JP6168849B2 - 内視鏡装置及び内視鏡画像の撮影方法 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡装置及び内視鏡画像の撮影方法に関する。

従来より、内視鏡装置は、工業分野及び医療分野において広く利用されている。内視鏡装置は、観察対象物内に挿入する挿入部と、対象物内を撮像して得られた観察画像である内視鏡画像を表示する表示部を有する本体部とを備えて構成されたものが一般的である。内視鏡装置は、工業分野においては、その細長の挿入部をボイラ、タービン、エンジン等の内部に挿入して、内部の傷や腐食を観察、検査するために使用される。

このような内視鏡装置として、挿入部の先端に湾曲機構を有し、視野方向が可変な内視鏡装置が一般的に広く用いられている。内視鏡装置は、この湾曲機構を有することにより、例えば魚眼レンズ等の特殊な光学系を用いなくても、一般的に用いられる狭視野角のレンズで被検体内部の空間を広く観察することが可能となる。また、内視鏡装置は、狭視野角のレンズで被検体内部の空間を広く観察することにより、特に注視したい観察エリアでの撮像解像度を高く維持することも可能である。

この湾曲操作を実現する方法として、挿入部の先端の湾曲部に接続された複数のワイヤを挿入部の根元部から牽引する方法が一般的に知られている。本体部、あるいは、挿入部の根元に設けられた操作部の湾曲量操作手段の出力指示に応じて、複数のワイヤのそれぞれの牽引量を変更することにより、挿入部の先端を任意の方向に湾曲させることが可能となる。

一般的に、ワイヤの牽引力量は、挿入部が長尺になるにしたがい大きくなるため、操作者の指の力では牽引しきれないことがある。このような場合、ワイヤの牽引力量を発生させる手段として、電動モータの力を利用した方法が有効となる。

例えば、特開２００２−３１５７１９号公報には、湾曲量調整用のジョイスティックの出力と、ワイヤを牽引するモータに取り付けられたポテンショメータの出力との差に応じて、モータ駆動回路の出力を変更する、所謂、サーボ制御動作を行う電動湾曲内視鏡が開示されている。これにより、モータの力を利用してワイヤの牽引を行いつつ、ジョイスティックの指示に応じた先端湾曲動作が可能となっている。

一方、特許第４６２４８０２号公報には、挿入部の先端を湾曲させながら繰り返し撮影を行い、パノラマ画像を生成する内視鏡装置が開示されている。この内視鏡装置は、そのようなパノラマ画像を生成した上で、観察視野内で生じる動きのある像を検知することにより、動体の動きに合わせてスコープ先端部の湾曲追跡の制御が可能になるとしている。

特開２００２−３１５７１９号公報 特許第４６２４８０２号公報

しかしながら、特開２００２−３１５７１９号公報の電動湾曲内視鏡は、基本的に検査者が操作部を手動操作しながら撮影を行うことを前提としている。そのため、例えば、被検体内部の状態を網羅的に撮像及び記録したい場合において、検査者は、観察画像を確認しつつ、少しずつ湾曲量を調整しながら撮像及び記録を繰り返し行う作業が必要となり、大変な労力が必要であった。また、この作業を正確に行わないと、撮像画像の記録の漏れが発生する可能性があり、被検体の重大な欠陥を見落とす可能性もある。

一方、特許第４６２４８０２号公報の内視鏡装置では、自動的に湾曲制御を行うとの開示はされているが、パノラマ画像を作成するための重なり部を持たせるための湾曲指示値を決定する具体的な方法については開示されていない。

そこで、本発明は、被検体内部の状態を網羅的に把握するための内視鏡観察作業を簡単に行うことができ、かつ、撮像画像の記録漏れの発生を防ぐことができる内視鏡装置及び内視鏡画像の撮影方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡装置は、先端部に撮像部を有する挿入部と、前記挿入部の先端部の基端側に設けられ、前記先端部を所望の方向に湾曲させる湾曲部と、湾曲操作指示量と前記先端部の湾曲量との対応関係を記憶した記憶部と、前記先端部に取り付けられる光学アダプタの光学特性、ズーム倍率、及び、前記対応関係に基づいて、所定の湾曲角度の間隔で前記湾曲部を湾曲させるための前記湾曲操作指示量のピッチを算出する湾曲操作指示量算出部と、前記湾曲操作指示量算出部で算出された前記湾曲操作指示量のピッチ毎に前記湾曲部を制御する湾曲制御処理部と、前記湾曲制御処理部が制御したピッチ毎に前記撮像部で撮像された撮像画像を自動的に記録するように制御する画像信号処理部と、を有する。

本発明の一態様の内視鏡画像の撮影方法は、湾曲操作指示量と先端部の湾曲量との対応関係を記憶すること、撮像部を有する挿入部の前記先端部に取り付けられる光学アダプタの光学特性、ズーム倍率、及び、前記対応関係に基づいて、所定の湾曲角度の間隔で、前記先端部を所望の方向に湾曲させる、前記挿入部の先端部の基端側に設けられた湾曲部を湾曲させるための前記湾曲操作指示量のピッチを算出すること、算出された前記湾曲操作指示量のピッチ毎に前記湾曲部を制御すること、制御したピッチ毎に前記撮像部で撮像された撮像画像を自動的に記録するように制御すること、を含む。

本発明によれば、被検体内部の状態を網羅的に把握するための内視鏡観察作業を簡単に行うことができ、かつ、撮像画像の記録漏れの発生を防ぐことができる内視鏡装置及び内視鏡画像の撮影方法を提供することができる。

第１の実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す図である。 湾曲制御に関係する詳細な回路構成について説明するための図である。 光学アダプタ８の画角と湾曲部７の湾曲角度との関係を説明するための図である。 撮像画像の記録のタイミングについて説明するための図である。 撮像画像をＬＣＤ１２に表示した場合の例を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る内視鏡装置１による内視鏡検査時の処理の流れの例を示すフローチャートである。 ステップＳ４の自動湾曲操作観察の処理の流れの例を示すフローチャートである。 ステップＳ１１の湾曲操作指示量のピッチの算出処理の流れの例を示すフローチャートである。 湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係を学習する処理の例を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る内視鏡装置１による内視鏡検査時の処理の流れの例を示すフローチャートである。 先端湾曲量の学習処理の流れの例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る湾曲操作指示量のピッチの算出処理の流れの例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）

図１は、第１の実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す図である。

図１に示すように、内視鏡装置１は、可撓性を有する細長の挿入部２と、挿入部２が接続される本体部３とを有して構成されている。挿入部２の先端部４には、撮像部としてのＣＣＤ５と、ＣＣＤ５の撮像面側に配置された対物レンズ６とが設けられている。また、挿入部２の先端部４の基端側には、先端部４を所望の方向に湾曲させる湾曲部７が設けられている。

また、挿入部２の先端部４には、視野方向や視野角特性等の光学特性を変換する光学アダプタ８が取り付け可能になっている。検査者は、検査の箇所や状況に合わせて、視野方向や視野角特性が異なる光学アダプタ８を選択し、先端部４に取り付けことができる。光学アダプタ８には、光学アダプタ８の種別等を識別するためのＩＤ情報９と、被検体を照明するためのＬＥＤ１０と、対物レンズ１１とが設けられている。ＩＤ情報９は、例えば、抵抗であり、後述する光学アダプタ識別部１８によりその抵抗値が検出されることで、光学アダプタ８の種別等が識別される。

本体部３は、内視鏡画像や操作メニュー等が表示される表示部としての液晶パネル（以下、ＬＣＤと略す）１２を有する。なお、ＬＣＤ１２にタッチパネルが設けられてもよい。また、本体部３は、各種操作を行うための操作部１３を有する。操作部１３は、後述する手動湾曲モード及び自動湾曲モードを選択するためのモード切替部としてのモード選択スイッチ１３ａと、湾曲部７を湾曲させる湾曲ジョイスティック１３ｂとを含んで構成されている。

さらに、本体部３は、光源駆動部１４と、ＣＣＤ信号処理部１５と、画像信号処理部１６と、画像記録部１７と、光学アダプタ識別部１８と、湾曲制御処理部１９と、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）２０と、メモリ２１と、操作部処理部２２と、バス２３と、バッテリ２４とを有して構成されている。なお、光源駆動部１４、ＣＣＤ信号処理部１５、画像信号処理部１６、光学アダプタ識別部１８、湾曲制御処理部１９、ＣＰＵ２０及び操作部処理部２２は、互いにバス２３を介して接続されている。

光源駆動部１４は、光源としてのＬＥＤ１０を駆動するための駆動信号をＬＥＤ１０に出力する。ＣＣＤ信号処理部１５は、ＣＣＤ５に駆動信号を出力するとともに、ＣＣＤ５で撮像された撮像信号に所定の信号処理を行い、画像信号処理部１６に出力する。

画像信号処理部１６は、ＣＣＤ信号処理部１５からの撮像信号に所定の画像信号処理を施し、ＬＣＤ１２に表示するための信号及び／または画像記録部１７に記録するための信号を生成し、ＬＣＤ１２及び／または画像記録部１７に出力する。また、画像信号処理部１６は、撮像画像のサイズを変更するズーム処理が含まれており、操作部１３からの設定に基づいて撮像画像データを拡大または縮小することができる。さらに、画像信号処理部１６は、撮像画像に含まれる特異な画像パターンを検知するマッチング処理や撮像画像の動き量を検知する動き量検知処理等も含まれる。

ＬＣＤ１２は、画像信号処理部１６からの撮像画像を表示する。また、画像記録部１７は、画像信号処理部１６からの撮像画像を記録する。なお、画像記録部１７は、本体部３に設けられたメモリでもよいし、本体部３に着脱可能なメモリカード等でもよい。

光学アダプタ識別部１８は、先端部４に取り付けられた光学アダプタ８のＩＤ情報９を読み出す。上述したように、ＩＤ情報９は例えば抵抗であり、光学アダプタ識別部１８は、その抵抗値から先端部４に取り付けられた光学アダプタ８の種別や光学特性を識別する。光学アダプタ識別部１８は、識別した光学アダプタ８の種別や光学特性をバス２３を介して操作部処理部２２に出力する。

湾曲制御処理部１９は、後述する操作部処理部２２からの湾曲制御信号に応じて、湾曲部７を湾曲制御する。なお、湾曲制御処理部１９の詳細は図２を用いて説明するが、操作部処理部２２からの湾曲指示量と、ポテンショメータを介して出力されるギアの回転角度が一致するようなサーボ制御が行われる。

ＣＰＵ２０は、本体部３の全体の制御を行う。メモリ２１は、ＣＰＵ２０が本体部３の全体の制御を行う際に実行するプログラムが記憶されている。また、メモリ２１は、ＣＰＵ２０がそのプログラムを実行する際のデータ、演算結果等を一時的に記憶する。

操作部処理部２２は、操作部１３のモード選択スイッチ１３ａ、湾曲ジョイスティック１３ｂからの操作信号に応じて、湾曲制御信号を湾曲制御処理部１９に出力する。バッテリ２４は、本体部３の各種回路へ電源を供給する。

次に、本実施の形態の湾曲制御に関係する詳細な回路構成について図２を用いて説明する。図２は、湾曲制御に関係する詳細な回路構成について説明するための図である。

図２に示すように、操作部処理部２２は、手動湾曲処理部３１と、自動湾曲処理部３２と、切替部３３とを有して構成されている。また、湾曲制御処理部１９は、減算部３４と、フィルタ処理部３５と、駆動回路３６と、モータ３７と、ギア３８と、ポテンショメータ３９と、ＡＤコンバータ４０とを有して構成されている。また、上述したように、操作部１３は、モード選択スイッチ１３ａと、湾曲ジョイスティック１３ｂとを含んでいる。

検査者は、モード選択スイッチ１３ａを操作することで、手動湾曲モードまたは自動湾曲モードを選択する。モード選択スイッチ１３ａからのモード選択信号は、操作部処理部２２の切替部３３に入力される。

切替部３３は、モード選択スイッチ１３ａからのモード選択信号に応じて、手動湾曲処理部３１及び自動湾曲処理部３２の接続先を切り替える。具体的には、モード選択スイッチ１３ａにより手動湾曲モードが選択された場合、手動湾曲処理部３１が湾曲制御処理部１９に接続され、モード選択スイッチ１３ａにより自動湾曲モードが選択された場合、自動湾曲処理部３２が湾曲制御処理部１９に接続される。

モード選択スイッチ１３ａにより手動湾曲モードが選択された場合、検査者は、湾曲ジョイスティック１３ｂを用いて湾曲部７を手動で湾曲操作することができる。湾曲ジョイスティック１３ｂからの湾曲操作量は、手動湾曲処理部３１に入力される。手動湾曲処理部３１は、湾曲ジョイスティック１３ｂからの湾曲操作量に応じて、適切な湾曲量の指示（湾曲操作指示量）を湾曲制御処理部１９に出力する。

また、自動湾曲処理部３２には、画像信号処理部１６からのズーム倍率及び光学アダプタ識別部１８からの光学アダプタ８の画角（光学特性）の情報が入力される。湾曲操作指示量算出部としての自動湾曲処理部３２は、モード選択スイッチ１３ａにより自動湾曲モードが選択された場合、光学アダプタ８の画角、ズーム倍率、及び、湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係に基づいて、適切な湾曲量の指示のピッチ（湾曲操作指示量のピッチ）を算出し、湾曲制御処理部１９に出力する。また、自動湾曲処理部３２は、湾曲量に応じた適切なタイミングで撮像画像を記録するためのタイミングの指示を画像信号処理部１６に出力する。このタイミングは、自動湾曲処理部３２で算出された湾曲操作指示量のピッチ毎である。画像信号処理部１６は、自動湾曲処理部３２で算出された湾曲操作指示量のピッチ毎に、ＣＣＤ５で撮像された撮像画像を自動的に画像記録部１７に記録するように制御する。

減算部３４には、操作部処理部２２からの湾曲指示量と、ギア３８の回転角度とが入力される。ギア３８の回転角度は、ポテンショメータ３９で検出される。ポテンショメータ３９で検出されたギア３８の回転角度は、ＡＤコンバータ４０でアナログ信号からデジタル信号に変換され、減算部３４に入力される。減算部３４は、入力された操作部処理部２２からの湾曲指示量と、ギア３８の回転角度とを減算し、その減算結果をフィルタ処理部３５に出力する。

フィルタ処理部３５は、減算部３４からの減算結果に、例えばＰＩＤ制御等の所定のフィルタ処理を施し、駆動回路３６に出力する。駆動回路３６は、フィルタ処理部３５から入力された信号を電流値に変換し、モータ３７を駆動する。モータ３７の駆動力は、ギア３８を介して、ギア３８と湾曲部７とを接続する湾曲ワイヤに伝達され、湾曲部７を所望の方向に湾曲させる。すなわち、操作部処理部２２からの湾曲指示量と、ギア３８の回転角度とが同じ場合、減算部３４からの出力は０となり、湾曲部７の湾曲角度は維持されることになる。

図３は、光学アダプタ８の画角と湾曲部７の湾曲角度との関係を説明するための図である。

挿入部２がトグロを巻いていない略ストレートの形状において、操作部処理部２２から湾曲制御処理部１９に入力される湾曲操作指示量と、先端部４の湾曲量との対応関係は、設計、製造の段階、すなわち、工場出荷時に予め判っている。そのため、検査時の挿入部２の形状が略ストレートの場合には、この対応関係を用いて先端部４の湾曲量の制御が可能である。この対応関係は、例えば、メモリ２１に記憶されている。

１回の撮像で記録可能な視野範囲は、光学アダプタ８の画角θ１、及び、ズーム倍率αで決定される。操作部処理部２２は、あるタイミングで撮像画像を記録した後、撮像画像の記録の漏れが発生しないような湾曲操作指示量を湾曲制御処理部１９に出力する。これにより、先端部４が湾曲操作指示量に応じた湾曲量、すなわち、湾曲角度θ２で湾曲する。

ここで、撮像画像の記録の漏れが発生しないような先端部４の湾曲角度θ２は、先端部４から被写体までの対物距離をｄ、先端部４の先端硬質部長をｌとし、ｄ＞＞ｌが成立する場合、θ２＝θ１×１／αにより算出することができる。

すなわち、光学アダプタ８の画角θ１が１２０°でズーム倍率αが１倍の場合、湾曲角度θ２は１２０°と算出される。また、光学アダプタ８の画角θ１が１２０°でズーム倍率αが２倍の場合、湾曲角度θ２は６０°と算出される。

なお、撮像画像の記録の漏れを防ぐために、撮像範囲が少し重なるような先端部４の湾曲角度θ２を算出する場合、θ２＝θ１×１／α×βにより算出する。ただし、βは１未満の係数である。

操作部処理部２２の自動湾曲処理部３２は、このように撮像画像の記録の漏れが発生しないような先端部４の湾曲角度θ２を算出すると、その湾曲角度θ２に対応する湾曲操作指示量を湾曲制御処理部１９に出力する。そして、自動湾曲処理部３２は、先端部４が湾曲角度θ２で湾曲したタイミングで撮像画像を記録するように画像信号処理部１６に指示する。

図４は、撮像画像の記録のタイミングについて説明するための図である。

上述したように、湾曲操作指示量と、先端部４の湾曲量、すなわち、先端部４の湾曲角度θ２との対応関係は、工場出荷時に判っている。そのため、自動湾曲処理部３２は、先端部４の湾曲角度θ２上述したように算出された値になる湾曲操作指示量のタイミングで撮像画像を記録するように画像信号処理部１６に指示する。画像信号処理部１６は、の自動湾曲処理部３２から指示されたタイミングで撮像画像を画像記録部１７に記録する。このような記録をＵＤ方向及びＲＬ方向の２軸に対して行うことで、被検体内部を漏れなく、かつ、自動的に撮像画像の記録を行うことができる。

次に、このように記録された撮像画像をＬＣＤ１２に表示する処理について説明する。図５は、撮像画像をＬＣＤ１２に表示した場合の例を説明するための図である。

画像信号処理部１６は、画像記録部１７に記録されている撮像画像を読み出し、図５に示すように、ＬＣＤ１２に撮像画像５０ａ〜５０ｉをサムネイル表示する。このとき、画像信号処理部１６は、撮像時のＵＤ、ＲＬ方向の湾曲角度を考慮した配置でサムネイル表示する。

具体的には、先端部４を湾曲させず、すなわち、ＵＤ方向に０°、ＲＬ方向に０°で撮像した撮像画像５０ｅをＬＣＤ１２の中央に配置する。そして、先端部４をＵＤ方向に＋９０°、ＲＬ方向に−９０°に湾曲させて撮像した撮像画像５０ａをＬＣＤ１２の左上に配置し、先端部４をＵＤ方向に−９０°、ＲＬ方向に＋９０°に湾曲させて撮像した撮像画像５０ｉをＬＣＤ１２の右下に配置する。

また、正確な被検体内部の状態を把握するためには、撮像時の先端部４の湾曲角度や湾曲方向に関する情報が撮像画像と共に記録されることが本来は望ましい。そのため、画像信号処理部１６は、撮像画像５０ａ〜５０ｉに付加的な情報、例えば、撮像時の先端部４の湾曲角度を付加してＬＣＤ１２に表示する。このような表示を行うことで、検査者は網羅的に被検体内部の状態を把握することが可能となる。このような撮像時の先端部４の湾曲角度等の付加的な情報は、操作部処理部２２から画像信号処理部１６に入力され、画像信号処理部１６が撮像画像を画像記録部１７に記録する際に撮像画像に付加して記録する。

また、検査者が被検体内部の状態をより効果的に把握できるように、画像信号処理部１６は、撮像画像５０ａ〜５０ｉを貼り合わせてパノラマ画像を生成してＬＣＤ１２に表示したり、先端部４の湾曲量に応じて撮像画像５０ａ〜５０ｉのＬＣＤ１２上における座標位置を変更して表示するようにしてもよい。

次に、こうように構成された内視鏡装置の動作について説明する。

図６は、第１の実施の形態に係る内視鏡装置１による内視鏡検査時の処理の流れの例を示すフローチャートである。

まず、内視鏡検査が開始されると、光学特性の変更が確認される（ステップＳ１）。光学特性の変更の確認では、光学アダプタ８の画角、ズーム倍率等の変更が確認される。次に、手動湾曲操作観察（手動湾曲モード）が実行され（ステップＳ２）、モード選択スイッチ１３ａが押下されたか否かが判定される（ステップＳ３）。モード選択スイッチ１３ａが押下されていないと判定された場合、ＮＯとなり、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。一方。モード選択スイッチ１３ａが押下されたと判定された場合、ＹＥＳとなり、自動湾曲操作観察（自動湾曲モード）が実行され、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。

ここで、ステップＳ４の自動湾曲操作観察の処理について図７を用いて説明する。図７は、ステップＳ４の自動湾曲操作観察の処理の流れの例を示すフローチャートである。

まず、自動湾曲操作が開示されると、湾曲操作指示量のピッチが算出される（ステップＳ１１）。なお、このステップＳ１１の処理については、後述する。次に、算出された湾曲操作指示量のピッチに基づいて、先端部４の湾曲角度が変更され（ステップＳ１２）、静止画像が画像記録部１７に記録される（ステップＳ１３）。最後に、全範囲の記録が完了したか否かが判定される（ステップＳ１４）。全範囲の記録が完了していないと判定された場合、ＮＯとなり、ステップＳ１２に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、全範囲の記録が完了したと判定された場合、ＹＥＳとなり、処理を終了する。

次に、ステップＳ１１の湾曲操作指示量のピッチの算出処理について説明する。図８は、ステップＳ１１の湾曲操作指示量のピッチの算出処理の流れの例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１の湾曲操作指示量のピッチの算出処理では、湾曲操作指示量と先端湾曲量との対応関係（工場出荷値）、及び、光学特性（ユーザ設定値）に基づき、湾曲操作指示量のピッチが算出され（ステップＳ２１）、処理を終了する。このステップＳ２１の処理では、先端部４が湾曲角度θ２で湾曲するような湾曲操作指示量が算出されることになる。

以上のように、内視鏡装置１は、モード選択スイッチ１３ａにより自動湾曲モードが選択されると、光学アダプタ８の画角、撮像画像のズーム倍率、及び、湾曲操作指示量と湾曲量との対応関係から、撮像画像の記録の漏れが発生しないような湾曲操作指示量のピッチを算出し、そのピッチ毎に撮像画像を記録するようにした。これにより、記録の漏れが発生しないような撮像画像を自動的に記録することができる。

よって、本実施の形態の内視鏡装置によれば、被検体内部の状態を網羅的に把握するための内視鏡観察作業を簡単に行うことができ、かつ、撮像画像の記録漏れの発生を防ぐことができる。
（変形例）

第１の実施の形態では、先端部４から被写体までの対物距離をｄ、先端部４の先端硬質部長をｌとし、ｄ＞＞ｌが成立する場合について説明したが、変形例では、ｄ＞＞ｌが成立しない場合について説明する。なお、本変形例は、後述する第２の実施の形態においても適用可能である。

ｄ＞＞ｌが成立しない場合、撮像画像の記録の漏れが発生しないような先端部４の湾曲角度θ２は、θ２＝２×ｔａｎ^−１（（ｄ／ｌ＋ｄ）ｔａｎ（θ１／２））により算出することができる。ここで、先端部４から被写体までの対物距離ｄは、例えばステレオ計測や測距センサを用いて、画像信号処理部１６に含まれる計測処理部１６ａにより計測される。

自動湾曲処理部３２は、このように算出された撮像画像の記録の漏れが発生しないような先端部４の湾曲角度θ２から湾曲操作指示量のピッチを算出し、湾曲制御処理部１９に出力する。これにより、対物距離ｄが短い場合でも、第１の実施の形態と同様に、記録の漏れが発生しないような撮像画像を自動的に記録することができる。
（第２の実施の形態）

次に、第２の実施の形態について説明する。

実際の検査の場面において、挿入部２の形状が略ストレートとなっていないことも想定される。この場合、第１の実施の形態で説明したように、設計、製造段階で決定される湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係では不十分なことが想定される。そこで、第２の実施の形態では、内視鏡装置１を起動した際あるいは内視鏡検査を開始した際に、湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係を学習し、その学習した対応関係に基づいて、自動湾曲操作観察を行う内視鏡装置１について説明する。

図９は、湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係を学習する処理の例を説明するための図である。

図９に示すように、ある湾曲状態で画面の右端部に例えば特徴パターンである「Ａ」という文字が表示されているものとする。この状態で、「Ａ」という文字が画面の左端部に移動するまで湾曲操作を行い、左端部に移動したときの湾曲指示量と、先端部４の湾曲量、すなわち先端部４の湾曲角度θ２と対応付ける。このとき、「Ａ」という文字の認識は、画像信号処理部１６がパターンマッチング等の画像処理を行うことで実現することができる。この作業を湾曲操作指示量が最大となるまで行い、全操作範囲における湾曲操作指示量と実際の先端部４の湾曲量との対応関係（学習値）を得る。これをＵＤ／ＲＬの２軸方向で行い、以降の検査時では、この対応関係（学習値）を用いて、第１の実施の形態と同様の方法で検査を行う。

なお、湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係は、数箇所の測定点から線形での補間を行ってもよいし、より精度を高めるために、測定点の数を増やして別の近似補間を行ってもよい。また、さらに精度を高めるため、上記のような特徴パターン（例えば「Ａ」）の移動をトレースするものではなく、表示画像全体に対する動きベクトルや動き量の検出を行い、湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量とのより微細な対応付けを行ってもよい。

次に、このように構成された内視鏡装置１の動作について説明する。

図１０は、第２の実施の形態に係る内視鏡装置１による内視鏡検査時の処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、図１０において、図６と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。

まず、内視鏡検査が開始されると、先端湾曲量が学習される（ステップＳ３１）。このステップＳ３１の処理では、上述した湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係が学習されることになる。その後、第１の実施の形態と同様にステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行される。

ここで、ステップＳ３１の、先端湾曲量の学習処理について説明する。図１１は、先端湾曲量の学習処理の流れの例を示すフローチャートである。

まず、湾曲操作指示量が初期値に設定され（ステップＳ４１）、画面右端部の特徴パターンが検出される（ステップＳ４２）。次に、湾曲操作指示量の値が変更され（ステップＳ４３）、特徴パターンの画面位置が検出される（ステップＳ４４）。そして、特徴パターンが画面左端部に到達したか否かが判定される（ステップＳ４５）。特徴パターンが画面左端部に到達していないと判定された場合、ＮＯとなり、ステップＳ４３に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、特徴パターンが画面左端部に到達したと判定された場合、ＹＥＳとなり、光学特性（初期設定値）に基づき、先端部４の湾曲量が計算される（ステップＳ４６）。次に、湾曲操作指示と先端湾曲量とを対応付けを行うことで、先端操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係（学習値）が得られる（ステップＳ４７）。最後に、全範囲の操作が完了したか否かが判定される（ステップＳ４８）。全範囲の操作が完了していないと判定された場合、ＮＯとなり、ステップＳ４２に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、全範囲の操作が完了したと判定された場合、ＹＥＳとなり、処理を終了する。

なお、本実施の形態において、ステップＳ４の自動湾曲操作観察の処理は、第１の実施の形態の図７と同様であるが、ステップＳ１１の湾曲操作指示量のピッチの算出処理が第１の実施の形態とは異なる。

図１２は、第２の実施の形態に係る湾曲操作指示量のピッチの算出処理の流れの例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１の湾曲操作指示量のピッチの算出処理では、湾曲操作指示量と先端湾曲量との対応関係（学習値）、及び、光学特性（ユーザ設定値）に基づき、湾曲操作指示量のピッチが算出され（ステップＳ５１）、処理を終了する。

以上のように、内視鏡装置１は、内視鏡検査を開始すると、湾曲操作指示量と先端部４の湾曲量との対応関係を学習し、光学アダプタ８の画角、撮像画像のズーム倍率、及び、学習した湾曲操作指示量と湾曲量との対応関係から、撮像画像の記録の漏れが発生しないような湾曲操作指示量のピッチを算出し、そのピッチ毎に撮像画像を記録するようにした。これにより、挿入部２がトグルを巻いている状態においても、記録の漏れが発生しないような撮像画像を自動的に記録することができる。

よって、本実施の形態の内視鏡装置によれば、どのような実使用の状況でも撮像画像の記録漏れの発生を防ぐことができる。

なお、本実施の形態における各手順の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１…内視鏡装置、２…挿入部、３…本体部、４…先端部、５…ＣＣＤ、６，１１…対物レンズ、７…湾曲部、８…光学アダプタ、９…ＩＤ情報、１０…ＬＥＤ、１２…ＬＣＤ、１３…操作部、１３ａ…モード選択スイッチ、１３ｂ…湾曲ジョイスティック、１４…光源駆動部、１５…ＣＣＤ信号処理部、１６…画像信号処理部、１７…画像記録部、１８…光学アダプタ識別部、１９…湾曲制御処理部、２０…ＣＰＵ、２１…メモリ、２２…操作部処理部、２３…バス、２４…バッテリ、３１…手動湾曲処理部、３２…自動湾曲処理部、３３…切替部、３４…減算部、３５…フィルタ処理部、３６…駆動回路、３７…モータ、３８…ギア、３９…ポテンショメータ、４０…ＡＤコンバータ。

Claims (10)

1. 先端部に撮像部を有する挿入部と、
   前記挿入部の先端部の基端側に設けられ、前記先端部を所望の方向に湾曲させる湾曲部と、
   湾曲操作指示量と前記先端部の湾曲量との対応関係を記憶した記憶部と、
   前記先端部に取り付けられる光学アダプタの光学特性、ズーム倍率、及び、前記対応関係に基づいて、所定の湾曲角度の間隔で前記湾曲部を湾曲させるための前記湾曲操作指示量のピッチを算出する湾曲操作指示量算出部と、
   前記湾曲操作指示量算出部で算出された前記湾曲操作指示量のピッチ毎に前記湾曲部を制御する湾曲制御処理部と、
   前記湾曲制御処理部が制御したピッチ毎に前記撮像部で撮像された撮像画像を自動的に記録するように制御する画像信号処理部と、
   を有することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記湾曲操作指示量算出部は、前記湾曲操作指示量と前記先端部の湾曲量との対応関係を学習することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記湾曲操作指示量のピッチ毎に前記撮像部で撮像された撮像画像を自動的に記録する自動湾曲モードと、前記先端部を手動で湾曲させる手動湾曲モードとを切り替えるモード切替部を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記撮像画像を表示する表示部を有し、
   前記画像信号処理部は、前記撮像画像を記録した時の前記先端部の湾曲角度に応じて、前記表示部に複数の撮像画像をサムネイル表示する際の画像配置を決定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記画像信号処理部は、前記撮像画像を記録した時の前記先端部の湾曲角度に応じて、複数の撮像画像を貼り合わせたパノラマ画像を生成し、表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
6. ギアを介して、前記ギアと前記湾曲部とを接続する湾曲ワイヤに駆動力を伝達し、前記湾曲部を湾曲させるモータを更に有し、
   前記湾曲制御処理部は、前記ギアの回転角度と前記湾曲操作指示量が一致するように前記湾曲部を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
7. 前記湾曲部は２軸に対して湾曲可能であり、
   前記画像信号処理部は、前記２軸に対して撮像画像の記録を行うように制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
8. 湾曲操作指示量と先端部の湾曲量との対応関係を記憶すること、
   撮像部を有する挿入部の前記先端部に取り付けられる光学アダプタの光学特性、ズーム倍率、及び、前記対応関係に基づいて、所定の湾曲角度の間隔で、前記先端部を所望の方向に湾曲させる、前記挿入部の先端部の基端側に設けられた湾曲部を湾曲させるための前記湾曲操作指示量のピッチを算出すること、
   算出された前記湾曲操作指示量のピッチ毎に前記湾曲部を制御すること、
   制御したピッチ毎に前記撮像部で撮像された撮像画像を自動的に記録するように制御すること、
   を含む内視鏡画像の撮影方法。
9. ギアを介して、前記ギアと前記湾曲部とを接続する湾曲ワイヤに駆動力を伝達し、前記湾曲部を湾曲させ、前記ギアの回転角度と前記湾曲操作指示量が一致するように前記湾曲部を制御することを特徴とする請求項８に記載の内視鏡画像の撮影方法。
10. 前記湾曲部は２軸に対して湾曲可能であり、
    前記２軸に対して撮像画像の記録を行うように制御することを特徴とする請求項８に記載の内視鏡画像の撮影方法。

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