JP4668727B2

JP4668727B2 - 内視鏡

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Publication number: JP4668727B2
Application number: JP2005234255A
Authority: JP
Inventors: 秀夫杉本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2025-08-12
Also published as: JP2007044402A

Description

本発明は、内視鏡の使用時の挿入管の形状を検知し得る内視鏡に関する。

従来、内視鏡の使用時の挿入管の形状を検出することが求められている。側面に光吸収部を設けた光ファイバを用いた帯状姿勢検出センサ（特許文献１参照）などを利用して、内視鏡の挿入管の姿勢を検出することが、本件出願人などにより提案されている（特許文献２〜特許文献４参照）。

一方、内視鏡の挿入管に帯状姿勢検出センサを設けることにより、挿入管の径が太くなる点が問題であった。すなわち、医療用内視鏡であれば被験者の苦痛を増大させる可能性があった。また、帯状姿勢検出センサでは、形状を検出するために新たな光源を用いる必要があり、内視鏡システム全体の大型化および複雑化することが問題であった。

また、帯状姿勢検出センサより巾の小さいセンサとして、複数の光ファイバと反射鏡とを用いた姿勢検出センサが提案されている（特許文献５参照）。しかし、このような反射鏡を有する姿勢検出センサを用いても、用いていない場合に比べて内視鏡の挿入管が太くなるので、挿入管の更なる細径化が求められていた。また、帯状姿勢検出センサと同様に光源が必要であるため、内視鏡システム全体の大型化および複雑化の問題は解消されないままであった。
米国特許第６１２７６７２号明細書特開２００２−２５３４８１号公報特開２００３−０５２６１４号公報特開２００１−１６９９９８号公報米国特許第６５６３１０７号明細書

したがって、本発明では挿入管の形状を検知可能で、かつ挿入管を細径化でき、システム全体の構成を簡潔にさせることが可能な内視鏡の提供を目的とする。

本発明の内視鏡は、本体と、本体から延び可撓性を有する挿入体と、挿入体に沿って先端まで延び光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し第１の波長帯域の光である第１の光と前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の波長の光である第２の光とを供給用入射部から供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、挿入体の先端まで延び光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し第１の光を検出用入射部から検出用出射部まで伝達し曲がり角度に応じて第１の光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、第２の光を透過させ第１の光を反射する反射部材によって形成され供給用出射部と検出用入射部とを一体的に覆うフィルタとを備え、供給用出射部と検出量入射部は挿入体の先端に設けられ、フィルタを透過した第２の光によって挿入体の先端付近を照明可能であることを特徴としている。

なお、検出用光伝達手段は第１の光を伝達する第１の光ファイバを有することが好ましい。さらに、第１の光ファイバに第１の光を損失させる光損失部を本体から第１の距離だけ離れた位置の第１の光ファイバの中心から第１の径方向に形成することにより、曲がり角度に応じて第１の光の伝達量が変化することが好ましい。

また、検出用光伝達手段は第１の光を伝達する第２の光ファイバを有し、第２の光ファイバには光損失部が本体から第１の距離だけ離れた位置の第２の光ファイバの中心から第１の径方向とは異なる向きである第２の径方向に形成され、第２の光ファイバの曲がり角度に応じて第２の光ファイバにおける第１の光の伝達量が変化することが好ましい。

また、検出用光伝達手段は第１の光を伝達する第３の光ファイバを有し、第３の光ファイバには光損失部が本体から第１の距離とは異なる第２の距離だけ離れた位置の第３の光ファイバの中心から第３の径方向に形成され、第３の光ファイバの曲がり角度に応じて第３の光ファイバにおける第１の光の伝達量が変化することが好ましい。

また、検出用光伝達手段は第１の光を伝達する第２、第４の光ファイバを有し、第２の光ファイバには光損失部が本体からの距離が第１の距離であって第２の光ファイバの中心から第１の径方向とは異なる向きである第２の径方向に形成され、第４の光ファイバには光損失部が本体からの距離が第２の距離であって第４の光ファイバの中心から第３の径方向とは異なる向きである第４の径方向に形成され、第２、第４の光ファイバの曲がり角度に応じて第２、第４の光ファイバにおける第１の光の伝達量が変化することが好ましい。

また、第１の径方向と第３の径方向とがあるいは第２の径方向と第４の径方向とが同じ向きであることが好ましい。さらには、第１の径方向と第２の径方向とがあるいは第３の径方向と第４の径方向とが互いに垂直であることが好ましい。

また、検出用出射部から出射する第１の光の光量を検出する光量検出手段を備えることが好ましい。

また、本発明の内視鏡光源ユニットは、本体と、本体から延び可撓性を有する挿入体と、挿入体に沿って先端まで延び光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し第１の波長帯域の光である第１の光と前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の波長の光である第２の光とを供給用入射部から供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、挿入体の先端まで延び光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し第１の光を検出用入射部から検出用出射部まで伝達し曲がり角度に応じて第１の光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、第２の光を透過させ第１の光を反射する反射部材によって形成され供給用出射部と検出用入射部とを一体的に覆うフィルタとを備え、供給用出射部と検出量入射部は挿入体の先端に設けられ、フィルタを透過した第２の光によって挿入体の先端付近を照明可能である内視鏡における供給用入射部と光学的に接続され、第１、第２の光を発光する光源と、供給用入射部と光源との間に配置され第２の光を遮光させ第１の光を透過させる遮光部を有する絞りとを備えることを特徴としている。

また、本発明の第１の内視鏡姿勢検出ユニットは、本体と、本体から延び可撓性を有する挿入体と、挿入体に沿って先端まで延び光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し第１の波長帯域の光である第１の光と前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の波長の光である第２の光とを供給用入射部から供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、挿入体の先端まで延び光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し第１の光を検出用入射部から検出用出射部まで伝達し曲がり角度に応じて第１の光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、第２の光を透過させ第１の光を反射する反射部材によって形成され供給用出射部と検出用入射部とを一体的に覆うフィルタとを備え、供給用出射部と検出量入射部は挿入体の先端に設けられ、フィルタを透過した第２の光によって挿入体の先端付近を照明可能である内視鏡における検出用出射部から出射する第１の光の光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段により検出された光量に基づいて挿入体の曲がり角度を算出する算出手段とを備えることを特徴としている。

また、本発明の第２の内視鏡姿勢検出ユニットは、本体と、本体から延び可撓性を有する挿入体と、挿入体に沿って先端まで延び光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し第１の波長帯域の光である第１の光と前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の波長の光である第２の光とを供給用入射部から供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、挿入体の先端まで延び光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し第１の光を検出用入射部から検出用出射部まで伝達し曲がり角度に応じて第１の光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、第２の光を透過させ第１の光を反射する反射部材によって形成され供給用出射部と検出用入射部とを一体的に覆うフィルタと、検出用出射部から出射する第１の光の光量を検出する光量検出手段とを備え、供給用出射部と検出量入射部は挿入体の先端に設けられ、フィルタを透過した第２の光によって挿入体の先端付近を照明可能である内視鏡の光量検出手段により検出された光量に基づいて、挿入体の曲がり角度を算出する算出手段とを備えることを特徴としている。

また、本発明の内視鏡システムは、本体と本体から延び可撓性を有する挿入体と挿入体に沿って先端まで延び光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し第１の波長帯域の光である第１の光と前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の波長の光である第２の光とを供給用入射部から供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と挿入体の先端まで延び光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し第１の光を検出用入射部から検出用出射部まで伝達し曲がり角度に応じて第１の光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と第２の光を透過させ第１の光を反射する反射部材によって形成され供給用出射部と検出用入射部とを一体的に覆うフィルタとを有し供給用出射部と検出量入射部は挿入体の先端に設けられフィルタを透過した第２の光によって挿入体の先端付近を照明可能である内視鏡と、供給用入射部と光学的に接続され第１、第２の光を発光する光源と供給用入射部と光源との間に配置され第２の光を遮光させ第１の光を透過させる遮光部によって形成される絞りとを有する内視鏡光源ユニットと、検出用出射部から出射する第１の光の光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段により検出された光量に基づいて挿入体の曲がり角度を算出する算出手段と、内視鏡により撮像された被写体像と曲がり角度に応じた挿入体の形状とを表示するモニタとを備えることを特徴としている。

本発明によれば、挿入管の姿勢、すなわち形状を検出可能な内視鏡を細径化させることが可能である。また、被写体を照明するための光源を、形状を検出するための光源として共用することにより、内視鏡システム全体の大型化・複雑化を避けることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

まず、内視鏡システム１０の全体構成について図１を用いて簡潔に説明する。図１は、本発明の一実施形態を適用した内視鏡を有する内視鏡システムの外観図である。

内視鏡システム１０は、電子内視鏡２０、内視鏡プロセッサ４０、およびモニタ７０によって構成される。電子内視鏡２０は、コネクタ２１を介して内視鏡プロセッサ４０に接続される。モニタ７０もコネクタ（図示せず）を介して内視鏡プロセッサ４０に接続される。

電子内視鏡２０の挿入管２２の先端近辺の被写体（図示せず）は、電子内視鏡２０内部を通るライトガイド（図示せず）を介して内視鏡プロセッサ４０に設けられる光源（図示せず）から照明光が照射される。照明光が照射される被写体は、電子内視鏡２０の挿入管２２の先端に設けられるＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）により撮像される。

撮像された画像は映像信号として内視鏡プロセッサ４０に送られる。内視鏡プロセッサ４０に送られた映像信号は所定の処理が行われた後、モニタ７０に送られ、そこで被写体像が表示される。

次に図２を用いて、電子内視鏡２０の内部構成について説明する。図２は、電子内視鏡２０の内部構成を概略的に示すブロック図である。

電子内視鏡２０は、本体２３、挿入管２２、ケーブル２４、およびコネクタ２１によって構成される。挿入管２２は、本体２３から延ばされるように取り付けられる。コネクタ２１は、ケーブル２４を介して本体２３に取り付けられる。

ライトガイド２５が、コネクタ２１から挿入管２２に沿って先端まで延ばされるように設けられる。ライトガイド２５の周囲には図３に示すようにライトガイド２５を芯にして取り囲むように、複数の曲率検出ファイバ２６が設けられる。曲率検出ファイバ２６も、コネクタ２１から挿入管２２に沿って先端まで延ばされる。

ライトガイド２５は複数の光ファイバによって形成され、可視光成分である第１の光成分と可視光より波長の長い帯域の光成分である第２の光成分を、入射端２５ｉｎから出射端２５ｏｕｔまで伝達可能である。曲率検出ファイバ２６は、少なくとも第２の光成分を、入射端２６ｉｎから出射端２６ｏｕｔまで伝達可能である。

ライトガイド２５の出射端２５ｏｕｔおよび曲率検出ファイバ２６の入射端２６ｉｎは、挿入管２２の先端付近に配置される。ライトガイド２５の出射端２５ｏｕｔおよび曲率検出ファイバ２６の入射端２６ｉｎは、単一のフィルタ２７によって覆われる。

フィルタ２７は、光学ガラス部材を蒸着することにより、ライトガイド２５の出射端２５ｏｕｔおよび曲率検出ファイバ２６の入射端２６ｉｎに固定される。フィルタ２７を形成するガラス部材には、第１の光成分を透過させ、第２の光成分を反射することが可能な部材が用いられる。

曲率検出ファイバ２６には、光損失部２８が設けられる。光損失部２８に入射する第２の光成分は、部分的に光損失部２８に吸収され、損失する。光損失部２８が設けられる位置と方向とは、曲率検出ファイバ２６ごとに定められている。

なお、光損失部２８が設けられる位置は、本体２３からの距離がそれぞれの曲率検出ファイバ２６に定められた長さとなるように定められる。また、光損失部が設けられる方向は、曲率検出ファイバ２６の長手方向に平行な断面において、曲率検出ファイバ２６の中心から第１の径方向、または曲率検出ファイバ２６の中心から第１の径方向とは９０°傾いた第２の径方向のいずれかである。

光損失部の設けられる位置と方向について、図４、図５を用いてさらに説明する。図４は、ライトガイド２５の周囲の複数の曲率検出ファイバ２６における光損失部２８の位置を示すための図である。図５は、ライトガイド２５の周囲の複数の曲率検出ファイバ２６における光損失部２８の方向を示すための図である。

図４に示すように、第１、第２の曲率検出ファイバ２６ａ、２６ｂにおいては、同じ位置に光損失部２８が設けられる。また、第３、第４の曲率検出ファイバ２６ｃ、２６ｄにおいては、同じ位置に光損失部２８が設けられる。ただし、第１、第３の曲率検出ファイバ２６ａ、２６ｃにおける光損失部２８が設けられる位置は異なっている。

このように、一つの組を形成する２本の曲率検出ファイバ２６には、光損失部２８が同じ位置に設けられる。ただし、光損失部２８の設けられる位置は、組毎に異なるように定められる。

また図５に示すように、第１、第３の曲率検出ファイバ２６ａ、２６ｃでは、ファイバの中心から第１の径方向Ｄ１に光損失部２８が設けられる。一方、第２、第４の曲率検出ファイバ２６ｂ、２６ｄでは、ファイバの中心から第２の径方向Ｄ２に光損失部２８が設けられる。

このように、光損失部２８の設けられる方向は、一つの組を形成する２本の曲率検出ファイバ２６の一方においてはファイバの中心から第１の径方向Ｄ１に定められ、他方においてはファイバの中心から第２の径方向Ｄ２に定められる。

曲率検出ファイバ２６の出射端２６ｏｕｔから出射される光の光量に基づいて、光損失部２８における曲率検出ファイバ２６の曲げ角度を求めることが可能である。以下に、その原理について簡単に説明する。

曲率検出ファイバ２６は前述のように光ファイバであり、コアにクラッドを被膜することにより形成される。コアに入射される光は、コアとクラッドの界面において全反射されることにより光量が実質的に損失されること無く、入射端２６ｉｎから出射端２６ｏｕｔまで伝達される。一方、光損失部２８に入射する光は完全にまたは一部が吸収される。したがって、光損失部２８に入射する光が多くなるほど、光の損失が大きくなる。

図６に示すように、光損失部２８が設けられる方向と逆の方向（図６において下方向）に曲率検出ファイバ２６が曲がるほど、光損失部２８に入射する光Ｌは多くなる。一方、図７に示すように、光損失部２８が設けられる方向に曲率検出ファイバ２６が曲がるほど、光損失部２８に入射する光Ｌは少なくなる。

一定の光量の光を曲率検出ファイバ２６に入射するとき、出射端２６ｏｕｔからの光の出射量と光損失部２８における曲げ角度とは一定の対応関係を有する。したがって、出射端２６ｏｕｔにおける光の受光量を検出することにより、光損失部２８における曲率検出ファイバ２６および挿入管２２の曲げ角度が求められる。

例えば、光損失部２８の設けられる位置の異なる６本の曲率検出ファイバ２６を用いると、光損失部２８が設けられる６箇所における挿入管２２の曲げ角度が求められる。図８に示すように、それぞれの光損失部２６が設けられるポイントＰにおける曲げ角度と隣合うポイントＰの距離とによって挿入管２２の形状を検知することが可能になる。

なお、第１、第２方向Ｄ１、Ｄ２に光損失部２８が設けられた曲率検出ファイバ２６からは、それぞれ第１、第２方向Ｄ１、Ｄ２への曲げ角度が検出される。したがって、両方向への曲げ角度から、光損失部２８の曲がる方向と曲げ角度とを求めることが可能である。

曲率検出ファイバ２６の出射端２６ｏｕｔは、別々の受光素子２９に接続される（図２参照）。受光素子２９は例えばフォトダイオードであって、受光量を検知可能である。すなわち、受光量に応じた電気信号が曲率信号として出力される。

挿入管２２の先端には、配光レンズ３０、対物レンズ３１、および撮像素子３２が設けられる。フィルタ２７から出射する光が配光レンズ３０を介して、先端付近の被写体に照射される。対物レンズ３１は、被写体への照射光の反射光を撮像素子３２の受光面に結像させる。撮像素子３２が撮像した被写体像は、画像信号として生成される。

後述するように、コネクタ２１を介して電子内視鏡２０を内視鏡プロセッサ４０に接続することにより、受光素子２９および撮像素子３２が電気的に、ライトガイド２５が光学的に内視鏡プロセッサ４０と接続される。

次に、内視鏡プロセッサ４０の構成について図９を用いて説明する。図９は、内視鏡プロセッサ４０の内部構成を概略的に示すブロック図である。

内視鏡プロセッサ４０は、光源ユニット５０、信号処理ユニット６０、撮像素子駆動回路４１、およびタイミングジェネレータ４２などによって構成される。光源ユニット５０によって、電子内視鏡２０に用いられる光が供給される。また、信号処理ユニット６０によって、画像信号の処理、受光素子２９から出力される曲率信号の処理が行われる。

撮像素子３２は、撮像素子と電気的に接続される撮像素子駆動回路４１によって、撮像などの動作が制御される。また、撮像素子駆動回路４１はタイミングジェネレータ４２に接続されており、撮像素子３２の動作を制御するためのタイミング信号が、タイミングジェネレータ４２から出力される。

光源ユニット５０は、ランプ５１、絞り５２、集光レンズ５３、モータＭ、電源５４、および絞り駆動回路５５によって構成される。電子内視鏡２０のコネクタ２１を接続することにより、ランプ５１とライトガイド２５とが光学的に接続される。

ランプ５１には、高輝度な光であって、第１、第２の光成分を照射できるキセノンランプやハロゲンランプなどが用いられる。ランプ５１への電力は、電源５４から供給される。

ランプ５１からの照射光をライトガイド２５の入射端２５ｉｎに導くための光路中に絞り５２および集光レンズ５３が設けられる。ランプ５１から照射される略平行な光束の光は、集光レンズ５３で集光されて入射端２５ｉｎに入射される。

入射端２５ｉｎに入射させる光の光量調整は、絞り５２を駆動することにより実行される。絞り５２は、絞り駆動回路５５により動作が制御されるモータＭにより駆動される。なお、絞り５２には、第１の光成分より波長の短い光を遮断し、第２の光成分より波長の長い光を透過させる材質によって遮光部が形成される。したがって、入射端２５ｉｎに入射させる光の内、第１の光成分のみの光量調整が行われる。一方、第２の光成分はそのままの光量で入射端２５ｉｎに入射される。

信号処理ユニット６０は、前段信号処理回路６１、画像メモリ６２、後段信号処理回路６３、曲率位置変換回路６４、および形状メモリ６５等によって構成される。電子内視鏡２０のコネクタ２１を接続することにより、撮像素子３２と前段信号処理回路６１とが、受光素子２９と曲率位置変換回路６４とが電気的に接続される。

撮像素子３２が生成した画像信号は、前段信号処理回路６１に送られる。前段信号処理回路６１において、アナログ信号である画像信号はＡ／Ｄ変換され、デジタル信号に変換された画像信号に対して、ホワイトバランスやγ補正などの所定の処理が施される。

所定の処理が施された画像信号は画像メモリ６２に送られ、格納される。なお、画像信号に基づいて前段信号処理回路６１では１フレーム全体での受光量が検出される。検出された全体の受光量は絞り駆動回路５５に出力される。全体での受光量に基づいて絞り駆動回路５５が絞り５２を駆動することによって、被写体を照明する光の光量が適切になるように調整される。

画像メモリ６２に格納された画像信号は、後段信号処理回路６３に出力される。後段信号処理回路６３に出力するタイミングは、タイミングジェネレータ４２により制御される。後段信号処理回路６３において、画像信号はＤ／Ａ変換され、エンコードなどの所定の処理が行われる。後段信号処理回路６３はモニタ７０に接続されており、撮像した被写体像がモニタ７０に表示される。

受光素子２９が生成した曲率信号は、曲率位置変換回路６４に送られる。曲率位置変換回路６４では、隣合う光損失部２８間の距離と第１、第２方向Ｄ１、Ｄ２への曲げ角度に相当する曲率信号とに基づいて、それぞれの光損失部２８の３次元座標が求められる。

光損失部２８の３次元座標は形状メモリ６５に送られて、記憶される。形状メモリ６５に記憶された光損失部２８の３次元座標は、後段信号処理回路６３に送られる。後段信号処理回路６３に３次元座標を送るタイミングは、タイミングジェネレータ４２により制御される。

後段信号処理回路６３において、光損失部２８の３次元座標に基づいて、スムージング処理が行われる。すなわち、光損失部２８を結ぶ直線が、滑らかな曲線に変換される。このように、挿入管２２の形状は、求められた曲線によって表されている。挿入管２２の形状に相当する形状信号は、後段信号処理回路６３によってＤ／Ａ変換される。Ｄ／Ａ変換された形状信号に所定の処理が行われる。

後段信号処理回路６３では、モニタ７０に撮像した被写体像および挿入管２２の形状を表示するために、モニタ７０上におけるそれぞれの表示領域の割当てなどの処理が行われる。所定の処理が行われた画像信号および形状信号がモニタ７０に出力される。画像信号および形状信号に基づいて、モニタ７０の内視鏡画像表示領域ＩＡには被写体像が、内視鏡形状表示領域ＳＡには挿入管２２の形状が表示される（図１０参照）。

従来の帯状姿勢検出センサおよび反射鏡を用いた姿勢検出センサの場合、１つの位置の、１方向の曲がり角度を検出するのに光ファイバを往復させる必要があった。一方、本実施形態でが、照明光を伝達するためのライトガイドを、形状検出用の光を先端部まで伝達させる光ファイバとして共用させることにより、挿入管２２内に配置する光ファイバの本数を減らすことが可能となる。

したがって、以上のような本実施形態の電子内視鏡２０によれば、挿入管２２内に配置する光ファイバの本数が減らせるので、挿入管２２の形状を検出可能な内視鏡の細径化を図ることが可能である。

また、照明光の供給のために用いられるランプ５１を、形状検出用の光の光源として共用することにより、新たな光源装置が不要となる。したがって、内視鏡システム全体の大型化および複雑化を防止することが可能になる。

また、照明光として第１の光を用い、形状検出用の光として第２の光を用い、さらに絞り５２の遮光部を第１の光のみ遮光する部材によって形成することにより、形状検出用の光の供給量を変えることなく、照明光の光量を調整することが可能である。

なお、本実施形態において、フィルタ２７は可視光を透過し可視光より波長の長い帯域の光成分を反射する部材によって形成されるが、可視光成分の一部または全部である所定の波長帯域の光成分を透過し、透過させる光とは波長帯域の異なる光成分を反射する部材によって形成される構成であってもよい。フィルタ２７が反射する光成分が、ライトガイト２５および曲率検出ファイバ２６によって伝達可能であれば、本実施形態と同様の効果が得られる。

例えば、フィルタ２７が可視光を透過し、可視光より波長の短い帯域の光成分を反射し、ライトガイド２５および曲率検出ファイバ２６が、可視光より波長の短い帯域の光成分を伝達可能な構成であっても本実施形態と同じ効果を有する。

なお、絞り５２による光量調整を行う場合は、可視光のみ遮光し、フィルタ２７が反射する光成分を透過させる部材を用いて絞りを形成すればよい。

また、本実施形態では、第１、第２の曲率検出ファイバ２６において光損失部２８が設けられる方向は互いに垂直であるが、異なっていればよい。本体２３から同じ位置に設けられる光損失部２８の方向が異なっていれば、挿入管２２の光損失部２８における曲がり方向を求めることが可能である。ただし、光損失部２８が設けられる方向を互いに垂直にすることにより、２つの曲がり方向から合成される実際の曲がり方向の精度を高めることが可能になる。

また、本実施形態では、第１、第３の曲率検出ファイバ２６において光損失部２８が設けられる方向は互いに同じであるが、異なっていてもよい。ただし、同じ方向に定めることにより、曲率位置変換回路６４において行なわれる光損失部２８の３次元座標を求める処理の負担を軽くすることが可能である。

また、本実施形態でが、コネクタ２１内部に受光素子２９を設ける構成であるが、内視鏡プロセッサ４０内部に受光素子２９を設ける構成であってもよい。ただし、コネクタ２１を用いて接続する場合に、電子内視鏡２０側の曲率検出ファイバ２６と内視鏡プロセッサ４０の受光素子２９とを光学的に接続する構成より、受光素子２９と曲率位置変換回路６４とを電気的に接続する構成の方が容易である。

また、本実施形態では、電子内視鏡を用いたが、ファイバースコープにも適用することは可能である。

本発明の一実施形態を適用した内視鏡を有する内視鏡システムの外観図である。電子内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。ライトガイドおよび曲率検出ファイバの長手方向に垂直な断面図である。ライトガイドの周囲の複数の曲率検出ファイバにおける光損失部の位置を示すための図である。ライトガイドの周囲の複数の曲率検出ファイバにおける光損失部の方向を示すための図である。曲率検出ファイバの曲げ方向による光の伝達量の変化を説明するための第１の図である。曲率検出ファイバの曲げ方向による光の伝達量の変化を説明するための第２の図である。それぞれの光損失部における曲げ角度によって挿入管の形状を検出可能であることを示すための図である。内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。モニタに内視鏡により被写体像および挿入管の形状が表示されている状態を示す図である。

符号の説明

１０内視鏡システム
２０電子内視鏡
２１コネクタ
２２挿入管
２３本体
２５ライトガイド
２６曲率検出ファイバ
２７フィルタ
２８光損失部
２９受光素子
４０内視鏡プロセッサ
５０光源ユニット
５１ランプ
５２絞り
５５絞り駆動回路
６０信号処理ユニット
６３後段信号処理回路
６４曲率位置変換回路
６５形状メモリ

Claims

本体と、
前記本体から延び、可撓性を有する挿入体と、
前記挿入体に沿って先端まで延び、光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し、第１の波長帯域の光である第１の光と前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の波長の光である第２の光とを前記供給用入射部から前記供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、
前記挿入体の先端まで延び、光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し、前記第１の光を前記検出用入射部から前記検出用出射部まで伝達し、曲がり角度に応じて前記第１の光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、
前記第２の光を透過させ前記第１の光を反射する反射部材によって形成され、前記供給用出射部と前記検出用入射部とを一体的に覆うフィルタとを備え、
前記供給用出射部と前記検出量入射部は、前記挿入体の先端に設けられ、
前記フィルタを透過した前記第２の光によって、前記挿入体の先端付近を照明可能である
ことを特徴とする内視鏡。
前記検出用光伝達手段は、前記第１の光を伝達する第１の光ファイバを有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
前記第１の光ファイバに、前記第１の光を損失させる光損失部を、前記本体から第１の距離だけ離れた位置の、前記第１の光ファイバの中心から第１の径方向に形成することにより、曲がり角度に応じて前記第１の光の伝達量が変化することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
前記検出用光伝達手段は、前記第１の光を伝達する第２の光ファイバを有し、
前記第２の光ファイバには、前記光損失部が、前記本体から前記第１の距離だけ離れた位置の、前記第２の光ファイバの中心から前記第１の径方向とは異なる向きである第２の径方向に形成され、
前記第２の光ファイバの曲がり角度に応じて、前記第２の光ファイバにおける前記第１の光の伝達量が変化する
ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
前記検出用光伝達手段は前記第１の光を伝達する第３の光ファイバを有し、
前記第３の光ファイバには、前記光損失部が、前記本体から前記第１の距離とは異なる第２の距離だけ離れた位置の、前記第３の光ファイバの中心から前記第３の径方向に形成され、
前記第３の光ファイバの曲がり角度に応じて、前記第３の光ファイバにおける前記第１の光の伝達量が変化する
ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
前記検出用光伝達手段は前記第１の光を伝達する第２、第４の光ファイバを有し、
前記第２の光ファイバには、前記光損失部が、前記本体からの距離が前記第１の距離であって、前記第２の光ファイバの中心から前記第１の径方向とは異なる向きである第２の径方向に形成され、
前記第４の光ファイバには、前記光損失部が、前記本体からの距離が前記第２の距離であって、前記第４の光ファイバの中心から前記第３の径方向とは異なる向きである第４の径方向に形成され、
前記第２、第４の光ファイバの曲がり角度に応じて、前記第２、第４の光ファイバにおける前記第１の光の伝達量が変化する
ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
前記第１の径方向と前記第３の径方向とが、あるいは前記第２の径方向と前記第４の径方向とが同じ向きであることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
前記第１の径方向と前記第２の径方向とが、あるいは前記第３の径方向と前記第４の径方向とが互いに垂直であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の内視鏡。
前記検出用出射部から出射する前記第１の光の光量を検出する光量検出手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡。
請求項１に記載の内視鏡の前記供給用光伝達手段の供給用入射部と光学的に接続され、前記第１、第２の光を発光する光源と、
前記供給用入射部と前記光源との間に配置され、前記第２の光を遮光させ前記第１の光を透過させる遮光部を有する絞りとを備える
ことを特徴とする内視鏡光源ユニット。
請求項１に記載の内視鏡の前記検出用出射部から出射する前記第１の光の光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段により検出された光量に基づいて、前記挿入体の前記曲がり角度を算出する算出手段とを備える
ことを特徴とする内視鏡姿勢検出ユニット。
請求項９に記載の内視鏡の前記光量検出手段により検出された光量に基づいて、前記挿入体の前記曲がり角度を算出する算出手段とを備えることを特徴とする内視鏡姿勢検出ユニット。
請求項１に記載の内視鏡と、請求項１０に記載の内視鏡光源ユニットと、前記検出用出射部から出射する前記第１の光の光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段により検出された光量に基づいて前記挿入体の前記曲がり角度を算出する算出手段と、前記内視鏡により撮像された被写体像と前記曲がり角度に応じた前記挿入体の形状とを表示するモニタとを備えることを特徴とする内視鏡システム。