内視鏡
【課題】 広範囲の視野を確保することが可能な内視鏡を提供する。
【解決手段】 内視鏡１の周囲に光を照射するための光源３と、内視鏡３の先端部に設けられる広角レンズ６と、先端部の側壁に設けられ、少なくとも側方からの外光を透過する透過部（側壁）１０と、先端部の内部に設けられ、側壁１０から入射された外光を反射する双曲面または放物面の形状をとるミラー７と、広角レンズ６及びミラー７を通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像素子９と、撮像素子９によって撮像された各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する画像形成手段１４と、を備え、広角レンズ６の焦点と、ミラー７の一方の焦点とが一致するよう広角レンズ６とミラー７とが配置される。
【解決手段】 内視鏡１の周囲に光を照射するための光源３と、内視鏡３の先端部に設けられる広角レンズ６と、先端部の側壁に設けられ、少なくとも側方からの外光を透過する透過部（側壁）１０と、先端部の内部に設けられ、側壁１０から入射された外光を反射する双曲面または放物面の形状をとるミラー７と、広角レンズ６及びミラー７を通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像素子９と、撮像素子９によって撮像された各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する画像形成手段１４と、を備え、広角レンズ６の焦点と、ミラー７の一方の焦点とが一致するよう広角レンズ６とミラー７とが配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡では、例えば大腸内視鏡検査の場合、大腸管腔に凹凸が多いため、壁の影に隠れて病変を見落とす可能性がある。そのため、側方視野の確保が望まれていた。このような要望に対して、例えば、特許文献１には、側方視野を確保するためのドーナツ型ミラーを備え、内視鏡の先端に取り付けられるアタッチメントが記載されている。この特許文献１では、前方視野の画像表示領域の一部に直接側方視野の画像を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／００４０８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のドーナツ型ミラーでは、前方視野と側方視野との間に死角が生じることが考えられる。また、特許文献１に記載の構成では、前方視野の画像表示領域の一部に側方視野の画像を表示しているため、結果として、前方視野が一部妨げられていた。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、広範囲の視野を確保することが可能な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】
上記課題を解決するため、本発明に係る内視鏡は、内視鏡の周囲に光を照射するための光源と、内視鏡の先端部に設けられる広角レンズと、先端部の側壁に設けられ、少なくとも側方からの外光を透過する透過部と、先端部の内部に設けられ、透過部から入射された外光を反射する双曲面または放物面の形状をとるミラーと、広角レンズ及びミラーを通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像手段と、撮像手段によって撮像された各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する画像形成手段と、を備え、広角レンズの焦点と、ミラーの一方の焦点とが一致するよう広角レンズとミラーとが配置されることを特徴とする。
【０００７】
このような内視鏡によれば、広角レンズにより直視方向の被写体像を取得すると共に、ミラーにより少なくとも側視方向の被写体像を取得することができる。また、広角レンズの視野にミラーが配置されないので、広角レンズによる被写体像にミラーが含まれることがなく、前方視野が妨げられることがない。この結果、死角を極力少なくして好適に前方視野及び側方視野を確保し、広範囲の視野を確保することができる。内視鏡において広範囲の視野を確保できると、側方観察が可能となり、病変、大腸ポリープの見落とし率が低下する。また、検査手技も容易となり、検査時間の短縮、被験者の苦痛の軽減にも寄与することができる。また、広角レンズの焦点と、ミラーの一方の焦点とが一致するよう配置されるため、広角レンズによる被写体像とミラーによる被写体像が共通の視点から得られ、単一の視点からの全天周の視野を取得することができ、高精度な球面画像を形成することが可能となる。
【０００８】
また、撮像手段は、広角レンズによる被写体像を撮像できる第１の撮像手段と、ミラーによる被写体像を撮像できる第２の撮像手段と、を備え、画像形成手段は、第1の撮像手段により撮像された被写体像を、広角レンズ用投影式を用いて球面画像の座標へ変換し、第２の撮像手段により撮像された被写体像を、ミラー用投影式を用いて球面画像の座標へ変換して、球面画像を形成することが好適である。
【０００９】
この構成により、広角レンズとミラーという異なる経路を経て撮像された２種類の被写体像を用いて、同一の球面画像を形成することが可能となる。
【００１０】
また、撮像手段は、１つの撮像素子から構成されていることが好適である。これにより内視鏡の省スペース化を図ることができる。
【００１１】
また、先端部が、内視鏡本体から着脱可能であることが好適である。これにより、既存の内視鏡を利用することが可能となり、利便性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る内視鏡によれば、広範囲の視野を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡の概略図である。
【図２】本実施形態の内視鏡で得るべき球面画像を説明する図である。
【図３】本実施形態の内視鏡において球面画像生成に係る構成を示す模式図である。
【図４】魚眼レンズの射影モデルを示す図である。
【図５】双曲面ミラーの結像原理を示す図である。
【図６】魚眼レンズ及びミラーの位置関係を示す図である。
【図７】撮像素子の受光面の平面図である。
【図８】魚眼レンズ及びミラーによる被写体像から球面画像を生成する原理を示す図である。
【図９】双曲面ミラーによる撮像素子上の結像点から仮想球面画像座標の導出を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし重複する説明は省略する。また、図面の上方を「上」方向、下方を「下」方向とする。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る内視鏡１の概略図である。図１に示すとおり、内視鏡１は、その端面２に、被写体に光を照射する光源３と、水噴射用のノズル４と、鉗子口５と、画角が１８０度以上の魚眼レンズ（広角レンズ）６とを備える。また、端面２の裏側、魚眼レンズ６の下方には、内視鏡１の側方または後方の全周方向から入射する外光を内視鏡本体１１方向に反射する下方凸状のミラー（反射手段）７を備える。ミラー７の下端中央部には、魚眼レンズ６を通った外光を内視鏡本体１１方向に導くための孔７ａが設けられている。
【００１６】
内視鏡本体１１の端面１１ａには、魚眼レンズ６及びミラー７を通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像素子（撮像手段）９が設けられている。魚眼レンズ６を通った外光は、ミラー７の孔７ａを経て、撮像素子９の中央部９ａに照射されるように構成される。
【００１７】
また、内視鏡１の端面２近傍の側壁１０は透明材料で形成され、内視鏡１の側方からの外光を透過してミラー７に入射する透過部である。ミラー７で反射された外光は、撮像素子９の中央部９ａ周囲の周縁部９ｂに照射される。なお、魚眼レンズ６、ミラー７、透過部を備える側壁１０を含む、図１における内視鏡本体１１の端面１１ａより上方の部分を、内視鏡１の先端部８とする。
【００１８】
撮像素子９では、魚眼レンズ６及びミラー７を通って照射される外光によって被写体像が形成され、この被写体像に基づく画像情報が画像形成手段１２に送信される。画像形成手段１２では、撮像素子９から送信された画像情報に基づいて画像処理を行う。
【００１９】
特に本実施形態では、画像形成手段１２が、魚眼レンズ６を通った外光に基づいて形成される被写体像を、一の半球面画像に変換し、さらに、ミラー７を通った外光に基づいて形成される被写体像を、他の半球面画像に変換する。そして、これらの２つの半球面画像を合成して、内視鏡１の系外の全天周にわたる画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する。
【００２０】
ここで、本実施形態の内視鏡１で得るべき「球面画像」について説明する。本実施形態において球面画像とは、系外の全天周（周囲３６０度）に位置する各被写体の画像情報が球体の表面に投影されたものである。図２を参照してより具体的に説明する。
【００２１】
図２は、球面画像を説明する図である。図２に示すように、空間上に単位半径の仮想的球体１０１を考え、その中心Ｏを原点として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定する。空間上の任意の点Ｐｉ（ｉは任意の整数）と球の中心Ｏとを結ぶ球体の表面１０２上の点をｍｉとする。点ｍｉと原点Ｏとを結ぶ直線のＺ軸からの仰角をθｉとし、Ｘ軸からの方位角をφｉとすると、点ｐｉの位置ベクトルは、次のように表される。
【数１】
【００２２】
この点ｍｉは点Ｐｉが球体の表面へ投影された点に相当する。すなわち、点Ｐｉからの光が中心Ｏに向かって進んでいるときに球体１０１の表面１０２と交わる点がｍｉであり、点ｍｉは点Ｐｉからの光が担う画像を形成するために必要な情報（画像情報）を有している。したがって、球体１０１の表面１０２には、中心Ｏを視点としてときの周囲３６０度に位置する被写体を投影することができる。このように画像情報を有している球体１０１の表面１０２が球面画像に相当する。そして、このように被写体像を球面画像として表す、言い換えれば、被写体を球体の表面上に射影することを球面射影モデルとも称す。
【００２３】
この球面画像は、本実施形態では、上述のように画角１８０度を有する魚眼レンズ６と、この魚眼レンズ６の視野の反対側、すなわち魚眼レンズ６の死角となる位置に配置されるミラー７とを利用して周囲３６０度の半分ずつ撮影して得られる被写体像から形成される。また、本実施形態の内視鏡１は、このような球面画像を一度の撮影によって得ることができる。
【００２４】
次に、図３を参照して、本実施形態の内視鏡１において球面画像生成に係る構成について詳細に説明する。図３は、本実施形態の内視鏡１において球面画像生成に係る構成を示す模式図である。内視鏡１は、上述のとおり魚眼レンズ６と、ミラー７と、撮像素子９と、画像形成手段１２とを含んで構成され、さらに、画像形成手段１２が、パラメータ格納部１３と、画像形成部（画像形成手段）１４とを含んで構成される。
【００２５】
魚眼レンズ６は、ほぼ半球の視野をカバーすることができ、全天周のほぼ半分の領域に位置する被写体を像面に投影する。言い換えれば、図２の球体１０１の半球体の表面上の画像情報を像面（撮像素子９の中央部（第１の受光領域）９ａ）に投影する。魚眼レンズ６の射影方式は、等距離射影方式、正射影方式、立体射影方式、等立体角射影方式などがある。
【００２６】
ここで、射影方式による像面への投影について説明する。図４に示すように、空間での点Ｐからの光線が光軸となす角度をθ、画像平面（撮像素子９の中央部９ａ）にその投影点の光軸点ｃからの距離をｒとすると、魚眼レンズの射影方式により、θとｒは以下の関係が成り立つ。
【数２】
ただし、ｆｅは魚眼レンズの焦点距離である。このような魚眼レンズの射影方式により，周りのシーンの画像平面に占める面積が変わり、解像度が変わる。一様な球面画像を生成する目標とすれば、等立体角射影方式のレンズを用いて良い。
【００２７】
なお、本実施形態において、魚眼レンズ６とは、必ずしも１つのレンズを意味するものではなく、画角ｗが１８０度以上になるように設計され魚眼レンズ特性を有するレンズ系をも含んでいる意味である。
【００２８】
ミラー７は、広く使われている全方位視覚センサの反射ミラーと同様の構成をとるものであり、双曲面または放物面の形状をとる。ミラー７の形状は、どのタイプを用いることが可能であるが、本実施形態では双曲面ミラーを用いる。
【００２９】
図５に示すようなO−ＸＹＺ直交座標系において（図５においてＹ軸は点OからＸ軸及びＺ軸と直角に図面奥方向に延在している）、双曲面は以下の式で表せる。
【数３】
その２つの焦点の座標は、Ｆ(０，０，ｅ)とＦ’(０，０，−ｅ)となる（ただしｅ＝（ａ２＋ｂ２）＾（１／２））。ａ，ｂは、双曲面の形状を定義する係数パラメータである。
【００３０】
双曲面の性質により、図５に示すように、空間での点から片方の焦点Ｆに向かう光線がその表面の鏡面反射によりもう片方の焦点Ｆ´に向かう。焦点Ｆ´の下部に画像平面を置けば、双曲面ミラーで反射される周りのシーンの画像を得る。
【００３１】
なお、ミラー７は、魚眼レンズ６からの像を撮像素子９上の画像平面に降ろすため、下端中央部に孔が開けられている。
【００３２】
魚眼レンズ６及びミラー７は、図６に示すように、魚眼レンズ６の焦点Ｏ（図４参照）と、ミラー７の焦点Ｆ（図５参照）とが一致し、魚眼レンズ６及びミラー７の結像の画像平面が同一となるように、配置されている。これにより、魚眼レンズ６による画像とミラー７による画像が共通の視点から得られることとなり、単一の視点からの全天周の視野、すなわち球面画像を獲得することができる。
【００３３】
撮像素子９は、その撮像素子９が有しており複数の画素からなる受光面が、魚眼レンズ６の結像面（以下、単に「像面」ともいう）と、ミラー７の結像面とを含む平面上に位置するように配置されている。撮像素子９は、例えば、複数の画素が平面上に配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）である。
【００３４】
図７は、撮像素子９の受光面の平面図である。受光面は、その中心から半径Ｒｆの円状の第１の受光領域（第１の撮像手段）９ａと、この第１の受光領域の向心方向外側に隣接する、受光面中心からの半径Ｒｈの範囲までのドーナツ状の第２の受光領域（第２の撮像手段）９ｂとを有している。図７中、破線は仮想的な線であって、受光面は１つである（すなわち、撮像素子９は１つである）。第１の受光領域９ａに魚眼レンズ６による被写体像が結像され、第２の受光領域９ｂにミラー７による被写体像が結像される。撮像素子９は、魚眼レンズ６及びミラー７に入射した被写体からの外光によって形成される被写体像を同時に取得する。つまり、図１または図２の上方のシーンが撮像素子９の中央に写り、側方及び下方のシーンが周辺寄りに写る全天周画像を得ることができる。
【００３５】
ここで、魚眼レンズ６の結像半径Ｒｆとミラー７の結像半径Ｒｈとの比率Ｒｆ／Ｒｈと、ミラー７のパラメータとの間の関係について説明する。図６に示すように、魚眼レンズ６の焦点距離（ｆｅ）は（２ｅ＋ｆｈ）となる。魚眼レンズ６の画角はπ（１８０度）なので、その半球視野の結像半径Ｒｆは魚眼レンズ６の射影方式で決まる。たとえば、等距離射影方式の場合に、以下になる。
【数４】
【００３６】
また、ミラー７を介した全方位画像の結像半径Ｒｈは、図６に示す関係より以下のように決まる。
【数５】
【００３７】
よって、以下の式を得る。
【数６】
【００３８】
このように、上式により、ミラー７の曲面に関するパラメータｅ、ｐ（＝ａ２／ｂ）、ｆｈを調整することで、Ｒｆ／Ｒｈを決めることができる。
【００３９】
図２に戻り、撮像素子９上に結像され取得された被写体像は、受光面を構成する画素ごとに電気信号に変換されて画像形成手段１２に入力される。
【００４０】
画像形成手段１２は、ＣＰＵなどを備えたいわゆるコンピュータであり、撮像素子９で取得された被写体像から球面画像を形成する。画像形成手段１２は、パラメータ格納部１３と、画像形成部１４とを含んでいる。
【００４１】
パラメータ格納部１３は、内視鏡１の撮像系パラメータである魚眼レンズ６の像面の画像中心Ｏの位置座標、ミラー７の焦点Ｆ，Ｆ’の位置座標、魚眼レンズ６及びミラー７の焦点距離ｆｅ、ｆｈ、ミラー７の曲面に関するパラメータａ，ｂ、撮像素子９の第１の受光領域９ａの半径Ｒｆ、及び第２の受光領域９ｂの半径Ｒｈなどの情報を格納している。
【００４２】
画像形成部１４は、撮像手段によって撮像された、平面画像である魚眼レンズ６及びミラー７による各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する。具体的には、図８に示すように、仮想的な球面画像の中心を図６のＦにおき、魚眼レンズ６と反射ミラー７により結像される結像点ｐｅ，ｐｈを用いて、視点Ｆからの光線方向を算出し、単位球面画像座標ｍｅ，ｍｈを得て、結像点の画像情報（例えば輝度値）を単位球面画像座標にマッピングして、球面画像を形成する。
【００４３】
画像形成部１４は、撮像素子９の第１の受光領域９ａに結像された魚眼レンズ６による結像点ｐｅについては、魚眼レンズ用の変換式を用いて単位球面画像座標ｍｅに変換し、一方、撮像素子９の第２の受光領域９ｂに結像されたミラー７による結像点ｐｈについては、ミラー用の変換式を用いて単位球面画像座標ｍｈに変換する。以下、それぞれの変換処理について説明する。
【００４４】
まず、魚眼レンズによる結像点ｐｅの単位球面画像座標ｍｅへの変換処理について説明する。魚眼レンズ６による結像点ｐｅ（ｘ１，ｙ１）に対して、魚眼レンズの投影式を用いて、Ｆを中心とする単位球面画像座標ｍｅを計算する。例えば、等距離射影レンズに対して、その対応の単位球面画像座標ｍｅを算出する投影式は以下のようになる。
【数７】
ここで、
【数８】
であり、ｆｅは魚眼レンズ６の焦点距離を表す。なお、上記の式の導出については、例えば特開２００５―２４４８６１号公報などに記載されている。
【００４５】
次に、ミラーによる結像点ｐｈの単位球面画像座標ｍｈへの変換処理について説明する。ミラー７による結像点ｐｈ（ｘ２，ｙ２）に対しては、ミラー用の投影式を用いて、Ｆを中心とする単位球面画像座標ｍｈを計算する。
【００４６】
図９に示すように、Ｆ´における座標系ＸｃＹｃＺ―Ｆ´を考える。画像平面へ入る光線のベクトルＦ´Ｍの単位ベクトルが以下に表せる。
【数９】
ここで、
【数１０】
である。
ベクトルＦ´Ｍの長さは以下のように表せる。
【数１１】
ここで、
【数１２】
である。よって、ベクトルＦ´Ｍは次のようになる。
【数１３】
【００４７】
また、カメラ座標系ＸｃＹｃＺ―Ｆ´において、Ｆ’Ｆ＝［0 0 ｅ］であり、ＦＭ＝Ｆ’Ｍ−Ｆ’ＦによりベクトルＦＭは以下のように表される。
【数１４】
【００４８】
このベクトルＦＭが， Ｆを原点とする球面画像座標系ＸｓＹｓＺ―Ｆにおける、シーン内での点Ｐｈからの光線ベクトルＦＰと共線であるので、ベクトルＦＰは次のように表すことができる。
【数１５】
【００４９】
そして、画像平面上の双曲面ミラー７による結像点Ｐｈに対応する単位球面画像座標ｍｈが、ＦＰの単位ベクトルとして求められる。すなわち双曲面ミラー７に対して、その対応の単位球面画像座標ｍｈを算出する投影式は以下のようになる。
【数１６】
ここで、
【数１７】
である。
【００５０】
このように、魚眼レンズ６と反射ミラー７で結像される周辺のシーンを同一の焦点Ｆを中心とする球面画像ｍｅ，ｍｈにマッピングすることができる．
【００５１】
なお、本実施形態では、双曲面ミラーをミラー７として適用した場合について説明したが、放物線曲面（放物面）ミラーをミラー７として適用することも可能である。放物線曲面にも焦点Ｆがあり、その焦点Ｆと魚眼レンズの焦点Ｏとを重ねることにより、単一視点を実現することができる。そして、上述の双曲面ミラーの投影式と同様に、放物線曲面に関する従来技術（例えばK. Daniilidis,A. Makadia, T. Bulow, “Image processing incatadioptric planes: spatiotemporal derivatives and optical flow computation”, Proceedingsof Third Workshop onOmnidirectional Vision, pp.3-10, 2002）に基づき、放物線曲面ミラーの場合の投影式を導出することができ、この投影式を用いて放物線曲面ミラーによる結像から単位球面画像座標への変換処理を行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態に係る内視鏡１によれば、魚眼レンズ６により直視方向の被写体像を取得すると共に、ミラー７により側視方向の被写体像を取得することができる。また、魚眼レンズ６の視野にミラー７が配置されないので、魚眼レンズ６による被写体像にミラー７が含まれることがなく、前方視野が妨げられることがない。この結果、死角を極力少なくして好適に前方視野及び側方視野を確保し、広範囲の視野を確保することができる。内視鏡１において広範囲の視野を確保できると、側方観察が可能となり、病変、大腸ポリープの見落とし率が低下する。また、検査手技も容易となり、検査時間の短縮、被験者の苦痛の軽減にも寄与することができる。
【００５３】
また、魚眼レンズ６の焦点と、ミラー７の一方の焦点とが一致するよう配置されるため、魚眼レンズ６による被写体像とミラー７による被写体像が共通の視点から得られ、単一の視点からの全天周の視野を取得することができ、高精度な球面画像を形成することが可能となる。
【００５４】
また、撮像素子９は、魚眼レンズ６による被写体像を撮像できる第１の受光領域９ａと、ミラー７による被写体像を撮像できる第２の受光領域９ｂと、を備える。画像形成部１４は、第１の受光領域９ａにより撮像された被写体像を、魚眼レンズ用投影式（広角レンズ用投影式）を用いて球面画像の座標へ変換し、第２の受光領域９ｂにより撮像された被写体像を、ミラー用投影式を用いて球面画像の座標へ変換して、球面画像を形成する。この構成により、魚眼レンズ６とミラー７という異なる経路を経て撮像された２種類の被写体像を用いて、同一の球面画像を形成することが可能となる。
【００５５】
また、第１の受光領域９ａ及び第２の受光領域９ｂが１つの撮像素子９から構成されているため、内視鏡１の省スペース化を図ることができる。
【００５６】
以上、本発明に係る内視鏡について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、側壁１０は全周にわたり透明部材で形成され、内視鏡の側方または後方の全方向からの外光をミラー７に入射可能な構成としていたが、側壁１０の一部のみを透明材料で形成された透過部としてもよく、例えばそれぞれが画角９０度をとり、対角上に配置される２つの透過部を備えるよう構成してもよい。この場合、内視鏡の側方及び後方に透過部ではカバーできない死角が生じるが、内視鏡を９０度回転させることによって、死角となっていた部分を観察することができる。従来の直視と側視が同時できない内視鏡では、側視をおこなうために内視鏡の先端を極度に屈曲させて、傘の持ち手のようにＪの字にターンさせて観察していたが、腸管を破るなどの偶発症が危惧されていた。これに対し、内視鏡を捻り回転させるという安全な動作により内視鏡を９０度回転させるだけで、全天周の観察が可能となり、検査時間の短縮、早期大腸癌の見落としを減らすだけでなく、腸管穿孔などの検査による偶発症を防ぐことが可能となる。
【００５７】
また、内視鏡１の先端部が、内視鏡本体から着脱可能となるよう構成してもよい。このような構成により、既存の内視鏡を利用することが可能となり、利便性が向上する。
【００５８】
また、ミラー７の代わりに、例えば先端部の内部をスパッタリング処理して反射膜を形成するなど他の反射手段を用いてもよく、内視鏡の側方から入射される外光を撮像素子９の第２の受光領域９ｂに照射できさえすればよい。
【００５９】
また、内視鏡周囲に光を照射する光源を前方の他に側方に設けてもよい。具体的には、例えば、内視鏡１の側壁１０の周方向に沿って複数のＬＥＤを連続的に配置することや、有機ＥＬを側壁１０の周方向全体に亘って配置することにより、内視鏡側方に光源を設けることができる。
【００６０】
これまでの説明では、広角レンズを画角が１８０度以上の魚眼レンズとして説明したが、画角が例えば１２０度以上又は１４０度以上のレンズといった、大きな画角を有するいわゆる広角レンズであればよい。この場合、実施形態における魚眼レンズ用投影式は、使用する広角レンズに応じた広角レンズ用投影式を適宜用いればよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…内視鏡、３…光源、６…魚眼レンズ、７…ミラー、８…先端部、９…撮像素子（撮像手段）、９ａ…第1の受光領域（第１の撮像手段）、９ｂ…第２の受光領域（第２の撮像手段）、１０…側壁（透過部）、１２…画像形成手段、１３…パラメータ格納部、１４…画像形成部（画像形成手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡では、例えば大腸内視鏡検査の場合、大腸管腔に凹凸が多いため、壁の影に隠れて病変を見落とす可能性がある。そのため、側方視野の確保が望まれていた。このような要望に対して、例えば、特許文献１には、側方視野を確保するためのドーナツ型ミラーを備え、内視鏡の先端に取り付けられるアタッチメントが記載されている。この特許文献１では、前方視野の画像表示領域の一部に直接側方視野の画像を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／００４０８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のドーナツ型ミラーでは、前方視野と側方視野との間に死角が生じることが考えられる。また、特許文献１に記載の構成では、前方視野の画像表示領域の一部に側方視野の画像を表示しているため、結果として、前方視野が一部妨げられていた。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、広範囲の視野を確保することが可能な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】
上記課題を解決するため、本発明に係る内視鏡は、内視鏡の周囲に光を照射するための光源と、内視鏡の先端部に設けられる広角レンズと、先端部の側壁に設けられ、少なくとも側方からの外光を透過する透過部と、先端部の内部に設けられ、透過部から入射された外光を反射する双曲面または放物面の形状をとるミラーと、広角レンズ及びミラーを通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像手段と、撮像手段によって撮像された各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する画像形成手段と、を備え、広角レンズの焦点と、ミラーの一方の焦点とが一致するよう広角レンズとミラーとが配置されることを特徴とする。
【０００７】
このような内視鏡によれば、広角レンズにより直視方向の被写体像を取得すると共に、ミラーにより少なくとも側視方向の被写体像を取得することができる。また、広角レンズの視野にミラーが配置されないので、広角レンズによる被写体像にミラーが含まれることがなく、前方視野が妨げられることがない。この結果、死角を極力少なくして好適に前方視野及び側方視野を確保し、広範囲の視野を確保することができる。内視鏡において広範囲の視野を確保できると、側方観察が可能となり、病変、大腸ポリープの見落とし率が低下する。また、検査手技も容易となり、検査時間の短縮、被験者の苦痛の軽減にも寄与することができる。また、広角レンズの焦点と、ミラーの一方の焦点とが一致するよう配置されるため、広角レンズによる被写体像とミラーによる被写体像が共通の視点から得られ、単一の視点からの全天周の視野を取得することができ、高精度な球面画像を形成することが可能となる。
【０００８】
また、撮像手段は、広角レンズによる被写体像を撮像できる第１の撮像手段と、ミラーによる被写体像を撮像できる第２の撮像手段と、を備え、画像形成手段は、第1の撮像手段により撮像された被写体像を、広角レンズ用投影式を用いて球面画像の座標へ変換し、第２の撮像手段により撮像された被写体像を、ミラー用投影式を用いて球面画像の座標へ変換して、球面画像を形成することが好適である。
【０００９】
この構成により、広角レンズとミラーという異なる経路を経て撮像された２種類の被写体像を用いて、同一の球面画像を形成することが可能となる。
【００１０】
また、撮像手段は、１つの撮像素子から構成されていることが好適である。これにより内視鏡の省スペース化を図ることができる。
【００１１】
また、先端部が、内視鏡本体から着脱可能であることが好適である。これにより、既存の内視鏡を利用することが可能となり、利便性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る内視鏡によれば、広範囲の視野を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡の概略図である。
【図２】本実施形態の内視鏡で得るべき球面画像を説明する図である。
【図３】本実施形態の内視鏡において球面画像生成に係る構成を示す模式図である。
【図４】魚眼レンズの射影モデルを示す図である。
【図５】双曲面ミラーの結像原理を示す図である。
【図６】魚眼レンズ及びミラーの位置関係を示す図である。
【図７】撮像素子の受光面の平面図である。
【図８】魚眼レンズ及びミラーによる被写体像から球面画像を生成する原理を示す図である。
【図９】双曲面ミラーによる撮像素子上の結像点から仮想球面画像座標の導出を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし重複する説明は省略する。また、図面の上方を「上」方向、下方を「下」方向とする。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る内視鏡１の概略図である。図１に示すとおり、内視鏡１は、その端面２に、被写体に光を照射する光源３と、水噴射用のノズル４と、鉗子口５と、画角が１８０度以上の魚眼レンズ（広角レンズ）６とを備える。また、端面２の裏側、魚眼レンズ６の下方には、内視鏡１の側方または後方の全周方向から入射する外光を内視鏡本体１１方向に反射する下方凸状のミラー（反射手段）７を備える。ミラー７の下端中央部には、魚眼レンズ６を通った外光を内視鏡本体１１方向に導くための孔７ａが設けられている。
【００１６】
内視鏡本体１１の端面１１ａには、魚眼レンズ６及びミラー７を通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像素子（撮像手段）９が設けられている。魚眼レンズ６を通った外光は、ミラー７の孔７ａを経て、撮像素子９の中央部９ａに照射されるように構成される。
【００１７】
また、内視鏡１の端面２近傍の側壁１０は透明材料で形成され、内視鏡１の側方からの外光を透過してミラー７に入射する透過部である。ミラー７で反射された外光は、撮像素子９の中央部９ａ周囲の周縁部９ｂに照射される。なお、魚眼レンズ６、ミラー７、透過部を備える側壁１０を含む、図１における内視鏡本体１１の端面１１ａより上方の部分を、内視鏡１の先端部８とする。
【００１８】
撮像素子９では、魚眼レンズ６及びミラー７を通って照射される外光によって被写体像が形成され、この被写体像に基づく画像情報が画像形成手段１２に送信される。画像形成手段１２では、撮像素子９から送信された画像情報に基づいて画像処理を行う。
【００１９】
特に本実施形態では、画像形成手段１２が、魚眼レンズ６を通った外光に基づいて形成される被写体像を、一の半球面画像に変換し、さらに、ミラー７を通った外光に基づいて形成される被写体像を、他の半球面画像に変換する。そして、これらの２つの半球面画像を合成して、内視鏡１の系外の全天周にわたる画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する。
【００２０】
ここで、本実施形態の内視鏡１で得るべき「球面画像」について説明する。本実施形態において球面画像とは、系外の全天周（周囲３６０度）に位置する各被写体の画像情報が球体の表面に投影されたものである。図２を参照してより具体的に説明する。
【００２１】
図２は、球面画像を説明する図である。図２に示すように、空間上に単位半径の仮想的球体１０１を考え、その中心Ｏを原点として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定する。空間上の任意の点Ｐｉ（ｉは任意の整数）と球の中心Ｏとを結ぶ球体の表面１０２上の点をｍｉとする。点ｍｉと原点Ｏとを結ぶ直線のＺ軸からの仰角をθｉとし、Ｘ軸からの方位角をφｉとすると、点ｐｉの位置ベクトルは、次のように表される。
【数１】
【００２２】
この点ｍｉは点Ｐｉが球体の表面へ投影された点に相当する。すなわち、点Ｐｉからの光が中心Ｏに向かって進んでいるときに球体１０１の表面１０２と交わる点がｍｉであり、点ｍｉは点Ｐｉからの光が担う画像を形成するために必要な情報（画像情報）を有している。したがって、球体１０１の表面１０２には、中心Ｏを視点としてときの周囲３６０度に位置する被写体を投影することができる。このように画像情報を有している球体１０１の表面１０２が球面画像に相当する。そして、このように被写体像を球面画像として表す、言い換えれば、被写体を球体の表面上に射影することを球面射影モデルとも称す。
【００２３】
この球面画像は、本実施形態では、上述のように画角１８０度を有する魚眼レンズ６と、この魚眼レンズ６の視野の反対側、すなわち魚眼レンズ６の死角となる位置に配置されるミラー７とを利用して周囲３６０度の半分ずつ撮影して得られる被写体像から形成される。また、本実施形態の内視鏡１は、このような球面画像を一度の撮影によって得ることができる。
【００２４】
次に、図３を参照して、本実施形態の内視鏡１において球面画像生成に係る構成について詳細に説明する。図３は、本実施形態の内視鏡１において球面画像生成に係る構成を示す模式図である。内視鏡１は、上述のとおり魚眼レンズ６と、ミラー７と、撮像素子９と、画像形成手段１２とを含んで構成され、さらに、画像形成手段１２が、パラメータ格納部１３と、画像形成部（画像形成手段）１４とを含んで構成される。
【００２５】
魚眼レンズ６は、ほぼ半球の視野をカバーすることができ、全天周のほぼ半分の領域に位置する被写体を像面に投影する。言い換えれば、図２の球体１０１の半球体の表面上の画像情報を像面（撮像素子９の中央部（第１の受光領域）９ａ）に投影する。魚眼レンズ６の射影方式は、等距離射影方式、正射影方式、立体射影方式、等立体角射影方式などがある。
【００２６】
ここで、射影方式による像面への投影について説明する。図４に示すように、空間での点Ｐからの光線が光軸となす角度をθ、画像平面（撮像素子９の中央部９ａ）にその投影点の光軸点ｃからの距離をｒとすると、魚眼レンズの射影方式により、θとｒは以下の関係が成り立つ。
【数２】
ただし、ｆｅは魚眼レンズの焦点距離である。このような魚眼レンズの射影方式により，周りのシーンの画像平面に占める面積が変わり、解像度が変わる。一様な球面画像を生成する目標とすれば、等立体角射影方式のレンズを用いて良い。
【００２７】
なお、本実施形態において、魚眼レンズ６とは、必ずしも１つのレンズを意味するものではなく、画角ｗが１８０度以上になるように設計され魚眼レンズ特性を有するレンズ系をも含んでいる意味である。
【００２８】
ミラー７は、広く使われている全方位視覚センサの反射ミラーと同様の構成をとるものであり、双曲面または放物面の形状をとる。ミラー７の形状は、どのタイプを用いることが可能であるが、本実施形態では双曲面ミラーを用いる。
【００２９】
図５に示すようなO−ＸＹＺ直交座標系において（図５においてＹ軸は点OからＸ軸及びＺ軸と直角に図面奥方向に延在している）、双曲面は以下の式で表せる。
【数３】
その２つの焦点の座標は、Ｆ(０，０，ｅ)とＦ’(０，０，−ｅ)となる（ただしｅ＝（ａ２＋ｂ２）＾（１／２））。ａ，ｂは、双曲面の形状を定義する係数パラメータである。
【００３０】
双曲面の性質により、図５に示すように、空間での点から片方の焦点Ｆに向かう光線がその表面の鏡面反射によりもう片方の焦点Ｆ´に向かう。焦点Ｆ´の下部に画像平面を置けば、双曲面ミラーで反射される周りのシーンの画像を得る。
【００３１】
なお、ミラー７は、魚眼レンズ６からの像を撮像素子９上の画像平面に降ろすため、下端中央部に孔が開けられている。
【００３２】
魚眼レンズ６及びミラー７は、図６に示すように、魚眼レンズ６の焦点Ｏ（図４参照）と、ミラー７の焦点Ｆ（図５参照）とが一致し、魚眼レンズ６及びミラー７の結像の画像平面が同一となるように、配置されている。これにより、魚眼レンズ６による画像とミラー７による画像が共通の視点から得られることとなり、単一の視点からの全天周の視野、すなわち球面画像を獲得することができる。
【００３３】
撮像素子９は、その撮像素子９が有しており複数の画素からなる受光面が、魚眼レンズ６の結像面（以下、単に「像面」ともいう）と、ミラー７の結像面とを含む平面上に位置するように配置されている。撮像素子９は、例えば、複数の画素が平面上に配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）である。
【００３４】
図７は、撮像素子９の受光面の平面図である。受光面は、その中心から半径Ｒｆの円状の第１の受光領域（第１の撮像手段）９ａと、この第１の受光領域の向心方向外側に隣接する、受光面中心からの半径Ｒｈの範囲までのドーナツ状の第２の受光領域（第２の撮像手段）９ｂとを有している。図７中、破線は仮想的な線であって、受光面は１つである（すなわち、撮像素子９は１つである）。第１の受光領域９ａに魚眼レンズ６による被写体像が結像され、第２の受光領域９ｂにミラー７による被写体像が結像される。撮像素子９は、魚眼レンズ６及びミラー７に入射した被写体からの外光によって形成される被写体像を同時に取得する。つまり、図１または図２の上方のシーンが撮像素子９の中央に写り、側方及び下方のシーンが周辺寄りに写る全天周画像を得ることができる。
【００３５】
ここで、魚眼レンズ６の結像半径Ｒｆとミラー７の結像半径Ｒｈとの比率Ｒｆ／Ｒｈと、ミラー７のパラメータとの間の関係について説明する。図６に示すように、魚眼レンズ６の焦点距離（ｆｅ）は（２ｅ＋ｆｈ）となる。魚眼レンズ６の画角はπ（１８０度）なので、その半球視野の結像半径Ｒｆは魚眼レンズ６の射影方式で決まる。たとえば、等距離射影方式の場合に、以下になる。
【数４】
【００３６】
また、ミラー７を介した全方位画像の結像半径Ｒｈは、図６に示す関係より以下のように決まる。
【数５】
【００３７】
よって、以下の式を得る。
【数６】
【００３８】
このように、上式により、ミラー７の曲面に関するパラメータｅ、ｐ（＝ａ２／ｂ）、ｆｈを調整することで、Ｒｆ／Ｒｈを決めることができる。
【００３９】
図２に戻り、撮像素子９上に結像され取得された被写体像は、受光面を構成する画素ごとに電気信号に変換されて画像形成手段１２に入力される。
【００４０】
画像形成手段１２は、ＣＰＵなどを備えたいわゆるコンピュータであり、撮像素子９で取得された被写体像から球面画像を形成する。画像形成手段１２は、パラメータ格納部１３と、画像形成部１４とを含んでいる。
【００４１】
パラメータ格納部１３は、内視鏡１の撮像系パラメータである魚眼レンズ６の像面の画像中心Ｏの位置座標、ミラー７の焦点Ｆ，Ｆ’の位置座標、魚眼レンズ６及びミラー７の焦点距離ｆｅ、ｆｈ、ミラー７の曲面に関するパラメータａ，ｂ、撮像素子９の第１の受光領域９ａの半径Ｒｆ、及び第２の受光領域９ｂの半径Ｒｈなどの情報を格納している。
【００４２】
画像形成部１４は、撮像手段によって撮像された、平面画像である魚眼レンズ６及びミラー７による各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する。具体的には、図８に示すように、仮想的な球面画像の中心を図６のＦにおき、魚眼レンズ６と反射ミラー７により結像される結像点ｐｅ，ｐｈを用いて、視点Ｆからの光線方向を算出し、単位球面画像座標ｍｅ，ｍｈを得て、結像点の画像情報（例えば輝度値）を単位球面画像座標にマッピングして、球面画像を形成する。
【００４３】
画像形成部１４は、撮像素子９の第１の受光領域９ａに結像された魚眼レンズ６による結像点ｐｅについては、魚眼レンズ用の変換式を用いて単位球面画像座標ｍｅに変換し、一方、撮像素子９の第２の受光領域９ｂに結像されたミラー７による結像点ｐｈについては、ミラー用の変換式を用いて単位球面画像座標ｍｈに変換する。以下、それぞれの変換処理について説明する。
【００４４】
まず、魚眼レンズによる結像点ｐｅの単位球面画像座標ｍｅへの変換処理について説明する。魚眼レンズ６による結像点ｐｅ（ｘ１，ｙ１）に対して、魚眼レンズの投影式を用いて、Ｆを中心とする単位球面画像座標ｍｅを計算する。例えば、等距離射影レンズに対して、その対応の単位球面画像座標ｍｅを算出する投影式は以下のようになる。
【数７】
ここで、
【数８】
であり、ｆｅは魚眼レンズ６の焦点距離を表す。なお、上記の式の導出については、例えば特開２００５―２４４８６１号公報などに記載されている。
【００４５】
次に、ミラーによる結像点ｐｈの単位球面画像座標ｍｈへの変換処理について説明する。ミラー７による結像点ｐｈ（ｘ２，ｙ２）に対しては、ミラー用の投影式を用いて、Ｆを中心とする単位球面画像座標ｍｈを計算する。
【００４６】
図９に示すように、Ｆ´における座標系ＸｃＹｃＺ―Ｆ´を考える。画像平面へ入る光線のベクトルＦ´Ｍの単位ベクトルが以下に表せる。
【数９】
ここで、
【数１０】
である。
ベクトルＦ´Ｍの長さは以下のように表せる。
【数１１】
ここで、
【数１２】
である。よって、ベクトルＦ´Ｍは次のようになる。
【数１３】
【００４７】
また、カメラ座標系ＸｃＹｃＺ―Ｆ´において、Ｆ’Ｆ＝［0 0 ｅ］であり、ＦＭ＝Ｆ’Ｍ−Ｆ’ＦによりベクトルＦＭは以下のように表される。
【数１４】
【００４８】
このベクトルＦＭが， Ｆを原点とする球面画像座標系ＸｓＹｓＺ―Ｆにおける、シーン内での点Ｐｈからの光線ベクトルＦＰと共線であるので、ベクトルＦＰは次のように表すことができる。
【数１５】
【００４９】
そして、画像平面上の双曲面ミラー７による結像点Ｐｈに対応する単位球面画像座標ｍｈが、ＦＰの単位ベクトルとして求められる。すなわち双曲面ミラー７に対して、その対応の単位球面画像座標ｍｈを算出する投影式は以下のようになる。
【数１６】
ここで、
【数１７】
である。
【００５０】
このように、魚眼レンズ６と反射ミラー７で結像される周辺のシーンを同一の焦点Ｆを中心とする球面画像ｍｅ，ｍｈにマッピングすることができる．
【００５１】
なお、本実施形態では、双曲面ミラーをミラー７として適用した場合について説明したが、放物線曲面（放物面）ミラーをミラー７として適用することも可能である。放物線曲面にも焦点Ｆがあり、その焦点Ｆと魚眼レンズの焦点Ｏとを重ねることにより、単一視点を実現することができる。そして、上述の双曲面ミラーの投影式と同様に、放物線曲面に関する従来技術（例えばK. Daniilidis,A. Makadia, T. Bulow, “Image processing incatadioptric planes: spatiotemporal derivatives and optical flow computation”, Proceedingsof Third Workshop onOmnidirectional Vision, pp.3-10, 2002）に基づき、放物線曲面ミラーの場合の投影式を導出することができ、この投影式を用いて放物線曲面ミラーによる結像から単位球面画像座標への変換処理を行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態に係る内視鏡１によれば、魚眼レンズ６により直視方向の被写体像を取得すると共に、ミラー７により側視方向の被写体像を取得することができる。また、魚眼レンズ６の視野にミラー７が配置されないので、魚眼レンズ６による被写体像にミラー７が含まれることがなく、前方視野が妨げられることがない。この結果、死角を極力少なくして好適に前方視野及び側方視野を確保し、広範囲の視野を確保することができる。内視鏡１において広範囲の視野を確保できると、側方観察が可能となり、病変、大腸ポリープの見落とし率が低下する。また、検査手技も容易となり、検査時間の短縮、被験者の苦痛の軽減にも寄与することができる。
【００５３】
また、魚眼レンズ６の焦点と、ミラー７の一方の焦点とが一致するよう配置されるため、魚眼レンズ６による被写体像とミラー７による被写体像が共通の視点から得られ、単一の視点からの全天周の視野を取得することができ、高精度な球面画像を形成することが可能となる。
【００５４】
また、撮像素子９は、魚眼レンズ６による被写体像を撮像できる第１の受光領域９ａと、ミラー７による被写体像を撮像できる第２の受光領域９ｂと、を備える。画像形成部１４は、第１の受光領域９ａにより撮像された被写体像を、魚眼レンズ用投影式（広角レンズ用投影式）を用いて球面画像の座標へ変換し、第２の受光領域９ｂにより撮像された被写体像を、ミラー用投影式を用いて球面画像の座標へ変換して、球面画像を形成する。この構成により、魚眼レンズ６とミラー７という異なる経路を経て撮像された２種類の被写体像を用いて、同一の球面画像を形成することが可能となる。
【００５５】
また、第１の受光領域９ａ及び第２の受光領域９ｂが１つの撮像素子９から構成されているため、内視鏡１の省スペース化を図ることができる。
【００５６】
以上、本発明に係る内視鏡について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、側壁１０は全周にわたり透明部材で形成され、内視鏡の側方または後方の全方向からの外光をミラー７に入射可能な構成としていたが、側壁１０の一部のみを透明材料で形成された透過部としてもよく、例えばそれぞれが画角９０度をとり、対角上に配置される２つの透過部を備えるよう構成してもよい。この場合、内視鏡の側方及び後方に透過部ではカバーできない死角が生じるが、内視鏡を９０度回転させることによって、死角となっていた部分を観察することができる。従来の直視と側視が同時できない内視鏡では、側視をおこなうために内視鏡の先端を極度に屈曲させて、傘の持ち手のようにＪの字にターンさせて観察していたが、腸管を破るなどの偶発症が危惧されていた。これに対し、内視鏡を捻り回転させるという安全な動作により内視鏡を９０度回転させるだけで、全天周の観察が可能となり、検査時間の短縮、早期大腸癌の見落としを減らすだけでなく、腸管穿孔などの検査による偶発症を防ぐことが可能となる。
【００５７】
また、内視鏡１の先端部が、内視鏡本体から着脱可能となるよう構成してもよい。このような構成により、既存の内視鏡を利用することが可能となり、利便性が向上する。
【００５８】
また、ミラー７の代わりに、例えば先端部の内部をスパッタリング処理して反射膜を形成するなど他の反射手段を用いてもよく、内視鏡の側方から入射される外光を撮像素子９の第２の受光領域９ｂに照射できさえすればよい。
【００５９】
また、内視鏡周囲に光を照射する光源を前方の他に側方に設けてもよい。具体的には、例えば、内視鏡１の側壁１０の周方向に沿って複数のＬＥＤを連続的に配置することや、有機ＥＬを側壁１０の周方向全体に亘って配置することにより、内視鏡側方に光源を設けることができる。
【００６０】
これまでの説明では、広角レンズを画角が１８０度以上の魚眼レンズとして説明したが、画角が例えば１２０度以上又は１４０度以上のレンズといった、大きな画角を有するいわゆる広角レンズであればよい。この場合、実施形態における魚眼レンズ用投影式は、使用する広角レンズに応じた広角レンズ用投影式を適宜用いればよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…内視鏡、３…光源、６…魚眼レンズ、７…ミラー、８…先端部、９…撮像素子（撮像手段）、９ａ…第1の受光領域（第１の撮像手段）、９ｂ…第２の受光領域（第２の撮像手段）、１０…側壁（透過部）、１２…画像形成手段、１３…パラメータ格納部、１４…画像形成部（画像形成手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡であって、
前記内視鏡の周囲に光を照射するための光源と、
前記内視鏡の先端部に設けられる広角レンズと、
前記先端部の側壁に設けられ、少なくとも側方からの外光を透過する透過部と、
前記先端部の内部に設けられ、前記透過部から入射された外光を反射する双曲面または放物面の形状をとるミラーと、
前記広角レンズ及び前記ミラーを通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する画像形成手段と、
を備え、
前記広角レンズの焦点と、前記ミラーの一方の焦点とが一致するよう前記広角レンズと前記ミラーとが配置されることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記広角レンズによる被写体像を撮像できる第１の撮像手段と、前記ミラーによる被写体像を撮像できる第２の撮像手段と、を備え、
前記画像形成手段は、第1の撮像手段により撮像された被写体像を、広角レンズ用投影式を用いて前記球面画像の座標へ変換し、前記第２の撮像手段により撮像された被写体像を、ミラー用投影式を用いて前記球面画像の座標へ変換して、前記球面画像を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記撮像手段は、１つの撮像素子から構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記先端部が、内視鏡本体から着脱可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１】
内視鏡であって、
前記内視鏡の周囲に光を照射するための光源と、
前記内視鏡の先端部に設けられる広角レンズと、
前記先端部の側壁に設けられ、少なくとも側方からの外光を透過する透過部と、
前記先端部の内部に設けられ、前記透過部から入射された外光を反射する双曲面または放物面の形状をとるミラーと、
前記広角レンズ及び前記ミラーを通った外光に基づいて形成される各被写体像を撮像できる撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された各被写体像から、系外の画像情報を球体の表面に有する球面画像を形成する画像形成手段と、
を備え、
前記広角レンズの焦点と、前記ミラーの一方の焦点とが一致するよう前記広角レンズと前記ミラーとが配置されることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記広角レンズによる被写体像を撮像できる第１の撮像手段と、前記ミラーによる被写体像を撮像できる第２の撮像手段と、を備え、
前記画像形成手段は、第1の撮像手段により撮像された被写体像を、広角レンズ用投影式を用いて前記球面画像の座標へ変換し、前記第２の撮像手段により撮像された被写体像を、ミラー用投影式を用いて前記球面画像の座標へ変換して、前記球面画像を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記撮像手段は、１つの撮像素子から構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記先端部が、内視鏡本体から着脱可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５０４９８（Ｐ２０１１−５０４９８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２００７６１（Ｐ２００９−２００７６１）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（５０４１５０４６１）国立大学法人鳥取大学 (271)
【出願人】（５０４１５５２９３）国立大学法人島根大学 (113)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（５０４１５０４６１）国立大学法人鳥取大学 (271)
【出願人】（５０４１５５２９３）国立大学法人島根大学 (113)
【Ｆターム（参考）】
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