JP4358494B2 - 内視鏡システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の大きさや、窪みの深さ等を計測できる計測内視鏡装置を備えた内視鏡システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、特許文献1や、特許文献2には、物体の大きさや、窪みの深さ等を計測できる計測内視鏡装置が示されている。この計測内視鏡装置では、内視鏡の観察光学系に視差を有する2つの光学系を設け、2つの光学系の視差を利用して三角測量の原理で物体の大きさや、窪みの深さ等をステレオ計測する構成になっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−248806号公報
【0004】
【特許文献2】
特開2001−275934号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の計測内視鏡では、ある条件においては計測ができてもそれがもつ性能を十分に発揮できない場合がある。その条件とは、計測対象の照明条件、距離条件、向き、計測対象の表面の状態などが次のような場合である。
【0006】
(1)ステレオ計測では、同じ計測対象を計測する場合でも、その原理上、観察画面の中心より周辺で、或いは正面視より斜視で計測対象を計測すると視差を十分に生かしきれない、計測対象の輪郭をはっきり見ることができない等の理由により、性能を十分に発揮できない場合がある。
【0007】
また、従来は計測時に、計測対象を内視鏡の観察画面の中心に配置して正面視する為に操作者が画面を見ながら挿入部の挿入操作と、湾曲部の湾曲操作とを行って内視鏡の位置を修正する作業を行なっている。しかしながら、内視鏡の観察画面が正面視の状態か否かを判断する作業は操作者の感覚に頼っているのが普通であり、操作者は正面視の状態であると判断した場合でも実際には正面視の状態から若干ずれて斜視の状態になるおそれがあることは避けられない。
【0008】
さらに、計測対象を内視鏡の観察画面の中心に配置して正面視する状態まで内視鏡の挿入部の挿入操作と、湾曲部の湾曲操作とを行う上記の内視鏡位置の修正作業は複雑で、容易ではない。そのため、この内視鏡位置の修正作業を省略してしまい、内視鏡の観察画面の周辺部位で斜視による計測をする場合もある。この場合にはステレオ計測時に性能を十分に発揮できない場合があった。
【0009】
(2)計測対象として大きな窪みを計測する場合、窪みの内部に影ができてしまって見にくくなり、窪み内部の計測ポイントを指示する際に指示しにくい場合がある。
【0010】
(3)内面の椅麗なパイプなど、全体的に凹凸の少ない検査対象物では、ステレオ計測時に左右の画像で対応する目印になる物が少ない。そのため、左右の画像の位置的な関連性を取る画像処理手法の「マッチング」が取りにくい場合がある。
【0011】
(4)大きな物体を計測する場合、計測内視鏡の推奨深度範囲内では画像視野内に収まりきらない場合がある。この場合には、推奨深度外で計測せねばならないので、測定精度が十分に得られない場合がある。
【0012】
(5)ステレオ計測は左右の視差のみから、内視鏡先端から計測対象物までの距離と目的の計測対象の寸法の2つのパラメータを算出している。ここで、内視鏡先端と計測対象物との距離の誤差が修正できれば、計測精度向上につながるが従来はその手段は無かった。
【0013】
(6)ステレオ計測時には被検体の内部の挿入された内視鏡の先端を計測対象に近づけ、計測推奨深度内でステレオ計測を行なうことが望ましい。しかしながら、従来は、被検体内部の凹凸や曲がり、空間等により内視鏡を計測対象に十分に近づけることができない場合がある。そのため、測定精度が十分に得られない場合がある。
【0014】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、いかなる条件下でも計測対象の計測を可能にし、計測精度を向上できる内視鏡システムを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、被検体を計測可能な計測内視鏡を備えた内視鏡システムにおいて、前記内視鏡の先端部と計測対象との距離を計測する測距手段と、前記測距手段の計測結果に基づいて、前記内視鏡の先端部と前記計測対象との距離を所定の計測推奨範囲になるように前記内視鏡の先端部の位置を補正する位置補正手段と、前記位置補正手段の補正により前記内視鏡の先端部と前記計測対象との距離が前記計測推奨範囲に入った状態を告知する告知手段とを設けたことを特徴とする内視鏡システムである。
【0016】
請求項2の発明は、前記位置補正手段は、前記内視鏡の先端部と前記計測対象とを正面視するように傾きを補正することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システムである。
【0017】
請求項3の発明は、前記位置補正手段は、処置具進退装置、挿入部進退装置、電動湾曲装置のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システムである。
【0018】
請求項4の発明は、前記測距手段はレーザーであることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システムである。
【0019】
請求項5の発明は、前記計測内視鏡は、視差を有した2つの光路系を有する観察光学系を備え、前記2つの光路系の視差を利用して前記計測対象をステレオ計測可能であり、前記位置補正手段は、前記ステレオ計測による前記計測対象までの距離と前記レーザーの前記測距手段による前記計測対象までの距離とを比較し、その値が一致するように前記内視鏡の湾曲部の湾曲動作及び挿入部の挿入量を補正することを特徴とする請求項4に記載の内視鏡システムである。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態を図1(A)〜(C)乃至図11、図31、図37を参照して説明する。本実施の形態の内視鏡システムには図1(A),(B)に示す計測内視鏡1が設けられている。この計測内視鏡1には少なくとも検査対象空間内に挿入される可撓性を有する柔軟で細長い挿入部2の基端部に中間連結部であるチャンネルポート3が連結されている。このチャンネルポート3にはユニバーサルケーブル4の一端部が連結されている。このユニバーサルケーブル4の他端部は図7に示す後述する内視鏡のベースユニット5に連結されている。
【0026】
また、計測内視鏡1の挿入部2には細長い可撓管部6と、最先端位置に配置されたヘッド部7と、このヘッド部7と可撓管部6との間に介設され、遠隔的に湾曲操作可能な湾曲部8とが設けられている。
【0027】
図2はヘッド部7の内部構造を示すものである。このヘッド部7には通常観察用のヘッド部本体9の先端部に光学アダプタ装着部10が設けられている。この光学アダプタ装着部10には必要に応じて各種の光学アダプタ、例えばステレオ計測アダプタ11が着脱可能に装着されている。
【0028】
ここで、ヘッド部本体9の光学アダプタ装着部10には例えば雄ねじ部が形成されている。また、ステレオ計測アダプタ11の基端部にはこの光学アダプタ装着部10の雄ねじ部に螺着されるねじ穴部が形成されている。そして、ヘッド部本体9の光学アダプタ装着部10の雄ねじ部とステレオ計測アダプタ11のねじ穴部との間が螺着されて連結されるようになっている。なお、本実施の形態の計測内視鏡1は図5に示すようにステレオ計測アダプタ11の取り付け時にはステレオ計測用となり、図6および図31に示すようにステレオ計測アダプタ11を取り外すと二次元画像の通常観察用になる。これにより、光学アダプタの着脱の回数(手間)は従来の半分になり、操作者の疲労軽減に貢献できる。
【0029】
また、通常観察用のヘッド部本体9の先端面には図6に示すように通常観察用の観察光学系12の観察窓12aと、左右一対の照明光学系の照明窓13a,13bと、処置具挿通チャンネル14のチャンネル孔14aとが設けられている。さらに、ヘッド部本体9の内部には観察光学系12に配設された1つの撮像素子、例えばCCD15や、照明窓13a,13bに連結された図示しないライトガイドや、処置具挿通チャンネル14のチャンネルチューブ16などが組み込まれている。
【0030】
また、ステレオ計測アダプタ11の先端面には図1(C)に示すようにステレオ計測用の観察光学系17の観察窓17aと、左右一対の照明光学系の照明窓18a,18bと、処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aとが設けられている。ここで、ステレオ計測アダプタ11の観察窓17aと、照明窓18a,18bと、チャンネル孔19aとは通常観察用のヘッド部本体9の観察窓12aと、照明窓13a,13bと、チャンネル孔14aとそれぞれ対応する位置に配置されている。そして、ヘッド部本体9の光学アダプタ装着部10にステレオ計測アダプタ11が取付けられた場合にはステレオ計測アダプタ11の観察光学系17と通常観察用のヘッド部本体9の観察窓12aとの間が連結され、同時に各照明窓18a,18bの各ライトガイド18a1,18b1(図3に示す)と照明窓13a,13bとの間、および処置具挿通チャンネル19のチャンネルパイプ19bとチャンネル孔14aとの間がそれぞれ連結されるようになっている。
【0031】
さらに、ステレオ計測用の観察光学系17には図4に示すように視差を有する左右一対の対物レンズ20a,20bが設けられている。これら左右2つの対物レンズ20a,20bの前面には観察窓17aを形成する平行平板ガラス21が配設されている。これにより複雑な形状の対物レンズを用いても水密を確実に確保できる。さらに、左右の対物レンズ20a,20bの後面側には共通の後方レンズ群22が配設されている。そして、左右の対物レンズ20a,20bの像は、後方レンズ群22およびヘッド部本体9の観察光学系12を経てCCD15上の異なる位置に結像するようになっている。
【0032】
また、ステレオ計測アダプタ11にはアダプタ本体23と、このアダプタ本体23に組み付けられるカバー24とが設けられている。ここで、カバー24の基端部には図4に示すようにアダプタ本体23の外周面に外嵌される略リング状の嵌合部25が形成されている。
【0033】
さらに、アダプタ本体23の外周面には図3に示すように2つのねじ穴26が形成されている。これら2つのねじ穴26の各中心線は斜めに交差する状態で配置されている。そして、カバー24の嵌合部25がアダプタ本体23の外周面に外嵌された状態で、嵌合部25の外から固定ねじ27がアダプタ本体23の2つのねじ穴26にそれぞれ螺挿されるようになっている。これにより、カバー24とアダプタ本体23とを固定ねじ27で斜め方向から2ヶ所で固定し、固定ねじ27の締め付けによるカバー24とアダプタ本体23との回転ずれ(傾き)を防止するようになっている。
【0034】
また、図3に示すようにカバー24の嵌合部25とアダプタ本体23の外周面との外嵌部分にはアダプタ本体23とカバー24との間の空間28を塞ぎ、接着作業効率を上げる為のスペーサー29が設けられている。
【0035】
さらに、本実施の形態では図2に示すようにステレオ計測アダプタ11における処置具挿通チャンネル19のチャンネルパイプ19bに位置決め用フランジ30が形成されている。この位置決め用フランジ30はアダプタ本体23の端面に突き当ててチャンネルパイプ19bの取付け位置を位置決めするものである。この位置決め用フランジ30の外径寸法はカバー24の先端面に形成されたチャンネル孔19aの穴径φdより大きくなるように設定されている。これにより、この位置決め用フランジ30がカバー24の先端面のチャンネル孔19aから脱落しないようにしている。
【0036】
また、図1(C)に示すようにステレオ計測アダプタ11における左右一対の対物レンズ20a,20bが画角違いの双眼アダプタの場合、左右の照明窓18a,18bの各照明レンズの配光特性は左右の対物レンズ20a,20bのそれぞれの画角に合わせて広角、狭角配光にそれぞれ設定されている。例えば、左対物レンズ20aの画角が100°程度の広角、右対物レンズ20bの画角が70°程度の狭角にそれぞれ設定されている場合にはこれに合わせて左の照明窓18aの照明レンズの配光特性は広角、右の照明窓18bの照明レンズの配光特性は狭角にそれぞれ設定されている。これにより、左対物レンズ20aによる広角画像と、右対物レンズ20bによる狭角画像とをそれぞれ鮮明に観察することができる。
【0037】
さらに、挿入部2の内部には照明光を伝送するライトガイドと、観察光学系に配設された例えばCCD15などに接続された信号線と、湾曲部8を湾曲操作する複数、本実施の形態では4本のアングルワイヤ(操作ワイヤ)などがそれぞれ配設されている。
【0038】
ここで、本実施の形態では例えば上下湾曲操作用の2本のアングルワイヤと、左右湾曲操作用の2本のアングルワイヤとが設けられている。そして、挿入部2の湾曲部8は上下湾曲操作用の2本のアングルワイヤによって上下方向に、また左右湾曲操作用の2本のアングルワイヤによって左右方向にそれぞれ牽引操作され、上下方向、左右方向の4方向、およびこれらを組み合わせた任意の方向に湾曲変形可能になっている。
【0039】
また、図1(B)に示すように挿入部2の可撓管部6の基端部にはチャンネルポート3の先端部が連結されている。このチャンネルポート3には使用者が片手で把持可能なグリップ部3aが設けられている。このグリップ部3aの後端部にはチャンネル開口部3bと、ユニバーサルケーブル連結部3cとが並設されている。さらに、ユニバーサルケーブル4の内部には挿入部2側から延出されるライトガイドと、信号線と、4本のアングルワイヤなどが延設されている。
【0040】
また、ユニバーサルケーブル4の基端部はベースユニット5に連結されている。このベースユニット5には、図7に示すように湾曲部8を湾曲駆動する電動湾曲装置(湾曲駆動機構)51と、この電動湾曲装置51の動作を制御する電動湾曲制御部52と、カメラコントロールユニット(CCU)53などが内蔵されている。ここで、電動湾曲装置52には湾曲部8を上下、左右の各方向に湾曲操作する上下湾曲操作用および左右湾曲操作用の各アングルワイヤをそれぞれ牽引する上下湾曲操作用および左右湾曲操作用の各駆動機構部が設けられている。これらの駆動機構部には湾曲部8を湾曲する湾曲操作用の駆動力を発生させる駆動源となる湾曲モータ54と、この電動湾曲装置52の出力軸の回転量を検出するポテンショメータ55などがそれぞれ設けられている。
【0041】
そして、電動湾曲装置51の上下湾曲操作用の駆動機構部により上下湾曲操作用の2本のアングルワイヤが牽引動作され、また、左右湾曲操作用の駆動機構部によって左右湾曲操作用の2本のアングルワイヤが牽引動作されることにより、湾曲部8が上下方向、左右方向の4方向、およびこれらを組み合わせた任意の方向に遠隔にて湾曲動作を行なうようになっている。このとき、各ポテンショメータ55によって電動湾曲装置52の出力軸の回転位置を検知し、ポテンショメータ55による各アングルワイヤの位置制御により湾曲部8の湾曲動作の制御を行なっている。
【0042】
また、カメラコントロールユニット53には挿入部2内のCCD15に先端が接続された信号線15aの基端部が接続されている。そして、CCD15で撮像された内視鏡観察像の画像データは電気信号に変換されて信号線15aを介してカメラコントロールユニット53に伝送されるようになっている。さらに、このカメラコントロールユニット53には表示用のモニタ56が接続されている。そして、このモニタ56にCCD15で撮像された内視鏡観察像の画像が表示されるようになっている。
【0043】
また、ベースユニット5には計測内視鏡1の駆動用の主要な機械を収容する固定ユニット57が接続されている。この固定ユニット57には電源ユニット58と、光源装置59と、記録ユニット60とが収容されている。さらに、固定ユニット57には計測内視鏡1を操作するリモートコントローラー(以下、リモコンと略記する)61が接続されている。このリモコン61はチャンネルポート3に着脱可能に連結されている。
【0044】
また、リモコン61には少なくとも計測内視鏡1の湾曲部8の湾曲方向を上下左右方向に遠隔的に湾曲操作するための指示入力手段であるジョイスティック62と、パワーボタン63と、センタリングボタン64とが設けられている。パワーボタン63は電源ユニット58のスイッチ58aに接続されている。
【0045】
また、リモコン61には、可変抵抗器65と、A/D変換部66とが設けられている。可変抵抗器65は、ジョイスティック62の傾き方向及び角度に応じて抵抗値が変化する。さらに、A/D変換部66は、可変抵抗器65の抵抗値から電圧変換されるアナログの電圧値をA/D変換する。
【0046】
このリモコン用A/D変換部66は、ベースユニット5内の電動湾曲制御部52に電気的に接続されている。そして、リモコン用A/D変換部66でデジタル化された湾曲指示信号が電動湾曲制御部52に送信されるようになっている。
【0047】
また、電動湾曲制御部52にはマイクロコンピュータ(以下、マイコンと略記する)67と、D/Aコンバータ68と、アンプ69と、ポテンショメータ用AD変換部70とが設けられている。ここで、マイコン67はリモコン用A/D変換部66と通信ケーブルによって電気的に接続されている。そして、このマイコン67ではリモコン61からの湾曲指示信号に対応するデジタルの駆動信号を生成するようになっている。このマイコン67から出力されるデジタルの駆動信号はD/Aコンバータ68に入力され、アナログの駆動信号に変換されるようになっている。さらに、D/Aコンバータ68の出力側はアンプ69を介して湾曲モータ54に接続されている。そして、D/Aコンバータ68で変換されたアナログの駆動信号をアンプ69によって増幅処理し、各湾曲モータ54に出力するようになっている。
【0048】
さらに、マイコン67は、CPU、プログラムが記憶されているROM、RAMを有すると共に、差分演算部71と、ポテンショメータ用AD変換部70とを有している。ポテンショメータ用AD変換部70の入力側は各ポテンショメータ55、出力側は差分演算部71にそれぞれ接続されている。そして、ポテンショメータ用AD変換部70は各ポテンショメータ55の回転位置を示す抵抗値をA/D変換するようになっている。また、差分演算部71にはポテンショメータ用AD変換部70からの出力信号が入力され、各ポテンショメータ55で検知した電動湾曲装置52の出力軸の回転量をリモコン用A/D変換部66からの湾曲指示信号との差分を取ってフィードバック制御を行なうようになっている。
【0049】
さらに、マイコン67には湾曲モータ制御部72と、パラメータ格納部73とが設けられている。湾曲モータ制御部72にはリモコン61のセンタリングボタン64とパラメータ格納部73とが接続されている。パラメータ格納部73に格納されたパラメータは、センタリングボタン64の指示を受けて一時的に湾曲部8を動作させる動作量を表し、具体的には、電動湾曲制御部52の各出力軸の回転量を表す。この回転量は、ポテンショメータ55によって検出される出力軸の回転量によって決まるが、マイコン67内では各ポテンショメータ55の全抵抗値をある単位で分割し、デジタル変換したものを扱う。そして、湾曲モータ制御部72ではセンタリングボタン64からの指示を受けて、パラメータ格納部73に格納しているセンタリングパラメータを用いてセンタリング指示信号を発するようになっている。
【0050】
また、本実施の形態の内視鏡システムには図7に示すように計測内視鏡1の挿入部2を自動挿入する挿入部進退装置74と、処置具進退装置75とが設けられている。挿入部進退装置74には図8(A)に示すように内視鏡1の挿入部2を進退させる為の一対の転動ローラー76a,76bと、図8(B)に示すように各転動ローラー76a,76bを回転駆動させる駆動力を発生するモーター77a,77bとが設けられている。ここで、計測内視鏡1の挿入部2は一対の転動ローラー76a,76b間に挟まれる状態でセットされる。
【0051】
さらに、各転動ローラー76a,76bの回転軸はモーター77a,77bの一端側にギヤ部78a,78bを介してそれぞれ連結されている。なお、モーター77a,77bの他端部には各モーター77a,77bの回転量を検知するエンコーダー79a,79bが装着されている。
【0052】
また、図1(A)に示すように計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aにはフックアセンブリ80が挿通されている。このフックアセンブリ80には操作ワイヤ80aと、この操作ワイヤ80aの先端部に連結された略U字状のフック部80bとが設けられている。
【0053】
また、フックアセンブリ80を使用する場合には次の通りの操作でフックアセンブリ80が計測内視鏡1の挿入部2の処置具挿通チャンネル14、19内にセットされる。すなわち、フックアセンブリ80の操作ワイヤ80aの基端部が挿入部2におけるヘッド部7の先端側チャンネル孔19aに挿入される。このとき、フックアセンブリ80の操作ワイヤ80aは挿入部2の処置具挿通チャンネル14、19内を通して挿入部2のチャンネルポート3側に延出される。そして、この操作ワイヤ80aの延出端部はチャンネルポート3のチャンネル開口部3bを通り、外部側に引き出される。
【0054】
この状態で、計測内視鏡1のチャンネルポート3には処置具進退装置75が装着される。この処置具進退装置75には図1(B)に示すようにフックアセンブリ80の操作ワイヤ80aを進退させる為の一対の転動ローラー81a,81bと、各転動ローラー81a,81bを回転駆動させる駆動力を発生するモーター82a,82bとが設けられている。ここで、フックアセンブリ80の操作ワイヤ80aは一対の転動ローラー81a,81b間に挟まれる状態でセットされる。
【0055】
さらに、各転動ローラー81a,81bの回転軸はモーター82a,82bの一端側にギヤ部83a,83bを介してそれぞれ連結されている。なお、モーター82a,82bの他端部には各モーター82a,82bの回転量を検知するエンコーダー84a,84bが装着されている。
【0056】
また、計測内視鏡1のベースユニット5には挿入部進退装置74の動作を制御する進退モータ制御部85と、処置具進退装置75の動作を制御する処置具モータ制御部86とが設けられている。ここで、進退モータ制御部85には入力端側にカウンタ87を介してエンコーダー79a,79bが接続され、出力端側にモーター77a,77bが接続されている。同様に、処置具モータ制御部86には入力端側にカウンタ88を介してエンコーダー84a,84bが接続され、出力端側にモーター82a,82bが接続されている。
【0057】
また、固定ユニット57にはステレオ計測処理部89と、位置検出部90と、補正量演算部91とがさらに設けられている。ここで、ステレオ計測処理部89はステレオ計測用の観察光学系17の左右一対の対物レンズ20a,20bの視差を利用して三角測量の原理で物体の大きさや、窪みの深さ等をステレオ計測する場合にステレオデータを処理する機能を有する。さらに、位置検出部90は具体的に計測対象と内視鏡1の先端面との傾き、距離を演算する機能を有する。また、補正量演算部91は、この傾き量、距離を元に傾き補正量、距離補正量を演算する機能を有する。
【0058】
ステレオ計測処理部89および位置検出部90の入力側にはカメラコントロールユニット53が接続されている。さらに、ステレオ計測処理部89と、位置検出部90との間、および位置検出部90と補正量演算部91との間はそれぞれ接続されている。
【0059】
また、リモコン61には計測内視鏡1による計測環境を最適化する計測最適化ボタン(補正手段)92が設けられている。この計測最適化ボタン92は位置検出部90に接続されている。さらに、補正量演算部91には湾曲モータ制御部72と、進退モータ制御部85と、処置具モータ制御部86とがそれぞれ接続されている。
【0060】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の内視鏡システムでは計測内視鏡1の使用時には挿入部2のヘッド部7の光学アダプタ装着部10に必要に応じて各種の光学アダプタ、例えばステレオ計測アダプタ11が着脱可能に装着される。そして、被検体をステレオ計測する場合には図5に示すようにヘッド部7の光学アダプタ装着部10にステレオ計測アダプタ11が取り付けられる。これにより、ステレオ計測用の計測内視鏡1として使用される。ここで、図6に示すようにステレオ計測アダプタ11を取り外すと二次元画像の通常観察用の計測内視鏡1として使用される。
【0061】
さらに、計測内視鏡1の使用時には図1(A)に示すように計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aにフックアセンブリ80が挿通される。このとき、フックアセンブリ80の操作ワイヤ80aは挿入部2の処置具挿通チャンネル14、19内を通して挿入部2のチャンネルポート3側に延出される。
【0062】
そして、この操作ワイヤ80aの延出端部はチャンネルポート3のチャンネル開口部3bを通り、外部側に引き出される。このとき、チャンネルポート3のチャンネル開口部3bから外部側に引き出された操作ワイヤ80aの延出端部は図1(B)に示すように処置具進退装置75の一対の転動ローラー81a,81b間に挿入された状態にセットされる。このように計測内視鏡1の準備が終了した後、図8(A)に示すように計測内視鏡1の挿入部2が被検体N1の検査対象空間N2内に挿入される。
【0063】
次に、この計測内視鏡1の挿入部2の挿入作業について図37のフローチャートを参照して説明する。この計測内視鏡1の挿入部2の挿入作業時には計測内視鏡1の挿入部2がパイプなどの被検体N1の検査対象空間N2内に挿入される(ステップS31)。
【0064】
さらに、計測内視鏡1の挿入作業中は検査対象空間N2内の状態が計測内視鏡1によって内視鏡観察される。この内視鏡観察時には内視鏡1のヘッド部7の内部に組み込まれたCCD15が得た撮像信号はCCU53にて映像信号に変換され、その信号がモニタ56に送信される。これにより、内視鏡観察がモニタ56に表示される。このとき、CCU53からステレオ計測処理部89には同じ信号が送信される。そして、このステレオ計測処理部89によってステレオデータが処理される。
【0065】
また、計測内視鏡1の内視鏡観察によって例えば図9に示すように例えばガスタービンエンジン93のタービンブレード94などの計測対象が発見される。このように計測対象のタービンブレード94が発見された時点で、図10(A)に示すように挿入部2の先端部がタービンブレード94の近傍位置に導かれる。
【0066】
続いて、処置具進退装置75が駆動され、フックアセンブリ80を伸ばしてチャンネル孔19aの前方に突出させる操作が行なわれる。そして、このフックアセンブリ80のフック部80bを図10(B)に示すように計測対象のタービンブレード94の近辺に引っ掛けて計測対象のタービンブレード94に対して内視鏡1の先端を係止する(ステップS32)。
【0067】
この状態で、リモコン61の計測最適化ボタン92を押すことにより、次の計測最適化処理が行われる。計測最適化ボタン92を押す動作にともないCCU53から出力される信号が位置検出部90に送信される(ステップS33)。このとき、位置検出部90ではステレオ計測処理部89から送信される信号に基づいて計測対象と内視鏡1の先端との位置関係情報を入手する。そして、この位置検出部90では具体的に計測対象と内視鏡1の先端面との傾き、距離を演算する(ステップS34)。
【0068】
続いて、ステップS35で補正量演算部91では、この傾き量、距離の演算データを元に傾き補正量、距離補正量を次の通り演算する。すなわち、図11に示すように内視鏡1の先端面に理想的に正面となる理想平面P1を設定し、この理想平面P1に対し、計測対象M1の3次元的傾きφ、ψを算出する。さらに、計測対象Mlの画面上の中心と内視鏡1の先端との距離Lを算出する。
【0069】
このφ、ψが0に近づく(傾きが無くなる)ようにLを計測に最適な距離La〜Lb内に収まるように処置具進退装置75、挿入部進退装置74、電動湾曲装置51を動作させる。(ステップS36,S37,S38)
例えば、タービンブレード94は曲面である為、最大限観察面積が大きくなるようにする。また、パイプも曲面であるが計測対象を指定することで、その位置を中心に均一に極力正面視する湾曲部8の湾曲方向と湾曲量および挿入部2の押し込み量を計算する。
【0070】
なお、鉗子の使用などによりフックアセンブリ80の進退が不可能な場合は挿入部進退装置74、電動湾曲装置51の動作のみとなる。さらに、回転量検知にはエンコーダーではなくポテンショメーターを使用してもよい。この回転量から進退量を進退モーター制御部62、処置具モーター制御部70で算出、検知する。
【0071】
なお、電動湾曲装置51の動作はポテンショメーター55、挿入部進退装置74の動作はエンコーダー79a,79b、処置具進退装置75の動作はエンコーダー84a,84bの移動量をそれぞれ反映して行う。
【0072】
そして、ステップS39で、φ、ψ≒0、La<L<Lbとなる場合、図10(C)に示すように計測対象のタービンブレード94を計測内視鏡1の観察画面の中心に位置させ、正面視させることができる。
【0073】
このとき、タービンブレード94に対して内視鏡1の先端をフックアセンブリ80で係止していることにより、内視鏡1の挿入部2を自動湾曲・自動挿入する際に内視鏡1の先端が動いても目標となる計測対象のタービンブレード94を見失わない。ここで、自動湾曲・自動挿入の結果、内視鏡1の先端と計測対象のタービンブレード94との間の距離が変わるようであれば、チャンネルポート3の処置具進退装置75で、フックアセンブリ80の突出量を調節する。
【0074】
そして、φ、ψ≒0、La<L<Lbとなる場合、計測状態が最適であることを示す信号が補正量算出部91よりモニタ56へ送信される(ステップS40)。
【0075】
その信号を操作者が確認し、計測を行うと良い(ステップS41)。そうすることで最適な計測条件を作り出すことができる。
【0076】
また、ステレオ計測では左右2つの対物レンズ20a,20bの視差のみから計測を行う為、計測対象の大きさ(長さ)と内視鏡1と計測対象物との距離の2つのパラメータを算出している。ここで、フックアセンブリ80の進退量を検知できれば、内視鏡1の先端から計測対象のタービンブレード94までの距離が物理的に測定できる。そのため、その測定結果をステレオ計測に反映させ、内視鏡1と計測対象物との距離の誤差を修正することで、ステレオ計測の精度補正を行うことができ、計測精度の向上を図ることができる。
【0077】
さらに、ステレオ計測の際に光学ズームにて計測対象を拡大すると、計測ポイントを詳細に指示できることで、より高精度に計測を行うことができる。
【0078】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の内視鏡システムでは計測内視鏡1の使用時に計測内視鏡1の内視鏡観察によって例えばガスタービンエンジン93のタービンブレード94などの計測対象が発見された際にフックアセンブリ80のフック部80bを図10(B)に示すように計測対象のタービンブレード94の近辺に引っ掛けて計測対象のタービンブレード94に対して内視鏡1の先端を半固定する作業が行われる。続いて、この状態で、リモコン61の計測最適化ボタン92を押すことにより、湾曲モータ制御部72による湾曲制御や、挿入部進退装置74による挿入部2の挿入量の制御を行うことにより、図10(C)に示すように計測対象のタービンブレード94を計測内視鏡1の観察画面の中心に位置させ、正面視させることができる。そして、計測対象のタービンブレード94を計測内視鏡1で正面視している状態で、ステレオ計測を行うことにより,計測精度は最大限良くなる。そのため、ステレオ計測内視鏡1による計測時には複雑な操作も無く、計測対象を計測内視鏡1の観察画面の中心に位置させて正面視することができるので、ステレオ計測内視鏡1の性能を十分に生かせ、計測精度を向上させることができる。
【0079】
また、第1の実施の形態ではヘッド部7のチャンネル孔19aを左右一対の対物レンズ20a,20b間の中心線上に配置した例を示したが、図12(A)に示す第1の変形例や、図12(B)に示す第2の変形例のように左右一対の対物レンズ20a,20b間の中心線CL1の右側に偏って配置してもよく、また左側に偏って配置してもよい。
【0080】
また、図13は本発明の第2の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第1の実施の形態(図1(A)〜(C)乃至図11、図31、図37参照)の内視鏡システムの構成を次の通り変更したものである。
【0081】
すなわち、本実施の形態では計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19に補助照明ライトガイド101を挿通したものである。この補助照明ライトガイド101の先端部には照明用プリズム102が配設されている。そして、補助照明ライトガイド101を通して軸方向に導光された補助照明光は照明用プリズム102で略直角に屈曲されて計測内視鏡1の挿入方向と交差する方向に照射されるようになっている。
【0082】
そこで、本実施の形態では計測内視鏡1の照明窓18a,18bから照射されるメインの照明光の照射方向とは異なる方向を計測内視鏡1の補助照明ライトガイド101から照射される補助照明光によって照明することができる。そして、その補助ライトガイド101を軸方向に進退操作、及び回転操作することで、窪み等の検査対象物に適切な照明を当てることできる。そのため、窪み等の検査対象物に影などの死角を生じさせない。それにより計測ポイントを正確に指示でき、ステレオ計測の性能を十分に引き出すことが可能になる。
【0083】
また、図14(A)は第2の実施の形態(図13参照)の計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19に挿入される補助照明ライトガイド101の第1の変形例を示す。本変形例では補助照明ライトガイド101の先端部に軸方向とは異なる方向、例えば前方斜め下向き方向に向けて屈曲された曲がり癖部101aをライトガイド101自体に設けたものである。この補助照明ライトガイド101の先端部の曲がり癖部101aは弾性体であってチャンネル孔19aより突出した際に、その向きに曲がるようにしたものである。
【0084】
また、図14(B)は第2の実施の形態の計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19に挿入される補助照明ライトガイド101の第2の変形例を示す。本変形例では補助照明ライトガイド101の先端部に前方斜め上向き方向に向けて屈曲された曲がり癖部101bをライトガイド101自体に設けたものである。さらに、本変形例の補助照明ライトガイド101の先端部には照明用プリズム102が配設されていない。そして、本変形例の補助照明ライトガイド101の先端部の曲がり癖部101bはチャンネル孔19aより突出した際に、前方斜め上向き方向に曲がり、その方向を補助照明光によって照明することができるようにしたものである。
【0085】
また、図15(A)は第2の実施の形態の計測内視鏡1の第1の変形例を示す。本変形例は計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19の先端部に前方斜め下向き方向に曲がるチャンネル曲がり部103aをチャンネル19自体に設けたものである。そして、本変形例では全長に亙り真っ直ぐな直管状の補助照明ライトガイド101を使用する場合であっても処置具挿通チャンネル19のチャンネル曲がり部103aを通ることにより、補助照明ライトガイド101の先端部がチャンネル孔19aより突出した際に、前方斜め下向き方向に曲がるようにしたものである。
【0086】
また、図15(B)は第2の実施の形態の計測内視鏡1の第2の変形例を示す。本変形例は計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19の先端部に前方斜め上向き方向に曲がるチャンネル曲がり部103bをチャンネル19自体に設けたものである。そして、本変形例では全長に亙り真っ直ぐな直管状の補助照明ライトガイド101を使用する場合であっても処置具挿通チャンネル19のチャンネル曲がり部103bを通ることにより、補助照明ライトガイド101の先端部がチャンネル孔19aより突出した際に、前方斜め上向き方向に曲がるようにしたものである。
【0087】
そして、上記図14(A),(B)、図15(A),(B)の各変形例でも第2の実施の形態の計測内視鏡1と同様に計測内視鏡1の照明窓18a,18bから照射されるメインの照明光の照射方向とは異なる方向を計測内視鏡1の補助照明ライトガイド101から照射される補助照明光によって照明することができる。そして、その補助ライトガイド101を軸方向に進退操作、及び回転操作することで、窪み等の検査対象物に適切な照明を当てることできる。そのため、窪み等の検査対象物に影などの死角を生じさせない。それにより計測ポイントを正確に指示でき、ステレオ計測の性能を十分に引き出すことが可能になる。
【0088】
また、図16は本発明の第3の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第1の実施の形態(図1(A)〜(C)乃至図11、図31、図37参照)の計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19に反射鏡付きプローブ110を挿通する構成にしたものである。この反射鏡付きプローブ110にはプローブ本体112の先端部に反射鏡111が回動軸113を中心に回動可能に連結されている。反射鏡111の基端部にはリンクアーム114の先端が回動ピン115を介して回動可能に連結されている。
【0089】
さらに、反射鏡付きプローブ110には反射鏡111の回動角度を調整する操作ワイヤ116が設けられている。この操作ワイヤ116の先端部にはリンクアーム114の基端部が回動ピン117を介して回動可能に連結されている。
【0090】
そして、本実施の形態では内視鏡1の照明窓18a,18bから照射される照明光を反射する反射鏡を備えた反射鏡付きプローブ110をチャンネル19に挿通する。その後、プローブ110を軸方向に進退する操作、及び軸回り方向の回転操作、また反射鏡111の角度を可変する操作を行うことで内視鏡1の先端からの照明光を計測対象に対して好適な状態で適宜、照射することができる。そのため、計測対象に影などの死角を生じさせない。それにより計測ポイントを正確に指示でき、ステレオ計測の性能を十分に引き出すことが可能になる。
【0091】
また、図17(A)は第3の実施の形態の計測内視鏡1における反射鏡付きプローブ110の第1の変形例を示す。本変形例では略山形に屈曲された屈曲部を備えた山形の反射鏡付きプローブ121を設けたものである。
【0092】
さらに、図17(B)は第3の実施の形態の計測内視鏡1の反射鏡付きプローブ110の第2の変形例を示す。本変形例は略三角プリズム形の屈曲部を備えた山形の反射鏡付きプローブ122を設けたものである。
【0093】
また、図18(A)は第3の実施の形態の計測内視鏡1における反射鏡付きプローブ110の第3の変形例を示す。本変形例では略かまぼこ形に成形された凸面鏡形の反射鏡を備えた山形の反射鏡付きプローブ121を設けたものである。
【0094】
さらに、図18(B)は第3の実施の形態の計測内視鏡1の反射鏡付きプローブ110の第4の変形例を示す。本変形例は略円弧状断面の円弧形状部を備えた凹面鏡形の反射鏡付きプローブ124を設けたものである。
【0095】
そして、上記図17(A),(B)、図18(A),(B)の各変形例でも第3の実施の形態の計測内視鏡1と同様にプローブ121〜124をそれぞれ軸方向に進退する操作、及び軸回り方向の回転操作、また反射鏡の角度を可変する操作を行うことで内視鏡1の先端からの照明光を計測対象に対して好適な状態で効率的に適宜、反射して照射することができる。そのため、計測対象に影などの死角を生じさせない。それにより計測ポイントを正確に指示でき、ステレオ計測の性能を十分に引き出すことが可能になる。
【0096】
また、図19〜図22は本発明の第4の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第1の実施の形態(図1(A)〜(C)乃至図11、図31、図37参照)の計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに挿通されるフックアセンブリ80に代えて図19に示すようにレーザー装置131を設けたものである。
【0097】
すなわち、本実施の形態のレーザー装置131にはレーザーガイド132の先端に計測対象(例えばパイプ内面N2)にレーザーで格子パターン135を照射する投影手段としての例えばマスク手段133が設けられている。さらに、図20に示すようにレーザーガイド132の先端にはプリズム134が配設されていてもよく、状況に合わせて適切なタイプを選択すればよい。
【0098】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態では計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル19にレーザー装置131のレーザーガイド132を挿通し、図21に示すように計測対象近辺のパイプ内面N2およびその周辺に格子パターン135をレーザーで照射する。
【0099】
そして、計測内視鏡1によるパイプ内面N2の計測において投影された格子パターン135を図22に示すように左右画像136L,136Rのマッチングに使用する為、パイプ内面N2のように表面の凹凸や模様等が少ない検査対象物でもマッチングが確実に行える。そのため、ステレオ計測の性能を十分に引き出すことが可能になる。
【0100】
なお、計測内視鏡1によるパイプ内面N2の計測時には図23に示すように計測内視鏡1の湾曲部8をパイプ内面N2に正対させる状態に湾曲操作することにより、正面視の状態で計測対象のパイプ内面N2を計測することができる。そのため、ステレオ計測の計測精度を向上できる。
【0101】
また、図24(A),(B)は第4の実施の形態(図19〜図22参照)の内視鏡システムの第1の変形例を示すものである。本変形例のレーザー装置141では図24(A)に示すように処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに挿通されるレーザーガイド142が設けられている。このレーザーガイド142の基端部には図24(B)に示すようにレーザー光源143との間に格子パターンフィルター144が設けられている。この格子パターンフィルター144にはレーザーで格子パターン135を照射する投影手段としての例えばマスク手段145が設けられている。
【0102】
また、図25(A),(B)は第4の実施の形態の内視鏡システムの第2の変形例を示すものである。本変形例の目印投影装置151では図25(A)に示すように処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに挿通されるライトガイド152が設けられている。このライトガイド152の基端部には図25(B)に示すように通常照明用ライトガイド152bと、ライトガイドの繊維形状が投影できるドット投影用ライトガイド152aとが設けられている。そして、光源装置153を切り替え式にするなどの手段により、通常照明用ライトガイド152bと、ドット投影用ライトガイド152aとを適宜、選択的に使用することができる。
【0103】
なお、本変形例のようにレーザーではなく可視光線を用いれば通常の光源装置を使用すればよく、レーザー発振機が不要になる。また、赤外線あるいは紫外線とそれを受光できるCCDを使用すれば暗い状態でも格子を確認することが可能になる。さらに、パターンは格子以外でもドットパターンや、同心円パターンや、その他、幾何学模様以外のパターンでも良い。
【0104】
また、図26(A),(B)は第4の実施の形態の内視鏡システムの第3の変形例を示す。本変形例には計測内視鏡1に2つのチャンネル孔19a1,19a2が設けられている。さらに、本変形例のレーザー装置161には各チャンネル孔19a1,19a2に挿通される2つのレーザーガイド162a,162bが設けられている。
【0105】
また、各レーザーガイド162a,162bの基端部には図26(B)に示すようにレーザー発振機163との間にレーザースプリッター164が介設されている。そして、レーザー発振機163から出力されるレーザー光はレーザースプリッター164で2分割されて各レーザーガイド162a,162bに入射されるようになっている。さらに、各レーザーガイド162a,162bから出射される2つのレーザー光を重ね合わせ、干渉縞を作り出すことにより、表示パターンを形成する構成になっている。
【0106】
なお、図26(A),(B)の第3の変形例はレーザーではなく可視光線、赤外線、紫外線などを使用して干渉縞を作り出しても良い。
【0107】
また、図27および図28(A),(B)は本発明の内視鏡システムの第5の実施の形態を示すものである。本実施の形態は図28(A)に示すように計測内視鏡1における処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに挿通される計測補正治具181を設けたものである。なお、図27は本実施の形態の計測内視鏡1における制御回路全体の概略構成を示すものである。本実施の形態の制御回路ではステレオ計測処理部89にスケール計測入力部171が接続されている。
【0108】
また、図28(A)は計測内視鏡1における挿入部2の先端部分に本実施の形態の計測補正治具181を装着させた状態を示す。この計測補正治具181には処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに挿通される操作ワイヤ182の先端部に平板状の目盛プレート183が立設されている。この目盛プレート183には図28(B)に示すようにプレート面に予め長さのわかっている基準長を示す2つの基準長目盛り184a,184bが設けられている。
【0109】
そして、本実施の形態の計測内視鏡1による計測対象の計測時には、まず計測補正治具16を伸ばして計測推奨深度範囲外の計測対象に計測補正治具16の目盛プレート183を当て付ける。この状態で、その補正治具181の基準長目盛り184a,184bを計測し、その基準長の計測結果をあらかじめわかっている長さに修正することで、遠距離計測に発生する誤差の補正を行う。
【0110】
この時の動作を図27にて説明すると、補正治具181の基準長目盛り184a,184bにて得た計測結果(ここでは操作者が画像を通じて認識)をスケール計測入力部171に入力すると、ステレオ計測処理部89に、この値を代入することで計測処理がなされ、その結果がステレオ計測処理部89よりモニター56へ送信される。
【0111】
その後、計測対象を計測することで、遠距離で生じる誤差を補正して計測精度を向上させることが可能になる。
【0112】
また、図29は第5の実施の形態(図27および図28(A),(B)参照)の計測内視鏡1における計測補正治具181の変形例を示すものである。本変形例は棒状の計測補正治具191を設けたものである。この計測補正治具191の操作ロッド192の先端部には軸方向に離れた位置に配置された2つの基準長目盛り193a,193bが設けられている。各基準長目盛り193a,193b間の間隔は予め長さがわかっている基準長に設定されている。そして、本変形例の計測補正治具191でも第5の実施の形態の計測補正治具181と同様に使用することができる。
【0113】
また、図30、図32、図33、図35は本発明の内視鏡システムの第6の実施の形態を示すものである。本実施の形態は図32に示すように計測内視鏡1における処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに挿通される測距プローブ202を設けたものである。この測距プローブ202は内視鏡1の先端からプローブ202の先端までの距離を検知するものである。
【0114】
なお、図30は本実施の形態の計測内視鏡1における制御回路全体の概略構成を示すものである。本実施の形態の制御回路ではステレオ計測処理部89にプローブ計測処理部201が接続されている。このプローブ計測処理部201には処置具進退装置75の動作を制御する処置具モータ制御部86が接続されている。
【0115】
次に、この計測内視鏡1による計測対象の計測作業について図33のフローチャートを参照して説明する。まず、この計測内視鏡1の挿入部2が被検体の検査対象空間内に挿入される(ステップS11)。
【0116】
そして、本実施の形態の計測内視鏡1による計測対象の計測時には、図32に示すように処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに測距プローブ202を挿通して、そのプローブ202を計測対象に当て付ける。この状態で、計測対象までの距離Lを正確に測定することができる(ステップS12)。その距離情報をステレオ計測の計算に反映する(ステップS13)ことで、計測対象の計測結果の誤差を少なくし計測精度を向上させることが可能になる。
【0117】
なお、測距方法は処置具進退装置75を使用して、プローブ202の進退量を検知する方法でもよい。この場合の動作は図35のフローチャートの通りとなる。そして、図30に示すようにプローブ202の計測結果がプローブ計測処理部201からステレオ計測処理部89に送信される。
【0118】
さらに、本実施の形態の測距プローブ202は、内視鏡1の先端からプローブ202の先端までの突出長Lを一定にすることができる。そのため、計測時にそのプローブ202を計測対象に当て付けることで計測対象までの距離を一定に保つことができる。これにより、一つの計測対象を安定して複数方向から計測を行うことができ、計測精度を向上させることが可能になる。
【0119】
また、図34および図38は本発明の内視鏡システムの第7の実施の形態を示すものである。本実施の形態は図34に示すように計測内視鏡1における処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aに把持鉗子211を挿通させたものである。
【0120】
また、図38は本実施の形態の計測内視鏡1による計測対象物の計測作業を説明するためのフローチャートである。すなわち、本実施の形態では、計測内視鏡1の挿入部2がパイプなどの被検体の検査対象空間内に挿入される(ステップS51)。
【0121】
その後、図34に示すように把持鉗子211を延出し、この把持鉗子211の把持部212で計測対象物213を把持する(ステップS52)。この状態で、把持鉗子211の把持部212で計測対象物213を掴んだままの状態で引き寄せる(ステップS53)。
【0122】
そして、次のステップS54で把持鉗子211の把持部212で把持された計測対象物213が計測推奨深度内に近づいたか否かが判断される。そして、計測対象物213が計測推奨深度内に寄った時点で、計測機能をONし(ステップS55)、計測を行うことで計測の精度を向上させることができる。
【0123】
なお、計測推奨範囲内に入ったことを操作者に告知する(ステップS56)手段を設けてもよい。
【0124】
また、図36および図39は本発明の内視鏡システムの第8の実施の形態を示すものである。本実施の形態は図36に示すように計測内視鏡1における処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19aにフックアセンブリ80を挿通させたものである。
【0125】
また、図39は本実施の形態の計測内視鏡1による計測対象物の計測作業を説明するためのフローチャートである。すなわち、本実施の形態では、計測内視鏡1の挿入部2がパイプなどの被検体の検査対象空間内に挿入される(ステップS61)。
【0126】
その後、図36に示すようにフックアセンブリ80を延出して計測対象物213の近辺にフック部80bを引っ掛けて係止する(ステップS62)。続いて、係止されたフックアセンブリ80をガイドワイヤーとして内視鏡1をさらに挿入し、計測対象物213に近づける(ステップS63)。
【0127】
そして、次のステップS64で計測対象物213が計測推奨深度内に近づいたか否かが判断される。そして、計測対象物213が計測推奨深度内に寄った時点で、計測機能をONし(ステップS65)、計測を行うことで計測の精度を向上させることができる。
【0128】
なお、計測推奨範囲内に入ったことを操作者に告知する(ステップS66)手段を設けてもよい。
【0129】
したがって、本実施の形態では内視鏡1の先端部が、計測対象物213に近づき、計測対象物213が計測推奨深度内に寄ったところで計測を行うことができるので、計測の精度を向上させることができる。
【0130】
なお、上記の把持鉗子211や、フックアセンブリ80を処置具進退装置75によって自動挿入することにより、計測対象物213と内視鏡1の先端との距離を検知し、その距離が計測推奨範囲内になった場合に計測機能が働くようにしてもよい。
【0131】
また、図40は本発明の内視鏡システムの第9の実施の形態を示すものである。本実施の形態はガスタービンエンジン221の検査において、計測対象であるロータ223に近接するステーター222に内視鏡1をフックアセンブリ80にて係止する構成にしたものである。これにより、ガスタービンエンジン221のロータ223を安定して検査・計測を行うことが可能となる。
【0132】
また、図41および図42は本発明の内視鏡システムの第10の実施の形態を示すものである。本実施の形態は内視鏡1の先端にレーザー等による測距手段224を設けたものである。
【0133】
そして、図42のフローチャートに示すようにステレオ計測による計測対象までの距離Hs情報と、レーザー測距手段224による計測対象までの距離HL情報を照合し、その値が一致するように湾曲部8の湾曲動作、挿入部2の挿入量を補正する。HsとHLとが一致した時点(Hs=HL)で計測を行うと最も高い精度が得られる。湾曲部8の湾曲動作、挿入部2の挿入動作は自動で行う構成にしても良い。
【0134】
また、図43(A),(B)は本発明の内視鏡システムの第11の実施の形態を示すものである。本実施の形態は計測内視鏡1の手元側操作部分の各構成要素の位置関係(チャンネルポート3とリモコン61の位置関係)と、内視鏡1の先端の各構成要素の位置関係(観察光学系17の観察窓17aと、処置具挿通チャンネル19のチャンネル孔19a)とを略一致させたものである。これにより、操作に違和感を生じさせないようになり、操作性を向上させることができる。
【0135】
また、図44(A)〜(C)は本発明の内視鏡システムの第12の実施の形態を示すものである。本実施の形態では図44(A)に示すように計測内視鏡1の処置具挿通チャンネル14のチャンネルチューブ16の先端部に曲がりが上を向く曲がり癖部16aを設けている。そして、このチャンネルチューブ16の曲がり癖部16aが上を向く方向を内視鏡1のヘッド部7の上方向にあわせて組み付ける。これにより、湾曲操作部をフリーにしても、図44(B)に示すように内視鏡1の先端部は若干上を向く為、湾曲操作をすることなくパイプ231の内腔231aの中央を内視鏡1の観察画面の中心に合わせ、パイプ231の内面をほぼ一望することができる。
【0136】
ここで、チャンネルチューブ16に曲がり癖部16aがない場合には図45(A),(B)に示すように湾曲操作部をフリーにした際に、図45(A)に示すように内視鏡1の先端部が略直線状態で保持される。そのため、この状態では内視鏡1の観察画面にはパイプ231の内腔231aの中央から外れた部分が片寄った状態で表示されることになる。したがって、本実施の形態ではこの内視鏡1の観察画面をパイプ231の内腔231aの中央に合わせることができ、従来に比べてパイプ231の内腔231aを観察しやすくすることができる。
【0137】
また、図46は本発明の内視鏡システムの第13の実施の形態を示すものである。本実施の形態では第1の実施の形態の計測内視鏡1の光学アダプタ装着部10に側視型の光学アダプタ241が装着されている。この光学アダプタ241の側面には観察光学系246の観察窓243と、照明光学系の照明窓244とが設けられている。
【0138】
さらに、観察窓243にはプリズム245が配設されている。このプリズム245のプリズム反射面245aの裏には遮光板249が配設されている。また、照明窓244には照明用ライトガイド248が連結されている。この照明用ライトガイド248は観察光学系246の下方に配設されている。
【0139】
そして、本実施の形態では遮光板249が照明用ライトガイド248とプリズム245のプリズム反射面245aとの間に配設されている。これにより、照明用ライトガイド248から漏れた光が観察光学系246の対物レンズに入らないようにしている。遮光板249はプリズム反射面245aだけでなくプリズム角245b、レンズ枠250にかけて覆うように配置しても良い。
【0140】
さらに、ライトガイド248には遮光性のあるパイプ、チューブ等の管状部材251を被せ、照明用ライトガイド248から漏れた光が観察光学系246の対物レンズに入らないようにしている。管状部材251はシリコン製などの保護チューブに遮光塗料を塗布したものでも良い。
【0141】
また、図47〜図49は本発明の内視鏡システムの第14の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第13の実施の形態(図46参照)の計測内視鏡1における側視型の光学アダプタ241の軸方向にチャンネル孔252を設け、補助スコープ253を挿通したものである。
【0142】
この場合には図48に示すようにカメラコントロールユニット53により、1つのモニタ56で側視型の光学アダプタ241の画像56aと補助スコープ253の画像56bとが一緒に観察でき、挿入方向の確認と側面検査とが同時に行える為、作業効率を向上できる。
【0143】
なお、側視型の光学アダプタ241の画像56aと補助スコープ253の画像56bはその表示の位置関係や大きさを入れ替えたり、同じ大きさにすることもできる。
【0144】
また、図49に示すように補助照明ライトガイド101の先端部に照明用プリズム102が配設され、内視鏡1の挿入方向と交差する方向に照明できる補助ライトガイド101をチャンネル孔252に挿通することにより、観察方向(側方)の照明を充実し、より遠方や影のない観察・計測をすることが可能になる。
【0145】
また、図50は本発明の内視鏡システムの第15の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第1の実施の形態の計測内視鏡1の光学アダプタ装着部10に装着される光学アダプタ261の外観形状を次の通り構成したものである。すなわち、本実施の形態の光学アダプタ261の外周面には軸方向の略中央部位に大径部262が形成されている。この大径部262の前側には先端に向かうにしたがって外径が徐々に小さくなる前側傾斜面263が形成されている。さらに、大径部262の後ろ側には後端に向かうにしたがって外径が徐々に小さくなる後ろ側傾斜面264が形成されている。ここで、前側傾斜面263の傾斜角度αと後ろ側傾斜面264の傾斜角度βとは常にα>βの関係に設定されている。
【0146】
そこで、本実施の形態の光学アダプタ261では大径部262の前側に前側傾斜面263、大径部262の後ろ側に後ろ側傾斜面264を設けたので、確実に観察体N2から内視鏡1が抜去出来るように、内部構造が複雑な穴には入らない。また、前側傾斜面263の傾斜角度αと後ろ側傾斜面264の傾斜角度βとは常にα>βの関係に設定したので、観察体N2に光学アダプタ261が挿入できたら確実に抜くことができる。
【0147】
さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
(付記項1) 内視鏡システムにおいて、計測環境を最適化する補正手段を有することを特徴とする内視鏡システム。
【0148】
(付記項2) 前記補正手段は内視鏡先端部を検査物体の近傍で固定する固定手段を有することを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0149】
(付記項3) 前記固定手段とは、チャンネルに挿通して使用するフックアセンブリであることを特徴とする付記項2に記載の内視鏡システム。
【0150】
(付記項4) 前記固定手段とは、チャンネルに挿通して使用する把持鉗子であることを特徴とする付記項2に記載の内視鏡システム。
【0151】
(付記項5) 前記補正手段は、内視鏡先端部と物体との位置関係を補正する位置補正手段であることを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0152】
(付記項6) 位置補正手段は、前記検知手段による計測結果をもとに、内視鏡先端部と物体との距離を計測に適正な距離に移動させる位置決定手段であることを特徴とする付記項5に記載の内視鏡システム。
【0153】
(付記項7) 前記位置決定手段は湾曲手段であることを特徴とする付記項6に記載の内視鏡システム。
【0154】
(付記項8) 前記湾曲手段は、前記検知手段による計測結果をもとに、モーターの回転量を制御し、ワイヤーを引っ張り内視鏡先端の湾曲をかけるものであることを特徴とする付記項7に記載の内視鏡システム。
【0155】
(付記項9) 前記位置決定手段は挿入部進退機構であることを特徴とする付記項6に記載の内視鏡システム。
【0156】
(付記項10) 前記挿入部進退機構は、回転量が制御されるモーター、ローラー、ポテンショメーター、プロセッサーからなるものであることを特徴とする付記項9に記載の内視鏡システム。
【0157】
(付記項11) 前記位置決定手段とは、チャンネルに挿通して、計測対象を把持できる計測対象把持手段であることを特徴とする付記項6に記載の内視鏡システム。
【0158】
(付記項12) 前記計測対象把持手段とは、把持鉗子であることを特徴とする付記項11に記載の内視鏡システム。
【0159】
(付記項13) 前記位置決定手段とは、チャンネルに挿通して、計測対象近辺に係止し、内視鏡の挿入案内路を形成する挿入案内手段であることを特徴とする付記項6に記載の内視鏡システム。
【0160】
(付記項14) 前記挿入案内手段は、フックアセンブリであることを特徴とする付記項13に記載の内視鏡システム。
【0161】
(付記項15) 前記位置決定手段は、内視鏡先端と計測対象物との相対距離を一定に保つ手段であることを特徴とする付記項6に記載の内視鏡システム。
【0162】
(付記項16) 前記補助手段は補助照明手段であることを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0163】
(付記項17) 前記補助照明手段は光ファイバーと光源装置とからなることを特徴とする付記項16に記載の内視鏡システム。
【0164】
(付記項18) 前記光ファイバーは内視鏡の軸方向に対し交差する方向に照明することを特徴とする付記項17に記載の内視鏡システム。
【0165】
(付記項19) 前記補助照明手段は反射鏡とからなることを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0166】
(付記項20) 前記補正手段は測距手段であることを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0167】
(付記項21) 前記測距手段とは、レーザー測距手段であることを特徴とする付記項20に記載の内視鏡システム。
【0168】
(付記項22) 前記測距手段とは、進退位置検出機能を有するプローブであることを特徴とする付記項20に記載の内視鏡システム。
【0169】
(付記項23) 前記測距手段とは、内視鏡先端と計測対象との間の距離を測れる、目盛りを有するプローブであることを特徴とする付記項20に記載の内視鏡システム。
【0170】
(付記項24) 前記補助手段は視野内に目印を投影する物であることを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0171】
(付記項25) 前記目印を投影する物とは、レーザーにより格子チャートを投影するものであることを特徴とする付記項24に記載の内視鏡システム。
【0172】
(付記項25−2) 前記目印を投影する物とは、可視光、赤外線、紫外線を用いて投影するものであることを特徴とする付記項24に記載の内視鏡システム。
【0173】
(付記項26) 前記補正手段とは、チャンネルに挿通されるプローブ先端に基準長を示したチャートを備えたものであることを特徴とする付記項1に記載の内視鏡システム。
【0174】
(付記項1〜26の従来技術) 特開平10−248806や特開2001−275934のように、2つの光学系の視差を利用し、三角測量の原理で物体の大きさ、窪みの深さ等を計測できる計測内視鏡装置が一般的に知られている。
【0175】
(付記項1〜26が解決しようとする課題) ところが従来の計測内視鏡では、ある条件においては計測ができてもそれがもつ性能を十分に発揮できない場合があった。その条件とは、下記のように計測対象の照明条件、距離条件、向き、計測対象の表面の状態などであった。
【0176】
(1)ステレオ計測は、その原理上、画面の中心より周辺で、正面視より斜視で計測すると同じ計測対象を計測する場合でも、視差を十分に生かしきれない、輪郭をはっきり見ることができない等の理由により、性能を十分に発揮できない場合があった。
【0177】
また従来は計測時に、計測対象を画面の中心にして正面視する為に操作者が画面を見ながら湾曲・挿入操作を行っており、その正面視も操作者の感覚に頼っており、若干の斜視になるのは避けられなかった。または、上記の作業は複雑で容易ではない為に省略してしまい、画面の周辺で斜視による計測をする場合もあった。
【0178】
(2)大きな窪みを計測する場合、窪みの内部に影ができてしまって見にくくなり、窪み内部の計測ポイントを指示する際に指示しにくい場合があった。
【0179】
(3)内面の椅麗なパイプなど、全体的に凹凸の少ない検査対象物では、左右の画像で対応する目印になる物が少なく、左右の画像の位置的な関連性を取る画像処理手法の「マッチング」が取りにくい場合があった。
【0180】
(4)大きな物体を計測する場合、計測内視鏡の推奨深度範囲内では画像視野内に収まりきらない為、推奨深度外で計測せねばならない場合があった。
【0181】
(5)ステレオ計測は左右の視差のみから、内視鏡先端から計測対象物までの距離と目的の計測対象の寸法の2つのパラメータを算出している。内視鏡先端と計測対象物との距離の誤差が修正できれば、計測精度向上につながるがその手段は無かった。
【0182】
(6)従来は、計測対象と計測推奨深度内に近づきたかったが、被検体内部の凹凸や曲がり、空間等により内視鏡を挿入しきれず、十分に近づけない場合があった。
【0183】
(付記項1〜26の目的) 本願ではこれらを考慮し、いかなる条件下でも計測を可能にし、計測精度を向上できる手段を提供することを目的としている。
【0184】
【発明の効果】
本発明によれば、いかなる条件下でも計測対象の計測を可能にし、計測精度を向上できる内視鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の内視鏡システムの第1の実施の形態を示すもので、(A)は計測内視鏡の挿入部の先端部分を示す斜視図、(B)は計測内視鏡の手元側操作部に処置具進退装置を装着した状態を示す概略構成図、(C)は計測内視鏡の挿入部の先端面を示す平面図。
【図2】 第1の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部分の内部構成を示す縦断面図。
【図3】 図2のIII−III線断面図
【図4】 第1の実施の形態のステレオ計測用の2つの観察光学系を示す縦断面図。
【図5】 第1の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部に光学アダプタを装着した状態を示す斜視図。
【図6】 第1の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部から光学アダプタを取外した状態を示す斜視図。
【図7】 第1の実施の形態の計測内視鏡における制御回路全体の概略構成図。
【図8】 (A)は第1の実施の形態の計測内視鏡に挿入部進退装置を装着した状態を示す概略構成図、(B)は挿入部進退装置の内部構成を示す縦断面図。
【図9】 第1の実施の形態の計測内視鏡における計測対象のタービンブレードを示す斜視図。
【図10】 第1の実施の形態の計測内視鏡におけるステレオ計測時の挿入部の先端部分の位置修正動作の手順を説明するもので、(A)は挿入部の先端部が計測対象に接近された状態を示す側面図、(B)はフック処置具をタービンブレードに引っ掛けて係止させた状態を示す側面図、(C)は挿入部の先端部を計測対象に正面視させる位置まで挿入部の先端部分を位置修正した状態を示す側面図。
【図11】 第1の実施の形態の計測内視鏡における計測対象の画面上の中心と内視鏡先端との距離を算出する動作を説明するための説明図。
【図12】 (A)は第1の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端面の第1の変形例を示す平面図、(B)は第1の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端面の第2の変形例を示す平面図。
【図13】 本発明の内視鏡システムの第2の実施の形態の計測内視鏡を示す要部の縦断面図。
【図14】 (A)は第2の実施の形態の計測内視鏡のチャンネルに挿入されるライトガイドの第1の変形例を示す要部の縦断面図、(B)は第2の実施の形態の計測内視鏡のチャンネルに挿入されるライトガイドの第2の変形例を示す要部の縦断面図。
【図15】 (A)は第2の実施の形態の計測内視鏡の第1の変形例を示す要部の縦断面図、(B)は第2の実施の形態の計測内視鏡の第2の変形例を示す要部の縦断面図。
【図16】 本発明の内視鏡システムの第3の実施の形態の計測内視鏡を示す要部の側面図。
【図17】 (A)は第3の実施の形態の計測内視鏡の第1の変形例を示す要部の斜視図、(B)は第3の実施の形態の計測内視鏡の第2の変形例を示す要部の斜視図。
【図18】 (A)は第3の実施の形態の計測内視鏡の第3の変形例を示す要部の斜視図、(B)は第3の実施の形態の計測内視鏡の第4の変形例を示す要部の斜視図。
【図19】 本発明の内視鏡システムの第4の実施の形態を示す要部の斜視図。
【図20】 第4の実施の形態の内視鏡システムの使用状態を示す要部の側面図。
【図21】 第4の実施の形態の内視鏡システムの使用時におけるパイプ内周面にレーザー光による格子パターンを投影した状態を説明するための説明図。
【図22】 第4の実施の形態の内視鏡システムの使用時における左右の観察光学系の各観察画像を説明するための説明図。
【図23】 第4の実施の形態の内視鏡システムの使用時の内視鏡操作の変形例を示す要部の側面図。
【図24】 第4の実施の形態の内視鏡システムの第1の変形例を示すもので、(A)は内視鏡の挿入部の先端部分を示す要部の斜視図、(B)はレーザー光源の周辺部分を示す要部の斜視図。
【図25】 第4の実施の形態の内視鏡システムの第2の変形例を示すもので、(A)は内視鏡の挿入部の先端部分を示す要部の斜視図、(B)は光源の周辺部分を示す要部の斜視図。
【図26】 第4の実施の形態の内視鏡システムの第3の変形例を示すもので、(A)は内視鏡の挿入部の先端部分を示す要部の斜視図、(B)はレーザー光源の周辺部分を示す要部の斜視図。
【図27】 本発明の内視鏡システムの第5の実施の形態の計測内視鏡における制御回路全体の概略構成図。
【図28】 (A)は第5の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部分に計測補正治具を装着させた状態を示す要部の側面図、(B)は計測補正治具の目盛を示す平面図。
【図29】 第5の実施の形態の計測内視鏡における計測補正治具の変形例を示す要部の側面図。
【図30】 本発明の内視鏡システムの第6の実施の形態の計測内視鏡における制御回路全体の概略構成図。
【図31】 第1の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部分の内部構成を示す縦断面図。
【図32】 第6の実施の形態の計測内視鏡の使用状態を示す要部の側面図。
【図33】 第6の実施の形態の計測内視鏡の使用時に内視鏡先端からプローブ先端までの距離を測定して計測対象の計測結果に反映させる補正処理の作業手順を説明するためのフローチャート。
【図34】 本発明の内視鏡システムの第7の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部分を示す要部の斜視図。
【図35】 第6の実施の形態の計測内視鏡の使用時に内視鏡先端からプローブ先端までの距離を測定して計測対象の計測結果に反映させる補正処理の作業手順を説明するためのフローチャート。
【図36】 本発明の内視鏡システムの第8の実施の形態の計測内視鏡における挿入部の先端部分を示す要部の斜視図。
【図37】 第1の実施の形態の計測内視鏡の使用時に内視鏡先端からプローブ先端までの距離を測定して計測対象の計測結果に反映させる補正処理の作業手順を説明するためのフローチャート。
【図38】 本発明の第7の実施の形態の計測内視鏡における補正処理の作業手順を説明するためのフローチャート。
【図39】 第8の実施の形態の計測内視鏡における補正処理の作業手順を説明するためのフローチャート。
【図40】 本発明の内視鏡システムの第9の実施の形態の計測内視鏡におけるガスタービンエンジン検査状態を示す要部の側面図。
【図41】 本発明の内視鏡システムの第10の実施の形態の計測内視鏡における計測対象までの距離計測状態を示す要部の斜視図。
【図42】 第10の実施の形態の計測内視鏡における補正処理の作業手順を説明するためのフローチャート。
【図43】 本発明の内視鏡システムの第11の実施の形態の計測内視鏡を示すもので、(A)は手元側の操作部を示す斜視図、(B)は同背面図。
【図44】 本発明の内視鏡システムの第12の実施の形態の計測内視鏡を示すもので、(A)は曲がり癖を持つチャンネルチューブを示す側面図、(B)は(A)のチャンネルチューブを内視鏡の挿入部に組み付けた状態を示す側面図、(C)はパイプ内面の観察状態を示す正面図。
【図45】 (A)は検査対象のパイプ内に内視鏡の挿入部を挿入する状態を示す側面図、(B)はパイプ内面の観察状態を示す正面図。
【図46】 本発明の内視鏡システムの第13の実施の形態の計測内視鏡を示す要部の縦断面図。
【図47】 本発明の内視鏡システムの第14の実施の形態の計測内視鏡を示す要部の縦断面図。
【図48】 第14の実施の形態の計測内視鏡によるモニターの画像を示す平面図。
【図49】 第14の実施の形態の計測内視鏡のチャンネルに補助ライトガイドを挿通させた状態を示す要部の縦断面図。
【図50】 本発明の内視鏡システムの第15の実施の形態の計測内視鏡を示す要部の側面図。
【符号の説明】
1 計測内視鏡
2 挿入部
8 湾曲部
51 電動湾曲装置
61 リモコン
74 内視鏡自動挿入装置
75 処置具進退装置
80 フック処置具
80b フック部
92 計測最適化ボタン(補正手段)
Claims (5)
- 被検体を計測可能な計測内視鏡を備えた内視鏡システムにおいて、
前記内視鏡の先端部と計測対象との距離を計測する測距手段と、
前記測距手段の計測結果に基づいて、前記内視鏡の先端部と前記計測対象との距離を所定の計測推奨範囲になるように前記内視鏡の先端部の位置を補正する位置補正手段と、
前記位置補正手段の補正により前記内視鏡の先端部と前記計測対象との距離が前記計測推奨範囲に入った状態を告知する告知手段とを設けたことを特徴とする内視鏡システム。 - 前記位置補正手段は、前記内視鏡の先端部と前記計測対象とを正面視するように傾きを補正することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記位置補正手段は、処置具進退装置、挿入部進退装置、電動湾曲装置のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記測距手段はレーザーであることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記計測内視鏡は、視差を有した2つの光路系を有する観察光学系を備え、
前記2つの光路系の視差を利用して前記計測対象をステレオ計測可能であり、
前記位置補正手段は、前記ステレオ計測による前記計測対象までの距離と前記レーザーの前記測距手段による前記計測対象までの距離とを比較し、その値が一致するように前記内視鏡の湾曲部の湾曲動作及び挿入部の挿入量を補正することを特徴とする請求項4に記載の内視鏡システム。
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