JPH02203831A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、挿入部の先端側を挿入方向に自けて湾曲さゼ
ることのできる内視鏡に関する。

［従来の技術］ 近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体
腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル
内に挿通した処置具を用いて各種治療処置のできる内視
鏡が広く利用されている。

ところで、前記内視鏡、特に、挿入部を体腔内に挿入し
、モニタ等の表示装置により観察部位を画面上に表示す
るようにした電子内視鏡では、術者が表示画面上で自分
が挿入したい方向に挿入部先端部を湾曲させるためには
、複数のつまみを回転操作する必要がある。この操作に
は、相当の熟練を要すると共に、多くの時間をかける必
要があった。

また、モータ等により湾曲部を湾曲させる電動アングル
が提案されているが、この場合は、例えは、モータを駆
動するためにスイッチを押し、所定位置に達したらスイ
ッチを押１のをやめるというような操作を行わなければ
ならないが、注意深く操作しないと必要以上に湾曲させ
てしまうことがあり体腔壁を傷付ける等の虞がある。

これに対処するに、例えば特開昭６１−６６８２７号公
報に示されるように、モニタ等の表示手段で指定位置を
指定し、この指定位置情報に基づいて湾曲部を制御する
ことが提案されている。

しかしながら、この場合にも、挿入方向の指定は術者が
行うため、操作が煩雑である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単
に且つ自動的に、挿入部の先端部を挿入方向に向けるこ
とのできる内視鏡を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の内視鏡は、挿入部の先端側を湾曲可能な湾曲手
段を備えたものにおいて、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
出された挿入方向に前記挿入部の先端部が向くように、
前記湾曲手段を制御する制御手段とを設けたものである
。

［作用］ 本発明では、挿入方向検出手段によって内視鏡の挿入方
向が検出され、制御手段によって、前記挿入方向に挿入
部の先端部が向くように、挿入部の先端側が湾曲される
。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第１０図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は内視鏡装置の構成を示す説明図、第２図は挿入部
の先端側を示す説明図、第３図は挿入方向−の検出方法
におけるステップ１を示すフローチャート、第４図は挿
入方向の検出方法におけるステップ２を示すフローチャ
ート、第５図は挿入方向の検出方法におけるステップ３
を示すフローチャート、第６図はモニタの表示画面を示
す説明図、第７図はＣＯＤと湾曲手段の配置を説明する
ために挿入部の先端部を正面から示す説明図、第８図は
ＣＯＤと湾曲手段の配置を説明覆るために挿入部の先端
部を側方から示す説明図、第９図は湾曲方向のずれを説
明するためにモニタの表示画面を示す説明図、第１０図
は湾曲方向補正装置を示すブ［］ツク図である。

第１図に示すように、内視鏡装置は、内視鏡としてビデ
オスフ１−ブ１を備えている。このビデオスコープ１は
、細長で可撓性の挿入部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からは
、側方に、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の先端部に、コネクタ
５が設けられている。このコネクタ５は、光源装置６と
映像信号処理回路７と湾曲制御手段８と湾曲方向補正装
置２１とを内蔵した制御装置４５に接続されるようにな
っている。

第２図に示すように、前記ビデオスコープ１の挿入部２
の先端側には、湾曲可能な湾曲部１３が設けられている
。この湾曲部１３内には、例えば形状記憶合金を用いた
湾曲手段１４が設けられている。この湾曲手段１４は、
前記制御装置４５内の湾曲制御手段８によって駆動制御
されるようになっている。

また、前記ビデオスコープ１の挿入部２の先端部には、
対物レンズ１６が設けられ、この対物レンズ１６の結像
位置に、固体撮像素子、例えばＣＣＤ１５が配設されて
いる。このＣＣＤ１５は、前記挿入部２．操作部３及び
ユニバーサルコード４内に挿通された信号線□、及び前
記コネクタ５を介して、前記制御装置４５内の映像信号
処理回路７に接続されるようになっている。

また、前記挿入部２の先端部には、図示しない照明レン
ズが設けられ、この照明レンズの後端側に、ファイババ
ンドルよりなる図示しないライトガイドが連設されてい
る。このライトガイドは、前記挿入部２．操作部３及び
ユニバーサルコード４内に挿通されて、前記コネクタ５
に接続されている。そして、この二１ネクタ５を首記制
御装置４５に接続すると、この制御装置４５内の光源装
置６から出射された照明光が、前記ライトガイドの入射
端に入射するようになっている。この照明光は、前記ラ
イトガイドによって、先端部に導かれ先端面から出射さ
れ、前記照明レンズを通して被写体に照射されるように
なっている。

前記ＣＣＤ１５は、前記映像信号処理回路７によって駆
動されると共に、このＣＣＤ１５の出力信号は、前記映
像信号処理回路７で信号処理されるようになっている。

この映像信号処理回路７　カーら出力される映像信号は
、モニター１に入力されると共に、Ａ／Ｄ変換器１０に
よってデジタルら１に変換された後、電子計算機９に入
力され、この電子計算機９内の図示しないメモリ内に取
り込まれるようになっている。ぞして、前記モニタ１１
に、内視鏡像が表示されると共に、前記電子計算機９に
よって、内視鏡の挿入方向の検出が行われるようになっ
ている。

前記電子計算機９により検出された挿入方向の情報は、
湾曲制御手段８に入力され、この湾曲制御手段８がビデ
オスコープ１の湾曲部１３に設けられた湾曲手段１４を
湾曲操作し、挿入部２の挿入を行うようになっている。

次に、本実施例で用いられる内視鏡の挿入方向の検出方
法について説明する。

内視鏡の場合、照明光学系と観察光学系とが近接し且つ
路間一方向を向いていることから、内視鏡像の暗いとこ
ろが遠いところであるということができる。従って、第
１図に示すように、大腸１２等の管腔状の物へ内視鏡の
挿入部を挿入する場合、得られた内視鏡像の最も暗い方
向に、内視鏡を挿入すれば良い。

本実施例の内視鏡の挿入方向の検出方法は、この考えに
基づいており、電子計算機９に取り込まれた原画から、
画素数の異なる複数の画像を形成するステップ１と、前
記ステップ１によって形成された複数の画像において、
画素数の少ない画像から順に、その画像における各画素
の明度を検査し、所定の画素数の画像におりる暗い領域
を抽出するステップ２と、前記ステップ２で求めた領域
の近傍の領域であって、求める明度範囲内の領域を、前
記ステップ２で求めた領域に併合するステップ３とを備
えている。

前記ステップ１を、第３図を参照して説明する。

第３図に示すように、原画の全画素がｎｘｎで構成され
ている場合、ステップＳ１１で、２×２画素の領域の明
度（以下、グレーレベルど記す。）の平均を求め、ｎ／
２Ｘｎ／２画素の画像を得る。

次に、ステップ８１２で、スラップＳ１１で１ｆＩられ
た画像の画素が１か否かが判定され、画素数が１ではな
い場合には、得られた画像について、更に、前記ステッ
プＳ１１を行い、画素数が１の場合には、ステップ１を
終了し、ステップ２へ進む。

このように、ステップ１では、画素数が１になるまで、
徐々に画素数の少ない画像を形成して、クオドツウリー
（に）ｕａｃｉ−７ｒｅｅ）を作成する。

次に、第４図を参照して、ステップ２について説明づる
。

第４図に示すように、まず、ステップ８２１で、２×２
画素の画像（階層）から、求めるグレーレベルに最も近
い値のノード（ｎｏｄｅ、節）を抽出づ−る。次に、ス
テップ８２２で、前記ステップＳ２１を行った階層が検
査を終結して良い階層が否かが判定される。終結して良
い階層であるである場合には、ステップ８２３で、前記
ステップＳ２１で抽出されたノードのグレーレベルは、
求めるグレーレベル範囲に入っているが否かが判定され
る。入っている場合には、ステップ８２４で、ステップ
８２１で抽出されたノードのグレーレベルとそのノード
の４つの子ノードのグレーレベルの差が、一定値に以内
に入っているが否がが判定される。入っている場合には
、そのノードを暗い領域として登録し、ステップ２を終
了し、ステップ３へ進む。一方、前記ステップＳ２２で
、終結して良い階層ではないと判定されｌ（場合、及び
前記ステップ８２３で、求めるグレーレベル範囲に入っ
ていないと判定されｌ〔場合は、次のツウリーレベル（
Ｔｒｅｅ　　Ｌｅｖｅｌ）、すなわち、次に画素数の多
い画像（りＡドラウリ−における下の階層）において、
ステップＳ２１以降を実行する。この場合、スフ２ツブ
８２１では、上の階層においてステップＳ２１で抽出さ
れたノードに対応する４つの子ノードの中から、求める
グレーレベルに最も近い値のノードを抽出する。また、
前記ステップ８２４で、一定値に以内に入っていないと
判定された場合には、ステップＳ２６で、その階層が検
査を終結して良い１ｉＰｉ層の底が否かが判定される。

このステップ８２６で、終結して良い階層の底ではない
と判定された場合には、前述のように、次のツウリーレ
ベルにおいて、ステップＳ２１以降を実行する。また、
前記ステップ８２．６で、終結して良い階層の底である
と判定された場合には、ステップ２７で、−設工の階層
に戻り（これを、バックトラック（ＢＡＣＫ　　ＴＲＡ
ＣＫ）と呼ぶ。）、例えば、既に前記ステップＳ２１を
行ったノードと同じ親ノードに属する残りの３つの子ノ
ードの中から、求めるグレーレベルに最も近い値のノー
ドから順にステップ８２１以降を実行する。

次に、第５図を参照して、ステップ３について説明する
。

まず、ステップ８３１で、前記ステップ２で得られた領
域の近傍のノードのグレーレベルを検査する。次に、ス
テップ８３２で、求めるグレーレベル範囲内に入ってい
る領域があるか否かが判定され、ある場合には、ステッ
プ８３３で、その領域を、ステップ２で既に得られた領
域に併合し、再びステップ８３１へ戻る。以上のステッ
プ８３１〜８３３は、求めるグレーレベル範囲に入るも
のがなくなるまで続けられる。一方、前記ステップ８３
２で、求めるグレーレベル範囲内に入っている領域がな
いと判定された場合には、ステップ８３４で、より高い
精度の検査が必要か否かが判定され、必要ないと判定さ
れた場合には、ステップ３を終了する。一方、ステップ
３３４で、より高い精度の検査が必要であると判定され
た場合には、次のツウリーレベル、すなわち下の階層へ
進み、ステップ８３１〜８３３の近傍検査を行う。

このように、ステップ１及びステップ２によって抽出さ
れ、場合によっては、更に、ステップ３で併合された暗
い領域を、内視鏡の挿入方向とすることにより、簡単に
、内８１鏡の挿入方向を検出することができる。

尚、以上の内視鏡の挿入方向の検出方法は、本出願人が
平成元年１月３１日に提出した特許願（１）に詳しく述
べられている。

第６図に、モニタ１１の表示画面１７を示づ。

表示画面１７内には、内視鏡画像１８が表示され、その
他には、ＩＤ、ＮＯ（認識番号）や、ＮＡＭＥ　（名前
）等が表示されるようになっている。

更に、本実施例では、湾曲部１が上下左右４方向に湾曲
できるものであり、前記表示画面１７には、それぞれの
湾曲方向に対応するマーカ１９と水平軸及び垂直軸を表
示している。

尚、本実施例では、第７図及び第８図に示すように、Ｃ
ＣＤ１５の垂直方向、水平方向と、湾曲手段１４の上下
左右の湾曲方向は、一致させて組み立てている。

しかしながら、組立工程における誤差や寸法誤差等によ
りＣＣＤ１５の垂直、水平方向と湾曲手段１４の湾曲方
向には、ずれが生じることがある。

そこで、本実施例では、湾曲方向補正装置２１によって
ずれを補正することができるようにしている。

前記湾曲方向補正装＠２１は、第１０図に示すように、
操作スイッチ２３と、この操作スイッチ２３の操作によ
り、モニタ１ｏの表示画面１７上に表示されるＸ−Ｙ軸
を発生するＸ−Ｙ軸発生手段２４と、前記操作スイッチ
２３の操作に応じて、湾曲方向のずれを検出する方向ず
れ検出部２５と、前記方向ずれ検出部２５からのずれ情
報に応゛じて、電子計算１９から入力される内視鏡の挿
入方向を座標変換する座標変換部２６とを備えている。

前記Ｘ−Ｙ軸発生手段２４の出力は、映像信号処理回路
７内の渥合器４７にて、映像信号に混合され、モニタ１
１にＸ−Ｙ軸が表示されるようになっている。また、前
記座標変換部２６で座標変換された挿入方向の情報が、
湾曲制御手段８に入力されるようになっている。

次に、第９図を参照して、前記湾曲方向補正装置２１の
操作及び作用について説明する。

湾曲方向補正装置２１の操作スイッチ２３を操作すると
、Ｘ−Ｙ軸発生手段２４によって、モニタ１１の表示画
面１７上に、実線にてＸ−Ｙ軸及び破線にて補正量設定
用のＸ＝−Ｙ−軸が表示される。尚、マーカ１９は、Ｙ
軸、Ｙ軸に固定されている。

ここで、操作スイッチ２３を操作すると、Ｘ′Ｙ′軸は
、原点Ｏを中心に回転する。

そこで、予め目標物Ａを画面の中央（原点０）にくるよ
うに視野を設定し、ｔ　、’、１１制御手段８により左
右（あるいは上下）にビデオスコープ１の湾曲部１３を
振る。そのとき、目標物Ａは、本来ずれがない場合は、
Ｘ軸（あるいはＹ軸）上を移動するが、湾曲方向にずれ
がある場合には、第９図に示すように、Ａ−Ｂ−Ａ−Ｃ
−Ａと移動する。

次に、目標物Ａが、ＢあるいはＣにあるときに、操作ス
イッチ２３の操作によりＸ−軸上にＢあるいはＣがくる
ようにする。

このときのＸ−Ｙ軸とＸ′−Ｙ′軸のなす角をθとし、
方向ずれ検出部２５に記憶させ、座標変換部２６に入力
する。この座標変換部２６では、電子計算機９から、内
視鏡の挿入方向の情報が、（Ｘ、Ｙ）のアドレスで入力
される。この挿入方向（Ｘ、Ｙ）を、座標変換部２６で
角度θだけ移動し、湾曲制御手段８に入力する。尚、前
記座標変換部２６で変換されたアドレス（Ｘ＝、Ｙｌは
、次の式で表される。

＝１５ 前記湾曲制御手段８は、挿入方向（Ｘ＝、Ｙｉに応じて
、湾曲手段１４を制御し、挿入部２の先端部を挿入方向
に向ける。前記湾曲手段１４は、例えば形状記憶合金が
用いられ、第７図及び第８図に示すように、湾曲方向に
応じて上下左右に設けられている。従って、対向する１
対の湾曲手段１４に対して、湾曲内爪に応じて所定の割
合で形状記憶合金に通電を行うことにより、所望の湾曲
量を得ることができる。

このように、本実施例によれば、内視鏡の挿入方向を検
出しで、この挿入方向に挿入部２の先端部が向くように
、湾曲部１３を湾曲させるので、簡単に且つ自動的に、
挿入部２の先端部を挿入方向に向けることができる。

また、本実施例によれば、初めに、湾曲方向のずれを補
正することができるので、内視鏡像における挿入方向と
、湾曲手段１４による湾曲方向とを完全に一致させるこ
とができ、正確に挿入方向に向けて湾曲、挿入すること
ができる。

また、経時変化による湾曲方向のずれにも対応すること
ができる。

また、本実施例のように電気的に湾曲動作させる場合、
挿入方向と湾曲方向にずれが生じた場合、挿入方向を検
出して湾曲させる制御系が発振する虞があるが、本実施
例によれば、これを防止することができる。

第１１図ないし第１４図は本発明の第２実施例に係り、
第１１図は挿入部の先端部を正面から示す説明図、第１
２図は挿入部の先端部を側方から示づ説明図、第１３図
は挿入方向検出手段を示すブロック図、第１４図は湾曲
方向のずれを説明するためにモニタの表示画面を示す説
明図である。

本実施例では、第１１図及び第１２図に示すように、ビ
デオスコープ１の挿入部２の先端部に、多数の超音波振
動子を直線状に配列してなる超音波リニアアレイ２７を
設けている。

また、挿入方向検出手段は、第１３図に示すように、ク
ロック発生器３２で発生したクロックに応じて送信信号
を生成する送信回路３０を有し、この送信回路３０で生
成された送信信号は、遅延線２９ａを経て、マルチプレ
クサ２８によって前記超音波リニアアレイ２７の任意の
振動子群に供給される。そして、この超音波すニアアレ
イ２７の任意の振動子群を駆動することにより、超音波
信号をフォーカシングしながら、水平方向に走査する。

この送信された超音波信号は、体腔壁あるいは管腔等で
反射し、前記超音波リニアアレイ２７で受信される。こ
の超音波リニアアレイ２７で受信した超音波信号は、前
記マルチプレクサ２８、遅延線２９ｂを経て、受信回路
３１に入力される。

この受信回路３１から出力される受信信号は、波形整形
回路３３により整形され、伝搬時間測定部３４で伝搬時
間、すなわち超音波信号を送信してその反射波が戻って
くるまでの時間が計算されて、メモリ３５に入力、記憶
される。尚、前記伝搬時間測定部３４及びメモリ３５に
ば、前記クロック発生器３２からのクロックが入力され
ている。

本実施例では、湾曲手段１４により垂直方向に走査しな
がら、上記操作を繰り返し、最も伝達時間の長い方向を
内視鏡の挿入方向とする。

ただし、長い直線状の管路の場合等、超音波信号の反射
波が戻らない、あるいは長時間かかる場合には、所定の
時間を予め設定しておき、その時間を越えた場合には、
最長時間としてメモリ３５に記憶しておき、同じ最長時
間のデータを示す方向が分布している場合には、その分
布の中心（重心等）を挿入方向とする。

また、湾曲方向のずれの検出は、第１実施例と同様に行
う。ただし、本実施例では、第１４図に示すように、実
際の湾曲方向を画面上で補正し、実際の湾曲方向に対応
するＸ−−Ｙ−軸を破線で小し、マーカ１９を、Ｘ′−
Ｙ＝軸に合わせてずれ補正後のマーカ１９ａに移動させ
る。

また湾曲手段１４としては、第１実施例と同様に、形状
記憶合金を用いる。

その他の構成９作用及び効果は、第１実施例と同様であ
る。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されず、内視鏡の操
作部３に超音波上−タあるいは油圧、空気圧等を用いた
駆動装置を設け、この駆動装置にて、ワイヤを押し引き
することにより、湾曲部１３を湾曲させるようにしても
良い。

また、内視鏡としては、先端部に固体撮像素子を有する
ビデオスコープ１に限らず、イメージガイドにて接眼部
に像を伝達する光学式の内視鏡でも良い。この光学式の
内視鏡の接眼部に外付【ノテレビカメラを接続すること
により、各実施例と同様の湾曲操作を行うことかできる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、内視鏡の挿入方向
を検出して、この挿入方向に挿入部の先端部が向くよう
に湾曲部を湾曲させることができるので、簡単に且つ自
動的に、挿入部の先端部を挿入方向に向けることかでき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は内視鏡装置の構成を示す説明図、第２図は挿入部
の先端側を示す説明図、第３図は挿入方向の検出方法に
おけるステップ１を示すフローチャート、第４図は挿入
方向の検出方法におけるステップ２を示すフローチャー
ト、第５図は挿入方向の検出方法におけるステップ３を
示すフローチャート、第６図はモニタの表示画面を示す
説明図、第７図はＣＯＤと湾曲手段の配置を説明するた
めに挿入部の先端部を正面から示す説明図、第８図はＣ
ＯＤと湾曲手段の配置を説明するために挿入部の先端部
を側方から示す説明図、第９図は湾曲方向のずれを説明
するためにモニタの表示画面を示す説明図、第１０図は
湾曲方向補正装置を示すブロック図、第１１図ないし第
１４図は本発明の第２実旅例に係り、第１１図は挿入部
の先端部を正面から示す説明図、第１２図は挿入部の先
端部を側方から示す説明図、第１３図は挿入方向検出手
段を示すブロック図、第１４図は湾曲方向のずれを説明
するためにモニタの表示画面を示す説明図である。 １・・・ビデオスコープ　　２・・・挿入部８・・・湾
曲制御手段　　　９・・・電子計算機１１・・・モニタ
　　　　　１３・・・湾曲部１４・・・湾曲手段　　　
　１５・・・Ｃ０Ｄ１７・・・表示画面　　　　１８・
・・内視鏡画像１９・・・マーカ　　　　　２０・・・
挿入方向２１・・・湾曲方向補正装置 第３図 ■ ｒ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 挿入部の先端側を湾曲可能な湾曲手段を備えた内視鏡に
   おいて、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つて検出された挿入方向
   に前記挿入部の先端部が向くように、前記湾曲手段を制
   御する制御手段とを設けたことを特徴とする内視鏡。