JP3810165B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者の体腔内に挿入された処置具による患部の処置状態を内視鏡によって観察しながらその処置作業を行う内視鏡下外科手術で使用される内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、処置具と、内視鏡とがそれぞれ別個に患者の体内に挿入され、体内に挿入された処置具の先端部分の画像を内視鏡の観察視野内に捕らえ、処置具による患部の処置状態を内視鏡によって観察しながらその処置作業を行う内視鏡下の手術が知られている。
【０００３】
この種の内視鏡下の手術を行うための内視鏡装置として本発明の出願人は本出願の出願時にはまだ未公開の特願平７−３１３１６２号を出願している。この先行例の内視鏡装置には内視鏡から送られる内視鏡像を撮像する撮像光学系を備えた撮像手段と、この撮像手段により撮像された内視鏡像を表示するモニタ等の映像表示手段とが設けられている。そして、モニタの画面に表示される内視鏡像により患者の体内を観察する構成になっている。
【０００４】
さらに、この内視鏡装置で使用される処置具には、色マーカなどの追尾指標が設けられている。そして、内視鏡下の手術中、例えば、処置具の先端部などの関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる視野変換機能が組み込まれている。この時、モニタの画面に表示される内視鏡像の視野は関心領域の移動に追尾させる状態で、連続的に、或いは非連続的に変換されるようになっている。
【０００５】
また、上記内視鏡装置では、内視鏡下の手術中、追尾指標の設けられた鉗子などの処置具がモニタの表示画面からはずれてしまった時に、処置具の先端位置・方向・距離等をモニタ上に表示させる機能が設けられている。さらに、この装置には、モニタの画面に表示される内視鏡像の中から処置具の追尾指標を抽出するための画像処理部が設けられている。そして、内視鏡下の手術中、周囲環境変化が生じても処置具の追尾指標が確実に抽出されるように画像処理部で適応処理的な動作を行わせている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行例の内視鏡装置では周囲の環境の変化、例えば、照明条件の変化に応じて色マーカの抽出パラメータ（色空間，色特徴量，色抽出閾値等）を任意に設定させている。これは、適応処理的なものであるため、周囲環境および色抽出条件のモデル化を正確に行わなければパラメータ調整がうまくいかず、チューニング条件を出す作業が複雑である。そのため、処置具の先端部などの関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる視野変換機能を正確に機能させることができなくなるおそれがあるので、内視鏡下の手術の操作性が悪くなる問題がある。
【０００７】
本発明は、前記課題に着目してなされたもので、その目的は、周囲の環境の変化などにかかわりなく、内視鏡下の手術の操作性向上を図ることができ、術時間の短縮、更に患者への負担が軽減できる内視鏡装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、体腔内に挿入される処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、この撮像手段を移動させて前記内視鏡の観察像の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、前記処置具の位置を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記処置具の位置情報に基づいて前記撮像範囲移動手段を制御し、前記処置具の位置に応じて前記撮像手段を移動させる移動制御手段と、前記検出手段で検出された前記処置具の位置情報と前記撮像手段の位置情報とを比較してこの比較データに応じて前記処置具の位置情報の信頼性を判断し、前記比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合に前記撮像範囲移動手段を駆動して前記撮像範囲移動手段の誤動作を防止する誤動作防止手段とを具備し、前記設定値の範囲は、少なくとも２次元空間上で任意に設定可能になされたことを特徴とする内視鏡装置である。
上記構成により、患者の体内の観察時には内視鏡より体内の画像が撮像手段に送られて撮像される。さらに、位置検出手段によって検出される観察視野内の処置具の位置情報に基いて撮像範囲移動手段によって撮像手段を移動させることにより、内視鏡像の視野を移動させる。このとき、誤動作防止手段では検出手段で検出された処置具の位置情報と撮像手段の位置情報とを比較してこの比較データに応じて処置具の位置情報の信頼性を判断し、比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合に撮像範囲移動手段を駆動して撮像範囲移動手段の誤動作を防止するようにしたものである。さらに、誤動作防止のための設定値の範囲を少なくとも２次元空間上で任意に設定することができ、例えば硬性鏡では円形状、軟性鏡では八角形状といった種々の観察視野に対応させて設定値の範囲を設定することも可能となる。
請求項２の発明は、前記観察像のズーム倍率を変更して前記撮像範囲を変更する撮像範囲変更手段と、前記検出手段で検出された前記処置具の位置情報と前記撮像手段の位置情報とを比較し、この比較データの偏差が前記設定値の範囲外の場合に、前記撮像範囲変更手段を駆動して前記撮像範囲が変化するように制御する変更制御手段と、を具備したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項３の発明は、前記検出手段は、複数の処置具のそれぞれの位置を検出し、この検出された各位置情報に基づいて新たな位置情報を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項４の発明は、体腔内に挿入される処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、この撮像手段を移動させて前記内視鏡の観察像の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、前記処置具の位置を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記処置具の位置情報により算出された移動ベクトルに基づいて前記撮像範囲移動手段を制御する移動制御手段と、前記移動ベクトルが所定の設定値の範囲を越えた場合に、前記設定値の範囲内になるように前記移動ベクトルを補正すると共に、前記設定値の範囲を越えた場合とベクトル方向が同じになるように前記移動ベクトルを補正するベクトル補正手段と、を具備したことを特徴とする内視鏡装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本実施の形態の内視鏡装置全体の概略構成を示すものである。この内視鏡装置には患者の体腔内を観察する内視鏡，例えば、腹腔鏡等の直視型の硬性鏡１が設けられている。
【００１０】
この硬性鏡１には患者の体腔内に挿入される挿入部２と、この挿入部２の基端部に配設された接眼部３とが設けられている。さらに、この硬性鏡１には図２（Ａ）に示すように挿入部２の先端面に対物レンズ４、接眼部３に接眼レンズ５がそれぞれ配設されているとともに、挿入部２を形成する円筒状の筒体６内に複数のリレーレンズ７がそれぞれ適宜の間隔を存して対物レンズ４と接眼レンズ５との間に並設されている。なお、硬性鏡１の光学系には図示しない歪み除去レンズが設けられている。
【００１１】
また、硬性鏡１の挿入部２は、予め例えば患者の腹壁部８等に穿剌された第１のトラカール９ａ内に挿通され、体腔内に挿入されている。ここで、硬性鏡１の挿入部２の接眼部３側は多関節構造のスコープホルダー１０によって移動可能に保持されている。
【００１２】
さらに、硬性鏡１の挿入部２内には図示しない照明用ライトガイドファイバが配設されている。この照明用ライトガイドファイバはライトガイドケーブル１１の一端が連結されている。このライトガイドケーブル１１の他端部は照明光を供給する外部の光源装置１２に接続されている。
【００１３】
また、患者の腹壁部８等には硬性鏡１の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール９ｂが穿刺されている。そして、このトラカール９ｂを通して処置具である鉗子１３が体腔内に挿入されている。
【００１４】
この鉗子１３には体腔内に挿入される挿入部１４の先端部に処置部１５が配設されている。さらに、挿入部１４の基端部には手元側のハンドル部１６が配設されている。そして、このハンドル部１６の開閉操作にともない処置部１５が遠隔的に開閉操作されるようになっている。
【００１５】
また、鉗子１３の処置部１５の先端には色マーカ１７が設けられている。この色マーカ１７は生体適合性を有する塗料であり、その色には臓器にはない色、例えば、緑，青等が適する。なお、処置具としては鉗子１１の代わりに剥離鉗子、ハサミ、レーザプローブ、縫合器、電気メス、持針器、超音波吸引器等の他の構成の処置具を使用してもかまわない。
【００１６】
また、硬性鏡１の接眼部３には、この硬性鏡１の観察像を撮像するＴＶカメラユニット１８が着脱可能に取り付けられている。図２（Ａ）に示すようにこのＴＶカメラユニット１８のケーシング１９内には硬性鏡１の接眼部３の接眼レンズ５に離間対向配置され、硬性鏡１の接眼部３から出射される光学像を２つに分配するハーフミラー２０と、このハーフミラー２０によって分配された片方の像（ハーフミラー２０を透過した光学像）が入射される拡大光学系２１と、ハーフミラー２０によって分配された他方の像（ハーフミラー２０によって反射された光学像）が入射される広角光学系２２とが設けられている。なお、ハーフミラー２０はプリズム等の光学的反射素子でもよい。
【００１７】
ここで、拡大光学系２１はズームレンズ２３と、結像レンズ２４と、モザイクフィルタ付きの単板ＣＣＤである第１のＣＣＤ（撮像手段）２５ａとから構成されている。さらに、広角光学系２２は結像レンズ２６と、モザイクフィルタ付きの単板ＣＣＤである第２のＣＣＤ２５ｂとから構成されている。
【００１８】
また、拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａは、拡大光学系２１の光軸方向と直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能な図示しないＸＹステージに装着されている。このＸＹステージの駆動源としては図３に示すＸＹステージ用アクチュエータ（撮像範囲移動手段）１８Ａ、例えば、ステッピングモータが使用されている。このＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａとしては他にＤＣサーボモータ、ボイスコイルモータを使用しても良い。
【００１９】
また、拡大光学系２１のズームレンズ２３の駆動源としてはズーム用アクチュエータ１８Ｂとして図示しないステッピングモータが使用されている。このズーム用アクチュエータ１８Ｂとしては他にＤＣサーボモータ、ボイスコイルモータを使用しても良い。
【００２０】
また、ＴＶカメラユニット１８は、映像信号ケーブル２７ａ，２７ｂを介して２台のＣＣＵ２８ａ，２８ｂと接続され、さらに、制御信号ケーブル２９を介して視野変換制御ユニット３０に接続されている。ここで、ＴＶカメラユニット１８内の拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａは映像信号ケーブル２７ａを介して一方の第１のＣＣＵ２８ａに接続され、広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂは映像ケーブル２７ｂを介して第２のＣＣＵ２８ｂに接続される。さらに、ＴＶカメラユニット１８内のＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａ，ズームレンズ用アクチュエータ１８Ｂは制御信号ケーブル２９を介して視野変換制御ユニット３０に接続される。
【００２１】
また、第１、２のＣＣＵ２８ａ，２８ｂはビデオミキサー３１に接続され、このビデオミキサー３１はＴＶモニタ３２に接続されている。さらに、第２のＣＣＵ２８ｂは視野変換制御ユニット３０にも接続されている。この視野変換制御ユニット３０にはフットスイッチ３３が接続されている。このフットスイッチ３３には図示しない追尾用スイッチおよび図示しないズーム用スイッチが設けられている。
【００２２】
また、図３は視野変換制御ユニット３０の概略構成を示すものである。この視野変換制御ユニット３０には第２のＣＣＵ２８ｂからの信号が入力される色空間変換部３４と、この色空間変換部３４からの出力信号が入力される抽出画像生成部３５と、この抽出画像生成部３５からの出力信号が入力され、鉗子１３の位置を検出する重心位置演算部（位置検出手段）３６と、後述する指令位置比較部（誤動作防止手段）４０と、この指令位置比較部４０およびフットスイッチ３３からの出力信号が入力される位置指令部３７と、この位置司令部３７にそれぞれ接続されたＸＹステージ制御部（移動制御手段）３８およびズーム制御部３９とが設けられている。
【００２３】
ここで、ＸＹステージ制御部３８にはＴＶカメラユニット１８内のＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａが接続されている。そして、ＸＹステージ制御部３８から出力される制御信号がＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａに入力されるようになっている。さらに、ズーム制御部３９にはＴＶカメラユニット１８内のズームレンズ用アクチュエータ１８Ｂが接続されている。そして、このズーム制御部３９にはフットスイッチ３３からの出力信号が入力されるとともに、このズーム制御部３９から出力される制御信号が位置指令部３７およびズームレンズ用アクチュエータ１８Ｂにそれぞれ入力されるようになっている。
【００２４】
また、指令位置比較部４０には、重心位置演算部３６からの出力信号および位置指令部３７からの出力信号が入力されるようになっている。そして、この指令位置比較部４０には重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断して比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合は位置指令部３７に指令データを出力するとともに、重心位置と現在位置との差が設定された値よりも大きい場合は、位置指令部３７に指令データを出力しないようなＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの誤動作を防止するシーケンスが盛り込まれている。すなわち、指令位置比較部４０では１つ前の位置指令値と今回の重心位置データとを比較し、偏差が一定値以内であれば今回の重心位置が妥当であると判断する。ここで、本実施の形態の内視鏡装置のシステムにおいて、重心位置データの算出は、ＴＶ信号のフィールド毎に演算するディジタル制御で行っているためであり、１つ前の位置指令とは、最新の重心位置データの１フィールド前のデータとなる。また、重心位置データが妥当であると判断された後は、位置指令データが位置指令部３７に出力され、ＸＹステージの制御が行われるようになっている。
【００２５】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の内視鏡装置の使用時には図１に示すように予め例えば患者の腹壁部８等に穿刺された第１のトラカール９内にスコープホルダー１０で保持された硬性鏡１の挿入部２が挿通され、体腔内へ挿入される。さらに、患者の腹壁部８等には硬性鏡１の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール９ｂが穿刺され、このトラカール９ｂを通して鉗子１３が体腔内に挿入される。この時、図１に示すように鉗子１３の先端の処置部１５が硬性鏡１の接眼部３による視野範囲Ｒ１内で撮像される状態にセットされる。
【００２６】
また、硬性鏡１の接眼部３にはＴＶカメラ１８が取り付けられている。そして、この硬性鏡１によって撮影された体腔内の観察像は、ＴＶカメラユニット１８内のハーフミラー２０により２つに分配される。さらに、このハーフミラー２０によって分配された片方の像（ハーフミラー２０を透過した光学像）は拡大光学系２１に入射され、ハーフミラー２０によって分配された他方の像（ハーフミラー２０によって反射された光学像）は広角光学系２２に入射される。
【００２７】
そして、広角光学系２２では対物レンズ４で結像される像と等倍の像が第２のＣＣＤ２５ｂに結像される。ここで、対物レンズ４を広角化すれば、図２（Ｂ）に示すように広い範囲Ｒ１の体腔内の観察像（広角画像）が得られる。
【００２８】
さらに、広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂからの出力信号は、第２のＣＣＵ２８ｂに入力されてこの第２のＣＣＵ２８ｂによって映像化され、その映像は画像処理ユニット３０の色空間変換部３４およびビデオミキサー３１にそれぞれ入力される。そして、画像処理ユニット３０の色空間変換部３４では入力された映像信号から、各画像毎の色成分を抽出し、それぞれの色空間（色差、ＨＳＩ、Ｌ＊ａ＊ｂ等）のデータに変換する。
【００２９】
ここで、映像信号のフォーマットに応じて色差信号（Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ）や、この色差信号から算出したＲＧＢ信号に基づいて算出可能な３剌激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いたＨＳＩ（色相：Ｈｕｅ，彩度：Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ，明度：Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）空間、Ｌ＊ａ＊ｂ空間等の色空間に変換して出力する。また、映像信号のフォーマットがＲＧＢであれば同様に、色差、ＨＳＩ、Ｌ＊ａ＊ｂ等の色空間に変換して出力する。
【００３０】
この出力は抽出画像生成部３５に入力される。この抽出画像生成部３５は入力された色空間の信号が、予め設定されている抽出対象色の値の設定範囲に入っているかどうかを各画素毎に比較する。そして、入力信号が設定範囲に入っていればその画素の明度を１に、また設定範囲外であればその画素の明度を０にして無彩色で出力する。この結果、設定された色の部分が白、それ以外の部分が黒である２値画像が出力される。なお、この逆の出力でも良い。
【００３１】
ここで抽出画像生成部３５から出力される２値画像は重心位置演算部３６に入力される。この重心位置演算部３６では、設定色が抽出されている部分である白色部分の面積、および面積重心位置の画素データ、すなわち鉗子１３の位置情報（重心位置）を出力する。
【００３２】
ここで得られた重心位置が抽出対象点である。この抽出対象点を関心領域として視野変換の対象点としても良いし、関心領域を抽出対象点に対して所定の方向および距離を有する位置としても良い。後者の場合、関心領域の抽出対象点に対する方向および距離は予め術者が設定できる。
【００３３】
また、この重心位置演算部３６から出力される鉗子１３の位置情報（重心位置）は指令位置比較部４０に入力される。この指令位置比較部４０には重心位置演算部３６からの出力信号とともに位置指令部３７からの出力信号が入力される。そして、この指令位置比較部４０では重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断する。このとき、比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合は位置指令部３７に指令データを出力するとともに、重心位置と現在位置との差が設定された値よりも大きい場合は、位置指令部３７に指令データを出力しない。
【００３４】
また、指令位置比較部４０から指令データが出力された場合には位置指令部３７では予め設定されている抽出対象点に位置させたい広角画像Ｒ１の画面上の画素データ、例えば、広角画像Ｒ１の画面中央と、算出した抽出対象画素データとの差をとり、抽出対象点を予め設定されている広角画像Ｒ１の画面上の点に移動させるための指令位置を求める。
【００３５】
ここで、フットスイッチ３３に設けられている図示しない追尾用スイッチをオンにすることにより、位置指令部３７で算出した指令位置がＸＹステージ制御部３８に送られる。そして、このＸＹステージ制御部３８からＴＶカメラユニット１８のＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａに制御信号が出力され、ＸＹステージが駆動されて拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａが拡大光学系２１の光軸方向と直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動される。この時、ＸＹステージ制御部３８からの制御信号によってＴＶカメラユニット１８内のＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａを指令位置分だけ動かし、抽出対象点が設定された画面上の位置にくるように拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａを移動させる。
【００３６】
また、ハーフミラー２０を透過して拡大光学系２１に入射された光学像はズームレンズ２３および結像レンズ２４を通して第１のＣＣＤ２５ａに結像される。この時、接眼レンズ５で結像された体腔内の観察像はズームレンズ２３により拡大され、第１のＣＣＤ２５ａにはその観察像の１部のみが拡大画像として結像される。即ち、第１のＣＣＤ２５ａに結像される体腔内の観察像によって拡大画像が行われることになる。これにより、図２（Ｂ）に示すように内視鏡像の１部のみを拡大した狭い視野範囲Ｒ２の体腔内の観察像（拡大画像）が得られ、ＴＶモニタ３２で観察しながら処理を行うことができる。
【００３７】
ここで、鉗子１３の処置部１５の先端部に予め色マーカ１７を設け、そのマーカ１７の色を抽出対象色として設定するとともに、抽出対象点を位置させたいＴＶモニタ３２の画面上の位置をＴＶモニタ３２の画面中央として、それぞれ画像処理ユニット３０に設定した場合には、次の鉗子追尾動作が行われる。すなわち、鉗子１３の先端の処置部１５を処置対象部位の近傍に近づけ、フットスイッチ３３の追尾用スイッチをオンすると、前述の動作により図２（Ｂ）に示すように鉗子１３の先端位置が拡大光学系２１の撮像画像Ｒ２の中央にくるように第１のＣＣＤ２５ａが動く、言い換えれば、第１のＣＣＤ２５ａの画像が鉗子１３の先端を追尾するように視野変換が行われる。
【００３８】
また、フットスイッチ３３のズーム用スイッチをオン操作した場合には、ズーム制御部３９からズーム移動量の指令がＴＶカメラユニット１８内のズーム用アクチュエータ１８Ｂに伝達され、第１のＣＣＤ２５ａの視軸（光軸）方向にズームレンズ２３が指令された分だけ移動される。このズームレンズ２３によるズーム比は、ズーム用アクチュエータ１８Ｂに取り付けられた図示しないエンコーダ、ポテンショメータ等によりモニタされ、ズーム制御部３９から位置指令部３７に送られる。
【００３９】
さらに、位置指令部３７ではこのズーム比によりＸＹステージ制御部３８に与える指令位置までの移動速度に線形の重み付け操作を行う。この重み付け操作は同一観察対象をズーム比を変えて観察した場合にも、ＴＶモニタ３２の画面上の視野変換スピードが一定になるように制御するものである。
【００４０】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の内視鏡装置では視野変換制御ユニット３０に重心位置演算部３６からの出力信号および位置指令部３７からの出力信号が入力される指令位置比較部４０を設け、この指令位置比較部４０によって重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断して比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合は位置指令部３７に指令データを出力するとともに、重心位置と現在位置との差が設定値の範囲よりも大きい場合は、位置指令部３７に指令データを出力しないようにした。
【００４１】
そのため、１つ前の位置指令値と今回の重心位置データとを比較した際の偏差が設定値の範囲内となり、今回の重心位置データが妥当であると判断された後は、位置指令データを位置指令部３７に出力し、ＸＹステージの制御を行うことができる。
【００４２】
一般に、本実施の形態の内視鏡装置のシステムのように、鉗子１３の先端に配置された色マーカ１７による画像認識（色抽出）では、観察する周辺環境に大きく依存し、画像処理的にノイズが混入する事により色マーカ１７が複数抽出されてしまう場合がある。この場合には、色マーカ１７の重心位置が術者の所望の視野変換位置とは異なる位置として認識されてしまい、誤動作による操作性がかなり悪くなってしまう。これに対して、本実施の形態の内視鏡装置では、１つ前の位置指令値（第１のＣＣＤ２５ａの位置情報）と今回の重心位置データ（重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報）とを比較した際の偏差が設定値の範囲よりも大きい場合は、今回の重心位置データが妥当であると判断されず、位置指令部３７に指令データを出力しないようにしたので、色認識処理においてノイズにより複数の色抽出重心位置が検出された場合でもＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの誤動作を防止する事ができる。そのため、術者がスムーズに処置を行うことができ、内視鏡下の手術の操作性が向上するので、術時間の短縮、更に患者への負担が軽減できる。
【００４３】
また、図４および図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図３参照）の視野変換制御ユニット３０の構成を次の通り変更したものである。すなわち、本実施の形態の視野変換制御ユニット３０は図４に示すように指令位置比較部４０の出力ラインをズーム制御部３９に接続し、指令位置比較部４０からの出力信号を位置指令部３７およびズーム制御部３９にそれぞれ入力させる構成にしたものである。そして、指令位置比較部４０から出力されたデータはズーム制御部３９に入力された時、その値に応じてズーム倍率を変更するよう構成されている。なお、これ以外の部分の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
また、本実施の形態でも第１の実施の形態で示したように、術者が鉗子１３の移動を行う際に、鉗子１３の先端部の色マーカ１７の位置に応じてＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａを駆動して第１のＣＣＤ２５ａの位置を移動し、所望の視野変換を行う事ができる。
【００４５】
このシステムを用いて、術中の処置を行う場合の実際の作業手順（流れ）としては、患者の体内の処置対象部位をさがすために、鉗子１３の移動による追尾（視野変換動作）が行われる。このような作業時には術者は、ＴＶモニタ３２に図５（Ａ）に示す広角画像の観察像を表示させた状態で、患者の体内の処置対象部位をさがす作業を行う。この時、鉗子１３はダイナミックに動く（移動範囲が大きい）。
【００４６】
そして、処置のための対象部位が定まると、その対象部位周辺で鉗子１３の移動が停止され、その停止位置で、処置部１５の操作が開始される。この時、術者はＴＶモニタ３２に図５（Ｂ）に示す拡大画像の観察像を表示させた状態で、その拡大画像によりある程度限定された範囲内での処置を進める。なお、図５（Ａ）中で、点線の円で囲まれた部分が図５（Ｂ）の拡大画像に相当する。ここでは、限定範囲を円形状としたが、閉じた形であれば円形状以外のどの様な形状でもよく、また、限定範囲は任意に設定可能にしてもよい。
【００４７】
このように、術中の処置の作業手順に合せて、鉗子１３の動きがダイナミックに動く場合と、限定的に動く場合とに区分けされ、それに応じてＴＶモニタ３２に表示させる画像の種類が広角画像と拡大画像のいずれが適切かを判断することができる。そして、これを利用して、自動的に広角、拡大画像の切り換えを可能にしたのが、本実施の形態である。
【００４８】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態でも大部分は第１の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では次の作用が異なる。すなわち、指令位置比較部４０によって重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断する際に、指令位置比較部４０で比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の状態と判断された場合にはズーム用アクチュエータ１８Ｂは駆動されず、ズーム倍率はそのままの状態で保持される。
【００４９】
ここで、仮に指令位置比較部４０で比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲を超えた状態と判断された場合には、ズーム制御部３９にズーム倍率を下げるように制御信号が出力され、自然と広角画像となるようにズーム用アクチュエータ１８Ｂの駆動が制御される。この時、ズーム用アクチュエータ１８Ｂのズーム倍率は任意に設定可能である。
【００５０】
また、広角画像から拡大画像に自動的に切り替える事も可能である。例えば、図５（Ａ）の広角観察画像において、鉗子１３がある一定時間内、点線の円で囲まれた範囲内にとどまっていると判断された場合には、図５（Ｂ）の拡大画像に自動的に切り換えるように制御する構成にしても良い。
【００５１】
基本的には、これらの動作は自動で行うが、フットスイッチや、ハンドスイッチ等に切換モード機能を割り当て、そのモードに切換えた場合には、上記の様な動作を行い、それ以外のモードに切換えた場合には上記動作を行わせない様にする事もできる。これは、術中に広角，狭角の両方の画像が頻繁に切り替わると操作性が逆に悪くなってしまうためである。なお、このモードは、主に、患者の体腔内外に処置具等を移動する時に使われる。
【００５２】
そこで、上記構成の本実施の形態にあっても第１の実施の形態と同様に指令位置比較部４０によって重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断して比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合は位置指令部３７に指令データを出力するとともに、重心位置と現在位置との差が設定値の範囲よりも大きい場合は、位置指令部３７に指令データを出力しないようにしたので、色認識処理においてノイズにより複数の色抽出重心位置が検出された場合でもＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの誤動作を防止する事ができる。そのため、術者がスムーズに処置を行うことができ、内視鏡下の手術の操作性が向上するので、術時間の短縮、更に患者への負担が軽減できる。
【００５３】
さらに、本実施の形態では特に、術中の処置の作業手順に合せて自動的に広角、拡大画像の切り換えを可能にし、術中の処置に応じて最適な観察画像が得られるようにしたので、一層、スムーズな処置を行う事ができ、操作性の向上を図ることができる。
【００５４】
また、図６乃至図８（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態を示すものである。本実施の形態は内視鏡下外科手術の術中に、複数の鉗子１３等の処置具を使用する際に、複数の鉗子１３にそれぞれ異なる色マーカ１７を付け、色マーカ１７が異なる複数の鉗子１３を同時に制御する構成にしたものである。
【００５５】
すなわち、内視鏡下の外科手術中に、異なる色マーカ１７が配置された複数の鉗子１３を同時に制御したい場合、前記第１，２の各実施の形態では、鉗子１３の移動に追尾してＴＶモニタ３２の画面を切換える視野変換動作を行う際、特定の１つの鉗子１３の色マーカ１７に対してＴＶモニタ３２の画面中心位置にくるように制御しているので、特定の１つの鉗子１３以外の他の鉗子１３がＴＶモニタ３２の画面から外れてしまう場合がある。
【００５６】
そこで、これを解決する為に、本実施の形態では異なる色マーカ１７毎にそれぞれ個別に重心位置を抽出するとともに、個別に抽出された複数の鉗子１３のそれぞれの重心位置を総合した総合重心位置を求める事により複数の鉗子１３が必ずＴＶモニタ３２の観察画面に撮像されるようしたものである。
【００５７】
図６は本実施の形態の画像処理ユニット３０の回路構成例を示すものである。図６中で、第１，２の各実施の形態と異なる部分は、画像処理ユニット３０における色空間変換部３４と位置指令部３７との間に複数色マーカ抽出部４１を設け、この複数色マーカ抽出部４１において、複数の色マーカ１７に対する抽出画像生成および重心位置演算をそれぞれ個別に行うとともに、ＴＶモニタ３２の観察画面に個別に抽出された複数の鉗子１３のそれぞれの重心位置を総合した総合重心位置を求めている点である。
【００５８】
図７はこの複数色マーカ抽出部４１の内部構成を示すものである。ここでは、一例として３色の色マーカ１７を使用した場合についての構成を示しているが、それ以上、またはそれ以下の色数の色マーカ１７で構成しても良い。
【００５９】
本実施の形態の複数色マーカ抽出部４１には、複数の異なる色の色マーカ１７毎にそれぞれ個別に第１，２の各実施の形態の抽出画像生成部３５，重心位置算出部３６，指令位置比較部４０に相当する処理を行う第１〜第３の抽出画像生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、第１〜第３の重心位置算出部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、第１〜第３の指令位置比較部４４ａ，４４ｂ，４４ｃが設けられている。さらに、第１〜第３の指令位置比較部４４ａ，４４ｂ，４４ｃは第１〜第３の位置算出部４５ａ，４５ｂ，４５ｃを介して総合重心位置演算部４６に接続されている。そして、第１〜第３の指令位置比較部４４ａ，４４ｂ，４４ｃからの出力信号はそれぞれ第１〜第３の位置算出部４５ａ，４５ｂ，４５ｃに入力され、ここで得られた各色マーカ１７毎の重心位置のデータが総合重心位置演算部４６に入力されるようになっている。さらに、この総合重心位置演算部４６では各色マーカ１７毎の重心位置のデータからそれらの各色マーカ１７で構成される三角形の図形の重心位置を総合した総合重心位置Ｇを求めるようになっている。
【００６０】
また、この総合重心位置演算部４６で求められた各色マーカ１７で構成される三角形の図形の重心位置Ｇのデータは位置指令部３７に送られるとともに、さらにこの位置指令部３７で算出した指令位置がＸＹステージ制御部３８に送られ、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａを制御する構成となっている。
【００６１】
なお、位置指令部３７で求められた総合重心位置Ｇのデータはズーム制御部３９に送られ、各鉗子１３の色マーカ１７がＴＶモニタ３２の画面内から外れないようにズーム用アクチュエータ１８Ｂの制御を行い、拡大画像，広角画像の制御を行うようになっている。
【００６２】
次に、上記構成の本実施の形態の作用を説明する。ここでは、追尾スイッチがオンの状態と仮定する。図８（Ａ）はＴＶモニタ３２の画面に表示される内視鏡下外科術中の処置部分の体腔内観察像の例を示す。図８（Ａ）中で、５０は圧排鉗子、５１は把持鉗子、５２は持針器、５３は縫合対象部位である。なお、圧排鉗子５０、把持鉗子５１および持針器５２等の各処置具にはそれぞれ異なる色の色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが付着されている。
【００６３】
まず、例えば、圧排鉗子５０、把持鉗子５１が予め体腔内に挿入されている状態で、後から持針器５２を体腔内に挿入する手順を示す。ここで、ＴＶモニタ３２の表示画面は予め広角画像に設定しておき、持針器５２を図８（Ａ）中で、右側から矢印方向に挿入していく。
【００６４】
すると、いままで圧排鉗子５０と把持鉗子５１の２つの色マーカ１７ａ，１７ｂからなる重心位置の画面であったものが図８（Ａ）のように３つの鉗子で構成される色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの重心画面となる。
【００６５】
それと同時に、広角画像である図８（Ａ）が自動的にズームイン動作され、図８（Ｂ）の観察画像（ズームイン動作の中間状態）となり、最終的には図８（Ｃ）の観察画像（ズームイン動作の完了状態）となる。この時の自動ズーム動作は、各鉗子に配置された色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃがＴＶモニタ３２の画面から消えない場合にはズームイン動作を行い、いずれか１つのマーカが抽出されなくなる手前でズームイン動作が完了するようになっている。
【００６６】
また、これとは逆に、１つの鉗子を体腔内から抜去する際に、各色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃがＴＶモニタ３２の画面内で抽出される状態で保持させるために、ズームアウト動作を自動的に行わせる事もできる。
【００６７】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、内視鏡下外科手術の処置中に、複数の鉗子１３を同時に操作する際に、異なる色マーカ１７が配置された複数の鉗子１３の挿入および抜去の作業を行ってもいずれかの鉗子がＴＶモニタ３２の画面から消えてしまう事はなくなるので、各鉗子１３の操作をスムーズに行う事ができ、操作性の向上を図ることができる。
【００６８】
また、図９乃至図１１（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図３参照）の画像処理ユニット３０の構成を図９に示す通り変更したものである。
【００６９】
すなわち、本実施の形態では画像処理ユニット３０内の位置指令部３７に図１０に示すように相対位置指令算出部６１と、ベクトル補正処理部６２と、分配制御部６３とが設けられている。ここで、相対位置指令算出部６１は色マーカ１７の重心位置の様なＴＶモニタ３２の画面の画像上の絶対位置としての値をそのままＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａに与えるのではなく、色マーカ１７の重心位置がどれだけ動いたかという相対位置の指令をＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａに与えるものである。
【００７０】
なお、本実施の形態のシステムでは、一定のサンプリング周期（ここでは、色抽出に必要な時間としてビデオ信号の１フィールドをサンプリング時間としている）毎に鉗子１３の処置部１５の色マーカ１７による重心位置を検出し、ＸＹステージを制御するリアルタイム制御による動作を行っている。
【００７１】
また、ベクトル補正処理部６２は相対位置指令算出部６１から出力されるＸＹ軸の指令値のどちらかがサンプリング時間以内に動作可能な指令値を越えた際に、個々の軸に対して指令値にクランプ動作を加えた時に生じる移動ベクトルの変化が生じない様に真の移動べクトルになる様に補正処理を行うものである。具体的には、制限値を越えた軸は指令値を制限値とし、制限値を越えない軸については制限値を越えた軸の移動量と制限値との比を制限値を越えない軸の移動量に乗じたものを新しい移動量にしてやれば良い。なお、ＸＹの両方の軸が同時に制限値を越えた場合でも適用可能である。
【００７２】
また、分配制御部６３はベクトル補正処理部６２から出力される出力信号が入力された際に、サンプリング時間内にＸ軸、あるいはＹ軸に片寄った指令値が出力されない様に分配制御するための回路である。
【００７３】
次に、上記構成の作用について説明する。第１の実施の形態で示した様に、追尾スイッチをオンすると、鉗子１３の色マーカ１７を追尾する状態でＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａが駆動され、ＴＶモニタ３２の画面に表示されている鉗子１３が現在位置から例えばＴＶモニタ３２の画面中央位置等の設定位置に移動する。このとき、図１１（Ａ）に示すように１サンプリング時間内に制限値範囲α内の移動であれば、図１１（Ａ）のようなベクトルＡとしてＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａが制御される。
【００７４】
しかし、図１１（Ｂ）の実線矢印で示されたベクトルＡの様に１サンプリング時間内に移動量が制限値範囲αを越えた場合、ＸＹ軸の個々の移動量に対して制限を加えてしまうと図１１（Ｂ）の一点鎖線に示すようにベクトルＡとは異なる方向に向かうベクトルＢになってしまう。
【００７５】
そこで、本実施の形態では位置指令部３７のベクトル補正処理部６２によって空間的にベクトル補正を行う事で、図１１（Ｃ）の様なベクトルＡ´となり、１サンプリング時間あたりの移動量は異なってくるが、ベクトルの方向はベクトルＡと同じになるので、術者が意図しない方向へＴＶモニタ３２の画面が動いてしまうという事は生じない。
【００７６】
また、移動量が異なっても、１サンプリング毎あたりの移動量が変化するだけで、ＸＹステージの現在位置と鉗子１３の色マーカ１７とのＴＶモニタ３２の画面上での位置偏差が生じていれば、相対位置指令が生じるため最終的には追尾目標地点に到達する様になる。
【００７７】
以上の事から、術者が鉗子１３をどの方向に動かしても、ＴＶモニタ３２の画面の移動方向が同じになるので、ＴＶモニタ３２の画面の移動軌跡が鉗子１３に追従するようになり、操作性が向上する効果がある。
【００７８】
また、図１２（Ａ）は本発明の第５の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第４の実施の形態（図９乃至図１１（Ｃ）参照）の画像処理ユニット３０の位置指令部３７の構成を図１２（Ａ）に示す通り変更したものである。
【００７９】
すなわち、本実施の形態の位置指令部３７には相対位置指令算出部６１と、ベクトル補正処理部６２との間に不感帯処理部７１が設けられている。この不感帯処理部７１は相対位置指令算出部６１で生じる指令量が不感帯幅に入るかどうかを判断し、もし不感帯幅内の移動量であれば指令量をゼロにしてしまうという処理を行っている。これにより、相対位置指令算出部６１から出力される指令値に対する不感帯処理部７１を設ける事によって、術者が鉗子１３を止めている状態において、鉗子１３の微動については、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａを制御しないようにしてＴＶモニタ３２の画面の振動を抑える事ができるようになっている。
【００８０】
次に、上記構成の本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態でも第４の実施の形態と同様に、追尾スイッチをオンすると、鉗子１３の色マーカ１７を追尾する状態でＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａが駆動され、ＴＶモニタ３２の画面に表示されている鉗子１３が現在位置から例えばＴＶモニタ３２の画面中央位置等の設定位置に移動する。そのため、術者が鉗子１３の移動を行うことにより、鉗子１３の色マーカ１７を追尾する状態でＴＶモニタ３２の画面を切換え、所望の視野変換を行う事ができる。
【００８１】
しかし、追尾動作を連続的に行う場合（例えば、術者による追尾スイッチオン状態が続いている時）、術者が鉗子１３を止めていると感じていても、手先の微妙な振動によって鉗子１３の色マーカ１７が動くことにより、画面が振動的に動いてしまう事がある。
【００８２】
これを解決するために、本実施の形態では位置指令部３７の相対位置指令算出部６１と、ベクトル補正処理部６２との間に不感帯処理部７１を設け、この不感帯処理部７１では相対位置指令算出部６１で生じる指令量が不感帯幅に入るかどうかを判断し、もし不感帯幅内の移動量であれば指令量をゼロにしてしまうという処理を行っている。そのため、鉗子１３の微動については、この不感帯処理部７１によって相対位置指令算出部６１から出力される指令値のデータがベクトル補正処理部６２に入力されることを防止してＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａを制御しないようにしている。これによって、術者が鉗子１３を止めている状態において、ＴＶモニタ３２の画面の振動を抑える事ができる。
【００８３】
特に、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａがパルスモータの場合、モータパルス駆動は駆動パルスの立ち上がり、あるいは立ち下がりのタイミングで制御しており（過渡状態）、特に、定常状態では、パルスがオン状態あるいはオフ状態のどちらの状態になっていても構わない制御である。したがって、この制御では駆動パルスの量によって、定常状態でパルスモータがオンの状態になってしまう場合がある。この時、直にＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの抵抗に駆動電圧がかかってしまう。それにより、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの抵抗での消費エネルギーが全て熱にかわり、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの発熱が生じ、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの劣化、トルク不足が生じてしまうおそれがある。この場合には図１２（Ｂ）に示す第５の実施の形態の変形例のように指令量がゼロの時に、不感帯処理部７１からの出力信号に応じてＸＹステージ用アクチュエータ１８ＡのパルスモータのＸ軸用モータドライバ７２およびＹ軸用モータドライバ７３の動作を禁止する事によって発熱防止にもなる。
【００８４】
そこで、上記構成のものにあっては術者の微妙な手先の振動によって生じるＴＶモニタ３２の画面の振動により、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータが発熱する事を抑える事ができ、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの安定な動作が可能となる効果がある。
【００８５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１） 体腔内に挿入された処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、前記処置具の位置を検出する検出手段と、この検出手段により検出された位置情報に基づいて前記撮像手段を移動する移動手段と、前記検出された位置情報と前記撮像手段の位置情報を比較する位置比較手段と、前記位置比較手段の比較結果に応じて移動手段を制御する位置制御手段を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【００８６】
（付記項１の従来技術） 特願平7-313162号：内視鏡から送られる内視鏡像を撮像する撮像光学系を備えた撮像手段と、この撮像手段により撮像された内視鏡像を表示するモニタ等の映像表示手段とが設けられている。そして、モニタの画面に表示される内視鏡像により患者の体内を観察する構成になっている。例えば、関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる視野変換機能が組み込まれている。この時、モニタの画面に表示される内視鏡像の視野は関心領域の移動に追尾させる状態で、連続的に或いは非連続的に変換されるようになっている。
【００８７】
上記装置では、内視鏡下の手術中、モニタに表示されている追尾指標の設けられた処置具がはずれてしまった時に、鉗子先端位置・方向・距離等をモニタ上に表示させる機能が具備されている。また、追尾指標の設けられた処置具は、周囲環境変化が生じても追尾指標が確実に抽出されるように画像処理部で適応処理的な動作を行わせている。
【００８８】
（付記項１の課題） 特願平7-313162号：周囲の環境の変化、例えば、照明条件の変化、に応じて色マーカの抽出パラメータ（色空間，色特徴量，色抽出閾値等）を任意に設定させている。これは、適応処理的なものであるため、周囲環境および色抽出条件のモデル化を正確に行わなければパラメータ調整がうまくいかず、チューニング条件を出す作業が複雑である。
【００８９】
（付記項１の目的） 操作性向上。
（付記項１の課題を解決するための手段及び作用） 画像上の処置具に配置された追尾指標の位置と、ＣＣＤの位置との差を求め、その差が一定値以内であれば追尾指標の位置が妥当であると判断する為の制御手段を設けた。
【００９０】
（付記項１の効果） 本発明によれば術者の実使用での操作性を向上させる事ができ、強いては術時間の短縮、更に患者への負担が軽減できるようになる。
（付記項２） 付記項１において、撮像手段はＣＣＤであることを特徴とする内視鏡装置。
【００９１】
（付記項２の課題を解決するための手段及び作用） 処置具に配置された追尾指標の動きかたにより画面をワイドにするか否かを判断し、制御する手段を設けた。
【００９２】
（付記項３） 付記項１において、撮像手段はＴＶカメラであることを特徴とする内視鏡装置。
（付記項２、３の従来技術） 特願平7-142133号，特願平7-143667号：内視鏡から送られる内視鏡像を撮像する撮像光学系を備えた撮像手段と、この撮像手段により撮像された内視鏡像を表示するモニタ等の映像表示手段とが設けられている。そして、モニタの画面に表示される内視鏡像により患者の体内を観察する構成になっている。また、上記装置では、内視鏡下の手術中、例えば、関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる視野変換機能が組み込まれている。この時、モニタの画面に表示される内視鏡像の視野は関心領域の移動に追尾させる状態で、連続的に或いは非連続的に変換されるようになっている。
【００９３】
特願平7-312930号：内視鏡から送られる内視鏡像を撮像する撮像光学系を備えた撮像手段と、この撮像手段により撮像された内視鏡像を表示するモニタ等の映像表示手段とが設けられている。この装置は、鉗子の先端に色マーカを設け、色マーカの移動に合わせてモニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる。この視野変換を行わす時、鉗子先端周辺に十分な観察画像があるように撮像手段の移動動作範囲を制限する手段を設けた事を特徴とする。
【００９４】
（付記項２、３の課題） 特願平7-142133号，特願平7-143667号，特願平7-312930号：複数の処置具を体腔内に挿入した場合、個々の処置具に設けられている追尾指標について、画面の中心にくるようにはなるが、複数の処置具が１つの画面上で観察可能なものは開示されていない。
【００９５】
（付記項３の課題を解決するための手段及び作用） 複数の処置具が体腔内に挿入された場合でも、必ず処置具全体が観察できるように制御する手段を設けた（いずれかの処置具が画面から見えなくならない様に制御する）。
【００９６】
（付記項４） 付記項１において、処置具の位置情報を検出する手段は、処置具に配置された色マーカと、色マーカの位置を画像認識により検出する事を特徴とする内視鏡装置。
【００９７】
（付記項４の課題） 特願平7-142133号，特願平7-143667号，特願平7-312930号：処置具先端部等の関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内視鏡像の視野変換を行う機能が盛り込まれているが、追尾動作時のＸＹステージの２軸制御の動作制御方法は開示されていない。
【００９８】
（付記項４の課題を解決するための手段及び作用） 追尾動作を行うためのＸＹステージの動作を鉗子の動きに追従させるために、ＸＹ軸ベクトル補正手段を設けた。
【００９９】
（付記項５） 付記項１において、画像認識手段の位置情報と撮像手段の位置情報の差が一定値以内であれば移動手段を制御する事が可能な様にする位置比較制御手段を具備している内視鏡装置。
【０１００】
（付記項６） 付記項１において、ＣＣＤは内視鏡光軸および光軸に直交した平面を移動可能である事を特徴とする内視鏡装置。
（付記項７） 体腔内に挿入された処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像範囲を変更させる手段と、前記処置具の位置情報を検出する検出手段と、この検出手段により検出された位置情報に基づいて前記撮像手段を移動する位置制御手段と、前記検出された位置情報が任意の値以上となる場合に、撮像範囲が変化するように制御する撮像範囲制御手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【０１０１】
（付記項８） 付記項７において、撮像手段はＣＣＤである事を特徴とする内視鏡装置。
（付記項９） 付記項７において、撮像手段はＴＶカメラである事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０２】
（付記項１０） 付記項７において、処置具の位置情報を検出する手段は、処置具に配置された色マーカと、色マーカの位置を画像認識により検出する事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０３】
（付記項１１） 付記項７において、前記撮像範囲制御手段は、検出された処置具の位置情報の相対的移動量に応じて撮像範囲を変化させる撮像範囲制御手段を具備した事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０４】
（付記項１２） 前記付記項７において、ＣＣＤは内視鏡光軸および光軸に直交した平面を移動可能である事を特徴とする内視鏡装置。
（付記項１３） 前記付記項７において、撮像範囲制御手段は、検出された処置具の位置情報の相対的移動量が大きい場合に撮像範囲を広げる事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０５】
（付記項１４） 前記付記項７において、撮像範囲制御手段は、検出された処置具の位置情報の相対的移動量が小さい場合に撮像範囲を狭める事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０６】
（付記項１５） 前記付記項７において、撮像範囲制御手段は、処置具の位置情報の相対的移動量に応じた撮像範囲の変化量を任意に設定可能である事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０７】
（付記項１６） 体腔内に挿入された複数の処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、移動により撮像手段の撮像範囲を変更する手段と、前記各処置具の位置情報を検出する第１の位置検出手段と、この検出手段により検出された位置情報から新たな位置情報を算出する第２の位置検出手段と、第２の位置検出手段の情報に基づいて前記撮像手段を移動する制御手段を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【０１０８】
（付記項１７） 付記項１６において、撮像手段はＣＣＤである事を特徴とする内視鏡装置。
（付記項１８） 付記項１６において、撮像手段はＴＶカメラである事を特徴とする内視鏡装置。
【０１０９】
（付記項１９） 付記項１６において、処置具の位置情報を検出する手段は、処置具に配置された色マーカと、色マーカの位置を画像認識により検出する事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１０】
（付記項２０） 前記付記項１６において、第１の位置検出手段は、各処置具の色の重心位置を検出し、第２の位置検出手段は各処置具の重心点から形成される図形の重心位置を検出する手段である事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１１】
（付記項２１） 前記付記項１６において、撮像手段は内視鏡光軸および光軸に直交した平面を移動可能である事を特徴とする内視鏡装置。
（付記項２２） 前記付記項１６において、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マーカが観察画像の範囲内に入るように制御する事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１２】
（付記項２３） 前記付記項１６において、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マーカが観察画像の範囲内に入るように光軸に直交する平面に対して移動させる事を特徴する内視鏡装置。
【０１１３】
（付記項２４） 前記付記項１６において、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マーカが観察画像の範囲内に入るように光軸方向に対して移動させる事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１４】
（付記項２５） 前記付記項１６において、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マーカが観察画像の範囲内に入り、かつ最大倍率となるよう自動的に設定する事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１５】
（付記項２６） 体腔内に挿入された処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、移動により撮像手段の撮像範囲を変更させる手段と、前記処置具の位置情報を検出する検出手段と、この検出手段により検出された位置情報に基づいて前記撮像手段を移動する位置制御手段と、前記位置制御手段は移動量を制限するための制限手段を含んでいる事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１６】
（付記項２７） 前記位置制御手段には、任意の移動量を越えた撮像手段の移動量であれば、任意の移動量以下に補正し、撮像手段の移動軌跡が移動量を超えた場合と同じになるような補正手段を有する事を特徴とする付記項２６の内視鏡装置。
【０１１７】
（付記項２８） 前記付記項２６において、位置制御手段はＸＹステージを駆動して撮像手段を移動させる事を特徴とする内視鏡装置。
（付記項２９） 前記付記項２７において、補正手段は、任意の移動量を越えた軸の移動量を制限された移動量になるようスケール変換し、それ以外の軸に前記スケール変換値を乗じて新しい移動量とする事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１８】
（付記項３０） 前記付記項２７において、補正手段は、任意の移動量が複数越えた場合に最大移動量の軸に対してスケール変換する事を特徴とする内視鏡装置。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、処置具の位置情報と撮像手段の位置情報とを比較してこの比較データに応じて処置具の位置情報の信頼性を判断し、比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合に撮像範囲移動手段を駆動して撮像範囲移動手段の誤動作を防止する誤動作防止手段を設けたので、術者の実使用での操作性を向上させる事ができ、強いては術時間の短縮、更に患者への負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置全体の概略構成図。
【図２】 （Ａ）は第１の実施の形態の内視鏡装置の硬性鏡とＴＶカメラユニットの内部の概略構成図、（Ｂ）はＴＶモニタの画面上の視野変換動作を説明するための平面図。
【図３】 第１の実施の形態の内視鏡装置の視野変換制御ユニットの概略構成図。
【図４】 本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置の視野変換制御ユニットの概略構成図。
【図５】 （Ａ）は第２の実施の形態の内視鏡装置の広角画像の観察像を示す平面図、（Ｂ）は拡大画像の観察像を示す平面図。
【図６】 本発明の第３の実施の形態の内視鏡装置の視野変換制御ユニットの概略構成図。
【図７】 第３の実施の形態の内視鏡装置の複数色マーカ抽出部の概略構成図。
【図８】 第３の実施の形態の内視鏡装置のズームイン動作を説明するもので、（Ａ）は広角画像の観察像を示す平面図、（Ｂ）はズームイン動作の中間状態を示す平面図、（Ｃ）はズームイン動作の完了状態を示す平面図。
【図９】 本発明の第４の実施の形態の内視鏡装置の視野変換制御ユニットの概略構成図。
【図１０】 第４の実施の形態の内視鏡装置の位置指令部の概略構成図。
【図１１】 第４の実施の形態の内視鏡装置の鉗子追尾動作を説明するもので、（Ａ）は１サンプリング時間内の制限値範囲内の移動状態を示す特性図、（Ｂ）は１サンプリング時間内の制限値を越えた移動状態を示す特性図、（Ｃ）はベクトル補正状態を示す特性図。
【図１２】 （Ａ）は本発明の第５の実施の形態の内視鏡装置の位置指令部を示す概略構成図、（Ｂ）は第５の実施の形態の位置指令部の変形例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ 硬性鏡（内視鏡）
１３ 鉗子（処置具）
２５ａ 第１のＣＣＤ（撮像手段）
１８Ａ ＸＹステージ用アクチュエータ（撮像範囲移動手段）
３６ 重心位置演算部（位置検出手段）
３８ ＸＹステージ制御部（移動制御手段）
４０ 指令位置比較部（誤動作防止手段）

Claims (4)

1. 体腔内に挿入される処置具と、
   体腔内を観察可能な内視鏡と、
   内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段を移動させて前記内視鏡の観察像の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、
   前記処置具の位置を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記処置具の位置情報に基づいて前記撮像範囲移動手段を制御し、前記処置具の位置に応じて前記撮像手段を移動させる移動制御手段と、
   前記検出手段で検出された前記処置具の位置情報と前記撮像手段の位置情報とを比較してこの比較データに応じて前記処置具の位置情報の信頼性を判断し、前記比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合に前記撮像範囲移動手段を駆動して前記撮像範囲移動手段の誤動作を防止する誤動作防止手段とを具備し、
   前記設定値の範囲は、少なくとも２次元空間上で任意に設定可能になされたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記観察像のズーム倍率を変更して前記撮像範囲を変更する撮像範囲変更手段と、
   前記検出手段で検出された前記処置具の位置情報と前記撮像手段の位置情報とを比較し、この比較データの偏差が前記設定値の範囲外の場合に、前記撮像範囲変更手段を駆動して前記撮像範囲が変化するように制御する変更制御手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記検出手段は、複数の処置具のそれぞれの位置を検出し、この検出された各位置情報に基づいて新たな位置情報を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 体腔内に挿入される処置具と、
   体腔内を観察可能な内視鏡と、
   内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段を移動させて前記内視鏡の観察像の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、
   前記処置具の位置を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記処置具の位置情報により算出された移動ベクトルに基づいて前記撮像範囲移動手段を制御する移動制御手段と、
   前記移動ベクトルが所定の設定値の範囲を越えた場合に、前記設定値の範囲内になるように前記移動ベクトルを補正すると共に、前記設定値の範囲を越えた場合とベクトル方向が同じになるように前記移動ベクトルを補正するベクトル補正手段と、
   を具備したことを特徴とする内視鏡装置。

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