JP2962528B2

JP2962528B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP2962528B2
Application number: JP3059212A
Authority: JP
Inventors: 明鈴木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH04295326A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、挿入操作性を改善した
内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、細長の挿入部を体腔内に挿入する
ことにより、体腔内臓器等を診断したり、検査したりす
ることのできる内視鏡が広く用いられている。また、医
療用のみならず工業用においてもボイラ、機械、化学プ
ラント等の管内、あるいは機械内等の対象物を観察、検
査したりするのに用いられている。

【０００３】前記内視鏡は、例えば細長で可撓性の挿入
部及び該挿入部の後端に連設された太径の把持部等から
構成されている。前記挿入部は、硬性の先端構成部と、
この先端構成部の後端に連設された例えば上下／左右に
湾曲可能な湾曲部と、この湾曲部の後端に連設された可
撓性の可撓管部とから構成されており、前記湾曲部の外
皮部材には、例えばゴム等の部材による湾曲ゴムが用い
られている。

【０００４】ところで、前記のような内視鏡を大腸のよ
うな体腔内、あるいは工業用配管のような管腔内等に挿
入する場合、特に内視鏡挿入部先端の湾曲部の湾曲ゴム
が検査対象物、例えば体腔壁に強く接すると、摩擦等に
より接触抵抗が増大して、挿入が困難となる場合があっ
た。

【０００５】このような不具合を解決するために、本出
願人は特願平２−７１０８６号において、湾曲部を連続
して往復湾曲させる手段を提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、管腔が
直線状である場合には、湾曲部を連続して往復湾曲させ
て振動（以下、アングルバイブレーションと称する）さ
せることにより、挿入部を容易に挿入できるが、管腔が
湾曲しているような場合には、その湾曲状態によってア
ングルバイブレーションの効果に差が生じてしまう。即
ち、アングルバイブレーションの振動方向と管腔の湾曲
方向とが一致した場合は、アングルバイブレーションが
効果的に作用して挿入性が向上するが、振動方向と湾曲
方向とが一致していない場合は、アングルバイブレーシ
ョンがあまり効果的でなく容易に挿入できない。また、
このようなアングルバイブレーションの振動方向と管腔
の湾曲方向とを手動で一致させることは困難である。

【０００７】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、被検体の状態に応じてアングルバイブレーショ
ンの振動方向等の動作条件を適切に設定することがで
き、被検体の湾曲状態に依存することなく容易に挿入す
ることが可能な内視鏡装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡装置
は、被検体に挿入される挿入部の先端側を所定方向に湾
曲させる湾曲部を有すると共に前記被検体の内視鏡像を
生成する内視鏡装置において、前記内視鏡像から明るさ
に応じた複数の領域を抽出し、前記抽出された各領域の
配置に基づいて内視鏡の挿入方向を検出する挿入方向検
出手段と、前記挿入方向検出手段によって検出された挿
入方向情報に基づいて振動動作条件を設定し、前記振動
動作条件に応じて前記湾曲部を湾曲させて振動させる振
動制御手段とを備えたものである。

【０００９】

【作用】挿入方向検出手段によって、内視鏡像から明る
さに応じた複数の領域が抽出され、この抽出された各領
域の配置に基づいて内視鏡の挿入方向が検出される。振
動制御手段は、前記検出された挿入方向情報に基づいて
振動動作条件を設定し、前記振動動作条件に応じて湾曲
部を湾曲させて振動させる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図１２は本発明の第１実施例に係り、
図１は内視鏡装置の概略の構成を示す説明図、図２は挿
入方向検出回路の構成を示すブロック図、図３は二値化
回路及びスレッシュホールドレベル設定部を示す回路
図、図４は暗部抽出部の動作の説明図、図５は暗部抽出
部で抽出された複数の領域を示す説明図、図６は内視鏡
先端が被検体に近付き過ぎた状態での内視鏡像を示す説
明図、図７はパターン比較部の対比パターンの例を示す
説明図、図８は境界抽出部の動作の説明図、図９は中心
抽出演算部の動作の説明図、図１０は制御回路の機能的
構成を示す機能ブロック図、図１１は管腔が直線状の場
合での本実施例の動作を説明するための説明図、図１２
は管腔が湾曲している場合での本実施例の動作を説明す
るための説明図である。

【００１１】図１に示すように、内視鏡装置は、内視鏡
１と、この内視鏡１が接続される外部制御装置２０と、
この外部制御装置２０に接続されるモニタ２１とを備え
ている。

【００１２】前記内視鏡１は、細長で可撓性を有する挿
入部２と、この挿入部２の後端に連設された操作部３と
を備えている。前記操作部３の側方には、可撓性を有す
るユニバーサルコード４が延設され、このユニバーサル
コード４の端部が、前記外部制御装置２０に接続される
ようになっている。

【００１３】前記挿入部２の先端側には、ＣＣＤ等の固
体撮像素子５が内部に配設された先端構成部６と、湾曲
可能な湾曲部７（構造は図示しない）とが設けられ、こ
の湾曲部７は、挿入部２内に挿通された湾曲ワイヤ８を
牽引することにより湾曲するようになっている。

【００１４】前記操作部３内には、前記湾曲ワイヤ８を
牽引して湾曲部７を上下方向に湾曲させるＵＤ用モータ
９と、湾曲部７を左右方向に湾曲させるＲＬ用モータ１
０とが設けられている。前記ＵＤ用モータ９及びＲＬ用
モータ１０には、それぞれモータの回転力の伝達をオン
／オフするクラッチ１１が連設され、これらのクラッチ
１１にモータの回転力を湾曲ワイヤ８の牽引力に変換す
るギア列１２が連設されている。また、前記ギア列１２
には、湾曲ワイヤ８の牽引量を検知するためにギア列１
２の回転量を検出するエンコーダ１３，１４が各々連設
されている。

【００１５】また、前記操作部３には、ＵＤ用モータ９
及びＲＬ用モータ１０の回転を指示するジョイスティッ
クスイッチ１５と、クラッチ１１の開閉を指示するクラ
ッチスイッチ１６と、湾曲部を連続して往復湾曲させる
振動動作（アングルバイブレーション）を指示するアン
グルバイブレーションスイッチ１７とが設けられてい
る。そして、前記ジョイスティックスイッチ１５、クラ
ッチスイッチ１６、及びアングルバイブレーションスイ
ッチ１７からの指示とか、前記エンコーダ１３，１４等
からの情報によりＵＤ用モータ９，ＲＬ用モータ１０及
びクラッチ１１を制御する振動制御手段としての制御回
路１８が設けられている。なお、前記制御回路１８に
は、前記挿入部２の先端が被検体に近付き過ぎたことを
術者に告知するＬＥＤ１９が接続されている。

【００１６】前記制御回路１８は、ユニバーサルコード
４を介して外部制御装置２０と接続されるようになって
いる。この外部制御装置２０には、図示しないライトガ
イドを介して先端構成部６から被検体へ照明光を照射す
るための光源２２と、前記ＵＤ用モータ９、ＲＬ用モー
タ１０、クラッチ１１、及び制御回路１８を駆動する電
源２３と、前記固体撮像素子５からの信号から画像信号
を生成して被写体像をモニタ２１に表示するカメラコン
トロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）２４と、挿入
部２内に設けられた図示しない管路を介して先端構成部
６から送気・送水・吸引を行う送気送水吸引装置２６と
が設けられている。

【００１７】また、前記ＣＣＵ２４には、ＣＣＵ２４で
生成された画像信号の情報により暗部抽出をして挿入部
２の挿入方向を検出する挿入方向検出手段としての挿入
方向検出回路２５が接続されており、ＣＣＵ２４からの
画像信号が入力されるようになっている。前記挿入方向
検出回路２５は制御回路１８に接続されており、挿入方
向検出回路２５の出力に応じて制御回路１８が動作する
ようになっている。

【００１８】次に、図２を参照して、前記挿入方向検出
回路２５について説明する。挿入方向検出回路２５は、
ＣＣＵ２４の画像信号を入力する画像入力部３１を有
し、この画像入力部３１から入力された画像信号は、複
数の、例えば３つの二値化回路（１〜３）３２ａ〜３２
ｃに入力されるようになっている。この各二値化回路３
２ａ〜３２ｃは、それぞれ、スレッシュホールドレベル
設定部（１〜３）３３ａ〜３３ｃによって設定されるス
レッシュホールドレベルをしきい値として内視鏡画像を
二値化画像に変換するようになっている。尚、各スレッ
シュホールドレベル設定部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、
互いにスレッシュホールドレベルが異なっている。

【００１９】前記二値化回路３２（３２ａ〜３２ｃを代
表する。）及びスレッシュホールドレベル設定部３３
（３３ａ〜３３ｃを代表する。）は、例えば、図３に示
すように構成されている。すなわち、二値化回路３２
は、コンパレータからなり、スレッシュホールドレベル
設定部３３は、可変電圧源からなり、前記コンパレータ
の入力端には、画像入力部３１からの画像信号と、前記
可変電圧源による基準電圧とが印加されるようになって
いる。前記コンパレータの出力は、画像信号がスレッシ
ュホールドレベル以上のときは０，画像信号がスレッシ
ュホールドレベル未満のときは１となる。

【００２０】前記二値化回路３２ａ〜３２ｃの出力信号
は、それぞれ、暗部抽出部（１〜３）３４ａ〜３４ｃに
入力されるようになっている。この暗部抽出部３４（３
４ａ〜３４ｃを代表する。）は、前記二値化を入力画像
の各画素について行うものである。ここで、例えば図４
（ａ）に示すような数値化された各画素の明るさを有す
る画像信号に対して、スレッシュホールドレベルを３．
５とし、３．５未満を１，３．５以上を０と出力するよ
うにし、各画素に対して二値化を行うと、図４（ｂ）に
示すような二値化画像に変換される。この図において、
１の画素の領域が暗部である。このように、スレッシュ
ホールドレベルを設定して、それより暗い領域を抽出す
ることにより、影のような中途半端な暗さしかないとき
に、影を進行方向とする間違いを防ぐことができる。

【００２１】このようにして３つ暗部抽出部３４ａ〜３
４ｃで抽出された３つの暗い領域の例を図５に示す。

【００２２】尚、暗部抽出の方法としては、本出願人が
平成元年１月３１日に提出した特願平１−２３４５０号
に記載した方法を用いても良い。

【００２３】また、暗部抽出の際、内視鏡１としてファ
イバスコープ及びテレビカメラを用いた場合におけるイ
メージガイドのファイバの折れ等による極小領域の暗部
を除去するために、ある画素のデータとして、その画素
の周囲の画素のデータの平均値を用いても良い。また、
あるいは、面積の小さな暗部は、排除するようにしても
良い。

【００２４】１つの暗部抽出部（１）３４ａの出力信号
は、パターン比較部３５に入力されるようになってい
る。このパターン比較部３５は、前記暗部抽出部（１）
３４ａからの画像と、パターン記憶部３６に記憶された
対比パターンとの相関を演算し、相関値が設定値以上の
場合には、同類パターンと判断するようになっている。
すなわち、二値化データをａ_n,m，対比パターンデータ
をｃ_n,mとし、設定値をＫとすると、同類パターンであ
る条件は次の式で与えられる。

【００２５】

【００２６】暗部抽出によって例えば図６に示すような
パターンができた場合、あるいは全域が暗くなった場合
には、内視鏡１の先端が粘膜等の被検体に近付き過ぎて
いることを示しているので、前記パターン比較部３５で
は、このようなパターンを認識し、内視鏡を後退させる
指示信号を出力する。尚、粘膜に内視鏡１の先端が接触
している場合には、視野全体が真っ暗になるが、少し離
れた場合には、２つの照明レンズからの光が入るので、
図６に示すように、視野の両端に円弧状の明るい部分が
できる。この図６に示すようなパターンを認識するため
の対比パターンの例を図７（ａ），（ｂ）に示す。この
ような対比パターンは、複数設定しても良い。

【００２７】前記パターン比較部３５の出力信号は、１
入力２出力の切換スイッチ３８を介して、内視鏡後退指
示手段３７と境界抽出部（１）３９ａの一方に、選択的
に入力されるようになっている。尚、前記切換スイッチ
３８は、前記パターン比較部３５の比較結果に応じて、
対比パターンと同類パターンを認識した場合には、内視
鏡後退指示手段３７側に切換えられ、パターン比較部３
５からの内視鏡を後退させる指示信号が前記内視鏡後退
指示手段３７に入力される。この内視鏡後退指示手段３
７は、操作部３に設けられたＬＥＤ１９を点灯して術者
に知らせる。

【００２８】一方、対比パターンと同類パターンを認識
しない場合には、前記切換スイッチ３８は、境界抽出部
（１）３９ａ側に切換えられ、暗部抽出部（１）３４ａ
からの二値化画像が前記境界抽出部（１）３９ａに入力
される。

【００２９】また、他の暗部抽出部（２，３）３４ｂ，
３４ｃの出力信号は、それぞれ、境界抽出部（２，３）
３９ｂ，３９ｃに入力されるようになっている。この境
界抽出部３９（３９ａ〜３９ｃ）は、前記二値化画像の
各ラインに対し、二値化データが０から１、または、１
から０に変化する座標を求め、その座標の境界データを
１とし、他の座標の境界データを０とする。すなわち、
第ｎライン，第ｍ個目の画素に対する二値化データをａ
_n,mとしたとき、境界データｂ_n,mは、次の式で与えら
れる。

【００３０】ｂ_n,m＝｜ａ_n,m-1−ａ_n,m｜図４（ｂ）に示すような二値化画像に対して、境界を抽
出した画像の例を図８に示す。尚、第１列には、処理容
易化のために、０を入力する。

【００３１】前記境界抽出部３９ａ〜３９ｃの出力信号
は、それぞれ、中心抽出演算部（１〜３）４１ａ〜４１
ｃに入力されるようになっている。この中心抽出演算部
４１（４１ａ〜４１ｃを代表する。）は、抽出された暗
部の中心座標を抽出する。すなわち、例えば、図９に示
すように、抽出された暗部のデータにおいて、データが
１である画素の存在する行の一番上の行と一番下の行を
抽出して、この２つの行のＹ座標Ｙ１，Ｙ２の平均値
（Ｙ１＋Ｙ２）／２をＹ軸中心座標とする。同様に、デ
ータが１である画素の存在する列の一番左の列と一番右
の列を抽出して、この２つの列のＸ座標Ｘ１，Ｘ２の平
均値（Ｘ１＋Ｘ２）／２をＸ軸中心座標とする。

【００３２】尚、暗部の中心座標を抽出する方法として
は、暗部に含まれる画素数Ｎを求め、上からＸ軸方向に
順に暗部に含まれる画素を数えて行き、その数がＮ／２
になったときのＹ座標をＹ軸中心座標とし、同様に、左
からＹ軸方向に順に暗部に含まれる画素を数えて行き、
その数がＮ／２になったときのＸ座標をＸ軸中心座標と
するようにしても良い。

【００３３】前記中心抽出演算部４１ａ〜４１ｃの出力
信号は、挿入部２の挿入方向を示す、３つのスレッシュ
ホールドレベルに対応して抽出した３つの領域（暗部）
の各中心座標Ｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ），Ｐ2 （ｘ2 ，ｙ2
），Ｐ3 （ｘ3 ，ｙ3 ）、であり、これらの出力信号
が前記制御回路１８に入力されるようになっている。

【００３４】尚、本実施例は、便宜上５×５の画素数に
て説明したが、もっと多くの画素でも同様である。

【００３５】次に、図１０ないし図１２を参照して本実
施例の作用について説明する。内視鏡１の固体撮像素子
５で撮像された内視鏡像は、画像入力部３１を介して、
挿入方向検出回路２５に入力され、二値化回路３２によ
って３つの異なるスレッシュホールドレベルで二値化さ
れ、暗部抽出部３４で各スレッシュホールドレベルに対
応した暗部領域が抽出される。更に、その領域の境界
が、境界抽出部３９で抽出され、中心抽出演算部４１
で、各領域の中心が求められて制御回路１８に入力され
る。

【００３６】前記制御回路１８の機能構成は図１０に示
すようになっており、以下のように３つの機能を有して
いる。

【００３７】〔１〕ジョイスティックスイッチ１５の指
示により、エンコーダ１３，１４で湾曲部７の湾曲状態
を監視しながらＵＤ用モータ９及びＲＬ用モータ１０を
駆動し、湾曲部７を湾曲させる。〔２〕クラッチスイッチ１６の指示により、クラッチ１
１を開閉してＵＤ用モータ９，ＲＬ用モータ１０の回転
力を伝達／解除する。〔３〕アングルバイブレーションスイッチ１７の指示に
より、挿入方向検出回路２５からの情報をもとに方向・
周期を設定し、湾曲部７を連続して往復湾曲させて振動
（アングルバイブレーション）させる。

【００３８】まず、〔１〕の湾曲機能について説明す
る。術者がジョイスティックスイッチ１５を動かして湾
曲部７の湾曲角を指示すると、ジョイスティックスイッ
チ１５の出力信号はＵＤ用及びＲＬ用の２個のポテンシ
ョメータの抵抗変化として制御回路１８に入力される。
そして、抵抗値検知部５１で前記ポテンショメータの抵
抗値Ｒ_UD，Ｒ_RLを電圧変化により検知する。次に、湾曲
角設定部５２で予め設定してある関数ｆに基づいて前記
抵抗値Ｒ_UD，Ｒ_RLより湾曲角θ_UD，θ_RLを設定する。こ
こで、前記湾曲角θ_UD，θ_RLは、エンコーダ１３，１４
から得られる湾曲部７の湾曲角の目標値である。また、
前記関数ｆはジョイスティックスイッチ１５の倒れ角度
と湾曲部７の湾曲角とが線形に対応するように設定して
ある。

【００３９】尚、関数ｆは線形に限定されるものではな
く、被検体に対する安全性を考慮して、ジョイスティッ
クスイッチ１５の倒れ角度が大きくなるほど湾曲部７の
湾曲角の変化が少なくなるような２次関数とか３次関数
等でも良い。このように、関数ｆを設定することによ
り、ジョイスティックスイッチ１５の倒れ角度と湾曲部
７の湾曲角とが１対１に対応するので、術者に湾曲部７
の湾曲角を認識させることができる。さらに、ジョイス
ティックスイッチ１５として中立自然復帰型のスイッチ
を使用することにより、常に湾曲部７を中立状態にする
方向に付勢力が働くので、術者が湾曲状態のまま忘れて
しまうことを防止できる。また、ジョイスティックスイ
ッチ１５としてジョイスティックの摺動に適度な摩擦抵
抗を有するものを使用すれば、ジョイスティックを任意
の倒れ角に保持できるため容易に湾曲部７の湾曲状態を
保持できる。前記ジョイスティックスイッチ１５は、目
的等に応じて選択して使用することができる。

【００４０】一方、エンコーダ１３，１４の出力が出力
検知部５３に入力され、この出力検知部５３でエンコー
ダ出力φ_UD，φ_RLを検知する。そして、出力平均演算部
５４で、後述するアングルバイブレーションの周期Ｔの
値を用いて時間Ｔの間のエンコーダ出力φ_UD，φ_RLを平
均化して平均値〈φ_UD〉av，〈φ_RL〉avを演算する。こ
こで、〈φ〉avはエンコーダ出力φの時間Ｔの間におけ
る平均値を示す。

【００４１】次に、角度比較部５５で、エンコーダ１
３，１４の出力の目標値としてのθ_UD，θ_RLと実際のエ
ンコーダ１３，１４の出力〈φ_UD〉av，〈φ_RL〉avとを
比較する。ここで、θ_UD＝〈φ_UD〉av及びθ_RL＝
〈φ_RL〉avのときは抵抗値検知部５１に戻り、θ_UD≠
〈φ_UD〉avあるいはθ_RL≠〈φ_RL〉avのときは、モータ
回転指示部５６より回転指示を行ってＵＤ用モータ９，
ＲＬ用モータ１０を回転させ、エンコーダ１３，１４の
出力目標値と実際の出力値とを一致させる。

【００４２】次に、〔２〕のクラッチ伝達／解除機能に
ついて説明する。クラッチスイッチ検知部６１は、電圧
変化によりクラッチスイッチ１６のオン／オフを検知す
る。ここで、クラッチスイッチ１６がオンであることを
検知すると、クラッチ開指示部６２よりクラッチ開の指
示を行いクラッチ１１を開の状態にし、ＵＤ用モータ
９，ＲＬ用モータ１０の回転力の伝達を解除する。この
ように、挿入部２の先端が被検体に接触した場合など
に、クラッチ１１を開の状態にしてＵＤ用モータ９，Ｒ
Ｌ用モータ１０の回転力を解除することにより、被検体
へ負荷がかかることを防止することができる。また、ク
ラッチスイッチ１６がオフのときには、クラッチ閉指示
部６３から指示してクラッチ１１を閉状態にし、ＵＤ用
モータ９，ＲＬ用モータ１０の回転力を湾曲部７に伝達
する。

【００４３】最後に、〔３〕のアングルバイブレーショ
ン機能について説明する。アングルバイブレーションス
イッチ検知部７１は、電圧変化によりアングルバイブレ
ーションスイッチ１７のオン／オフを検知する。ここ
で、アングルバイブレーションスイッチ１７がオンであ
ることを検知すると、モータ振動回転指示部７２よりＵ
Ｄ用モータ９，ＲＬ用モータ１０へアングルバイブレー
ション動作の指示を行う。アングルバイブレーションス
イッチ１７がオフの場合にはアングルバイブレーション
動作を停止させる。

【００４４】前記アングルバイブレーションの振動動作
条件として、バイブレーション方向，周期設定部７３
で、前記挿入方向検出回路２５の出力をもとに方向，周
期等のパラメータが設定される。前述のように、挿入方
向検出回路２５の出力は、３つのスレッシュホールドレ
ベルより求められた暗部の各中心座標Ｐ1（ｘ1 ，ｙ
1），Ｐ2 （ｘ2 ，ｙ2 ），Ｐ3 （ｘ3 ，ｙ3 ）であ
る。尚、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3は、スレッシュホールドレベ
ルの暗い順番になっており、Ｐ1 が最も暗い領域の中心
である。

【００４５】アングルバイブレーションの方向は、内視
鏡１の視野中心と前記暗部中心Ｐ3（ｘ3 ，ｙ3 ）とを
結ぶ方向に挿入部２の先端が振動するように設定され、
モータ振動回転指示部７２によりＵＤ用モータ９，ＲＬ
用モータ１０を連続往復回転させる。尚、前記ＵＤ用モ
ータ９，ＲＬ用モータ１０をどのように回転させれば設
定した方向に湾曲部７が振動するかのデータは、任意の
Ｐ3 （ｘ3 ，ｙ3 ）に対して予め設定されて制御回路１
８内に記憶されている。

【００４６】アングルバイブレーションの周期Ｔは、以
下のように設定される。まず、前記暗部中心Ｐ1 （ｘ1
，ｙ1 ），Ｐ2 （ｘ2 ，ｙ2 ），Ｐ3 （ｘ3 ，ｙ3 ）
に対して、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）＝（ｘ2 −ｘ1 ，ｙ2 −ｙ1）（Ｘ2 ，Ｙ2 ）＝（ｘ3 −ｘ2 ，ｙ3 −ｙ2）を算出し、各領域の中心座標の変化を検出する。

【００４７】そして、次の条件に従って周期Ｔを３段階
に設定する。（１）（Ｘ1 ²＋Ｙ1 ²）^1/2＜ｋ1 且つ（Ｘ2 ²＋Ｙ2 ²）^1/2＜ｋ2ならば、Ｔ＝ｔ1 （２）（Ｘ1 ²＋Ｙ1 ²）^1/2＞ｋ1 且つ（Ｘ2 ²＋Ｙ2 ²）^1/2＜ｋ2ならば、Ｔ＝ｔ2 （３）（Ｘ2 ²＋Ｙ2 ²）^1/2＞ｋ2 ならば、Ｔ＝ｔ3 ただし、ｋ1 ，ｋ2 、及びｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 （ｔ1 ＜ｔ
2 ＜ｔ3 ）は所定の設定値である。

【００４８】ここで、内視鏡１を挿入する管腔５０が直
線状である場合には、内視鏡像は図１１（ａ）に示すよ
うになり、各領域の境界は図１１（ｂ）に示すようにな
る。尚、図１１（ｂ）において、内側程暗い領域であ
る。このような場合は、図１１（ｃ）に示すように、各
領域の中心Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3は略一致し、周期ＴはＴ＝
ｔ1 となる。即ち、アングルバイブレーションは、振動
方向がＰ3 方向に設定されると共に、周期Ｔが間隔が最
も短いｔ1 に設定される。

【００４９】一方、内視鏡１を挿入する管腔５０が湾曲
している場合には、内視鏡像は図１２（ａ）に示すよう
になり、各領域の境界は図１２（ｂ）に示すようにな
る。尚、図１２（ｂ）において、内側程暗い領域であ
る。このような場合は、図１２（ｃ）に示すように、各
領域の中心Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、湾曲状態に応じてずれ
るため、周期Ｔは湾曲状態に応じてＴ＝ｔ2 またはｔ3
となる。即ち、アングルバイブレーションは、振動方向
がＰ3 方向に設定されると共に、周期Ｔが前記条件
（２）または（３）に従って、ｔ2 またはｔ3 に設定さ
れる。

【００５０】尚、図１２（ｃ）のように各領域の中心が
ずれている場合には、振動方向をＰ3 ，Ｐ2 ，Ｐ1 の順
にずらすようにして振動させても良い。

【００５１】以上のように設定されたパラメータがモー
タ振動回転指示部７２に入力され、このモータ振動回転
指示部７２よりＵＤ用モータ９，ＲＬ用モータ１０を連
続往復回転させて湾曲部７を振動させる。また、前記周
期Ｔは、出力平均演算部５４にも入力され、エンコーダ
１３，１４の出力の平均値〈φ_UD〉av，〈φ_RL〉avを算
出する際の時間として用いられる。これにより、アング
ルバイブレーションの影響を排除して正確な湾曲角が検
出できる。尚、アングルバイブレーションの振幅につい
ては、図示しないスイッチにより大，中，小の選択が行
われる。

【００５２】このように本実施例によれば、内視鏡の挿
入方向を示す暗部を検出することにより、被検体の状態
を識別することができ、その状態に応じた適切なアング
ルバイブレーションの振動動作条件を設定することがで
きる。これにより、振動方向が挿入方向とが一致するよ
うにアングルバイブレーションを行うことができ、被検
体の湾曲状態に依存することなく容易に挿入することが
可能になる。

【００５３】尚、アングルバイブレーションの振幅の中
心はＰ1 ，Ｐ2，Ｐ3 、視野中心、湾曲部の中立状態の
位置のいずれでも良い。

【００５４】また、本実施例では３つのスレッシュホー
ルドレベルにより、挿入方向を示す暗部中心Ｐ1 ，Ｐ2
，Ｐ3 を検出しているが、１つのスレッシュホールド
レベルにより振動方向のみを設定するようにしても良
い。

【００５５】ところで、前記湾曲用スイッチとかアング
ルバイブレーションスイッチ等の操作スイッチは、次の
ように構成することもできる。図１４は内視鏡操作部の
第１の例を示す説明図である。

【００５６】従来の操作スイッチの位置は固定されてお
り、あらゆる術者に対して容易に操作が可能なスイッチ
の配置を実現することは困難であり、また、術者の手の
大きさに応じてスイッチの配置を変更することができな
かった。従って、術者の手の大きさによっては操作が困
難である場合が生じる。そこで、第１の例では操作スイ
ッチの操作部が移動可能に構成され、術者の手の大きさ
によらず容易に操作することができるようになってい
る。

【００５７】図１４に示すように、内視鏡の操作部３に
は、湾曲部７の湾曲動作の指示を行う湾曲用のジョイス
ティックスイッチ１０１と、前記ジョイスティックスイ
ッチ１０１をオン／オフする湾曲動作オン／オフスイッ
チ１０２と、アングルバイブレーション動作をオン／オ
フするアングルバイブレーションスイッチ１０３と、前
記湾曲動作オン／オフスイッチ１０２の動作領域を設定
する設定ボタン１０４とが設けられている。また、前記
ジョイスティックスイッチ１０１の可動部は、ゴムシー
ト１０５で覆われている。

【００５８】前記ジョイスティックスイッチ１０１は防
水構造になっており、ゴムシート１０５を外した状態で
は、図１５に示すように、本体１１１の底部に電気接点
１１２が設けられている。また、ジョイスティックスイ
ッチ１０１は、図１６及び図１７に示すように、操作部
３に配設されている。操作部３のスイッチ受け用凹部に
は接点レール１１３が設けられ、この接点レール１１３
と前記電気接点１１２とが接触するように本体１１１が
配置されている。そして、前記本体１１１は接点レール
１１３に沿って移動可能になっている。また、前記本体
１１１は、カバー１１４を介してネジ１１５で操作部３
に固定されている。

【００５９】前記本体１１１を接点レール１１３に沿っ
て移動させ、術者の手の大きさに応じて操作しやすい位
置にジョイスティックスイッチ１０１を配置する。この
ようなジョイスティックスイッチ１０１を操作部３に設
けることにより、術者の手の大きさによらず容易に操作
することが可能となる。また、一方向に移動するだけで
あるため、水密部による防水構造が簡単に構成できスイ
ッチを小型化できる。尚、本体１１１を移動可能にする
だけでなく、ジョイスティックスイッチ１０１の操作部
であるレバーだけを移動可能に構成することもできる。

【００６０】また、前記湾曲動作オン／オフスイッチ１
０２は、図１８に示すように、スイッチ内の斜線で示し
た領域が実際にスイッチをオン／オフさせる動作領域１
２１となっている。この湾曲動作オン／オフスイッチ１
０２は、図１９に示すように、液晶スイッチ部１２２と
液晶表示部１２３とが二層に重なって構成され、これら
の液晶スイッチ部１２２と液晶表示部１２３との間には
偏光板１２４が設けられている。前記液晶スイッチ部１
２２は、２枚のガラス１２５の間にスイッチ用液晶１２
６が封入され、前記液晶表示部１２３は、２枚のガラス
１２５の間に表示用液晶１２７が封入されている。ま
た、前記液晶スイッチ部１２２には、図示しない透明電
極が、ガラス１２５とスイッチ用液晶１２６のと間に設
けられている。液晶は等価的に電気容量とみなされるた
め、液晶スイッチ部１２２を押して前記透明電極間の距
離が変化すると液晶の容量が変化し、この容量の大小を
検知することによりスイッチをオン／オフするようにな
っている。尚、前記液晶スイッチ部１２２の電極はマト
リックス化されている。

【００６１】術者が容易に操作できる領域が図１８にお
ける斜線で示した領域である場合、この領域を指で押し
ながら前記設定ボタン１０４を押す。これにより、斜線
で示した領域が検知されて実際にスイッチをオン／オフ
できる動作領域１２１となり、液晶表示部１２３の動作
領域１２１に対応する部分が例えば黒く表示されて術者
に動作領域１２１が認識される。そして、この動作領域
１２１だけがスイッチとして動作し、その他の領域は動
作しないように制御される。

【００６２】このように、スイッチ内の所望の領域を動
作領域として設定して表示することができ、術者の手の
大きさによらず容易に操作することが可能となる。尚、
スイッチ部は液晶スイッチの代わりに静電容量式のスイ
ッチを用いても良い。

【００６３】図２０は内視鏡操作部の第２の例を示す説
明図である。図２０に示すように、第２の例の内視鏡は
ファイババンドルよりなるイメージガイドが挿入部２内
に挿通されたファイバスコープで構成されている。操作
部３には、湾曲部７の上下左右方向それぞれの湾曲動作
の指示を行う４個の湾曲用スイッチ１３１と、前記湾曲
用スイッチ１３１をオン／オフする湾曲動作オン／オフ
スイッチ１０２と、アングルバイブレーション動作をオ
ン／オフするアングルバイブレーションスイッチ１０３
と、前記湾曲動作オン／オフスイッチ１０２の動作領域
を設定する設定ボタン１０４とが設けられている。ま
た、操作部３には前記イメージガイドからの被写体像を
撮像するためのテレビカメラが接続される接眼部１３２
が設けられている。

【００６４】前記湾曲用スイッチ１３１は、図２１に示
すように、押しボタン型のスイッチでそれぞれ構成され
ている。操作部３に固定部材を介して固定された基板１
３５上に、スイッチ本体１３６が配設されており、この
スイッチ本体１３６を押しボタン１３７で押すことによ
り、湾曲用スイッチ１３１が動作するようになってい
る。前記押しボタン１３７と基板１３５との間には、湾
曲部７の湾曲量を術者に認識させるための形状記憶合金
バネ１３８が設けられている。また、前記押しボタン１
３７は外装シート１３９で覆われており、湾曲用スイッ
チ１３１が防水構造になっている。

【００６５】従来の湾曲用スイッチでは、オン／オフの
２つの状態のみしか術者が認識できず、湾曲ノブを用い
た湾曲手段のように湾曲部の湾曲抵抗等によって湾曲状
態を認識することができなかった。そこで、形状記憶合
金バネ１３８を設けて押しボタン１３７を戻す方向に付
勢することにより、術者に湾曲抵抗等を認識させるよう
にしている。尚、通常の戻しバネはスイッチ本体１３６
内に設けるか、または、形状記憶合金バネ１３８と同軸
的に設けても良い。

【００６６】湾曲部７の湾曲量が大きくなり湾曲力量と
か先端部の接触抵抗等が大きくなると、図示しない通電
手段により形状記憶合金バネ１３８に通電して加熱す
る。形状記憶合金バネ１３８は加熱されるとバネのピッ
チが長くなるような形状を記憶しており、押しボタン１
３７を戻す方向に付勢する。これにより、湾曲用スイッ
チ１３１が重くなって術者は湾曲抵抗が大きくなったこ
とを認識する。このように、湾曲状態に応じて湾曲用ス
イッチに操作抵抗を付加することにより、術者に湾曲部
７の湾曲状態を認識させることができる。

【００６７】図１３は本発明の第２実施例に係る、制御
回路の機能的構成を示す機能ブロック図である。

【００６８】図１３に示すように、第２実施例では、制
御回路１８内に設けられたアングルバイブレーション制
御部の機能的構成として、アングルバイブレーションス
イッチ１７のオン／オフを検知するアングルバイブレー
ションスイッチ検知部８１と、内視鏡像の暗部中心を検
出する暗部中心検出部８２と、湾曲部７の湾曲動作を指
示する湾曲部作動指示部８３と、アングルバイブレーシ
ョン動作を指示するアングルバイブレーション作動指示
部８４とを有している。また、アングルバイブレーショ
ンの動作モードを選択するアングルバイブレーションモ
ード選択スイッチ８５が例えば操作部３に設けられ、前
記アングルバイブレーション作動指示部８４に接続され
ている。その他の構成は第１実施例と同様である。

【００６９】制御装置１８は、第１実施例においては、
視野中心、あるいは湾曲部の中立状態の位置と、内視鏡
像から抽出した暗部中心とを含む平面内でアングルバイ
ブレーションを行うように制御しているが、第２実施例
では、暗部中心が視野中心に位置するように湾曲部７を
湾曲させた後、予め設定したアングルバイブレーション
の動作モードによって湾曲部７を振動させるように制御
する。

【００７０】アングルバイブレーションスイッチ検知部
８１は、電圧変化によりアングルバイブレーションスイ
ッチ１７のオン／オフを検知する。ここで、アングルバ
イブレーションスイッチ１７がオンであることを検知す
ると、暗部中心検出部８２により、第１実施例と同様の
方法で内視鏡像の暗部中心を検出する。そして、湾曲部
作動指示部８３によって、前記検出された暗部中心が内
視鏡像の視野中心に位置するようにＵＤ用モータ９，Ｒ
Ｌ用モータ１０へ回転を指示して湾曲部７を湾曲させ
る。これにより、挿入部２の先端が前記暗部中心へ向く
ように、即ち、挿入部２の先端の向きと挿入進行方向と
が一致するようになる。

【００７１】一方、アングルバイブレーションモード選
択スイッチ８５により、アングルバイブレーションの動
作モードを選択してアングルバイブレーション作動指示
部８４に指示しておく。この動作モードとしては、例え
ば、（Ａ）ＵＤ用モータ９を連続往復運動させる、
（Ｂ）ＲＬ用モータ１０を連続往復運動させる、（Ｃ）
ＵＤ用モータ９とＲＬ用モータ１０とを半波長の位相差
をもって連続往復運動させることで湾曲部７をみそすり
運動させる、以上の３種類が用意されている。そして、
前記選択された動作モードに応じて、アングルバイブレ
ーション作動指示部８４よりＵＤ用モータ９，ＲＬ用モ
ータ１０へアングルバイブレーション動作の指示を行
い、湾曲部７を振動させる。尚、側視型の内視鏡におい
ては、挿入部先端の軸方向の延長上に暗部中心が位置す
るように湾曲部作動指示部８３は制御する。

【００７２】このように本実施例によれば、内視鏡の挿
入方向を示す暗部を検出して暗部が視野中心に位置する
ように湾曲部を制御することにより、常に挿入方向がア
ングルバイブレーションの振動中心に位置するため、被
検体の湾曲状態に依存することなく容易に挿入すること
が可能になる。なお、アングルバイブレーションの動作
モードは挿入が容易になるように自由に設定することが
できる。その他の作用及び効果は第１実施例と同様であ
る。

【００７３】尚、内視鏡としては、挿入部の先端部に固
体撮像素子を有するものに限らず、ファイババンドルよ
りなるイメージガイドによって接眼部に像を伝達するフ
ァイバスコープと、このファイバスコープの接眼部に接
続したテレビカメラとを用いても良い。

【００７４】また、ジョイスティックスイッチの代わり
にタクトスイッチ等のオン／オフスイッチとかトラック
ボール等を用いても良い。

【００７５】また、湾曲用モータ及び制御回路は外部装
置に設けても良い。

【００７６】また、湾曲手段は、湾曲用モータによって
ワイヤを牽引する手段の代わりに形状記憶合金とか圧縮
空気等による湾曲手段を用いても良い。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
検体の状態に応じてアングルバイブレーションの振動方
向等の動作条件を適切に設定することができ、被検体の
湾曲状態に依存することなく容易に挿入することが可能
になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図１２は本発明の第１実施例に係
り、図１は内視鏡装置の概略の構成を示す説明図

【図２】挿入方向検出回路の構成を示すブロック図

【図３】二値化回路及びスレッシュホールドレベル設定
部を示す回路図

【図４】暗部抽出部の動作の説明図

【図５】暗部抽出部で抽出された複数の領域を示す説明
図

【図６】内視鏡先端が被検体に近付き過ぎた状態での内
視鏡像を示す説明図

【図７】パターン比較部の対比パターンの例を示す説明
図

【図８】境界抽出部の動作の説明図

【図９】中心抽出演算部の動作の説明図

【図１０】制御回路の機能的構成を示す機能ブロック図

【図１１】管腔が直線状の場合での本実施例の動作を説
明するための説明図

【図１２】管腔が湾曲している場合での本実施例の動作
を説明するための説明図

【図１３】本発明の第２実施例に係る制御回路の機能的
構成を示す機能ブロック図

【図１４】内視鏡操作部の第１の例を示す説明図

【図１５】ジョイスティックスイッチの一例を示す斜視
図

【図１６】ジョイスティックスイッチの一例を示す断面
図

【図１７】ジョイスティックスイッチの一例を示す正面
図

【図１８】液晶を用いた操作スイッチの例を示す正面図

【図１９】液晶を用いた操作スイッチの例を示す断面図

【図２０】内視鏡操作部の第２の例を示す説明図

【図２１】湾曲操作スイッチの一例を示す断面図

【符号の説明】

１…内視鏡２…挿入部７…湾曲部１８…制御回路２５…挿入方向検出回路３２…二値化回路３３…スレッシュホールドレベル設定部３４…暗部検出部３９…境界抽出部４１…中心抽出演算部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に挿入される挿入部の先端側を所
定方向に湾曲させる湾曲部を有すると共に、前記被検体
の内視鏡像を生成する内視鏡装置において、前記内視鏡
像から明るさに応じた複数の領域を抽出し、前記抽出さ
れた各領域の配置に基づいて内視鏡の挿入方向を検出す
る挿入方向検出手段と、前記挿入方向検出手段によって
検出された挿入方向情報に基づいて振動動作条件を設定
し、前記振動動作条件に応じて前記湾曲部を湾曲させて
振動させる振動制御手段とを備えたことを特徴とする内
視鏡装置。