの距離を大きくし又は調整する。
【０１７３】
これから、特定の実施形態に従い、体腔の内壁と接触するように構成される、１つ以上好ましくは３つ以上の距離決定部材を備える、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分８００の斜視図を表す図８Ｃを参照する。本明細書の態様によれば、距離決定部材又はスペーサ（スペーサ８０７Ａ及び８０７Ｂ等）を、先端部分８００から半径方向外側へ引き出し、延在させ又は展開させる。距離決定部材又はスペーサは、多焦点側方向きビュー素子８１１と体腔８５０の内壁との間の距離を維持するように構成される。本実施形態では図８Ｃに示す２つの距離決定部材８０７Ａ，８０７Ｂを設ける一方、より好ましい実施形態では３つ以上のかかる距離決定部材が設けられる。代替的な実施形態では、１つ以上の距離決定部材又はスペーサを利用する。第１距離決定部材８０７Ａ及び第２距離決定部材８０７Ｂは、多焦点側方向きビュー素子８１１から対象物８６０まで、（例えば図６Ａに表されるレンズ６１１が提供する又は図６Ｂの第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂが提供する）より大きな倍率すなわち第２作動距離と合致する一定の距離を維持するために、体腔４５０の内壁と接触するように構成される。したがって、第１距離決定部材８０７Ａ及び第２距離決定部材８０７Ｂは、先端部分８００の半径方向外側に及ぶ寸法及び／又は先端部分８００の半径方向外側の位置に配置され、多焦点側方向きビュー素子８１１が撮像する、側方ビュースクリーン７０３（図７Ｃに表される）上に表示される拡大画像を安定して取得できるように構成される。
【０１７４】
様々な実施形態において、１つ以上の距離決定部材８０７Ａ及び８０７Ｂは、先端部分８００の先端側端部に装着される、又は起動若しくは作動されたときに先端部分８００から半径方向外側に引き出される、展開可能なリングである。リングの起動又は展開は、例えば一実施形態では内視鏡先端部分８００を含む内視鏡のハンドルのボタン又はスイッチを押下することによって行う。あるいは多焦点側方向きビュー素子８１１が（例えば図６Ａに表されるレンズ６１１が提供する又は図６Ｂの第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂが提供する）第２作動距離で拡大画像を取得できるときに、リングを自動的に展開させるように、内視鏡と関連付けられるプロセッサを構成することによって行う。代替的な実施形態では、１つ以上の距離決定部材８０７Ａ、８０７Ｂを、図４の突起４１５，４１５，４１７に類似する突起又はスペーサとして設計する。
【０１７５】
様々な実施形態において、距離決定部材又はスペーサ８０７Ａ，８０７Ｂの半径方向突出高さ‘Ｈ’を、１．５ｍｍから７ｍｍの範囲にする。一実施形態では、１つ以上の距離決定部材又はスペーサ８０７Ａ，８０７Ｂの半径方向突出高さ‘Ｈ’を２ｍｍに制限して、ビュー素子８１１の視界がスペーサ８０７Ａ，８０７Ｂによってひずまないことを確保する。様々な実施形態において、１つ以上の距離決定部材８０７Ａ，８０７Ｂは互いに、任意の２つの連続する距離決定手段間の距離‘Ｄ’が８ｍｍから１０ｍｍの範囲又は１０ｍｍから１５ｍｍの範囲になるように、間隔を空けて配置される。
【０１７６】
図９は、内視鏡（大腸内視鏡等）の多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分を用いて、体腔（大腸等）内の領域又は興味対象物の拡大された眺めを取得する方法９００の例示的な複数ステップを示すフローチャートである。内視鏡と関連付けられたプロセッサは、方法９００を実施するように構成される。これから図６Ａ，６Ｂ及び９を参照して、ステップ９１０では、多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分（例えば先端部分６００ａ又は６００ｂ）を、少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリ（すなわち先端部分６００ａの第１側方向き光学アセンブリ６０２又は先端部分６００ｂの第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａ）を第１動作モードとして、患者の大腸内で移動させて、異常、領域又は興味対象物（ポリープ等）を特定する。第１動作モードの間、少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリは、第１作動距離で大腸の画像及び／又はビデオを取得する。少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリは、内視鏡先端部分６００ａ又は６００ｂのどちらが使用されているかによって、第１レンズ６０９又は（第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂが無効となっている間）第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａを使用して、第１作業距離で作動できる。ある実施形態では、内視鏡先端部分をデフォルトでは第１モードで動作させる。
【０１７７】
少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリから取得した第１動作モードの画像及び／又はビデオを特定された異常と一緒に、対応する第１側方ビュースクリーンに表示するとともに、前方及び第２側方向き光学アセンブリからそれぞれ取得した画像及び／又はビデオを、対応する前方及び第２側方向きスクリーンに表示する。少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリが撮像した時に、第１側方ビュースクリーン上に見える特定された異常は、また前方向き光学アセンブリが重複視野において撮像した時に、前方ビュースクリーンにも同時に表示されることを認識するはずである。様々な実施形態において、第１動作モードの間、異常を撮像した第１作動距離に対する画像では、１００ｘから６ｘまでの倍率が可能である。
【０１７８】
ステップ５２０では、プロセッサは、特定された異常を含む拡大画像を取得して第１側方ビュースクリーンに表示するために、少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリが第２動作モードで作動できるようにする。第２動作モードの間、少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリは、第２作動距離で拡大画像を取得する。少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリは、内視鏡先端部分６００ａ又は６００ｂのどちらが使用されているかによって、第２レンズ６１１を使用するように切り替えることによって、又は（第１側方向き第１光学アセンブリ６０２Ａを同時に無効にしながら）第１側方向き第２光学アセンブリ６０２Ｂを作動させることによって、第２作業距離で作動できる。様々な実施形態において、第２動作モードの間、異常を撮像した第２作動距離に対する画像では、２５０ｘから１００ｘまでに及ぶ倍率が可能である。
【０１７９】
ある実施形態によれば、少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリと特定された異常又は興味対象物との間の距離は、１つ以上の距離決定部材（例えば図８Ｃの部材８０７Ａ，８０７）を内視鏡先端部の先端側端部から半径方向外側へ展開するとともに、１つ以上の距離決定部材が大腸の異常又は内壁に接触し、それによって概ね第２作動距離を維持するまで先端部分を前進させることによって維持される。この実施形態では、距離決定部材を、部分的に又は完全に、格納又は展開することによって、一実施形態ではリングである距離決定部材の半径方向外側に展開される広がり又は範囲を変えることができる。他の実施形態では、距離決定部材を先端側端部に付着させることによって、第２作動距離に概ね合致する半径方向における固定の広がり又は範囲をもたらす。
【０１８０】
他の実施形態によれば、内視鏡先端部分から大腸の内壁に位置する興味対象物を押しやるために体腔（大腸等）を膨張させ、それによって少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリから内壁までの距離を大きくして、作動距離を多焦点側方向き光学アセンブリから興味対象物まで距離に概ね合致させる。一実施形態では、例えば先端部分の先端側端部に配置された流体インジェクションチャンネルを通じてガスを大腸に噴出することによって、少なくとも１つの多焦点側方向き光学アセンブリから体腔の内壁までの距離を大きくし又は調整する。
【０１８１】
ステップ５３０では、第１側方ビュースクリーン上の拡大画像の倍率が所定の割合を超える場合に、プロセッサは以下のふるまいのいずれか１つ又はこれらの組み合わせを実施する。すなわち、第１側方ビュースクリーン上の拡大画像の倍率が所定の割合を超える場合に、ａ）前方及び第２側方向き光学アセンブリと関連付けられた照明のスイッチを入れたまま、かつ前方及び第２側方向きスクリーンのスイッチも入れ続けたまま、前方及び第２側方向き光学アセンブリのスイッチを切る又は無効にする、ｂ）前方及び第２側方向き光学アセンブリはライブ画像及び／若しくはビデオストリームを生成し続けたまま、かつ前方及び第２側方向きスクリーンのスイッチも入れ続けたまま、前方及び第２側方向き光学アセンブリと関連付けられる前方及び第２側方照明のスイッチを切る、並びに／又はｃ）前方及び第２側方向き光学アセンブリはライブ画像及び／若しくはビデオストリームを生成し続けたまま、かつ前方及び第２側方向き光学アセンブリと関連付けられる照明のスイッチも入れたまま、前方及び第２側方向きスクリーンの画像及び／若しくはビデオの表示のスイッチを切る、暗くする又は黒くする、ことをプロセッサは可能にする。いくつかの実施形態では、所定の倍率の割合は、約３０％以上である。
【０１８２】
必要ならば、拡大画像を見ながら、異常又は興味対象物の試料又は全体を、生検のために、除去、処置及び／又は抽出するために、内視鏡の側方サービス又は作業チャンネルを通じて処置具を挿入することができる。ある実施形態によれば、内視鏡のハンドルのボタン又はスイッチを作動させることで、プロセッサに内視鏡先端部分の動作モードを第１動作モードから第２動作モードに切り替えさせる。
【０１８３】
図１，２の内視鏡先端部分１００ａ，１００ｂでは前方向き光学アセンブリ１０１（又は１０１Ａ，１０１Ｂ）として構成される単一の多焦点光学アセンブリを図示し、図６Ａ，６Ｂの内視鏡先端部分６００ａ，６００ｂでは第１側方向き光学アセンブリ６０２（又は６０２Ａ，６０２Ｂ）として構成される単一の多焦点光学アセンブリを図示しているが、様々な代替的実施形態において、多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分は複数の多焦点光学アセンブリを備えることができることを理解するはずである。例えば、様々な実施形態の内視鏡先端部分は、前方向き光学アセンブリ並びに第１及び／又は第２側方向き光学アセンブリとして構成される、少なくとも２つそして３つまでの多焦点光学アセンブリを備えることができる。複数の多焦点光学アセンブリを備える当該内視鏡先端部分では、拡大された又は微視的な眺めにおける異常を観察するために最も良く適合し、位置付けられ又は方向付けられた多焦点光学アセンブリは，第２動作モードで作動して、対応するスクリーン上に拡大された眺めを表示することができる一方、残りの光学センブリ及び／又は対応するスクリーンを無効にし及び／又は暗くする。
【０１８４】
図１０Ａ及び１０Ｂは、異常又は興味対象物１０２２（ポリープ等）を有する、体腔（大腸等）の内壁１０２０の画像及び／又はビデオを眺め取得するために使用される内視鏡先端部分１０００を示す。先端部分１０００は、集積回路基板に装着された撮像センサ１００５と、撮像センサ１００５に装着されて画像を撮像するレンズアセンブリ１００７と、１つ以上の関連照明（照明１００８及び１００９等）とを備える光学アセンブリ１００１を有する。第１照明１００８は第１範囲の照明１０３０を生成し、第２照明１００９は第２範囲の照明１０３２を生成する。
【０１８５】
図１０Ａに表すように、先端部分１０００が体腔を通って移動している間、光学アセンブリ１００１はポリープ１０２２から第１作動距離の位置に配置され、当該位置で第１及び第２範囲の照明はポリ-プ１０２２を十分に照射して、撮像センサ１００５及びレンズアセンブリ１００７によってポリープ１０２２の画像を撮像することができる。いったんポリープ１０２２が特定されると、（例えばポリープ１０２２を細かに分析するため）ポリープ１０２２の拡大された画像又は眺めを取得するために、図１０Ｂに表すように内視鏡先端部分１０００は直ちにポリープ１０２２により近い第２作動距離まで接近する。第２作動距離は第１作動距離よりも短く、図１０Ｂに表すように、（より短い）第２作動距離では、第１範囲の照明１０３０及び第２範囲の照明１０３２はポリープ１０２２を部分的に又は完全に照射できない。したがって、仮にレンズアセンブリ１００７が、第２作動距離においてポリープ１０２２の画像を撮像するのに十分な作動距離又は視野を提供する光学素子（レンズ等）を備えたとしても、適切な照明が無いために、ポリープ１０２２の画像を観察又は取得する能力が少なくなる。
【０１８６】
ゆえに、ある態様に従って、本明細書は、照明又は１つ以上の照明の視野を調整し、向け直し又は再分配して、光学アセンブリを使用して興味対象物の拡大画像及び／又はビデオを観察又は取得するために、興味対象物への十分な照射を促進するシステム及び方法を開示する。
【０１８７】
図１１Ａから１１Ｊは、少なくとも１つの光学アセンブリと、１つ以上の関連照明と、関連光調整要素とを有する、様々な実施形態の内視鏡の内視鏡先端部分１１００ａから１１００ｇの断面図を示す。（関連照明及び光調整要素と共に提供される）少なくとも１つの光学アセンブリを、前方向き光学アセンブリ、第１側方向き光学アセンブリ及び／又は第２側方向き光学アセンブリとして構成できることが理解されるはずである。したがって様々な実施形態において、内視鏡先端部分は、種々の実施形態では１５０°〜１７０°の範囲の視野角（ＦＯＶ）をそれぞれ有する、前方向き光学アセンブリ、第１側方向き光学アセンブリ及び／又は第２側方向き光学アセンブリとして構成される、１つ、２つ及び最大３つの光学アセンブリを備える、多焦点マルチカメラ先端部分である。また、前方向き光学アセンブリ、第１側方向き光学アセンブリ及び／又は第２側方向き光学アセンブリとして構成される最大３つの光学アセンブリを備えるマルチカメラ先端部分の様々な実施形態では、前方向き光学アセンブリの焦点距離は１．１ｍｍのオーダーである一方、第１及び／又は第２側方向き光学アセンブリの焦点距離は１．０ｍｍのオーダーである。またいくつかの実施形態では、第１及び／又は第２側方向き光学アセンブリは、これらの光軸が内視鏡の先端側端部から６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の距離に存在するように位置付けられる。
【０１８８】
図１１Ａ及び１１Ｂは、第１実施形態に従い、集積回路基板に装着された撮像センサ１１０５と、撮像センサ１１０５に装着され、第１レンズ１１０７ａ及び第２レンズ１１０７ｂを含むレンズアセンブリ１１０７と、１つ以上の照明（例えば第１照明１１０８及び第２照明１１０９）とを備える、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリ１１０１を有する内視鏡先端部分１１００ａを示す。
【０１８９】
第１レンズ１１０７ａと第２レンズ１１０７ｂとの間の距離を調整可能として、光学アセンブリ１１０１（又はレンズアセンブリ１１０７）の作動距離又は焦点距離を、第１作動距離又は第１焦点距離から第２作動距離又は第２焦点距離に変えることを可能とする。この実施形態では、レンズ１１０７ａ及び１１０７ｂの両方が、共通又は同一の光路又は光軸を持つように配置されることが理解されるはずである。第１作動距離は、内視鏡先端部分１１００ａが体腔（大腸等）を通って移動するときの、典型的又は標準的な作動距離と関連付けられる。第２作動距離は、内視鏡先端部分１１００ａが異常（ポリープ等）の拡大画像を取得するために特定された（分析対象の）異常又は興味対象物のより近くに移動したときの、標準的な作動距離又は第１作動距離よりも短い微視的な作動距離と関連付けられる。
【０１９０】
第１実施形態によれば、内視鏡先端部分１１００ａは、図１１Ａに格納構成で表すとともに図１１Ｂに展開構成で表す、第１及び第２光調整要素１１１８ａも備える。ある実施形態では、光調整要素１１１８ａは、光学アセンブリ１１０１の両側に位置付けられて、光学アセンブリ１１０１が関連照明１１０８，１１０９と共に、第１及び第２光調整要素１１１８ａの間に存在する。ある実施形態では、光調整要素１１１８ａは、光を散乱又は拡散反射するように構成されるランバート反射の表面を有する。当業者は、ランバート反射とは、理想的に「マットな」又は拡散反射する表面を定める特性であることを理解するはずである。ランバート面の観測者に対する見かけ上の輝度は、観測者の観測角にかかわらず同じである。ある実施形態では、光調整要素１１１８ａにランバートコーティングを持たせるエッチングを施す。ランバートコーティングのコーティング材料の範囲には、例えば、ラブスフェア社製スペクトラロン（登録商標）又はスペクトラフレクト（登録商標）が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【０１９１】
一実施形態では、光調整要素１１１８ａは、展開又は突出するために膨張可能であり、電気的及び／又は機械的に作動可能なバルーンである。別の実施形態では、光調整要素１１１８ａは、最初は格納構成で渦巻状に巻き付けられ、その後は展開構成で展開されるスクリーンである。
【０１９２】
臨床医は内視鏡手技中の間、光学アセンブリ１１０１に第１作動距離又は焦点距離を提供させながら、また光調整要素１１１８ａは格納構成をとりながら、内視鏡先端部分１０００ａを体腔を通って移動させ、第１照明１１０８及び第２照明１１０９から放射される光が第１照射モードで（図１０に表されるように）異常を直接明るくし又は照射する。いったん異常が特定されると、内視鏡先端部分１０００ａを異常に接近させて、第１レンズ１１０７ａと第２レンズ１１０７ｂとの間の距離を調整して、光学アセンブリ１１０７が微視的又は第２作動距離を提供できるようにし、（一実施形態ではバルーンである）光調整要素１１１８ａを（例えばバルーンを膨張させることにより）突出又は展開させて、照明１１０８，１１０９から放射される光線を反射又は向け直して複数の斜光線とし、当該斜光線が第２照射モードで異常に向けられる。したがって、第２照射モードにおいて、斜光線は、第２作動距離で異常の拡大画像を観察及び／又は撮像するために、異常を十分に明るくする。
【０１９３】
一実施形態では、バルーンが膨張して展開されるときに、バルーンが多焦点光学アセンブリ１１０１の異常からの距離を第２作動距離又は第２焦点距離に概ね合致させることができるように、バルーンの寸法及び／又はバルーンの膨張量を定める。
【０１９４】
図１１Ｃは、第２実施形態に従う内視鏡先端部分１１００ｂを示す。第２実施形態では、多焦点光学アセンブリ１１０１及び関連照明１１０８，１１０９は、光調整要素１１１８ａが含まれる点で、図１１Ａ及び１１Ｂの第１実施形態に類似する。さらに、第２実施形態では、照明１１０８，１１０９が放射する光が第１及び第２光調整要素１１１８ｂに当たって通過する必要があるように、第１及び第２光調整要素１１１８ｂを第１及び第２照明の光放射面の上に位置付ける。
【０１９５】
様々な実施形態において、光調整要素１１１８ｂは光ディフューザを含み、光ディフューザは例えば、液晶透過型スクリーン、可動かつ半透明のディフューザーフィルム又は量子ウェルディフューザーであるが、これらに限定されるものではない。液晶透過型スクリーン又は可動かつ半透明のディフューザーフィルムの例には、透明なポリマーマトリックス内で分散された液晶材料の微小液滴を有する、ＰＤＬＣフィルムとも呼ばれる、高分子分散型分散型液晶フィルムを含む。透明な電極をフィルムの両側の表面に適用する。電界が無いときには、液晶の微小液滴は光を拡散し、フィルムは半透明となる。しかしながら、電極間に印加される電界によって液晶分子は方向付けられて、フィルムは光を拡散せずに透過させて、フィルムは透明になる。あるいは、ＰＤＬＣフィルムを、電界が無いときには液晶の微小液滴が光を拡散せずに透過させて、フィルムが透明になるように構成することができる。しかしながら、電極間に印加される電界は、液晶分子を方向付けて、光を拡散又は散乱させて、フィルムが半透明になる。
【０１９６】
第１照射モードの間、臨床医が、光学アセンブリ１１０１に第１作動距離又は第１焦点距離を提供させながら、体腔を通って内視鏡先端部分１１００ｂを移動させるときに、光調整要素１１１８ａは格納されており、要素１１１８ｂは、光を、少し拡散させ又は拡散させずに通過させる。しかしながら、第２照射モードの間、臨床医が、第２作動距離を提供する光学アセンブリ１１０１によって拡大された眺め又は画像を撮像するために、内視鏡先端部分１１００ｂを異常に接近させるときに、光調整要素１１１８ｂは光を大きく散乱若しくは拡散させながら通過させ、及び／又は光調整要素１１１８ａは展開構成となって光を乱反射する。有利には、光を散乱又は拡散させることで、第２作動距離における微視的像にとって望ましい、複数の斜光線による照射が得られる。
【０１９７】
有利には、拡散光は大きな照射角度を有する。いくつかの実施形態によれば、拡散光の照射角度をほぼ１８０°とする。いくつかの実施形態によれば、拡散光の照射角度を１２０°〜１８０°の範囲とする。図１３Ａは、電界が光ディフューザに印加されてないときの、光ディフューザ（例えば光調整要素１１１８ａ）における相対照度１３０５の放射角度１３０８に対する変化を極座標で示す図を表す。一実施形態では、光ディフューザは、電界が印加された場合には光を拡散又は散乱させるが、その他の場合は光を透過させる、ＰＤＬＣフィルムである。本明細書で議論したように、ＰＤＬＣフィルムは、透明なポリマーマトリックス内で分散された液晶材料の微小液滴を有する。液晶の各微小液滴は、典型的には光の波長に近い５−１０μｍの寸法の別個の液晶分子を有する。電界を発生させることによって、偏光及び光の拡散の状態も変える。したがって、図１３Ｂに表すように、電界をＰＤＬＣフィルムに印加すると、光の相対照度１３０５’が、前述の照度の広がり１３０５と比較して、より広い放射角度１３０８にわたって広がり又は散乱する。
【０１９８】
図１１Ｄは、先端部分１１００ｃが２種類の光調整要素１１１８ａ，１１１８ｂを備える点で第２実施形態（１１００ｂ）に類似する、第３実施形態に従う内視鏡先端部分１１００ｃを示す。図１１Ｄは具体的には、第２作動距離を提供するように調整された多焦点光学アセンブリ１１０１を有する内視鏡先端部分１１００ｃが、体腔の内壁１１２０に存在する異常１１２２に接近したときにおける、第２照射モードを示す。図に表すように、第２照射モードにおいて、展開構成の光調整要素１１１８ａは、照明１１０８，１１０９の光を乱反射し、また、光調整要素１１１８ｂは、照明１１０８，１１０９からの光を大きく散乱又は拡散させて通過させ、異常１１２２を照射する複数の斜光線１１３０，１１３２を形成する。様々な代替的実施形態において、２種類の光調整要素１１１８ａ，１１８ｂを内視鏡先端部分に設け、微視的視覚化及び微視的像を得るために、２種類の光調整要素１１１８ａ，１１８ｂのいずれか１種類又は２種類を作動させて異常を照射するのに使用することができることを理解するはずである。したがって、様々な実施形態によれば、光調整要素１１１８ａ，１１１８ｂは、微視的像を取得するための暗視野照明を提供するために、光を調整し、向け直し、乱反射させ又は反射するように構成される。異常に対して鋭角であることを特徴とする斜光線としての光を提供することによって、暗視野照明を達成して、異常から多焦点光学アセンブリに直接反射される光を最小限にする。
【０１９９】
図１１Ｅ及び１１Ｆは、第１実施形態（１１００ｂ）に類似するがレンズアセンブリ１１０７が交替可能な第１及び第２レンズ１１０７ａ，１１０７ｂを備える点で異なる、第４実施形態に従う内視鏡先端部分１１００ｄを示す。したがって、第１照射モードの間、図１１Ｅに示す多焦点光学アセンブリ１１０１は、レンズアセンブリ１１０７の光路又は光軸に位置付けられた第１レンズ１１０７ａにより、第１作動距離又は第１焦点距離を提供することができ、その間光調整要素１１１８ａ（バルーン等）は格納構成である。しかしながら、第２照射モードの間、図１１Ｆに示す光学アセンブリ１１０１は、第１レンズ１１０７ａを光路外に移動させるとともに、第２レンズ１１０７ｂを光路又は光軸に挿入することによって、第２作動距離又は第２焦点距離を提供することができ、その間光調整要素１１１８ａは（例えばバルーンを膨張させることにより）展開構成である。
【０２００】
図１１Ｇは、第３実施形態（１１００ｃ）に類似するが、図１１Ｅ，１１Ｆの実施形態のようにレンズアセンブリ１１０７が交替可能な第１及び第２レンズ１１０７ａ，１１０７ｂを備える点で異なる、第５実施形態に従う内視鏡先端部分１１００ｅを示す。これから図１１Ｇを参照して、第１照射モードの間、多焦点光学アセンブリ１１０１は、レンズアセンブリ１１０７の光路又は光軸に位置付けられた第１レンズ１１０７ａにより、第１作動距離又は第１焦点距離を提供することができ、その間光調整要素１１１８ａ（バルーン等）は格納構成であり、光調整要素１１１８ｂ（液晶透過型スクリーン等）は、それを通る光を、少し拡散若しくは散乱させて又は拡散若しくは散乱させずに通過させることができる。しかしながら、第２照射モードの間、光学アセンブリ１１０１は、第１レンズ１１０７ａを光路外に移動させるとともに、第２レンズ１１０７ｂを光路又は光軸に挿入することによって、第２作動距離又は第２焦点距離を提供することができ、その間、光調整要素１１１８ａは展開構成であり、及び／又は光調整要素１１１８ｂはそれを通る光を大きく拡散又は散乱させて通過させることができる。
【０２０１】
図１１Ｈ及び１１Ｉは、第３実施形態（１１００ｃ）に類似するが、先端部分１１００ｆが第１及び第２多焦点光学アセンブリ１１０１，１１０１’（まとめて「複合多焦点光学アセンブリ」と呼ぶ）を備える点で異なる、第６実施形態に従う内視鏡先端部分１１００ｆを示す。第１及び第２多焦点光学アセンブリ１１０１，１１０１’は、集積回路基板にそれぞれ実装される対応撮像センサ１１０５，１１０５’と、撮像センサ１１０５，１１０５’にそれぞれ装着される対応レンズアセンブリ１１０７，１１０７’と、１つ以上の関連照明（照明１１０８，１１０９等）とを備える。第１レンズアセンブリ１１０７によって、光学アセンブリ１１０１は第１作動距離又は第１焦点距離を提供することができる。第２レンズアセンブリ１１０７’によって、光学アセンブリ１１０１’は第２作動距離又は第２焦点距離を提供することができる。これから図１１Ｈを参照して、第１照射モードの間、第１光学アセンブリ１１０１は第１作動距離又は第１焦点距離を提供することができ、第２光学アセンブリ１１０１’は無効になっており、この間、光調整要素１１１８ａ（バルーン等）は格納構成である。しかしながら、第２照射モードの間、図１１Ｉに示すように、第２光学アセンブリ１１０１’は有効になっており第２作動距離又は第２焦点距離を提供することができ、第１光学アセンブリ１１０１は無効になっており、この間、光調整要素１１１８ａは展開構成である。
【０２０２】
図１１Ｊは、第３実施形態（１１００）に類似するが、図１１Ｈ，１１Ｉの実施形態と同様に、先端部分１１００ｇが第１及び第２光学アセンブリ１１０１，１１０１’（「複合多焦点光学アセンブリ」）を備える点で異なる、第７実施形態に従う内視鏡先端部分１１００ｇを示す。図１１Ｊに表すように、第１照射モードの間、第１光学アセンブリ１１０１は第１作動距離又は第１焦点距離を提供することができ、第２光学アセンブリ１１０１’は無効になっており、この間、光調整要素１１１８ａ（バルーン等）は格納構成であり、光調整要素１１１８ｂ（液晶透過型スクリーン等）は、それを通る光を、少し拡散若しくは散乱させて又は拡散若しくは散乱させずに通過させることができる。しかしながら、第２照射モードの間、第２光学アセンブリ１１０１’は有効になっており、第１光学アセンブリ１１０１は無効になっており、この間、光調整要素１１１８ａは展開構成であり、及び／又は光調整要素１１１８ｂはそれを通る光を大きく拡散又は散乱させて通過させることができる。
【０２０３】
様々な実施形態において、第２照射モードの間、医師は、内視鏡のハンドルの少なくとも１つのボタン又はスイッチを作動させることによって、光調整要素１１１８ａ及び／又は１１１８ｂを手動でアクティブ化し、関連プロセッサを起動させて、内視鏡先端部分（１１００ｅ，１１００ｇ）が第１照射モードで作動できるようにする。他の実施形態では、内視鏡先端部分が第２照射モードで自動的に作動できるように、プロセッサを構成する。
【０２０４】
いくつかの代替的実施形態では、照明の照度を調整することができる。幾つかの実施形態によれば、少なくとも１つの照明のスイッチを切る一方、他の照明のスイッチを入れる。更なる実施形態によれば、内視鏡先端部分は、多焦点光学アセンブリから異なる距離に配置される、複数の照明を備える。有利には、第２照射モードにおいて、多焦点光学アセンブリに近接して配置された照明のスイッチを切る一方、多焦点光学アセンブリから比較的より遠くに配置された照明のスイッチを入れ、これらによって異常から多焦点光学アセンブリまで直接反射される光を低減させる。
【０２０５】
図１２は、様々な実施形態に従い、内視鏡（大腸内視鏡等）の多焦点マルチカメラ内視鏡先端部分を用いて、体腔（大腸等）内の領域又は興味対象物の拡大された眺めを取得する方法１２００の例示的な複数ステップを示すフローチャートである。内視鏡に関連付けられるプロセッサは、方法１２００を実施するように構成される。
【０２０６】
これから図１１Ａから１１Ｊ及び１２を参照して、ステップ１２１０では、多焦点マルチカメラ内視鏡の先端部分（例えば先端部分１１００ａから１１００ｇのいずれか１つ）に患者の大腸内を移動させる。様々な実施形態において、内視鏡先端部分は、少なくとも１つそして３つまでの多焦点光学アセンブリを備える。様々な実施形態において、１つ以上の多焦点光学アセンブリを、前方向き光学アセンブリ並びに第１及び／又は第２側方向き光学アセンブリとして構成する。図１１から１１Ｊに示すように、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリは、ａ）少なくとも２つのレンズを有するように構成され、両レンズは少なくとも１つの光学アセンブリの同じ光路若しくは光軸に位置付けられて、２つのレンズ間の距離を調整することによって、第１作動距離若しくは第１焦点距離若しくは第２作動距離若しくは第２焦点距離を提供し、ｂ）少なくとも１つの光学アセンブリの光路若しくは光軸に交替可能に移動する、少なくとも２つのレンズを有するように構成され、第１作動距離若しくは第１焦点距離及び第２作動距離若しくは第２焦点距離を提供し、又は、ｃ）第１光学アセンブリ及び第２光学アセンブリを備える「複合光学アセンブリ」として構成されて、第１光学アセンブリは第１レンズ（若しくは複数のレンズ）を有して、第１作動距離若しくは第１焦点距離を提供するとともに、第２光学アセンブリは第２レンズ（若しくは複数のレンズ）を有して、第２作動距離若しくは第２焦点距離を提供する。本明細書で前に議論したように、第１作動距離又は第１焦点距離は、異常、範囲又は興味対象物の初期特定のために、大腸を通って内視鏡先端部分を移動させる間の、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリの第１動作モードと関連付けられる。第２作動距離又は第２焦点距離は、特定された異常、範囲又は興味対象物の拡大画像を観測、分析、観察及び／又は取得する間の、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリの第２動作モードと関連付けられる。
【０２０７】
また、図１１Ａから１１Ｊに示すように、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリは、１つ以上の照明に関連付けられる。少なくとも１つの多焦点光学アセンブリは、ａ）例えば、ランバート反射の表面を有する膨張可能なバルーンを備える、第１種類の光調整要素（要素１１１８ａ等）にも関連付けられ、光調整要素は、第１照射モードにおいて格納構成であり、第２照射モードにおいて展開されたときに、１つ以上の照明の光を拡散的に散乱し、そのため１つ以上の照明から放射される光が乱反射されて複数の斜光線になり特定された異常、領域若しくは興味対象物に向かう、及び／又はｂ）例えば可動かつ半透明の液晶透過型スクリーン、ディフューザーフィルム又は量子ウェルディフューザー等（ただしこれらに限定されるものではない）の光ディフューザを備える、第２種類の光調整要素（要素１１１８ｂ等）にも関連付けられる。第１照射モードにおいて、光調整要素は、それを通る光を、拡散させず若しくは散乱させず又は比較的少し拡散させて若しくは比較的少し散乱させて通過させることができる一方、第２照射モードにおいて、光調整要素は、それを通る光を、比較的大きく拡散又は散乱させて通過させ、そのため１つ以上の照明から放射される光が散乱して複数の斜光線になり特定された異常、領域若しくは興味対象物に向かう。
【０２０８】
いくつかの実施形態では、第１動作モードは、多焦点光学アセンブリの視野角（ＦＯＶ）が３３０°であり、第１作動距離が４ｍｍから１００ｍｍであることを特徴とする一方、第２動作モードは、ＦＯＶが３０°から８０°、特に４０°であり、第２作動距離が１ｍｍから４ｍｍ又は３ｍｍから６ｍｍであることを特徴とする。様々な実施形態において、第１動作モードの間、異常を撮像した第１作動距離に対する画像では、１００ｘから６ｘの範囲の倍率が可能であり、第２動作モードの間、第２作動距離に対して２５０ｘから１００ｘの範囲の倍率が可能である。
【０２０９】
また、いくつかの実施形態では、第１照射モードは、照射範囲（ＦＯＩ）が１２０°超であり、照射光が異常に直接当たること（明視野照明とも呼ばれる）を特徴とする。別の様々な実施形態では、第１照射モードにおいて、ＦＯＩは１５０°〜１７０°の範囲である。いくつかの実施形態において、第２照射モードは、ＦＯＩが１４０°〜１８０°の範囲であり、照明の斜光線が異常に当たること（暗視野照明とも呼ばれる）を特徴とする。特定の実施形態では、第２照射モードは、ＦＯＩが１１０°〜１７０°の範囲であることを特徴とする。
【０２１０】
ステップ１２１０では、少なくとも１つの光学アセンブリは、患者の大腸内を移動している間、第１動作モードであり、関連する少なくとも１種類の光調整要素は、第１照射モードであり、異常、領域又は興味対象物（ポリープ等）を特定する。一実施形態では、デフォルトで第１動作モード及び第１照射モードが有効である一方、他の実施形態では、医師が内視鏡のハンドルの少なくとも１つのボタン又はスイッチを作動させて、プロセッサを起動させて、内視鏡先端部分が第１動作モード及び第１照射モードで作動できるようにする。移動中、少なくとも１つの多焦点光学アセンブリが取得する大腸の画像及び／又はビデオが、少なくとも１つの関連スクリーン上に表示される。
【０２１１】
ステップ１２２０では、（拡大された表示及び画像を用いてより精密な微視的検査を行うために）内視鏡先端部分を特定された異常に接近させ、少なくとも１つの光学アセンブリを第２動作モードへ切り替え又は動かし、関連する少なくとも１種類の光調整要素を第２照射モードへ切り替え又は動かして、異常の拡大画像を取得する。一実施形態では、医師が少なくとも１つのボタン又はスイッチを作動させて、プロセッサを起動させて、内視鏡先端部分が第２動作モード及び第２照射モードで作動できるようにする。別の実施形態では、内視鏡先端部分が第２動作モード及び照射モードで自動的に作動できるように、プロセッサを構成する。更に別の実施形態では、いったん医師が内視鏡のハンドルの少なくとも１つのボタン又はスイッチを作動させることで、先端部分が第２動作で作動できるようなると、内視鏡先端部分が第２照射モードで自動的に作動できるように、プロセッサを構成する。
【０２１２】
ステップ１２３０では、拡大画像の倍率が所定の割合を超えた場合に、（ステップ１２１０において最適に異常を特定するために使用される）少なくとも１つの多焦点光学アセンブリと、それに関連する少なくとも１種類の光調整要素とをそれぞれ、第２動作モード及び第２照射モードで作動できるようにし、プロセッサは、他の光学アセンブリ及び／又は他の光学アセンブリの関連スクリーン上の表示を無効にするとともに、他の光学アセンブリに関連付けられた１つ以上の照明及び少なくとも１種類の光調整要素も無効にする。当該他の光学アセンブリを多焦点としてもしなくてもよく、それゆえに関連光調整要素を持っていても持っていなくてもよい。いくつかの実施形態では、所定の割合の倍率とは、約３０％以上である。
【０２１３】
必要ならば、拡大画像を見ながら、異常又は興味対象物の試料又は全体を、生検のために、除去、処置及び／又は抽出するために、内視鏡の作業チャンネルを通じて処置具を挿入することができる。
【０２１４】
上記の例は、本明細書の方法及びシステムの多数の応用の単なる例示である。本発明の少数の実施形態のみを本明細書で説明したが、本発明の精神又は範囲から離れることなく、本発明を多数の他の特定の形態で具体化できることを理解できるはずである。したがって、これらの例及び実施形態を例示であると考え限定的であるとは考えず、本発明を添付の特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１１Ｊ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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