内視鏡システム
【課題】内視鏡装置の挿入部の物体内、物体外を確実に検出可能とすること。
【解決手段】挿入部１０を物体Ｏの挿入口Ｉから挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムは、可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調されるように該可視光源を制御する変調部１２を備え、変調された可視光を照明光として発する照明ユニット１４と、前記変調された可視光を検出する検出部１６と、前記検出部１６の検出結果に基づいて、前記挿入部１０が物体内にあるかどうかを判断する判断部１８と、を備え、前記照明ユニット１４を物体外部に配置し、前記検出部１６を前記挿入部１０に配置する。
【解決手段】挿入部１０を物体Ｏの挿入口Ｉから挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムは、可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調されるように該可視光源を制御する変調部１２を備え、変調された可視光を照明光として発する照明ユニット１４と、前記変調された可視光を検出する検出部１６と、前記検出部１６の検出結果に基づいて、前記挿入部１０が物体内にあるかどうかを判断する判断部１８と、を備え、前記照明ユニット１４を物体外部に配置し、前記検出部１６を前記挿入部１０に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置の挿入部を物体の挿入口から挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置においては、観察対象である物体内面を照明するための光源として、レーザなどの発光点の小さなものや、紫外光や青色光などの比較的高エネルギーな光を放射するものが用いられている。
【０００３】
このような光源装置から放射される放射光に対し、人体の最大露光許容量（ＭＰＥ）は眼に対するものと皮膚に対するものとで大きく異なっている。すなわち、眼に対するＭＰＥに対し、皮膚に対するＭＰＥは数十倍以上大きな値となっている。そこで、生体用内視鏡装置においては、体外では眼に対するＭＰＥに基づく光量上限を設定し、また体内では皮膚に対する光量上限を想定しつつ、観察に必要な光量で発光させるように制御するため、体内、体外を検出する検出手段が望まれている。
【０００４】
また、被検者がまぶしさに対して不快に感じるのを防ぐ目的においても、体内、体外を検出する検出手段が望まれている。
【０００５】
一方、工業用内視鏡装置にあっては、光源装置の寿命を延ばしたり、省電力を達成するために、挿入部が観察対象物体の外に有る場合には光源を停止したり減光したりする目的で、やはり、観察対象物体内、物体外を検出する検出手段が望まれている。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、蛍光灯のフリッカをスコープ先端に取り付けた検出器で検出することで、生体内、生体外を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４３１６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、蛍光灯のフリッカを利用しているため、生体用内視鏡装置においては蛍光灯を用いていない診察室では体内外を検出することができず、工業用内視鏡装置においても蛍光灯を用いていない観察環境では観察対象物体内外を検出することができない。また、部屋に蛍光灯が有った場合でも、他の照明装置が併用されている場合には、これらの光に埋もれて蛍光灯のフリッカを確実に検出できない恐れが有る。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、内視鏡装置の挿入部の物体内、物体外を確実に検出可能とする内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の内視鏡システムの一態様は、
内視鏡装置の挿入部を物体の挿入口から挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムにおいて、
可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調されるように該可視光源を制御する変調部を備え、変調された可視光を照明光として発する照明ユニットと、
前記変調された可視光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記挿入部が物体内にあるかどうかを判断する判断部と、
を具備し、
前記照明ユニットは物体外部に配置され、前記検出部は前記挿入部に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定のパターンで強度変調された可視光を照明ユニットより能動的に発し、内視鏡装置の挿入部での該変調された可視光の検出状態により、該挿入部が物体内にあるかどうか判別するので、内視鏡装置の挿入部の物体内、物体外を確実に検出可能とす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】
【００１２】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムの概略構成図であり、図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける判断部の動作フローチャートを示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る内視鏡システムの使用状況の例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける照明ユニットの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、図４の内視鏡装置の照明に係わる構成を示す図である。
【図６】図６は、図４の内視鏡装置のスコープ先端部を示す斜視図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける変調部の機能を説明するための図である。
【図８】図８は、第１実施形態の変形例に係る内視鏡システムにおける変調部の機能を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡装置のスコープ先端部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係る内視鏡システムの使用状況の例を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る内視鏡システムにおける照明ユニットの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の照明ユニットの制御回路の動作フローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムは、図１（Ａ）に示すように、物体Ｏの挿入口Ｉから挿入される内視鏡装置の挿入部１０と、可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調（点滅）されるように該可視光源を制御する変調部１２を備え、上記所定のパターンで強度変調された可視光（以下、変調可視光と称する。）を照明光として発する照明ユニット１４と、該照明ユニット１４から発せられた上記変調可視光を検出する検出部１６と、該検出部１６の検出結果に基づいて、挿入部１０が物体内にあるかどうかを判断する判断部１８と、から構成される。ここで、照明ユニット１４は物体外部に配置され、検出部１６は挿入部１０に配置されている。
【００１４】
このような内視鏡システムでは、判断部１８は、内視鏡装置の動作開始に伴って、図１（Ｂ）に示すように、まず、検出部１６の検出結果を受け、その検出結果より、検出部１６で変調可視光が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１）。ここで、検出部１６で変調可視光が検出されていると判別した場合には、挿入部１０が物体外にあると判断して、その旨を出力する（ステップＳ２）。その後、内視鏡装置の動作終了か否かを判別し（ステップＳ３）、まだ動作終了でなければ、上記ステップＳ１に戻る。
【００１５】
一方、挿入部１０が物体内にある場合には、変調可視光は当該物体Ｏで遮られて、検出部１６に入射しない。したがって、上記ステップＳ１において、検出部１６で変調可視光が検出されなくなったと判別したならば、判断部１８は、挿入部１０が物体内にあると判断して、その旨を出力する（ステップＳ４）。その後、上記ステップＳ３に進んで、内視鏡装置の動作終了か否かを判別し、まだ動作終了でなければ、上記ステップＳ１に戻る。
【００１６】
そして、上記ステップＳ３において、内視鏡装置の動作終了と判別したならば、動作を終了する。
【００１７】
なお、ここでは、何れの判断結果も出力するとしたが、少なくとも一方の判断結果を出力すれば、該判断部１８の出力を受ける部材は、当該判断結果が出力されているか否かにより、挿入部１０が物体内、物体外の何れであるかを知ることができる。
【００１８】
以下、内視鏡装置が生体の管腔に挿入部１０を挿入して使用する生体用内視鏡装置である場合を例に、より具体的な構成を説明する。
図２に示すように、内視鏡観察時に、医師等の作業者ＯＰは、左手で内視鏡装置の操作部２０を保持し、右手で挿入部１０を保持して、被検者ＳＵの管腔の挿入口Ｉ、例えば口や鼻より該挿入部１０を挿入する。
【００１９】
照明ユニット１４は、被検者ＳＵの管腔外であって、管腔に挿入部１０を挿入するときに作業者ＯＰの手元である管腔の挿入口Ｉを照明可能な位置に配置される。具体的には、照明ユニット１４は、たとえば作業室の天井に取り付けられている。
【００２０】
照明ユニット１４は、図３に示すように、照明光源としての複数の白色ＬＥＤ２２が搭載された基板２４と、白色ＬＥＤ２２の発光を制御する制御回路２６とを有している。制御回路２６は、予め決められた所定のパターンで、白色ＬＥＤ２２を点滅制御させるものであり、上述した変調部１２としての機能を備える。なお、この所定のパターンは、人間が点滅を認識できず、連続点灯していると誤認できるのに十分早い周期、たとえば３０Ｈｚより高速で点滅するパターンであることが必要であり、その詳細は後述する。
【００２１】
また、照明ユニット１４は、該照明ユニット１４を天井等に固定する固定部２８と、基板２４を取り囲む筐体３０と、該筐体３０に設けられ、白色ＬＥＤ２２から放射された照明光（変調可視光）を外部に照射する照明光照射窓３２と、を有している。
【００２２】
一方、生体用内視鏡装置は、図４に示すように、医師等の作業者ＯＰが手に持って作業を行うスコープ部３４と、トロリＴに搭載される本体部３６と、に分離可能に構成されている。具体的には、スコープ部３４から延在する接続ケーブル３８が、本体部３６のコネクタ等の接続部４０に対して着脱可能に構成されている。
【００２３】
なお、トロリＴとは、内視鏡装置を搭載する移動可能なラックを言い、本体部３６に加えて、モニタＭの他、撮影画像を印刷するプリンタ等が搭載されるものである。このトロリＴには、特に図示はしていないが、スコープ部３４を保持する保持部が設けられており、本体部３６にスコープ部３４を接続した状態で、スコープ部３４を吊り下げて保持できるようになっている。使用時にはスコープ部３４を保持部から外して使用する。
【００２４】
本体部３６は、スコープ部３４に電力を供給し、またスコープ部３４の先端に配された撮像部（後述）が撮影した画像を処理したりする画像処理装置（ビデオプロセッサ）４２と、例えばスコープ部３４の先端から照明光を放射するための光源装置４４を含む内視鏡観察に必要な様々な部材と、を備え、撮像部が撮影した画像等を表示するモニタＭと接続している。
【００２５】
なお、上述した判断部１８は、画像処理装置４２内に構成しても良いし、光源装置４４内に構成しても良いし、それらとは独立して本体部３６内に構成しても構わない。
【００２６】
また、図４では、画像処理装置４２と光源装置４４を一つの本体部３６の筐体内に組み込んだ例を示したが、それぞれ別筐体でなる複数の装置を組み合わせて全体として一つの本体部３６を構成するものであっても構わない。
【００２７】
光源装置４４は、例えば、図５に示すように、発光点の小さなレーザや、紫外光、青色光などの比較的高エネルギーな光を放射するＬＥＤといった励起光源４６と、該励起光源４６からその励起光を集光する光学系４８とを備え、さらに特に図示はしていないが、励起光源４６の発光量や発光タイミングを制御する光源制御部を備えている。一方、照明対象物に対しては、白色光等の観察に適した波長の光で照明されることが必要である。そこで、スコープ部３４の先端部には、波長変換部５０が搭載されている。そして、励起光源４６と波長変換部５０とは、光ファイバ５２で接続されている。すなわち、光ファイバ５２は、接続ケーブル３８とスコープ部３４の内部に配置されている。よって、励起光源４６から射出された励起光が光ファイバ５２を経由して波長変換部５０に照射されると、波長変換部５０から照明光が放射され、照明光は照明対象物に向かって照射される。
【００２８】
なお、接続ケーブル３８内には、光ファイバ５２に加えて、スコープ部３４と本体部３６との間の電気配線も形成されていることは言うまでもない。
【００２９】
一方、スコープ部３４は、上述したように、医師等の作業者ＯＰが右手でその先端近傍を保持して生体の管腔に挿入操作する挿入部１０と、作業者が左手で持って操作する操作部２０と、によって構成されている。挿入部１０は、管腔の屈曲に応じて容易に変形可能に構成され、操作部２０の操作や医師等の作業者ＯＰの操作により湾曲する湾曲部５４と、該湾曲部５４の先端部に設けられた、変形しない硬質部５６と、からなる。この硬質部５６の先端面には、図６に示すように、照明光を射出する二つの照明光射出部５８と、照明光により照射された照明対象物を撮像する撮像部６０と、鉗子等を挿入するチャネル６２と、が設けられている。照明光射出部５８の硬質部５６内部に、上記波長変換部５０が搭載されている。また、撮像部６０の硬質部５６内部に、撮像光学系と、可視光を検出可能なＣＣＤ等の不図示撮像素子と、が搭載されている。
【００３０】
ここで、撮像部６０の撮像素子は、可視光を検出可能であるため、照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２から放射される変調照明光（白色光）を検出することが可能である。よって、本実施形態では、撮像素子を上記検出部１６として用いて変調照明光を検出する。
【００３１】
なお、撮像素子は、所定のフレームレート、例えば３０フレーム／秒で画像を撮像し、挿入部１０、操作部２０及び接続ケーブル３８内を延びる不図示の信号配線を介して、本体部３６内のたとえば画像処理装置４２に構成された上記判断部１８へデータを転送する。
【００３２】
このとき、照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２の点滅における所定パターンが、撮像素子のフレームレートと同じか、その整数倍であると、判断部１８では、連続点灯と区別することができない。そこで、照明ユニット１４の制御回路２６は、撮像素子のフレームレートと異なる周期の点滅パターンで白色ＬＥＤ２２を点滅させることが必要である。
【００３３】
すなわち、図７（Ａ）は、撮像素子のフレームレートの例を示している。撮像素子の１周期ｐは、画像を取得する画像取得期間ｉと、取得した画像データを画像処理装置４２内の処理回路へ転送するデータ転送期間ｄと、からなっている。この１周期ｐは、３０フレーム／秒のフレームレートであれば、１／３０秒である。
【００３４】
図７（Ｂ）は、照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２を連続点灯させた場合の例を示している。
【００３５】
なお、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）において、実線の波形は、ハイレベルが点灯を、ローレベルが消灯を示している。また、黒丸を付した太い縦線は、その線の位置で終わる画像取得期間ｉに取得される検出信号の量を表しており、長さ（高さ）が信号量の目安である。なお、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）においては、比較のために、白色板等の同一の被写体を撮像した場合の検出信号の量を示している。
【００３６】
図７（Ｂ）に示すように、連続点灯した状態では、撮像素子からの検出信号は一様となる。一方、図７（Ｃ）は、フレームレートのちょうど３倍の周期で照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２を点滅させた場合の例を示している。撮像素子の画像取得期間ｉにおいて、照明光は常に２回発光している。撮像素子が検出する光量は、この２回の発光の時間積分となるため、検出される光量は変化しない。結果、常に点灯しているのと同様に一様の検出信号しか得られないので、判断部１８では、照明ユニット１４の点滅すなわち変調可視光の有無を検出することができない。
【００３７】
図７（Ｄ）は、これとは異なる周期（フレームレートの１５／８倍の周期であって、整数倍ではない）のため、撮像素子が検出する光量は、時間とともに変化する。この結果、判断部１８は、照明ユニット１４の点滅すなわち変調可視光の有無を検出することができる。
【００３８】
また、図７（Ｅ）は、一回ごとの点滅は図７（Ｃ）と同じフレームレートの３倍であるが、３回点灯したら、１回休むというパターンを持っている。すなわち、周期としては、フレームレートの３／４倍となっており、これもフレームレートの整数倍ではないため、判断部１８は、照明ユニット１４の点滅すなわち変調可視光の有無を検出することができる。
【００３９】
図７の例では、わかり易く説明したが、実際には、フレームレートに対し、もっと高速で、もっと複雑なパターンで点滅させることで、変調可視光の検出を容易に且つ確実にすることが可能となる。
【００４０】
以上のように、生体用内視鏡の場合の内視鏡システムにおいては、照明ユニット１４から発せられる変調可視光をスコープ部３４の挿入部１０に設けられた撮像部６０の撮像素子を検出部１６として用いて変調可視光を検出する構成である。そして、被検者ＳＵの管腔に挿入部１０を挿入するときに作業者ＯＰの手元である管腔の挿入口Ｉを照明可能な位置に照明ユニット１４を予め設置する。こうすることで、変調可視光が管腔の挿入口Ｉへ確実に照射されるので、作業者ＯＰやその他の室内部材の陰になり、スコープ部３４先端が体外に有るにもかかわらず、検出部１６が変調可視光を検出できず、判断部１８が体内と判断してしまう、という恐れをほとんど無くすことができる。また、本実施形態では、所定のパターンで強度変調した変調可視光を能動的に発し、その所定のパターンに合致する変調可視光が検出されたか否かにより、体内であるのか体外であるのか、を誤検出なく、確実に検出できる。さらに、本実施形態では、スコープ部３４の撮像素子を検出部１６として利用できるため、特別な装置をスコープ部３４に取り付ける必要なく、スコープ部３４先端が管腔内、管腔外のいずれに有るのかを容易に検出することができる。
【００４１】
なお、判断部１８は、光源装置４４の図示しない光源制御部と接続して、その判断結果を光源制御部に出力することができる。こうすることで、光源制御部は、体外では眼に対するＭＰＥに基づく光量上限を設定し、また体内では皮膚に対するＭＰＥに基づく光量上限を想定しつつ、観察に必要な光量が得られるように、励起光源４６を制御することが可能となる。
【００４２】
また、内視鏡装置の本体部３６のたとえば画像処理装置４２は、該内視鏡装置の電源オン直後等の挿入部１０が確実に管腔外に有るときに、照明ユニット１４の変調可視光の強度変調（点滅）を検出可能であるか確認する確認部を備えても良い。この確認部の確認結果を作業者ＯＰに報知することで、作業者ＯＰが正常に機能しない内視鏡装置を使用する恐れを無くすことができる。また、照明ユニット１４の変調部１２として機能する制御回路２６は、照明光の強度変調の周期を選択切り替えできるよう構成し、有線または無線による作業者ＯＰの切り替え操作により、検出可能な周期に切り替え調整（キャリブレーション）できるようにしても良い。もちろん、作業者ＯＰを煩わせることなく、確認部の確認結果に応じて自動的にキャリブレーションするような構成としても良い。
【００４３】
［変形例］
なお、本実施形態では、撮像素子を検出部１６と兼用するとき、内視鏡画像を検出する画像検出期間に、同時に変調照明光（白色光）を検出する例を示したが、これを時間的に分離しても良い。すなわち、同じ撮像素子を用い、内視鏡画像を検出する画像取得モードと、変調された可視光を検出する検出モードを連続的に繰り返すように構成しても良い。
【００４４】
図８（Ａ）は、このような例を示しており、撮像系の１周期ｐに、内視鏡画像取得期間ｉｅ、内視鏡画像データ転送期間ｄｅにより構成される画像取得モードＭｉに加え、複数の変調可視光検出期間ｉｓと検出データ転送期間ｄｓを所定周期で繰り返す検出モードＭｓを有する例を示している。図８（Ｂ）は、このときの変調照明光（白色光）の変調パターン（点滅パターン）と、画像取得モードＭｉ、検出モードＭｓ時に検出される光信号量ｓｉ，ｓｓを示している。
【００４５】
この例では、変調可視光の変調周期は、内視鏡画像取得モードＭｉの周期の整数倍に設定され、また、検出モードＭｓでの変調可視光を検出する検出周期は、変調可視光の変調周期の整数倍に設定されている。例えば、変調可視光の変調周期は、画像取得モードＭｉの周期の３倍に、検出モードＭｓでの変調可視光を検出する所定周期は、変調可視光の変調周期の２倍に、それぞれ設定されている。
【００４６】
このように構成することで、画像取得モードＭｉ時に撮像素子が検出する光信号は変化せず、かつ、変調可視光の変化を確実に検出することが可能になる。この結果、挿入部１０の体腔内外を確実に検出でき、かつ、挿入部１０が体腔外にある場合でも画面にちらつきの無い画像を得ることができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
なお、本第２実施形態も、生体用内視鏡装置による内視鏡システムとして説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００４８】
上記第１実施形態では、撮像部６０の撮像素子を検出部１６と兼用するものとした。これに対し、本第２実施形態では、照明ユニット１４から発せられる変調可視光（白色光）を、撮像素子ではなく専用の照明光検出器により検出する構成としている。
【００４９】
すなわち、図９に示すように、挿入部１０の硬質部５６の側面に、上述した検出部１６としての可視光検出部６４が設けられている。可視光検出部６４は、変調可視光を連続的に受光し、受光量に応じた電流を放出する。放出された電流は、挿入部１０、操作部２０及び接続ケーブル３８の内側に配置された、図示しない配線により本体部３６のたとえば画像処理装置４２に構成された判断部１８に伝送される。
【００５０】
なお、硬質部５６内にＩＶ変換素子を設け、挿入部１０先端部で電流を電圧に変換し、電圧信号として判断部１８に伝送することで、ノイズ等の影響を受けにくい構成を実現することができる。
【００５１】
また、可視光検出部６４の設置位置に関し、硬質部５６の軸回り位置については、作業者ＯＰが、挿入部１０を被検者ＳＵの管腔に挿入するように保持したときに照明ユニット１４からの変調可視光を受光できる位置であれば良い。しかしながら、照明ユニット１４と対向する位置、たとえば照明ユニット１４を天井側に配置したならば上側、に位置するように、可視光検出部６４を硬質部５６に配置することがより好ましい。このようにすることで、変調照明光の受光の安定性を向上することができる。
【００５２】
さらに、硬質部５６の長手方向位置については、挿入部１０を被検者の管腔に挿入する際に、挿入口Ｉからある深さまで挿入されたときに物体内つまり体内であると判断されることが望ましい、適した設置位置が存在する。例えば、管腔である口から食道、胃へと挿入部１０を挿入していく場合、食道への挿入を確実に行うため、被検者ののど部では明るく照明される必要が有る。よって、口内の長さである唇部からのど部への長さを考慮すると、可視光検出部６４は、具体的には、硬質部５６の先端の端部から５ｃｍ程度の範囲に設置されることが望ましい。さらには、硬質部５６が口内に挿入された瞬間に体内と検出することを避けるためには、端部から１ｃｍ以上の位置に配置されることが望ましい。
【００５３】
本実施形態に係る内視鏡システムは、照明ユニット１４から発せられる変調可視光（白色光）を専用の可視光検出部６４で検出する構成としているため、変調の周期を撮像素子のフレームレートを考慮することなく設定できる。よって、撮像素子のフレームレートの整数倍の変調周期とすることができ、撮像素子の画像に影響を与えることがない。すなわち、撮像された画像は常に安定に発光した状態で撮像されており、変調可視光の影響を受けて画面の明暗が変化するようなことはない。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、検出部１６として専用の可視光検出部６４を設けることで、より安定で確実な検出が可能となる。また、撮像素子の画像に影響を与えない変調周期を選択することが可能となる。
【００５５】
なお、可視光検出部６４を硬質部５６の長手方向に複数併設し、それらの検出強度の差分を取ることにより、挿入部１０先端の硬質部５６の管腔への挿入の度合いを検出するようにしても良い。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
なお、本第３実施形態も、生体用内視鏡装置による内視鏡システムとして説明する。以下、上記第１及び第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００５７】
本実施形態は、照明ユニット１４の可視光の変調のタイミングに関する上記第１または第２実施形態への付加的な機能を設けたものである。すなわち、本実施形態では、内視鏡装置の稼動状態に応じて変調可視光を発するようにしている。
【００５８】
具体的には、図１０に示すように、内視鏡装置の本体部３６の一部に、電波発信機６６を設ける。この電波発信機６６は、内視鏡装置の本体部３６に電源が投入され、観察可能である状態において、照明ユニット１４に向けて電波を発信する。
【００５９】
一方、照明ユニット１４には、図１１に示すように、電波受信機６８を基板２４上に設ける。
【００６０】
このような構成において、照明ユニット１４の制御回路２６は、不図示の照明スイッチの投入に応じて動作を開始して、図１２に示すように、まず、通常照明動作を行う（ステップＳ１１）。なお、この通常照明動作では、白色ＬＥＤ２２を連続点灯として明るさを向上したり、または所望の節電モード等により、光量、変調パターン等を、内視鏡装置とは関係なく、自由に設定することができる。
【００６１】
そしてその後、電波受信機６８が内視鏡装置の電波発信機６６から発信された電波を受信しているか否かを判別することで、内視鏡装置が観察可能状態であるか否かを認識する（ステップＳ１２）。ここで、電波受信機６８が電波を受信していないと判別した場合には、内視鏡装置が観察可能状態でないとして上記ステップ１１に戻り、通常照明動作を続ける。
【００６２】
これに対して、電波受信機６８が電波を受信していると判別した場合には、内視鏡装置が観察可能状態であると認識し、所定の変調パターンで可視光が変調されるよう白色ＬＥＤ２２を制御する（ステップＳ１３）。その後は、上記ステップＳ１２に戻ることで、電波受信機６８が電波を受信している間、つまり内視鏡装置に電源が投入されている間は変調可視光を発し続ける。
【００６３】
そして、内視鏡装置に電源が遮断されて電波発信機６６が電波の発信を終了すると、上記ステップＳ１２にて電波受信機６８が電波を受信していないと判別されて、上記ステップＳ１１の通常照明動作に戻ることとなる。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、内視鏡装置に電源が投入され、観察可能状態であることを照明ユニット１４が認識し、所定の変調パターンで可視光の変調を開始する。したがって、変調部１２は内視鏡装置の稼働状態に連動して動作するので、内視鏡装置に電源が投入されていない状態では、照明ユニット１４は内視鏡装置とは関係なく、連続点灯やその他さまざまな強度、変調パターン等で発光できる。
【００６５】
なお、ここでは電波による無線通信を利用したが、それに限定するものではなく、赤外線や可視光による無線通信を用いても良い。また、無線通信ではなく有線通信としても良く、そうすることで通信をより確実にすることができる。
【００６６】
さらに、単に電波の有無を判別するだけでなく、何らかの情報を電波に乗せて内視鏡装置の本体部３６から照明ユニット１４の制御回路２６にその情報を伝達して、その情報に基づいて制御回路２６が動作するように構成することも可能である。たとえば、上記第１実施形態で説明したようなキャリブレーションにおける、照明ユニット１４の変調可視光の強度変調（点滅）を検出可能であるか確認する確認部の確認結果に基づく変調周期の切り替え情報を本体部３６から制御回路２６に送信して、キャリブレーションを実行することができる。
【００６７】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００６８】
例えば、上記第１乃至第３実施形態は、生体用内視鏡装置の場合を例に説明したが、工業用内視鏡装置の場合にも同様に適用可能である。この場合、判断部１８は、光源装置４４の図示しない光源制御部と接続して、その判断結果を光源制御部に出力することができる。こうすることで、光源制御部は、物体外では、光源装置４４の寿命を延ばしたり、省電力を達成するために、照明光を減光したり、停止したりするとともに、物体内では、観察に必要な光量が得られるように、励起光源４６を制御することが可能となる。
【００６９】
また、光源装置４４は、波長変換部５０は波長を変換せず、散乱させる散乱部や、ビームの広がり角等を変換する出射光特性変換部であっても良い。
【符号の説明】
【００７０】
Ｏ…物体、 Ｉ…挿入口、 ＯＰ…作業者、 ＳＵ…被検者、 Ｔ…トロリ、 Ｍ…モニタ、 １０…挿入部、 １２…変調部、 １４…照明ユニット、 １６…検出部、 １８…判断部、 ２０…操作部、 ２２…白色ＬＥＤ、 ２４…基板、 ２６…制御回路、 ２８…固定部、 ３０…筐体、 ３２…照明光照射窓、 ３４…スコープ部、 ３６…本体部、 ３８…接続ケーブル、 ４０…接続部、 ４２…画像処理装置、 ４４…光源装置、 ４６…励起光源、 ４８…光学系、 ５０…波長変換部、 ５２…光ファイバ、 ５４…湾曲部、 ５６…硬質部、 ５８…照明光射出部、 ６０…撮像部、 ６２…チャネル、 ６４…可視光検出部、 ６６…電波発信機、 ６８…電波受信機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置の挿入部を物体の挿入口から挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置においては、観察対象である物体内面を照明するための光源として、レーザなどの発光点の小さなものや、紫外光や青色光などの比較的高エネルギーな光を放射するものが用いられている。
【０００３】
このような光源装置から放射される放射光に対し、人体の最大露光許容量（ＭＰＥ）は眼に対するものと皮膚に対するものとで大きく異なっている。すなわち、眼に対するＭＰＥに対し、皮膚に対するＭＰＥは数十倍以上大きな値となっている。そこで、生体用内視鏡装置においては、体外では眼に対するＭＰＥに基づく光量上限を設定し、また体内では皮膚に対する光量上限を想定しつつ、観察に必要な光量で発光させるように制御するため、体内、体外を検出する検出手段が望まれている。
【０００４】
また、被検者がまぶしさに対して不快に感じるのを防ぐ目的においても、体内、体外を検出する検出手段が望まれている。
【０００５】
一方、工業用内視鏡装置にあっては、光源装置の寿命を延ばしたり、省電力を達成するために、挿入部が観察対象物体の外に有る場合には光源を停止したり減光したりする目的で、やはり、観察対象物体内、物体外を検出する検出手段が望まれている。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、蛍光灯のフリッカをスコープ先端に取り付けた検出器で検出することで、生体内、生体外を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４３１６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、蛍光灯のフリッカを利用しているため、生体用内視鏡装置においては蛍光灯を用いていない診察室では体内外を検出することができず、工業用内視鏡装置においても蛍光灯を用いていない観察環境では観察対象物体内外を検出することができない。また、部屋に蛍光灯が有った場合でも、他の照明装置が併用されている場合には、これらの光に埋もれて蛍光灯のフリッカを確実に検出できない恐れが有る。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、内視鏡装置の挿入部の物体内、物体外を確実に検出可能とする内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の内視鏡システムの一態様は、
内視鏡装置の挿入部を物体の挿入口から挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムにおいて、
可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調されるように該可視光源を制御する変調部を備え、変調された可視光を照明光として発する照明ユニットと、
前記変調された可視光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記挿入部が物体内にあるかどうかを判断する判断部と、
を具備し、
前記照明ユニットは物体外部に配置され、前記検出部は前記挿入部に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定のパターンで強度変調された可視光を照明ユニットより能動的に発し、内視鏡装置の挿入部での該変調された可視光の検出状態により、該挿入部が物体内にあるかどうか判別するので、内視鏡装置の挿入部の物体内、物体外を確実に検出可能とす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】
【００１２】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムの概略構成図であり、図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける判断部の動作フローチャートを示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る内視鏡システムの使用状況の例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける照明ユニットの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、図４の内視鏡装置の照明に係わる構成を示す図である。
【図６】図６は、図４の内視鏡装置のスコープ先端部を示す斜視図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る内視鏡システムにおける変調部の機能を説明するための図である。
【図８】図８は、第１実施形態の変形例に係る内視鏡システムにおける変調部の機能を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡装置のスコープ先端部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係る内視鏡システムの使用状況の例を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る内視鏡システムにおける照明ユニットの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の照明ユニットの制御回路の動作フローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムは、図１（Ａ）に示すように、物体Ｏの挿入口Ｉから挿入される内視鏡装置の挿入部１０と、可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調（点滅）されるように該可視光源を制御する変調部１２を備え、上記所定のパターンで強度変調された可視光（以下、変調可視光と称する。）を照明光として発する照明ユニット１４と、該照明ユニット１４から発せられた上記変調可視光を検出する検出部１６と、該検出部１６の検出結果に基づいて、挿入部１０が物体内にあるかどうかを判断する判断部１８と、から構成される。ここで、照明ユニット１４は物体外部に配置され、検出部１６は挿入部１０に配置されている。
【００１４】
このような内視鏡システムでは、判断部１８は、内視鏡装置の動作開始に伴って、図１（Ｂ）に示すように、まず、検出部１６の検出結果を受け、その検出結果より、検出部１６で変調可視光が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１）。ここで、検出部１６で変調可視光が検出されていると判別した場合には、挿入部１０が物体外にあると判断して、その旨を出力する（ステップＳ２）。その後、内視鏡装置の動作終了か否かを判別し（ステップＳ３）、まだ動作終了でなければ、上記ステップＳ１に戻る。
【００１５】
一方、挿入部１０が物体内にある場合には、変調可視光は当該物体Ｏで遮られて、検出部１６に入射しない。したがって、上記ステップＳ１において、検出部１６で変調可視光が検出されなくなったと判別したならば、判断部１８は、挿入部１０が物体内にあると判断して、その旨を出力する（ステップＳ４）。その後、上記ステップＳ３に進んで、内視鏡装置の動作終了か否かを判別し、まだ動作終了でなければ、上記ステップＳ１に戻る。
【００１６】
そして、上記ステップＳ３において、内視鏡装置の動作終了と判別したならば、動作を終了する。
【００１７】
なお、ここでは、何れの判断結果も出力するとしたが、少なくとも一方の判断結果を出力すれば、該判断部１８の出力を受ける部材は、当該判断結果が出力されているか否かにより、挿入部１０が物体内、物体外の何れであるかを知ることができる。
【００１８】
以下、内視鏡装置が生体の管腔に挿入部１０を挿入して使用する生体用内視鏡装置である場合を例に、より具体的な構成を説明する。
図２に示すように、内視鏡観察時に、医師等の作業者ＯＰは、左手で内視鏡装置の操作部２０を保持し、右手で挿入部１０を保持して、被検者ＳＵの管腔の挿入口Ｉ、例えば口や鼻より該挿入部１０を挿入する。
【００１９】
照明ユニット１４は、被検者ＳＵの管腔外であって、管腔に挿入部１０を挿入するときに作業者ＯＰの手元である管腔の挿入口Ｉを照明可能な位置に配置される。具体的には、照明ユニット１４は、たとえば作業室の天井に取り付けられている。
【００２０】
照明ユニット１４は、図３に示すように、照明光源としての複数の白色ＬＥＤ２２が搭載された基板２４と、白色ＬＥＤ２２の発光を制御する制御回路２６とを有している。制御回路２６は、予め決められた所定のパターンで、白色ＬＥＤ２２を点滅制御させるものであり、上述した変調部１２としての機能を備える。なお、この所定のパターンは、人間が点滅を認識できず、連続点灯していると誤認できるのに十分早い周期、たとえば３０Ｈｚより高速で点滅するパターンであることが必要であり、その詳細は後述する。
【００２１】
また、照明ユニット１４は、該照明ユニット１４を天井等に固定する固定部２８と、基板２４を取り囲む筐体３０と、該筐体３０に設けられ、白色ＬＥＤ２２から放射された照明光（変調可視光）を外部に照射する照明光照射窓３２と、を有している。
【００２２】
一方、生体用内視鏡装置は、図４に示すように、医師等の作業者ＯＰが手に持って作業を行うスコープ部３４と、トロリＴに搭載される本体部３６と、に分離可能に構成されている。具体的には、スコープ部３４から延在する接続ケーブル３８が、本体部３６のコネクタ等の接続部４０に対して着脱可能に構成されている。
【００２３】
なお、トロリＴとは、内視鏡装置を搭載する移動可能なラックを言い、本体部３６に加えて、モニタＭの他、撮影画像を印刷するプリンタ等が搭載されるものである。このトロリＴには、特に図示はしていないが、スコープ部３４を保持する保持部が設けられており、本体部３６にスコープ部３４を接続した状態で、スコープ部３４を吊り下げて保持できるようになっている。使用時にはスコープ部３４を保持部から外して使用する。
【００２４】
本体部３６は、スコープ部３４に電力を供給し、またスコープ部３４の先端に配された撮像部（後述）が撮影した画像を処理したりする画像処理装置（ビデオプロセッサ）４２と、例えばスコープ部３４の先端から照明光を放射するための光源装置４４を含む内視鏡観察に必要な様々な部材と、を備え、撮像部が撮影した画像等を表示するモニタＭと接続している。
【００２５】
なお、上述した判断部１８は、画像処理装置４２内に構成しても良いし、光源装置４４内に構成しても良いし、それらとは独立して本体部３６内に構成しても構わない。
【００２６】
また、図４では、画像処理装置４２と光源装置４４を一つの本体部３６の筐体内に組み込んだ例を示したが、それぞれ別筐体でなる複数の装置を組み合わせて全体として一つの本体部３６を構成するものであっても構わない。
【００２７】
光源装置４４は、例えば、図５に示すように、発光点の小さなレーザや、紫外光、青色光などの比較的高エネルギーな光を放射するＬＥＤといった励起光源４６と、該励起光源４６からその励起光を集光する光学系４８とを備え、さらに特に図示はしていないが、励起光源４６の発光量や発光タイミングを制御する光源制御部を備えている。一方、照明対象物に対しては、白色光等の観察に適した波長の光で照明されることが必要である。そこで、スコープ部３４の先端部には、波長変換部５０が搭載されている。そして、励起光源４６と波長変換部５０とは、光ファイバ５２で接続されている。すなわち、光ファイバ５２は、接続ケーブル３８とスコープ部３４の内部に配置されている。よって、励起光源４６から射出された励起光が光ファイバ５２を経由して波長変換部５０に照射されると、波長変換部５０から照明光が放射され、照明光は照明対象物に向かって照射される。
【００２８】
なお、接続ケーブル３８内には、光ファイバ５２に加えて、スコープ部３４と本体部３６との間の電気配線も形成されていることは言うまでもない。
【００２９】
一方、スコープ部３４は、上述したように、医師等の作業者ＯＰが右手でその先端近傍を保持して生体の管腔に挿入操作する挿入部１０と、作業者が左手で持って操作する操作部２０と、によって構成されている。挿入部１０は、管腔の屈曲に応じて容易に変形可能に構成され、操作部２０の操作や医師等の作業者ＯＰの操作により湾曲する湾曲部５４と、該湾曲部５４の先端部に設けられた、変形しない硬質部５６と、からなる。この硬質部５６の先端面には、図６に示すように、照明光を射出する二つの照明光射出部５８と、照明光により照射された照明対象物を撮像する撮像部６０と、鉗子等を挿入するチャネル６２と、が設けられている。照明光射出部５８の硬質部５６内部に、上記波長変換部５０が搭載されている。また、撮像部６０の硬質部５６内部に、撮像光学系と、可視光を検出可能なＣＣＤ等の不図示撮像素子と、が搭載されている。
【００３０】
ここで、撮像部６０の撮像素子は、可視光を検出可能であるため、照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２から放射される変調照明光（白色光）を検出することが可能である。よって、本実施形態では、撮像素子を上記検出部１６として用いて変調照明光を検出する。
【００３１】
なお、撮像素子は、所定のフレームレート、例えば３０フレーム／秒で画像を撮像し、挿入部１０、操作部２０及び接続ケーブル３８内を延びる不図示の信号配線を介して、本体部３６内のたとえば画像処理装置４２に構成された上記判断部１８へデータを転送する。
【００３２】
このとき、照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２の点滅における所定パターンが、撮像素子のフレームレートと同じか、その整数倍であると、判断部１８では、連続点灯と区別することができない。そこで、照明ユニット１４の制御回路２６は、撮像素子のフレームレートと異なる周期の点滅パターンで白色ＬＥＤ２２を点滅させることが必要である。
【００３３】
すなわち、図７（Ａ）は、撮像素子のフレームレートの例を示している。撮像素子の１周期ｐは、画像を取得する画像取得期間ｉと、取得した画像データを画像処理装置４２内の処理回路へ転送するデータ転送期間ｄと、からなっている。この１周期ｐは、３０フレーム／秒のフレームレートであれば、１／３０秒である。
【００３４】
図７（Ｂ）は、照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２を連続点灯させた場合の例を示している。
【００３５】
なお、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）において、実線の波形は、ハイレベルが点灯を、ローレベルが消灯を示している。また、黒丸を付した太い縦線は、その線の位置で終わる画像取得期間ｉに取得される検出信号の量を表しており、長さ（高さ）が信号量の目安である。なお、図７（Ｂ）乃至（Ｅ）においては、比較のために、白色板等の同一の被写体を撮像した場合の検出信号の量を示している。
【００３６】
図７（Ｂ）に示すように、連続点灯した状態では、撮像素子からの検出信号は一様となる。一方、図７（Ｃ）は、フレームレートのちょうど３倍の周期で照明ユニット１４の白色ＬＥＤ２２を点滅させた場合の例を示している。撮像素子の画像取得期間ｉにおいて、照明光は常に２回発光している。撮像素子が検出する光量は、この２回の発光の時間積分となるため、検出される光量は変化しない。結果、常に点灯しているのと同様に一様の検出信号しか得られないので、判断部１８では、照明ユニット１４の点滅すなわち変調可視光の有無を検出することができない。
【００３７】
図７（Ｄ）は、これとは異なる周期（フレームレートの１５／８倍の周期であって、整数倍ではない）のため、撮像素子が検出する光量は、時間とともに変化する。この結果、判断部１８は、照明ユニット１４の点滅すなわち変調可視光の有無を検出することができる。
【００３８】
また、図７（Ｅ）は、一回ごとの点滅は図７（Ｃ）と同じフレームレートの３倍であるが、３回点灯したら、１回休むというパターンを持っている。すなわち、周期としては、フレームレートの３／４倍となっており、これもフレームレートの整数倍ではないため、判断部１８は、照明ユニット１４の点滅すなわち変調可視光の有無を検出することができる。
【００３９】
図７の例では、わかり易く説明したが、実際には、フレームレートに対し、もっと高速で、もっと複雑なパターンで点滅させることで、変調可視光の検出を容易に且つ確実にすることが可能となる。
【００４０】
以上のように、生体用内視鏡の場合の内視鏡システムにおいては、照明ユニット１４から発せられる変調可視光をスコープ部３４の挿入部１０に設けられた撮像部６０の撮像素子を検出部１６として用いて変調可視光を検出する構成である。そして、被検者ＳＵの管腔に挿入部１０を挿入するときに作業者ＯＰの手元である管腔の挿入口Ｉを照明可能な位置に照明ユニット１４を予め設置する。こうすることで、変調可視光が管腔の挿入口Ｉへ確実に照射されるので、作業者ＯＰやその他の室内部材の陰になり、スコープ部３４先端が体外に有るにもかかわらず、検出部１６が変調可視光を検出できず、判断部１８が体内と判断してしまう、という恐れをほとんど無くすことができる。また、本実施形態では、所定のパターンで強度変調した変調可視光を能動的に発し、その所定のパターンに合致する変調可視光が検出されたか否かにより、体内であるのか体外であるのか、を誤検出なく、確実に検出できる。さらに、本実施形態では、スコープ部３４の撮像素子を検出部１６として利用できるため、特別な装置をスコープ部３４に取り付ける必要なく、スコープ部３４先端が管腔内、管腔外のいずれに有るのかを容易に検出することができる。
【００４１】
なお、判断部１８は、光源装置４４の図示しない光源制御部と接続して、その判断結果を光源制御部に出力することができる。こうすることで、光源制御部は、体外では眼に対するＭＰＥに基づく光量上限を設定し、また体内では皮膚に対するＭＰＥに基づく光量上限を想定しつつ、観察に必要な光量が得られるように、励起光源４６を制御することが可能となる。
【００４２】
また、内視鏡装置の本体部３６のたとえば画像処理装置４２は、該内視鏡装置の電源オン直後等の挿入部１０が確実に管腔外に有るときに、照明ユニット１４の変調可視光の強度変調（点滅）を検出可能であるか確認する確認部を備えても良い。この確認部の確認結果を作業者ＯＰに報知することで、作業者ＯＰが正常に機能しない内視鏡装置を使用する恐れを無くすことができる。また、照明ユニット１４の変調部１２として機能する制御回路２６は、照明光の強度変調の周期を選択切り替えできるよう構成し、有線または無線による作業者ＯＰの切り替え操作により、検出可能な周期に切り替え調整（キャリブレーション）できるようにしても良い。もちろん、作業者ＯＰを煩わせることなく、確認部の確認結果に応じて自動的にキャリブレーションするような構成としても良い。
【００４３】
［変形例］
なお、本実施形態では、撮像素子を検出部１６と兼用するとき、内視鏡画像を検出する画像検出期間に、同時に変調照明光（白色光）を検出する例を示したが、これを時間的に分離しても良い。すなわち、同じ撮像素子を用い、内視鏡画像を検出する画像取得モードと、変調された可視光を検出する検出モードを連続的に繰り返すように構成しても良い。
【００４４】
図８（Ａ）は、このような例を示しており、撮像系の１周期ｐに、内視鏡画像取得期間ｉｅ、内視鏡画像データ転送期間ｄｅにより構成される画像取得モードＭｉに加え、複数の変調可視光検出期間ｉｓと検出データ転送期間ｄｓを所定周期で繰り返す検出モードＭｓを有する例を示している。図８（Ｂ）は、このときの変調照明光（白色光）の変調パターン（点滅パターン）と、画像取得モードＭｉ、検出モードＭｓ時に検出される光信号量ｓｉ，ｓｓを示している。
【００４５】
この例では、変調可視光の変調周期は、内視鏡画像取得モードＭｉの周期の整数倍に設定され、また、検出モードＭｓでの変調可視光を検出する検出周期は、変調可視光の変調周期の整数倍に設定されている。例えば、変調可視光の変調周期は、画像取得モードＭｉの周期の３倍に、検出モードＭｓでの変調可視光を検出する所定周期は、変調可視光の変調周期の２倍に、それぞれ設定されている。
【００４６】
このように構成することで、画像取得モードＭｉ時に撮像素子が検出する光信号は変化せず、かつ、変調可視光の変化を確実に検出することが可能になる。この結果、挿入部１０の体腔内外を確実に検出でき、かつ、挿入部１０が体腔外にある場合でも画面にちらつきの無い画像を得ることができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
なお、本第２実施形態も、生体用内視鏡装置による内視鏡システムとして説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００４８】
上記第１実施形態では、撮像部６０の撮像素子を検出部１６と兼用するものとした。これに対し、本第２実施形態では、照明ユニット１４から発せられる変調可視光（白色光）を、撮像素子ではなく専用の照明光検出器により検出する構成としている。
【００４９】
すなわち、図９に示すように、挿入部１０の硬質部５６の側面に、上述した検出部１６としての可視光検出部６４が設けられている。可視光検出部６４は、変調可視光を連続的に受光し、受光量に応じた電流を放出する。放出された電流は、挿入部１０、操作部２０及び接続ケーブル３８の内側に配置された、図示しない配線により本体部３６のたとえば画像処理装置４２に構成された判断部１８に伝送される。
【００５０】
なお、硬質部５６内にＩＶ変換素子を設け、挿入部１０先端部で電流を電圧に変換し、電圧信号として判断部１８に伝送することで、ノイズ等の影響を受けにくい構成を実現することができる。
【００５１】
また、可視光検出部６４の設置位置に関し、硬質部５６の軸回り位置については、作業者ＯＰが、挿入部１０を被検者ＳＵの管腔に挿入するように保持したときに照明ユニット１４からの変調可視光を受光できる位置であれば良い。しかしながら、照明ユニット１４と対向する位置、たとえば照明ユニット１４を天井側に配置したならば上側、に位置するように、可視光検出部６４を硬質部５６に配置することがより好ましい。このようにすることで、変調照明光の受光の安定性を向上することができる。
【００５２】
さらに、硬質部５６の長手方向位置については、挿入部１０を被検者の管腔に挿入する際に、挿入口Ｉからある深さまで挿入されたときに物体内つまり体内であると判断されることが望ましい、適した設置位置が存在する。例えば、管腔である口から食道、胃へと挿入部１０を挿入していく場合、食道への挿入を確実に行うため、被検者ののど部では明るく照明される必要が有る。よって、口内の長さである唇部からのど部への長さを考慮すると、可視光検出部６４は、具体的には、硬質部５６の先端の端部から５ｃｍ程度の範囲に設置されることが望ましい。さらには、硬質部５６が口内に挿入された瞬間に体内と検出することを避けるためには、端部から１ｃｍ以上の位置に配置されることが望ましい。
【００５３】
本実施形態に係る内視鏡システムは、照明ユニット１４から発せられる変調可視光（白色光）を専用の可視光検出部６４で検出する構成としているため、変調の周期を撮像素子のフレームレートを考慮することなく設定できる。よって、撮像素子のフレームレートの整数倍の変調周期とすることができ、撮像素子の画像に影響を与えることがない。すなわち、撮像された画像は常に安定に発光した状態で撮像されており、変調可視光の影響を受けて画面の明暗が変化するようなことはない。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、検出部１６として専用の可視光検出部６４を設けることで、より安定で確実な検出が可能となる。また、撮像素子の画像に影響を与えない変調周期を選択することが可能となる。
【００５５】
なお、可視光検出部６４を硬質部５６の長手方向に複数併設し、それらの検出強度の差分を取ることにより、挿入部１０先端の硬質部５６の管腔への挿入の度合いを検出するようにしても良い。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
なお、本第３実施形態も、生体用内視鏡装置による内視鏡システムとして説明する。以下、上記第１及び第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００５７】
本実施形態は、照明ユニット１４の可視光の変調のタイミングに関する上記第１または第２実施形態への付加的な機能を設けたものである。すなわち、本実施形態では、内視鏡装置の稼動状態に応じて変調可視光を発するようにしている。
【００５８】
具体的には、図１０に示すように、内視鏡装置の本体部３６の一部に、電波発信機６６を設ける。この電波発信機６６は、内視鏡装置の本体部３６に電源が投入され、観察可能である状態において、照明ユニット１４に向けて電波を発信する。
【００５９】
一方、照明ユニット１４には、図１１に示すように、電波受信機６８を基板２４上に設ける。
【００６０】
このような構成において、照明ユニット１４の制御回路２６は、不図示の照明スイッチの投入に応じて動作を開始して、図１２に示すように、まず、通常照明動作を行う（ステップＳ１１）。なお、この通常照明動作では、白色ＬＥＤ２２を連続点灯として明るさを向上したり、または所望の節電モード等により、光量、変調パターン等を、内視鏡装置とは関係なく、自由に設定することができる。
【００６１】
そしてその後、電波受信機６８が内視鏡装置の電波発信機６６から発信された電波を受信しているか否かを判別することで、内視鏡装置が観察可能状態であるか否かを認識する（ステップＳ１２）。ここで、電波受信機６８が電波を受信していないと判別した場合には、内視鏡装置が観察可能状態でないとして上記ステップ１１に戻り、通常照明動作を続ける。
【００６２】
これに対して、電波受信機６８が電波を受信していると判別した場合には、内視鏡装置が観察可能状態であると認識し、所定の変調パターンで可視光が変調されるよう白色ＬＥＤ２２を制御する（ステップＳ１３）。その後は、上記ステップＳ１２に戻ることで、電波受信機６８が電波を受信している間、つまり内視鏡装置に電源が投入されている間は変調可視光を発し続ける。
【００６３】
そして、内視鏡装置に電源が遮断されて電波発信機６６が電波の発信を終了すると、上記ステップＳ１２にて電波受信機６８が電波を受信していないと判別されて、上記ステップＳ１１の通常照明動作に戻ることとなる。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、内視鏡装置に電源が投入され、観察可能状態であることを照明ユニット１４が認識し、所定の変調パターンで可視光の変調を開始する。したがって、変調部１２は内視鏡装置の稼働状態に連動して動作するので、内視鏡装置に電源が投入されていない状態では、照明ユニット１４は内視鏡装置とは関係なく、連続点灯やその他さまざまな強度、変調パターン等で発光できる。
【００６５】
なお、ここでは電波による無線通信を利用したが、それに限定するものではなく、赤外線や可視光による無線通信を用いても良い。また、無線通信ではなく有線通信としても良く、そうすることで通信をより確実にすることができる。
【００６６】
さらに、単に電波の有無を判別するだけでなく、何らかの情報を電波に乗せて内視鏡装置の本体部３６から照明ユニット１４の制御回路２６にその情報を伝達して、その情報に基づいて制御回路２６が動作するように構成することも可能である。たとえば、上記第１実施形態で説明したようなキャリブレーションにおける、照明ユニット１４の変調可視光の強度変調（点滅）を検出可能であるか確認する確認部の確認結果に基づく変調周期の切り替え情報を本体部３６から制御回路２６に送信して、キャリブレーションを実行することができる。
【００６７】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００６８】
例えば、上記第１乃至第３実施形態は、生体用内視鏡装置の場合を例に説明したが、工業用内視鏡装置の場合にも同様に適用可能である。この場合、判断部１８は、光源装置４４の図示しない光源制御部と接続して、その判断結果を光源制御部に出力することができる。こうすることで、光源制御部は、物体外では、光源装置４４の寿命を延ばしたり、省電力を達成するために、照明光を減光したり、停止したりするとともに、物体内では、観察に必要な光量が得られるように、励起光源４６を制御することが可能となる。
【００６９】
また、光源装置４４は、波長変換部５０は波長を変換せず、散乱させる散乱部や、ビームの広がり角等を変換する出射光特性変換部であっても良い。
【符号の説明】
【００７０】
Ｏ…物体、 Ｉ…挿入口、 ＯＰ…作業者、 ＳＵ…被検者、 Ｔ…トロリ、 Ｍ…モニタ、 １０…挿入部、 １２…変調部、 １４…照明ユニット、 １６…検出部、 １８…判断部、 ２０…操作部、 ２２…白色ＬＥＤ、 ２４…基板、 ２６…制御回路、 ２８…固定部、 ３０…筐体、 ３２…照明光照射窓、 ３４…スコープ部、 ３６…本体部、 ３８…接続ケーブル、 ４０…接続部、 ４２…画像処理装置、 ４４…光源装置、 ４６…励起光源、 ４８…光学系、 ５０…波長変換部、 ５２…光ファイバ、 ５４…湾曲部、 ５６…硬質部、 ５８…照明光射出部、 ６０…撮像部、 ６２…チャネル、 ６４…可視光検出部、 ６６…電波発信機、 ６８…電波受信機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡装置の挿入部を物体の挿入口から挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムにおいて、
可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調されるように該可視光源を制御する変調部を備え、変調された可視光を照明光として発する照明ユニットと、
前記変調された可視光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記挿入部が物体内にあるかどうかを判断する判断部と、
を具備し、
前記照明ユニットは物体外部に配置され、前記検出部は前記挿入部に配置されることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記内視鏡装置は、生体の管腔に前記挿入部を挿入して使用する内視鏡装置であって、
前記照明ユニットは、前記管腔外に配置され、
前記検出部は、前記挿入部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記照明ユニットは、前記生体の管腔に前記挿入部を挿入するとき、前記管腔の挿入口を照明可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記検出部は、前記可視光の強度変調のパターンを検出することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記照明ユニットの前記可視光源は、白色光を放射し且つ強度変調可能な白色ＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記内視鏡装置は、前記挿入部を有するスコープ部と、該スコープ部で観察した観察画像を処理し、表示する本体部と、に分離可能であり、
前記判断部は、前記本体部内に構成され、
前記検出部は、前記挿入部の先端部に組み込まれていることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記検出部は、前記挿入部の先端部において、前記生体の管腔に前記挿入部を挿入する際に、前記照明ユニットと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記内視鏡装置は、内視鏡画像を取得可能な撮像素子を有し、
前記検出器は、前記撮像素子を兼用し、
前記変調部は、前記可視光の強度変調のパターンの周期が、前記撮像素子のフレームレートの整数倍とは異なる周期となるように、前記可視光源を制御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。
【請求項９】
前記内視鏡装置は、内視鏡画像を取得可能な撮像素子を有し、
前記検出器は、前記撮像素子を兼用し、
前記撮像素子は、前記内視鏡画像を取得する画像取得モードと、前記変調された可視光を検出する検出モードと、を有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。
【請求項１０】
前記検出部が前記変調された可視光を検出可能であるか否か確認する確認部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記変調部は、前記内視鏡装置の稼働状態に連動して動作することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載の内視鏡システム。
【請求項１】
内視鏡装置の挿入部を物体の挿入口から挿入し、物体内面を観察する内視鏡システムにおいて、
可視光源からの可視光が所定のパターンで強度変調されるように該可視光源を制御する変調部を備え、変調された可視光を照明光として発する照明ユニットと、
前記変調された可視光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記挿入部が物体内にあるかどうかを判断する判断部と、
を具備し、
前記照明ユニットは物体外部に配置され、前記検出部は前記挿入部に配置されることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記内視鏡装置は、生体の管腔に前記挿入部を挿入して使用する内視鏡装置であって、
前記照明ユニットは、前記管腔外に配置され、
前記検出部は、前記挿入部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記照明ユニットは、前記生体の管腔に前記挿入部を挿入するとき、前記管腔の挿入口を照明可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記検出部は、前記可視光の強度変調のパターンを検出することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記照明ユニットの前記可視光源は、白色光を放射し且つ強度変調可能な白色ＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記内視鏡装置は、前記挿入部を有するスコープ部と、該スコープ部で観察した観察画像を処理し、表示する本体部と、に分離可能であり、
前記判断部は、前記本体部内に構成され、
前記検出部は、前記挿入部の先端部に組み込まれていることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記検出部は、前記挿入部の先端部において、前記生体の管腔に前記挿入部を挿入する際に、前記照明ユニットと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記内視鏡装置は、内視鏡画像を取得可能な撮像素子を有し、
前記検出器は、前記撮像素子を兼用し、
前記変調部は、前記可視光の強度変調のパターンの周期が、前記撮像素子のフレームレートの整数倍とは異なる周期となるように、前記可視光源を制御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。
【請求項９】
前記内視鏡装置は、内視鏡画像を取得可能な撮像素子を有し、
前記検出器は、前記撮像素子を兼用し、
前記撮像素子は、前記内視鏡画像を取得する画像取得モードと、前記変調された可視光を検出する検出モードと、を有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。
【請求項１０】
前記検出部が前記変調された可視光を検出可能であるか否か確認する確認部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記変調部は、前記内視鏡装置の稼働状態に連動して動作することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載の内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１５２２７３（Ｐ２０１２−１５２２７３Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８７１（Ｐ２０１１−１１８７１）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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