JP3504681B2 - 電子式内視鏡装置 - Google Patents
電子式内視鏡装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡本体内に組み込
んだ撮像素子で撮像した内視鏡像をＴＶモニタで表示す
る電子式内視鏡装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を内視鏡
の挿入部や操作部本体に組み込んだ電子式内視鏡（いわ
ゆるビデオスコープ）が知られている。この電子式内視
鏡では、手術操作中、その内視鏡本体を光軸回りに回転
すると、ＴＶモニタ上では被写体の像の向きが回転し、
その像の上下方向（天地方向）が変わる。 【０００３】内視鏡を用いて体腔内手術を行う場合、そ
の内視鏡の視野方向を変えるため、内視鏡の挿入部を光
軸回りに回転させることがある。このとき、ＴＶモニタ
上では像が回転して傾いたり天地が逆になってしまうた
め、オリエンテーションが容易でなく、手技の操作がや
り難かった。これは、特に、側視式や斜視式の内視鏡の
場合には観察方向まで大きく変わってしまうので、オリ
エンテーションの把握が困難な状況になり易い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、固
体撮像素子を組み込んだ電子式内視鏡では、その内視鏡
を操作中、挿入部を光軸回りに回転すると、ＴＶモニタ
上での像が回転して傾いたり天地が逆になる。特に、側
視式や斜視式の内視鏡の場合には観察方向まで大きく変
わってしまう結果、オリエンテーションの把握が容易で
ない。 【０００５】本発明は、内視鏡の操作中、内視鏡本体を
光軸回りに回転しても、モニタでの像が回転することな
く、そのオリエンテーションの把握が容易であり、あら
ゆる手技の操作がやり易くなる電子式内視鏡装置を提供
することを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、内視鏡像を撮像する撮像手段を有する内
視鏡本体と、前記内視鏡像を回転させて表示手段に表示
させるための像回転手段と、前記内視鏡本体を前記内視
鏡本体の軸回りに回転させたときの重力方向に応じた特
徴情報を前記内視鏡像とともに前記撮像手段に撮像させ
て該撮像した像に反映させる重力方向検知手段と、前記
内視鏡本体を正立状態にしたときに、前記重力方向検知
手段が検知した内視鏡本体の姿勢情報を前記撮像手段で
撮像した像に反映させた第１の特徴情報をあらかじめ記
憶する記憶手段と、前記内視鏡本体を前記内視鏡本体の
軸回りに前記正立状態から所定の回転量で回転させたと
きに、前記重力方向検知手段が検知した内視鏡本体の姿
勢情報を前記撮像手段で撮像した像に反映させた第２の
特徴情報と、前記の記憶手段に記憶した第１の特徴情報
とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果
に基づいて、前記表示手段に表示される前記内視鏡像の
回転量を前記像回転手段によって正立状態に制御するた
めの制御信号を生成する像回転制御手段と、を具備した
ことを特徴とする電子式内視鏡装置である。 【０００７】 【実施例】図１ないし図６は、本発明の第１の実施例を
示すものである。この実施例ではトラカールを用いて腹
腔鏡下手術を行う場合について説明する。図１は電子内
視鏡としての硬性鏡たる斜視型の腹腔鏡１を示し、これ
は挿入部２と手元操作部３とを有する。 【０００８】腹腔鏡１の挿入部２は直管状の外管４の内
部に内管５を挿入配置してなり、この内管５の内部には
観察用支持管６が嵌挿されている。支持管６の先端部内
には、斜視型の対物レンズ系７を保持した対物枠８が取
着されている。外管４の先端は対物レンズ系７が臨む透
明な観察窓９で気密的に封止さている。 【０００９】手元操作部３の本体は、外管４の手元側基
端を固定的に取着する第１の本体部１１と、内管５の手
元側基端を固定的に取着する第２の本体部１２と、後述
するＣＣＤ枠管１８の手元側基端を固定的に取着する第
３の本体部１３とを有し、これらの本体部１１，１２，
１３は一体的に連結されている。 【００１０】第１の本体部１１の下壁部位には、ライト
ガイド口金１４が設けられている。前記外管４と内管５
との間のスペースにはライトガイド用ファイバ束１５が
内装され、このファイバ束１５の一端はライトガイド口
金１４に取着されている。ファイバ束１５の他端は挿入
部２の先端面に取着されている。そして、このファイバ
束１５を通じて導かれた照明光を視野内に照射するよう
になっている。ライトガイド口金１４には図示しない光
源装置からのライトガイドケーブル１６が着脱自在に装
着される（図４を参照）。 【００１１】一方、挿入部２の支持管６の内側には、回
転自在な回転管１７が設けられ、さらに、この回転管１
７の内側には、後述するＣＣＤ枠管１８が設けられてい
る。回転管１７の先端部内には、イメージローテータ１
９が固定的に取り付けられている。 【００１２】また、ＣＣＤ枠管１８の先端部内には、撮
像面に結像する像を電気信号（撮像信号）に変換する固
体撮像素子としてのＣＣＤ２０が固定的に取り付けられ
ている。前述したように、ＣＣＤ枠管１８は、第３の本
体部１３に対して固定的に連結されているため、ＣＣＤ
２０は、対物レンズ系７と同様、挿入部２の外管４と内
管５、および手元操作部３の本体部１１，１２，１３に
対して、回転せず、固定的である。 【００１３】前述した対物レンズ系７、イメージローテ
ータ１９およびＣＣＤ２０の光軸は一致しており、対物
レンズ系７は、イメージローテータ１９を通じてＣＣＤ
２０の撮像面に視野画像を結像する。イメージローテー
タ１９は光軸回りで回転することにより、ＣＣＤ２０の
撮像面に結像する視野画像を、その回転量の２倍、回転
する機能を有する。 【００１４】前記ＣＣＤ２０は、これによって得た撮像
信号を増幅するアンプ回路２１を有している。これに接
続された信号ケーブル２２は、ＣＣＤ枠管１８内を通じ
て導かれ、さらに、そのＣＣＤ枠管１８の手元端部に取
着された口金２３から可撓性ケーブルチューブ２４を通
じて導かれ、内視鏡外部のカメラコントロールユニット
２５に接続される。カメラコントロールユニット２５
は、ＣＣＤ２０の読取り動作を制御し、その撮像信号を
処理して映像信号に変換する。この映像信号はＴＶモニ
タ２７に伝送される。 【００１５】さらに、ＣＣＤ枠管１８の最先端には、視
野絞り２８が、前記イメージローテータ１９とＣＣＤ２
０の間に位置して同軸的に固定されている。また、ＣＣ
Ｄ２０と視野絞り２８との間には、ＣＣＤ用結像レンズ
２９が同軸的に設置されている。 【００１６】この光学系の部分には内視鏡本体を回転し
たとき前記ＣＣＤ２０の撮像面に結像する像が光軸回り
に回転する回転量を検出する回転検出手段が組み込まれ
ている。すなわち、前記視野絞り２８には後述する水準
器３０を付設する。視野絞り２８の開口周縁には複数の
丸い透孔３１が、その視野絞り２８の光軸に対して同心
的な円上で等間隔に配置されている。 【００１７】この各透孔３１を設ける範囲は、前記対物
レンズ系７およびイメージローテータ１９を通じてＣＣ
Ｄ２０側に導入される光像の周辺が照射される部分であ
る。したがって、各透孔３１はこれに対応する光像の周
辺の光をそのまま透過する。また、視野絞り２８の開口
周縁の上端には、指標３２ａが設けられている。 【００１８】視野絞り２８の部材の裏側には、いわゆる
ドーナツ状に丸くした透明な中空管３２が前記透孔３１
に対応して取着されており、この中空管３２には、透明
な水３３と比較的不透明な油３４が入れられている。水
３３に対して比重の小さな油３４が常に重力方向の反対
側の上方に位置する。 【００１９】このため、油３４が位置する部分に対応す
る透孔３１から漏れる光はそこで遮られる。また、水３
３が位置する部分に対応する透孔３１から漏れる光はそ
こで遮られることなく透過する。つまり、水３３の部分
を透過した光と油３４の部分を透過した光とではその明
るさ等が異なり、これに応じて前記ＣＣＤ２０の撮像面
（受光面）周辺にスポット的に放射する。 【００２０】なお、水準器３０は水３３と油３４との組
み合わせの他、図３で示すような組み合わせも考えられ
る。同図（ａ）は、空気３５ａと液体３５ｂの組み合わ
せの例であり、図（ｂ）は、水または空気３５ａと玉３
５ｃの組み合わせの例であり、図（ｃ）は、空気３５
ａ、液体３５ｂ、玉３５ｃの組み合わせの例である。 【００２１】前記ＣＣＤ２０側ではその撮像面（受光
面）で各透孔３１を透過したスポット状の光像も撮像
し、そのスポットの明るさやパターン等も同時に撮像す
る。そして、図６の形状等認識手段３５によって、その
撮像信号から形状を認識する。腹腔鏡１が正立状態にあ
るときの形状等を基準形状として記憶手段（画像メモ
リ）３６に記憶し、その後、この基準形状と新たに認識
されるものとを、順次、比較手段３７によって比較し、
そのＣＣＤ２０の撮像面に結像する光像の回転量（位相
差）を検出する。この位相差に応じて内視鏡本体の軸回
りの回転を検出する検知する。モータ制御手段３８が後
述する内視鏡像回転補正操作手段のモータ３９を駆動す
る。 【００２２】次に、内視鏡像の回転を補正する操作機構
について説明する。すなわち、回転管１７の基端部は、
手元操作部３における第２の本体部１２と第３の本体部
１３の間にある空間に位置しており、この基端部外周
に、第１の歯車４１を被嵌して固定的に取着する。この
第１の歯車４１には、第２の歯車４２が噛合している。
第２の歯車４２の回転軸４３は、第３の本体部１３を貫
通しており、この貫通端部は前記モータ３９の駆動軸に
連結されている。モータ３９は内視鏡像回転補正操作手
段によって駆動制御される。 【００２３】前記第３の本体部１３に一体的に設けた固
定管４５の外周には本体カバー４６の後端部が被嵌され
ている。本体カバー４６は、本体部１１，１２，１３の
外周にわたり被嵌して覆っている。 【００２４】図４は腹腔鏡下手術を行う状況を示してい
る。次に、これを説明する。同図中、５０は腹壁であ
り、気腹した腹腔５１内には複数のトラカール外筒管５
２，５３が腹壁５０を貫通して設置され、一方のトラカ
ール外筒管５２を通じて前記腹腔鏡１の挿入部２が挿通
されている。また、他方のトラカール外筒管５３には例
えば把持鉗子５４が挿通されている。 【００２５】そして、腹腔鏡１を通じて腹腔５１内の臓
器５５等を観察して診断、及び例えば把持鉗子５４など
の処置具を用いての腹腔鏡下手術の処置を行う。この場
合の腹腔鏡１の観察状態を説明する。 【００２６】まず、腹腔鏡１が正面を向く通常の姿勢に
おいて、ＴＶモニタ２７には、図５の（ａ）で示すよう
に視野像が映り、術者は、腹腔鏡１の正面向きからこれ
が正立の状態であると認識している。このときのイメー
ジローテータ１９の回転角は、『０°』であり、ＣＣＤ
２０の撮像面には、正立の像が結像されている。このと
き、水準器３０の中空管３２内の油３４の位置は、指標
３２の近くにあり、その油３４は上部の幾つかの透孔３
１を遮る。油３４によって遮られていた透孔３１を透過
する光のスポット群４０は、形状等認識手段３５によっ
て、ＣＣＤ２０の撮像面においての他の透孔３１を透過
する光のスポット群との比較において、基準形状として
認識される。この腹腔鏡１が正立状態にあるときの形状
等を基準形状として記憶手段（画像メモリ）３６に記憶
する。 【００２７】この状態から腹腔鏡１全体を回転させる場
合のことを考える。腹腔鏡１全体を、仮に、『９０°』
時計方向へ回転させた場合、図５の（ｂ）で示すよう
に、イメージローテータ１９と、ＣＣＤ２０も、『９０
°』時計方向へ回転する。このため、ＴＶモニタ２７の
画面は、反時計方向へ『９０°』逆回転する。 【００２８】一方、腹腔鏡１全体を回転させたから、水
準器３０が働き、その中空管３２内の油３４の位置が移
動する。それまで、指標３２の近くにあった油３４の位
置が移動し、油３４は他の透孔３１を遮る。油３４によ
って遮られていた透孔３１の影のスポット群４０はその
腹腔鏡１の回転量に応じて移動する。 【００２９】このときのＣＣＤ２０からの撮像信号で、
形状等認識手段３５は記憶手段３６に記憶した基準形状
からのずれにより、腹腔鏡１の回転量が知れる。ＣＣＤ
２０の撮像面に結像する光像の回転量（位相差）および
回転向きを検出する。 【００３０】この検出値に応じてモータ制御手段３８が
モータ３９を駆動し、伝達歯車機構を介してのイメージ
ローテータ１９を逆方向に『４５°』回転する。このた
め、ＣＣＤ２０の撮像面に対する像は、時計方向へ『９
０°』回転し、そのＣＣＤ２０の撮像面に対する像は、
図５の（ｃ）で示すように正立の状態になる。したがっ
て、ＴＶモニタ２７の画面には、常に正立の像が得られ
る。つまり、腹腔鏡１の挿入部２をその使用状況に応じ
て適時、回転することがあっても、その腹腔鏡１の本体
に対する向きでの正立の状態で常に観察することができ
る。 【００３１】なお、前記実施例の構成において、ＣＣＤ
は挿入部内に設置したが、手元操作部の本体内に組み込
んでもよい。この場合、通常はリレーレンズを用いて像
の伝送を行うが、イメージローテータの設置個所は挿入
部内でも手元操作部の本体内でもよい。 【００３２】図７は本発明の第２の実施例を示すもので
あって、これも腹腔鏡下手術を行う場合に使用する斜視
型腹腔鏡の例である。腹腔鏡１の挿入部２の先端部内に
は、斜視型対物光学系６０を構成するプリズム６１とレ
ンズ６２が設けられ、対物光学系６０の後方には撮像素
子としてのＣＣＤ６３が設置されている。ＣＣＤ６３に
よって得た撮像信号は図示しないアンプ回路で増幅され
る。また、前記挿入部２にはライトガイド用ファイバ束
６５が設けられている。 【００３３】その信号ケーブル６４は、内視鏡外部のカ
メラコントロールユニットに接続される。カメラコント
ロールユニットは、ＣＣＤ６３の読取り動作を制御し、
その撮像信号を処理して映像信号に変換する。この映像
信号は同じく内視鏡外部の図示しないＴＶモニタに伝送
される。ＴＶモニタはＣＣＤ６３で撮像した内視鏡像を
表示する。 【００３４】さらに、挿入部２の先端部内には重力方向
検知手段（回転検出手段）が設けられている。すなわ
ち、その挿入部２の円周に沿って円環状の溝６６を形成
し、この溝６６内には自由に転動するようにコロ状の検
出物６７が収められている。検出物６７は重力により円
環状の溝６６の最下部に位置する。さらに、円環状の溝
６６に隣接して多数の検出用センサ６８が同心的に配置
されている。 【００３５】そして、最下部に位置する検出物６７に最
も近い検出用センサ６８がそれを検出する。検出物６７
を検出するセンサ６８が作動することにより、検出物６
７の位置を知り、挿入部２の向きを間接的に分かる。す
なわち、腹腔鏡１の本体の向きを知ることができる。こ
れを利用して内視鏡像回転補正制御手段が前記硬性鏡１
の回転に応じてモニタ上の像を回転させないように補正
制御を行う。この内視鏡像回転補正制御手段は、前述し
たようにイメージローテータを利用して補正する方式で
もよいし、電気的に演算処理して画像補正を行う方式で
もよい。 【００３６】そして、腹腔鏡１全体を回転させた場合、
モニタ上に表示される像が回転するが、前記重力方向検
知手段により知った回転方向と回転量からモニタの内視
鏡像の回転を補正し、常に正立で表示されるようにす
る。 【００３７】なお、検出用センサ６８としては、検出物
６７に磁性体を用い、この磁力をホール素子等の磁気セ
ンサで検出する方式も可能である。また、図８で示すよ
うに、磁石７１から出す磁力線が横切ることにより誘導
電流の変化を検出回路部７２で検出して鉄等の誘電体か
らなる検出物７３を検出する近接スイッチを構成しても
よい。また、これには出力回路７４を有する。また、図
９で示すように、リードスイッチ７５と磁石からなる検
出物７６との組み合わせを利用してもよい。なお、検出
物に磁性流体を利用することも可能である。 【００３８】また、本発明は前記各実施例この方式に限
定されるものではなく、メージローテータを用いる代わ
りに撮像素子の方を回転して補正する方式としてもよ
い。メージローテータの機能は撮像素子に結像する像を
回転するものであるから、撮像素子を相対的に回転して
も同様な機能が得られる。 【００３９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子式内
視鏡装置によれば、内視鏡の操作中、内視鏡本体を光軸
回りに回転しても、モニタでの像が回転することなく、
そのオリエンテーションの把握が容易であり、あらゆる
手技の操作がやり易くなる。
んだ撮像素子で撮像した内視鏡像をＴＶモニタで表示す
る電子式内視鏡装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を内視鏡
の挿入部や操作部本体に組み込んだ電子式内視鏡（いわ
ゆるビデオスコープ）が知られている。この電子式内視
鏡では、手術操作中、その内視鏡本体を光軸回りに回転
すると、ＴＶモニタ上では被写体の像の向きが回転し、
その像の上下方向（天地方向）が変わる。 【０００３】内視鏡を用いて体腔内手術を行う場合、そ
の内視鏡の視野方向を変えるため、内視鏡の挿入部を光
軸回りに回転させることがある。このとき、ＴＶモニタ
上では像が回転して傾いたり天地が逆になってしまうた
め、オリエンテーションが容易でなく、手技の操作がや
り難かった。これは、特に、側視式や斜視式の内視鏡の
場合には観察方向まで大きく変わってしまうので、オリ
エンテーションの把握が困難な状況になり易い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、固
体撮像素子を組み込んだ電子式内視鏡では、その内視鏡
を操作中、挿入部を光軸回りに回転すると、ＴＶモニタ
上での像が回転して傾いたり天地が逆になる。特に、側
視式や斜視式の内視鏡の場合には観察方向まで大きく変
わってしまう結果、オリエンテーションの把握が容易で
ない。 【０００５】本発明は、内視鏡の操作中、内視鏡本体を
光軸回りに回転しても、モニタでの像が回転することな
く、そのオリエンテーションの把握が容易であり、あら
ゆる手技の操作がやり易くなる電子式内視鏡装置を提供
することを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、内視鏡像を撮像する撮像手段を有する内
視鏡本体と、前記内視鏡像を回転させて表示手段に表示
させるための像回転手段と、前記内視鏡本体を前記内視
鏡本体の軸回りに回転させたときの重力方向に応じた特
徴情報を前記内視鏡像とともに前記撮像手段に撮像させ
て該撮像した像に反映させる重力方向検知手段と、前記
内視鏡本体を正立状態にしたときに、前記重力方向検知
手段が検知した内視鏡本体の姿勢情報を前記撮像手段で
撮像した像に反映させた第１の特徴情報をあらかじめ記
憶する記憶手段と、前記内視鏡本体を前記内視鏡本体の
軸回りに前記正立状態から所定の回転量で回転させたと
きに、前記重力方向検知手段が検知した内視鏡本体の姿
勢情報を前記撮像手段で撮像した像に反映させた第２の
特徴情報と、前記の記憶手段に記憶した第１の特徴情報
とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果
に基づいて、前記表示手段に表示される前記内視鏡像の
回転量を前記像回転手段によって正立状態に制御するた
めの制御信号を生成する像回転制御手段と、を具備した
ことを特徴とする電子式内視鏡装置である。 【０００７】 【実施例】図１ないし図６は、本発明の第１の実施例を
示すものである。この実施例ではトラカールを用いて腹
腔鏡下手術を行う場合について説明する。図１は電子内
視鏡としての硬性鏡たる斜視型の腹腔鏡１を示し、これ
は挿入部２と手元操作部３とを有する。 【０００８】腹腔鏡１の挿入部２は直管状の外管４の内
部に内管５を挿入配置してなり、この内管５の内部には
観察用支持管６が嵌挿されている。支持管６の先端部内
には、斜視型の対物レンズ系７を保持した対物枠８が取
着されている。外管４の先端は対物レンズ系７が臨む透
明な観察窓９で気密的に封止さている。 【０００９】手元操作部３の本体は、外管４の手元側基
端を固定的に取着する第１の本体部１１と、内管５の手
元側基端を固定的に取着する第２の本体部１２と、後述
するＣＣＤ枠管１８の手元側基端を固定的に取着する第
３の本体部１３とを有し、これらの本体部１１，１２，
１３は一体的に連結されている。 【００１０】第１の本体部１１の下壁部位には、ライト
ガイド口金１４が設けられている。前記外管４と内管５
との間のスペースにはライトガイド用ファイバ束１５が
内装され、このファイバ束１５の一端はライトガイド口
金１４に取着されている。ファイバ束１５の他端は挿入
部２の先端面に取着されている。そして、このファイバ
束１５を通じて導かれた照明光を視野内に照射するよう
になっている。ライトガイド口金１４には図示しない光
源装置からのライトガイドケーブル１６が着脱自在に装
着される（図４を参照）。 【００１１】一方、挿入部２の支持管６の内側には、回
転自在な回転管１７が設けられ、さらに、この回転管１
７の内側には、後述するＣＣＤ枠管１８が設けられてい
る。回転管１７の先端部内には、イメージローテータ１
９が固定的に取り付けられている。 【００１２】また、ＣＣＤ枠管１８の先端部内には、撮
像面に結像する像を電気信号（撮像信号）に変換する固
体撮像素子としてのＣＣＤ２０が固定的に取り付けられ
ている。前述したように、ＣＣＤ枠管１８は、第３の本
体部１３に対して固定的に連結されているため、ＣＣＤ
２０は、対物レンズ系７と同様、挿入部２の外管４と内
管５、および手元操作部３の本体部１１，１２，１３に
対して、回転せず、固定的である。 【００１３】前述した対物レンズ系７、イメージローテ
ータ１９およびＣＣＤ２０の光軸は一致しており、対物
レンズ系７は、イメージローテータ１９を通じてＣＣＤ
２０の撮像面に視野画像を結像する。イメージローテー
タ１９は光軸回りで回転することにより、ＣＣＤ２０の
撮像面に結像する視野画像を、その回転量の２倍、回転
する機能を有する。 【００１４】前記ＣＣＤ２０は、これによって得た撮像
信号を増幅するアンプ回路２１を有している。これに接
続された信号ケーブル２２は、ＣＣＤ枠管１８内を通じ
て導かれ、さらに、そのＣＣＤ枠管１８の手元端部に取
着された口金２３から可撓性ケーブルチューブ２４を通
じて導かれ、内視鏡外部のカメラコントロールユニット
２５に接続される。カメラコントロールユニット２５
は、ＣＣＤ２０の読取り動作を制御し、その撮像信号を
処理して映像信号に変換する。この映像信号はＴＶモニ
タ２７に伝送される。 【００１５】さらに、ＣＣＤ枠管１８の最先端には、視
野絞り２８が、前記イメージローテータ１９とＣＣＤ２
０の間に位置して同軸的に固定されている。また、ＣＣ
Ｄ２０と視野絞り２８との間には、ＣＣＤ用結像レンズ
２９が同軸的に設置されている。 【００１６】この光学系の部分には内視鏡本体を回転し
たとき前記ＣＣＤ２０の撮像面に結像する像が光軸回り
に回転する回転量を検出する回転検出手段が組み込まれ
ている。すなわち、前記視野絞り２８には後述する水準
器３０を付設する。視野絞り２８の開口周縁には複数の
丸い透孔３１が、その視野絞り２８の光軸に対して同心
的な円上で等間隔に配置されている。 【００１７】この各透孔３１を設ける範囲は、前記対物
レンズ系７およびイメージローテータ１９を通じてＣＣ
Ｄ２０側に導入される光像の周辺が照射される部分であ
る。したがって、各透孔３１はこれに対応する光像の周
辺の光をそのまま透過する。また、視野絞り２８の開口
周縁の上端には、指標３２ａが設けられている。 【００１８】視野絞り２８の部材の裏側には、いわゆる
ドーナツ状に丸くした透明な中空管３２が前記透孔３１
に対応して取着されており、この中空管３２には、透明
な水３３と比較的不透明な油３４が入れられている。水
３３に対して比重の小さな油３４が常に重力方向の反対
側の上方に位置する。 【００１９】このため、油３４が位置する部分に対応す
る透孔３１から漏れる光はそこで遮られる。また、水３
３が位置する部分に対応する透孔３１から漏れる光はそ
こで遮られることなく透過する。つまり、水３３の部分
を透過した光と油３４の部分を透過した光とではその明
るさ等が異なり、これに応じて前記ＣＣＤ２０の撮像面
（受光面）周辺にスポット的に放射する。 【００２０】なお、水準器３０は水３３と油３４との組
み合わせの他、図３で示すような組み合わせも考えられ
る。同図（ａ）は、空気３５ａと液体３５ｂの組み合わ
せの例であり、図（ｂ）は、水または空気３５ａと玉３
５ｃの組み合わせの例であり、図（ｃ）は、空気３５
ａ、液体３５ｂ、玉３５ｃの組み合わせの例である。 【００２１】前記ＣＣＤ２０側ではその撮像面（受光
面）で各透孔３１を透過したスポット状の光像も撮像
し、そのスポットの明るさやパターン等も同時に撮像す
る。そして、図６の形状等認識手段３５によって、その
撮像信号から形状を認識する。腹腔鏡１が正立状態にあ
るときの形状等を基準形状として記憶手段（画像メモ
リ）３６に記憶し、その後、この基準形状と新たに認識
されるものとを、順次、比較手段３７によって比較し、
そのＣＣＤ２０の撮像面に結像する光像の回転量（位相
差）を検出する。この位相差に応じて内視鏡本体の軸回
りの回転を検出する検知する。モータ制御手段３８が後
述する内視鏡像回転補正操作手段のモータ３９を駆動す
る。 【００２２】次に、内視鏡像の回転を補正する操作機構
について説明する。すなわち、回転管１７の基端部は、
手元操作部３における第２の本体部１２と第３の本体部
１３の間にある空間に位置しており、この基端部外周
に、第１の歯車４１を被嵌して固定的に取着する。この
第１の歯車４１には、第２の歯車４２が噛合している。
第２の歯車４２の回転軸４３は、第３の本体部１３を貫
通しており、この貫通端部は前記モータ３９の駆動軸に
連結されている。モータ３９は内視鏡像回転補正操作手
段によって駆動制御される。 【００２３】前記第３の本体部１３に一体的に設けた固
定管４５の外周には本体カバー４６の後端部が被嵌され
ている。本体カバー４６は、本体部１１，１２，１３の
外周にわたり被嵌して覆っている。 【００２４】図４は腹腔鏡下手術を行う状況を示してい
る。次に、これを説明する。同図中、５０は腹壁であ
り、気腹した腹腔５１内には複数のトラカール外筒管５
２，５３が腹壁５０を貫通して設置され、一方のトラカ
ール外筒管５２を通じて前記腹腔鏡１の挿入部２が挿通
されている。また、他方のトラカール外筒管５３には例
えば把持鉗子５４が挿通されている。 【００２５】そして、腹腔鏡１を通じて腹腔５１内の臓
器５５等を観察して診断、及び例えば把持鉗子５４など
の処置具を用いての腹腔鏡下手術の処置を行う。この場
合の腹腔鏡１の観察状態を説明する。 【００２６】まず、腹腔鏡１が正面を向く通常の姿勢に
おいて、ＴＶモニタ２７には、図５の（ａ）で示すよう
に視野像が映り、術者は、腹腔鏡１の正面向きからこれ
が正立の状態であると認識している。このときのイメー
ジローテータ１９の回転角は、『０°』であり、ＣＣＤ
２０の撮像面には、正立の像が結像されている。このと
き、水準器３０の中空管３２内の油３４の位置は、指標
３２の近くにあり、その油３４は上部の幾つかの透孔３
１を遮る。油３４によって遮られていた透孔３１を透過
する光のスポット群４０は、形状等認識手段３５によっ
て、ＣＣＤ２０の撮像面においての他の透孔３１を透過
する光のスポット群との比較において、基準形状として
認識される。この腹腔鏡１が正立状態にあるときの形状
等を基準形状として記憶手段（画像メモリ）３６に記憶
する。 【００２７】この状態から腹腔鏡１全体を回転させる場
合のことを考える。腹腔鏡１全体を、仮に、『９０°』
時計方向へ回転させた場合、図５の（ｂ）で示すよう
に、イメージローテータ１９と、ＣＣＤ２０も、『９０
°』時計方向へ回転する。このため、ＴＶモニタ２７の
画面は、反時計方向へ『９０°』逆回転する。 【００２８】一方、腹腔鏡１全体を回転させたから、水
準器３０が働き、その中空管３２内の油３４の位置が移
動する。それまで、指標３２の近くにあった油３４の位
置が移動し、油３４は他の透孔３１を遮る。油３４によ
って遮られていた透孔３１の影のスポット群４０はその
腹腔鏡１の回転量に応じて移動する。 【００２９】このときのＣＣＤ２０からの撮像信号で、
形状等認識手段３５は記憶手段３６に記憶した基準形状
からのずれにより、腹腔鏡１の回転量が知れる。ＣＣＤ
２０の撮像面に結像する光像の回転量（位相差）および
回転向きを検出する。 【００３０】この検出値に応じてモータ制御手段３８が
モータ３９を駆動し、伝達歯車機構を介してのイメージ
ローテータ１９を逆方向に『４５°』回転する。このた
め、ＣＣＤ２０の撮像面に対する像は、時計方向へ『９
０°』回転し、そのＣＣＤ２０の撮像面に対する像は、
図５の（ｃ）で示すように正立の状態になる。したがっ
て、ＴＶモニタ２７の画面には、常に正立の像が得られ
る。つまり、腹腔鏡１の挿入部２をその使用状況に応じ
て適時、回転することがあっても、その腹腔鏡１の本体
に対する向きでの正立の状態で常に観察することができ
る。 【００３１】なお、前記実施例の構成において、ＣＣＤ
は挿入部内に設置したが、手元操作部の本体内に組み込
んでもよい。この場合、通常はリレーレンズを用いて像
の伝送を行うが、イメージローテータの設置個所は挿入
部内でも手元操作部の本体内でもよい。 【００３２】図７は本発明の第２の実施例を示すもので
あって、これも腹腔鏡下手術を行う場合に使用する斜視
型腹腔鏡の例である。腹腔鏡１の挿入部２の先端部内に
は、斜視型対物光学系６０を構成するプリズム６１とレ
ンズ６２が設けられ、対物光学系６０の後方には撮像素
子としてのＣＣＤ６３が設置されている。ＣＣＤ６３に
よって得た撮像信号は図示しないアンプ回路で増幅され
る。また、前記挿入部２にはライトガイド用ファイバ束
６５が設けられている。 【００３３】その信号ケーブル６４は、内視鏡外部のカ
メラコントロールユニットに接続される。カメラコント
ロールユニットは、ＣＣＤ６３の読取り動作を制御し、
その撮像信号を処理して映像信号に変換する。この映像
信号は同じく内視鏡外部の図示しないＴＶモニタに伝送
される。ＴＶモニタはＣＣＤ６３で撮像した内視鏡像を
表示する。 【００３４】さらに、挿入部２の先端部内には重力方向
検知手段（回転検出手段）が設けられている。すなわ
ち、その挿入部２の円周に沿って円環状の溝６６を形成
し、この溝６６内には自由に転動するようにコロ状の検
出物６７が収められている。検出物６７は重力により円
環状の溝６６の最下部に位置する。さらに、円環状の溝
６６に隣接して多数の検出用センサ６８が同心的に配置
されている。 【００３５】そして、最下部に位置する検出物６７に最
も近い検出用センサ６８がそれを検出する。検出物６７
を検出するセンサ６８が作動することにより、検出物６
７の位置を知り、挿入部２の向きを間接的に分かる。す
なわち、腹腔鏡１の本体の向きを知ることができる。こ
れを利用して内視鏡像回転補正制御手段が前記硬性鏡１
の回転に応じてモニタ上の像を回転させないように補正
制御を行う。この内視鏡像回転補正制御手段は、前述し
たようにイメージローテータを利用して補正する方式で
もよいし、電気的に演算処理して画像補正を行う方式で
もよい。 【００３６】そして、腹腔鏡１全体を回転させた場合、
モニタ上に表示される像が回転するが、前記重力方向検
知手段により知った回転方向と回転量からモニタの内視
鏡像の回転を補正し、常に正立で表示されるようにす
る。 【００３７】なお、検出用センサ６８としては、検出物
６７に磁性体を用い、この磁力をホール素子等の磁気セ
ンサで検出する方式も可能である。また、図８で示すよ
うに、磁石７１から出す磁力線が横切ることにより誘導
電流の変化を検出回路部７２で検出して鉄等の誘電体か
らなる検出物７３を検出する近接スイッチを構成しても
よい。また、これには出力回路７４を有する。また、図
９で示すように、リードスイッチ７５と磁石からなる検
出物７６との組み合わせを利用してもよい。なお、検出
物に磁性流体を利用することも可能である。 【００３８】また、本発明は前記各実施例この方式に限
定されるものではなく、メージローテータを用いる代わ
りに撮像素子の方を回転して補正する方式としてもよ
い。メージローテータの機能は撮像素子に結像する像を
回転するものであるから、撮像素子を相対的に回転して
も同様な機能が得られる。 【００３９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子式内
視鏡装置によれば、内視鏡の操作中、内視鏡本体を光軸
回りに回転しても、モニタでの像が回転することなく、
そのオリエンテーションの把握が容易であり、あらゆる
手技の操作がやり易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の
縦断面図、（ｂ）は光学系と撮像系の概略的な構成の説
明図。 【図２】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の回転検出
部の斜視図。 【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ異なる回転検出
部の変形例を示す説明図。 【図４】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の使用状態
の説明図。 【図５】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の内視鏡像
回転補正動作の説明図。 【図６】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の内視鏡像
回転補正手段のブロック構成の説明図。 【図７】（ａ）は本発明の第２の実施例に係る挿入部の
先端部の概略的な構成の説明図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−
Ａ線に沿って回転検出部を見た図。 【図８】回転検出手段の変形例の概略的な構成の説明
図。 【図９】回転検出手段の他の変形例の概略的な構成の説
明図。 【符号の説明】 １…腹腔鏡、２…挿入部、３…手元操作部、７…対物レ
ンズ系、１７…回転管、１９…イメージローテータ、２
０…ＣＣＤ、２７…ＴＶモニタ、２８…視野絞り、３０
…水準器、４１…第１の歯車、４２…第２の歯車。
縦断面図、（ｂ）は光学系と撮像系の概略的な構成の説
明図。 【図２】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の回転検出
部の斜視図。 【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ異なる回転検出
部の変形例を示す説明図。 【図４】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の使用状態
の説明図。 【図５】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の内視鏡像
回転補正動作の説明図。 【図６】本発明の第１の実施例に係る腹腔鏡の内視鏡像
回転補正手段のブロック構成の説明図。 【図７】（ａ）は本発明の第２の実施例に係る挿入部の
先端部の概略的な構成の説明図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−
Ａ線に沿って回転検出部を見た図。 【図８】回転検出手段の変形例の概略的な構成の説明
図。 【図９】回転検出手段の他の変形例の概略的な構成の説
明図。 【符号の説明】 １…腹腔鏡、２…挿入部、３…手元操作部、７…対物レ
ンズ系、１７…回転管、１９…イメージローテータ、２
０…ＣＣＤ、２７…ＴＶモニタ、２８…視野絞り、３０
…水準器、４１…第１の歯車、４２…第２の歯車。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 川瀬 幸男
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 窪田 哲丸
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 田口 晶弘
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 水野 均
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 吉野 謙二
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 谷沢 信吉
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 山下 真司
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 石川 朝規
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 金森 巌
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−34150（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−295212（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−122836（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−71304（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−90743（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−36384（ＪＰ，Ｕ)
実開 平１−181019（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 1/00 - 1/32
G01V 7/00
G01C 9/00
実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】内視鏡像を撮像する撮像手段を有する内視
鏡本体と、前記内視鏡像 を回転させて表示手段に表示させるための
像回転手段と、 前記内視鏡本体を前記内視鏡本体の軸回りに回転させた
ときの重力方向に応じた特徴情報を前記内視鏡像ととも
に前記撮像手段に撮像させて該撮像した像に反映させる
重力方向検知手段と、 前記内視鏡本体を正立状態にしたときに、前記重力方向
検知手段が検知した内視鏡本体の姿勢情報を前記撮像手
段で撮像した像に反映させた第１の特徴情報をあらかじ
め記憶する記憶手段と、 前記内視鏡本体を前記内視鏡本体の軸回りに前記正立状
態から所定の回転量で回転させたときに、前記重力方向
検知手段が検知した内視鏡本体の姿勢情報を前記撮像手
段で撮像した像に反映させた第２の特徴情報と、前記の
記憶手段に記憶した第１の特徴情報とを比較する比較手
段と、 前記比較手段による比較結果に基づいて、前記表示手段
に表示される前記内視鏡像の回転量を前記像回転手段に
よって正立状態に制御するための制御信号を生成する像
回転制御手段と、 を具備したことを特徴とする電子式内視鏡装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06029193A JP3504681B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 電子式内視鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06029193A JP3504681B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 電子式内視鏡装置 |
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| JPH06269406A JPH06269406A (ja) | 1994-09-27 |
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Family
ID=13137915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06029193A Expired - Fee Related JP3504681B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 電子式内視鏡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| US11294414B2 (en) | 2018-04-05 | 2022-04-05 | Medos International Sàrl | Surgical instruments with rotation stop devices |
| EP3890632A4 (en) * | 2018-12-06 | 2022-08-10 | Rebound Therapeutics Corporation | CANNULA AND PROXIMALLY MOUNTED CAMERA INCLUDING AN IMAGING CONTROL SYSTEM FOR ROTATING IMAGES |
| DE102019114817B4 (de) | 2019-06-03 | 2021-12-02 | Karl Storz Se & Co. Kg | Bildgebungssystem und Verfahren zur Beobachtung |
| WO2023216551A1 (zh) * | 2022-05-12 | 2023-11-16 | 珠海市司迈科技有限公司 | 一种医用成像系统及成像方法 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP06029193A patent/JP3504681B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016132846A1 (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-25 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム、回転センサおよびトロッカ |
| JP6017745B1 (ja) * | 2015-02-19 | 2016-11-02 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム、回転センサおよびトロッカ |
| EP3533381A4 (en) * | 2016-11-10 | 2019-12-11 | Sony Corporation | CONTROL DEVICE FOR AN ENDOSCOPY SYSTEM AND CONTROL PROCESS FOR AN ENDOSCOPY SYSTEM |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06269406A (ja) | 1994-09-27 |
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