(57)【要約】【課題】複眼撮像ユニットを備える内視鏡において、広い撮像領域の被写体に対して陰影を生じることなく照明できて良好な画像を得る。【解決手段】内視鏡の先端のプローブ５に複眼撮像ユニット６と、照明ユニット７とを備える。照明ユニット７は、第１組の発光ダイオード対１２Ｍと、第２組の発光ダイオード対１２Ｎと、各発光ダイオード対１２Ｍ、１２Ｎを構成するチップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ、１２Ｎａ、１２Ｎｂの上面に固定された導光部材１３Ｍａ、１３Ｍｂ、１３Ｎａ、１３Ｎｂとを備える。導光部材の屈曲角度は、発光ダイオード対の各組毎に異なっており、第１組の発光ダイオード対１２Ｍから角度θａで出射された光Ｌは、比較的遠い位置の被写体Ｇを両側から陰影を生じないように照明し、第２組の発光ダイオード対１２Ｎから角度θｂで出射された光Ｌは、比較的近い位置の被写体Ｇを両側から陰影を生じないように照明する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザにより被写体に対して接近離反されるプローブの前端に、複眼撮像ユニットと、該複眼撮像ユニットによって撮像される被写体を照明する照明ユニットと、を備える画像撮影装置において、
前記照明ユニットは、
前記複眼撮像ユニットを挟んだ両側から出射する光が前記複眼撮像ユニットの前方位置で交差し、その交差位置にある被写体に陰影を生じることなく照明する発光ダイオード対を備えることを特徴とする画像撮影装置。
【請求項２】
前記発光ダイオード対を複数組有し、該複数組の発光ダイオード対は、出射する光の交差位置（以下、光交差位置という）が組毎に異なっていることを特徴とする請求項１に記載の画像撮影装置。
【請求項３】
前記複数組の発光ダイオード対は、
前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットに最も近い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、
前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットから最も遠い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像撮影装置。
【請求項４】
前記複数組の発光ダイオード対は、組毎に光の出射角度を異ならせる導光部材を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像撮影装置。
【請求項５】
ユーザにより体腔内に挿入されて被写体に対して接近離反されるプローブの前端に、複眼撮像ユニットと、該複眼撮像ユニットによって撮像される体腔内の被写体を照明する照明ユニットと、を備える内視鏡において、
前記照明ユニットは、
前記複眼撮像ユニットを挟んだ両側から出射する光が前記複眼撮像ユニットの前方位置で交差し、その交差位置にある被写体に陰影を生じることなく照明する複数組の発光ダイオード対を備えることを特徴とする内視鏡。
【請求項６】
前記発光ダイオード対を複数組有し、該複数組の発光ダイオード対は、出射する光の交差位置（以下、光交差位置という）が組毎に異なっていることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記複数組の発光ダイオード対は、
前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットに最も近い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、
前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットから最も遠い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記複数組の発光ダイオード対は、組毎に光の出射角度を異ならせる導光部材を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の内視鏡。
【請求項９】
前記複数組の発光ダイオード対は、少なくとも１組が非可視光線を出射することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接した距離にある被写体を撮影するための画像撮影装置、及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡において被写体の鮮明な３次元画像を得るために、体腔内に挿入される挿入部（プローブ）に複眼撮像装置を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、気管支等の管状の内面を、近接した部位から遠方の部位に至るまで適切な明るさで照明してより見易い映像を得ることができるように指向特性の異なる複数の発光ダイオードを備えた内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３０５３３２号公報
【特許文献２】特開２００７−４４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載の内視鏡では、複眼撮像装置によって撮像した多数の個眼像から３次元画像を合成して得ることができ、被写体である体腔内面の状態を立体的で、精確に把握することができる。ところが、特許文献１に記載の内視鏡では、被写体を照明する発光部が１カ所に設けられているだけであるので、被写体に陰影が生じ、良好な３次元画像を得ることが困難であるという問題がある。
【０００４】
複眼撮像装置は、例えば、２台のカメラを用いたステレオ撮像装置に比べて、より大きい被写界深度を有するので、体腔内において、より近接した位置からより遠い位置に亘る広い範囲の被写体を鮮明に撮像することができるという長所を有するが、この長所も照明が適正でなければ活かすことができない。なお、特許文献２に記載の内視鏡装置に設けられた発光ダイオードは、立体物である被写体に陰影を生じないようにして照明するものではなく、近接した位置にある器官内壁と、遠い先まで延びる管腔部分とを、それぞれ指向特性の異なる発光ダイオードで分担させて照明するものである。
【０００５】
そこで、本発明は、複眼撮像ユニットと照明ユニットとを備える画像撮影装置、及び内視鏡において、複眼撮像ユニットの撮像可能領域の近接位置にある被写体から遠方にある被写体に至るまで陰影を生じることなく適正に照明できて良好な画像を得ることができる画像撮影装置、及び内視鏡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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ユーザにより被写体に対して接近離反されるプローブの前端に、複眼撮像ユニットと、該複眼撮像ユニットによって撮像される被写体を照明する照明ユニットと、を備える画像撮影装置において、前記照明ユニットは、前記複眼撮像ユニットを挟んだ両側から出射する光が前記複眼撮像ユニットの前方位置で交差し、その交差位置にある被写体に陰影を生じることなく照明する発光ダイオード対を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記発光ダイオード対を複数組有し、該複数組の発光ダイオード対は、出射する光の交差位置（以下、光交差位置という）が組毎に異なっていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記複数組の発光ダイオード対は、前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットに最も近い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットから最も遠い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３の発明において、前記複数組の発光ダイオード対は、組毎に光の出射角度を異ならせる導光部材を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、ユーザにより体腔内に挿入されて被写体に対して接近離反されるプローブの前端に、複眼撮像ユニットと、該複眼撮像ユニットによって撮像される体腔内の被写体を照明する照明ユニットと、を備える内視鏡において、前記照明ユニットは、前記複眼撮像ユニットを挟んだ両側から出射する光が前記複眼撮像ユニットの前方位置で交差し、その交差位置にある被写体に陰影を生じることなく照明する複数組の発光ダイオード対を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記発光ダイオード対を複数組有し、該複数組の発光ダイオード対は、出射する光の交差位置（以下、光交差位置という）が組毎に異なっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記複数組の発光ダイオード対は、前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットに最も近い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、前記光交差位置が、前記複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち複眼撮像ユニットから最も遠い位置に対応付けられた発光ダイオード対と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７の発明において、前記複数組の発光ダイオード対は、組毎に光の出射角度を異ならせる導光部材を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記複数組の発光ダイオード対は、少なくとも１組が非可視光線を出射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、画像撮影装置において、発光ダイオード対が出射する光が、複眼撮像ユニットの前方位置で交差するようにして被写体を照明するので、複眼撮像ユニットの前方にある被写体を陰影が生じないように適正に照明できて良好な画像を得ることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、画像撮影装置において、複数組の発光ダイオード対の光交差位置が組毎に異なっているので、複眼撮像ユニットの前方の異なった位置にある被写体をそれぞれ適正に照明できて良好な画像を得ることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、画像撮影装置において、複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち最も近い位置に光交差位置が対応付けられた発光ダイオード対と、最も遠い位置に光交差位置が対応付けられた発光ダイオード対と、を備えるので、複眼撮像ユニットに対して最近接位置と最遠方位置にある被写体をいずれも適正に照明できて良好な画像を得ることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、発光ダイオード対から出射される光が導光部材によって出射角度が異なるように構成されるので、画像撮影装置の構造を簡単にできる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、内視鏡において、発光ダイオード対が出射する光が、複眼撮像ユニットの前方位置で交差するようにして被写体を照明するので、複眼撮像ユニットの前方にある被写体を陰影が生じないように適正に照明できて良好な画像を得ることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、内視鏡において、複数組の発光ダイオード対の光交差位置が組毎に異なっているので、複眼撮像ユニットの前方の異なった位置にある被写体をそれぞれ適正に照明できて良好な画像を得ることができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、内視鏡において、複眼撮像ユニットの撮像可能領域のうち最も近い位置に光交差位置が対応付けられた発光ダイオード対と、最も遠い位置に光交差位置が対応付けられた発光ダイオード対と、を備えるので、複眼撮像ユニットに対して最近接位置と最遠方位置にある被写体をいずれも適正に照明できて良好な画像を得ることができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、発光ダイオード対から出射される光が導光部材によって出射角度が異なるように構成されるので、内視鏡の構造を簡単にできる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、内視鏡において、少なくとも１組の発光ダイオード対が非可視光線を出射するので、可視光線による照明だけでは得られない情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係る内視鏡について、図１乃至図５を参照して説明する。本実施形態の内視鏡１は、図１に示されるように、ユーザ（医師）が把持して種々の操作を行う本体部２と、本体部２に連設され細長く柔軟な挿入部３と、を備える。挿入部３の先端には、ユーザの操作に応じて任意の角度へ屈曲可能な屈曲部４と、最先端のプローブ５と、を備える。使用時には、柔軟な挿入部３が被験者の口を通って食道、胃等の体腔内へ挿入される。
【００２５】
プローブ５は略円筒形であり、図２（ａ）、（ｂ）及び図３に示されるように、前端面５ａに複眼撮像ユニット６と、体腔内の被写体Ｇを照明する照明ユニット７と、を備える。複眼撮像ユニット６は、図４に示されるように、マイクロレンズ８が一平面内でｎ行ｍ列（本実施形態ではｎ＝３、ｍ＝３）に亘って配置されたマイクロレンズアレイ９と、各マイクロレンズ８によって形成される個眼像Ｐを撮像する固体撮像素子１１と、を備える。
【００２６】
固体撮像素子１１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサから構成される。固体撮像素子１１によって撮像された各個眼像Ｐの画像情報は、挿入部３に内装されたケーブルを通じて内視鏡１の外部に設けられた画像処理装置（不図示）に送られて１枚の３次元画像に合成され、合成された３次元画像がモニタ（不図示）に表示される。本実施形態のマイクロレンズアレイ９は、マイクロレンズ８同士の間隔が約１．２５ｍｍであり、複眼撮像ユニット６から１乃至３０ｍｍの範囲にある被写体Ｇに対して３次元画像を生成するための充分な視差情報を得ることができる。なお、画像処理装置に送信された個眼像Ｐの画像情報は、個々の個眼像Ｐ毎に２次元画像としてモニタに表示されることも可能である。
【００２７】
本実施形態の照明ユニット７は、プローブ５の前端面５ａにおいて、複眼撮像ユニット６を挟んで配置された２組の発光ダイオード対１２Ｍ、１２Ｎと、各発光ダイオード対１２Ｍ、１２Ｎを構成するチップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ、１２Ｎａ、１２Ｎｂに連設された導光部材１３Ｍａ、１３Ｍｂ、１３Ｎａ、１３Ｎｂと、を備える。
【００２８】
第１組の発光ダイオード対１２Ｍは、図２（ａ）に示されるように、複眼撮像ユニット６から約３０ｍｍ離間した前方位置にある被写体Ｇに対して複眼撮像ユニット６の両側から所定の大きな角度θａで光を出射し、出射光Ｌが被写体Ｇの位置で交差して陰影を生じることなく被写体Ｇを照明するようになっており、第２組の発光ダイオード対１２Ｎは、図２（ｂ）に示されるように、複眼撮像ユニット６から約１ｍｍ離間した前方位置にある被写体Ｇに対して複眼撮像ユニット６の両側から所定の小さな角度θｂで光を出射し、出射光Ｌが被写体Ｇの位置で交差して陰影を生じることなく被写体Ｇを照明するようになっている。上記光Ｌの出射角度θａ、及び出射角度θｂは、それぞれ発光ダイオード対１２Ｍ、１２Ｎを構成する発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ同士、及び発光ダイオード１２Ｎａ、１２Ｎｂ同士の離間距離に応じて、出射光Ｌが所定の位置（３０ｍｍ、１ｍｍ）で交差するように設定される。
【００２９】
第１組の発光ダイオード対１２Ｍは、複眼撮像ユニット６の両側（図３において左右）に固定された白色光を出射するチップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂから構成され、第２組の発光ダイオード対１２Ｎは、複眼撮像ユニット６の両側（図３において上下）に固定された紫外光を出射するチップ状発光ダイオード１２Ｎａ、１２Ｎｂから構成される。第１組の発光ダイオード対１２Ｍの各発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂに固定された導光部材１３Ｍａ、１３Ｍｂは、光Ｌの出射角度θａと同一の角度に屈曲された透光性の樹脂製部材であり、第２組の発光ダイオード対１２Ｎの各発光ダイオード１２Ｎａ、１２Ｎｂに固定された導光部材１３Ｎａ、１３Ｎｂは、光Ｌの出射角度θｂと同一の角度に屈曲された透光性の樹脂製部材である。代表的に導光部材１３Ｍｂの斜視形状を図５に示す。
【００３０】
次に、本実施形態の内視鏡１がユーザ（医師）によって使用されるときの動作について説明する。ユーザは、まず内視鏡１の挿入部３を被験者の体腔内に挿入し、複眼撮像ユニット６によって撮影され３次元画像としてモニタに表示された体腔内の状態を観察しつつ、本体部２を操作することによって挿入部３の先端（プローブ５）の体腔内における挿入位置を変更したり、屈曲部４の屈曲角度を変更して挿入部３の先端（プローブ５）の向きを変更する。このとき、第２組の発光ダイオード対１２Ｎは消灯され、第１組の発光ダイオード対１２Ｍが点灯されて、複眼撮像ユニット６の前方約３０ｍｍの位置を中心に陰影が生じないように照明される。第１組の発光ダイオード対１２Ｍは、白色光を出射するので体腔の内壁（例えば、胃壁）が自然色で鮮明に撮影される。
【００３１】
そして、ユーザが、体腔内の特定の部分について近接して観察をするときには、ユーザは、本体部２を操作してプローブ５を体腔の内壁に接近させ、第１組の発光ダイオード対１２Ｍを消灯すると共に、第２組の発光ダイオード対１２Ｎを点灯させる。これによって、複眼撮像ユニット６の前方約１ｍｍの極めて近接した位置が照明され、当該位置に癌細胞等の異常がある場合には、第２組の発光ダイオード対１２Ｎが出射する紫外光によって異常部が蛍光を発し、ユーザは、複眼撮像ユニット６により撮影された画像を観察して種々の判断を行うことができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態の内視鏡１の照明ユニット７によって、ユーザが挿入部３を体腔内に挿入したとき、プローブ５から異なった距離にある被写体Ｇが陰影を生じることなく照明されるので、複眼撮像ユニット６によって撮像が可能な広い撮像領域（例えば、１乃至３０ｍｍ）に亘って良好な撮影画像を得ることができる。また、第２組の発光ダイオード対１２Ｎが出射する紫外光によって異常部位が異なった色に撮影されるので、ユーザによる判断をより行い易くすることができる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限られず、種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
【００３４】
上記実施形態では、複眼撮像ユニット６の周囲に２組の発光ダイオード対１２Ｍ、１２Ｎが設けられたが、３組以上の発光ダイオード対が設けられてもよい。その場合、各組の発光ダイオードに連設される導光部材の屈曲角度は、互いに異なる角度に設定されて、各組の発光ダイオード対によって照明される被写体Ｇの複眼撮像ユニット６からの距離が異なるようにする。
【００３５】
上記実施形態では、第２組の発光ダイオード対１２Ｎの発光ダイオード１２Ｎａ、１２Ｎｂは、紫外光を出射する発光ダイオードであったが、例えば、近赤外光を出射する発光ダイオードであってもよい。その場合、体腔内壁の血管が近赤外光によって強調されて撮像されるので、血管構造を３次元画像としてモニタに表示することができる。また、３組の発光ダイオード対が設けられる場合には、第１組の発光ダイオード対は白色光を出射する発光ダイオードであり、第２組の発光ダイオード対は紫外光を出射する発光ダイオードであり、第３組の発光ダイオード対は近赤外光を出射する発光ダイオードであるようにしてもよい。
【００３６】
上記実施形態では、各チップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ、１２Ｎａ、１２Ｎｂに、それぞれ屈曲角度の異なる導光部材１３Ｍａ、１３Ｍｂ、１３Ｎａ、１３Ｎｂが固定されることによって、発光ダイオードから出射される光の角度θａ、θｂが異なるように構成されていたが、各チップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ、１２Ｎａ、１２Ｎｂのプローブ５の前端面５ａに対する取り付け角度自体が種々異なる角度に構成されることによって光の出射角度θａ、θｂが異なるように構成されてもよい。
【００３７】
具体的には、例えば、各チップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ、１２Ｎａ、１２Ｎｂの下面にテーパ状の傾斜部材が固定された構造であってもよいし、プローブ５の前端面５ａの各チップ状発光ダイオード１２Ｍａ、１２Ｍｂ、１２Ｎａ、１２Ｎｂを固定する部分自体が傾斜した形状に形成されてもよい。
【００３８】
さらに、上記実施形態におけるプローブ５部分が挿入部３と分離されると共に、ユーザが該プローブ５部分を手で保持して移動可能に構成することによって、本発明をビデオマイクロスコープ（画像撮影装置）に適用することができる。ビデオマイクロスコープとしての実施形態においては、例えば、ユーザが手で保持したプローブ５を被験者の皮膚表面に接近離反させ、皮膚表面の拡大された画像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡の全体を示す図。
【図２】（ａ）は同内視鏡のプローブ部分であって第２組の発光ダイオード対を省略して示した正面図、（ｂ）は同内視鏡のプローブ部分であって第１組の発光ダイオード対を省略して示した右側面図。
【図３】同内視鏡のプローブ部分の平面図。
【図４】同内視鏡における複眼撮像ユニットの斜視図。
【図５】同内視鏡における発光ダイオードと導光部材の斜視図。
【符号の説明】
【００４０】
１  内視鏡
５  プローブ
６  複眼撮像ユニット
７  照明ユニット
１２Ｍ、１２Ｎ  発光ダイオード対
１３Ｍａ、１３Ｍｂ、１３Ｎａ、１３Ｎｂ  導光部材
Ｇ  被写体
θａ、θｂ  出射角度
【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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