基于內(nèi)窺鏡的距離測定方法和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的基于內(nèi)窺鏡的距離測定方法能夠切換執(zhí)行攝像處理和測距處理，在攝像處理中，根據(jù)來自輸入部的方向指示對可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，使攝像部的視軸移動，并且輸出攝像部取得的攝像圖像，在測距處理中，根據(jù)測距控制量對可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，執(zhí)行使攝像部的視軸移動的移動處理，并且取得移動處理執(zhí)行前拍攝到的第1攝像圖像和移動處理執(zhí)行中拍攝到的第2攝像圖像，根據(jù)第1攝像圖像、第2攝像圖像、測距控制量計算與測距對象之間的距離。
【專利說明】
基于內(nèi)窺鏡的距離測定方法和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及在外科手術(shù)中插入到患者的體內(nèi)并對患者體內(nèi)進(jìn)行觀察的內(nèi)窺鏡的距離測定方法和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，進(jìn)行如下的腹腔鏡手術(shù):將貫穿插入體表和體內(nèi)的套針插入到患者的體表，從套針插入各種醫(yī)療器具，在患者的體內(nèi)進(jìn)行各種手術(shù)、檢查診斷。關(guān)于該腹腔鏡手術(shù)，由于患者體表的切開部較小即可，所以，針對患者的負(fù)擔(dān)很小，另一方面，由于需要利用內(nèi)窺鏡觀察患者的體內(nèi)并進(jìn)行手術(shù)，所以，必須提高內(nèi)窺鏡的視覺辨認(rèn)性和醫(yī)療用器具的操作性。在腹腔鏡手術(shù)中，必須利用內(nèi)窺鏡的影像掌握患者體內(nèi)的狀況，作為根據(jù)影像得到詳細(xì)信息的方法之一，進(jìn)行基于內(nèi)窺鏡的距離計測。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中公開了如下的測定內(nèi)窺鏡裝置:利用編碼器計測內(nèi)窺鏡的插入量，根據(jù)插入前后的圖像上的對象物的特征點位置計測內(nèi)窺鏡與對象物的距離。
[0004]在專利文獻(xiàn)2中公開了如下的內(nèi)窺鏡系統(tǒng):計測內(nèi)窺鏡的移動量，通過對移動前的圖像和移動后的圖像進(jìn)行比較來計測距離。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:特開平3-80824號公報
[0008]專利文獻(xiàn)2:特許第3041420號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]在專利文獻(xiàn)I所公開的測定內(nèi)窺鏡裝置中，由于只是進(jìn)退量的校正，所以，在光軸旋轉(zhuǎn)時，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的距離計測。在專利文獻(xiàn)2所公開的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，由于根據(jù)人手動操作的移動量進(jìn)行運算，所以，不具有移動量、方向的再現(xiàn)性，很難進(jìn)行穩(wěn)定精度的距離計測。本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的目的在于，以穩(wěn)定的精度進(jìn)行距離計測。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]因此，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，內(nèi)窺鏡能夠通過可動關(guān)節(jié)使攝像部的視軸移動，其中，在距離測定方法中能夠切換執(zhí)行攝像處理和測距處理，在所述攝像處理中，根據(jù)來自輸入部的方向指示對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，使所述攝像部的視軸移動，并且輸出所述攝像部取得的攝像圖像，在所述測距處理中，根據(jù)測距控制量對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，執(zhí)行使所述攝像部的視軸移動的移動處理，并且取得所述移動處理執(zhí)行前拍攝到的第I攝像圖像和所述移動處理執(zhí)行中拍攝到的第2攝像圖像，根據(jù)所述第I攝像圖像、所述第2攝像圖像、所述測距控制量計算與測距對象之間的距離。
[0013]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，在所述測距處理中，在所述移動處理執(zhí)行后，執(zhí)行使所述可動關(guān)節(jié)復(fù)原成所述移動前的狀態(tài)的復(fù)原處理。
[0014]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，在所述測距處理中，根據(jù)所述測距控制量對所述攝像部的視軸角度進(jìn)行變更。
[0015]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，在所述測距處理中，根據(jù)所述測距控制量使所述攝像部的視軸平行移動。
[0016]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，在所述測距處理中，從所述移動處理執(zhí)行中拍攝到的多個攝像圖像中決定所述第2攝像圖像。
[0017]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，在所述測距處理中，使用與測距試行處理中計算出的距離對應(yīng)的測距控制量。
[0018]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，在所述測距處理中，除了所述第I攝像圖像、所述第2攝像圖像、所述測距控制量以外，還使用由檢測部檢測到的所述內(nèi)窺鏡的移動量計算與測距對象之間的距離。
[0019]并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，內(nèi)窺鏡能夠通過可動關(guān)節(jié)使攝像部的視軸移動，其中，距離測定方法能夠執(zhí)行追蹤攝像處理和測距處理，在所述追蹤攝像處理中，對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制以使得所述攝像部的視軸相對于所設(shè)定的追蹤基準(zhǔn)面具有規(guī)定角度，并且輸出所述攝像部取得的攝像圖像，在所述測距處理中，使用在所述追蹤攝像處理中拍攝到的第I攝像圖像和第2攝像圖像以及取得所述第I攝像圖像的時刻與取得所述第2攝像圖像的時刻之間的所述內(nèi)窺鏡的移動量，計算與測距對象之間的距離。
[0020]進(jìn)而，在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法中，所述可動關(guān)節(jié)能夠在多個位置處可動。
[0021]并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有攝像部、可動關(guān)節(jié)、輸入部、控制部，所述攝像部能夠通過拍攝而取得攝像圖像，所述可動關(guān)節(jié)能夠根據(jù)控制部的指示使所述攝像部的視軸移動，所述輸入部能夠輸入所述可動關(guān)節(jié)的方向指示，控制部能夠切換執(zhí)行攝像處理和測距處理，在所述攝像處理中，根據(jù)所述輸入部的方向指示對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，使所述攝像部的視軸移動，并且輸出所述攝像部取得的攝像圖像，在所述測距處理中，根據(jù)測距控制量對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，執(zhí)行使所述攝像部的視軸移動的移動處理，并且取得所述移動處理執(zhí)行前拍攝到的第I攝像圖像和所述移動處理執(zhí)行中拍攝到的第2攝像圖像，根據(jù)所述第I攝像圖像、所述第2攝像圖像、所述測距控制量計算與測距對象之間的距離。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的距離測定方法和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，利用使攝像部的視軸方向移動的可動關(guān)節(jié)的運動，取得第1、第2攝像圖像，使用所取得的第1、第2攝像圖像和與可動關(guān)節(jié)的動作量相當(dāng)?shù)臏y距控制量，計算與測距對象之間的距離，由此，能夠在患者體內(nèi)以穩(wěn)定的精度計測距離。
【附圖說明】
[0024]圖1是示出使用醫(yī)療用器具(內(nèi)窺鏡、鉗子)的腹腔鏡手術(shù)的狀況的圖。
[0025]圖2是示出復(fù)眼內(nèi)窺鏡的前端的狀況的圖。
[0026]圖3是說明基于復(fù)眼內(nèi)窺鏡的立體計測原理的圖。
[0027]圖4是示出本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、控制方式的圖。
[0028]圖5是示出本發(fā)明的實施方式的套針的外觀的圖。
[0029]圖6是示出本發(fā)明的實施方式的套針的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
[0030]圖7是示出本發(fā)明的實施方式的套針傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖8是示出基于本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的體內(nèi)觀察時的狀況的圖。
[0032]圖9是示出本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)的框圖。
[0033]圖10是本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的控制流程圖。
[0034]圖11是用于說明本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡的測距時的動作的圖。
[0035]圖12是說明本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡的偽立體計測原理的圖。
[0036]圖13是示出本發(fā)明的其他實施方式的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、控制方式的圖。
[0037]圖14是用于說明本發(fā)明的其他實施方式的內(nèi)窺鏡的測距時的動作的圖。
[0038]圖15是示出本發(fā)明的其他實施方式的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、控制方式的圖。
[0039]圖16是用于說明本發(fā)明的實施方式的測距用圖像的決定方法的圖。
[0040]圖17是本發(fā)明的其他實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的控制流程圖。
[0041]圖18是示出本發(fā)明的實施方式的測距試行處理的流程圖。
[0042]圖19是示出本發(fā)明的實施方式的測距處理的流程圖。
[0043]圖20是用于說明本發(fā)明的實施方式的追蹤攝像處理時進(jìn)行的測距處理的圖。
[0044]圖21是示出基于本發(fā)明的其他實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的體內(nèi)觀察時的狀況的圖。
【具體實施方式】
[0045]圖1示出使用各種醫(yī)療用器具的腹腔鏡手術(shù)的狀況。在腹腔鏡手術(shù)中，在患者的腹部等開設(shè)多個孔，插入內(nèi)窺鏡2、鉗子2’、(電)刀等各種醫(yī)療用器具，確認(rèn)由內(nèi)窺鏡2拍攝到的影像，由此進(jìn)行患部A的觀察、手術(shù)。關(guān)于該腹腔鏡手術(shù)，由于切開區(qū)域較少即可，所以，能夠減輕對患者的負(fù)擔(dān)。
[0046]在腹腔鏡手術(shù)中，在患者的體壁上開設(shè)的孔中插入被稱為套針(通道)la?Id的管，經(jīng)由該套針I(yè)a?Id將各種醫(yī)療用器具插入到患者的體內(nèi)。示出內(nèi)窺鏡2插入到套針I(yè)a中、鉗子2’插入到套針I(yè)d中的狀態(tài)。在內(nèi)窺鏡2的前端部分設(shè)置有攝像部28，由攝像部28拍攝到的圖像顯示在監(jiān)視器等顯示部中。通常，內(nèi)窺鏡2由被稱為拍攝者的輔助者進(jìn)行操作，根據(jù)手術(shù)者B的指示對觀察對象進(jìn)行攝像。在鉗子2’的前端部分設(shè)置有作為末端執(zhí)行器的前端把持部26，手術(shù)者B(使用者)通過對鉗子2’進(jìn)行操作，對該前端把持部26進(jìn)行開閉，對患部A進(jìn)行手術(shù)。這樣，在腹腔鏡手術(shù)中，手術(shù)者B能夠觀察基于內(nèi)窺鏡2的圖像并進(jìn)行基于鉗子2’等的手術(shù)。
[0047]在這種腹腔鏡手術(shù)中，為了更加準(zhǔn)確地掌握患者體內(nèi)的狀況，有時在患者體內(nèi)進(jìn)行距離計測。距離計測存在各種方法，但是，作為其中之一，能夠使用復(fù)眼內(nèi)窺鏡、即具有2個攝像部的內(nèi)窺鏡，通過立體計測原理來計測從內(nèi)窺鏡的前端到觀察對象的距離。圖2示出這種復(fù)眼內(nèi)窺鏡2的前端的狀況。復(fù)眼內(nèi)窺鏡2在前端部分具有2個攝像部0L、0R，各攝像部OL與OR之間設(shè)置有距離d(視差)。在復(fù)眼內(nèi)窺鏡2中，除了計測與觀察對象之間的距離以外，還能夠?qū)τ^察對象進(jìn)行三維觀察。
[0048]圖3是說明使用復(fù)眼內(nèi)窺鏡2的立體計測原理的圖。復(fù)眼內(nèi)窺鏡2的視軸為z軸，與其正交的軸為xy平面(y軸省略)。由各攝像部0L、0R(焦距f)進(jìn)行攝像的測距對象位于攝像圖像PL、PR上的位置XL、XR。在設(shè)2個攝像部OL、OR之間的距離(視差)為d的情況下，能夠通過三角測量的原理，利用(I)式計算從復(fù)眼內(nèi)窺鏡2到測距對象的距離Z。
[0049]Z = d.f/(XL-XR)---(l)
[0050]這樣，通過使用由在前端具有2個攝像部0L、0R的復(fù)眼內(nèi)窺鏡2拍攝到的攝像圖像PL、PR，能夠計算攝像圖像中的適當(dāng)部位處的與測距對象之間的距離。但是，復(fù)眼內(nèi)窺鏡2需要在前端部設(shè)置2個攝像部0L、0R，并且直徑較大。鑒于這種現(xiàn)有的距離測定方法，本發(fā)明涉及在單眼(攝像部為一個)內(nèi)窺鏡中進(jìn)行距離測定。
[0051 ]圖4是示出本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、控制方式的圖。圖4 (A)中示出與控制器3之間的連接關(guān)系，但是，圖4(B)也同樣(未圖示)。作為醫(yī)療用器具的內(nèi)窺鏡2具有與把持部件27連結(jié)的第I軸24a、以及經(jīng)由可動關(guān)節(jié)25以能夠轉(zhuǎn)動的方式與第I軸24a連結(jié)的第2軸24b。在第2軸24b的前端配設(shè)有作為末端執(zhí)行器的攝像部28。在本實施方式中，是使用一個攝像部28的方式(單眼)。由攝像部28拍攝到的攝像圖像輸出到控制器3，手術(shù)者通過使監(jiān)視器4等顯示部顯示攝像圖像，能夠觀察患者體內(nèi)的狀況。
[0052]在把持部件27上設(shè)置有方向輸入部21a和測距指示部21b，手術(shù)者能夠進(jìn)行攝像部28的方向(視軸方向)的調(diào)整操作以及測距指示操作。如圖4(B)所示，根據(jù)方向輸入部21a的操作，驅(qū)動部22被驅(qū)動。驅(qū)動部22的驅(qū)動量通過線等單元傳遞到可動關(guān)節(jié)25，使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動。根據(jù)可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動，對設(shè)置在第2軸24b的前端的攝像部28的攝像方向(視軸方向)進(jìn)行調(diào)整。可動關(guān)節(jié)25示出紙面上的二維動作，但是，也可以進(jìn)行包含與紙面正交的方向的三維動作。
[0053]通過將以上說明的內(nèi)窺鏡2插入到使患者的體表和體內(nèi)連通的套針I(yè)中，能夠進(jìn)行腹腔鏡手術(shù)中的體內(nèi)觀察。在本實施方式的某個方式中，使用由設(shè)置在套針I(yè)上的各種傳感器檢測到的內(nèi)窺鏡2等醫(yī)療用器具的狀態(tài)。因此，圖5?圖7示出具有各種傳感器的套針I(yè)的結(jié)構(gòu)。
[0054]圖5示出本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)中能夠使用的套針I(yè)的外觀。本實施方式的套針I(yè)構(gòu)成為具有上部殼體111、下部殼體112、筒部113。在上部殼體111上設(shè)置有用于插入各種醫(yī)療用器具的貫穿插入孔115。筒部113是插入到患者體內(nèi)的部分。從貫穿插入孔115插入的醫(yī)療用器具穿過下部殼體112、筒部113的內(nèi)部，從筒部113的下端插入到患者體內(nèi)，進(jìn)行患者體內(nèi)的觀察或患者體內(nèi)的處置。
[0055]在上部殼體111內(nèi)部配置有用于檢測套針I(yè)的狀態(tài)、以及從貫穿插入孔115插入的醫(yī)療用器具的狀態(tài)的各種傳感器。來自各種傳感器的輸出信號經(jīng)由纜線114發(fā)送到控制器
3。另外，纜線114還具有針對各種傳感器的電源供給功能。各種傳感器與控制器3的通信可以是這種有線通信，但是，通過采用無線通信和電池驅(qū)動，還能夠從套針I(yè)中去除纜線114。
[0056]圖6是示出本發(fā)明的實施方式的套針I(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖5中說明了在上部殼體111上設(shè)置有貫穿插入孔115的情況，但是，在該剖視圖中，從貫穿插入孔115到筒部113的下端所示的褐色部分是連通的部分，是供各種醫(yī)療用器具插入的部分。上部殼體111和下部殼體112能夠利用夾鉗狀的結(jié)合部件116R、116L進(jìn)行連結(jié)和拆卸。在套針I(yè)的使用時，如圖6(A)所示，在連結(jié)上部殼體111和下部殼體112的狀態(tài)下進(jìn)行使用，在進(jìn)行清掃等時，如圖6(B)所示，能夠成為從下部殼體112上取下上部殼體111的狀態(tài)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠容易地進(jìn)行筒部113和筒部113的清掃、消毒或更換，并且，能夠容易地進(jìn)行具有各種傳感器的上部殼體111部分的維護(hù)。另外，套針I(yè)也可以是使上部殼體111和下部殼體112—體化而得到的一個殼體。
[0057]本實施方式的套針I(yè)在上部殼體111內(nèi)具有各種傳感器(套針傳感器12)。在本實施方式中，作為套針傳感器12，構(gòu)成為具有傾斜角檢測傳感器121、進(jìn)退量檢測傳感器122、旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123。傾斜角檢測傳感器121是用于檢測套針I(yè)相對于基準(zhǔn)坐標(biāo)系朝向哪個方向即傾斜角的傳感器。這里，基準(zhǔn)坐標(biāo)系是相對于患者或地面這樣的固定物定義的坐標(biāo)系，作為傾斜角檢測傳感器121，可以使用加速度傳感器等各種傳感器。加速度傳感器通過檢測施加給自身的加速度，能夠檢測套針I(yè)朝向哪個方向、即相對于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的傾斜角。
[0058]進(jìn)退量檢測傳感器122是檢測插入到套針I(yè)中的醫(yī)療用器具相對于套針I(yè)的貫穿插入方向(圖6中為上下方向)的進(jìn)退量的傳感器。如圖1中說明的那樣，醫(yī)生等手術(shù)者通過相對于套針I(yè)插拔醫(yī)療用器具，在患者體內(nèi)操作醫(yī)療用器具并使其移動到適當(dāng)位置。進(jìn)退量檢測傳感器122能夠檢測醫(yī)療用器具相對于套針I(yè)的插入位置作為進(jìn)退量。在圖6(A)中，利用單點劃線示出套針I(yè)的貫穿插入方向的中心軸C。進(jìn)退量檢測傳感器122檢測與該中心軸C平行的移動量作為進(jìn)退量。本實施方式中的進(jìn)退量檢測傳感器122由進(jìn)退量檢測輥122a和光傳感器122b的組合構(gòu)成。
[0059]旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123是檢測根據(jù)手術(shù)者等的操作進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的醫(yī)療用器具的旋轉(zhuǎn)量的傳感器。通過對插入到貫穿插入孔115中的醫(yī)療用器具進(jìn)行以中心軸C為軸的旋轉(zhuǎn)操作，能夠在患者體內(nèi)對設(shè)置在醫(yī)療用器具的前端的末端執(zhí)行器的朝向進(jìn)行變更。旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123通過檢測該旋轉(zhuǎn)量，能夠檢測醫(yī)療用器具的末端執(zhí)行器朝向哪個朝向。本實施方式中的旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123由旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a和光傳感器123b的組合構(gòu)成。
[0060]以上說明了套針I(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是，配設(shè)在套針I(yè)內(nèi)的套針傳感器12經(jīng)由圖6中未示出的通信部13將檢測信號輸出到控制器3。使用圖7所示的示出套針傳感器12的結(jié)構(gòu)的示意圖對本實施方式的套針傳感器12的動作進(jìn)行說明。圖7是示意地示出配設(shè)在圖6的套針I(yè)內(nèi)部的套針傳感器12的結(jié)構(gòu)的附圖，示出醫(yī)療用器具的第I軸24插入到套針I(yè)中的狀態(tài)。另夕卜，在圖7中省略記載設(shè)置在醫(yī)療用器具的前端的末端執(zhí)行器等。
[0061]套針I(yè)的貫穿插入孔115的直徑設(shè)定為，與第I軸24等醫(yī)療用器具的插入部分相比具有些許富余，以使得能夠插入醫(yī)療用器具。套針I(yè)固定在患者的體表附近，但是，與醫(yī)療用器具的操作聯(lián)動，進(jìn)行以某個點為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動的支點轉(zhuǎn)動。固定在套針I(yè)的殼體上的傾斜角檢測傳感器121通過檢測套針I(yè)的支點轉(zhuǎn)動，能夠檢測基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的套針I(yè)的方向、即醫(yī)療用器具的方向。
[0062]如圖6中說明的那樣，本實施方式的進(jìn)退量檢測傳感器122由進(jìn)退量檢測輥122a和光傳感器122b的組合構(gòu)成。進(jìn)退量檢測輥122a是將與圖7的面內(nèi)垂直的方向作為旋轉(zhuǎn)軸的輥。通過彈簧等彈性部件向貫穿插入孔115側(cè)對該進(jìn)退量檢測輥122a進(jìn)行施力，該進(jìn)退量檢測輥122a與插入到貫穿插入孔11中的醫(yī)療用器具(第I軸24)的表面接觸，將醫(yī)療用器具的進(jìn)退量轉(zhuǎn)換為其旋轉(zhuǎn)量。在進(jìn)退量檢測輥122a的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有編碼器，輸出進(jìn)退量檢測輥122a的旋轉(zhuǎn)量作為進(jìn)退量。在本實施方式中，為了對進(jìn)退量進(jìn)行校準(zhǔn)(設(shè)定為初始值)，設(shè)置有面向貫穿插入孔115內(nèi)的光傳感器122b。該光傳感器122b通過檢測設(shè)置在醫(yī)療用器具(第I軸24等)側(cè)的進(jìn)退位置檢測標(biāo)記241，對由進(jìn)退量檢測輥122a檢測到的進(jìn)退量進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，在醫(yī)療用器具在貫穿插入孔115內(nèi)進(jìn)行進(jìn)退時，每當(dāng)該進(jìn)退位置檢測標(biāo)記241穿過光傳感器122b部分時，進(jìn)退量被校準(zhǔn)(設(shè)定為初始值)，能夠檢測醫(yī)療用器具相對于套針I(yè)的準(zhǔn)確的進(jìn)退量。
[0063]如圖6中說明的那樣，本實施方式的旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123由旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a和光傳感器123b的組合構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a是具有朝向圖7的上下方向的旋轉(zhuǎn)軸的輥。通過彈簧等彈性部件向貫穿插入孔115側(cè)對該旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a進(jìn)行施力，該旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a與插入到貫穿插入孔115中的醫(yī)療用器具(第I軸24)的表面接觸，將醫(yī)療用器具的旋轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)檢測輥123a的旋轉(zhuǎn)量。另外，優(yōu)選在旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a的接觸面上設(shè)置有不會阻礙醫(yī)療用器具相對于插入方向的移動的部件(軸承等)。在旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有編碼器，輸出旋轉(zhuǎn)量檢測輥123a的旋轉(zhuǎn)量作為醫(yī)療用器具的旋轉(zhuǎn)量。在本實施方式中，為了對旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行校準(zhǔn)(設(shè)定為初始值)，設(shè)置有面向貫穿插入孔115內(nèi)的光傳感器123b。該光傳感器123b通過檢測設(shè)置在醫(yī)療用器具(第I軸24等)側(cè)的旋轉(zhuǎn)位置檢測標(biāo)記242，與進(jìn)退量檢測傳感器122的情況同樣，對由旋轉(zhuǎn)量檢測棍123a檢測到的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0064]以上說明了配設(shè)在套針I(yè)上的套針傳感器，但是，傳感器的結(jié)構(gòu)可以采用各種方式。例如，在本實施方式中，為了檢測進(jìn)退量、旋轉(zhuǎn)量，采用使用輥的機(jī)械傳感器的結(jié)構(gòu)，但是，關(guān)于進(jìn)退量、旋轉(zhuǎn)量，也可以采用激光鼠標(biāo)所使用的能夠檢測表面的移動量、移動方向的光學(xué)傳感器。該情況下，能夠利用一個光學(xué)傳感器檢測進(jìn)退量和旋轉(zhuǎn)量。本實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)需要插入到患者體內(nèi)的醫(yī)療用器具的方向、或方向和位置。在本實施方式中，為了對該醫(yī)療用器具的方向、或方向和位置進(jìn)行檢測，通過將各種傳感器配設(shè)在套針I(yè)內(nèi)而容易進(jìn)行處理，但是，醫(yī)療用器具的方向、或方向和位置的檢測也可以使用配設(shè)在套針I(yè)外部的傳感器。例如，配設(shè)在套針I(yè)上的傾斜角檢測傳感器121也可以直接配設(shè)在醫(yī)療用器具側(cè)。
[0065]圖8是示出基于本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的體內(nèi)觀察時的狀況的圖。這里說明的醫(yī)療系統(tǒng)(內(nèi)窺鏡系統(tǒng))成為利用所述內(nèi)窺鏡2、套針1、控制器3作為主要結(jié)構(gòu)的方式。在本實施方式中，能夠利用套針傳感器12來檢測內(nèi)窺鏡2的位置、移動量這樣的各種狀態(tài)，但是，作為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，該套針傳感器12不是必須需要的，根據(jù)利用方式而適當(dāng)設(shè)置。
[0066]套針I(yè)處于插入到患者的體表B的狀態(tài)，利用貫穿插入孔115使患者的體表B和體內(nèi)連通。內(nèi)窺鏡2插入到套針I(yè)的貫穿插入孔115中，能夠利用設(shè)置在前端的攝像部28對患者體內(nèi)的狀況進(jìn)行觀察。從攝像部28輸出的攝像圖像輸出到控制器3，顯示在作為顯示部的監(jiān)視器4中。拍攝者等內(nèi)窺鏡2的操作者對方向輸入部21a進(jìn)行操作，由此，可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動，攝像部28的視軸(進(jìn)行攝像的方向)可變。操作者對把持部件27的位置進(jìn)行調(diào)整，并且，通過基于方向輸入部21a的攝像部28的視軸變更，能夠使觀察方向朝向觀察對象Pt。
[0067]在本實施方式中，能夠利用作為檢測部的套針傳感器12檢測基于操作者的把持部件27的調(diào)整位置。表示由套針傳感器12檢測到的內(nèi)窺鏡2的狀態(tài)的信息輸出到控制器3。在套針傳感器12中，能夠檢測內(nèi)窺鏡2的插入量Lb、第I軸24a相對于水平面等基準(zhǔn)坐標(biāo)系而形成的傾斜角度9b、基于旋轉(zhuǎn)檢測輥123a的內(nèi)窺鏡2的旋轉(zhuǎn)角度等。并且，控制器3還能夠檢測基于方向輸入部21a的操作的可動關(guān)節(jié)25的控制角度0j。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，控制器3能夠掌握內(nèi)窺鏡2的狀態(tài)。進(jìn)而，在把持部件27上設(shè)置有測距指示部21b，能夠進(jìn)行基于操作者的操作的針對觀察對象的距離測定。
[0068]圖9是示出本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)的框圖。醫(yī)療系統(tǒng)具有內(nèi)窺鏡2和控制器3作為主要結(jié)構(gòu)。并且，作為外部結(jié)構(gòu)，具有設(shè)置在套針I(yè)上的各種傳感器類、顯示來自攝像部28的攝像圖像等的監(jiān)視器4。
[0069]套針I(yè)構(gòu)成為具有作為套針傳感器12的傾斜角檢測傳感器121、進(jìn)退量檢測傳感器122、旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123以及通信部13。內(nèi)窺鏡2構(gòu)成為具有作為操作輸入部21的圖4中說明的方向輸入部21a、以及測距指示部2 Ib和驅(qū)動部22。驅(qū)動部22是使內(nèi)窺鏡2的可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動的馬達(dá)等部件。驅(qū)動部22存在使可動關(guān)節(jié)25直接轉(zhuǎn)動的方式、或經(jīng)由線或絲等使其間接轉(zhuǎn)動的方式。
[0070]套針1、內(nèi)窺鏡2與控制器3連接?？刂破?構(gòu)成為具有由CPU等構(gòu)成的控制部31、作為存儲部的存儲器32。在存儲器32中存儲由醫(yī)療系統(tǒng)執(zhí)行的各種程序，并且能夠存儲執(zhí)行程序所需要的各種信號、數(shù)據(jù)。
[0071]那么，對使用這種醫(yī)療系統(tǒng)(內(nèi)窺鏡系統(tǒng))的距離測定進(jìn)行說明。圖10是本發(fā)明的實施方式的醫(yī)療系統(tǒng)的控制流程圖。該控制流程圖所示的處理是在腹腔鏡手術(shù)中由控制器3進(jìn)行的處理。當(dāng)處理開始后，控制器3判定是否輸入了基于測距指示部21b的測距指示(SlOl)。在不是測距指示的情況下(S101:否)、即內(nèi)窺鏡2的通常處理時，控制器3將攝像部28取得的攝像圖像輸出到監(jiān)視器4并進(jìn)行顯示(S108)。此時，在進(jìn)行了針對方向輸入部21a的操作(方向指示)的情況下(S109:是)，根據(jù)操作，利用驅(qū)動部22使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動(SllO)。這樣，在S108?SllO的處理中，與現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡2同樣，能夠進(jìn)行患者體內(nèi)的觀察。
[0072]另一方面，在從測距指示部21b輸入了測距指示的情況下(S101:是)，開始進(jìn)行S102?S107的測距處理。圖11示出內(nèi)窺鏡2的測距時的動作。在測距處理中，首先，從攝像部28取得第I攝像圖像(S102)。圖1l(A)示出第I攝像圖像取得時的內(nèi)窺鏡2前端的狀況。攝像部28的視軸El成為相對于第I軸24a的中心軸傾斜關(guān)節(jié)角度Θ1的狀態(tài)。接著，控制器3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的測距控制量對驅(qū)動部22進(jìn)行驅(qū)動，使可動關(guān)節(jié)25開始轉(zhuǎn)動(S103)。
[0073]圖1l(B)示出此時的內(nèi)窺鏡2的測距時的動作。在該例子中，相對于關(guān)節(jié)角度的測距控制量設(shè)定為Θ3，控制器3使可動關(guān)節(jié)25從關(guān)節(jié)角度Θ1轉(zhuǎn)動到關(guān)節(jié)角度Θ2(Θ2 = Θ1+Θ3)。在判定為根據(jù)驅(qū)動部22的控制而使可動關(guān)節(jié)25成為關(guān)節(jié)角度02(S1O4:是)、即成為圖1l(B)的狀態(tài)的情況下，控制器3從攝像部28取得第2攝像圖像(S105)。然后，執(zhí)行使可動關(guān)節(jié)25復(fù)原成測距處理開始前的狀態(tài)、即圖1l(A)的狀態(tài)的復(fù)原處理(S106)。在測距處理中的可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動中，優(yōu)選由攝像部28拍攝到的攝像圖像不輸出到監(jiān)視器4并進(jìn)行顯示。由于測距處理中的可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動不會得到操作者意圖的攝像圖像，所以，在該期間中，代替由攝像部28拍攝到的攝像圖像，使用測距處理剛剛開始之前的攝像圖像，由此，能夠抑制對監(jiān)視器4進(jìn)行觀察的觀察者的不舒適感。并且，通過執(zhí)行使攝像部28復(fù)原成原來狀態(tài)的復(fù)原處理，能夠?qū)y距處理前后連續(xù)的攝像圖像進(jìn)行觀察。
[0074]在S107中，根據(jù)S102、S105中取得的第I攝像圖像和第2攝像圖像，計算與測距對象之間的距離。第I攝像圖像和第2攝像圖像是通過使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動而取得的，所以成為具有視差的攝像圖像。因此，使用第I攝像圖像和第2攝像圖像，利用與圖3中說明的立體計測原理相同的原理，能夠計算與第I攝像圖像和第2攝像圖像所包含的測距對象之間的距離。但是，通過可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動，攝像部28的視軸旋轉(zhuǎn)，所以，優(yōu)選進(jìn)行基于旋轉(zhuǎn)的校正(坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換)。
[0075]圖12中圖示出基于本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡的偽立體計測原理。當(dāng)設(shè)取得第I攝像圖像Pl時的坐標(biāo)系為XZ、取得第2攝像圖像P2時的坐標(biāo)系為X ’ Z ’時，X’ Z ’坐標(biāo)系和XZ坐標(biāo)系以測距控制量Θ3傾斜。并且，轉(zhuǎn)動半徑R是作為內(nèi)窺鏡2的結(jié)構(gòu)(可動關(guān)節(jié)25與攝像部28的位置關(guān)系等)而已知的值。因此，通過使用測距控制量Θ3、轉(zhuǎn)動半徑R進(jìn)行使x’z’坐標(biāo)系和Xz坐標(biāo)系整合的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，利用與圖3中說明的立體計測原理相同的原理，能夠計算從攝像部28到測距對象的距離。
[0076]能夠針對第I攝像圖像和第2攝像圖像雙方所包含的適當(dāng)部位計算測定對象。例如，在選擇第I攝像圖像的中心位置作為測距對象的情況下，控制器3考慮在監(jiān)視器4中顯示的攝像圖像中利用數(shù)值顯示計算出的距離。并且，測距對象也可以由操作者進(jìn)行選擇?；蛘?，可以針對多個測距對象計算距離。該情況下，能夠在攝像圖像上利用等高線等顯示距離。或者，也可以代替顯示計算出的距離而利用于接近警告。在計算出的距離小于規(guī)定的情況下，也可以通過使用監(jiān)視器4或揚聲器等，警告過于接近體內(nèi)的內(nèi)壁等。并且，為了根據(jù)距離對可動關(guān)節(jié)的控制參數(shù)進(jìn)行變更，也可以使用計測出的距離信息。例如，在距離較近時，減小對來自方向輸入部的指示量賦予的系數(shù)，在距離較遠(yuǎn)時，增大系數(shù)，由此，即使與對象物之間的距離變化，視野相對于輸入的變化率也恒定，預(yù)想到操作性提高。
[0077]本實施方式的測距處理(S102?S107)是根據(jù)基于操作者的測距指示(SlOl)而開始的處理，但是，也可以在內(nèi)窺鏡2的使用中，定期地或以規(guī)定操作等為契機(jī)自動進(jìn)行，SP，不僅是基于操作者的操作的輸入，也可以從控制器3輸入測距指示。
[0078]圖13是示出本發(fā)明的其他實施方式的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、控制方式的圖。如圖4中說明的那樣，所述實施方式中的內(nèi)窺鏡2使用一個可動關(guān)節(jié)25對攝像部28的攝像方向(視軸)進(jìn)行變更，但是，圖13所示的內(nèi)窺鏡2的方式成為使用能夠在多個位置處可動的可動關(guān)節(jié)25a、25b的方式。如圖13(A)所示，第I軸24a和第2軸24b利用第I可動關(guān)節(jié)25a以能夠轉(zhuǎn)動的方式連接，第2軸24b和第3軸24c利用第2可動關(guān)節(jié)25b以能夠轉(zhuǎn)動的方式連接。攝像部設(shè)置在第3軸24c的前端。通過對方向輸入部21a進(jìn)行操作，第I可動關(guān)節(jié)25a、第2可動關(guān)節(jié)25b轉(zhuǎn)動，能夠?qū)z像部28的視軸方向進(jìn)行變更。也可以利用不同的方向輸入部單獨進(jìn)行第I可動關(guān)節(jié)25a和第2可動關(guān)節(jié)25b的轉(zhuǎn)動控制。
[0079]在使用這種具有能夠在多個位置處可動的可動關(guān)節(jié)25a、25b的內(nèi)窺鏡2的情況下，在測距處理中，能夠進(jìn)行如下的攝像部28的視軸變更。在圖14中，針對圖13中說明的內(nèi)窺鏡2的前端部分示出測距處理時的控制動作。圖14(A)是測距處理剛剛開始之前的狀態(tài)，是第2軸24b相對于第I軸24a傾斜第I可動關(guān)節(jié)25a的關(guān)節(jié)角度Θ1的狀態(tài)。并且，是第3軸24c相對于第2軸24b傾斜第2可動關(guān)節(jié)25b的關(guān)節(jié)角度Θ2的狀態(tài)。
[0080]在圖14(A)的狀態(tài)下，當(dāng)輸入測距指示后，控制器3根據(jù)測距控制量，使第I可動關(guān)節(jié)25a和第2可動關(guān)節(jié)25b如圖14(B)那樣轉(zhuǎn)動。在該例子中，測距控制量設(shè)定為Θ3，針對第I可動關(guān)節(jié)25a位置調(diào)整成減去Θ3的狀態(tài)，針對第2可動關(guān)節(jié)25b位置調(diào)整成加上Θ3的狀態(tài)。因此，如視軸E1、視軸E2所示，攝像部28的視軸平行移動距離d(相當(dāng)于視差)。通過在視軸El的狀態(tài)下取得第I攝像圖像，在視軸E2的狀態(tài)下取得第2攝像圖像，使兩個攝像圖像取得時的坐標(biāo)系大致一致或相互平行，不需要圖12中說明的具有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的偽立體計測原理，減輕了位置計算處理的處理負(fù)擔(dān)，并且，不會產(chǎn)生由于旋轉(zhuǎn)校正處理而產(chǎn)生的誤差。另外，不僅是使用多個可動關(guān)節(jié)的方式，能夠以各種方式進(jìn)行這種視軸的平行移動。
[0081 ]在圖14中，說明了能夠以中心軸為中心轉(zhuǎn)動的2個可動關(guān)節(jié)25a、25b，但是，可動關(guān)節(jié)25可以采用各種方式。圖15中示出本發(fā)明的其他實施方式的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)、控制方式。在本實施方式中，與圖14同樣，使用2個可動關(guān)節(jié)25a、25b，但是，各可動關(guān)節(jié)25a、25b的結(jié)構(gòu)不同。這里，以第I可動關(guān)節(jié)25a為例進(jìn)行說明。在第I可動關(guān)節(jié)25a的內(nèi)部構(gòu)成為具有多個塊部251a?251d。各塊部251a?251d成為在中心附近具有較大厚度、在周圍具有較小厚度的形狀。通過連接該塊部251a?251d，如圖15(B)所示，能夠使第I可動關(guān)節(jié)25a屈曲。在第I可動關(guān)節(jié)25a、第2可動關(guān)節(jié)25b中設(shè)置有基于橡膠膜等的保護(hù)部252a、252b。保護(hù)部252a、252b根據(jù)各可動關(guān)節(jié)25a、25b的可動狀態(tài)來追蹤形狀，由此，能夠防止內(nèi)部的浸水和污物的附著。
[0082]通過利用驅(qū)動部22牽引固定在第2軸24b側(cè)的控制線29b，能夠進(jìn)行第I可動關(guān)節(jié)25a的轉(zhuǎn)動(屈曲)控制。通過牽引圖示的控制線29b中的任意一方，第2軸24b向被牽引的一側(cè)的控制線29b的方向屈曲。附圖是平面內(nèi)的例子，利用2根控制線29b進(jìn)行說明，但是，為了實現(xiàn)三維的屈曲，需要更多根數(shù)的控制線2%。第2可動關(guān)節(jié)25b也是同樣的結(jié)構(gòu)，通過牽引控制線29c，能夠?qū)Φ?軸24c進(jìn)行轉(zhuǎn)動控制。
[0083]在這種方式中，與圖14的情況同樣，能夠使視軸平行移動。從圖15(A)的狀態(tài)起使第I可動關(guān)節(jié)25a、第2可動關(guān)節(jié)25b轉(zhuǎn)動，通過成為圖15(B)的狀態(tài)，能夠使兩者的視軸El和E2平行移動。通過這種平行移動，能夠在視軸El與視軸2之間形成視差d。在圖例中，為了說明各可動關(guān)節(jié)25a、25b的動作，增大視差d進(jìn)行觀察，但是，在測距處理中，通過減小各可動關(guān)節(jié)25a、25b的轉(zhuǎn)動量，也可以減小視差d。
[0084]在圖10中說明的控制流程圖中，在測距處理中，作為第2攝像圖像的取得定時，成為將可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動測距控制量作為條件的方式，但是，例如，在圖15中說明的使用控制線29的控制中，認(rèn)為在驅(qū)動部22的驅(qū)動動作(牽引控制線29的動作)與可動關(guān)節(jié)25的動作之間產(chǎn)生延遲。圖16中示出本發(fā)明的實施方式的測距用圖像(第2攝像圖像)的決定方法。
[0085]圖16(A)示出測距處理時的內(nèi)窺鏡2的前端部附近的攝像的狀況，在圖16(A)所示的4種的各狀態(tài)下，圖16(B)示出測距處理時取得的攝像圖像Pl?P4。另外，不需要使監(jiān)視器4顯示圖16(B)所示的攝像圖像。為了易于理解說明，使用對攝像物01、02進(jìn)行攝像的狀況進(jìn)行說明。伴隨基于測距處理的可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動，攝像物01、02相對于上次攝像而得到的攝像圖像移動，在攝像圖像之間產(chǎn)生光流。在可動關(guān)節(jié)25達(dá)到測距控制量的狀態(tài)下，可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動量減小，所以，光流也減小，或者成為O (平衡狀態(tài))。
[0086]在本實施方式中，利用這種攝像圖像之間的特性，對測距處理時的可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動中取得的多個攝像圖像進(jìn)行圖像處理，能夠在距離測定中決定適當(dāng)?shù)牡?攝像圖像、即轉(zhuǎn)動了測距控制量時的攝像圖像。在圖16的例子中，在根據(jù)測距控制量使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動后，進(jìn)行使其復(fù)原成原來狀態(tài)的復(fù)原處理。因此，決定光流成為O的平衡狀態(tài)的攝像圖像P3作為第2攝像圖像。這樣，通過從測距處理時取得的多個攝像圖像中決定距離測定所使用的第2攝像圖像，能夠抑制由于可動關(guān)節(jié)25的驅(qū)動系統(tǒng)等而產(chǎn)生的延遲，能夠更加準(zhǔn)確地取得轉(zhuǎn)動了測距控制量的狀態(tài)下的第2攝像圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)距離計算的精度提高。
[0087]在圖10中說明的控制流程圖中，測距處理所使用的測距控制量使用預(yù)定值、即控制器3的存儲器32中存儲的數(shù)據(jù)。在基于內(nèi)窺鏡2的測距處理中，認(rèn)為與測距對象之間的距離變化。在本實施方式中，根據(jù)預(yù)先得知的與測距對象之間的大致距離對測距控制量進(jìn)行調(diào)整，由此，實現(xiàn)實際的距離測定的精度提高。
[0088]使用圖3的示意圖對與測距對象之間的距離Z和視差d的關(guān)系進(jìn)行說明。與測距對象之間的距離Z可以由使用圖3說明的(I)式表示。當(dāng)設(shè)為XL-XR = Xm時，(I)成為
[0089]Z = d.f/Xm...(l)’
[0090]通過轉(zhuǎn)換為Xm的式子，得到(2)式。
[0091]Xm = d.f/Z---(2)
[0092]根據(jù)(2)式，在固定了d(視差)的情況下，距離Z越大，則Xm越小。即，由于XL-XR減小，所以，認(rèn)為通過對攝像圖像實施圖像處理而進(jìn)行的距離計算的精度降低。因此，通過取較大的d，在距離Z較大的情況下，通過較大地設(shè)定d(視差)，能夠?qū)崿F(xiàn)距離計算的精度的提高。另一方面，在距離Z較小的情況下，即使d(視差)較小，距離計算的精度的損失也較小，并且，通過減小d(視差)，能夠減少測距處理時的可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動量，并且能夠縮短測距處理時所花費的時間。
[0093]圖17?圖19中示出使測距控制量可變的情況下的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制流程圖。圖17所示的測距指示(SlOl)、內(nèi)窺鏡2的通常處理(S107?S109)與圖10中說明的控制流程圖相同，所以這里省略說明。在本實施方式中，當(dāng)輸入測距指示(S101:是)后，在用于計算實際距離的測距處理(S300)之前，執(zhí)行測距試行處理(S200)。在本實施方式中，利用該測距試行處理(S200)計算與測距對象之間的大致距離，由此決定測距處理(S300)所使用的測距控制量。關(guān)于測距控制量的決定，不僅可以在這種測距試行處理(S200)中決定，還可以根據(jù)上次進(jìn)行的測距處理的測定距離來決定?；蛘?，可以通過使用設(shè)置在內(nèi)窺鏡2的前端的紅外線或超聲波等其他傳感器的測距試行處理來決定測距控制量。
[0094]圖18是示出本發(fā)明的實施方式的測距試行處理(S200)的流程圖。根據(jù)測距指示的輸入(S101:是)，當(dāng)測距試行處理(S200)開始后，利用攝像部28取得第I攝像圖像(S201)。在S202中，控制器3以預(yù)定的規(guī)定控制量使可動關(guān)節(jié)25開始轉(zhuǎn)動(S202)。在判定為可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動了規(guī)定控制量的情況下(S203:是)，取得第2攝像圖像(S204)。然后，執(zhí)行使可動關(guān)節(jié)25復(fù)原的復(fù)原處理(S205)。然后，根據(jù)S201中取得的第I攝像圖像和S204中取得的第2攝像圖像，計算兩個攝像圖像中共通的位置(代表位置)的距離(S206)。然后，根據(jù)計算出的距離來設(shè)定測距控制量P(S207)。
[0095]圖19示出使用該測距試行處理(S200)中設(shè)定的測距控制量β的測距處理(S300)。當(dāng)測距處理(S300)開始后，利用攝像部28取得第I攝像圖像(S301)。在S302中，控制器3根據(jù)測距試行處理(S200)中設(shè)定的測距控制量β使可動關(guān)節(jié)25開始轉(zhuǎn)動(S302)。在判定為可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動了測距控制量β的情況下(S303:是)，取得第2攝像圖像(S304)。然后，使可動關(guān)節(jié)25復(fù)原(S305)。然后，根據(jù)S301中取得的第I攝像圖像和S304中取得的第2攝像圖像，計算與測距對象之間的距離(S306)。這樣，在本實施方式中，通過進(jìn)行測距試行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)測距處理中的與測距對象之間的距離計算精度的提高。
[0096]以上說明了具有內(nèi)窺鏡2和控制器3的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，但是，如圖8等中說明的那樣，本實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在套針I(yè)中設(shè)置有檢測內(nèi)窺鏡2的各種狀態(tài)的套針傳感器12。以下說明的實施方式成為使用套針傳感器12等能夠檢測內(nèi)窺鏡2的各種狀態(tài)的檢測部的方式。另外，檢測部不限于套針傳感器12，可以采用在內(nèi)窺鏡2側(cè)設(shè)置加速度傳感器等能夠檢測內(nèi)窺鏡2的各種狀態(tài)的各種方式。
[0097]在使用圖10說明的測距處理(S102?S106)中，前提在于除了可動關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動以外，內(nèi)窺鏡2不移動。但是，實際上，由于操作者握持把持部件27進(jìn)行操作，所以，認(rèn)為內(nèi)窺鏡2由于手抖等而在測距處理中移動。本實施方式是使用從套針傳感器12輸出的各種信息、使用攝像部28的測距處理中計測出的移動量的方式。考慮取得第I攝像圖像的時刻和取得第2攝像圖像的時刻之間的內(nèi)窺鏡2的移動量，進(jìn)行測距處理中的距離計算，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)計算的距離的精度提高。在使用套針傳感器12作為檢測部的情況下，作為內(nèi)窺鏡2的各種狀態(tài)，可舉出基于傾斜角檢測傳感器121的傾斜角度、基于進(jìn)退量檢測傳感器122的進(jìn)退量、基于旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器123的旋轉(zhuǎn)量。使用這樣的各種狀態(tài)，取得由于測距處理中的手抖等而產(chǎn)生的內(nèi)窺鏡2的移動量、即攝像部28的移動量，考慮移動量來計算距離，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)其精度提高。
[0098]通過利用套針傳感器12等檢測部，在檢測內(nèi)窺鏡2的各種狀態(tài)的方式中，認(rèn)為還進(jìn)行以下說明的測距處理。圖20示出用于說明使用套針傳感器12的追蹤攝像處理時進(jìn)行的測距處理的圖。追蹤攝像處理是通過由操作者等進(jìn)行指定而執(zhí)行的處理，相對于根據(jù)方向輸入部21a的操作而使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動的通常處理，是不對方向輸入部21a進(jìn)行操作而使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動的處理。
[0099]在本實施方式中，將作為患部表面的基準(zhǔn)面St設(shè)定為追蹤基準(zhǔn)面，對可動關(guān)節(jié)25進(jìn)行驅(qū)動控制，以使得攝像部28的視軸相對于該基準(zhǔn)面St形成規(guī)定角度(本實施方式中為正交)。根據(jù)從套針傳感器12輸出的傳感器信號來判定攝像部28的視軸方向。另外，在圖20中，標(biāo)號0b表示第I軸24a相對于基準(zhǔn)坐標(biāo)系C所成的角度，標(biāo)號0j表示追蹤處理中的可動關(guān)節(jié)25的控制角度，P1、P2表示攝像部28的視軸朝向的方向與基準(zhǔn)面St的交點。
[0100]在使內(nèi)窺鏡2從圖20(A)向圖20(B)的狀態(tài)移動的情況下，在任意狀態(tài)下，攝像部28的視軸方向均維持在與基準(zhǔn)面St正交的方向?？刂破?根據(jù)由套針傳感器12檢測到的傳感器信號判定第I軸24a朝向的方向，利用驅(qū)動部22使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動，調(diào)整成攝像部28的視軸方向相對于基準(zhǔn)面St成為規(guī)定角度(本實施方式中為正交)。另外，在圖20中，設(shè)可動關(guān)節(jié)25的動作為紙面上的二維運動進(jìn)行說明，但是，在追蹤攝像處理中，還能夠應(yīng)對包含與紙面正交的方向的三維運動。
[0101]當(dāng)使用圖9的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明時，當(dāng)利用設(shè)置在輸入部21上的模式輸入部(未圖示)指定追蹤模式后，代替基于來自方向輸入部21a的操作信號的驅(qū)動部22的控制(可動關(guān)節(jié)25的角度調(diào)整)，控制器3根據(jù)從套針傳感器12輸出的傳感器信號來執(zhí)行控制驅(qū)動部22的追蹤攝像處理。此時，在控制器3的存儲器32中存儲有基準(zhǔn)坐標(biāo)系上設(shè)定的追蹤基準(zhǔn)面，在追蹤攝像處理中，根據(jù)傳感器信號和追蹤基準(zhǔn)面對驅(qū)動部22進(jìn)行控制，以使得內(nèi)窺鏡2的攝像部28相對于追蹤基準(zhǔn)面取規(guī)定角度關(guān)系。
[0102]關(guān)于追蹤攝像處理所使用的追蹤基準(zhǔn)面，考慮在輸入部21中設(shè)置用于設(shè)定追蹤基準(zhǔn)的設(shè)定輸入部，通過操作者的操作進(jìn)行設(shè)定，或者，根據(jù)由內(nèi)窺鏡2取得的攝像圖像等、各種傳感器的檢測結(jié)果進(jìn)行設(shè)定等。在該控制方式中，成為將患部表面設(shè)定為基準(zhǔn)面St的方式，但是，基準(zhǔn)面也可以不是患部表面這樣的實際面，而是假想面。并且，攝像部28的角度也可以不與基準(zhǔn)面St正交，而設(shè)定成以規(guī)定角度傾斜。并且，基準(zhǔn)面St也可以不是平面而是曲面。例如，考慮將由不同于醫(yī)療用器具2而插入到患者體內(nèi)的內(nèi)窺鏡拍攝到的患部的曲表面設(shè)定為基準(zhǔn)面St。
[0103]在這種追蹤攝像處理中，例如，通過使用圖20(A)的狀態(tài)下取得的第I攝像圖像、圖20(B)的狀態(tài)下取得的第2攝像圖像和由套針傳感器12取得的圖20(A)?圖20(B)之間的移動量，能夠計算從攝像部28到基準(zhǔn)面St的距離。該情況下，考慮如下方式:在測距指示的輸入時取得第I攝像圖像，以內(nèi)窺鏡2從第I攝像圖像起移動了預(yù)先設(shè)定的移動量為條件取得第2攝像圖像，計算距離?；蛘?，考慮如下方式:在測距指示的輸入時取得第I攝像圖像，在經(jīng)過規(guī)定時間后取得第2攝像圖像，檢測從取得第I攝像圖像時起到取得第2攝像圖像的期間內(nèi)的內(nèi)窺鏡2的移動量，由此計算距離。
[0104]在任意方式中，均使用第I攝像圖像、第2攝像圖像、取得兩個攝像圖像時的內(nèi)窺鏡2的移動量，計算與測距對象之間的距離。在這種追蹤攝像處理時的測距處理中，在內(nèi)窺鏡22的移動前后，攝像部28的視軸保持平行，所以，在測距處理時能夠高精度地進(jìn)行距離測定。并且，與所述測距處理不同，在測距處理時不需要使可動關(guān)節(jié)25轉(zhuǎn)動，能夠利用監(jiān)視器4連續(xù)觀察由攝像部28拍攝到的攝像圖像。
[0105]另外，至此，如圖8所示，敘述了可動關(guān)節(jié)配置在體內(nèi)的實施方式，但是，可動關(guān)節(jié)也可以配置在體外。圖21示出將可動關(guān)節(jié)配置在體外的實施方式。在本實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，內(nèi)窺鏡2不具有可動關(guān)節(jié)，具有能夠?qū)μ揍業(yè)的位置進(jìn)行變更的套針位置控制部5。該套針位置控制部5構(gòu)成為具有設(shè)置在體外的地面等上的基臺53、多個臂51a?51e、以可動的方式連接臂5 Ia?5 Ie之間的可動關(guān)節(jié)52a?52d。各可動關(guān)節(jié)52a?52d能夠通過馬達(dá)等驅(qū)動部進(jìn)行轉(zhuǎn)動。使各可動關(guān)節(jié)52a?52d轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部通過控制器3的控制而被驅(qū)動。
[0106]在圖21所示的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，通過針對套針位置控制部5的控制，使套針I(yè)在套針I(yè)的刺入點(套針I(yè)在體表B上插入的位置)周圍轉(zhuǎn)動，能夠以不對患者的體表B造成負(fù)擔(dān)的方式進(jìn)行動作?？刂破?對套針位置控制部5進(jìn)行控制，通過使套針I(yè)在刺入點的周圍轉(zhuǎn)動，使內(nèi)窺鏡2的插入角度變化，使設(shè)置在內(nèi)窺鏡2的前端的攝像部28的視軸方向變化。因此，在本實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，與所述實施方式同樣，通過使可動關(guān)節(jié)52a?52d轉(zhuǎn)動，能夠使內(nèi)窺鏡2的視軸移動。根據(jù)針對該套針位置控制部5中的可動關(guān)節(jié)52a?52d的控制量，能夠取得內(nèi)窺鏡2的傾斜角、進(jìn)退量、旋轉(zhuǎn)量。根據(jù)與所取得的內(nèi)窺鏡2的傾斜角、進(jìn)退量、旋轉(zhuǎn)量對應(yīng)的測距控制量、移動處理執(zhí)行前拍攝到的第I攝像圖像、移動處理執(zhí)行中拍攝到的第2攝像圖像，能夠計算與測距對象之間的距離。
[0107]以上說明了本發(fā)明的某個方式的實施方式，但是，本發(fā)明不限于這些實施方式，適當(dāng)組合各個實施方式的結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的實施方式也成為本發(fā)明的范疇。
[0108]標(biāo)號說明
[0109]1:套針；111:上部殼體；112:下部殼體；113:筒部；114:纜線；115:貫穿插入孔；116:結(jié)合部件；12:套針傳感器；121:傾斜角檢測傳感器；122:進(jìn)退量檢測傳感器；122a:進(jìn)退量檢測輥；122b:光傳感器；123:旋轉(zhuǎn)量檢測傳感器；123a:旋轉(zhuǎn)量檢測輥；123b:光傳感器；13:通信部；2:醫(yī)療用器具(內(nèi)窺鏡)；2’:醫(yī)療用器具(鉗子)；21:輸入部；21a:方向輸入部;21b:測距指示部;22:驅(qū)動部;24a:第I軸;24b:第2軸;24c:第3軸;25:可動關(guān)節(jié);25a:第I可動關(guān)節(jié);25b:第2可動關(guān)節(jié);28: ^iJ端把持部(末端執(zhí)彳丁器)；28:攝像部;3:控制器;31:控制部;32:存儲器;4:監(jiān)視器;5:套針位置控制部;51a?51e:臂;52a?52d:可動關(guān)節(jié);53:基臺。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)窺鏡的距離測定方法，該內(nèi)窺鏡能夠通過可動關(guān)節(jié)使攝像部的視軸移動，其中， 在所述距離測定方法中能夠切換執(zhí)行攝像處理和測距處理， 在所述攝像處理中，根據(jù)來自輸入部的方向指示對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，使所述攝像部的視軸移動，并且輸出所述攝像部取得的攝像圖像， 在所述測距處理中，根據(jù)測距控制量對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，執(zhí)行使所述攝像部的視軸移動的移動處理，并且取得所述移動處理執(zhí)行前拍攝到的第I攝像圖像和所述移動處理執(zhí)行中拍攝到的第2攝像圖像，根據(jù)所述第I攝像圖像、所述第2攝像圖像、所述測距控制量計算與測距對象之間的距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 在所述測距處理中，在所述移動處理執(zhí)行后，執(zhí)行使所述可動關(guān)節(jié)復(fù)原成所述移動前的狀態(tài)的復(fù)原處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 在所述測距處理中，根據(jù)所述測距控制量對所述攝像部的視軸角度進(jìn)行變更。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 在所述測距處理中，根據(jù)所述測距控制量使所述攝像部的視軸平行移動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 在所述測距處理中，從所述移動處理執(zhí)行中拍攝到的多個攝像圖像中決定所述第2攝像圖像。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 在所述測距處理中，使用與測距試行處理中計算出的距離對應(yīng)的測距控制量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 在所述測距處理中，除了所述第I攝像圖像、所述第2攝像圖像、所述測距控制量以外，還使用由檢測部檢測到的所述內(nèi)窺鏡的移動量計算與測距對象之間的距離。8.—種內(nèi)窺鏡的距離測定方法，該內(nèi)窺鏡能夠通過可動關(guān)節(jié)使攝像部的視軸移動，其中， 所述距離測定方法能夠執(zhí)行追蹤攝像處理和測距處理， 在所述追蹤攝像處理中，對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制以使得所述攝像部的視軸相對于所設(shè)定的追蹤基準(zhǔn)面具有規(guī)定角度，并且輸出所述攝像部取得的攝像圖像， 在所述測距處理中，使用在所述追蹤攝像處理中拍攝到的第I攝像圖像和第2攝像圖像以及取得所述第I攝像圖像的時刻與取得所述第2攝像圖像的時刻之間的所述內(nèi)窺鏡的移動量，計算與測距對象之間的距離。9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任意一項所述的內(nèi)窺鏡的距離測定方法，其中， 所述可動關(guān)節(jié)能夠在多個位置處可動。10.—種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有攝像部、可動關(guān)節(jié)、輸入部、控制部， 所述攝像部能夠通過拍攝而取得攝像圖像， 所述可動關(guān)節(jié)能夠根據(jù)控制部的指示使所述攝像部的視軸移動， 所述輸入部能夠輸入所述可動關(guān)節(jié)的方向指示， 控制部能夠切換執(zhí)行攝像處理和測距處理， 在所述攝像處理中，根據(jù)所述輸入部的方向指示對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，使所述攝像部的視軸移動，并且輸出所述攝像部取得的攝像圖像， 在所述測距處理中，根據(jù)測距控制量對所述可動關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，執(zhí)行使所述攝像部的視軸移動的移動處理，并且取得所述移動處理執(zhí)行前拍攝到的第I攝像圖像和所述移動處理執(zhí)行中拍攝到的第2攝像圖像，根據(jù)所述第I攝像圖像、所述第2攝像圖像、所述測距控制量計算與測距對象之間的距離。
【文檔編號】A61B1/00GK105848552SQ201480070843
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月17日
【發(fā)明人】井上慎太郎
【申請人】奧林巴斯株式會社