JP2021045339A - 内視鏡、内視鏡用プロセッサ及び内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】広視野の撮像画像を提示することが可能な内視鏡等を提供する。【解決手段】内視鏡は、回動可能な先端部１１１を有する挿入部１１を備え、前記挿入部は、前記先端部に配された撮像部４３と、前記撮像部に電力又は信号を伝達する伝達部４７とを有する。前記撮像部は、前記先端部の回動軸Ｙに交差する視野方向を有する。さらに前記撮像部は、前記先端部の回動軸に平行な視野方向と、前記回動軸に垂直な視野方向とを有する。また、撮像部が出力した撮像データに基づく画像を表示する表示装置を有する。【選択図】図２

Description

本技術は、内視鏡、内視鏡用プロセッサ及び内視鏡システムに関する。

内視鏡は、消化管等の管腔臓器に挿入されることで所望の箇所の観察、処置を可能とする医療用機器であり、挿入される挿入管の先端部に組み込まれた撮像モジュールを備えている。特許文献１及び特許文献２では、内視鏡の視野を拡大させるため、撮像モジュールを、内視鏡の先端方向と側方とに複数配置し、これらの撮像モジュールから得られた画像を合成して表示する方法が開示されている。

特開２０１０−２７９５３９号公報 国際公開第２０１６−０４３０６３号

しかしながら、側面に設けた撮像素子の数が少ない場合には、死角が発生し十分な視野を得ることができない虞がある。また、側面に大量の撮像素子を設けることは生産コストが増大する。

本開示の目的は、広視野の撮像画像を提示することが可能な内視鏡等を提供することである。

本開示の一態様における内視鏡は、回動可能な先端部を有する挿入部を備え、前記挿入部は、前記先端部に配された撮像部と、前記撮像部に電力又は信号を伝達する伝達部とを有する。

本開示によれば、広視野の撮像画像を提示することが可能な内視鏡等を提供することができる。

実施形態１に係る内視鏡システムの外観を示す説明図である。 挿入部の先端の構成を説明する説明図である。 第１光素子及び第２光素子の構成の一例を説明する説明図である。 第１光素子及び第２光素子の構成の異なる例を説明する説明図である。 内視鏡システムの構成を説明するブロック図である。 内視鏡用プロセッサで実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。 表示装置に表示される画面の一例を示す図である。 表示装置に表示される画面の一例を示す図である。 正面方向の画像データの回転補正を説明する説明図である。 実施形態２に係る内視鏡システムの外観を示す説明図である。 内視鏡システムの構成を説明するブロック図である。 実施形態３の挿入部の先端の構成を説明する説明図である。 実施形態４の挿入部の先端の構成を説明する説明図である。 実施形態５の挿入部の先端の構成を説明する説明図である。 実施形態６の回動部の構成を説明する説明図である。 実施形態７の回動部の構成を説明する説明図である。

本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
（実施形態１）

図１は、実施形態１に係る内視鏡システム１００の外観を示す説明図である。内視鏡システム１００は、内視鏡１及び内視鏡用プロセッサ２を含む。内視鏡１は、例えば上部消化管用の内視鏡または大腸内視鏡である。内視鏡１により撮影された画像データは、内視鏡用プロセッサ２にて処理が行われ表示装置３に表示される。

内視鏡１は、消化管等の管腔臓器に挿入される管状の挿入部１１、該挿入部１１に操作部１２及びユニバーサルコード１３を介して連結されたコネクタ部１４とを備え、コネクタ部１４により内視鏡用プロセッサ２に接続して使用される。挿入部１１は長尺であり、軸方向における操作部１２側とは反対側である一方側から順に先端部１１１、湾曲部１１２及び可撓管部１１３を有する。先端部１１１は、湾曲部１１２に対して回動可能に結合している。可撓管部１１３の軸方向の他方側は操作部１２に接続される。

操作部１２には、表示装置３に表示される画像の視野領域の操作を受け付けるための視野操作部１２１と、湾曲部１１２の湾曲方向の操作を受け付けるための湾曲操作部１２２とが設けられる。視野操作部１２１及び湾曲操作部１２２は、例えばジョイスティックである。ユーザが湾曲操作部１２２を操作すると、湾曲部１１２が湾曲動作し、先端部１１１の向きが所望の方向に変更される。視野操作部１２１の動作については後述する。操作部１２には、操作者の所定の操作指示を受け付けるためのその他の操作スイッチが設けられていてよい。

ユニバーサルコード１３は長尺であり、第一端が操作部１２に、第二端がコネクタ部１４にそれぞれ接続されている。ユニバーサルコード１３には、挿入部１１及び操作部１２から延設される通信ケーブル等が挿通されている。通信ケーブルの一端は、コネクタ部１４の通信用コネクタ（図示せず）に配設され、内視鏡用プロセッサ２に接続される。

表示装置３は、例えば液晶表示装置、又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等である。表示装置３は、内視鏡用プロセッサ２から出力された画像等を表示する。

図２は、挿入部１１の先端の構成を説明する説明図である。先端部１１１は、湾曲部１１２に内設される回動部４１に結合される。回動部４１は、先端部１１１を支持して回動させる回動支持部４１１と、当該回動支持部４１１を回動駆動する回動駆動体４１２とを有する。先端部１１１は、結合面の中心部で回動支持部４１１と接続され、図２中に一点鎖線で示す回動軸Ｙ周りに回動可能に支持される。先端部１１１を支持する回動支持部４１１を回動駆動体４１２が回動させることによって、先端部１１１が回動される。回動駆動体４１２は、例えば、ステッピングモータであり、その回動量を高精度にコントロールする。また、回動駆動体４１２は、正逆両方向に回動可能である。なお回動駆動体４１２は、正逆一方向のみに回転可能であってもよい。先端部１１１の周囲には、湾曲部１１２に結合され、回動部４１の回動動作に影響されないカバー４２が形成されていてもよい。カバー４２で覆うことにより、回動する先端部１１１が被検者の消化管壁等に直接接触しない。カバー４２は、例えば透明の樹脂等により形成される。湾曲部１１２の側面には、鉗子等の出口となる鉗子チャネル４９が設けられている。

図２に例示されるように、先端部１１１には、複数の撮像部４３として、例えば２つの撮像部４３ａ，４３ｂが設けられている。撮像部４３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子４４を含むカメラであり、広角レンズ（図示せず）を有する。撮像素子４４は、広角レンズを介して入射した入射光を光電変換し、画像信号として出力する。撮像部４３ａは、先端部１１１の正面方向に設けられ、回動軸に略平行な視野方向を有する撮影範囲の撮影を行う第１撮像素子４４ａを含む。撮像部４３ｂは、先端部１１１の側面方向に設けられ、回動軸に略垂直な視野方向を有する撮影範囲の撮影を行う第２撮像素子４４ｂを含む。第１撮像素子４４ａ及び第２撮像素子４４ｂ夫々の周辺には、例えば白色ＬＥＤ等の撮影用光源４５が複数設けられている。

撮像部４３は、所定の撮影箇所において、先端部１１１と共に回動しながら全周方向の撮影動作を行う。第１撮像素子４４ａは、撮影箇所における正面方向を撮影する。第２撮像素子４４ｂは、複数の回動角度における側方を撮影する。第１撮像素子４４ａ及び第２撮像素子４４ｂで撮影される画像は、例えば１フレームの静止画又は数フレームによる動画によるものであってよい。内視鏡用プロセッサ２は、１つの撮影箇所において、第１撮像素子４４ａ及び第２撮像素子４４ｂで得られた複数の撮像画像を基に合成した、全周方向を撮影範囲に含む画像を生成する。なお、全周方向を撮影範囲に含む画像を生成するためには、第１撮像素子４４ａの撮影範囲と第２撮像素子４４ｂの撮影範囲は、一部において重なりがあることが好ましい。

挿入部１１に対する先端部１１１の結合部分には、角度測定部４６及び伝達部４７が設けられる。角度測定部４６は、先端部１１１の結合部分の外周側に設けられる。伝達部４７は、角度測定部４６の内周であり、回動支持部４１１の外周に設けられる。角度測定部４６は、先端部１１１の外周の一部に設けられるＲＧＢセンサ４６１と、該ＲＧＢセンサ４６１に対向して挿入部１１に周設される環状のカラーパターン部４６２とを含む。伝達部４７は、先端部１１１に周設される第１光素子４７１と、該第１光素子に対向するよう挿入部１１に周設される第２光素子４７２とを含む。

角度測定部４６は、挿入部１１に固定されたカラーパターン部４６２と、該挿入部に対して回動する先端部１１１に固定されたＲＧＢセンサ４６１とを用いて、先端部１１１の回動角度を測定する。環状のカラーパターン部４６２には、該カラーパターン部４６２の発生する位置信号を検出する位置信号発生のためのグラデーション状のパターンが形成されている。カラーパターン部４６２は、発光素子を含み、該発光素子からの光を受けて、カラーパターン部４６２の位置によって異なる波長の光を、ＲＧＢセンサ４６１の一部を成す受光素子に対して反射するように構成される。カラーパターン部４６２から発生される光は、例えば可視光領域波長の光である。ＲＧＢセンサ４６１は、光照射により該カラーパターン部４６２上で発生する光を受けることによって、該カラーパターン部４６２に基づく位置信号を検出する。なお、カラーパターン部４６２は、例えばフルカラーＬＥＤを用いて、カラーパターン部４６２の位置によって異なる波長の光を発生させてもよい。

上記では、先端部１１１にＲＧＢセンサ４６１を設け、挿入部１１にカラーパターン部４６２を設ける例を説明したが、ＲＧＢセンサ４６１及びカラーパターン部４６２の構成は限定されるものではない。挿入部１１にＲＧＢセンサ４６１を設け、先端部１１１にカラーパターン部４６２が設けられていてもよい。また、角度測定部４６は、例えばアブソリュート型エンコーダ等を用いて回動角度を検出してもよく、その他の公知技術を用いて先端部１１１の回動角度を検出してもよい。

伝達部４７は、先端部１１１に固定された第１光素子４７１及び挿入部１１に固定された第２光素子４７２を用いて、先端部１１１と挿入部１１との間で電力又は信号の伝達を行う。第１光素子４７１及び第２光素子４７２は夫々、環状を成し、電気信号を光信号に変換し出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器型面発光レーザー）等の発光素子と、光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子とを有する。

図３は、第１光素子４７１及び第２光素子４７２の構成の一例を説明する説明図である。先端部１１１の第１光素子４７１は、発光素子である第１発光素子４８２と、受光素子である第２受光素子４８１及び第３受光素子４８３との３種類の光素子を、夫々複数個含む。第２受光素子４８１、第１発光素子４８２及び第３受光素子４８３は、第１光素子４７１上に同心円状に配される。第２受光素子４８１、第１発光素子４８２及び第３受光素子４８３は、例えば図３Ａにハッチングで示す如く、外周から各第２受光素子４８１、各第１発光素子４８２、各第３受光素子４８３の順に配置されている。

第２光素子４７２は、第１光素子４７１に同軸上に対向するよう挿入部１１に設けられ、通信ケーブルを介して内視鏡用プロセッサ２に接続される。第２光素子４７２は、発光素子である第２発光素子４８４及び第３発光素子４８６と、受光素子である第１受光素子４８５との３種類の光素子を、夫々複数個含む。第２発光素子４８４、第１受光素子４８５及び第３発光素子４８６は、第１光素子４７１と同様に同心円状に配される。第２発光素子４８４、第１受光素子４８５及び第３発光素子４８６は、例えば図３Ｂにハッチングで示す如く、外周から各第２発光素子４８４、各第１受光素子４８５、各第３発光素子４８６の順に配置されている。

第１発光素子４８２は、例えば撮像素子４４から得られる撮像データ及びＲＧＢセンサ４６１から得られる回動角データの電気信号を光信号に変換し、対向する第１受光素子４８５へ送信する。第２発光素子４８４は、内視鏡用プロセッサから取得した撮像用制御信号等の電気信号を光信号に変換し、対向する第２受光素子４８１へ送信する。第３発光素子４８６は、供給電力となる電気信号を光信号に変換し、対向する第３受光素子４８３へ送信する。伝達部４７は、全二重方式の光無線通信を実現する。なお、第１発光素子４８２及び第１受光素子４８５は、それぞれ多重リングであり、撮像データ及び回動角データの光信号をパラレルに送受信してもよい。この場合には、リング毎に通信ケーブルが接続される。

図４は、第１光素子４７１及び第２光素子４７２の構成の異なる例を説明する説明図である。第１光素子４７１上には、図４Ａにハッチングで示す如く、各第２受光素子４８１、各第１発光素子４８２及び各第３受光素子４８３が夫々格子状に配置される。第２光素子４７２上には、図４Ｂにハッチングで示す如く、各第２発光素子４８４、各第１受光素子４８５及び各第３発光素子４８６が夫々格子状に配置される。各格子に配される発光素子及び受光素子の配置位置は任意であるが、先端部１１１の回動により対向する複数の素子の中に、少なくとも１つの対応する素子が配置される。すなわち、第１光素子４７１上の第２受光素子４８１の回転により対向する第２光素子４７２の同心円上の光素子の中に、少なくとも１つの第２発光素子４８４が配置される。同様に、第１発光素子４８２の対向する同心円上に、少なくとも１つの第１受光素子４８５が配置される。第３受光素子４８３の対向する同心円上に、少なくとも１つの第３発光素子４８６が配置される。第１光素子４７１及び第２光素子４７２に含まれる３種類の光素子の数は同数であってもよく、通信効率を変化させる場合には所定種類の光素子の数を増加又は減少させてもよい。

第２受光素子４８１と第２発光素子４８４との間の通信は、第１の波長により行われる。第１発光素子４８２と第１受光素子４８５との間の通信は、第１の波長とは異なる第２の波長により行われる。第３受光素子４８３と第３発光素子４８６との間の通信は、第１及び第２の波長とは異なる第３の波長により行われる。伝達部４７は、複波長による全二重方式の光無線通信を実現する。

図５は、内視鏡システム１００の構成を説明するブロック図である。内視鏡１の先端部１１１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)等を有する撮像制御部１０１、回動角度検出部１０２、通信制御部１０３及び先端電源部１０４を含む。

撮像制御部１０１は、第１撮像素子４４ａ、第２撮像素子４４ｂ、及び複数の撮影用光源４５に接続される。撮像制御部１０１は、通信制御部１０３から入力された撮影用制御信号を、第１撮像素子４４ａ及び第２撮像素子４４ｂに出力する。第１撮像素子４４ａ及び第２撮像素子４４ｂは、撮影用制御信号に応じて撮影動作を行い、撮像データを撮像制御部１０１に出力する。撮像制御部１０１は、Ａ／Ｄ変換、ノイズ除去などの画像処理が施されたデジタル形式の撮像データを、通信制御部１０３に出力する。撮像制御部１０１は、通信制御部１０３から入力された光源制御信号を撮影用光源４５夫々に出力する。撮影用光源４５夫々は、光源制御信号に応じて光源のＯＮ／ＯＦＦ、光量等が制御される。

回動角度検出部１０２は、挿入部１１に設けられたカラーパターン部４６２上で発生する光を取得したＲＧＢセンサ４６１からの出力値に基づき、先端部１１１の回動角を検出する。ＲＧＢセンサ４６１は、先端部１１１の回動動作後の対向するカラーパターン部４６２の位置に応じた測定値を出力する。回動角度検出部１０２は、出力された測定値に基づき回動角データを検出する。回動角データは、例えば先端部１１１に配されたＲＧＢセンサ４６１の位置の絶対角で示される。回動角度検出部１０２は、ＲＧＢセンサ４６１と第２撮像素子４４ｂ又は先端部１１１の任意箇所との角度に基づき回動角データに補正を行い、第２撮像素子４４ｂ又は先端部１１１の任意箇所の位置における絶対角を回動角データとして導出してもよい。回動角度検出部１０２は、検出した回動角データを通信制御部１０３に出力する。

通信制御部１０３は、撮像制御部１０１及び回動角度検出部１０２と、伝達部４７との間の通信を制御する。通信制御部１０３は、シリアライザ及びデシリアライザ（いずれも図示せず）を含む。通信制御部１０３は、撮像データ及び回動角データであるパラレルデータをシリアライザによりシリアルデータに変換して、第１発光素子４８２へ出力する。その際に、第１撮像素子４４ａにより得られた１フレームに相当する画像データと、第１撮像素子４４ａに同期されて得られた第２撮像素子４４ｂの画像データとをセットでシリアル伝送する。これにより、同期した第１撮像素子４４ａの撮影範囲及び第２撮像素子４４ｂの撮影範囲の画像データを、同期を維持したまま外部に出力することができる。通信制御部１０３は、内視鏡出力部として機能する。通信制御部１０３は、第２受光素子４８１から入力されたシリアル化された撮影用制御信号及び光源制御信号等を、デシリアライザによりパラレル化して、撮像制御部１０１に出力する。

先端電源部１０４は、第３受光素子４８３から入力された電力を、第１撮像素子４４ａ、第２撮像素子４４ｂ、撮影用光源４５及び各信号処理回路等へ出力する。先端部１１１の各部へ供給される電力は、例えば内視鏡用プロセッサ２等の電源部から電力供給部（いずれも図示せず）により第３発光素子４８６へ送信される。第３発光素子４８６は、電気信号を光信号に変換して第３受光素子４８３へ出力する。第３受光素子４８３は、入力された光信号を電気信号に変換して先端電源部１０４へ出力する。伝達部４７の第１光素子４７１及び第２光素子４７２は、夫々対向する発光素子及び受光素子の間で光無線通信による通信を行う。

挿入部１１の回動駆動制御部１０５は、内視鏡用プロセッサ２から入力される駆動制御信号を回動駆動体４１２に出力する。回動駆動体４１２は、駆動制御信号に応じて回動動作を開始又は停止する。回動駆動制御部１０５の制御により回動駆動体４１２が回動すると、先端部１１１が回動を開始する。所定の撮像角まで回動し回動駆動制御部１０５の制御により回動駆動体４１２が回動動作を停止すると、先端部１１１が回動を停止する。撮像部４３は、先端部１１１の回動の停止中に撮影を行う。撮像部４３の撮影が終了すると、再び回動が開始される。

内視鏡用プロセッサ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有する出力部２０１、通信制御部２０２、操作指示取得部２０３を含む。

操作指示取得部２０３は、内視鏡１の操作部１２から出力される操作信号を図示しない通信ケーブルを通して取得する。具体的には、操作部１２の視野操作部１２１の傾斜方向、傾斜角度等に応じた操作信号を取得する。操作指示取得部２０３は、取得した操作信号を出力部２０１へ出力する。

通信制御部２０２は、出力部２０１と伝達部４７との間の通信を制御する。通信制御部２０２は、シリアライザ及びデシリアライザ（いずれも図示せず）を含む。通信制御部２０２は、出力部２０１から入力された撮影用制御信号及び光源制御信号等のパラレルデータを、シリアライザによりシリアルデータに変換し、図示しない通信ケーブルを通して第２発光素子４８４へ出力する。通信制御部２０２は、図示しない通信ケーブルを通して第１受光素子４８５から入力されるシリアル化された撮像データ及び回動角データを取得する。通信制御部２０２は、デシリアライザにより取得した撮像データ及び回動角データをパラレル化し、所定の画像処理を行なって出力部２０１に出力する。通信制御部２０２は、取得部として機能する。

出力部２０１は、通信制御部２０２から出力される撮像データ及び回動角データを取得する。出力部２０１は、所定の撮影箇所において、第１撮像素子４４ａからの正面方向の画像データと、第２撮像素子４４ｂからの複数の回動角度における側方の画像データとを取得する。第２撮像素子４４ｂからの撮像データは回動角データと関連付けられている。出力部２０１は、複数の撮像データ及び回動角データに基づき、各撮像データを合成して、所定の撮影箇所における全周方向を示す画像を生成する。

出力部２０１は、操作指示取得部２０３から入力される操作指示を取得する。操作指示は、ユーザが表示装置３に表示される画像の視野領域を操作するための指示である。出力部２０１は、取得した操作指示の視野領域に応じた視野角度の画像を読み出し、読み出した画像を表示装置３を介して表示する。

出力部２０１は、取得した回動角データに基づき、撮像部４３の撮影動作を制御する撮影用制御信号及び光源制御信号を通信制御部２０２に出力する。出力部２０１は、取得した回動角データに基づき、先端部１１１の回動動作を制御する駆動制御信号を回動駆動制御部１０５に出力する。

図６は、内視鏡用プロセッサ２で実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。以下の処理は、内視鏡用プロセッサ２の出力部２０１において、例えば所定の撮影箇所において撮影を指示する操作スイッチが操作されたタイミングで実行される。

出力部２０１は、回動角データに基づき、撮像部４３の撮影開始時の絶対角を取得する（ステップＳ１１）。出力部２０１は、取得した絶対角を初期値としてメモリに記憶する。さらに出力部２０１は、絶対角の初期値との相対角として、撮影開始時の相対角を０度に初期化してメモリに記憶する。

出力部２０１は、第１撮像素子４４ａへ正面の撮像指示の撮影用制御信号を出力する（ステップＳ１３）。第１撮像素子４４ａは、撮影用制御信号に応じて正面方向の撮影動作を行い、撮像データを出力する。

出力部２０１は、第２撮像素子４４ｂへ側方の撮像指示の撮影用制御信号を出力する（ステップＳ１５）。第２撮像素子４４ｂは、撮影用制御信号に応じて相対角０度における側方の撮影動作を行い、撮像データを出力する。

出力部２０１は、撮像部４３の撮影動作が終了すると、先端部１１１の回動を開始する指示を出力する（ステップＳ１７）。具体的には、出力部２０１は、回動駆動制御部１０５を介して回動駆動体４１２へ駆動制御信号を出力し、先端部１１１の回動を開始させる。なお撮像素子４４の露光期間中は、先端部１１１の回動動作が停止される必要があるため、出力部２０１は、前の露光終了から次の露光開始までの回動可能期間に回動動作を行わせる必要がある。この場合において、撮像素子４４がローリングシャッタ方式であるときは、ライン毎に露光されラインの上下で露光期間が異なるため、前フィールドの最後の露光が終了してから、次フィールドの最初の露光が開始されるまでの回動可能期間に回動動作を行わせる必要がある。従って、例えば撮像素子４４のシャッタ速度を上げる、フレームレートを下げる等により、所定の回動可能期間が確保されることが望ましい。

出力部２０１は、回動角データを取得する（ステップＳ１９）。出力部２０１は、取得した回動角データの絶対角に基づき、回動時の撮像部４３の相対角を導出する。出力部２０１は、導出した相対角に基づき、先端部１１１が指定の撮像角まで回動したか否かを判定する（ステップＳ２１）。指定の撮像角は、例えば相対角０度から１５度毎に１回転分が設定される。相対角が予め決定された指定の撮像角と一致しないことにより、先端部１１１が指定の撮像角まで回動したと判定されない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、出力部２０１は、処理をステップＳ１９に戻し回動角データの取得を継続する。

一方、相対角が予め決定された指定の撮像角と一致することにより、先端部１１１が指定の撮像角まで回動したと判定される場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、出力部２０１は、先端部１１１の回動を停止する指示を出力する（ステップＳ２３）。具体的には、出力部２０１は、回動駆動制御部１０５を介して回動駆動体４１２へ駆動制御信号を出力し、先端部１１１の回動を停止させる。

出力部２０１は、先端部１１１の回動が１回転したか否かを判定する（ステップＳ２５）。相対角が０度と一致しないことにより、先端部１１１が１回転したと判定されない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、出力部２０１は、処理をステップＳ１５に戻し、指定の撮像角における側方の撮影を指示する。

一方、相対角が０度と一致し、先端部１１１が１回転したと判定される場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、出力部２０１は、正面方向及び側方の各撮像角での撮像データに基づき、合成画像を生成する（ステップＳ２７）。出力部２０１は、生成した画像を表示装置３に出力し（ステップＳ２９）、一連の処理を終了する。なお出力部２０１はステップＳ２９の処理の後にステップＳ１１を行うループ処理を行ってもよい。

図７及び図８は、表示装置３に表示される画面の一例を示す図である。図７は、正面方向を視野領域５４とする操作指示に応じて表示される画面の例である。図８は、左側方を視野領域５４とする操作指示に応じて表示される画面の例である。表示装置３は、図７及び図８に示すように、メインモニタ５１に加え、第１サブモニタ５２及び第２サブモニタ５３を有する。メインモニタ５１には、ユーザの視野操作部１２１の操作に応じた視野領域５４の合成画像が表示される。第１サブモニタ５２及び第２サブモニタ５３には、視野領域５４を示す３Ｄマッピング画像が表示される。第１サブモニタ５２には、鳥瞰図のように視野領域５４の範囲を斜め上方から示す画像が表示される。第２サブモニタ５３には、挿入部１１の進行方向を正面とした場合の視野領域５４の範囲を示す画像が表示される。

出力部２０１は、回動角データに基づき、各撮像データの撮影時における第２撮像素子４４ｂの撮像角を導出する。出力部２０１は、所定の撮影箇所における１回転分の撮像データを取得した場合、第１撮像素子４４ａの正面方向の撮像データに、第２撮像素子４４ｂの各撮像角における側方の各撮像データを、各撮像角に対応するよう合成した画像を生成する。合成した画像は、先端部１１１の１回転を１表示フレームとして生成される。１フレームは、正面方向の撮像データの所定撮像角に、側方の撮像データが合成された全周方向の円筒形画像で構成される。

さらに、第１サブモニタ５２及び第２サブモニタ５３には、ユーザの操作指示の視野領域５４が円筒形画像上に３Ｄマッピングにて示される。第１サブモニタ５２及び第２サブモニタ５３には、円筒形画像に挿入される挿入部１１の３ＤＣＧモデルが表示され、挿入部１１に対する視野領域５４の視野角が矢印等で示され、メインモニタ５１に表示されている画像の視野領域５４の範囲が、当該視野領域５４の範囲を示す色付け等で示される。

出力部２０１は、視野操作部１２１からの操作指示を取得した場合、視野操作部１２１の傾斜方向及び傾斜角度に基づき、操作指示に応じた視野角を導出する。出力部２０１は、円筒形画像の基準位置から、視野角に応じた画像の方向位置を特定する。出力部２０１は、特定した方向位置を中心とする所定範囲の画像をメインモニタ５１に表示させる。メインモニタ５１には、ユーザに歪みを感じさせず視認性のよい視野領域５４に限定された画像が表示される。さらに、出力部２０１は、円筒形画像と操作指示とに基づき、３Ｄマップデータを生成する。出力部２０１は、円筒形画像に、視野角度及び視野範囲を重畳した３Ｄマップデータを生成し、第１サブモニタ５２及び第２サブモニタ５３に表示する。第１サブモニタ５２及び第２サブモニタ５３を通して、ユーザは視野領域５４を容易に認識することが可能となる。図７に示す如く、正面方向が表示され、視野操作部１２１の操作により左側方の視野領域５４へと変化させる操作指示がなされた場合、出力部２０１は、新たな操作指示に基づき視野領域５４を変化させた画像を図８に示す如く表示する。

上記では、メインモニタ５１には、視認性のよい視野領域５４に限定された画像が表示される例を説明したが、表示画像はより広角表示されてもよく、全周方向が表示されてもよい。またこれら複数からユーザの選択に応じて表示モードが選択される構成であってもよい。

ステップＳ２５において先端部１１１が１回転したと判定されない場合に、出力部２０１は、処理をステップＳ１３に戻してもよい。すなわち、先端部１１１は、先端部１１１が１回転したと判定されない場合、正面方向の撮影指示の処理を行ったのち、ステップＳ１５の側方の撮影指示の処理を行う。この場合、全撮像角において、正面方向の画像データと側方の画像データとが取得される。正面方向の撮像データは、回動操作に伴い、回転した画像が得られるため、補正を施す必要がある。

図９は、正面方向の画像データの回転補正を説明する説明図である。時刻ｔ_１に、所定の撮像角において第１撮像素子４４ａの正面方向の撮像データ５４ａが取得される。時刻ｔ_１は１回転の開始時であり、すなわち相対角０度である。出力部２０１は、回転補正を行なわない画像を、時刻ｔ_１の正面方向の撮像データ５４ｂとして保存する。

先端部１１１が４５度回動し、時刻ｔ₂における第１撮像素子４４ａの正面方向の撮像データ５５ａが取得される。撮像データ５５ａは、回動方向に４５度回転したデータである。出力部２０１は、撮像データ５５ａに、回動方向と逆方向に４５度回転させる補正を施し、時刻ｔ₂の正面方向の撮像データ５５ｂとして保存する。先端部１１１がさらに４５度回動し、時刻ｔ₃における第１撮像素子４４ａの正面方向の撮像データ５６ａが取得される。撮像データ５６ａは、回動方向に９０度回転したデータである。出力部２０１は、撮像データ５６ａに、回動方向と逆方向に９０度回転させる補正を施し、時刻ｔ₃の正面方向の撮像データ５６ｂとして保存する。同様にして、各撮像角における正面方向の画像データに回転補正を施した画像を保存することで、相対角０度でのみ正面方向の画像データを取得する場合よりも、正面画像のフレームレートの向上を図ることが可能となる。

本実施形態では、先端部１１１に配された撮像素子４４が、回動しながら全周方向の撮影を行う。先端部１１１を回動可能にすることで、少ない撮像素子であっても、広視野の撮像が可能となる。また、先端部１１１と挿入部１１との間の通信は光無線通信により実現される。先端部１１１と挿入部１１との間には、電気ケーブル等の物理的な接点を設ける必要がないため、先端部１１１が回動する構成であっても、スリップリング等のコネクタを用いることによる摩耗及び回動速度制限等の影響を受けることなく、挿入部１１の高寿命、高耐久性を実現する。

さらに、撮像素子４４で得られた画像データは合成されユーザに分かり易く表示装置３に表示される。ユーザの視野操作部１２１の操作に応じて視野方向が変化された画像が表示されるため、ユーザは、従来先端部１１１を湾曲操作させることで行っていた視野方向の移動を、視野操作部１２１の操作により行うことが可能となる。従って、例えば胆管や小腸等の湾曲操作が困難である部位に内視鏡１が使用される場合においても、先端部１１１を湾曲させることなく側方等を観察することが可能となる。

（実施形態２）
実施形態２では、内視鏡１に設けられる操作部１２とは別に、独立した第２操作部が設けられる点で実施形態１と異なる。図１０は、実施形態２に係る内視鏡システム２００の外観を示す説明図である。内視鏡システム２００は、操作部１２を有する内視鏡１、内視鏡用プロセッサ２、表示装置３、第２操作部１６及び第２表示装置１７を備える。実施形態２に係る内視鏡システム２００は、第２操作部１６及び第２表示装置１７を備える点以外は実施形態１における構成と同様であるので、共通する構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

第２操作部１６は、例えばジョイスティック等の第２視野操作部１６１を備える筐体であり、内視鏡１とは独立して設けられる。第２操作部１６は、例えば内視鏡１のユーザとは異なる第２ユーザにより操作される。第２表示装置１７は、例えば液晶表示装置、又は有機ＥＬディスプレイ等であり、第２操作部１６の操作に応じて内視鏡用プロセッサ２から出力された画像等を表示する。第２操作部１６及び第２表示装置１７は、有線又は無線により内視鏡用プロセッサ２と通信接続される。第２操作部１６は、ディスプレイ内蔵のタッチパネルデバイス等により、第２表示装置１７と一体型に構成されてもよい。

図１１は、内視鏡システム２００の構成を説明するブロック図である。内視鏡システム２００の内視鏡用プロセッサ２は、通信部２０４をさらに備える。通信部２０４は、通信に関する処理を行うための通信モジュールである。通信部２０４は、例えばｗｉｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の狭域無線通信モジュール、又は４Ｇ、ＬＴＥ等の広域無線通信モジュールである。通信部２０４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の有線の通信モジュールであってもよい。通信部２０４はＨＤＭＩ（登録商標）等を介して通信を行ってもよい。

操作指示取得部２０３は、通信部２０４を介して第２視野操作部１６１から入力される第２操作指示を取得する。取得した第２操作指示は、出力部２０１へ入力される。出力部２０１は、第２操作指示を取得した場合に、実施形態１における視野操作部１２１からの操作指示に対する処理と同様の処理を行う。出力部２０１は、第２操作指示に応じた視野領域５４の画像を生成して第２表示装置１７に出力する。

本実施形態によれば、内視鏡１とは独立して設置される第２操作部１６を用いて、内視鏡１のユーザとは異なる第２ユーザが第２操作指示を出力する。第２表示装置１７には、第２操作指示に応じた視野領域５４の画像が表示される。第２ユーザは、内視鏡１とは独立した場所で、あたかも内視鏡１の先端部１１１を湾曲操作しているかの如く操作性の下に、観察画像を得ることができる。例えば、内視鏡１の第１ユーザが医師である場合に、当該医師より熟練の補助者が第２ユーザとして第２操作部１６により観察を行うことで、観察漏れを防止することが可能となる。

（実施形態３）
実施形態３では、先端部１１１に配される撮像部４３の構成が実施形態１と異なる。図１２は、実施形態３の挿入部１１の先端の構成を説明する説明図である。実施形態３の先端部１１１には、複数の撮像部４３として、例えば３つの撮像部４３ａ，４３ｂ，４３ｃが設けられている。

撮像部４３ａは、先端部１１１の正面方向に設けられ、回動軸に略平行な視野方向を有する第１撮像素子４４ａを含む。第１撮像素子４４ａの周辺には、撮影用光源４５ａ，４５ｂが設けられている。撮影用光源４５ａは例えば白色ＬＥＤを含む。撮影用光源４５ｂは、例えば青色の波長帯域の光を発する青色ＬＥＤ及び緑色の波長帯域の光を発する緑色ＬＥＤ等の特殊光を発する光源を含む。撮像部４３ｂは、先端部１１１の側面方向に設けられ、回動軸に略垂直な視野方向を有する第２撮像素子４４ｂを含む。第２撮像素子４４ｂの周辺には、白色ＬＥＤ等の撮影用光源４５ａが一又は複数設けられている。撮像部４３ｃは、先端部１１１の側面方向に、例えば撮像部４３ｂと対向する位置に設けられ、回動軸に略垂直な視野方向を有する第２撮像素子４４ｃを含む。第２撮像素子４４ｃの周辺には、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ等の撮影用光源４５ｂが一又は複数設けられている。撮影用光源４５ｂは、青色ＬＥＤ又は緑色ＬＥＤのいずれか一方を備える構成であってもよい。特定の波長帯域に制限された特殊光を用いて撮影を行うことで、生体組織内への光の深達度は波長によって異なるという光学特性を利用して生体組織の粘膜に存在する血管を強調して表示する画像を得ることができる。

上記のように構成される撮像部４３によれば、白色ＬＥＤを用いて、撮像された画像に基づき生体組織の表面の全体的な性状を観察するための画像を表示するとともに、特殊光を用いて、表層血管を強調した血管強調観察を行うための画像を表示することが可能となる。

（実施形態４）
実施形態４では、先端部１１１に配される撮像部４３の構成が実施形態１と異なる。図１３は、実施形態４の挿入部１１の先端の構成を説明する説明図である。実施形態４では、先端が先細の砲丸形状である先端部１１１を備える。先端部１１１の傾斜した部分には、１つの撮像部４３が設けられている。撮像部４３は、撮像素子４４及び撮影用光源４５を含み、広角レンズ又は超広角レンズを用いて先端部１１１の正面方向及び側方を含む撮影範囲を撮影する。本実施形態によれば、１つの撮像部４３であっても広視野の撮像が可能となる。

（実施形態５）
実施形態５では、先端部１１１を回動する回動部４１の構成が実施形態１と異なる。図１４は、実施形態５の挿入部１１の先端の構成を説明する説明図である。先端部１１１と湾曲部１１２との結合面の外周には、噛み合い式のカップリング部材４１３が設けられる。カップリング部材４１３は、先端部１１１の周方向に間隔をあけて複数形成される凸部を有する先端側カップリング部材４１４と、湾曲部１１２の周方向に間隔をあけて複数形成される凸部を有する湾曲側カップリング部材４１５とで構成される。先端側カップリング部材４１４と湾曲側カップリング部材４１５との噛み合いにより、先端部１１１が挿入部１１に結合される。湾曲部１１２の結合部分には、湾曲側カップリング部材４１５の設けられる面の反対側に、環状の第１ギヤ４１６が設けられる。湾曲部１１２の内部には、回動支持部４１１及び回動駆動体４１２、第２ギヤ４１７、及び第３ギヤ４１８が設けられる。第２ギヤ４１７は、回動支持部４１１に接続され、第３ギヤ４１８に噛合する。第３ギヤ４１８は、第１ギヤ４１６に噛合する位置に設けられる。回動支持部４１１を回動駆動体４１２が回動させることによって、第２ギヤ４１７、第３ギヤ４１８及び第１ギヤ４１６が回動され、カップリング部材４１３が回動する。カップリング部材４１３が回動することにより、先端部１１１が回動される。なお、カップリング部材４１３及び各ギヤ構成は図１４の例に限定されるものではない。

カップリング部材４１３の内側には、角度測定部４６及び伝達部４７が設けられる。先端部１１１の結合面には、先端側カップリング部材４１４の内周の一部に、ＲＧＢセンサ４６１が設けられる。ＲＧＢセンサ４６１のさらに内周には、環状又は円形状の第１光素子４７１が設けられる。湾曲部１１２の結合面には、第１ギヤ４１６の内側に、環状のカラーパターン部４６２が設けられる。カラーパターン部４６２の内周には、環状又は円形状の第２光素子４７２が、第１光素子４７１に対向して設けられる。カラーパターン部４６２及び第２光素子４７２は、湾曲部１１２に設けられるため回動しない。

本実施形態によれば、カップリング部材４１３により先端部１１１が挿入部１１に結合される。従って、単一の回動支持部４１１により結合される場合よりも、結合部分の強度が増すため、挿入部１１の耐久性を向上させることができる。また、外周に設けられたカップリング部材４１３により先端部１１１が結合されるため、先端部１１１の結合面の中心に回動支持部４１１が設けられない。結合面の中心に第１光素子４７１及び第２光素子４７２を設けることができるため、第１光素子４７１及び第２光素子４７２の形状が簡素となり、生産コストを抑制できる。また、第２光素子４７２に接続する通信ケーブルを挿入部１１の中心に設けることができ、配線構造が容易になる。

（実施形態６）
実施形態６では、先端部１１１を回動する回動部４１の構成が実施形態１と異なる。図１５は、実施形態６の回動部４１の構成を説明する説明図である。実施形態６では、回動部４１は、回動駆動体４１２、回動軸結合部４２１及びトルクワイヤ４２２を有する。回動駆動体４１２は、内視鏡用プロセッサ２内に設けられ、回動軸結合部４２１を介してトルクワイヤ４２２に接続される。トルクワイヤ４２２は、先端部１１１に接続される。回動軸結合部４２１を介してトルクワイヤ４２２を回動駆動体４１２が回動させることによって、先端部１１１が回動される。

本実施形態によれば、回動駆動体４１２を内視鏡用プロセッサ２に設けることにより、挿入部１１を細径化することができる。また、湾曲部１１２の内部に湾曲動作の妨げとなる回動駆動体４１２が設けられないため、湾曲部１１２の湾曲が生じない部分を短くすることができる。なお、回動駆動体４１２が先端部１１１の遠方に設けられる場合において、回動の力学的伝達遅れが生じるときは、予め所定時間分の伝達遅れを加味した回動指示等の信号処理が行われることが望ましい。

（実施形態７）
実施形態７では、先端部１１１の回動操作を、回動操作部を用いて手動で行う。図１６は、実施形態７の回動部４１の構成を説明する説明図である。実施形態７の先端部１１１は、実施形態５と同様にカップリング部材４１３を用いて結合されている。挿入部１１の内部には、複数のギヤが設けられ、回動支持部４１１の回動により各ギヤが回動することで、先端部１１１を回動させる。操作部１２は、トルクワイヤ４２２を介して回動支持部４１１に接続される回動操作部１２３を備える。回動操作部１２３が操作されることにより、トルクワイヤ４２２を介して回動操作部１２３に接続された回動支持部４１１が回動し、先端部１１１が回動される。

なお、トルクワイヤ４２２に代替して、挿入部１１に図示しないモータ等の回動駆動体４１２を備え、回動操作部１２３からの操作信号に基づき回動駆動体４１２を回動させる構成であってもよい。挿入部１１は、回動操作部１２３の操作信号を取得し、取得した操作信号を回動駆動制御部１０５に出力することで、回動駆動体４１２の回動動作を制御する。

上記の実施形態では、内視鏡１は被検者の体内に挿入される医療用内視鏡の例を説明したが、内視鏡１は、例えば配管等の検査に使用される工業用内視鏡であってもよい。

なお、上述のように開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１００ 内視鏡システム
１ 内視鏡
２ 内視鏡用プロセッサ
３ 表示装置
１１ 挿入部
１１１ 先端部
１１２ 湾曲部
１１３ 可撓管部
１２ 操作部
１２１ 視野操作部
１２２ 湾曲操作部
１３ ユニバーサルコード
１４ コネクタ部
４１ 回動部
４１１ 回動支持部
４１２ 回動駆動体
４３ 撮像部
４４ 撮像素子
４４ａ 第１撮像素子
４４ｂ 第２撮像素子
４５ 撮影用光源
４６ 角度測定部
４６１ ＲＧＢセンサ
４６２ カラーパターン部
４７ 伝達部
４７１ 第１光素子
４７２ 第２光素子
４８１ 第２受光素子
４８２ 第１発光素子
４８３ 第３受光素子
４８４ 第２発光素子
４８５ 第１受光素子
４８６ 第３発光素子
５４ 視野領域
Ｙ 回動軸

Claims (14)

1. 回動可能な先端部を有する挿入部を備え、
   前記挿入部は、
   前記先端部に配された撮像部と、
   前記撮像部に電力又は信号を伝達する伝達部とを有する
   内視鏡。
2. 前記撮像部は、前記先端部の回動軸に交差する視野方向を有する
   請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記撮像部は、前記先端部の回動軸に平行な視野方向と、前記回動軸に垂直な視野方向とを有する
   請求項１又は請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記伝達部は、前記先端部に固定された第１光素子と、前記第１光素子に対向して配置されており前記挿入部に固定された第２光素子とを備える
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
5. 前記挿入部に接続された操作部を備え、
   前記操作部は、前記撮像部が撮影した撮像データに基づいて表示される画像の視野領域を操作する第１操作部を有する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。
6. 前記撮像部の回動角度を検出する回動角度検出部
   を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡。
7. 内視鏡の先端に回動可能に配された撮像部により撮影された撮像データと、前記撮像部の回動角度とを関連付けて取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記回動角度に基づき、前記取得部が取得した前記撮像データを補正して出力する第１出力部と
   を備える内視鏡用プロセッサ。
8. 前記第１出力部は、複数の撮像部から取得した複数の撮像データに基づいて合成した画像を出力する
   請求項７に記載の内視鏡用プロセッサ。
9. 前記撮像データに基づいて表示される画像の視野領域に関する第１操作指示を取得する第１操作指示取得部を備え、
   前記第１出力部は、前記第１操作指示取得部が取得した前記第１操作指示に基づいて合成した画像を出力する
   請求項７又は請求項８に記載の内視鏡用プロセッサ。
10. 前記撮像データに基づいて表示される画像の視野領域に関する第２操作指示を前記第１操作指示とは独立して取得する第２操作指示取得部を備え、
    前記第２操作指示取得部が取得した前記第２操作指示に基づいて合成した画像を出力する第２出力部を備える
    請求項９に記載の内視鏡用プロセッサ。
11. 前記視野領域と、前記視野領域の画像とを対応付けて出力する
    請求項９又は請求項１０に記載の内視鏡用プロセッサ。
12. 回動可能な先端部を有する挿入部を備える内視鏡と、内視鏡用プロセッサとを備える内視鏡システムであって、
    前記内視鏡は、
    前記先端部に配された撮像部と、
    前記撮像部が撮影した撮像データと、前記撮像部の回動角度とを関連付けて出力する内視鏡出力部とを備え、
    前記内視鏡用プロセッサは、
    前記内視鏡出力部が出力した前記撮像データ及び前記回動角度を取得する取得部と、
    前記取得部が取得した前記回動角度に基づき、前記取得部が取得した前記撮像データを補正して出力する第１出力部とを備える
    内視鏡システム。
13. 前記先端部は、前記内視鏡用プロセッサから出力される指示に基づいて回動が開始又は停止され、
    前記回動が停止した場合に、前記撮像部による撮影が行なわれる
    請求項１２に記載の内視鏡システム。
14. 前記撮像データに基づく画像を表示する第１表示装置及び第２表示装置をさらに備え、
    前記内視鏡は、
    前記撮像データに基づいて表示される画像の視野領域を操作する第１操作部と、
    前記撮像データに基づいて表示される画像の視野領域を前記第１操作部とは独立して操作する第２操作部とを備え、
    前記第１表示装置は、前記第１操作部の操作指示に基づいて合成された画像を表示し、
    前記第２表示装置は、前記第２操作部の操作指示に基づいて合成された画像を表示する
    請求項１２又は請求項１３に記載の内視鏡システム。

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