内視鏡装置
【課題】 生体内の観察下において、観察窓の汚れ落とし機能を適切な状態に駆動制御して、振動子の振動効率の低下、振動子の早期劣化、振動子による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制する内視鏡装置の提供。
【解決手段】 内視鏡装置１は、内視鏡２の挿入部１１の先端に撮像モジュール３４に対向して設けられた観察窓３２と、観察窓３２の内表面に貼着された超音波振動子３７と、超音波振動子３７で発生した超音波振動ｆを観察窓３２の外表面に伝播する表面弾性波Φに変換する回折格子４０と、観察窓３２と観察対象物との相対距離を検知する検出手段３８と、超音波振動子３７の駆動停止を操作する操作手段１３と、超音波振動子３７を駆動させる指示信号が入力されているときに、観察窓３２と観察対象物との相対距離に応じて超音波振動子３７を駆動制御する制御手段５２と、を有する。
【解決手段】 内視鏡装置１は、内視鏡２の挿入部１１の先端に撮像モジュール３４に対向して設けられた観察窓３２と、観察窓３２の内表面に貼着された超音波振動子３７と、超音波振動子３７で発生した超音波振動ｆを観察窓３２の外表面に伝播する表面弾性波Φに変換する回折格子４０と、観察窓３２と観察対象物との相対距離を検知する検出手段３８と、超音波振動子３７の駆動停止を操作する操作手段１３と、超音波振動子３７を駆動させる指示信号が入力されているときに、観察窓３２と観察対象物との相対距離に応じて超音波振動子３７を駆動制御する制御手段５２と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察窓表面に付着する汚れを容易に除去する内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年低侵襲医療を目的として内視鏡を用いた外科手術が普及している。このような内視鏡下の手術においては、血液、脂などの汚れ飛散が起こり易く、それらが、内視鏡の観察窓に付着することによって、視野が妨げられることが課題となっている。
【０００３】
この課題に対する対策としては、例えば、特許文献１に開示された内視鏡装置の技術が知られている。この特許文献１には、内視鏡装置の観察窓に付着した汚れを、超音波振動またはそれを回折格子によって変換した表面弾性波によって、取り除く方法が提案されている。
【０００４】
この特許文献１には、観察窓上に形成された偏向部と、それと対向する位置に設けられた超音波振動子を用いて、観察窓の表面近傍に超音波振動を伝播させ、観察窓に付着した汚れを除去する内視鏡装置の技術が開示されている。具体的に従来の内視鏡装置は、観察窓となるガラス板の外表面に偏向部として断面形状が矩形状の回折格子形状の溝が形成されており、この回折格子形状の溝の形成面(外表面)からガラス板の圧電振動子の貼着面(内表面)に向けて溝を投影した時に、圧電振動子の少なくとも一部の表面が溝の投影領域内に位置している。
【０００５】
そして、ガラス板には、圧電振動子により発生した超音波振動が回折格子形状の溝により回折（偏向）されて、少なくとも一部がガラス板の前述の中心方向、つまり、撮像ユニットの観察視野領域と対向する部分の中心方向に効率的に伝播するようになり、効率よく、ガラス板上の汚れを除去することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５４５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の内視鏡装置は、振動子が駆動すると観察窓表面へ超音波振動が励振されるとともに、振動子が駆動により発熱して温度が上昇してしまう。このように高温化した振動子は、振動効率が低下するばかりか、早期劣化や近接する他の内蔵物へ熱影響を与えてしまう可能性がある。
【０００８】
しかしながら、従来の内視鏡装置では、そのような対策が取られていない。さらに、内視鏡装置による生体内の観察下において不必要な状態での振動子の駆動は、電力を無駄に消費してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体内の観察下において、観察窓の汚れ落とし機能を適切な状態に駆動制御して、振動子の振動効率の低下、振動子の早期劣化、振動子による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制する内視鏡装置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】
本発明における一態様の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部の先端に撮像モジュールに対向して設けられた観察窓と、前記観察窓の内表面に貼着された超音波振動子と、前記観察窓に設けられ、前記超音波振動子で発生した超音波振動を前記観察窓の外表面に伝播する表面弾性波に変換する回折格子と、前記観察窓と対向する観察対象物との相対距離を検知する検出手段と、前記超音波振動子の駆動停止を操作する操作手段と、前記操作手段により、前記超音波振動子を駆動させる指示信号が入力されているときに、前記観察窓と前記観察対象物との相対距離に応じて前記超音波振動子を駆動制御する制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、生体内の観察下において、観察窓の汚れ落とし機能を適切な状態に駆動制御して、振動子の振動効率の低下、振動子の早期劣化、振動子による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制する内視鏡装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る内視鏡システムの全体構成図
【図２】同、内視鏡システムの内部構成を主に示すブロック図
【図３】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図
【図４】同、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】同、送水シースの先端部分の構成を示す断面図
【図６】同、図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図
【図７】同、硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図
【図８】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図９】同、制御部が汚れ落とし機能を実行するときのフローチャート
【図１０】同、第１の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図
【図１１】同、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図
【図１２】同、第２の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図
【図１３】同、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図
【図１４】同、図１２の検出装置の検出原理を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明である内視鏡装置について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１４】
先ず、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、例えば、腹腔鏡下外科手術を行う硬性内視鏡を例示する。また、本発明は、硬性内視鏡に限らず、生体管腔内に挿通する各種内視鏡に適用可能な構成である。
【００１５】
また、図１から図１４は本発明の一態様の実施の形態に係り、図１は内視鏡システムの全体構成図、図２は内視鏡システムの内部構成を主に示すブロック図、図３は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図６は図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図、図７は硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図、図８は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図９は制御部が汚れ落とし機能を実行するときのフローチャート、図１０は第１の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２は第２の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図、図１４は図１２の検出装置の検出原理を説明するための図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、本実施の形態の内視鏡装置である内視鏡システム１は、硬性内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２の挿入部１１が内部に挿通配置される洗浄液供給手段を構成する送水シース３と、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５と、光源装置４と、モニタ（装置）６と、によって、主に構成されている。なお、ＣＣＵ５、光源装置４およびモニタ６は、体外装置を構成している。
【００１７】
内視鏡２は、硬質な挿入部１１に連設された操作部１２と、この操作部１２に設けられた操作手段であるスイッチ類１３と、操作部１２から延出する複合ケーブルであるユニバーサルケーブル１４と、このユニバーサルケーブル１４の延出端に配設された光源コネクタ１５と、この光源コネクタ１５の側部から延出する電気ケーブル１６と、この電気ケーブル１６の延出端に配設された電気コネクタ１７と、を有して構成されている。なお、光源コネクタ１５は、光源装置４に着脱自在に接続される。また、電気コネクタ１７は、ＣＣＵ５に着脱自在に接続されている。
【００１８】
ＣＣＵ５は、光源装置４およびモニタ６に電気的に接続されている。このＣＣＵ５は、内視鏡２が撮像した画像データを映像信号化して、モニタ６に表示させる。さらに、ＣＣＵ５は、内視鏡２の操作部１２に配設されたスイッチ類１３の操作信号が入力され、これら信号に基づいて、光源装置４を制御したり、生理的食塩水などの洗浄水が貯留された送水装置である送水タンク２４にＣＣＵ５からエアーを送り、この送水タンク２４内の洗浄水を送水シース３に送液制御したりするための制御手段である制御装置を構成している。なお、送水タンク２４は、ＣＣＵ５に着脱自在な送気コネクタ２６が端部に設けられた送気チューブ２５が接続されている。
【００１９】
次に、内視鏡システム１の主に内部構成について、図２に基づいて、以下に説明する。
ＣＣＵ５は、各回路および各ユニットへ電源供給するための電源５１と、各処理を行う処理回路（ＣＰＵ）を備えた制御部５２と、制御部５２からの制御信号を受けて、電源５１や回路などとの接続を切替えるスイッチ回路５３と、処理アルゴリズムなどを格納するメモリ５４と、超音波振動子の圧電振動子３７へ駆動信号を出力する電源供給系である駆動信号供給系５５と、挿入部１１の先端部分に配置される撮像ユニット３４にクロック信号、制御信号などを送るタイミング発生回路５６と、撮像ユニット３４から画像信号が入力され、画像処理を行い、モニタ６へ画像処理を受けた画像信号を出力する画像処理回路５７と、を備えている。
【００２０】
なお、駆動信号供給系５５は、基準信号を生成する信号発生回路５８と、この信号発生回路５８からの信号を挿入部１１の先端部分に配置される圧電振動子３７の駆動に必要な電力量を有する駆動信号へ増幅する増幅回路５９と、を備えている。この駆動信号供給系５５の信号発生回路５８および増幅回路５９は、それらの状態が検出回路６０によってモニタされている。また、駆動信号供給系５５は、制御部５２により制御信号が入力され、信号発生回路５８および増幅回路５９が制御される。検出回路６０は、信号発生回路５８および増幅回路５９のモニタ結果を検出信号として、制御部５２に出力する。
【００２１】
操作部１２は、送水と共に表面弾性波Φ（図８参照）の発生／停止の指示を与えるスイッチ類１３の操作に基づき入力信号が入力され、操作信号を制御部５２へ出力する操作回路６１を備えている。なお、ＣＣＵ５は、ここでは不図示のポンプ制御回路と、コンプレッサであるポンプと、を有している。
【００２２】
光源装置４は、ハロゲンランプなどの光源と、この光源を駆動する光源制御回路と、を有して構成されている（いずれも不図示）。なお、光源制御回路は、ＣＣＵ５の制御部５２と電気的に接続されて、この制御部５２により制御される。
【００２３】
次に、内視鏡２の挿入部１１の先端部分の構成について、図２から図４に基づいて、以下に説明する。
内視鏡２の挿入部１１は、図３から図４に示すように、挿入部外装を構成する金属製の管状部材３１の先端に、観察窓であるガラス板の略円盤状の透明部材３２が接着剤を介して接合されている。
【００２４】
管状部材３１の内部には、撮像用光学系を含む撮像モジュールである上述した撮像ユニット３４と、ここでは２本の照明用のライトガイド３３が配置されている。撮像ユニット３４の内部には、詳細には図示しないが、結像用光学系、固体撮像素子およびそのドライバチップが組み込まれており、通信ケーブル３５が根元方向へ引き出されている。
【００２５】
また、透明部材３２の内表面（裏面）には、観察視野を妨げない位置、つまり対向配置された撮像ユニット３４の外方（ここでは外周一部から所定距離だけ離間した方向）の一領域側に、例えば、ＰＺＴからなる矩形状の超音波振動子である圧電振動子３７および物体との距離を検知するための、ここでは近接センサである検出装置３８が貼着されている。
【００２６】
圧電振動子３７には、配線３６が接続され、電気的に駆動されるようになっている。つまり、圧電振動子３７には、加振のための電圧を供給する配線３６が内視鏡２の根元方向に引き出されている。また、圧電振動子３７の透明部材３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田などを用いてもよい。さらに、管状部材３１と透明部材３２とを、ビス留め固定しても良い。この圧電振動子３７は、その共振周波数または共振周波数近傍で駆動され、超音波振動ｆを透明部材３２内に発生させる（図８参照）。
【００２７】
検出手段である検出装置３８は、近接センサである。また、内視鏡システム１におけるＣＣＵ５内の制御部５には、検出装置３８と電気的に接続される図示しない検出回路基板が設けられるものである。この近接センサである検出装置３８には、駆動電源、検出信号などを伝送する配線３９が内視鏡２の根元方向に引き出されている。この検出装置３８は、内視鏡２がＣＣＵ５と電気的に接続されることで、ＣＣＵ５の制御部５２の検出回路基板に検出信号を出力する。なお、ここでも検出装置３８の透明部材３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田などを用いてもよい。
【００２８】
透明部材３２は、図３（図８）に示すように、内表面(裏面)に貼着された圧電振動子３７に対向した外表面の位置に、超音波振動ｆを回折して表面弾性波Φに変換（偏向）する偏向部の回折格子４０が設けられている。ここでの回折格子４０は、透明部材３２の外表面に形成された断面矩形状の複数の凹凸、ここでは５つの溝部４０ａである（図８参照）。これら溝部４０ａは、透明部材３２の外表面に等間隔で並列形成され、それぞれが平行な直線凹部状の溝である。
【００２９】
上述の圧電振動子３７から発生された超音波振動ｆは、主として圧電振動子３７の貼着面（透明部材３２の内表面）に垂直な方向に伝播し、圧電振動子３７に対向した透明部材３２の回折格子４０に入射する。この回折格子４０に入射した超音波振動ｆは、回折格子４０により透明部材３２の外表面を伝播する表面弾性波Φに変換（偏向）される（図８参照）。
【００３０】
また、内視鏡２の構成部品は、管状部材３１と、接合された透明部材３２によって封止されており、高圧蒸気による滅菌処理に耐え得る構造となっている。
さらに、本実施形態においては、透明部材３２の撮像ユニット３４の撮像光学系と対向する内表面は平面状としているが、撮像光学系に対向する面の一部が凸レンズ状もしくは凹レンズ形状として、撮像光学系の一部を構成しても良い。
【００３１】
また、本実施の形態のライトガイド３３は、ユニバーサルケーブル１４へ延設され、ライトガイド３３が光源コネクタ１５で終端されている。そして、通信ケーブル３５および配線３６が電気ケーブル１６を介して、電気コネクタ１７に接続されている。
【００３２】
つまり、内視鏡２は、ユニバーサルケーブル１４および電気ケーブル１６を介して、ライトガイド３３が光源制御回路を含む光源装置４の光源に、撮像ユニット３４から引き出された通信ケーブル３５がＣＣＵ５の画像処理回路５７に、圧電振動子３７から引き出された配線３６がＣＣＵ５の加振手段を構成する駆動信号供給系５５に、夫々接続される構成となっている。
【００３３】
次に、送水シース３について図１、図５および図６に基づいて、以下に説明する。
送水シース３は、先端部材を備えた被覆チューブ２１と、この被覆チューブ２１の基端に連設された接続部２２と、この接続部２２の側部から延出する送水チューブ２３と、を有して構成されている。なお、送水チューブ２３の延出端は、送水タンク２４に接続されている。この送水タンク２４には、ＣＣＵ５の送気コネクタ２６に一端が接続された送気チューブ２５の他端が接続されている。
【００３４】
送水シース３の被覆チューブ２１は、チューブ本体４１と、このチューブ本体４１の先端に嵌着された略円筒形状の先端部材４２と、を有して構成されている。チューブ本体４１の肉厚部分の一部には、送水用の断面円形状の送水路４３が１つ形成されている。この送水路４３は、接続部２２まで配設され、この接続部２２を介して送水チューブ２３と連通している。先端部材４２は、チューブ本体４１の送水路４３に対向する位置の開口端面に沿った板体である、ひさし部４４を有している。
【００３５】
このように構成された送水シース３は、送水路４３が送水タンク２４と送水チューブ２３を介して連通するように接続される。そして、送水タンク２４内の洗浄水である生理食塩水などは、ポンプ制御回路によって制御されるポンプからのエアーにより送水タンク２４内の圧力が上昇されることで、送水路４３中に送液されて挿入部１１の先端に設けられた透明部材３２の表面へ流れるようになっている。
【００３６】
以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１は、図７に示すように、内視鏡２の挿入部１１が送水シース３の被覆チューブ２１に挿通配置され、例えば、腹腔鏡下外科手術に用いられる。
【００３７】
以上に説明した本実施の形態の内視鏡２は、生体内の観察／手術の際に、挿入部１１の先端と生体組織との相対距離を近接センサである検出装置３８が検出しており、先端部（透明部材３２の表面）と生体組織との相対距離が所定の一定値以内になったことを検出したとき、駆動中の汚れ落とし機能および汚れ落とし機能の駆動開始を停止する。このときに、制御部５２が実行する一制御例を図９のフローチャートを用いて以下に詳しく説明する。
具体的には、内視鏡システム１の電源が投入され、汚れ落とし機能の駆動スイッチがＯＮされると（ステップＳ１）、制御部５２に駆動制御される検出装置３８の測距機能が起動される（ステップＳ２）。このステップＳ２の検出装置３８の起動により生体組織との距離の計測を行い、その計測距離（測定値信号）が制御部５２に入力される。
【００３８】
制御部５２は、検出装置３８の計測距離と撮像ユニット３４が備える所定の被写界深度を比較演算して、それらの大小を判定する（ステップＳ３）。このとき、制御部５２は、観察対象物である測定対象物（生体組織）と挿入部１１の先端（透明部材３２の表面）の距離が、所定の距離である撮像ユニット３４の被写界深度より大きい場合、汚れ落とし機能を駆動して（ステップＳ４）、ステップＳ７のルーチンに移行する。
【００３９】
なお、汚れ落とし機能とは、制御部５２が圧電振動子３７を設定された所定の強度で駆動させて、圧電振動子３７から発生された超音波振動ｆが回折格子４０により表面弾性波Φに変換（偏向）されて透明部材３２の外表面を伝播すると共に、透明部材３２の表面に送水されて洗浄される機能である。この操作は、上述したように、スイッチ類１３の操作で行なわれる。
【００４０】
一方、制御部５２は、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が、所定の距離である撮像ユニット３４の被写界深度より小さければ、汚れ落とし機能をここでは駆動せず、さらに、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が０（ゼロ）、つまり、透明部材３２の表面が生体組織に接触しているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４１】
このとき、制御部５２は、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が０（ゼロ）でない場合、圧電振動子３７を設定された通常強度よりも低く設定された所定の低強度に駆動制御して（ステップＳ６）、ステップＳ７のルーチンに移行する。
【００４２】
一方、制御部５２は、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が０（ゼロ）となる接触した状態である場合、圧電振動子３７を駆動せずに、ステップＳ７のルーチンに移行する。ステップＳ７において、制御部５２は、スイッチ状態の確認、つまり、スイッチ類１３から信号が入力されているか確認する。
【００４３】
そして、制御部５２は、スイッチ類１３から信号が入力された状態の汚れ落とし機能がＯＮとなっている場合、上述のステップＳ２のルーチンに戻り、ステップＳ２からステップＳ８をループする。つまり、制御部５２は、スイッチ類１３から汚れ落とし機能を駆動する信号が入力されている状態では、ステップＳ２からステップＳ８をループする。
【００４４】
一方、制御部５２は、スイッチ類１３から汚れ落とし機能を駆動する信号が非入力のＯＦＦとなっている場合、検出装置３８の測距機能をＯＦＦして汚れ落とし機能の駆動を終了する（ステップＳ９）。
【００４５】
以上に説明したように本実施の形態の内視鏡システム１は、汚れ落とし機能がＯＮしているとき、ここでは近接センサである検出装置３８により、測定対象物（生体組織）と挿入部１１の先端（透明部材３２の表面）との距離を計測し、汚れ落とし機能の駆動の判断する制御を行なう。つまり、内視鏡システム１は、スイッチ類１３の操作により汚れ落とし機能が駆動指示（ＯＮ）されているときに、透明部材３２の表面が生体組織に接触すると圧電振動子３７が停止するように制御する。
【００４６】
さらに、内視鏡システム１は、撮像ユニット３４の被写界深度を外れた距離に内視鏡２の透明部材３２の表面が生体組織に近接すると、圧電振動子３７を通常強度よりも低い所定の強度に駆動制御する。
【００４７】
このように本実施の形態の内視鏡システム１は、生体内の観察下において、撮像ユニット３４の被写界深度内に生体組織と透明部材との相対距離が含まれていないときに、圧電振動子３７が不必要に高温とならないように適切な状態に停止または低強度に駆動制御し、圧電振動子３７が不要に高温化しないようにすることで、圧電振動子３７の振動効率の低下、早期劣化、この圧電振動子３７による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制することができる。
【００４８】
（第１の変形例）
上述の検出装置３８は、図１０および図１１に示すような静電容量式の近接センサの構成としても良い。
【００４９】
本変形例の検出装置３８は、観察窓の周囲に配設された円環状の検出電極６２と、撮像ユニット３４を覆う筒状の遮断電極６３と、検出電極６２と遮断電極６３との間に配設された発振回路６４と、を備えている。
【００５０】
検出電極６２からは、発振回路６４と電気的に接続する配線６２ａが延出し、発振回路６４からは通信ケーブル３５内に挿通して電気コネクタ１７に接続される通信線６４ａが延出している。また、遮断電極６３からも、通信ケーブル３５内に挿通して電気コネクタ１７に接続される通信線６３ａが延出している。
【００５１】
このような構成の検出装置３８は、撮像ユニット３４の周囲にセンサの電極と発振回路を設けることにより、挟スペースの挿入部１１の先端内に適したものである。なお、この検出装置３８の構成は、一例であって、検出電極、遮断電極、発振回路を含む静電容量式の近接センサ一式は、独立して挿入部１１の先端に設けられてもよく、この近接センサに接続される回路基板も、ＣＣＵ５の制御部５２だけでなく、挿入部１１の先端または操作部１２に独立して設けられてもよい。
【００５２】
（第２の変形例）
さらに、検出装置３８は、図１２から図１３に示すようなレーザ光により物体との距離を計測するセンサ構成としても良い。
【００５３】
具体的には、物体との距離を検知する検出装置（３８）のセンサは、レーザ光と撮像ユニット３４に設けられた撮像素子３４ａを用いた距離（変位）センサである。
【００５４】
挿入部１１の先端には、レーザガイド６５の端面であるレーザ発光部６５ａが透明部材３２の背面に対向接触するように設けられている。このレーザガイド６５は、ライトガイド３３のファイバの一部が利用され、図示しないレーザ光源からレーザ発光部６５ａへレーザ光を伝達する。なお、光源装置４（図１および図２参照）の光源ボックス内には、レーザガイド６５が伝達するレーザ光を発光する、図示しないレーザ光源を備えている。
【００５５】
物体との距離検知の原理は、レーザ発光部より照射されたレーザ光が、測定対象物（生体組織）に反射され、撮像ユニット３４内の撮像素子３４ａへ入射する際に、測定対象物との距離によって、レーザ光が入射する位置が異なることで距離を計測することを利用し（図１４参照）、予め定められた基準位置をもとに、測定対象物との距離を検知する。このとき、撮像素子３４ａの一部の画素を利用している。
【００５６】
このような検出装置（３８）の構成とすれば、挿入部１１の先端内に、各種センサを設ける必要がないため、従来と同じ寸法を維持できる。なお、ここでの検出装置３８は、挿入部１１の先端に設けられた透明部材３２の正面にレーザ発光部６５ａを備えたレーザガイド６５がライトガイド３３の一部を兼用する構成であるが、これに限定されること無く、ここでは撮像素子３４ａとしたレーザ受光部が内視鏡２の正面にあればよく、例えば、レーザガイド６５をレーザ発光素子としたり、レーザ受光部をレーザ位置検出素子（ＰＳＤ）としたりしても良い。
【００５７】
（第３の変形例）
なお、検出装置（３８）は、内視鏡画像取得時の情報を用いた画像処理によるセンサとしても良い。
具体的には、ここでの検出装置（３８）である物体との距離を検知するセンサは、一定の距離以内に内視鏡２の透明部材３２の表面が生体組織表面へ近づいたとき、撮像ユニット３４による測定対象物とのピントが合った状態と比較して、取得した画像のコントラストが低くなることを利用して、透明部材３２の表面と生体組織表面とが近づいたことを検知して、駆動中の汚れ落とし機能を駆動制御する。なお、ＣＣＵ５の制御部５２は、ここでも図８を用いて説明したフローチャートに従ってルーチンを実行する。なお、生体から離れたときも、コントラストが低下するが、同時に撮像素子３４ａに入力される光量も下がることから、内視鏡システム１は、コントラストと光量の低下が同時に発生した場合、汚れ落とし機能の駆動停止動作は行なわないこととする。
【００５８】
以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。
【００５９】
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出される得るものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…内視鏡システム
２…内視鏡
３…送水シース
４…光源装置
５…制御部
６…モニタ
１１…挿入部
１２…操作部
１３…スイッチ類
１４…ユニバーサルケーブル
１５…光源コネクタ
１６…電気ケーブル
１７…電気コネクタ
２１…被覆チューブ
２２…接続部
２３…送水チューブ
２４…送水タンク
２５…送気チューブ
２６…送気コネクタ
３１…管状部材
３２…透明部材
３３…ライトガイド
３４…撮像ユニット
３４ａ…撮像素子
３５…通信ケーブル
３６…配線
３７…圧電振動子
３８…検出装置
３９…配線
４０…回折格子
４０ａ…溝部
４１…チューブ本体
４２…先端部材
４３…送水路
４４…ひさし部
５１…電源
５２…制御部
５３…スイッチ回路
５４…メモリ
５５…駆動信号供給系
５６…タイミング発生回路
５７…画像処理回路
５８…信号発生回路
５９…増幅回路
６０…検出回路
６１…操作回路
６２…検出電極
６３…遮断電極
６４…発振回路
６５…レーザガイド
６５ａ…レーザ発光部
ｆ…超音波振動
Φ…表面弾性波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察窓表面に付着する汚れを容易に除去する内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年低侵襲医療を目的として内視鏡を用いた外科手術が普及している。このような内視鏡下の手術においては、血液、脂などの汚れ飛散が起こり易く、それらが、内視鏡の観察窓に付着することによって、視野が妨げられることが課題となっている。
【０００３】
この課題に対する対策としては、例えば、特許文献１に開示された内視鏡装置の技術が知られている。この特許文献１には、内視鏡装置の観察窓に付着した汚れを、超音波振動またはそれを回折格子によって変換した表面弾性波によって、取り除く方法が提案されている。
【０００４】
この特許文献１には、観察窓上に形成された偏向部と、それと対向する位置に設けられた超音波振動子を用いて、観察窓の表面近傍に超音波振動を伝播させ、観察窓に付着した汚れを除去する内視鏡装置の技術が開示されている。具体的に従来の内視鏡装置は、観察窓となるガラス板の外表面に偏向部として断面形状が矩形状の回折格子形状の溝が形成されており、この回折格子形状の溝の形成面(外表面)からガラス板の圧電振動子の貼着面(内表面)に向けて溝を投影した時に、圧電振動子の少なくとも一部の表面が溝の投影領域内に位置している。
【０００５】
そして、ガラス板には、圧電振動子により発生した超音波振動が回折格子形状の溝により回折（偏向）されて、少なくとも一部がガラス板の前述の中心方向、つまり、撮像ユニットの観察視野領域と対向する部分の中心方向に効率的に伝播するようになり、効率よく、ガラス板上の汚れを除去することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５４５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の内視鏡装置は、振動子が駆動すると観察窓表面へ超音波振動が励振されるとともに、振動子が駆動により発熱して温度が上昇してしまう。このように高温化した振動子は、振動効率が低下するばかりか、早期劣化や近接する他の内蔵物へ熱影響を与えてしまう可能性がある。
【０００８】
しかしながら、従来の内視鏡装置では、そのような対策が取られていない。さらに、内視鏡装置による生体内の観察下において不必要な状態での振動子の駆動は、電力を無駄に消費してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体内の観察下において、観察窓の汚れ落とし機能を適切な状態に駆動制御して、振動子の振動効率の低下、振動子の早期劣化、振動子による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制する内視鏡装置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】
本発明における一態様の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部の先端に撮像モジュールに対向して設けられた観察窓と、前記観察窓の内表面に貼着された超音波振動子と、前記観察窓に設けられ、前記超音波振動子で発生した超音波振動を前記観察窓の外表面に伝播する表面弾性波に変換する回折格子と、前記観察窓と対向する観察対象物との相対距離を検知する検出手段と、前記超音波振動子の駆動停止を操作する操作手段と、前記操作手段により、前記超音波振動子を駆動させる指示信号が入力されているときに、前記観察窓と前記観察対象物との相対距離に応じて前記超音波振動子を駆動制御する制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、生体内の観察下において、観察窓の汚れ落とし機能を適切な状態に駆動制御して、振動子の振動効率の低下、振動子の早期劣化、振動子による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制する内視鏡装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る内視鏡システムの全体構成図
【図２】同、内視鏡システムの内部構成を主に示すブロック図
【図３】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図
【図４】同、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】同、送水シースの先端部分の構成を示す断面図
【図６】同、図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図
【図７】同、硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図
【図８】同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図
【図９】同、制御部が汚れ落とし機能を実行するときのフローチャート
【図１０】同、第１の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図
【図１１】同、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図
【図１２】同、第２の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図
【図１３】同、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図
【図１４】同、図１２の検出装置の検出原理を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明である内視鏡装置について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１４】
先ず、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、例えば、腹腔鏡下外科手術を行う硬性内視鏡を例示する。また、本発明は、硬性内視鏡に限らず、生体管腔内に挿通する各種内視鏡に適用可能な構成である。
【００１５】
また、図１から図１４は本発明の一態様の実施の形態に係り、図１は内視鏡システムの全体構成図、図２は内視鏡システムの内部構成を主に示すブロック図、図３は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図６は図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図、図７は硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図、図８は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す部分断面図、図９は制御部が汚れ落とし機能を実行するときのフローチャート、図１０は第１の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２は第２の変形例の検出装置の構成を示す硬性内視鏡の先端部分の部分断面図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図、図１４は図１２の検出装置の検出原理を説明するための図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、本実施の形態の内視鏡装置である内視鏡システム１は、硬性内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２の挿入部１１が内部に挿通配置される洗浄液供給手段を構成する送水シース３と、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５と、光源装置４と、モニタ（装置）６と、によって、主に構成されている。なお、ＣＣＵ５、光源装置４およびモニタ６は、体外装置を構成している。
【００１７】
内視鏡２は、硬質な挿入部１１に連設された操作部１２と、この操作部１２に設けられた操作手段であるスイッチ類１３と、操作部１２から延出する複合ケーブルであるユニバーサルケーブル１４と、このユニバーサルケーブル１４の延出端に配設された光源コネクタ１５と、この光源コネクタ１５の側部から延出する電気ケーブル１６と、この電気ケーブル１６の延出端に配設された電気コネクタ１７と、を有して構成されている。なお、光源コネクタ１５は、光源装置４に着脱自在に接続される。また、電気コネクタ１７は、ＣＣＵ５に着脱自在に接続されている。
【００１８】
ＣＣＵ５は、光源装置４およびモニタ６に電気的に接続されている。このＣＣＵ５は、内視鏡２が撮像した画像データを映像信号化して、モニタ６に表示させる。さらに、ＣＣＵ５は、内視鏡２の操作部１２に配設されたスイッチ類１３の操作信号が入力され、これら信号に基づいて、光源装置４を制御したり、生理的食塩水などの洗浄水が貯留された送水装置である送水タンク２４にＣＣＵ５からエアーを送り、この送水タンク２４内の洗浄水を送水シース３に送液制御したりするための制御手段である制御装置を構成している。なお、送水タンク２４は、ＣＣＵ５に着脱自在な送気コネクタ２６が端部に設けられた送気チューブ２５が接続されている。
【００１９】
次に、内視鏡システム１の主に内部構成について、図２に基づいて、以下に説明する。
ＣＣＵ５は、各回路および各ユニットへ電源供給するための電源５１と、各処理を行う処理回路（ＣＰＵ）を備えた制御部５２と、制御部５２からの制御信号を受けて、電源５１や回路などとの接続を切替えるスイッチ回路５３と、処理アルゴリズムなどを格納するメモリ５４と、超音波振動子の圧電振動子３７へ駆動信号を出力する電源供給系である駆動信号供給系５５と、挿入部１１の先端部分に配置される撮像ユニット３４にクロック信号、制御信号などを送るタイミング発生回路５６と、撮像ユニット３４から画像信号が入力され、画像処理を行い、モニタ６へ画像処理を受けた画像信号を出力する画像処理回路５７と、を備えている。
【００２０】
なお、駆動信号供給系５５は、基準信号を生成する信号発生回路５８と、この信号発生回路５８からの信号を挿入部１１の先端部分に配置される圧電振動子３７の駆動に必要な電力量を有する駆動信号へ増幅する増幅回路５９と、を備えている。この駆動信号供給系５５の信号発生回路５８および増幅回路５９は、それらの状態が検出回路６０によってモニタされている。また、駆動信号供給系５５は、制御部５２により制御信号が入力され、信号発生回路５８および増幅回路５９が制御される。検出回路６０は、信号発生回路５８および増幅回路５９のモニタ結果を検出信号として、制御部５２に出力する。
【００２１】
操作部１２は、送水と共に表面弾性波Φ（図８参照）の発生／停止の指示を与えるスイッチ類１３の操作に基づき入力信号が入力され、操作信号を制御部５２へ出力する操作回路６１を備えている。なお、ＣＣＵ５は、ここでは不図示のポンプ制御回路と、コンプレッサであるポンプと、を有している。
【００２２】
光源装置４は、ハロゲンランプなどの光源と、この光源を駆動する光源制御回路と、を有して構成されている（いずれも不図示）。なお、光源制御回路は、ＣＣＵ５の制御部５２と電気的に接続されて、この制御部５２により制御される。
【００２３】
次に、内視鏡２の挿入部１１の先端部分の構成について、図２から図４に基づいて、以下に説明する。
内視鏡２の挿入部１１は、図３から図４に示すように、挿入部外装を構成する金属製の管状部材３１の先端に、観察窓であるガラス板の略円盤状の透明部材３２が接着剤を介して接合されている。
【００２４】
管状部材３１の内部には、撮像用光学系を含む撮像モジュールである上述した撮像ユニット３４と、ここでは２本の照明用のライトガイド３３が配置されている。撮像ユニット３４の内部には、詳細には図示しないが、結像用光学系、固体撮像素子およびそのドライバチップが組み込まれており、通信ケーブル３５が根元方向へ引き出されている。
【００２５】
また、透明部材３２の内表面（裏面）には、観察視野を妨げない位置、つまり対向配置された撮像ユニット３４の外方（ここでは外周一部から所定距離だけ離間した方向）の一領域側に、例えば、ＰＺＴからなる矩形状の超音波振動子である圧電振動子３７および物体との距離を検知するための、ここでは近接センサである検出装置３８が貼着されている。
【００２６】
圧電振動子３７には、配線３６が接続され、電気的に駆動されるようになっている。つまり、圧電振動子３７には、加振のための電圧を供給する配線３６が内視鏡２の根元方向に引き出されている。また、圧電振動子３７の透明部材３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田などを用いてもよい。さらに、管状部材３１と透明部材３２とを、ビス留め固定しても良い。この圧電振動子３７は、その共振周波数または共振周波数近傍で駆動され、超音波振動ｆを透明部材３２内に発生させる（図８参照）。
【００２７】
検出手段である検出装置３８は、近接センサである。また、内視鏡システム１におけるＣＣＵ５内の制御部５には、検出装置３８と電気的に接続される図示しない検出回路基板が設けられるものである。この近接センサである検出装置３８には、駆動電源、検出信号などを伝送する配線３９が内視鏡２の根元方向に引き出されている。この検出装置３８は、内視鏡２がＣＣＵ５と電気的に接続されることで、ＣＣＵ５の制御部５２の検出回路基板に検出信号を出力する。なお、ここでも検出装置３８の透明部材３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田などを用いてもよい。
【００２８】
透明部材３２は、図３（図８）に示すように、内表面(裏面)に貼着された圧電振動子３７に対向した外表面の位置に、超音波振動ｆを回折して表面弾性波Φに変換（偏向）する偏向部の回折格子４０が設けられている。ここでの回折格子４０は、透明部材３２の外表面に形成された断面矩形状の複数の凹凸、ここでは５つの溝部４０ａである（図８参照）。これら溝部４０ａは、透明部材３２の外表面に等間隔で並列形成され、それぞれが平行な直線凹部状の溝である。
【００２９】
上述の圧電振動子３７から発生された超音波振動ｆは、主として圧電振動子３７の貼着面（透明部材３２の内表面）に垂直な方向に伝播し、圧電振動子３７に対向した透明部材３２の回折格子４０に入射する。この回折格子４０に入射した超音波振動ｆは、回折格子４０により透明部材３２の外表面を伝播する表面弾性波Φに変換（偏向）される（図８参照）。
【００３０】
また、内視鏡２の構成部品は、管状部材３１と、接合された透明部材３２によって封止されており、高圧蒸気による滅菌処理に耐え得る構造となっている。
さらに、本実施形態においては、透明部材３２の撮像ユニット３４の撮像光学系と対向する内表面は平面状としているが、撮像光学系に対向する面の一部が凸レンズ状もしくは凹レンズ形状として、撮像光学系の一部を構成しても良い。
【００３１】
また、本実施の形態のライトガイド３３は、ユニバーサルケーブル１４へ延設され、ライトガイド３３が光源コネクタ１５で終端されている。そして、通信ケーブル３５および配線３６が電気ケーブル１６を介して、電気コネクタ１７に接続されている。
【００３２】
つまり、内視鏡２は、ユニバーサルケーブル１４および電気ケーブル１６を介して、ライトガイド３３が光源制御回路を含む光源装置４の光源に、撮像ユニット３４から引き出された通信ケーブル３５がＣＣＵ５の画像処理回路５７に、圧電振動子３７から引き出された配線３６がＣＣＵ５の加振手段を構成する駆動信号供給系５５に、夫々接続される構成となっている。
【００３３】
次に、送水シース３について図１、図５および図６に基づいて、以下に説明する。
送水シース３は、先端部材を備えた被覆チューブ２１と、この被覆チューブ２１の基端に連設された接続部２２と、この接続部２２の側部から延出する送水チューブ２３と、を有して構成されている。なお、送水チューブ２３の延出端は、送水タンク２４に接続されている。この送水タンク２４には、ＣＣＵ５の送気コネクタ２６に一端が接続された送気チューブ２５の他端が接続されている。
【００３４】
送水シース３の被覆チューブ２１は、チューブ本体４１と、このチューブ本体４１の先端に嵌着された略円筒形状の先端部材４２と、を有して構成されている。チューブ本体４１の肉厚部分の一部には、送水用の断面円形状の送水路４３が１つ形成されている。この送水路４３は、接続部２２まで配設され、この接続部２２を介して送水チューブ２３と連通している。先端部材４２は、チューブ本体４１の送水路４３に対向する位置の開口端面に沿った板体である、ひさし部４４を有している。
【００３５】
このように構成された送水シース３は、送水路４３が送水タンク２４と送水チューブ２３を介して連通するように接続される。そして、送水タンク２４内の洗浄水である生理食塩水などは、ポンプ制御回路によって制御されるポンプからのエアーにより送水タンク２４内の圧力が上昇されることで、送水路４３中に送液されて挿入部１１の先端に設けられた透明部材３２の表面へ流れるようになっている。
【００３６】
以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１は、図７に示すように、内視鏡２の挿入部１１が送水シース３の被覆チューブ２１に挿通配置され、例えば、腹腔鏡下外科手術に用いられる。
【００３７】
以上に説明した本実施の形態の内視鏡２は、生体内の観察／手術の際に、挿入部１１の先端と生体組織との相対距離を近接センサである検出装置３８が検出しており、先端部（透明部材３２の表面）と生体組織との相対距離が所定の一定値以内になったことを検出したとき、駆動中の汚れ落とし機能および汚れ落とし機能の駆動開始を停止する。このときに、制御部５２が実行する一制御例を図９のフローチャートを用いて以下に詳しく説明する。
具体的には、内視鏡システム１の電源が投入され、汚れ落とし機能の駆動スイッチがＯＮされると（ステップＳ１）、制御部５２に駆動制御される検出装置３８の測距機能が起動される（ステップＳ２）。このステップＳ２の検出装置３８の起動により生体組織との距離の計測を行い、その計測距離（測定値信号）が制御部５２に入力される。
【００３８】
制御部５２は、検出装置３８の計測距離と撮像ユニット３４が備える所定の被写界深度を比較演算して、それらの大小を判定する（ステップＳ３）。このとき、制御部５２は、観察対象物である測定対象物（生体組織）と挿入部１１の先端（透明部材３２の表面）の距離が、所定の距離である撮像ユニット３４の被写界深度より大きい場合、汚れ落とし機能を駆動して（ステップＳ４）、ステップＳ７のルーチンに移行する。
【００３９】
なお、汚れ落とし機能とは、制御部５２が圧電振動子３７を設定された所定の強度で駆動させて、圧電振動子３７から発生された超音波振動ｆが回折格子４０により表面弾性波Φに変換（偏向）されて透明部材３２の外表面を伝播すると共に、透明部材３２の表面に送水されて洗浄される機能である。この操作は、上述したように、スイッチ類１３の操作で行なわれる。
【００４０】
一方、制御部５２は、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が、所定の距離である撮像ユニット３４の被写界深度より小さければ、汚れ落とし機能をここでは駆動せず、さらに、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が０（ゼロ）、つまり、透明部材３２の表面が生体組織に接触しているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４１】
このとき、制御部５２は、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が０（ゼロ）でない場合、圧電振動子３７を設定された通常強度よりも低く設定された所定の低強度に駆動制御して（ステップＳ６）、ステップＳ７のルーチンに移行する。
【００４２】
一方、制御部５２は、測定対象物と挿入部１１の先端との計測距離が０（ゼロ）となる接触した状態である場合、圧電振動子３７を駆動せずに、ステップＳ７のルーチンに移行する。ステップＳ７において、制御部５２は、スイッチ状態の確認、つまり、スイッチ類１３から信号が入力されているか確認する。
【００４３】
そして、制御部５２は、スイッチ類１３から信号が入力された状態の汚れ落とし機能がＯＮとなっている場合、上述のステップＳ２のルーチンに戻り、ステップＳ２からステップＳ８をループする。つまり、制御部５２は、スイッチ類１３から汚れ落とし機能を駆動する信号が入力されている状態では、ステップＳ２からステップＳ８をループする。
【００４４】
一方、制御部５２は、スイッチ類１３から汚れ落とし機能を駆動する信号が非入力のＯＦＦとなっている場合、検出装置３８の測距機能をＯＦＦして汚れ落とし機能の駆動を終了する（ステップＳ９）。
【００４５】
以上に説明したように本実施の形態の内視鏡システム１は、汚れ落とし機能がＯＮしているとき、ここでは近接センサである検出装置３８により、測定対象物（生体組織）と挿入部１１の先端（透明部材３２の表面）との距離を計測し、汚れ落とし機能の駆動の判断する制御を行なう。つまり、内視鏡システム１は、スイッチ類１３の操作により汚れ落とし機能が駆動指示（ＯＮ）されているときに、透明部材３２の表面が生体組織に接触すると圧電振動子３７が停止するように制御する。
【００４６】
さらに、内視鏡システム１は、撮像ユニット３４の被写界深度を外れた距離に内視鏡２の透明部材３２の表面が生体組織に近接すると、圧電振動子３７を通常強度よりも低い所定の強度に駆動制御する。
【００４７】
このように本実施の形態の内視鏡システム１は、生体内の観察下において、撮像ユニット３４の被写界深度内に生体組織と透明部材との相対距離が含まれていないときに、圧電振動子３７が不必要に高温とならないように適切な状態に停止または低強度に駆動制御し、圧電振動子３７が不要に高温化しないようにすることで、圧電振動子３７の振動効率の低下、早期劣化、この圧電振動子３７による他の内蔵物への熱的影響および消費電力の増加を抑制することができる。
【００４８】
（第１の変形例）
上述の検出装置３８は、図１０および図１１に示すような静電容量式の近接センサの構成としても良い。
【００４９】
本変形例の検出装置３８は、観察窓の周囲に配設された円環状の検出電極６２と、撮像ユニット３４を覆う筒状の遮断電極６３と、検出電極６２と遮断電極６３との間に配設された発振回路６４と、を備えている。
【００５０】
検出電極６２からは、発振回路６４と電気的に接続する配線６２ａが延出し、発振回路６４からは通信ケーブル３５内に挿通して電気コネクタ１７に接続される通信線６４ａが延出している。また、遮断電極６３からも、通信ケーブル３５内に挿通して電気コネクタ１７に接続される通信線６３ａが延出している。
【００５１】
このような構成の検出装置３８は、撮像ユニット３４の周囲にセンサの電極と発振回路を設けることにより、挟スペースの挿入部１１の先端内に適したものである。なお、この検出装置３８の構成は、一例であって、検出電極、遮断電極、発振回路を含む静電容量式の近接センサ一式は、独立して挿入部１１の先端に設けられてもよく、この近接センサに接続される回路基板も、ＣＣＵ５の制御部５２だけでなく、挿入部１１の先端または操作部１２に独立して設けられてもよい。
【００５２】
（第２の変形例）
さらに、検出装置３８は、図１２から図１３に示すようなレーザ光により物体との距離を計測するセンサ構成としても良い。
【００５３】
具体的には、物体との距離を検知する検出装置（３８）のセンサは、レーザ光と撮像ユニット３４に設けられた撮像素子３４ａを用いた距離（変位）センサである。
【００５４】
挿入部１１の先端には、レーザガイド６５の端面であるレーザ発光部６５ａが透明部材３２の背面に対向接触するように設けられている。このレーザガイド６５は、ライトガイド３３のファイバの一部が利用され、図示しないレーザ光源からレーザ発光部６５ａへレーザ光を伝達する。なお、光源装置４（図１および図２参照）の光源ボックス内には、レーザガイド６５が伝達するレーザ光を発光する、図示しないレーザ光源を備えている。
【００５５】
物体との距離検知の原理は、レーザ発光部より照射されたレーザ光が、測定対象物（生体組織）に反射され、撮像ユニット３４内の撮像素子３４ａへ入射する際に、測定対象物との距離によって、レーザ光が入射する位置が異なることで距離を計測することを利用し（図１４参照）、予め定められた基準位置をもとに、測定対象物との距離を検知する。このとき、撮像素子３４ａの一部の画素を利用している。
【００５６】
このような検出装置（３８）の構成とすれば、挿入部１１の先端内に、各種センサを設ける必要がないため、従来と同じ寸法を維持できる。なお、ここでの検出装置３８は、挿入部１１の先端に設けられた透明部材３２の正面にレーザ発光部６５ａを備えたレーザガイド６５がライトガイド３３の一部を兼用する構成であるが、これに限定されること無く、ここでは撮像素子３４ａとしたレーザ受光部が内視鏡２の正面にあればよく、例えば、レーザガイド６５をレーザ発光素子としたり、レーザ受光部をレーザ位置検出素子（ＰＳＤ）としたりしても良い。
【００５７】
（第３の変形例）
なお、検出装置（３８）は、内視鏡画像取得時の情報を用いた画像処理によるセンサとしても良い。
具体的には、ここでの検出装置（３８）である物体との距離を検知するセンサは、一定の距離以内に内視鏡２の透明部材３２の表面が生体組織表面へ近づいたとき、撮像ユニット３４による測定対象物とのピントが合った状態と比較して、取得した画像のコントラストが低くなることを利用して、透明部材３２の表面と生体組織表面とが近づいたことを検知して、駆動中の汚れ落とし機能を駆動制御する。なお、ＣＣＵ５の制御部５２は、ここでも図８を用いて説明したフローチャートに従ってルーチンを実行する。なお、生体から離れたときも、コントラストが低下するが、同時に撮像素子３４ａに入力される光量も下がることから、内視鏡システム１は、コントラストと光量の低下が同時に発生した場合、汚れ落とし機能の駆動停止動作は行なわないこととする。
【００５８】
以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。
【００５９】
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出される得るものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…内視鏡システム
２…内視鏡
３…送水シース
４…光源装置
５…制御部
６…モニタ
１１…挿入部
１２…操作部
１３…スイッチ類
１４…ユニバーサルケーブル
１５…光源コネクタ
１６…電気ケーブル
１７…電気コネクタ
２１…被覆チューブ
２２…接続部
２３…送水チューブ
２４…送水タンク
２５…送気チューブ
２６…送気コネクタ
３１…管状部材
３２…透明部材
３３…ライトガイド
３４…撮像ユニット
３４ａ…撮像素子
３５…通信ケーブル
３６…配線
３７…圧電振動子
３８…検出装置
３９…配線
４０…回折格子
４０ａ…溝部
４１…チューブ本体
４２…先端部材
４３…送水路
４４…ひさし部
５１…電源
５２…制御部
５３…スイッチ回路
５４…メモリ
５５…駆動信号供給系
５６…タイミング発生回路
５７…画像処理回路
５８…信号発生回路
５９…増幅回路
６０…検出回路
６１…操作回路
６２…検出電極
６３…遮断電極
６４…発振回路
６５…レーザガイド
６５ａ…レーザ発光部
ｆ…超音波振動
Φ…表面弾性波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の挿入部の先端に撮像モジュールに対向して設けられた観察窓と、
前記観察窓の内表面に貼着された超音波振動子と、
前記観察窓に設けられ、前記超音波振動子で発生した超音波振動を前記観察窓の外表面に伝播する表面弾性波に変換する回折格子と、
前記観察窓と対向する観察対象物との相対距離を検知する検出手段と、
前記超音波振動子の駆動停止を操作する操作手段と、
前記操作手段により、前記超音波振動子を駆動させる指示信号が入力されているときに、前記観察窓と前記観察対象物との相対距離に応じて前記超音波振動子を駆動制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記観察窓と前記観察対象物との相対距離が前記撮像モジュールの被写界深度から外れたときに、前記超音波振動子の駆動を停止または低強度で駆動するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記観察窓と前記観察対象物とが接触する相対距離がゼロのとき、前記超音波振動子の駆動を停止するように制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記検出手段は、静電容量式の近接センサであり、
前記近接センサは、電極と発振回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記検出手段は、レーザ光を前記撮像手段の撮像素子で検出するレーザ式の距離センサを含み、前記レーザ光の出射部を前記観察窓に対向接触させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記レーザ光を前記出射部に伝送する伝送路は、前記挿入部に配設された照明光を伝送するライトガイドの一部を用いたことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記検出手段は、内視鏡画像取得時の情報を用いた画像処理による距離センサであり、コントラストの差を用いて前記観察窓と前記観察対象物との相対距離を検出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１項に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
内視鏡の挿入部の先端に撮像モジュールに対向して設けられた観察窓と、
前記観察窓の内表面に貼着された超音波振動子と、
前記観察窓に設けられ、前記超音波振動子で発生した超音波振動を前記観察窓の外表面に伝播する表面弾性波に変換する回折格子と、
前記観察窓と対向する観察対象物との相対距離を検知する検出手段と、
前記超音波振動子の駆動停止を操作する操作手段と、
前記操作手段により、前記超音波振動子を駆動させる指示信号が入力されているときに、前記観察窓と前記観察対象物との相対距離に応じて前記超音波振動子を駆動制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記観察窓と前記観察対象物との相対距離が前記撮像モジュールの被写界深度から外れたときに、前記超音波振動子の駆動を停止または低強度で駆動するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記観察窓と前記観察対象物とが接触する相対距離がゼロのとき、前記超音波振動子の駆動を停止するように制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記検出手段は、静電容量式の近接センサであり、
前記近接センサは、電極と発振回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記検出手段は、レーザ光を前記撮像手段の撮像素子で検出するレーザ式の距離センサを含み、前記レーザ光の出射部を前記観察窓に対向接触させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記レーザ光を前記出射部に伝送する伝送路は、前記挿入部に配設された照明光を伝送するライトガイドの一部を用いたことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記検出手段は、内視鏡画像取得時の情報を用いた画像処理による距離センサであり、コントラストの差を用いて前記観察窓と前記観察対象物との相対距離を検出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１項に記載の内視鏡装置。
【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１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４８６９３（Ｐ２０１３−４８６９３Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７８３６（Ｐ２０１１−１８７８３６）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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