JP6543128B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
θ’=θ・(1−(−K・cos (4・φ) +K)) …(式1)
ただし、Kは調整量を規定する係数。
図1は、本発明の実施形態に係る内視鏡装置1の構成を示す概略ブロック図である。内視鏡装置1は、操作部11からの操作検知信号に基づいて上下(UD:Up Down)方向と、左右(RL:Right Left)方向とに独立に挿入部41の先端を湾曲させることができる2軸湾曲機構を備える。
入射レンズ241には、光学アダプタ23の対物レンズ232を透過した光が入射光として入射する。入射レンズ241は、入射光を収束しCCDイメージセンサ242の撮像面に被検体の像を結像させる。
CCDイメージセンサ242は、撮像面に結像した被検体の像を画像として撮像し、撮像した画像を示すCCD信号を生成する。CCD信号は、撮像面上に配置された画素毎に、入射光を光電変換して得られた電気信号であり、画素毎に照射された入射光の強度に応じた信号値を有する。CCDイメージセンサ242は、生成したCCD信号を、信号ケーブル25を介してCCD信号処理部26に出力する。
次に、内視鏡装置1が備える湾曲指示部12の構成について説明する。
図2は、本実施形態に係る湾曲指示部12及び湾曲駆動部14Aの構成を示す概略ブロック図である。湾曲指示部12は、指示値調整部121と、湾曲量調整部122を備える。
φ=tan−1(y/x) … (1)
θ=(x2+y2)1/2 … (2)
例えば、操作部11がジョイスティックである場合には、湾曲方向指示値φは、操作桿111(後述)を傾倒する方向である傾倒方向に基づいて与えられる。また、湾曲角度指示値θは、操作桿111の傾倒方向への傾倒角の大きさに比例する角度をもって与えられる。
θ’=θ・(1−(−K・cos(4・φ)+K)) …(3)
式(3)において、Kは、調整量の大きさを規定する予め定めた係数を示す。Kは、0よりも大きく、かつ、0.5よりも小さい実数である。式(3)の第2項は、湾曲角度指示値θの調整量を示す。この調整量は、湾曲方向指示値φの4倍周期の周期関数である。湾曲方向指示値φがRL方向、UD方向を示す場合、調整量が最も小さく、湾曲角度指示値θ’が最も大きい。この場合、調整量は0である。湾曲方向指示値φがツイスト方向を示す場合、調整量が最も大きく、湾曲角度指示値θ’が最も小さい。この場合、最大調整量は2・Kとなる。
x’=θ’cosφ … (4)
y’=θ’sinφ … (5)
そして、湾曲量調整部122は、算出したRL方向湾曲指示量x’を示すRL方向湾曲指示信号と、UD方向湾曲指示量y’を示すUD方向湾曲指示信号を、それぞれ湾曲駆動部14Aの湾曲サーボ処理部13−1、13−2に出力する。湾曲量調整部122により調整された湾曲量特性の例については後述する。
次に、湾曲駆動部14Aの構成について説明する。湾曲駆動部14Aは、湾曲サーボ処理部(RL方向)13−1と、湾曲サーボ処理部(UD方向)13−2と、湾曲駆動部(RL方向)14−1と、湾曲駆動部(UD方向)14−2と、を備える。
湾曲サーボ処理部13−1は、湾曲量調整部122から入力されるRL方向湾曲指示信号と、湾曲駆動部14から入力されるRL方向検知信号に基づいて、湾曲駆動部14−1の動作についてサーボ制御を行う。RL方向検知信号は、湾曲駆動部14−1において検知されたRL方向への湾曲量(以下、RL方向湾曲検知量と呼ぶ)を示す信号である。湾曲サーボ処理部13−1は、目標値であるRL方向湾曲指示量x’から参照値であるRL方向湾曲検知量の差分値をRL方向駆動量として演算し、RL方向駆動量を示すRL方向駆動信号を湾曲駆動部14−1に出力する。
次に、操作検知信号が示す操作量について説明する。次の説明では、操作部11が2軸JSである場合を例にする。図3(a)に示すように操作部11は、台座113にその一端が支持された操作桿111を備える。台座113の主面の中央部には、操作桿111を挿通する孔部を有する規制部材112が設けられている。孔部の形状は、台座113の主面視方向に対して円形であり、その直径は操作桿111の直径よりも大きい。操作がなされていない状態では、操作桿111は、孔部の中心を通り、台座113の主面に垂直な中心軸z上に配置される。
従来の内視鏡装置では、上述したワイヤー15を用いた湾曲動作には、次に説明する課題がある。図5(b)に示すように、ワイヤー15と湾曲駆動部14のモーター141とを連接するワイヤー巻きつけ部142との間には、ワイヤー15を保護することを目的としてワイヤー15に、ある程度の遊び部分が設けられていることが一般的である。仮に、遊び部分が設けられていないと、挿入部41に設けられた湾曲部16に外部からのストレスなどが与えられることがある。その場合には、ワイヤー15に高い負荷が生じうる。
次に、本実施形態に係る湾曲量調整部122により調整された湾曲量特性の例について説明する。図9は、本実施形態に係る湾曲量調整部122が調整した湾曲指示量に基づく湾曲量特性の例を示す図である。図9に示す例では、Kは、0.05である。
また、従来の内視鏡装置において、操作方向に応じて湾曲角度が異なる他の原因として、操作部11から出力される湾曲操作量が操作部11への湾曲操作量に完全に比例しないことが挙げられる。このことにより、ローテーション操作が行われても湾曲サーボ処理部13−1、13−2には、湾曲方向に関わらず一定の湾曲角度指示値θを与える湾曲指示信号が入力されないことがある。
次に、本実施形態に係る湾曲量調整部122により調整された湾曲指示量の例について説明する。図12は、本実施形態に係る湾曲量調整部122が調整した湾曲指示量の例を示す図である。図12に示す例では、Kは、0.145である。
調整前の湾曲角度指示値θ41とは異なり、調整された湾曲角度指示値θ51は、湾曲方向指示値φによらずほぼ一定となる。交差方向、とりわけツイスト方向に過大になっていた湾曲角度指示値θ41が小さくなるとともに、RL方向又はUD方向への湾曲角度指示値θ41が維持される。従って、先端部の湾曲角度が湾曲方向によらずほぼ一定となる。このことは、操作部11の出力特性による影響が低減又は排除されることを示す。
この構成により、挿入部41の先端の交差方向への湾曲角度を湾曲方向に応じて異ならせることができるので、湾曲角度の湾曲方向依存性を緩和することができる。
この構成により、挿入部41の先端の湾曲方向がツイスト方向である場合に、湾曲角度が最も過大になる湾曲方向依存性を緩和することができる。
この構成により、簡素な演算により湾曲指示により指示される湾曲角度指示値θが調整されることで、複雑な演算や主な構成の変更を伴わずに湾曲角度の湾曲方向依存性を緩和することができる。また、式(3)は、湾曲方向指示値φに対する連続関数であるため、湾曲方向指示値φの順次変化(例えば、ローテーション操作)に応じて算出される湾曲角度指示値θ’は急激に変化しない。挿入部41の先端の方向の急激な変化が回避されるので、安全性が確保され、挿入部41への負荷を軽減することができる。
この構成により、挿入部41の先端の湾曲角度の湾曲方向に応じた調整量が簡便に変更可能となる。そのため、調整量の設定にかかる作業負担が軽減される。
この構成により、操作部11又はスコープユニット52が交換されたとき、それらの特性に応じた係数Kを、ユーザーの操作なしに湾曲指示部12に設定することができる。このとき、内視鏡装置1の構成のうち、操作部11又はスコープユニット52を交換するか否かに関わらず、本体部42に残される共通部分を一定の特性で動作することができる。
また、上述した実施形態では、主に湾曲駆動部14Aが湾曲サーボ処理部13−1、13−2と湾曲駆動部14−1、14−2とからなるサーボモーターを有する場合を例にしたが、これには限られない。湾曲駆動部14Aは、サーボモーターに代えてステッピングモーターを含んで構成されてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態及びその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
Claims (6)
- 挿入部と、
ユーザーによる操作が可能であって、その操作を検出し、操作検知信号を出力する操作部と、
前記操作検知信号に基づいて、湾曲指示信号を生成する湾曲指示部と、
前記湾曲指示信号に基づいて、前記挿入部の先端を第1方向に湾曲させる第1湾曲駆動部、及び前記挿入部の先端を前記第1方向に直交する第2方向に湾曲させる第2湾曲駆動部と、
を有する内視鏡装置において、
前記湾曲指示部は、
前記操作検知信号に基づいて生成される湾曲指示信号が、前記第1方向と前記第2方向の両方に交差する交差方向への湾曲指示を示す場合、
当該交差方向の湾曲指示における前記第1方向の湾曲指示量が、前記第1方向への湾曲指示における前記第1方向の湾曲指示量よりも小さく、且つ、
当該交差方向の湾曲指示における前記第2方向の湾曲指示量が、前記第2方向への湾曲指示における前記第2方向の湾曲指示量よりも小さくなるように、
前記湾曲指示量を調整する、
ことを特徴とする内視鏡装置。 - 前記湾曲指示部は、前記交差方向への前記第1方向あるいは前記第2方向に対する角度に応じて、前記第1湾曲駆動部及び前記第2湾曲駆動部への湾曲指示量を調整する調整量を異ならせる
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記湾曲指示部は、前記交差方向が前記第1方向と第2方向の中間の方向である場合、前記調整量を最大とする
ことを特徴とする請求項2に記載の内視鏡装置。 - 前記湾曲指示部は、
前記湾曲指示に基づく湾曲方向指示値φ及び湾曲角度指示値θから(式1)を満たす湾曲角度指示値θ’を算出し、当該湾曲角度指示値θ’に基づき、前記湾曲指示信号を生成することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の内視鏡装置
θ’=θ・(1−(−K・cos (4・φ) +K)) …(式1)
ただし、Kは調整量を規定する係数。 - 前記係数Kは可変であることを特徴とする請求項4に記載の内視鏡装置。
- 前記内視鏡装置は、少なくとも前記操作部と前記挿入部のいずれかと、予め前記係数Kが記憶された記憶部と、を備えた分離可能なユニットを含んで構成されることを特徴とする請求項5に記載の内視鏡装置。
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