(57)【要約】  １つの内視鏡を複数の観察機能を有する内視鏡に拡張できる内視鏡用拡張装置を提供する。  内視鏡（２０）は、対物レンズ（２２）、複数のリレーレンズ系（２４）、アイピース（２６）を備え、射出瞳（Ｅｘｐ）がアイピース（２６）の直後に形成される。アイピース（２６）には取付部（３２）により内視鏡用拡張装置の筐体（３９）が取り付けられる。筐体（３９）には、機能化プラットフォーム（３１）を形成するリレー光学系（３４）及び分岐部（３６）が設けられる。内視鏡用拡張装置（３０）は、内視鏡（２０）の射出瞳（Ｅｘｐ）を、リレー光学系（３４）を用いてアイピース（２６）から離れた位置に移動させる。分岐部（３６）で分岐された光路を伝播した光は、受光部（３８）で受光される。このように構成した内視鏡用拡張装置（３０）を用いることで１つの内視鏡（２０）を複数の観察機能を有する内視鏡に拡張できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、
内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされた光を複数の光路に分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐された何れかの光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられた受光部と、
を備えた内視鏡用拡張装置。
【請求項２】
前記取付部は、前記内視鏡のアイピースに取り付けられる
請求項１に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項３】
前記取付部は、前記内視鏡の射出瞳に対する前記リレー光学系の入射瞳の位置関係を調整する取付調整部を含む
請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項４】
前記リレー光学系は、前記内視鏡により形成される射出瞳を入射瞳として、前記内視鏡の射出瞳をリレーするように取り付けられ、
前記分岐部は、前記リレー光学系の射出側の端部から前記リレー光学系の射出瞳位置までの空間で、かつ前記リレー光学系の光路上に設けられる
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項５】
前記分岐部及び前記受光部の少なくとも一方は、前記リレー光学系の射出瞳位置に対して、前受光部で受光する光の位置を調整する位置調整部を含む
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項６】
前記分岐部は、前記リレー光学系から射出された光の一部を反射し残りの少なくとも一部の光を透過する光学素子を含む
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項７】
前記分岐部は、前記リレー光学系から射出された光を瞳分割により、右目用画像と左目用画像とが得られるように光を分岐し、
前記受光部は、前記分岐部で瞳分割した２つの光の各々を受光可能な位置に配置され、
前記受光部の各々で受光された光から得られる右目用画像と左目用画像とに基づいて立体像を表示する表示部を含む立体カメラ装置である
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項８】
前記分岐部は、前記リレー光学系から射出された光を、所定画素だけ離間した異なる画像が複数得られるように光を分岐し、
前記受光部は、前記分岐部で分割した複数の光の各々を受光可能な位置に配置され、
前記受光部の各々で受光された光から得られる複数の画像を合成して高画質化画像を表示する表示部を含む高画質カメラ装置である
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項９】
前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に、前記分岐部で分岐された何れかの光路を伝播するように、発光する発光部を含む
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１０】
前記発光部は、予め定めたパターン画像を投影する投影装置である
請求項９に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１１】
前記分岐部は、対象物に照射される光と、対象物に照射された光により発生した光とが得られるように光を分岐し、
前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された光を受光し、受光した光に基づいて前記内視鏡により観察した対象物から前記内視鏡の先端までの距離を計測する距離計測装置である
請求項９に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１２】
前記分岐部は、対象物に照射される照射光と、対象物に照射された照射光が対象物で反射された反射光とが得られるように光を分岐し、
前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された照射光の反射光を受光し、受光した反射光に基づいて前記内視鏡により観察した対象物の三次元形状を計測する形状計測装置である
請求項９に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１３】
前記分岐部は、対象物に照射される励起光と、対象物に照射された励起光により励起された蛍光とが得られるように光を分岐し、
前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された励起光により励起された蛍光を受光する蛍光観察装置である
請求項９に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１４】
前記分岐部は、対象物に照射される照射光と、対象物に照射された照射光が対象物で反射された反射光とが得られるように光を分岐し、
前記受光部は、前記照射光を分割して参照光を得る参照光分割部を含み、
前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された照射光が対象物で反射された反射光と、前記参照光との干渉及び前記照射光の走査結果に基づいて対象物表面の内部構造を検出する内部構造検出装置である
請求項９に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１５】
前記リレー光学系の入射側でかつ、前記内視鏡の射出瞳の近傍に、全ての前記受光部へ光を結像に共通に作用するレンズ系を設けた
請求項１〜請求項１４の何れか１項に記載の内視鏡用拡張装置。
【請求項１６】
光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、
内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされた光を瞳分割により右目用画像と左目用画像とが得られるように光を分岐する立体表示用分岐部と、対象物に照射する照射光及び前記照射光による対象物の反射光が得られるように光を分岐する内部構造検出用分岐部とを含む分岐部と、
前記立体表示用分岐部で瞳分割された光の光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ瞳分割された光の各々を用いて右目用画像及び左目用画像を形成する立体カメラ装置と、前記内部構造検出用分岐部で分岐された光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ前記照射光を発光する発光部及び前記照射光の一部を参照光とする参照光分割部を含み、前記反射光と前記参照光との干渉結果に基づいて対象物表面の内部構造を検出する内部構造検出装置と、を含む受光部と、
を備えた内視鏡用拡張装置。
【請求項１７】
光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、
内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされた光を瞳分割により右目用画像と左目用画像とが得られるように光を分岐する立体表示用分岐部と、前記リレー光学系から射出された光を、所定画素だけ離間した異なる画像が複数得られるように光を分岐する高画質用分岐部とを含む分岐部と、
前記立体表示用分岐部で瞳分割された光の光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ瞳分割された光の各々を用いて右目用画像及び左目用画像を形成するための立体カメラ装置と、前記高画質用分岐部で分割された複数の光の各々を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、各々で受光された光から得られる複数の画像を合成して高画質化画像を表示するための高画質カメラ装置と、を含む受光部と、
を備えた内視鏡用拡張装置。
【請求項１８】
光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、
内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、
前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされる光として、対象物に照射される励起光と、対象物に照射された励起光により励起された蛍光とが得られるように光を分岐する蛍光用分岐部と、予め定めたパターン画像が対象物に投影されるように光を分岐する投影用分岐部と、を含む分岐部と、
前記蛍光用分岐部で分岐された光の光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ前記励起光を発光する発光部を含むと共に、前記蛍光用分岐部で分岐される光の光路を伝播するように前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播された励起光により励起された蛍光を受光する蛍光観察装置と、前記投影用分岐部で分岐された光の光路を伝播させてパターン画像を投影可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ前記投影用分岐部で分岐される光の光路を伝播するように前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に沿って前記パターン画像を投影する投影装置と、を含む受光部と、
を備えた内視鏡用拡張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、内視鏡用拡張装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細長の挿入部を体腔内等に挿入して、直接目視できない部位を観察する内視鏡が広く用いられている。一般的な内視鏡は、細長の挿入部の内部に、対物光学系と、リレーレンズ（硬性鏡の場合）やイメージガイドファイバ（軟性鏡の場合）等の像伝送光学系を有している。そして、目視観察用の内視鏡は、観察対象からこれらの光学系を経た光を、接眼光学系や撮像光学系を介して観察像として観察するように構成されている。また、映像観察用のビデオ内視鏡においては、先端に対物光学系とＣＣＤ等の撮像素子を内蔵して構成されている。【０００３】
ところで、近年、内視鏡の利用は増加しており、体腔内の観察による診断精度の向上及び体腔内における各種処置を可能とするため、様々な観察機能が付加された専用の内視鏡装置が各種提案されている。【０００４】
例えば、一般的な内視鏡では、観察部位を遠近感のない平面として提供するようになっているため、例えば体腔壁表面の微細な凹凸等を観察することが困難であった。そこで、複数の観察光学系を並列に設け、これらの光学系の光軸を離して視差を持つように観察光学系を配置して観察部位を立体視できるように構成し、例えば体腔壁表面の微細な凹凸等を観察可能にした立体視内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
また、所定波長の励起光を照明した部位で発光する蛍光成分を観察することで照明した部位における細胞の状態を観察可能にした蛍光観察の内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９４５８１号公報
【特許文献２】特開２００８−２８９８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、診断精度の向上及び体腔内における各種処置を可能とするためには、所望の観察機能が付加された専用の内視鏡装置を観察機能毎に用意する必要があり、所望の観察機能を得るためには、内視鏡を交換しなければならなかった。【０００８】
開示の技術は、これらの事情に鑑みてなされたもので、１つの内視鏡を複数の観察機能を有する内視鏡に拡張できる内視鏡用拡張装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１態様の内視鏡用拡張装置は、光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされた光を複数の光路に分岐する分岐部と、前記分岐部で分岐された何れかの光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられた受光部と、を備える。【００１０】
第２態様の内視鏡用拡張装置では、前記取付部は、前記内視鏡のアイピースに取り付けられる。【００１１】
第３態様の内視鏡用拡張装置では、前記取付部は、前記内視鏡の射出瞳に対する前記リレー光学系の入射瞳の位置関係を調整する取付調整部を含む。【００１２】
第４態様の内視鏡用拡張装置では、前記リレー光学系は、前記内視鏡により形成される射出瞳を入射瞳として、前記内視鏡の射出瞳をリレーするように取り付けられ、前記分岐部は、前記リレー光学系の射出側の端部から前記リレー光学系の射出瞳位置までの空間で、かつ前記リレー光学系の光路上に設けられる。【００１３】
第５態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部及び前記受光部の少なくとも一方は、前記リレー光学系の射出瞳位置に対して、前受光部で受光する光の位置を調整する位置調整部を含む。【００１４】
第６態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、前記リレー光学系から射出された光の一部を反射し残りの少なくとも一部の光を透過する光学素子を含む。【００１５】
第７態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、前記リレー光学系から射出された光を瞳分割により、右目用画像と左目用画像とが得られるように光を分岐し、前記受光部は、前記分岐部で瞳分割した２つの光の各々を受光可能な位置に配置され、前記受光部の各々で受光された光から得られる右目用画像と左目用画像とに基づいて立体像を表示する表示部を含む立体カメラ装置である。【００１６】
第８態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、前記リレー光学系から射出された光を、所定画素だけ離間した異なる画像が複数得られるように光を分岐し、前記受光部は、前記分岐部で分割した複数の光の各々を受光可能な位置に配置され、前記受光部の各々で受光された光から得られる複数の画像を合成して高画質化画像を表示する表示部を含む高画質カメラ装置である。【００１７】
第９態様の内視鏡用拡張装置では、前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に、前記分岐部で分岐された何れかの光路を伝播するように、発光する発光部を含む。【００１８】
第１０態様の内視鏡用拡張装置では、前記発光部は、予め定めたパターン画像を投影する投影装置である。【００１９】
第１１態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、対象物に照射される光と、対象物に照射された光により発生した光とが得られるように光を分岐し、前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された光を受光し、受光した光に基づいて前記内視鏡により観察した対象物から前記内視鏡の先端までの距離を計測する距離計測装置である。【００２０】
第１２態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、対象物に照射される照射光と、対象物に照射された照射光が対象物で反射された反射光とが得られるように光を分岐し、前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された照射光の反射光を受光し、受光した反射光に基づいて前記内視鏡により観察した対象物の三次元形状を計測する形状計測装置である。【００２１】
第１３態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、対象物に照射される励起光と、対象物に照射された励起光により励起された蛍光とが得られるように光を分岐し、前記受光部は、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された励起光により励起された蛍光を受光する蛍光観察装置である。【００２２】
第１４態様の内視鏡用拡張装置では、前記分岐部は、対象物に照射される照射光と、対象物に照射された照射光が対象物で反射された反射光とが得られるように光を分岐し、前記受光部は、予め定めた参照光を発光する参照光発生部を含み、前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播可能な位置に配置された前記発光部で発光された照射光が対象物で反射された反射光と、前記参照光との干渉及び前記照明光の走査結果に基づいて対象物表面の内部構造を検出する内部構造検出装置である。【００２３】
第１５態様の内視鏡用拡張装置では、前記リレー光学系の入射側でかつ、前記内視鏡の射出瞳の近傍に、全ての前記受光部へ光を結像に共通に作用するレンズ系を設けている。【００２４】
第１６態様の内視鏡用拡張装置では、光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされた光を瞳分割により右目用画像と左目用画像とが得られるように光を分岐する立体表示用分岐部と、対象物に照射する照射光及び前記照射光による対象物の反射光が得られるように光を分岐する内部構造検出用分岐部とを含む分岐部と、前記立体表示用分岐部で瞳分割された光の光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ瞳分割された光の各々を用いて右目用画像及び左目用画像を形成する立体カメラ装置と、前記内部構造検出用分岐部で分岐された光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ前記照射光を発光する発光部及び前記照射光の一部を参照光とする参照光分割部を含み、前記反射光と前記参照光との干渉結果に基づいて対象物表面の内部構造を検出する内部構造検出装置と、を含む受光部と、を備える。【００２５】
第１７態様の内視鏡用拡張装置では、光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされた光を瞳分割により右目用画像と左目用画像とが得られるように光を分岐する立体表示用分岐部と、前記リレー光学系から射出された光を、所定画素だけ離間した異なる画像が複数得られるように光を分岐する高画質用分岐部とを含む分岐部と、前記立体表示用分岐部で瞳分割された光の光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ瞳分割された光の各々を用いて右目用画像及び左目用画像を形成するための立体カメラ装置と、前記高画質用分岐部で分割された複数の光の各々を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、各々で受光された光から得られる複数の画像を合成して高画質化画像を表示するための高画質カメラ装置と、を含む受光部と、を備える。【００２６】
第１８態様の内視鏡用拡張装置では、光が入射される入射窓を備え、内部に光学部品を収納可能な筐体と、内視鏡から射出された光が前記入射窓から前記筐体の内部に入射されるように前記筐体を前記内視鏡の出射側に取り付けるための取付部と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記入射窓から入射された光をリレーするリレー光学系と、前記筐体の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられ、前記リレー光学系でリレーされる光として、対象物に照射される励起光と、対象物に照射された励起光により励起された蛍光とが得られるように光を分岐する蛍光用分岐部と、予め定めたパターン画像が対象物に投影されるように光を分岐する投影用分岐部と、を含む分岐部と、前記蛍光用分岐部で分岐された光の光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ前記励起光を発光する発光部を含むと共に、前記蛍光用分岐部で分岐される光の光路を伝播するように前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に伝播された励起光により励起された蛍光を受光する蛍光観察装置と、前記投影用分岐部で分岐された光の光路を伝播させてパターン画像を投影可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられ、かつ前記投影用分岐部で分岐される光の光路を伝播するように前記リレー光学系の光の射出方向と逆方向に沿って前記パターン画像を投影する投影装置と、を含む受光部と、を備える。
【発明の効果】
【００２７】
開示の技術によれば、１つの内視鏡を複数の観察機能を有する内視鏡に拡張できる内視鏡用拡張装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】第３実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】第４実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】第５実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】第６実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】第７実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第８実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】第９実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】第１０実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】第１１実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】第１２実施形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】射出瞳に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して開示の技術の実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態は、内視鏡として硬性内視鏡を用いた場合を一例として説明する。
【００３０】
［第１実施形態］
第１実施形態では、１つの内視鏡を複数の観察機能を有する内視鏡に拡張可能な構成として、機能化プラットフォームを提供する。
図１に、第１実施形態に係る機能化プラットフォームを有する内視鏡装置の構成の一例を示す。第１実施形態に係る内視鏡装置１０は、目視観察用の内視鏡２０に、詳細を後述する機能化プラットフォームを備えた内視鏡用拡張装置３０が取り付けられて構成されている。
【００３１】
図１に示すように、内視鏡２０は、対物レンズ２２、複数のリレーレンズ系２４、及びアイピース２６を備えている。対物レンズ２２は、鏡筒２８に連結されている。鏡筒２８内には複数のリレーレンズ系２４が設けられている。また、鏡筒２８には、アイピース２６が連結されている。
【００３２】
対物レンズ２２は、広範囲を観察できるように、例えば、前側レンズ群２２Ａ及び後側レンズ群２２Ｂを備えており、体腔内等の対象物Ｏｂを縮小した実像Ｒｇを結像する。また、複数のリレーレンズ系２４の各々は、例えば、レンズ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの組み合わせレンズによるレンズ群で形成されており、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を体腔外で観察できるように、複数のリレーレンズ系２４を連結して距離の長い結像系を実現している。つまり、それぞれのリレーレンズ系２４は、入射側と出射側の光線状態が同一になるように設計されており、複数のリレーレンズ系２４によって、対物レンズ２２が形成した実像Ｒｇを、結像を繰り返すことで伝達する。そして、アイピース２６は、例えば接眼レンズ２６Ａを鏡筒２８に固定するためのアタッチメント２６Ｂを備えており、リレーレンズ系２４が伝達した実像を、虚像結像して、アイピース２６より鏡筒２８側に後方に拡大結像する。
【００３３】
対物レンズ２２内には開口絞りＡｓが形成されており、開口絞りＡｓについて入射側の像が入射瞳（開口絞りＡｓをその入射側にある光学系で結像した像）Ｅｎｐであり、アイピース２６側の像が射出瞳（開口絞りＡｓをその出射側にある光学系で結像した像）Ｅｘｐである。一般的に、射出瞳Ｅｘｐはアイピース２６より鏡筒２８と反対側の直近に形成されるように設計されており、観察者がここの目を置いて体腔内等の対象物Ｏｂの状態を目視によって観察可能にしている。
【００３４】
図１の例では、開口絞りＡｓは、対物レンズ２２を構成する前側レンズ群２２Ａ及び後側レンズ群２２Ｂの間に位置している。また、図１の例では、対物レンズ２２の射出側で、対物レンズ２２により縮小された実像Ｒｇが形成された位置に、視野絞りＦｓが設けられている。
【００３５】
ここで、内視鏡２０は、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を目視観察するために、アイピース２６の最外部と射出瞳Ｅｘｐとの距離は数ｍｍと近接していることが一般的である。このようにアイピース２６の最外部と射出瞳Ｅｘｐとの距離が近接している場合、複雑な構成を有するデバイスを取り付けることは困難である。また、複数のデバイスを取り付けることも困難である。
【００３６】
そこで、第１実施形態では、アイピース２６の最外部と射出瞳Ｅｘｐとの距離は数ｍｍと近接している状態を利用し、機能化プラットフォームを形成することにより、内視鏡２０を複数の観察機能を有する内視鏡装置１０に拡張可能な内視鏡用拡張装置を提供する。
【００３７】
第１実施形態に係る内視鏡用拡張装置３０は、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間には、ビームスプリッタやミラー等の光学素子により光路を複数に分岐する分岐部３６が設けられ、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６で分岐（偏向）されて、分岐された光路の先に設けられた特定の観察機能を実現するデバイスへ向けて提供される。これによって、内視鏡２０からの光、例えば体腔内等の対象物Ｏｂの像を示す光を、分岐部３６で分岐した光路に応じた複数のデバイスで利用できる。これらのリレー光学系３４及び分岐部３６は、複数の観察機能を有する内視鏡装置１０に拡張するための機能化プラットフォーム３１を形成する。リレー光学系３４は、アフォーカル光学系に準じた構成とされており、等倍又は一定の倍率で射出瞳Ｅｘｐをリレーするようになっている。
【００３８】
次に、内視鏡用拡張装置３０の各構成を詳細に説明する。
図１に示すように、内視鏡用拡張装置３０は、内部に光学部品を収納可能な筐体３９、リレー光学系３４、分岐部３６及び受光部３８を備えている。筐体３９は、光が入射される入射窓３９Ａを備えており、内視鏡２０から射出された光が入射窓３９Ａから筐体３９の内部に入射されるように、取付部３２によって、筐体３９を内視鏡２０の出射側に取り付けられる。また、入射窓３９Ａから入射された光は、筐体３９の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられたリレー光学系３４によってリレーされる。リレー光学系３４でリレーされた光により形成された光路は、筐体３９の内部に固定又は取り外し可能に取り付けられた分岐部３６によって複数に分岐される。分岐部３６で分岐された何れかの光路を伝播した光は、受光部３８で受光される。受光部３８は、分岐部３６で分岐された何れかの光路を伝播した光を受光可能な位置に固定又は取り外し可能に取り付けられる。このように構成した内視鏡用拡張装置３０を用いることによって、１つの内視鏡２０を複数の観察機能を有する内視鏡に拡張できる。
【００３９】
つまり、内視鏡用拡張装置３０は、筐体３９及び取付部３２を備えており、リレー光学系３４、分岐部３６、及び受光部３８は固定又は着脱可能に筐体３９に取り付けられる。
【００４０】
詳細には、取付部３２は、筐体３９に連結されてアイピース２６に取り付けられる。つまり、取付部３２は、アイピース２６に固定する固定部３２Ａと、固定部３２Ａ及び筐体３９の互いの位置関係を相対的に調整する取付調整部としての取付調整部３２Ｂとを含んでいる。なお、取付調整部３２Ｂは、図１に示すように、内視鏡２０の射出光軸に沿う方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交しかつ互いに直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする３次元空間上で位置調整可能になっている。筐体３９は、取付部３２が取り付けられた部位に、光が入射される入射窓３９Ａを備えており、取付部３２をアイピース２６に取り付けることによって、内視鏡２０から射出された光を入射窓３９Ａから筐体３９の内部に入射させることができる。
【００４１】
また、取付調整部３２Ｂは、回転位置も調整することができる。例えば、Ｚ軸を中心として筐体３９を回転可能にして回転位置を調整することで、像を回転調整をすることができる。また、Ｘ軸及びＹ軸を中心として筐体３９を回転可能にして回転位置を調整することで、光軸ＣＬに対して筐体３９の向きを調整する、あおり調整をすることができる。従って、取付調整部３２Ｂは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも１軸を中心として筐体３９を回転可能にして回転位置を調整することができるようになっている。
【００４２】
リレー光学系３４は、内視鏡２０を構成するアイピース２６の光の射出側に位置するように、筐体３９に取り付けられ、入射側の内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを射出側に再結像させる光学系として機能する。つまり、リレー光学系３４は、内視鏡２０により形成された射出瞳Ｅｘｐを、リレーする。詳細には、リレー光学系３４は、入射側の内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを射出側に再結像させるためのレンズ群３４Ａと、レンズ群３４Ａを筐体３９に連結するアタッチメント３４Ｂと、アタッチメント３４Ｂで連結されたレンズ群３４Ａ及び筐体３９の互いの位置関係を相対的に調整する位置調整部３４Ｃと、を含んでいる。レンズ群３４Ａは、第１レンズ系３４Ａ−１及び第２レンズ系３４Ａ−２を離間して設けたアフォーカル光学系に準じた構成とされ、第１レンズ系３４Ａ−１及び第２レンズ系３４Ａ−２の焦点距離と間隔の関係から等倍又は一定の倍率で射出瞳Ｅｘｐをリレーする。例えば、第１レンズ系３４Ａ−１が焦点距離ｆ１とされ、第２レンズ系３４Ａ−２が焦点距離ｆ２とされる場合、第１レンズ系３４Ａ−１及び第２レンズ系３４Ａ−２を（ｆ１＋ｆ２）の距離だけ離間させる。この場合、レンズ群３４Ａの倍率は、ｆ２／ｆ１になる。
【００４３】
なお、位置調整部３４Ｃは、光軸及びレンズ群３４Ａによる射出瞳Ｅｘｐの位置調整のため、前記取付調整部３２Ｂと同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸による３次元空間上で位置調整可能になっている（図１）。また、リレー光学系３４は、後側焦点位置まで予め定めた距離を確保するように設計されており、リレー光学系３４のレンズ群３４Ａの後側のレンズ最終面から、リレー光学系３４により形成される射出瞳Ｅｘｐまでの間に、後述する分岐部３６を設けることができるように、光学空間が形成されるようになっている。
【００４４】
分岐部３６は、リレー光学系３４により形成されたリレー光学系３４のレンズ最終面から射出瞳Ｅｘｐまでの間の光学空間に位置するように、筐体３９に取り付けられ、リレー光学系３４でリレーされた光の光路を複数に分岐するための光学系として機能する。つまり、分岐部３６は、リレー光学系３４でリレーされた光を複数に分岐する偏向素子３６Ａと、偏向素子３６Ａを筐体３９に連結するアタッチメント３６Ｂと、アタッチメント３６Ｂで連結された偏向素子３６Ａ及び筐体３９の互いの位置関係を相対的に調整する位置調整部３６Ｃと、を含んでいる。なお、位置調整部３６Ｃは、分岐光路及び偏向素子３６Ａにより偏向された射出瞳Ｅｘｐの位置調整のため、前記取付調整部３２Ｂと同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸による３次元空間上で位置調整可能になっている（図１）。また、図１に示す例では、偏向素子３６Ａにより、リレー光学系３４でリレーされた光の光路を３つに分岐する光学系を一例として示した。この分岐部３６により分岐する光路は３つに限定されるものではなく、２つ以上あればいくつでもよい。
【００４５】
なお、第１実施形態に係る内視鏡装置１０を、映像観察用のビデオ内視鏡として用いる場合は、１光路でよく、分岐部３６は、リレー光学系３４でリレーされた光の光路をそのまま通過、または反射（偏向）すればよい。
【００４６】
受光部３８は、分岐部３６を通過した各々の光を受光するように、筐体３９に取り付けられ、内視鏡２０からの光を受光して、体腔内等の対象物Ｏｂを観察するためのデバイスとして機能する。なお、図１に示す例では、分岐部３６により、リレー光学系３４でリレーされた光の光路が３つに分岐された光路の各々を伝播した光を受光可能な位置に受光部３８が取り付けられた場合を示した。また、以下の説明では、分岐部３６により、３つに分岐された各光路を伝播した光を受光する受光部３８を区別する場合、リレー光学系３４の光軸に沿う方向に取り付けた受光部３８を受光部３８−１と表記して説明する。また、矢印Ｙ方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８を受光部３８−２と表記し、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８を受光部３８−３と表記して説明する。
【００４７】
なお、第１実施形態では、筐体３９の内部に収納可能な光学部品として、リレー光学系３４、分岐部３６及び受光部３８の各々を筐体３９の内部に取り付けた場合を説明するが、開示の技術は、これらの光学部品の全てを常時固定又は取り外し可能に形成することに限定されない。例えば、リレー光学系３４、分岐部３６及び受光部３８の少なくとも１つを筐体３９に固定してもよい。
【００４８】
ところで、リレー光学系３４を含めた内視鏡用拡張装置３０及び内視鏡２０の光学系には双方向性がある。つまり、第１実施形態に係る内視鏡装置１０は、体腔内等からその外部へ光を取り出すだけでなく、光を外部から体腔内等へ導入することもできる。このため、受光部３８に備えるデバイスは、カメラ等で代表される受光型のデバイスだけではなく、体腔内等へ光を導入するために、発光型のデバイスや受発光型のデバイスを用いることができる。この場合、内視鏡用拡張装置３０は、受光部３８を、送光部として機能するように構成したり、送受光部として機能するように構成すればよい。また、分岐部３６は、送光部や送受光部から送光された光をリレー光学系３４へ向かう光路へ合波するように構成すればよい。例えば、光路を分岐（偏向）した偏向素子３６Ａを、逆方向に光を伝播する、つまり、送光部や送受光部から送光された光をリレー光学系３４へ案内する光案内素子として機能するように用いればよい。
【００４９】
内視鏡用拡張装置３０は、制御装置４０に接続されており、受光部３８で受光した光を用いて体腔内等の対象物Ｏｂを表示したり、体腔内等の対象物Ｏｂを計測した計測結果を表示したりする。
次に、制御装置４０について説明する。
【００５０】
図２に、制御装置４０を実現可能なコンピュータ構成の一例を示す。制御装置４０は、ディスプレイ等の表示部４２、装置本体４４及びキーボード等の入力部４６を備えている。装置本体４４は、ＣＰＵ４４Ａ、ＲＡＭ４４Ｂ、ＲＯＭ４４Ｃ、およびインタフェース（Ｉ／Ｏ）４４Ｇを備え、これらはバス４４Ｈを介して互いに接続されている。また、バス４４Ｈには、例えば立体像表示プログラム等の制御プログラム４４Ｅを記憶した記憶部４４Ｄが接続されている。また、インタフェース４４Ｇには、受光部３８−１、３８−２、３８−３も接続されている。なお、記憶部４４Ｄは、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)や不揮発性のフラッシュメモリ等によって実現できる。
【００５１】
ＣＰＵ４４Ａは、立体像表示プログラム等の制御プログラム４４Ｅを記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で受光した光に基づいた体腔内等の対象物Ｏｂの表示、体腔内等の対象物Ｏｂの計測等の拡張機能が実行される。
【００５２】
以上説明したように、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。そして、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に設けられた分岐部３６によって、光路が複数に分岐され、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６で分岐（偏向）される。分岐された光路の先には特定の観察機能を実現するデバイスが設けられており、内視鏡２０からの光、例えば体腔内等の対象物Ｏｂの像を示す光を、分岐部３６で分岐した光路に応じた複数のデバイスで利用できる。これによって、アイピース２６の最外部と射出瞳Ｅｘｐとの距離は数mmと近接している状態のまま、機能化プラットフォーム３１を形成することにより、内視鏡２０を複数の観察機能を有する内視鏡装置１０に拡張可能な内視鏡用拡張装置３０を提供することができる。
【００５３】
つまり、１つの内視鏡２０をそのまま利用して、複数の観察機能を有する内視鏡装置１０に拡張することができる。これは、内視鏡２０に機能化プラットフォーム３１を有する内視鏡用拡張装置３０を取り付けるのみで、専用の観察機能を有する専用の内視鏡として作動する内視鏡装置を構築可能なためである。つまり、既存の内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０を取り付ける簡単な作業のみで、内視鏡２０が、専用の機能を有する内視鏡装置１０として扱うことができる。従って、専用の観察機能を有する装置を内視鏡２０に取り付ける特別なアタッチメント等の専用接続部を備えることに比べて、簡単な構成及び簡単な作業で、複数の観察機能を有する内視鏡装置１０に拡張することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態は、受光部３８の一例として、内視鏡２０から出射された光を瞳分割した左右の各画像から立体像を形成して提供する立体カメラ装置を用いた場合を説明する。つまり、観察機能の一例として、体腔内等の対象物Ｏｂについて立体像を形成して提供するために、左右の眼に対応した２台のカメラ装置を用いた２眼式立体表示の原理による立体カメラ装置を用いたものである。なお、第２実施形態は第１実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図３に、第２実施形態に係る内視鏡装置１２の構成の一例を示す。第２実施形態に係る内視鏡装置１２は、目視観察用の内視鏡２０に、内視鏡用拡張装置３０２が取り付けられたものである。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【００５６】
第２実施形態に係る内視鏡装置１２を構成する内視鏡用拡張装置３０２は、第１実施形態と同様に、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。第２実施形態では、左右の各画像から立体像を形成するため、リレー光学系３４でリレーされた光は、２つに分岐すればよい。従って、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、透過光と反射光とが均等に分岐されるビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子３６１が設けられ、光学素子３６１により光路が２光路に分岐される。つまり、光学素子３６１は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路と、矢印Ｙ方向と逆方向の光路とに分岐する。
【００５７】
受光部３８は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向に取り付けた受光部３８−１と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８−３とを用いる。第２実施形態では、受光部３８−２は不要である。受光部３８−１及び受光部３８−３の各々には、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、これら受光部３８−１及び受光部３８−３の各々の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。さらに、受光部３８−１及び受光部３８−３は、視差を確保するため、各々リレー光学系３４の光軸ＣＬから所定距離Ｌｔｈを隔てて、つまり所定のカメラ間隔で取り付けられている。
【００５８】
従って、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６で分岐されて、視差が確保された左右の各画像として撮像される。このように、分岐部３６で分岐した各光路にカメラ装置を取り付けることで、立体像を得ることができる。つまり、機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、透過光と反射光とが均等に分岐されるビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子３６１を設け、受光部３８で、光軸ＣＬから所定距離Ｌｔｈを隔てて視差を確保し、内視鏡２０からの光、例えば体腔内等の対象物Ｏｂの像を示す光を受光することで、立体像を形成するための左右の各画像を撮像することができる。
【００５９】
第２実施形態に係る内視鏡用拡張装置３０２は、制御装置４０に接続されており、受光部３８−１及び受光部３８−３で受光した光による視差を有する左右の各画像を用いて体腔内等の対象物Ｏｂを、表示部４２に立体表示する。
【００６０】
従って、第２実施形態では、ＣＰＵ４４Ａは、立体像表示プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して立体像表示処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で受光した光に基づいた体腔内等の対象物Ｏｂの立体表示の拡張機能が実行される。
【００６１】
以上説明したように、第２実施形態では、内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０２を取り付ける。また、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、透過光と反射光とを均等に分岐する光学素子３６１を設け、光軸ＣＬから所定距離Ｌｔｈを隔てて視差を確保したカメラ装置を受光部３８に設けることで、立体像を形成するための左右の各画像を撮像することができる。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を目視観察する状態の内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０２を取り付けるのみで、立体表示装置として機能する内視鏡装置１２を提供することができる。
【００６２】
また、第２実施形態では、内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０２を取り付けるのみで、立体表示装置として機能する内視鏡装置１２を提供することができる。つまり、細い挿入部分（例えば５ｍｍ程度）を有する既存の内視鏡２０を用いて、立体表示装置を実現できる。一方、これまでは、立体像を形成するための左右の各画像を得るために、独立した光路が要求され、内視鏡の挿入部分には一定の直径（例えば１０ｍｍ）が必要とされていた。これに対して第２実施形態では、既存の内視鏡２０を拡張して立体表示装置として機能する内視鏡装置１２を提供できるので、これまで困難であった細い挿入部分の内視鏡２０であっても、立体表示装置として機能する内視鏡装置１２へ拡張可能である。このことは、内視鏡を挿入する対象者（例えば患者）への負担を軽減することに好ましく機能する。
【００６３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態を説明する。第３実施形態では、第２実施形態と同様に、観察機能の一例として、体腔内等の対象物Ｏｂについて立体像を形成して提供するために、左右の眼に対応した２台のカメラ装置を用いた２眼式立体表示の原理による立体カメラ装置を用いたものである。なお、第３実施形態は第２実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６４】
図４に、第３実施形態に係る内視鏡装置１３の構成の一例を示す。第３実施形態に係る内視鏡装置１３は、図２に示す分岐部３６に設けられたビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子３６１に代えて、プリズムミラー等の反射素子３６２による表面反射で光路を２光路に分岐する。
【００６５】
分岐部３６には、左右に均等に反射されるプリズムミラー等の反射素子３６２が設けられ、反射素子３６２により光路が２光路に分岐される。第３実施形態では、反射素子３６２の一例として、直角プリズムミラーを用いた場合を説明する。反射素子３６２は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに直交する光路で、矢印Ｙ方向に沿う方向の光路と、矢印Ｙ方向と逆方向の光路とに分岐する。また、反射素子３６２は、頭頂部がリレー光学系３４の光軸ＣＬに一致するように取り付けられる。これにより、リレー光学系３４でリレーされた光のうち光軸ＣＬを境界とした一方の光は、反射素子３６２の一方の反射面で、リレー光学系３４の光軸ＣＬに直交する矢印Ｙ方向の光路に反射される。一方、リレー光学系３４でリレーされた光のうち光軸ＣＬを境界とした他方の光は、反射素子３６２の他方の反射面で、リレー光学系３４の光軸ＣＬに直交する矢印Ｙ方向と逆方向の光路に反射される。
【００６６】
受光部３８は、矢印Ｙ方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８を受光部３８−２と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８−３とを用いる。受光部３８−２及び受光部３８−３の各々には、第２実施形態と同様に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、これら受光部３８−２及び受光部３８−３の各々の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。
【００６７】
従って、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６で分岐されて、視差が確保された左右の各画像として撮像される。
【００６８】
以上説明したように、第３実施形態では、内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０２を取り付け、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、反射素子３６２を設け、視差を確保するようにカメラ装置を受光部３８に設けることで、立体像を形成するための左右の各画像を撮像することができる。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を目視観察する状態の内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０２を取り付けるのみで、立体表示装置として機能する内視鏡装置１３を提供することができる。
【００６９】
また、第３実施形態では、リレー光学系３４でリレーされた光を反射素子３６２で反射するので、光を光学部材を透過させた場合に比べて、光の減衰を抑制することができる。
【００７０】
なお、第３実施形態では、プリズムミラー等の偏向素子３６２を用いて光路を２光路に分岐する場合を説明したが、反射素子３６２はプリズムミラーに限定されるものではなく、反射面が交差する複数の反射ミラーにより反射素子３６２を構成してもよい。また、左右の各画像の少なくとも一方の光を反射ミラーにより反射するように反射素子３６２を構成してもよい。また、第３実施形態では、プリズムミラー等の反射素子３６２による表面反射で光路を２光路に分岐する場合を説明したが、反射素子３６２はプリズムの内部で反射するように構成してもよい。
【００７１】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態を説明する。第４実施形態は、受光部３８の一例として、例えば体腔内等の対象物Ｏｂをカメラ装置により観察する機能に、距離を計測する機能を追加したものである。第４実施形態では、受光部３８が、リレー光学系３４の光の射出方向と逆方向に、分岐部３６で分岐された何れかの光路を伝播するように、発光する発光部を含む。なお、第４実施形態は第１実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７２】
図５に、第４実施形態に係る内視鏡装置１４の構成の一例を示す。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【００７３】
第４実施形態に係る内視鏡装置１４を構成する内視鏡用拡張装置３０４は、第１実施形態と同様に、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。内視鏡用拡張装置３０４は、対象物Ｏｂを観察する機能を備えるために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の受光部３８−１に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置は、受光部３８−１の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように取り付けられる。
【００７４】
また、内視鏡用拡張装置３０４には、内視鏡２０の先端から対象物Ｏｂまでの距離を計測するための距離センサ３８３が受光部３８に取り付けられる。第４実施形態では、距離センサ３８３の一例としてタイムオブフライト（ＴＯＦ）法を用いて赤外光を送受光することにより距離を計測するセンサを用いる。つまり、内視鏡用拡張装置３０４の受光部３８−３には、赤外光を発光する赤外発光部３８３Ｔ及び赤外光を受光する赤外受光部３８３Ｒを備えた赤外距離センサ３８３が取り付けられる。また、射出瞳Ｅｘｐは、赤外距離センサ３８３のセンサ面と一致させる。タイムオブフライト法は、赤外発光部３８３Ｔで赤外光を発光してから対象物Ｏｂで反射された赤外光を赤外受光部３８３Ｒで受光するまでの経過時間を計測し、経過時間を距離Ｌに換算する。また、赤外発光部３８３Ｔから内視鏡２０の先端部までの距離Ｌｏは予め求めておくことができるので、減算（＝Ｌ−Ｌｏ）することにより、内視鏡２０の先端から対象物Ｏｂまでの距離Ｌｚを求めることができる。
【００７５】
そこで、第４実施形態では、赤外光を送受光するために、リレー光学系３４でリレーされた光の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、赤外光を反射するビームスプリッタやダイクロイックミラー等の赤外反射素子３６３が設けられ、赤外反射素子３６３により光路が分岐される。従って、第４実施形態では、赤外反射素子３６３は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路から、矢印Ｙ方向と逆方向の光路に反射する。または、赤外反射素子３６３は、受光部３８−３からの矢印Ｙ方向の光路から、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向（矢印Ｚ方向と逆方向）の光路に反射する。
【００７６】
従って、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６に取り付けられた赤外反射素子３６３を通過し、受光部３８−１に取り付けられた結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置へ至る。イメージセンサ３８２で撮像した画像は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを観察させることができる。
【００７７】
一方、赤外距離センサ３８３を構成する赤外発光部３８３Ｔで赤外光を発光させ、対象物Ｏｂで反射した赤外光を赤外受光部３８３Ｒで受光する。この経過時間を距離Ｌに換算し、赤外発光部３８３Ｔから内視鏡２０の先端部までの距離Ｌｏを減算することで、内視鏡２０の先端から対象物Ｏｂまでの距離Ｌｚを求める。この処理は、制御装置４０で処理される。つまり、第４実施形態では、ＣＰＵ４４Ａは、距離計測プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して距離計測処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で送受光した赤外光に基づいて対象物Ｏｂまでの距離を計測する拡張機能が実行される。ＣＰＵ４４Ａは、計測結果を、表示部４２に表示させることができる。
【００７８】
以上説明したように、第４実施形態では、内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０４を取り付ける。また、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、赤外反射素子３６３を取り付け、受光部３８に取り付けた赤外距離センサ３８３で発光された赤外光を対象物Ｏｂへ照射し、その反射光を受光し、経過時間から距離Ｌｚを求める。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を目視観察する状態の内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０２を取り付けるのみで、距離計測装置として機能する内視鏡装置１４を提供することができる。
【００７９】
また、第４実施形態では、可視光が抑制された赤外光を送受光する赤外距離センサ３８３を用い、波長選択性を有する赤外反射素子３６３を用いて光路を偏向するので、対象物Ｏｂを観察するための可視光の損失を抑えることができる。
【００８０】
さらに、例えば腹腔鏡手術のように、内視鏡２０を用いて手術を実施する場合に、術者は内視鏡２０の先端から臓器までを距離を知ることができ、手術の安全性を向上させることができる。
【００８１】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態を説明する。第５実施形態は、受光部３８の一例として、例えば体腔内等の対象物Ｏｂをカメラ装置により観察する機能に、対象物Ｏｂへ予め定めたパターン画像（マーキングパターン）を投影する機能を追加したものである。第５実施形態では、受光部３８が、リレー光学系３４の光の射出方向と逆方向に、分岐部３６で分岐された何れかの光路を伝播するように、発光する発光部を含む。なお、第５実施形態は第４実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８２】
図６に、第５実施形態に係る内視鏡装置１５の構成の一例を示す。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【００８３】
第５実施形態に係る内視鏡装置１５を構成する内視鏡用拡張装置３０５は、第４実施形態と同様に、対象物Ｏｂを観察する機能を備えるために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の受光部３８−１に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、内視鏡用拡張装置３０５は、対象物Ｏｂへ予め定めたパターン画像（マーキングパターン）を投影する機能を備えるために、投影装置３８４を備えている。
【００８４】
つまり、第５実施形態に係る内視鏡装置１５を構成する内視鏡用拡張装置３０５は、第１実施形態と同様に、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。第５実施形態では、投影装置３８４から射出されたパターン画像を対象物Ｏｂへ投影するため、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、透過光と反射光とに分岐されるビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子３６４が設けられ、光学素子３６４により光路が２光路に分岐される。従って、光学素子３６４は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路と、矢印Ｙ方向と逆方向の光路とに分岐される。
【００８５】
受光部３８は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向に取り付けた受光部３８−１と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８−３とを用いる。第５実施形態では、受光部３８−２は不要である。受光部３８−１には、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、受光部３８−３には、投影装置３８４が取り付けられる。また、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置は、受光部３８−１の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように取り付けられる。
【００８６】
第５実施形態では、投影装置３８４の一例としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いた装置を用いる。ＭＥＭＳミラーを用いた投影装置３８４は、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐ及び１又は複数のレーザ装置３８４Ｌを備えている。投影装置３８４は、微小なＭＥＭＳミラー３８４Ｐを備え、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐの反射面にレーザ装置３８４Ｌから射出されたレーザ光を照射し、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐの傾きを制御することによって、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐで反射した反射光を対象物Ｏｂ上で走査することで、その走査に応じたパターン画像を対象物Ｏｂへ投影する。また、投影装置３８４では、射出瞳Ｅｘｐと、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐの反射面の位置とを一致させる。これにより、対象物Ｏｂには、鮮明なパターン画像が投影される。
【００８７】
なお、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐを用いた投影装置３８４は、結像レンズなどのレンズ系を用いないため、ぼけが抑制された画像を投影することができる。また、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐへレーザ光を照射するレーザ装置３８４Ｌは、単色のパターン画像を投影する場合は、単色のレーザ光を射出するレーザ装置３８４Ｌを用いればよい。また、複数色によってパターン画像を投影する場合は、複数のレーザ装置３８４Ｌを用いればよい。なお、カラーのパターン画像を投影する場合、ＲＧＢ（赤緑青）の各色を射出するレーザ装置３８４Ｌを用いて各色成分を調整することで、カラーのパターン画像を投影することができる。
【００８８】
従って、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６に取り付けられた光学素子３６４を通過し、受光部３８−１に取り付けられた結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置へ至る。イメージセンサ３８２で撮像した画像は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを観察させることができる。
【００８９】
一方、投影装置３８４から射出されたパターン画像は、光学素子３６４で反射されて対象物Ｏｂへ投影される。そして、対象物Ｏｂで反射された反射光も分岐部３６に取り付けられた光学素子３６４を通過し、受光部３８−１に取り付けられた結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置へ至る。予め定めたパターン画像を投影する処理は、制御装置４０で処理される。つまり、第５実施形態では、ＣＰＵ４４Ａは、パターン画像投影プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開してパターン画像投影処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で射出したパターン画像が対象物Ｏｂへ投影され、対象物Ｏｂ上にパターン画像が投影された状態の画像がカメラ装置で撮像される拡張機能が実行される。ＣＰＵ４４Ａは、撮像画像を、表示部４２に表示させることができる。
【００９０】
以上説明したように、第５実施形態では、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、光学素子３６４を取り付け、受光部３８に取り付けた投影装置３８４で射出されたパターン画像を対象物Ｏｂへ投影し、パターン画像が投影された対象物Ｏｂを撮像する。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を観察する場合に、パターン画像により対象物上に目標を定めたり、空間把握したりすることができる投影装置として機能する内視鏡装置１５を提供することができる。
【００９１】
また、例えば腹腔鏡手術のように、内視鏡２０を用いて手術を実施する場合に、術者は内視鏡２０による撮像画像を参照しつつ、投影装置３８４で術野をマーキングすることができ、手術器具の誘導や注目すべき術野の指定をすることが容易になり、施術の進行を促進したり安全性を向上させたりすることができる。
【００９２】
さらに、第５実施形態では、投影装置３８４で投影する投影光にレーザ光を用いているので、単色のレーザ光を用いて、波長選択性を有する光学素子３６４により光路を分岐すれば、対象物Ｏｂを観察するための可視光の損失を抑えることができる。
【００９３】
さらにまた、投影装置３８４でカラーのパターン画像を投影する一例としてＲＧＢの各色を射出するレーザ光を用い、ＲＧＢ各色のレーザ光の波長のみを反射する波長選択性を有する光学素子３６４により光路を分岐すれば、各レーザ光の波長のみの光減衰で抑えることができ、対象物Ｏｂを観察するための可視光の損失を抑えることができる。
【００９４】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態を説明する。第６実施形態は、受光部３８の一例として、例えば体腔内等の対象物Ｏｂをカメラ装置により観察する機能に、対象物Ｏｂの三次元形状を計測する機能を追加したものである。体腔内等の対象物Ｏｂの三次元形状を計測する場合、内視鏡２０の先端部の面積が小さいため、三角測量の原理を用いたステレオカメラ法、光切断法及びモアレ計測法等の三次元計測方法では対象物Ｏｂの三次元形状を計測することは困難である。そこで、第６実施形態では、第４実施形態で用いたタイムオブフライト（ＴＯＦ）法を利用して対象物Ｏｂの三次元形状を計測する。なお、第６実施形態は第４実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９５】
図７に、第６実施形態に係る内視鏡装置１６の構成の一例を示す。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【００９６】
第６実施形態に係る内視鏡装置１６を構成する内視鏡用拡張装置３０６は、第４実施形態と同様に、対象物Ｏｂを観察する機能を備えるために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の受光部３８−１に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。つまり、第６実施形態に係る内視鏡装置１６を構成する内視鏡用拡張装置３０６は、第１実施形態と同様に、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。また、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置は、受光部３８−１の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように取り付けられる。
【００９７】
また、第６実施形態に係る内視鏡用拡張装置３０６は、タイムオブフライト（ＴＯＦ）法を利用して対象物Ｏｂの三次元形状を計測する機能を備えるために、赤外光源３８５及びＴＯＦデプスカメラ３８６を備えている。赤外光源３８５は、赤外光を発光するものである。ＴＯＦデプスカメラ３８６は、二次元的な距離分布を求めるものであり、レンズ３８６Ｌ及びＴＯＦイメージセンサ３８６を備えている。つまり、赤外光源３８５で赤外光を発光してから対象物Ｏｂで反射された赤外光をＴＯＦデプスカメラ３８６でセンサ面の各位置で受光するまでを計測した経過時間を距離に換算し、各位置の距離（ＴＯＦイメージセンサ３８６面上の時間差）により、対象物Ｏｂの三次元形状を求めることができる。言い換えれば、赤外光源３８５で発光された赤外光は、対象物Ｏｂに照射され、照射された赤外光により三次元形状に応じて反射された対象物Ｏｂの反射光を、ＴＯＦイメージセンサ３８６により受光し、ＴＯＦイメージセンサ３８６に到達した赤外光の時間差を解析することで、対象物Ｏｂの２次元的な奥行き分布を求めることができる。
【００９８】
そこで、第６実施形態では、赤外光源３８５から射出された赤外光を対象物Ｏｂへ照射するため、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、赤外光を反射するビームスプリッタやダイクロイックミラー等の赤外反射素子３６５が設けられ、赤外反射素子３６５により光路が分岐される。赤外反射素子３６５は、受光部３８−２からの矢印Ｙ方向と逆方向の光路から、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向（矢印Ｚ方向と逆方向）の光路に反射する光路を形成する。
【００９９】
また、第６実施形態では、対象物Ｏｂの反射光を検出するために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、赤外光を反射するビームスプリッタやダイクロイックミラー等の赤外反射素子３６６が設けられ、赤外反射素子３６６により光路が分岐される。つまり、赤外反射素子３６６は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向（矢印Ｚ方向）の光路から、受光部３８−３へ向かう矢印Ｙ方向と逆方向の光路に反射する光路を形成する。
【０１００】
受光部３８は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向に取り付けた受光部３８−１と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播される発光部として機能する受光部３８−２と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８−３とを用いる。受光部３８−１には、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含む通常観察用のカメラ装置が取り付けられる。また、受光部３８−２には、赤外光源３８５が取り付けられ、受光部３８−３には、ＴＯＦイメージセンサ３８６が取り付けられる。
【０１０１】
第６実施形態では、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６に取り付けられた赤外反射素子３６５及び赤外反射素子３６６を通過し、受光部３８−１に取り付けられた結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置へ至る。また、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置は、受光部３８−１の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように取り付けられる。イメージセンサ３８２で撮像した画像は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを観察させることができる。
【０１０２】
一方、赤外光源３８５から射出された赤外光は、赤外反射素子３６５で反射されて対象物Ｏｂへ照射される。そして、対象物Ｏｂで反射された反射光は分岐部３６に取り付けられた赤外反射素子３６６で反射され、受光部３８−３に取り付けられたＴＯＦイメージセンサ３８６へ至る。
【０１０３】
ＴＯＦイメージセンサ３８６の検出結果から対象物Ｏｂの三次元形状を演算する処理は、制御装置４０で処理される。つまり、ＣＰＵ４４Ａは、ＴＯＦイメージセンサ３８６で撮像された撮像画像を、解析し、対象物Ｏｂの三次元形状を演算する。この場合、ＣＰＵ４４Ａは、三次元形状演算プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して三次元形状演算処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で射出した構造光が対象物Ｏｂ表面における反射光に応じた対象物Ｏｂの三次元形状を求める拡張機能が実行される。なお、ＣＰＵ４４Ａは、対象物Ｏｂの三次元形状を演算結果を表示部４２に表示させることができる。
【０１０４】
以上説明したように、第６実施形態では、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、赤外反射素子３６５、３６６を取り付け、受光部３８に取り付けた赤外光源３８５により赤外光を対象物Ｏｂへ照射し、対象物Ｏｂ表面における反射光をＴＯＦイメージセンサ３８６で撮像する。そして、ＴＯＦイメージセンサ３８６で撮像した撮像画像を解析することにより、対象物Ｏｂの三次元形状を求める。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を観察する場合に、対象物Ｏｂの三次元形状を計測する機能を有した内視鏡装置１６を提供することができる。
【０１０５】
また、例えば腹腔鏡手術のように、内視鏡２０を用いて手術を実施する場合に、施術中に、術者は内視鏡２０による撮像画像を参照しつつ、対象物Ｏｂである臓器の三次元形状を計測することができる。
【０１０６】
さらに、第６実施形態では、赤外反射素子３６６を、波長選択性を有する光学素子、つまり可視光が抑制された赤外光を反射する光学素子を用いているので、対象物Ｏｂを観察するための可視光の損失を抑えることができる。
【０１０７】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態を説明する。第７実施形態は、受光部３８の一例として、例えば体腔内等の対象物Ｏｂをカメラ装置による通常の観察機能に、蛍光観察機能を追加したものである。第７実施形態では、受光部３８が、リレー光学系３４の光の射出方向と逆方向に、分岐部３６で分岐された何れかの光路を伝播するように、発光する発光部を含む。なお、第７実施形態は第６実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０８】
例えば、体腔内等の対象物Ｏｂに紫外光や青色光の励起光源による励起光を照射した際に、治療の必要性を有する患部で特有の蛍光発光を生じる場合がある。そこで、励起光をカットする波長フィルタをカメラ装置に取り付けて撮影することで、特有の蛍光発光した部位を撮像することができ、患部を判別することが可能になる。第７実施形態は、励起光の照射による患部の蛍光発光を観察可能にしたものである。
【０１０９】
図８に、第７実施形態に係る内視鏡装置１７の構成の一例を示す。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
第７実施形態に係る内視鏡装置１７を構成する内視鏡用拡張装置３０７は、第６実施形態と同様に、対象物Ｏｂを観察する機能を備えるために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の受光部３８−１に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられ、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させている。
【０１１１】
また、第７実施形態に係る内視鏡用拡張装置３０７は、対象物Ｏｂに対する蛍光観察機能を備えるために、励起光源３８７及び蛍光観察用カメラ装置３８８を備えている。励起光源３８７は、紫外光や青色光等の励起光を発光するもので、発光された励起光は、対象物Ｏｂに照射される。蛍光観察用カメラ装置３８８は、励起光により励起され発光した蛍光発光部位を撮像するために、励起光をカットする波長フィルタ３８８Ｆ，結像レンズ３８８Ｌ及びイメージセンサ３８８Ｓを含んでいる。
【０１１２】
第７実施形態では、励起光源３８７から射出された励起光を対象物Ｏｂへ照射するため、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、励起光を反射するビームスプリッタ等の励起光反射素子３６７が設けられ、励起光反射素子３６７により光路が分岐される。励起光反射素子３６７は、受光部３８−２からの矢印Ｙ方向と逆方向の光路から、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向（矢印Ｚ方向と逆方向）の光路に反射する光路を形成する。
【０１１３】
また、第７実施形態では、対象物Ｏｂの励起光により励起された蛍光発光を検出するために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、蛍光発光を反射するビームスプリッタ等の蛍光反射素子３６８が設けられ、蛍光反射素子３６８により光路が分岐される。つまり、蛍光反射素子３６８は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向（矢印Ｚ方向）の光路から、受光部３８−３へ向かう矢印Ｙ方向と逆方向の光路に蛍光を反射する光路を形成する。
【０１１４】
受光部３８は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向に取り付けた受光部３８−１と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播される励起光の発光部として機能する受光部３８−２と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した蛍光発光を受光する受光部３８−３とを用いる。受光部３８−１には、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含む通常観察用のカメラ装置が取り付けられる。また、受光部３８−２には、励起光源３８７が取り付けられ、受光部３８−３には、蛍光観察用カメラ装置３８８が取り付けられる。
【０１１５】
第７実施形態では、リレー光学系３４でリレーされた通常光は、分岐部３６に取り付けられた励起光反射素子３６７及び蛍光反射素子３６８を通過し、受光部３８−１に取り付けられた結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置へ至る。また、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置は、受光部３８−１の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように取り付けられる。イメージセンサ３８２で撮像した画像は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを観察させることができる。
【０１１６】
一方、励起光源３８７から射出された励起光は、励起光反射素子３６７で反射されて対象物Ｏｂへ照射される。そして、対象物Ｏｂで励起光により励起されて蛍光発光した光は分岐部３６に取り付けられた蛍光反射素子３６８で反射され、受光部３８−３に取り付けられた蛍光観察用カメラ装置３８８へ至る。通常のカメラ装置による撮像画像と蛍光観察用カメラ装置３８８による撮像画像とは、制御装置４０で処理され、表示部４２に、各々別々に、または重ね合わせた画像処理が施されて表示される。つまり、第７実施形態では、ＣＰＵ４４Ａは、蛍光観察プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して蛍光観察処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で励起光により励起された蛍光光が対象物Ｏｂの撮像画像と並べて、または重ね合わされて表示される拡張機能が実行される。
【０１１７】
以上説明したように、第７実施形態では、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、励起光反射素子３６７、及び蛍光反射素子３６８を取り付け、受光部３８に取り付けた励起光源３８７で射出された励起光を対象物Ｏｂへ照射し、励起された蛍光発光が蛍光観察用カメラ装置３８８で撮像される。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を観察する場合に、体腔内等の対象物Ｏｂに、治療の必要性を有する患部で特有の蛍光発光を生じる部位を撮像することができ、患部を判別する支援を可能ににする機能を有した内視鏡装置１７を提供することができる。
【０１１８】
また、例えば腹腔鏡手術のように、内視鏡２０を用いて患部を観察する場合に、自家蛍光観察（ＡＦＩ）により悪性腫瘍を判別することができる。
【０１１９】
［第８実施形態］
次に、第８実施形態を説明する。第８実施形態は、受光部３８の一例として、例えば体腔内等の対象物Ｏｂをカメラ装置により観察する機能に、対象物Ｏｂの組織表面下の数ｍｍの組織情報を測定する機能を追加したものである。第８実施形態では、受光部３８が、リレー光学系３４の光の射出方向と逆方向に、分岐部３６で分岐された何れかの光路を伝播するように、発光する発光部を含む。なお、第８実施形態は第４実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１２０】
図９に、第８実施形態に係る内視鏡装置１８の構成の一例を示す。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【０１２１】
第８実施形態に係る内視鏡装置１８を構成する内視鏡用拡張装置３０８は、第４実施形態と同様に、対象物Ｏｂを観察する機能を備えるために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の受光部３８−１に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置は、受光部３８−１の結像レンズ３８１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように取り付けられる。また、内視鏡用拡張装置３０８は、対象物Ｏｂの組織表面下の数ｍｍの組織情報を測定する機能を備えるために、内部構造測定装置３８９を備えている。
【０１２２】
第８実施形態では、内部構造測定装置３８９の一例として眼底の組織検査などで利用されている光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）の技術を用いる。光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は、対象物Ｏｂで反射した光と参照光の低コヒーレンス干渉を用いて、生体表面から数mm程度の生体内部の構造を測定する技術である。つまり、レーザ光等のコヒーレント光では、ハーフミラー等で分岐した光を反射ミラーで戻し、合波させた場合、２光路の光路差に応じて干渉が生じる。ところが、白色光のような低コヒーレント光では、２光路の光路差が一致した場合に干渉が生じる。そこで、２光路の一方の光路の反射ミラーを光軸方向に移動させると、他方の光路上で同一距離にある情報を得ることができる。従って、他方の光路を対象物表面の法線方向に設定すれば、対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を測定することが可能になる。なお、反射ミラーの移動に代えて、分光器で検出されるスペクトル分布を解析することで、奥行き方向（深さ方向）の分布を得る技術も知られている。また、光源に周波数可変レーザを用いて、奥行き方向（深さ方向）の分布を得る技術も知られている。第８実施形態では、反射ミラーの移動に代えて、分光器であられるスペクトル分布を解析することで、対象物Ｏｂの組織表面下の数ｍｍの組織情報を測定する場合を一例として説明する。
【０１２３】
第８実施形態に係る内視鏡装置１８を構成する内視鏡用拡張装置３０８は、第１実施形態と同様に、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。第８実施形態では、対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を測定するため、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を２つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、詳細を後述する、内部構造測定装置３８９から射出された光を反射すると共に、対象物Ｏｂでの反射光を反射するビームスプリッタ等の光学素子３６９が設けられ、光学素子３６９により光路が２光路に分岐される。つまり、光学素子３６９は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路と、矢印Ｙ方向と逆方向の光路とに分岐される。
【０１２４】
受光部３８は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向に取り付けた受光部３８−１と、矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８−３とを用いる。第８実施形態では、受光部３８−２は不要である。受光部３８−１には、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられる。また、受光部３８−３には、内部構造測定装置３８９が取り付けられる。
【０１２５】
第８実施形態では、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）を一例として用いる内部構造測定装置３８９は、低コヒーレント光源３８９Ａ、及び分光器３８９Ｂを備えている。低コヒーレント光源３８９Ａには、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を用いることができる。低コヒーレント光源３８９Ａは、一端がカプラ３８９Ｃに接続されたファイバ３８９Ｆ−１の他端に接続される。また、カプラ３８９Ｃにはファイバ３８９Ｆ−２の一端も接続されており、ファイバ３８９Ｆ−２の他端は、矢印Ｙ方向と逆方向の光路へ案内するミラー３８９Ｄへ接続される。第８実施形態では、ミラー３８９Ｄは、１次元走査又は２次元走査を可能とするスキャナとして機能するようにＭＥＭＳミラーを用いている。以下、ＭＥＭＳミラー３８９Ｄと表記する。ＭＥＭＳミラー３８９Ｄはリレー光学系３４の射出瞳Ｅｘｐと一致するように配置されている。一方、分光器３８９Ｂは、一端がカプラ３８９Ｃに接続されたファイバ３８９Ｇ−１の他端に接続される。また、カプラ３８９Ｃにはファイバ３８９Ｇ−２の一端も接続されており、ファイバ３８９Ｇ−２の他端は、参照ミラー３８９Ｅに接続される。なお、ファイバ３８９Ｇ−２は、内視鏡２０、内視鏡用拡張装置３０８、及び内視鏡用拡張装置内の光路長に合わせた距離となるように長さが調整される。また、ファイバ３８９Ｆ−１及びＦ−２並びにファイバ３８９Ｇ−１及びＧ−２は、低コヒーレント光源３８９Ａ、及び分光器３８９Ｂに近い位置で、カプラ３８９Ｃに接続される。
【０１２６】
従って、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６に取り付けられた光学素子３６９を通過し、受光部３８−１に取り付けられた結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置へ至る。イメージセンサ３８２で撮像した画像は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを観察させることができる。
【０１２７】
一方、低コヒーレント光源３８９Ａから射出された光は、光学素子３６９で反射されて対象物Ｏｂへ照射される。そして、対象物Ｏｂで反射された反射光が光学素子３６９で反射され、分光器３８９Ｂによりスペクトル分布が検出される。検出されたスペクトル分布を解析することで、対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を得る。分光器３８９Ｂで検出されるスペクトル分布を解析する処理は、制御装置４０で処理される。つまり、第８実施形態では、ＣＰＵ４４Ａは、解析プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して解析処理を実行する。これによって、内視鏡用拡張装置３０で射出した低コヒーレント光による対象物Ｏｂの組織表面下が測定される拡張機能が実行される。ＣＰＵ４４Ａは、解析結果を、表示部４２に表示させることができる。
【０１２８】
これによって、ＭＥＭＳミラー３８９Ｄで対象物Ｏｂをスキャンすることにより、対象物Ｏｂの表面近傍の断層画像を得ることができる。例えば、対象物Ｏｂへ照射する光（ビーム）を１次元走査すれば対象物Ｏｂの組織表面下の２次元情報を得ることができる。また、２次元走査すれば対象物Ｏｂの組織表面下の３次元情報を得ることができる。
【０１２９】
以上説明したように、第８実施形態では、内視鏡用拡張装置３０２に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、光学素子３６９を取り付け、受光部３８に取り付けた、内部構造測定装置３８９で対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を得る。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を観察する場合に、内部構造測定装置３８９で同時に対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を得ることができる測定装置として機能する内視鏡装置１８を提供することができる。
【０１３０】
また、例えば腹腔鏡手術のような施術中に、低コヒーレント光の照射によって、組織の内部状態を検査できるため、組織の切除を必要とする生検の回数を減らすことができる。
【０１３１】
さらに、第８実施形態では、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）では、人体に対する透過性が高い赤外光を利用することができるため、波長選択性のあるビームスプリッタを用いることで、光の損失を抑えることができる。
【０１３２】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態を説明する。第９実施形態は、受光部３８の一例として、受光部３８の各々にカメラ装置を取り付けた場合を説明する。また、第９実施形態は、カメラ装置の一例として、ハイビジョンカメラの４倍の高画質化したカメラ装置（所謂、４Ｋ解像度のカメラ装置）として機能する内視鏡用拡張装置を提供するものである。なお、第９実施形態は第１実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１３３】
図１０に、第９実施形態に係る内視鏡装置１９の構成の一例を示す。第９実施形態に係る内視鏡装置１９は、目視観察用の内視鏡２０に、内視鏡用拡張装置３０９が取り付けられたものである。なお、内視鏡２０は、第１実施形態と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。
【０１３４】
第９実施形態に係る内視鏡装置１９を構成する内視鏡用拡張装置３０９は、第１実施形態と同様に、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐを、リレー光学系３４を用いてアイピース２６から離れた位置に移動させる。第９実施形態では、所謂４Ｋ解像度の高画質化画像を得るために、リレー光学系３４でリレーされた光は、４つに分岐する。つまり、リレー光学系３４と、移動された射出瞳Ｅｘｐとの間に位置する分岐部３６には、透過光と反射光とを分岐されるビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子が設けられる。
【０１３５】
図１０に示す例では、分岐部３６は、リレー光学系３４でリレーされた光を４光路に分岐するために、各々光路を２分岐するプリズムミラーなどの偏向素子３７４、３７５、３７６を含んでいる。これらの偏向素子３７４、３７５、３７６は、後述する受光部の各々に均等に光が照射されるように透過光と反射光とを分岐する。例えば、偏向素子３７４は、反射光と透過光とが均等になるように分岐する。つまり、偏向素子３７４は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路と、矢印Ｙ方向と逆方向の光路とに分岐する。また、偏向素子３７５は、矢印Ｙ方向と逆方向の光路と、矢印Ｚ方向（光軸ＣＬに沿う方向）の光路とに分岐する。さらに、偏向素子３７６は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路と、矢印Ｙ方向の光路とに分岐する。
【０１３６】
受光部３８は、受光部３８−１と、受光部３８−２と、受光部３８−３とを含む。受光部３８−１は、偏向素子３７４、３７６を透過し、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を伝播した光を受光する受光部である。また、受光部３８−２は、偏向素子３７４の透過後に偏向素子３７６により矢印Ｙ方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部である。さらに、受光部３８−３は、偏向素子３７４により矢印Ｙ方向と逆方向に分岐された光路を伝播した光を受光する受光部である。受光部３８−３は、受光部３８−３Ａ及び受光部３８−３Ｂを含んでおり、受光部３８−３Ａは、偏向素子３７４の反射後に偏向素子３７５を透過し、矢印Ｙ方向と逆方向の光路を伝播した光を受光する。また、受光部３８−３Ｂは、偏向素子３７４及び偏向素子３７５を反射し、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路を伝播した光を受光する。
【０１３７】
第９実施形態では、受光部３８−１、３８−２及び３８−３（３８−３Ａと３８−３Ｂ）の各々には、ハイビジョン用の結像レンズ３７１及びイメージセンサ３７２を含むハイビジョンカメラ装置３７０が取り付けられる。また、これら受光部３８の各々の結像レンズ３７１の入射瞳に射出瞳Ｅｘｐが位置するように結像レンズ３７１及びイメージセンサ３７２を含むハイビジョンカメラ装置３７０が取り付けられる。また、第９実施形態では、受光部３８−１、３８−２及び３８−３（３８−３Ａと３８−３Ｂ）の各々には、内視鏡用拡張装置３０９をハイビジョンカメラの４倍の高画質化したカメラ装置として機能させるため、例えば、結像レンズ３７１の光軸から所定量だけずらしてイメージセンサ３７２を取り付ける。具体的には、受光部３８−１のハイビジョンカメラ装置を基準にして、受光部３８−２では右側に半画素分ずらし、受光部３８−３Ａでは上側に半画素分ずらし、受光部３８−３Ｂでは右側に半画素分と上側に半画素分ずらす。
【０１３８】
また、例えば、対象物Ｏｂの画像領域を縦横に４分割し、分割した小領域をハイビジョンカメラ装置３７０の撮像領域に設定し、右上、右下、左上、及び左下の各画像領域を担当するハイビジョンカメラ装置３７０で撮像するようにしてもよい。これは、結像レンズ３７１に対してイメージセンサ３７２の位置を、撮像領域の設定と上下左右に反転して、左下、左上、右下、および右上にずらすことで実現できる。この場合、各ハイビジョンカメラ装置３７０で撮像された画像を連結することにより、縦横の各々に２倍の画素の画像を得ることができる。
【０１３９】
従って、リレー光学系３４でリレーされた光は、分岐部３６で分岐されて、各光路にハイビジョンカメラ装置３７０を取り付けることで、ハイビジョンカメラの４倍の高画質画像を得ることができる。
【０１４０】
なお、第９実施形態に係る内視鏡用拡張装置３０９は、制御装置４０に接続されており、受光部３８−１、３８−２及び３８−３（３８−３Ａと３８−３Ｂ）の各々で撮像した各画像を用いて体腔内等の対象物Ｏｂを、高画質して表示部４２に表示する。表示部４２への対象物Ｏｂの表示処理は、制御装置４０により実行される。つまり、第９実施形態では、ＣＰＵ４４Ａは、高画質表示プログラムを制御プログラム４４Ｅとして記憶部４４Ｄから読み出してＲＡＭ４４Ｂに展開して高画質表示処理を実行する。これによって、第９実施形態では、内視鏡用拡張装置３０９で受光した光に基づいた体腔内等の対象物Ｏｂの高画質表示の拡張機能が実行される。
【０１４１】
また、第９実施形態では、高画質化画像の一例として、４つのハイビジョンカメラ装置３７０によって、縦横の各々に２倍の画素の画像を得て、ハイビジョンカメラ装置の４倍に高画質化したカメラ装置として機能させる場合を説明したが、縦横の何れか一方に２倍の画素の画像を得て、縦横の何れか一方の方向に２倍に高画質化したカメラ装置として機能させてもよい。また、３台以上のカメラを備えて３倍以上に高画質化したカメラ装置として機能させてもよい。
【０１４２】
以上説明したように、第９実施形態では、内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０９を取り付ける。また、内視鏡用拡張装置３０９に含まれる機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部３６に、透過光と反射光とを均等に分岐する偏向素子３７４、３７６を設け、ハイビジョンカメラ装置３７０を受光部３８の各々に設けることで、上下左右の各画像を撮像することができる。従って、体腔内等の対象物Ｏｂの状態を目視観察する状態の内視鏡２０のアイピース２６に、内視鏡用拡張装置３０９を取り付けるのみで、高画質表示装置として機能する内視鏡装置１９を提供することができる。
【０１４３】
［第１０実施形態］
次に、第１０実施形態を説明する。第１０実施形態は、受光部３８の一例として、立体像を提供する立体カメラ装置、及び対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を測定する測定装置を含む場合を説明する。なお、第１０実施形態は、第２実施形態及び第８実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１４４】
図１１に、第１０実施形態に係る内視鏡装置１２Ｘの構成の一例を示す。第１０実施形態に係る内視鏡装置１２Ｘは、目視観察用の内視鏡２０に、内視鏡用拡張装置３１０が取り付けられたものである。内視鏡用拡張装置３１０は、第２実施形態の内視鏡用拡張装置３０２（図３）と、第８実施形態の内視鏡用拡張装置３０８（図９）との各々の主要な構成を含んでいる。
【０１４５】
詳細には、内視鏡用拡張装置３１０では、第１機能として、対象物Ｏｂの立体表示の拡張機能を実現するために、リレー光学系３４でリレーされた光が、光学素子３６１により分岐され、受光部３８−１と、受光部３８−３とに向うように構成される。
【０１４６】
受光部３８−１及び受光部３８−３の各々は、カメラ装置として結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含み、視差を確保するために光軸ＣＬから所定距離Ｌｔｈを隔てて、つまり所定のカメラ間隔で取り付けられる。従って、受光部３８−１及び受光部３８−３の各々のイメージセンサ３８２で、視差が確保された立体像を形成するための左右の各画像が撮像される。イメージセンサ３８２で撮像した画像各々は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを立体像として観察者に観察させることができる。
【０１４７】
次に、第２機能として、組織表面測定機能を実現するために、リレー光学系３４の下流側に光学素子３６９及び受光部３８−２としての内部構造測定装置３８９が設けられ、内部構造測定装置３８９に関する光を利用可能に光学素子３６９で光路が２光路に分岐される。つまり、光学素子３６９は、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の光路の一部を、矢印Ｙ方向の光路に分岐する。これにより、リレー光学系３４でリレーされた光の一部は、光学素子３６９により矢印Ｙ方向へ伝播され、内部構造測定装置３８９へ向かう。一方、内部構造測定装置３８９からの光は、矢印Ｙ方向と逆方向に伝播され、光学素子３６９により光軸ＣＬに沿う方向にリレー光学系３４へ向かう。
【０１４８】
内部構造測定装置３８９は、第８実施形態で説明したように、対象物Ｏｂの組織表面下の数ｍｍの組織情報を測定する。つまり、低コヒーレント光源３８９Ａから射出された光は、光学素子３６９で反射されて対象物Ｏｂへ照射されて、対象物Ｏｂで反射された反射光が光学素子３６９で反射され、分光器３８９Ｂによりスペクトル分布が検出される。制御装置４０は、検出されたスペクトル分布を解析して、対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を得る。制御装置４０は、解析結果を、表示部４２に表示させることにより、対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を観察者に提示する。つまり、ＭＥＭＳミラー３８９Ｄで対象物Ｏｂをスキャンすることにより、対象物Ｏｂの表面近傍の断層画像を提供することができる。例えば、対象物Ｏｂへの照射光の１次元走査により対象物Ｏｂの組織表面下の２次元情報を得ることができ、２次元走査すれば対象物Ｏｂの組織表面下の３次元情報を得ることができる。
【０１４９】
以上説明したように、第１０実施形態では、プラットフォーム３１によって、立体像を形成して提供する機能と組織表面測定機能とを同時に提供可能な内視鏡用拡張装置３１０を提供する。従って、観察者は、対象物Ｏｂの立体像を観察しつつ、対象物Ｏｂの視野範囲内（観察している立体像）における組織表面下の組織情報を得ることができる。これによって、例えば体腔内等の状態を観察する場合に、体腔内等の表面部位の立体像を観察し、観察者が注目する注目部位を観察している際に、注目部位の組織表面下の組織情報を同時に得ることができる。このため、観察者は、対象物Ｏｂの立体像を観察する機能と、対象物Ｏｂの組織表面下の組織情報を得る機能の双方を実行するために、機能毎の専用の内視鏡装置１０に交換する必要はない。
【０１５０】
なお、体腔内等の表面部位の立体像を観察しながら、観察者が注目する注目部位を探索して、探索した注目部位についてのみ、内部構造測定装置３８９が組織表面下の組織情報を出力するようにしてもよい。この場合、観察者が注目部位の立体像を観察しているときにキーボード等の入力部４６を操作して内部構造測定装置３８９により組織表面下の組織情報が出力されるようにすればよい。このようにすることで、常時、組織表面下の組織情報を得る場合と比較して、観察者が注目したい部位のみの組織表面下の組織情報を得ることができる。
【０１５１】
また、第１０実施形態では、立体像を形成して提供する機能を実現する構成は、所謂３Ｄ（ディメンジョン）ユニットとして扱いことができ、同時に提供可能な組織表面測定機能を実現する構成を含めて４Ｄユニットとして提供することができる。この組織表面測定機能を実現する構成として、赤外波長域の光（赤外光）を用いることで、組織表面測定するための光が立体像を観察するための画像として撮像されることを抑制して、立体像を形成して提供する機能と、組織表面測定機能とを共存させることができる。また、立体像を形成して提供する機能と、組織表面測定機能とについて光損失を抑制した射出瞳の多重化を実現することができる。
【０１５２】
さらに、第１０実施形態では、対象物Ｏｂをスキャンする組織表面測定機能により、対象物Ｏｂの表面近傍の断層画像を得ることができる。この対象物Ｏｂの表面近傍の断層画像から、組織表面を画像処理して各位置の３次元座標を求めることができ、組織表面におけるスキャンラインの３次元形状を決定することもできる。これによって、対象物Ｏｂの立体像を形成する左右の画像にスキャンラインをレンダリングすることで、段像画像を立体的に表示することもできる。また、断層画像を立体像にオーバレイすることによって、４Ｄ画像として観察者に提示することができる。
【０１５３】
［第１１実施形態］
次に、第１１実施形態を説明する。第１１実施形態は、受光部３８の一例として、立体像を提供する立体カメラ装置と、高画質カメラ装置とを含む場合を説明する。なお、第１１実施形態は第２実施形態及び第９実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１５４】
図１２に、第１１実施形態に係る内視鏡装置１９Ｘの構成の一例を示す。第１１実施形態に係る内視鏡装置１９Ｘは、目視観察用の内視鏡２０に、内視鏡用拡張装置３１１が取り付けられたものである。内視鏡用拡張装置３１１は、第２実施形態の内視鏡用拡張装置３０２（図３）と、第９実施形態の内視鏡用拡張装置３０９（図１０）との各々の主要な構成を含んでいる。
【０１５５】
詳細には、内視鏡用拡張装置３１１では、第１機能として、高画質機能を実現するために、リレー光学系３４でリレーされた光が、光学素子３７４、３７５、３７６により分岐され、受光部３８−１、受光部３８−２、及び受光部３８−３（受光部３８−３Ａと受光部３８−３Ｂ）に向うように構成される。
【０１５６】
受光部の各々には、ハイビジョン用の結像レンズ３７１及びイメージセンサ３７２を含むハイビジョンカメラ装置３７０が取り付けられる。また、受光部３８−１、３８−２及び３８−３（３８−３Ａと３８−３Ｂ）の各々は、第９実施形態と同様に、高画質化したカメラ装置として機能させるため、例えば、結像レンズ３７１の光軸から所定量だけずらしてイメージセンサ３７２を取り付ける。
【０１５７】
また、第１１実施形態では、一部のハイビジョンカメラ装置３７０を、第２機能である対象物Ｏｂの立体表示の拡張機能を実現するためのカメラ装置と兼用させている。図１２に示す例では、受光部３８−３Ａを、視差を確保するために光軸ＣＬから所定距離Ｌｔｈを隔てて、つまり所定のカメラ間隔で取り付けられる。例えば、対象物Ｏｂの画像領域を縦横に４分割した小領域の各々を撮像領域に設定し、ハイビジョンカメラ装置３７０で右上、右下、左上、及び左下の各画像領域を担当させることで、高画質画像の撮像を実現させることができる。
【０１５８】
受光部３８−３Ａのハイビジョンカメラ装置３７０（受光部３８−３Ａ）は、後述する第２機能である立体像の観察機能を実現するためのカメラ装置と兼用させるので、兼用するハイビジョンカメラ装置３７０（受光部３８−３Ａ）に設定された対象物Ｏｂの画像領域を４分割した小領域の撮像領域からずれが生じる場合がある。この場合、兼用するハイビジョンカメラ装置３７０（受光部３８−３Ａ）は、第１機能として高画質画像を撮像する場合には設置位置による撮像領域から、設定された小領域の撮像領域を抽出して用いるようにすればよい。この画像処理は制御装置４０によって実現することができる。
【０１５９】
次に、第２機能として、立体像の観察機能を実現するために、リレー光学系３４の下流側に光学素子３６１が設けられ、リレー光学系３４でリレーされた光が、光学素子３６１により分岐され、受光部３８−２Ｘ（図３に示す受光部３８−１として機能する）と、受光部３８−３Ａ（図３に示す受光部３８−３として機能する）とに向うように構成される。
【０１６０】
受光部３８−２Ｘ及び受光部３８−３Ａの各々は、視差を確保するために光軸ＣＬから所定距離Ｌｔｈを隔てて、つまり所定のカメラ間隔で取り付けられる。従って、受光部３８−２Ｘのイメージセンサ３８２と、受光部３８−３Ａのイメージセンサ３７２とにより、視差が確保された立体像を形成するための左右の各画像が撮像される。撮像した画像各々は、制御装置４０の表示部４２に表示され、対象物Ｏｂを立体像として観察者に観察させることができる。
【０１６１】
ところで、受光部３８−２Ｘのイメージセンサ３８２と、受光部３８−３Ａのイメージセンサ３７２とでは、画質が相違する場合がある。そこで、受光部３８−２Ｘが通常画質のカメラ装置である場合、受光部３８−３Ａによる撮像画像の画質を、通常画質に変換する画像処理を施してもよい。通常画質に変換する画像処理は制御装置４０によって実現することができる。なお、受光部３８−２Ｘをハイビジョン用の結像レンズ３７１及びイメージセンサ３７２を含むハイビジョンカメラ装置３７０を用いて画質を一致させてもよい。
【０１６２】
以上説明したように、第１１実施形態では、プラットフォーム３１によって、立体像の観察機能と高画質機能とを同時に提供可能な内視鏡用拡張装置３１１を提供する。従って、観察者は、対象物Ｏｂの立体像を観察しつつ、対象物Ｏｂを高画質で観察することができる。これによって、例えば体腔内等の状態を観察する場合に、体腔内等の表面部位の立体像を観察し、観察者が注目する注目部位の立体像を観察している際に、注目部位を、より詳細に観察するために高画質で参照することができる。このため、観察者は、対象物Ｏｂの立体像の観察機能と、対象物Ｏｂを高画質で観察する機能の双方を実行するために、機能毎の専用の内視鏡装置１０に交換する必要はない。
【０１６３】
なお、体腔内等の表面部位の立体像の画像と、高画質の画像とは、常時双方の画像を提示してもよく、何れか一方を提示してもよい。なお、観察者が立体像を観察しつつ注目する注目部位を探索して、探索した注目部位についてのみ、高画質の画像を提示するようにしてもよい。この場合、観察者が注目部位の立体像を観察しているときにキーボード等の入力部４６を操作して高画質画像が表示されるようにすればよい。このようにすることで、常時、立体像の画像と、高画質の画像とを共に提示する場合と比較して、観察者は視線を変更せずに同じ画面で観察すればよく、観察者に対して詳細な観察を希望する注目部位について高画質の画像を提供することができる。
【０１６４】
［第１２実施形態］
次に、第１２実施形態を説明する。第１２実施形態は、受光部３８の一例として、蛍光観察機能を提供する蛍光観察装置と、対象物Ｏｂへパターン画像を投影する機能を提供する投影装置を含む場合を説明する。なお、第１２実施形態は第５実施形態及び第７実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１６５】
図１３に、第１２実施形態に係る内視鏡装置１７Ｘの構成の一例を示す。第１２実施形態に係る内視鏡装置１７Ｘは、目視観察用の内視鏡２０に、内視鏡用拡張装置３１２が取り付けられたものである。内視鏡用拡張装置３１２は、第５実施形態の内視鏡用拡張装置３０５（図６）と、第７実施形態の内視鏡用拡張装置３０７（図８）との各々の主要な構成を含んでいる。
【０１６６】
詳細には、内視鏡用拡張装置３１２は、第１機能として、蛍光観察機能を実現するために、受光部３８−２に設けられた励起光源３８７と、励起光をカットする波長フィルタ３８８Ｆ、結像レンズ３８８Ｌ、及びイメージセンサ３８８Ｓを含む受光部３８−３に設けられた蛍光観察用カメラ装置３８８と、を備えている。つまり、内視鏡用拡張装置３１２は、励起光反射素子３６７を備えて励起光源３８７からの励起光が対象物Ｏｂに照射されるように構成され、リレー光学系３４でリレーされた光（蛍光）が、光学素子３６８により分岐され、受光部３８−３に向うように構成される。
【０１６７】
なお、内視鏡用拡張装置３１２は、対象物Ｏｂを通常状態で観察する機能を備えるために、リレー光学系３４の光軸ＣＬに沿う方向の受光部３８−１に、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含むカメラ装置が取り付けられている。
【０１６８】
通常のカメラ装置による撮像画像と、蛍光観察用カメラ装置３８８による撮像画像とは、制御装置４０で処理され、表示部４２に、各々別々に、または重ね合わせた画像処理が施されて表示される。つまり、内視鏡用拡張装置３０で励起光により励起された蛍光による撮像画像が対象物Ｏｂの撮像画像と並べて、または重ね合わされて表示される。これにより、通常の撮像画像と、蛍光による撮像画像とを表示して、観察者に対象物Ｏｂを観察させることができる。
【０１６９】
次に、第２機能として、対象物Ｏｂへパターン画像を投影する機能を実現するために、ＭＥＭＳミラー３８４Ｐ及びレーザ装置３８４Ｌを含む投影装置３８４からのパターン画像が対象物Ｏｂに照射されるように構成される。図１３では、励起光反射素子３６７と励起光源３８７との間に光学素子３６４を設けた場合を一例として示す。なお、光学素子３６４は、投影装置３８４からのパターン画像を対象物Ｏｂに照射できる位置であれば、リレー光学系３４の下流側の何れの位置に設けてもよい。
【０１７０】
従って、投影装置３８４から射出されたパターン画像は、光学素子３６４で反射されて対象物Ｏｂへ投影される。そして、対象物Ｏｂで反射された反射光であるパターン画像は、結像レンズ３８１及びイメージセンサ３８２を含む通常のカメラ装置、及び蛍光観察用カメラ装置３８８の少なくとも一方で撮像される。つまり、レーザ装置３８４Ｌから射出される光の波長を、励起光により励起された蛍光の波長を含むようにすれば、通常のカメラ装置、及び蛍光観察用カメラ装置３８８の双方で撮像することができる。また、レーザ装置３８４Ｌからの射出光の波長を、励起光により励起された蛍光の波長とすれば、通蛍光観察用カメラ装置３８８のみで撮像することができ、蛍光を含まない波長とすれば、通常のカメラ装置のみで撮像することができる。
【０１７１】
以上説明したように、第１２実施形態は、内視鏡用拡張装置３１２に含まれる機能化プラットフォーム３１によって、蛍光観察機能とパターン画像投影機能とを同時に提供可能な内視鏡用拡張装置３１２を提供する。従って、観察者は、対象物Ｏｂを蛍光観察しつつ、蛍光観察している対象物Ｏｂへ、例えば注目部位へパターン画像を投影することができる。また、パターン画像は、レーザ装置３８４Ｌから射出される光の波長を選択することによって、通常のカメラ装置、及び蛍光観察用カメラ装置３８８の少なくとも一方で撮像させることができる。これによって、対象物Ｏｂを観察する場合に、対象物Ｏｂを通常視、または蛍光視している際に、パターン画像により注目部位へのマーキングを実施することができる。このため、観察者は、例えば体腔内等の状態を観察する場合に、体腔内を通常視または蛍光視している場合に、注目部位へのマーキングを実施する機能を有する専用の内視鏡装置１０に交換する必要はない。
【０１７２】
なお、前記各実施形態では、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐをリレー光学系３４によって複製した射出瞳Ｅｘｐは、瞳中心の位置が光軸上に位置されることに限定されるものではない。例えば、瞳中心が相違する位置に設定し、共通部分を射出瞳Ｅｘｐとしてもよい。
【０１７３】
図１４に、射出瞳Ｅｘｐの構成の一例を示す。左右に所定距離Ｌｔｈを隔てた位置に２つの射出瞳Ｅｘｐ−Ｒ、Ｅｘｐ−Ｌとなる場合、２つの射出瞳Ｅｘｐ−Ｒ、Ｅｘｐ−Ｌに共通する領域の射出瞳Ｅｘｐ−Ｃを、射出瞳Ｅｘｐとしてもよい。このようにすることで、射出瞳Ｅｘｐ−Ｒ、及び射出瞳Ｅｘｐ−Ｌの各々による光学性能を活かした共通の射出瞳Ｅｘｐを扱うことができる。
【０１７４】
なお、開示の技術を実施形態を用いて説明したが、前記各実施形態で説明した機能のみで内視鏡用拡張装置を構成することに限定されない。つまり、前記各実施形態を複数組み合わせて複数の機能を有するように、内視鏡用拡張装置を構成することが可能なことは勿論である。
【０１７５】
また、前記各実施形態では内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐをリレー光学系３４によって複製した射出瞳を用いて内視鏡用拡張装置を提供する場合を説明したが、内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐの近傍にすべての受光部に共通に作用するレンズ系を配置して構成してもよい。内視鏡２０の射出瞳Ｅｘｐの近傍とは、射出瞳Ｅｘｐの位置または、射出瞳Ｅｘｐから光軸ＣＬ方向に所定距離の位置である。この所定距離の一例は、受光部にピント調整が要求される場合、受光部の結像に共通に作用を与える光学計算によって求めることができる。このレンズ系を用いるとすべての受光部のピント調整を共通に行えるようになり個々の受光部でのピント調整が不要になるなど、すべての受光部の結像に共通の作用を与えることが可能になる。
【０１７６】
さらに、前記各実施形態では、内視鏡２０に内視鏡用拡張装置を取り付けて各種の機能を有する内視鏡装置を提供する場合を説明したが、各種の機能を有するように機能化プラットフォーム３１を備えた内視鏡用拡張装置を、内視鏡２０に内蔵するようにしてもよい。この場合、少なくとも機能化プラットフォーム３１を内視鏡２０に内蔵させて、機能化プラットフォーム３１を構成する分岐部で分岐された光路を伝播した光を受光する受光部３８を、着脱可能に構成してもよい。このようにすることで、受光部３８に専用の機能を実現する装置を取り付けるのみで、各種の専用機能を有する内視鏡装置を提供することができる。
【０１７７】
また、開示の技術を実施の形態を用いて説明したが、開示の技術の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。開示の技術の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も開示の技術の技術的範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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