JPH03109023A - 内視鏡の挿入制御装置 - 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、内視鏡の挿入条件を判別でき、内視鏡の自動
挿入に適した内視鏡の挿入制御装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］近年、体
腔内に細長の挿入部を挿入づることにより、体腔内臓器
等を観察したり、必要に応じ処ｆｆ具チトンネル内に挿
通した処置具を用いて各種治療処四のできる内視鏡が広
く利用されている。

ところで、従来、内視鏡を管腔内等に挿入づる場合、素
化が内祝ｖｔ像を観察しながら、内視鏡の挿入方向を判
断し、挿入部の先端側をその挿入方向に向くように湾曲
操作して、内視鏡を挿入していた。

しかしながら、大腸検査等における内視鏡の挿入には、
高度の技術と熟練を要していた。

そこで、本出願人は、平成元年１月３１日に提出した特
願平１−２３４５０　ｊ３において、内祝鏡像の暗い領
域を抽出することによって内視鏡の挿入方向を検出する
方法を提案し、また、平成元年２月１日に提出した特願
平１−２４６５３号において、内視鏡の挿入方向を検出
し、その検出された挿入方向に挿入部の先端部が向くよ
うに湾曲制ｔｌｌｌする技術を提案している。

ところで、管腔が直線状である場合には、検出した挿入
方向に向かってまつ１ぐ進行づれば良いが、管腔が湾曲
しているような場合には、その湾曲状態に応じて進行さ
せる必要がある。しかしながら、従来は、管腔等の湾曲
状態を検出する手段はなかった。

本発明１ま、上記事情に鑑みてなされたものであり、被
検体の状態に応じて内視鏡の挿入条件を判別でき、被検
体の状態に応じた適切な挿入を可能にする内視鏡の１Φ
入制すｌＩ菰装を１！２供づることを目的としている。

［課題を解決づるための手段］ 本発明の内？４１１！の挿入部６１１装置は、内視鏡像
から明るさに応じた複数の領域を抽出する領域抽出手段
と、前記領域抽出ｆ段によって抽出された各領域の配置
に基づいて、内視鏡の挿入条例を判別する判別手段とを
備えたしのＣある。

［作用］ 本発明では、領域抽出手段によって、内視鏡像から明る
さに応じたり数の領域が抽出され、この抽出された各領
域の配置に基づいて、判別手段によって、内視鏡の１４
ｉ人条件が判別される。

［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１１図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は内視鏡の自動挿入装置の構成を示１ブロック図、
第２図は内視鏡装置の構成を承り説明図、第３図は二値
化回路及びスレッシュホールドレベル設定部を示づ回路
図、第４図はｌｔ３部抽出部の動作の説明図、第５図は
暗部抽出部で抽出された複数の領域を承り説明図、第６
図は内視鏡先端が被検体に近付き過ぎた状態での内視鏡
像を示す説明図、第７図はパターン比較部の対比パター
ンの例を示す説明図、第８図は境界抽出部の動作の説明
図、第９図は中心油出演西部の１伯の説明図、第１０図
は管腔が直線状の場合での本実施例の動作を説明づるた
めの説明図、第１１図は管腔が湾曲している場合での本
実施例の動作を説明づるための説明図である。

第２図に示すように、内視鏡装置は、内視鏡１と、この
内？ＪＡ鎖１が接続される制ｔｌＩＩ装貿２０と、この
制御装置２０に接続されるｔニラ２１とを備えている。

前記内視鏡１は、細長で可撓性を有Ｊる挿入部２と、こ
の挿入部２の後端に連設された操作部３どを備えている
。前記操作部３がらは、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１ノルコード
４の端部が、前記制御２１！装置２０に接続されるよう
になっている。

１゛１な記挿入部２の先端側には、湾曲可能な湾曲部６
が設（）られ、この湾曲部６は、内視鏡１に設けられた
挿入駆動部７によって湾曲制御されるにうになっている
。前記湾曲部６を湾曲操作するために、例えば、挿入部
２内に複数のアングルワイヤが挿通され、このアングル
ワイヤの先端部が湾曲部６の先９１１側に固定されてい
る。そして、このアングルワイヤの後端部が、前記挿入
駆動部７に設けられた七−夕によって牽引され、これに
より、前記湾曲部６を任意の方向に湾曲できるようにな
っている。尚、湾曲手段としては、前記湾曲部６内に形
状記憶合金等を用いたアクチュエータを設Ｇプても良い
。

また、本実施例では、前記挿入駆動部７によって、挿入
部２を進行さＵることがでさるようになっている。この
挿入部２の進行手段としては、例えば、特開昭６２−４
１６３５号公報に示される手段を用いることができる。

あるいは、挿入部２の後端側に、挿入部２を繰り出す手
段を設けても良い。

前記挿入部２の先端部には、観察窓と例えば２つの照明
窓とが設けられている。前記観察窓の内側には、対物レ
ンズ１１が設けられ、この対物レンズ１１の結像位ｌに
、固体搬像素子１２が配設されている。この固体ｆｉｌ
ｌ素子１２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を介して、前記制御装
置２０に設けられた信号処理回路２２に接続されるよう
にへっている。また、前記照明窓の内側には、配光レン
ズ１３が設けられ、この配光レンズ１３の後端に、ファ
イババンドルよりなるライトガイド１４がｉ！１！設さ
れている。このライトガイド１４は、１１１１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、
入射端部は、前記制御装置２０に接続されるようになっ
ている。そして、この制御装置２０に設けられた光源装
置２３から出射された照明光が、前記ライトガイド１４
の入射端に入射づるようになっている。

前記囚体梶像索子１２は、前記信号処理回路２２によっ
て駆動されると共に、この固体戯像索了１２の出力信号
は、前記信号処理回路２２で映像信号処理されるように
なっている。この信号処理回路２２から出力される映像
信号は、モニタ２１に入力され、このモニタ２１に被写
体像が表示されるようになっている。

尚、内視鏡１としては、第２図に示すような挿入部２の
先端部に固体層＠木子１２を有するものに限らず、ファ
イババンドルよりなるイメージガイドによって接眼部に
像を伝達づるファイバスコープと、このファイバスコー
プの接眼部に接続したテレビカメラとを用いても良い。

また、前記制御装置２０内には、内視鏡１の挿入条件を
判別して、前記挿入駆動部７を制御づる自動挿入装置３
０が設けられている。この自動挿入装置３０には、前記
信号処理回路２２からの画像信号が入力されるようにな
っている。

次に、第１図を参照して、前記自動挿入装置３０につい
て説明する。

自動挿入装置３０は、内視鏡１の画他信号を入力づる画
像入力部３１を右し、この画像入力部３１から入力され
た画像信号は、複数の、例えば３つの二値化回路（１〜
３）３２ａ〜３２Ｇに入力されるようになっている。こ
の各二値化回路３２ａ〜３２ｃは、ぞれぞれ、スレッシ
ュホールドレベル設定部（１〜３）３３ａ〜３３ｃによ
って設定されるスレッシュホールドレベルをしぎい値ど
して内視鏡画像を二値化画像に変換するようになってい
る。尚、各スレッシ１ホールドレベル設定部３３ａ、３
３ｂ、３３ｃは、互いにスレッシュボールドレベルが７
４なっている。

前記二値化回路３２（３２ａ〜３２ｃを代表する。）及
びスレッシュボールドレベル設定部３３（３３ａ〜３３
Ｃを代表する。）は、例えば、第３図に示づように構成
されている。７１なわも、二値化回路３２は、コンパレ
ータからなり、スレッシュボールドレベル設定部３３は
、可変電圧源からなり、前記コンパレータの入力端には
、画像入力部３１からの画像信号と、前記可変電圧源に
よる基準電圧とが印加されるようになっている。前記コ
ンパレータの出ノｊは、画像信号がスレッシュホールド
レベル以上のどきはＯ１画像信号がスレッシュホールド
レベル未満のときは１となる。

前記二値化回路３２ａ〜３２ｃの出力信￥Ｊは、それぞ
れ、暗部抽出部（１〜３　）　３４．　ａ〜３４Ｇに入
力されるようになっている。この暗部抽出部３４（３４
，ａ〜３４ｃを代表する。）は、前記二値化を入力画像
の各画素について行うものである。

ここで、例えば第４図（ａ）に示すような数値化された
各画素の明るさを有する画像信号に対して、スレッシコ
ホールドレベルを３．５とし、３．５未満を１．３．５
以上を０と出力するようにし、各画素に対して二値化を
行うと、第４図（ｂ）に示すような二値化画像に変換さ
れる。この図において、１の画素の領域が暗部である。

このように、スレッシコホールドレベルを設定して、そ
れより暗い領域を抽出することにより、影のような中途
半端な暗さしかないときに、影を進行方向とする間違い
を防ぐことができる。

このようにして３つ暗部抽出部３４ａ〜３４ｃで抽出さ
れた３つの口合い領域の例を第５図に示Ｊ。

尚、暗部抽出の方法としては、本出願人が平成元年１月
３１日に提出した特願平１−２３４５０号に記載した方
法を用いても良い。

また、暗部抽出の際、内祝ｖＬ１としてファイバスコー
プ及びテレビカメラを用いた場合におけるイメージガイ
ドのファイバの折れ等による極小領域の暗部を除去する
ために、ある画素のデータとして、その画素の周囲の画
素のデータの平均値を用いても良い。また、あるいは、
面積の小さな＋＋ｇ部は、排除するようにしても良い。

１つの暗部抽出部（１）３４ａの出力信号は、パターン
比較部３５に人力されるようになっている。このパター
ン比較部３５は、前記暗部抽出部（１）３４ａからの画
像と、パターン記憶部３６に記憶された対比パターンと
の相関を演算し、相関値が設定値以上の場合には、同類
パターンと判ｆ９ｉ　’ｊるようになっている。りなわ
も、二値化データをａ　　、対比パターンデータをＣと
し・ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｎｍ設定値をＫとすると、同類パターンであ
る条件は次の式で嶋えられる。

ΣΣ（ｃ　　　−ａ　　　＞２−＜Ｋ ｎｍ　　　ｎ１Ｉｌ　　　　ｎｍ 明部抽出によって例えば第６図に示づようなパターンが
できた場合、あるいは全域が昭くなっｔこ８２Ｇには、
内視鏡１の先端が粘膜等の被検体に近（ｊき過ぎている
ことを示しているので、前記パターン比較部３５では、
このようなパターンを認識し、内視鏡を後退させる指示
信号を出力する。尚、粘膜に内視鏡１の先端が接触して
いる場合には、視野仝休がｒ、（っ暗になるが、少し離
れた場合には、２つの照明レンズからの光が入るので、
第６図に示すように、視野の両端に円弧状の明るい部分
ができる。この第６図に示づ−ようなパターンを認識１
Ｊるための対比パターンの例を第７図（ａ）。

（ｂ）に示す。このような対比パターンは、複数設定し
てｂ良い。

前記パターン比較部３５の出力信号は、１人力２出力の
切換スイッチ３８を介して、内視鏡後退指示手段３７と
境界抽出部（１）３９ａの一方に、選択的に入力される
ようになっている。尚、前記切換スイッチ３８は、前記
パターン比較部３５の比較結果に応じて、対比パターン
と同類パターンを認識した場合には、内視鏡後退指示手
段３７側に切換えられ、パターン比較部３５からの内視
鏡を後退させる指示信号が前記内視鏡後退指示手段３７
に入力される。この内視鏡後退指示手段３７は、内視鏡
１の挿入駆動部７を制御して、挿入部２を後退させる。

一方、対比パターンと同類パターンを認識しない場合に
は、前記切換スイッチ３８Ｇよ、境界抽出部＜１＞３９
ａ側に切換えられ、暗部抽出部（１）３　／１．　ａか
らの二値化画像が首記境界抽出部（１）３９ａに入力さ
れる。

また、他の暗部抽出部（２，３）３４．ｂ、３４Ｃの出
力信号は、それぞれ、境界抽出部（２，３＞３９ｂ、３
９Ｃに入力されるようになっている。

この境界抽出部３９　（３９ａ〜３９Ｃ）は、前記二値
化画像の各ラインに対し、二値化データカＯから１、ま
たは、１からＯに変化する座標を求め、その座標の境界
データを１とし、他の座標の境界データをＯとづる。７
１なわら、第ｎライン、第ｍ個目の画素に対する二値化
データをａ　　とした４ とき、境界データｂ。、は、次の式で与えられる。

ｂ−ｌ　ａ　ｎ　ｍ−１ａ　ｎ、 ｎ、ｌ 第４（関（ｂ）に示Ｊ二値化画像に対して、境界を抽出
した画像の例を第８図に示す。尚、第１列には、処理容
易化のために、０を人力Ｊる。

前記境界抽出部３９ａ〜３９Ｃの出力信号は、それぞれ
、中心抽出演鋒部（１〜３）４１ａ〜４１Ｃに入りされ
るようになっている。この中心抽出油ｎ部４１（４１ａ
〜４１ｃを代表Ｊる。）は、抽出された暗部の中心座標
を抽出する。１−なわち、例えば、第９図に示す゛よう
に、抽出された暗部のデータにおいて、データが１であ
る画素の存在する行の一番上の行と一番上の行を抽出し
て、この２つの行のＹ座標Ｙ１．Ｙ２の平均値（Ｙｌ→
−Ｙ２）／２をＸ軸中心座標とする。同様に、データが
１である画素の存在覆る列の一番左の列と一番右の列を
抽出して、この２つの列のＸ座標Ｘ１゜×２の平均値（
Ｘｌ−１−Ｘ２）／２をＸ軸中心座標と′！ｌ−る。

尚、暗部の中心座標を抽出する方法としては、暗部に含
まれる画素数Ｎを求め、上からＸ軸方向に順に暗部に含
まれる画素を数えて行き、その数がＮ／２になったとき
のＸ座標をＸ軸中心座標とし、同様に、左からＹ軸方向
に順に暗部に含まれる画素を数えて行き、その数がＮ／
２にイ【つたときのＸ座標をＸ軸中心座標とするように
しても良い。

前記中心油出演口部４１ａ〜４１ｃの出力信号は、中心
位置比較部４２に入ツノされるようになっている。この
中心位置比較部４２では、３つのスレッシュホールドレ
ベルに対応して抽出した３つの領１ｉｉ（暗部）の各中
心座標Ｐ＋　　（Ｘ＋　、Ｖｌ＞。

Ｐ２　　（Ｘ２　、　Ｖ２　）、　Ｐ３　　（Ｘ３　、
　　”ｙ’３）に対して、 （Ｘｉ　、Ｙ＋　　）＝　（Ｘ２−Ｘｔ　、Ｖ２−ｙｌ
　　）（Ｘ２　、　　Ｙ２　）　＝　（Ｘ３−Ｘ２　、
　　’ｌ’３−’１２）を算出づる。

尚、前記Ｐ＋　、Ｐ２　、Ｐ３は、スレッシュボールド
レベルの口３い順番になっている。

このように、中心位置比較部４２では、各領域の中心外
様の変化を検出している。

前記中心位置比較部４２の出力信号は、内視鏡進行指示
手段４３に入力されるようになっている。

この内視鏡進行指示手段４３は、内視鏡の進行方向をＰ
３　　（Ｘ３　、　Ｙ３　）方向に設定し、また、内視
鏡の進行速度を次の条例に従って設定するようになって
いる。尚、ｋｌ　、に２は、所定の設定値である。

（１）（Ｘｌ　２＋Ｙ１２）ｌ／２＜ｋｌ　　且つ（Ｘ
２２＋Ｙ２２）ｌ／２＜ｋ２ならば、高速（２）（Ｘ＋
　’　＋Ｙ＋　２）Ｌ′２＞ｋ＋　　且つ（Ｘ２２＋Ｙ
２２　）ｌ／２＜ｋ２ならば、中速（３）（Ｘ２２→−
Ｙ　２２　）　ｌ／２　＞　ｋ２ならば、低速このよう
な内視鏡の挿入条件（進行方向と進行速度）の情報はス
イッチ４５を介して、内祝ｖＬ１の挿入駆動部７に入力
され、この挿入駆動部７は、面間挿入条件に基づいて、
内視鏡１の湾曲部６を前記進行方向に向け、挿入部２を
前記進行速度で進行ｄぜる。

前記スイッチ４５の制御信号入力端には、抵抗４６を介
して゛重圧Ｖの電源が接続され、また、この電源は、内
視鏡１の操作部３等に設けられた術各操作スイッチ４７
を介して、接地可能になっている。従って、前記スイッ
チ４５は、術者操作スイッチ４７のオ゛ン、オフに応じ
てΔン、Δフするようになっており、術者が内視鏡の挿
入を停止したいどきに、前記素化操上スイッチ４７をオ
フにすることにより、スイッチ４５がオフとなり挿入が
停止されるようになっている。

尚、前記挿入駆動部７は、自動挿入装置３０によって制
御される伯に、手動操作も可能になっている。

尚、本実施例は、便宜上５×５の画素数にて説明したが
、もつと多くの画素でも同様である。

次に、第１０図及び第１１図を参照して、本実施例の作
用について説明する。

内′ＩＡ鎖１の固体搬像素子１２で搬像された内視鏡像
は、画像入力部３１を介して、自動挿入装置３０に入力
され、二値化回路３２によって３つの異なるスレッシュ
ホールドレベルで二値化され、暗部抽出部３４ぐ各スレ
ッシュボールドレベルに対応した明部領域が抽出される
。更に、その領域の境界が、境界抽出部３９で抽出され
、中心抽出演算部４１で、各領域の中心が求められる。

そして、中心位置比較部４２で、各領域の中心位にが比
較され、その結果に応じて、内視鏡進行指示手段４３で
、内視鏡の挿入条件が設定される。そして、この挿入条
件に従って、挿入駆動部７によって、内８！ｖｔ１が挿
入される。

また、パターン比較部３５で、特定のパターンを認識し
た場合には、内視鏡１が後退される。

内祝ｆｆ１１を挿入する管１！２５０が直線状である場
合には、内祝＃Ｉｔ像は第１０図（ａ）に示１ようにな
り、各領域の境界は第１０図（ｂ）に示すようニナル。

尚、第１０図（ｂ＞において、内側程暗い領域である。

このような場合は、第１０図（Ｃ）に示すように、各領
域の中心Ｐ＋　、Ｐ２．Ｐ３は、略一致する。このよう
な場合には、内視鏡を高速で進行しても良いため、前記
内視鏡進行指示手段４３は、進行方向をＰ３方向に設定
づるとＪｔ、に、進行速度を高速に設定する。

一方、内視鏡１を挿入づる管腔５０が湾曲しでいる場合
には、内視鏡像は第１１図（ａ）に示すようになり、各
領域の境界は第１１図（ｂ）に示すようになる。尚、第
１１図（ｂ）において、内側稈昭い領域である。このよ
うな場合は、第１１図（Ｃ）に示すように、各領域の中
心Ｐ＋、Ｐ２゜Ｐ３は、湾曲状態に応じてずれる。この
ような場合には、管腔の湾曲状態に応じて進行さける必
要がある。そこで、前記内視鏡進行指示手段４３は、進
行方向をＰ３方向に設定すると共に、前記条件（２）ま
たは（３）に従って、進行速度を中速または低速に設定
する。

尚、第１１図（Ｃ）のように各領域の中心がずれでいる
場合には、進行方向をＰ３　、　Ｐ２　、　Ｐｔの順に
ずらすようにして進行さけ−でも良い。

このように本実施例に上れば、被検体の状態を識別し、
その状態に応じた適切な挿入条件を設定して、内視鏡を
自動的に挿入づることができ、内視鏡の挿入が容易にな
る。

尚、本実施例では、判別した内ａ２鏡の挿入条例を用い
て、内視鏡を自動的に挿入するようにしているが、判別
された内８１鏡の挿入条件を利用して、術者が挿入して
も良い。

ところで、術者が内視鏡を例えば大腸に挿入づる場合、
第１２図（ａ）に示すように、内視鏡の挿入部２の先端
部が、大腸６０の屈曲している部位の手前にある状態か
ら、内視鏡を押し込むと、第１２図（ｂ）に示づように
、挿入部２の先端部が大腸壁に突き当たることがある。

このような場合、挿入部２が細いために、大腸：Ｗの一
部分に局所的な力がかかり、患者に苦痛を与えると共に
、大腸Ｌｐが押しやられることで、内視鏡の挿入が妨げ
られる。

そこで、このような大腸等への挿入を容易にする２つの
方法を次に示す。

第１の方法は、第１３図に示ずｂのである□この方法で
は、第１３図（ａ＞に示すように、処置具ヂＶンネルを
有する内視鏡６１の挿入部２を大腸６０へ挿入し、第１
３図（ｂ）に示すように、前記処置具チャンネル内に、
バルーン処置具７０を挿入する。このバルーン処置具７
０は、先端側の先端バルーン７１と、手元側の手元操作
側バルーン７２とを有し、両バルーン７１．７２は、Ｈ
いに連通している。このバルーン処置具７０を、先端バ
ルーン７１を収縮させた状態で、処置具挿入口から前記
処置具チャンネル内に挿入づる。そして、収縮している
先端バルーン７１を挿入部２の先端部から突出させる。

尚、先端バルーン７１の表面は滑り易くしておく。その
ためにゼリー等を４つておいても良い。

次に、第１３図（Ｃ）に示すように、手元操作側バルー
ン７２を握りつぶづ等して先端バルーン７１を膨らませ
る。そして、この状態で、第１３図（ｄ）に示すように
、内視鏡を押し込む。すると、先端バルーン７１と大腸
壁との接触面積は大きく、また、先端バルーン７１が滑
り易いので、（１１名に苦痛を与えることなく、スムー
ズに内視鏡を挿入づることができる。

Ｗ察づるときは、第１３図（ｅ）に示Ｊように、手で握
りつぶしていた手元操作側バルーン７２を膨らませるこ
とにより、先端バルーン７１を収縮させ、先端バルーン
７１を、内視鏡の視野から消えるところまで抜く。

第１３図（ｂ）ないしくｅ）の状態を繰り返すことによ
り、内視鏡を挿入して行く。

第２の方法は、第１４図に示すものである。この方法で
は、第１の方法と同様に、第１４図（ａ）に示すように
、処置具チャンネルを有する内視鏡６１の挿入部２を大
腸６０へ挿入し、第１４図（ｂ）に示すように、前記処
置具ヂ１／ンネル内に、バルーン処ｖＩｌ貝７０を挿入
づる。この場合のバルーン処置具７０は、先端バルーン
７１を最大に膨らませたときの直径が大腸６０の内径よ
りも大さくなるものと１６゜このバルーン処置具７０を
、先端バルーン７１を収縮させた状態で、処置具挿入口
から前記処置具ヂャンネル内に挿入Ｊる・ぞして、収縮
している先端バルーン７１を挿入部２の先端部から突出
させる。この場合、前記第１の方法の場合と比較して、
突出量を多くする。

次に、第１４図（（ｌに示づように、手元操作側バルー
ン７２を握りつぶす等して先端バルーン７１を膨らませ
る。すると、先端バルーン７１の直径は大腸６０の内径
よりも大きいため、先端バルーン７１が固定される。そ
して、この状態で、第１４図（ｄ）に示すように、バル
ーン処置具７０をガイドとして内視鏡を挿入して行く。

これにより、挿入部２の先端部が大腸壁に接触すること
なく、内視鏡を挿入づることができる。

観察するときは、第１４図（ｅ）に示すように、手で握
りつぶしていた手元操作側バルーン７２を膨らませるこ
とにより、先端バルーン７１を収縮させ、先端バルーン
７１を、内視鏡の視野から消えるところまで抜く。

第１４図（ｂ）ないしくｅ）の状態を繰り返ザことにＪ
：す、内視鏡を挿入して行く。

以上の２つの例のように、バルーンをガイドとして内８
１ｖｔを挿入づることにより、挿入が容易になる。

次に、内視鏡の挿入部の先端部が大腸等の被検体に突き
当たった場合に、これを知ることができるようにした内
視鏡の例を第１５図に示す。

この内視鏡では、挿入部２の先端部８０に、フード８５
が複数のばね８６により取りイ→けられてＪ３す、この
フード８５は、外力により揺動可能になっている。内視
鏡の観察窓８１は、先端部の中心に位置しており、この
観察窓８１の周りに、照明窓８２．８２が配置されてい
る。萌記ｉｌｌ！察窓８１の内側に設置ノられた対物光
学系の視野角と、前記フード８５の先端開口部によって
規制される対物光学系の視野角とは、略一致している。

このような構成では、フード８５が外力を受けると、外
力を受けた側が押され、フード８５が傾斜する。づると
、対物光学系の視野の一部がけられるため、どちら側か
ら外力を受けているかを判断づることができ、これによ
り、進むべき方向を知ることができる。

第１６図ないし第１９図は本発明の第２実施例に係り、
第１６図は内視鏡の自動挿入装置の構成を示すブロック
図、第１７図は最も暗い領域を設定するための二値化回
路及びスレッシ１ボールドレベル設定部を示１回路図、
第１８図は他の領域を設定するための二値化回路及びス
レッシュホールドレベル設定部を丞づ回路図、第１９図
（ａ）は内視鏡像の明るさレベルのヒス１−グラム、第
１９図（ｂ）は内？ｆｌ　Ｈ像を示す説明図である。

本実施例は、二値化回路３２ａ〜３２ｃのスレッシュボ
ールドレベルを設定するに際して、内視鏡像の明るさレ
ベルに閏づるじストグラムを利用するようにした例であ
る。

何枚かの内視鏡写真を調べたところ、第１９図（ｂ）に
示すような内視鏡像では、第１９図＜ａ＞に示づような
明るさレベルに関づるヒス１〜グラムが得られ、このヒ
ストグラム上のファーストビーり（ｆ＋ｒｓｔ　　ｐｅ
ａｋ；暗い方から見て最初のビーク）が、内視鏡の挿入
方向を判断するための内祝鏡像の暗い領域と対応するこ
とが分った。

尚、第１９図（ａ）は各明るさレベル毎の画素数を示す
ヒストグラムぐあり、第１９図（ｂ）は中心程暗い内８
１鏡像を示している。

従って、ヒストグラムのファーストビークの明るさレベ
ルの伯から、前記スレッシュボールドレベルを設定する
のが良い。例えば、第１９図（ａ）に示１ように、ファ
ーストビークの明るさレベル（グレイレベル）がＱｐｌ
であれば、明るさに応じた複数の領域のうちの最も暗い
領域を設定するためのスレッシュボールドレベルをＯｐ
ｌに設定Ｊる。

このように、スレッシュボールドレベルの設定をでるに
当ってヒストグラムを利用した内視鏡の自動挿入装置の
構成を第１６図に示す。

この装置では、画像入力部３１からの画像信号は、二値
化回路３２ａ〜３２ｃに入力されると共に、Ａ／Ｄコン
バータ１０１でデジタル信号に変換された後、ヒストグ
ラム作成部１０２に人力されるようになっている。この
ヒストグラム作成部１０２は、内視鏡像について、各明
るさレベル毎の画本数の総数を求め、第１９図（ａ）に
示すようなヒストグラムを作成する。そして、このヒス
トグラム作成部１０２−ｃ作成されたヒストグラムのフ
ァーストビークの明るさレベルＱ、１が、ファーストビ
ーク検出部１０３で検出されるようになっている。この
ファーストピーク検出部１０３で検出されたファースト
ビークの明るさレベルリ、１は、各スレッシュホールド
レベル設定部（１〜３）３３ａ〜３３ｃに入力されるよ
うになっている。

ここで、最も昭い領域を設定づ”るためのスレッシュホ
ールドレベル設定部（１）３３ａは、例えば、第１７図
に示Ｊように、Ｄ／△」ンバータからなり、前記明るさ
レベル９，１をアブログ７Ｈ圧に変換して、二値化回路
３２ａを構成するコンパレークの一方の入力端に印加づ
るにうになっている。

また、他の領域を設定するためのスレッシュホールドレ
ベル設定部（２＞３３ｂ、（３）３３ｃは、例えば、第
１８図に示すように、前記明るさレベル９，１をアナロ
グ電圧に変換づるＤ／△コンバータ１０６と、このＤ／
Ａ］ンバータ１０６の出ノｊに１より大きい所定の係数
を掛するアンプ１０７とからなり、前記アンプ１０７の
出力を、二（「ｉ化回路３２ｂ、３２Ｃを構成する７−
１ンバレータの一方の入力端に印加づるようになってい
る。

ｒＪなわも、最も１ａい領域のスレッシュホールドレベ
ルは０．１に設定され、他の領域のスレッシ１ホールド
レベルは（Ｊｐｌより大きい値に設定される。

尚、他の’ＪＶＪ、のスレツシコホールドレベルを設定
する場合、０．１に所定の値を加号）シてム良い。

このように本実施例によれば、内視鏡像に合わせ／ｊ適
切なスレッシュボールドレベルの設定ができ、スレッシ
１ホールドレベルの設定が適切でないＩこめにｉｌＥし
く挿入方向を検出Ｃさないというう不具合を回避するこ
とができる。

その他の構成、ｆｌ用及び効果は、第１実施例と同様で
ある。

第２０図は本発明の第３実施例の内視鏡の自動挿入装置
の構成を示づブロック図である。

本実施例に使用される内？ＪＨｆｆ２０１Ｌｔ、ファイ
パス］−ブであり、挿入部２と操作部３とを備え、操伯
部３から延設されたユニバーサルコード４は、図示しな
い光源装置に接続されるようになっている。また、操作
部３の後端部には、接眼部２０７１が設けられ、この接
眼部２０４にはテレビカメラ２０５が装着されるように
なっている。

前記内視鏡２０１の対物レンズの結像位置には、固体撮
像素子の代りに、図示しないイメージガイドの先端面が
配置されている。このイメージガイドは、挿入部２．操
作部３内を挿通され、後端面は、前記接眼部２０４内の
図示しない接眼レンズに対向している。そして、対物レ
ンズによって結像された被写体像は、イメージガイドに
にって接眼部２０４に伝達され、この接眼部２０４に駅
前されたテレビカメラ２０５によって＠象されるように
なっている。前記テレビカメラ２０５の出力信号は、図
示しない映像信号処理回路を経て、自ｆ）＋挿入装置３
０の画像入力部１に入力されるようになっている。

また、挿入部２内には複数のアングルワイヤ２０９．２
０９が挿通され、このアングルワイヤ２０９．２０９の
先端部（ま湾曲部６の先端部に固定され、後端部は、操
作部３内に設けられた湾曲駆動部２１１内のプーリ２１
３に巻装されている。

このプーリ２１３の回転軸には、ギア２１５が取り付（
〕られている。操作部３内には、モータ２１２が設警ノ
られ、このモータ２１２の出力軸に取り（＝１けられた
１”ア２１４に前記１！ア２１５が噛合している。また
、前記プーリ２１３の回転軸には、ポテンショメータ２
１６が取り付１）られ、このポテンショメータ２１６と
前記モータ２１２は、自動ｌｌ１ｉ人装貨３０内の湾曲
制御手段２３１に接続されている。この湾曲制御手段２
３１は、自動挿入装置３０内の内視鏡先端湾曲指示手段
２３０に接続されている。この内視鏡先端湾曲指示手段
２３０は、中心位置比較部４２に接続されている。

また、挿入部２には、挿入部進退装置２１９が装着され
ている。この挿入部進退装置２１つば、取付板２２４に
回転自在に取り付けられ、挿入部２を両側から挾みつけ
る２つのローラ２２０を有し、この２つのローラ２２０
の端部には、それぞれ、互いに噛合するギア２２１が取
り付けられている。従って、２つのローラ２２０は、互
いに反対方向に回転し、その結果、２つのローラ２２０
に挾まれた挿入部２が進退弯るようになっている。

一方のギア２２１には、モータ２２３の出力軸に取り付
けられたギア２２２が噛合している。前記を−９２２３
は、自動挿入装置３０内の一駆動制御手段２３２に接続
されている。この駆動制御手段２３２は、内視鏡後退指
示手段３７と、スイッチ４５を介して内視鏡進行指示手
段４３に接続されている。

その他の構成は、第２実施例と同様である。

次に、本実施例の作用について説明する。

テレビカメラ２０５で搬像された内視鏡像は、自動挿入
装置３０に入力され、第１実施例または第２実施例と同
様の作用により、複数のスレツシコホールドレベルに対
応した複数の暗部領域が抽出され、この各領域の中心位
置の配置に応じて、内視鏡進行指示手段４３で内視鏡の
挿入条件が設定される。この内視鏡進行指示手段４３の
進行指示信号は、スイッチ４５を介して駆動制御手段２
３２に伝達され、モータ２２３を駆動させる。この［−
夕２２３の駆動により、ローラ２２０が回転し、挿入部
２が進行する。

同様に、内視鏡後退指示手段３７の指示信号は、前記駆
動制御手段２３２に伝達され、モータ２２３を逆回転さ
せ、挿入部２を後退させる。

一方、中心位置比較部４２の出力は内視鏡湾曲指示手段
２３０に入力され、暗部領域の中心位置が内祝鏡像の中
心からずれている場合には、前記内視鏡先端湾曲指示手
段２３０が、湾曲制御手段２３１に対して湾曲指示信号
を出力づる。尚、湾曲制御に使用づ−る暗部領域の中心
位置は、３つのスレシコホールドレベルに対応する３つ
の暗部領域の各中心座標Ｐｉ　、Ｐ２　、Ｐ３のうちの
１つでも良いし、２つ以上に基づいて決定しても良い。

前記湾曲制御手段２３１は、前記湾曲指示信号に応じて
モータ２１２を回転させる。これにより、プーリ２１３
を介してワイ〜）２０９が押し引きされ、湾曲部６が湾
曲される。前記プーリ２１３の回転５４は、ポテンショ
メータ２１６で検出され湾曲制御手段２３１にフィード
バックされ、これにより、湾曲部６は湾曲指示信号によ
る所定の湾曲角まで湾曲される。尚、図には、２方向に
対づる湾曲駆動部２１１のみを示しているが、湾曲駆動
部２１１を２組設けることにより、４方向の湾曲制御が
可能である。

その他の作用及び効果は、第１または第２実施例と同様
である。

尚、第３実施例において、内視鏡としては、第１実施例
と同様に挿入部先端部に固体躍８ｉ累了合有する電子内
視鏡を用いても良い。

′！５２１図ないし第２５図は本発明の第４実施例に係
り、第２１図は自走式挿入体の断面図、第２２図番。１
第２１図の八−へ′線所面図、第２３図は形状記憶合金
に対する通電手段を示す回路図、第２４図は形状記憶合
金に対する通電のタイミングを示すタイミングチャート
、第２５図は自走式挿入体の動作を示す説明図である。

木実施例は、第３実施例の挿入部進退装置２１９に代え
て、挿入部先端部に設けた自走式挿入体を用いた例であ
る。

第２１図に示すように、自走式挿入体３０１は、内視鏡
の挿入部２の先端部に装るされるものぐあり、前後一対
のループ状部材３０３．３０４と、このループ状部材３
０３．３０４間に配設された変形部材３０５とを備え、
これら各部材３０３゜３０４．３０５はそれぞれ双方向
性形状記憶合金によって形成されている。また、前記変
形部ｖｉ３０５は、コイル状に形成されている。前記ル
ープ状部０３０４，３０５は、オーステナイト相とマル
テンサイト相のいずれの状態でも形状を記憶しており、
マルテンサイト相からオーステナイト相に９態Ｊる変態
温度以上に加熱されることにより、その外接円の径を大
きくするように変形し、また調−ステナイト相からマル
テンサイト相に変態づ“る変態温度以下に冷却されるこ
とにより、その外接円の径を小さく覆るように変形する
。また、変形部材５は、マルテンサイ１〜相からオース
テナイト相に変態する変態温度以上に加熱されることに
より、全体が伸びるように変形し、またＡ−スフナイト
相からマルテンサイ１〜相に変！１！Ｊる変態温度以下
に冷却されることにＪζつ、全体が縮むように変形する
。

前記ループ状部０３０３，３０４は、リング状の弾性カ
バ一体３０６．３０７に埋め込まれ、変形部材３０５は
筒状のカバ一体３０８に埋め込まれている。このカバ一
体３０８の前後端には、それぞれ対応する前記カバ一体
３０６．３０７が連結リング体３０９．３１０を介して
連結されている。

前記ループ状部材３０３．３０４及び変形部材３０５に
は、それぞれリード線３１１が個別的に接続されている
。この各部材３０５，３０４，３０５に接続されたリー
ド線３１１は、カバ一体３０６．３０７．３０８の各内
部を通じて後方の連結リング体３１０の内面に設けられ
たそれぞれの接点３１２に接続されている。この各接点
３１２は、内視鏡挿入部２の外局面に設けた接点に接触
し、電気的に接続されるようになっＣいる。イして、こ
の各接点３１２は、挿入部２内に配設したリード線３１
３を通して、第２３図に示りにうな通電手段の制御回路
３１４に接続されている。この制御回路３１４には、電
諒３１５及びｉｆ作郡部３１６接続されており、操作部
３１６により、各部材３０３，３０４．３０５に対づる
通電順序。

通電時間、出力等を設定できるようになっている。

また、前記制６１１回路３１４は、第２０図に、１１３
Ｌノる内視鏡後退指示手段３７と、スイッチ４５を介し
て内視鏡進行指示手段４３にも接続されており、この内
視鏡後退指示手段３７．内視鏡進行指示手段４３からの
指示信号に応じて、各部材３０３゜３０４．３０５に対
する通電順Ｆ￥３通電時間、出力秀を設定ηるようにな
っている。

第２１図に示すように、後方の連結リング体３１０は、
内視鏡挿入部２の固定部３１７に固定されている。また
、前方の連結リング体３０９は、ぞの内面にボールベア
リング部３１８を設けることにより、挿入部２の周面上
を滑動できるようになっている。

その他の構成は、第３実施例と同様である。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、第２１図に示すように、内視鏡の挿入部２に、自
走式挿入体３０１を装着し、挿入部２を被挿入部位たる
体腔内や配管内に挿入づる。このとき、通電は行わない
ので、各ループ状部材３０３．３０４及び変形部材３０
５はそれぞれ収縮しており、比較的容易に挿入づること
ができる。

内視鏡像は、自動挿入装置３０に入力され、第１実施例
または第２実施例と同様の作用により、内視鏡進行指示
手段４３で内視鏡の挿入条件が設定される。この内視鏡
進行指示手段４３の進行指示信号は、スイッチ４５を介
して制御回路３１４に伝達される。この制御回路３１４
は、次のようにして挿入部２を前進させる。すなわち、
まず、第２４図で波形Ａで示づように後方のループ状部
材３０４に通電し、第２５図（ａ）に示すようにその外
径を大きくする。これにより、ループ状部材３０７１を
Ｗｌうカバ一体３０７は、被挿入部位の内壁に押し当り
保持される。次に、前記ループ状部材３０４に通電した
まま、第２４図で波形Ｂで小ずように、変形部材２０５
にも通電する。これにより、第２５図（ｂ）に示りよう
に、変形部材２０５が伸び、先端側のループ状部材３０
３が、内６１鏡挿入部２の外周上を滑動して前進する。

この後、第２４図で波形Ｃで承りように、先端側のルー
プ状部材３０３に通電Ｊる。これにより、第２５図（Ｃ
）に示すようにループ状部材３０３の外径が大きくなり
、このループ状部材３０３を覆うカバ一体３０６が被挿
入部位の内壁に押し当り保持される。この直後に、第２
４図に示Ｊように後方のループ状部材３０４への通電（
波形Ａ）を停止し、次いで、変形部材３０５への通電（
波形Ｂ）も停止させると、ループ状部材３０４及び変形
部材３０５が冷ＮＪされ、第２５図（ｄ）から（ｅ）に
示すように、ループ状部材３０４及び変形部材３０５が
収縮Ｊる。従って、後方のループ状部材３０４を覆うカ
バ一体３０７は第２５図（ｄ）に示すように被挿入部位
の内壁から離れ、また、変形部材３０５が縮んで、内視
鏡挿入部２を引きながら後方のループ状部材３０４を前
進させる。ここで、前方のループ状部０３０３へ（７）
ｄ電（波形Ｃ）を停止し、ループ状部材３０３を収縮さ
せる。これで、１スト日−りの前進動作が完了する。そ
して、この動作を繰り返りことにより、挿入部２が前進
Ｊる。

また、内視鏡後退指示手段３７の指示信号は、前記制御
回路３１４に伝達され、挿入部２を後退させる。挿入部
２を後退させる場合は、ループ状部材３０３，３０４．
変形部材３０５に対づる通電の順序を、前進の場合の逆
にすれば良い。

尚、ループ状部材３０３，３０４．変形部材３０５に用
いる形状記憶合金として、拡径または伸長した形状のみ
を記憶させた１方向性のものを用い、カバ一体３０６，
３０７．３０８の弾性復元力によって、ループ状部材３
０３，３０４．変形部材３０５を収縮させるようにして
も良い。

その他の作用及び効果は第３実施例ど同様である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、明るさに応じた複
数の領域の配置に基づいて、被検体の状態に応じた内視
鏡の挿入条件を判別することができ、被１ｉ１ｉ人体の
状態に応じた適切な挿入が可能になるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１１図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は内視鏡の自動挿入装置の構成を示Ｊブロック図、
第２図は内視鏡装置の構成を示づ一説明図、第３図は二
値化回路及びスレッシュホールドレベル設定部を示す回
路図、第４図は暗部抽出部の動伯の説明図、第５図は暗
部抽出部で抽出された複数の領域を示す説明図、第６図
は内視鏡先９んが被検体に近付き過ぎた状態での内視鏡
像を示す説明図、第７図はパターン比較部の対比パター
ンの例を示す説明図、第８図は境界抽出部の動作の説明
図、第９図は中心抽出演算部の動作の説明図、第１０図
は管腔が直線状の場合での本実施例の動作を説明するた
めの説明図、第１１図は管腔が湾曲している場合での本
実施例の動作を説明Ｊるための説明図、第１２図は内視
鏡を大腸に挿入する様子を示す説明図、第１３図及び第
１４図は内視鏡の挿入を容易にする方法の説明図・第１
５図は挿入部の先端部が被検体に突き当たったことを知
ることがでさるようにした内視鏡の先ζ；”１部の斜視
図、第１６図ないし第１９図は本発明の第２実流例に係
り、第１６図４．１内視鏡の自動挿入装置の構成を示す
ブロック図、第１７図は最も昭い領域を設定づるための
二値化回路及びスレッシ−１ボ一ルドレベル設定部を示
す回路図、第１８図は他の領域を設定するための二値化
回路及びスレッシコホールドレベル設定部を示す回路図
、第１９図（ａ　）は内祝鏡像の明るさレベルのヒス１
−グラム、第１９図（ｂ）は内祝ｖＬ像を丞Ｊ−説明図
、第２０図は本発明の第３実施例の内視鏡の自動挿入装
置の構成を示すブロック図、第２１図ないし第２５図は
本発明の第４実施例に係り、第２１図は自走式挿入体の
断面図、第２２図は第２１図の△Δ′線断面図、第２３
図は形状記憶合金に対する通電手段を示づ回路図、第２
４図は形状記憶合金に対リ−る通電のタイミングを示す
タイミングチ９−　ｉ−１第２５図（よ自走式挿入体の
動作を示Ｊ説明図である。 １・・・内視鏡　　　　　　２・・・挿入部６・・・湾
曲部　　　　　　７・・・挿入駆動部３０・・・自動挿
入装置　　３２・・・二値化回路３３・・・スレッシコ
ホールドレベル設定部３４・・・明部検出部　　　３９
・・・境界抽出部４１・・・中心抽出演算部　４２・・
・中心位ｎ比較部／１３・・・内視鏡進行指示手段 第４図 （０） （ｂｌ 第５図 第８図 （０） 第６図 第７図 第９図 ×１ ×２ （ｂｌ 第１２図 第１７図 第１８図 第１９図 （（ｆ） （ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内視鏡像から明るさに応じた複数の領域を抽出する領域
   抽出手段と、前記領域抽出手段によって抽出された各領
   域の配置に基づいて、内視鏡の挿入条件を判別する判別
   手段とを備えたことを特徴とする内視鏡の挿入制御装置
   。