JP3955126B2 - 内視鏡の視野変換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡の視野変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡下の手術において、処置具と内視鏡とをそれぞれ別個に患者の体腔内に挿入し、この体腔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捉え、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方法が従来より知られている。
【０００３】
例えば、特表平７−５０９６３７号公報は、このような内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置を開示している。この公報によれば、ロボットアームにより内視鏡を保持し、術者がフットスイッチを操作することで内視鏡の位置や内視鏡の視野を変えることができる。これにより、助手は内視鏡を保持する業務から解放され、また術者は自分の思う方向に自在に視野を変えることができる。
【０００４】
また、特開平６−３０８９６号公報は、鉗子の先端に設けられた複数のマーカにより体腔内の構造を指し示し、この構造の３次元位置を画像処理によって特定し、特定された３次元位置にロボットアームにより内視鏡を誘導することを開示している。これにより、術者は手術器具から手を離すことなく関心のある領域を指示することができる。
【０００５】
また、特開平５−３３７１１８号公報は、磁気を用いた位置センサを鉗子に設けて鉗子先端の３次元位置を検出し、この検出された３次元位置にロボットアームによって内視鏡を誘導することを開示している。
【０００６】
一方、特願平７−２１４８２４号公報は、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する方法を開示している。この方法では、内視鏡の画像の撮像範囲を撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで変更している。可動部分は装置内部に設けられているので、装置が動作することによる危険性が少なく、安全性が高い。また、小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので取扱が容易である。また、鉗子の先端に設けられた色マーカの画像中の位置を検出して視野を変換する鉗子自動追尾機能を実現でき、術中に術者が視野を変換することが容易である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特表平７−５０９６３７号公報では、内視鏡の視野の移動をフットスイッチの操作で行なっているが、足の操作のみによって術者の見たい位置に正確に視野を移動することは操作性が悪く困難を伴うという問題があった。
【０００８】
また、特開平６−３０８９６号公報では、鉗子に設けられた複数のマーカの３次元位置を得るために、高価な画像処置装置を必要とする。
また、特開平５−３３７１１８号公報では、高価な磁気を用いた位置センサが必要であるという欠点を有する。また、周囲の電磁場と干渉しないような対策が必要である。
【０００９】
また、特願平７−２１４８２４号公報では、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野の一部分を切り出すため、視野変更のために必要な情報は、モニタ画像内の相対的な２次元位置のみであり、上記の従来技術と違って対象物の３次元的な位置情報を得る必要がない。しかしながら、鉗子先端の色マーカの位置を特定するのに高価な画像処理装置を必要とする。
【００１０】
本発明の内視鏡の視野変換装置はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で精密な鉗子追尾機能を実現することができる内視鏡の視野変換装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、内視鏡の視野変換を行う装置であって、内視鏡の視野変換を行う装置であって、内視鏡画像の視野を変換する視野変換手段と、内視鏡画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された内視鏡画像の複数種類のパラメータに関してそれぞれ画像処理を行うことにより複数の特徴領域を検出する特徴領域検出手段と、前記複数種類のパラメータに関して行った各画像処理の重要度に基づいて、前記検出された複数の特徴領域について重み付けを行う重み付け手段と、前記重み付け手段によって重み付けされた結果にしたがって表示された前記複数の特徴領域から所望の特徴領域を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された特徴領域に関する位置及び大きさに基づいて前記視野変換手段を制御して前記内視鏡画像の視野を移動させる制御手段と、を具備する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１（Ａ）は本発明の第１実施形態が適用される内視鏡下手術システムの構成を示す図である。図１（Ａ）において、視野変換カメラ（視野変換手段）１は接眼部３を介してスコープ２に接続されており、スコープ２は患者の体壁９に設けられた孔に刺されたトラカール１０を通して体腔内に挿入されている。視野変換カメラ１は鉗子追尾装置４に接続されており、鉗子追尾装置４には表示モニタ６と操作スイッチ５とが接続されている。また、体腔内には鉗子１１が挿入されている。鉗子１１はシャフト１２と、ハンドル１４と、先端部１３とから構成され、先端部１３のジョーには色マーカ１５が設けられている。
【００１４】
上記した視野変換カメラ１は、電動で駆動されるズームレンズ７及び撮像素子８から構成されている。撮像素子８は鉗子追尾装置４によってスコープ２の光軸に対して垂直な方向に上下左右に平行移動することが可能である。
【００１５】
以下に上記した構成の作用を説明する。
まず、スコープ２によってＲ１領域が撮影される。図１（Ｂ）に示すように、このＲ１の領域はズームレンズ７によって拡大される。この拡大された一部の領域Ｒ２が撮像素子８に撮影され、撮影された部分が図１（Ｂ）に示すように表示モニタ６に表示される。
【００１６】
ここで、撮像素子８を上下左右に移動することによって、スコープ２で観察される先端部１３におけるＲ２の範囲が変化する。これに応じて表示モニタ６に表示される画像の位置が変更され、あたかもスコープ２を上下左右に動かしたかのような画像を得ることができる。また、ここでズームレンズ７の拡大率を変更することにより、スコープ２を近づけたり、遠ざけたりしたのと同じような画像を得ることができる。
【００１７】
次に、鉗子追尾装置４における鉗子追尾機能について説明する。
鉗子追尾装置４は鉗子１１の先端部１３に設けられた色マーカ１５の画像を処理し、画像上における色マーカ１５の位置を検出する。ここで、操作スイッチ５により追尾指令を入力すると、鉗子追尾装置４で得られた色マーカ１５の画像中の位置に基づいて撮像素子８が上下左右に駆動されて色マーカ１５が画像の中心にくるように制御される。これにより、術者は自分の見たい方向に鉗子１１の先端部１３を挿入して操作スイッチ５を押す事により、自動的に所望の視野を得ることができる。
【００１８】
図２は視野変換カメラ１と操作スイッチ５とに接続された鉗子追尾装置４の構成を示す図である。図２において、視野変換カメラ１はカメラコントロールユニット１６に接続され、カメラコントロールユニット１６からはビデオ信号が出力される。このビデオ信号は、特徴判別手段としての色検出手段１７及び画像領域判別手段１８に入力される。
【００１９】
画像領域判別手段１８は左右判別手段１９ａと上下判別手段１９ｂとから構成されている。画像領域判別手段１８には、ビデオ信号の同期信号からの時間から、画像の画像中の位置を知るためのクロック手段２４が設けられている。色検出手段１７で検出された画素の色がこの左右判別手段１９ａによって画像の右にあるか左にあるかが判断されて、画素カウンタＰR ２０ａ及びＰL ２０ｂに蓄積される。同様に、色検出手段１７で検出された画素の色が上下判別手段１９ｂによって画像の上にあるか下にあるかが判断されて、画素カウンタＰU ２０c 及びＰD ２０d に蓄積される。
【００２０】
Ｘ方向速度決定手段２１は、上記した画素カウンタＰR ２０ａ、ＰL ２０ｂからの出力値に基づいてＸ方向の速度を決定する。また、Ｙ方向速度決定手段２２は、上記した画素カウンタＰU ２０ｃ、ＰD ２０ｄの出力値に基づいてＹ方向の速度を決定する。
【００２１】
視野変換カメラ制御手段２３は、操作スイッチ５によって追尾指令が出された時に、これら２つの速度決定手段２１、２２からの速度値に基づいて視野変換カメラ１を駆動する。
【００２２】
以下に、図３、４、５、６を用いて上記した図２に示す構成の作用を詳細に説明する。
図３（Ａ）は左右判別手段１９ａの作用を説明するための図である。図３（Ａ）に示すように、内視鏡画像２６は左右方向の中央位置６４を境にして右領域２８と左領域２９とに分割されており、同図は右領域２８に色マーカ２５（図１の色マーカ１５に対応）が全て入っている状態を示している。色マーカ２５の画素の色は、色検出手段１７で検出され、走査線２７上の画面左端からこの検出された位置までの時間をクロック手段２４を用いて算出することにより、当該検出された位置が右領域２８に入っているか、左領域２９に入っているかが判別される。図３（Ａ）では色マーカ２５が全て右領域２８に入っているために、画素カウンタＰR ２０ａには色マーカ２５の全ての画素数が入っており、それに対して画素カウンタＰL ２０ｂの値は０になる。このような場合には、Ｘ方向の移動ベクトルＶｘ３２は、Ｘ軸の正方向に絶対値Ｖ０の速度を有しているとみることができる。
【００２３】
次に図３（Ｂ）を参照して上下判別手段１９ｂの作用を説明する。
色マーカ２５の位置が上下方向の中央位置１３１を境にして上領域３０に入っているか下領域３１に入っているかは、画素カウンタＰU ２０ｃ及び画素カウンタＰD ２０ｄから出力される画素数によって決定される。すなわち、色検出手段１７により抽出された色マーカ２５の上下の位置は、走査線２７の画面上部からの本数により決定され、例えば、画面上部からの本数が１３１本以下であれば上領域３０、１３１本より多ければ下部領域３１として判定される。図３（Ｂ）の例では、色マーカ２５が全て上領域３０にあるため色マーカ２５の画素数の全てが画素カウンタＰU ２０ｃに入り、画素カウンタＰD ２０ｄからの画素数は０となる。このような場合のＹ方向の移動ベクトルＶｙ３３はＹ方向速度決定手段２２によって絶対値Ｖ０の速度で上方向に移動するものと判別される。
【００２４】
この様に、Ｘ方向の速度及びＹ方向の速度が決定され操作スイッチ５により追尾入力があった場合には、図４のように、Ｘ方向の移動ベクトル及びＹ方向の移動ベクトルが合成された移動ベクトルＶ３４の方向に表示モニタ６の画面が移動する。
【００２５】
この結果、画面が右斜め上４５゜の方向に移動することになり、色マーカ２５がよりモニタ画像の中心に近づく方向に画面が移動する。ここで、操作スイッチ５を押し続けて追尾操作を続行すると、画面は斜め上方に移動し、色マーカ２５が画面の上下方向の中央または左右方向の中央に掛かる位置まで移動する。
【００２６】
図５（Ａ）は、色マーカ２５が左右方向の中央位置６４に掛かる位置まで移動した状態を示している。この場合は、色マーカ２５の画素数は右領域２８及び左領域２９に掛かっているため、Ｘ方向の移動ベクトルＶｘ３２の値は、画素カウンタＰR ２０ａからの出力値と画素カウンタＰL ２０ｂからの出力値との比を用いて、
Ｖx ＝Ｖ0 ×（ＰR −ＰL ）／（ＰR ＋ＰL ）の式によって求めることができる。
【００２７】
同様にして、図５（Ｂ）に示すように、色マーカ２５が画面の上下方向の中央位置１３１に掛かる場合には、Ｙ方向の移動ベクトルＶｙは、画素カウンタＰU ２０ｃの出力値と、画素カウンタＰD ２０ｄの出力値との比を用いて、
ＶY ＝Ｖ0 ×（ＰU −ＰD ）／（ＰU ＋ＰD ）の式によって求めることができる。
【００２８】
さらに、図６に示すように、色マーカ２５が画像の右上の領域にあった場合には、色マーカ２５は、上下方向の境界１３１に達するまでの間（移動区間Ａ３５の間）は斜め右上４５゜の方向に移動する。そして、色マーカ２５が上下方向の境界１３１に達した時にはＹ方向の速度が減速され、移動区間Ｂ３６で示すように色マーカ２５は画面の中央にくるように移動する。
【００２９】
上記した第１実施形態によれば、画面の上下及び左右を判別する手段を設けたので、簡単な構成で鉗子１１の先端の色マーカ２５を容易に画面の中央に移動させる鉗子自動追尾機能を実現できる。
【００３０】
以下に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態の構成が第１実施形態の構成と異なるのは、図２に示す画像領域判別手段１８によって、図７に示すように、１画面を４５゜づつ８方向に分割して、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの８つの領域３７ａ〜３７ｈを形成する点である。そして、形成されたそれぞれの領域に対応する画素カウンタで画素数をカウントしこのカウント値に応じて、それぞれの領域３７ａ乃至３７ｈに対応する移動ベクトルＶａ〜Ｖｈの方向に画面を移動させる。図７では、色マーカ２５は領域３７ａのみに存在するので、操作スイッチ５により追尾操作を指示した場合には、図９に示すように、移動ベクトルＶａ３９の方向、すなわち、色マーカ２５の存在する方向に画面が移動する。
【００３１】
上記した第２実施形態によれば、画面を細かく分割して制御することにより、簡単な構成で容易に色マーカへの移動軌跡を円滑にでき、これによって、滑らかな追尾機能を実現することが可能となる。
【００３２】
以下に、本発明の第３実施形態を説明する。図８は本発明の第３実施形態の構成を示す図である。図８において、スコープ２は追尾カメラ４０に接続されるとともに、その一部に取り付けられた自在ジョイント４１を介して３自由度ロボット４２に接続されている。また、スコープ２は体壁９に設けられた孔に刺されたトラカール１０を介して体腔内に挿入されている。また、体腔内には鉗子１１が挿入され、鉗子１１の先端には、特定の波長の光を発する蛍光マーカ５７が設けられている。
【００３３】
３自由度ロボット４２は軸方向の回転移動４３及び上下移動４４及び進退移動４５が可能である。追尾カメラ４０は、画像を撮影する部分と追尾のための情報を得る部分とに分かれている。撮影のための部分は、結像レンズ４６及びＴＶカメラ４７で構成され、スコープ２の画像が結像レンズ４６によってＴＶカメラ４７に結像される。退尾のための情報を得る部分は、スコープ２からの光の一部分を取り出すプリズム４８及び４９と、結像レンズ５０と、色フィルタ５１と、フォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄとから構成される。スコープ２の光線の一部分がプリズム４８及び４９によって取り出され、結像レンズ５０により、フォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄ上に結像される。
【００３４】
上記した色フィルタ５１は蛍光マーカ５７が発する波長以外の光をカットする機能を有しているので、フォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄでは蛍光マーカ５７の明るさだけが検出される。このフォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄの出力はＸ方向速度決定手段５３及びＹ方向速度決定手段５４に入力され、ここで決定された速度がロボット制御装置５５に入力される。ロボット制御装置５５には追尾スイッチ５６が接続され、この追尾スイッチ５６を操作した時に、ロボット制御装置５５により３自由度ロボット４２が駆動される。
【００３５】
図１０は上記したフォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄの配置を示している。フォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄの位置は画面の上下左右の分割領域に対応している。従って、それぞれのフォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄの出力を図１０に示すように結線することにより、移動マーカの画面上部での明るさＩU ５８ａ、画面下部での明るさＩD ５８ｂ、画面右側での明るさＩR ５８ｄ及び画面左側での明るさＩL ５８ｃに関する情報が得られる。そして、画面右側での明るさＩR ５８ｄ及び画面左側での明るさＩL ５８ｃの比によって、Ｘ方向の移動速度を決定し、また、画面上部での明るさＩU ５８ａ及び画面下部での明るさＩD ５８ｂの比によってＹ方向の移動速度を決定する。
【００３６】
ロボット制御装置５５は以上の決定に基づいて３目由度ロボット４２を制御することで、蛍光マーカ５７が画面の中央、即ち，明るさＩU ５８ａ、ＩD ５８ｂ、ＩR ５８ｃ、ＩL ５８ｄが等しくなるような方向に移動し、その結果、鉗子１１の先端に設けられた蛍光マーカ５７が画面の中央に移動する。
【００３７】
上記第３実施形態によれば、色抽出手段などの画像処理手段を用いることなしに、簡便に追尾装置を構成することができる。
以下に本発明の第４実施形態を説明する。図１１は本発明の第４実施形態の構成を示す図である。図１１において、第１実施形態で示した視野変換カメラ１の出力がカメラコントロールユニット１６に接続されている。カメラコントロールユニット１６は、スーパーインポーザ６１及び特徴領域検出手段５９に接続されている。スーパーインポーザ６１の出力はＴＶモニタ６に接続されている。特徴領域検出手段５９の出力はスーパーインポーザ６１と、視野変換カメラ１に接続された視野変換カメラ制御手段２３に接続されている。さらに、特徴領域検出手段５９の入力には選択手段６０が接続されている。
【００３８】
以下に、上記した構成の作用を説明する。視野変換カメラ１からの映像信号はカメラコントロールユニット１６によってビデオ信号として出力される。特徴領域検出手段５９ではこのビデオ信号から複数の特徴領域を検出する。ここで検出された特徴領域はスーパーインポーザ６１によってビデオ信号と合成されてＴＶモニタ６に表示される。特徴領域検出手段５９によって得られた複数の特徴領域は選択手段６０によってその内の一つまたはそれ以上を選択することができる。選択手段６０で選択された特徴領域の位置及び大きさに関する情報が視野変換カメラ制御手段２３に入力される。
【００３９】
視野変換カメラ制御手段２３は、特徴領域の中央部が画像の中央になるように視野変換カメラ１１を駆動する。また、特徴領域が画面全体に拡大されるように、特徴領域の大きさに応じて視野変換カメラ１１のズームレンズを駆動することも可能である。
【００４０】
上記した特徴領域検出手段５９はハードウェアまたはソフトウェアを用いた画像処理によって構成されているが、図１２はこの画像処理のアルゴリズムの詳細を示すフローチャートである。図１２において、まず、選択手段６０に設けられたスタートボタンを検出すると、ビデオ信号が画像として特徴領域検出手段５９に取り込まれて、以下の３通りの方法で並列に処理される。
【００４１】
１つ目は最初にエッジ抽出を行い（Ｆ３）、抽出されたエッジの強さ及びエッジの密度を画像の濃淡に変換する（Ｆ４）。２つ目は、取り込まれた画像を色相及び彩度の画像に変換し（Ｆ６）、その情報に基づいて、画像を色毎に領域分割する（Ｆ７）。３つ目は、取り込まれた画像をローパスフィルタを用いて強くぼやし（Ｆ９）、その明度に基づいて画像の領域分割を行う（Ｆ１０）。
【００４２】
上記した３通りの処理の重要度に基づく重み付けをそれぞれ行い（Ｆ５、Ｆ８、Ｆ１１）、特徴の重要度の高い順から候補領域として複数の候補領域を表示する（Ｆ１２）。ここで、選択手段６０に設けられた選択ボタンにより複数の候補領域の内の１つが選択されると（Ｆ１３）、選択領域の位置及び大きさに関するデータが出力される（Ｆ１４）。
【００４３】
以下に、上記した第４実施形態を実際の手術に応用した場合の動作を図１３乃至図１７を参照して説明する。図１３は取り込まれた画像を示しており、この取り込まれた画像には、鉗子６２及び鉗子ジョー６３及び出血部６４及び病変部６５及び縫合器６６及び縫合器６６の先端部６７が写されている。図１４（Ａ）はエッジ抽出を行った後の画像を示しており、鉗子６２の先端部や縫合器６６の先端部など、エッジ強度が大きく細かい領域が候捕領域６８ａ及び６８ｂとして選択されている。
【００４４】
また、図１４（Ｂ）は色の領域分割を行った結果を示している。一般に体腔内では、組織や血液など赤色が中心となるが、鉗子６２や縫合器６６、さらに病変部６５などは赤とは異なった色を有している。その結果、鉗子６２全体が候補領域６８ｃとして、また病変部６５が候補領域６８ｄとして、縫合器６６全体が候補領域６８ｅとして選択される。
【００４５】
また、図１４（Ｃ）は明度分割の結果を示す図である。画面の中では、出血部６４は非常に暗く、また、縫合器６６などは金属類であるため非常に強い反射を持ち、明るく描出される。その結果、出血部６４は候補領域６８ｆとして、縫合器６６全体は候補領域６８ｇとして選択される。
【００４６】
図１５は、図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示したそれぞれ３種類の処理の結果に重み付けを行なって候補領域を得た図である。この結果の最も重要な特徴として、縫合器６６の先端が候補領域１（６９ａ）として、鉗子６２の先端部としての鉗子ジョー６３が候補領域６９ｂ（２）として、病変部６５が候補領域６９ｃ（３）として、出血部６４が候補領域（４）６９ｄとして表示されている。
【００４７】
図１６は上記した候補領域を選択するための選択手段としての選択スイッチ７０を示しており、図１６に示すように鉗子１１のハンドル１４の近くに設けられている。選択時はこの選択スイッチ７０をシングルクリックすることにより、候補領域を１、２、３、４の順に移動させることができる。また、ダブルクリックすることにより、その候補領域を選択することができる。
【００４８】
図１７は、４番目の候捕領域である６９ｄを選択したようすを示す図である。この選択の結果、選択領域の位置及び大きさが視野変換カメラ制御手段２３に送られ、選択領域が画面中央に来るように視野変換カメラ１により視野が移動される。
【００４９】
上記した第４実施形態によれば、処置具などで見たい領域を示すことなしに、内視鏡画像中の特徴領域を直接指示することができる。
以下に、本発明の第５実施形態を説明する。図１８は第５実施形態を説明するための図である。第５実施形態では、画面６１をタイル状領域７１に分割し、各タイル上領域７１内のウィンドウごとにエッジ抽出及び色相変換及び明度変換を行なう。そして、各ウィンドウ毎にエッジの密度の高いもの、色や明度の変化の大きいものを候捕ウィンドウとして、それぞれの変化や重要度の順（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ）に表示する。また、候補領域の選択は音声認識により各ウィンドウに表示された番号を認識することによって行われる。
【００５０】
また、第４実施形態で説明したように、視野変換カメラによって選択されたウィンドウを画面の中央に移動するようにすることも可能である。
上記した第５実施形態によれば、ウィンドウ毎に画像処理を行い、その結果を比較するだけなので、第４実施形態に比ベて計算量が比較的少なくで済む利点がある。また、タイル状のウィンドウを選択する方法として行や列を指定する方法に比べると、素早く選択できる利点がある。
【００５１】
また、第４実施形態または第５実施形態の方法で選択された候補領域に対して視野変換を行うのみでなく、血管強調などの画像処理を行うことも可能である。この場合、全体を処理する場合に比べて必要な部分だけを処理すれば良いため、処理時間を大幅に短縮することができる。また、第３実施形態で示したような３自由度ロボットにスコープの代わりに鉗子類を把持させることにより、選択された候補領域に処置具を移動させるなどの制御に応用することも可能である。
【００５２】
以下に、本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態では、第１実施形態の撮像素子８（図１）を平行移動する代わりに、撮影した画像の一部分をフレームメモリなどに記憶させ、電気的に切り出し・拡大することで視野を変換する。特に、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）を用いた撮像素子は、メモリを用いず、読み出し方法を変更するだけで撮像素子上の一部分を切り出し表示できる。
【００５３】
第６実施形態では、図１９に示すように、このＣＭＤに結像された画面上の内視鏡像７３を１６分割してウィンドウ７４を得、さらに、ウィンドウ７４からその右下のウィンドウを図のように９分割してウィンドウ７７を得る。ここで、上記した第１実施形態のように自動追尾機能を選択すると、内視鏡像７３を分割するウィンドウの合計２５個の内で、鉗子先端の色マーカ７５が最も中央に近いウィンドウ７４が選択され、モニタに表示される。また色マーカ７５が７６の位置まで移動した場合には、ウィンドウの合計２５個の内で、色マーカ７５が最も中央に近いウィンドウ７７が選択される。
【００５４】
また、第１実施形態のズーム倍率を下げるのと同様にモニタでの観察範囲を広げるには、図２０に示すように、隣合う複数（図２０では４個）のウィンドウの範囲をモニタに拡大表示する。ここで自動追尾機能を選択すると、鉗子先端の色マーカ８０が最も中央に近いウィンドウ７８が選択され、モニタに表示される。ここで色マーカ８０が位置８１に移動するとウィンドウ７９が選択されてモニタに表示される。
【００５５】
また、色マーカによる目動追尾機能を用いずに、手動でもウィンドウを選択することができる。すなわち、図２１に示すようにＣＭＤ画面７３を２５個のウィンドウに分割し、各ウィンドウをウィンドウ固有の番号で音声認識を用いて選択する。例えば操作者が“１７”と発音するとウィンドウ［１７番］８２が選択される。また、ジョイスティックのような手段で上下・左右・斜め方向のウィンドウを選択表示することも可能である。
【００５６】
上記した第６実施形態によれば、簡単な構成で、素早く観察視野を可変して観察しやすい画面を選択することができる。また、単なる分割画面の選択と異なり、画面の端に見たい対象がくることが少なくなる。さらに、マニュアルでも素早く適切な画面が選択できる。
【００５７】
以下に、本発明の第７実施形態を説明する。図２２は本発明の第７実施形態に係る内視鏡下手術システムの構成を示す図である。図２２に示すように、患者の体内を観察する硬性の内視鏡１０１が設けられている。内視鏡１０１は患者の腹壁１０２に穿刺されたトラカール１０３内を挿通され、患者体内に挿入されている。ここで、内視鏡１０１は多関節構造の内視鏡ホルダー１０４によって位置を固定されている。内視鏡１０１の内部には、患者体内の画像を体外に伝送するための画像伝送用レンズと、患者体内に照明光を伝送するための照明用ライトガイドファイバが設けられている（図示しない）。
【００５８】
また、患者の腹壁１０２には内視鏡１０１の挿入場所とは別の位置にトラカール１０５が穿刺され、そこから処置具である鉗子１０６が患者体内に挿入されている。鉗子１０６は手元側のハンドル部１０７を開閉操作することにより、先端の処置部１０８を開閉させることができる。なお処置具としては、鉗子１０６の代わりにハサミ鉗子、レーザープローブ、縫合器、電気メス、持針器、超音波吸引器等を使用してもよい。
【００５９】
内視鏡１０１の手元側にある接眼部１０９には、内視鏡１０１によって伝送される患者体内の画像を撮像するＴＶカメラ１１０が着脱可能に取り付けられている。ＴＶカメラ１１０内部には、内視鏡１０１の光軸方向に進退することにより患者体内の画像を拡大するズームレンズ１１１と、内視鏡１０１により伝送される画像に対して水平な平面上を移動可能なステージに保持されたＣＣＤ１１２とが設けられている。ズームレンズ１１１とＣＣＤ１１２を移動させるアクチュエータ（図示しない）としては、小型ステッピングモータやＤＣモータ等が適する。
【００６０】
ＴＶカメラ１１０は、移動制御装置１１３とＴＶモニタ１１４とに接続されている。ＴＶモニタ１１４のスクリーン部には、スクリーンへの人間の指の接触位置（２次元座標）を検出するタッチパネル１１５が備えられている。このタッチパネル１１５としては、パネルにマトリックス状に圧力センサが内蔵されているものやマトリックス状に静電容量センサが内蔵されているものが用いられる。タッチパネル１１５の出力は移動制御装置１１３に入力される。鉗子１０６のハンドル部１０７には、視野変換動作を制御するためのハンドスイッチ１１６が着脱自在に取り付けられており、その出力は移動制御装置１１３に接続されている。
【００６１】
同様に視野変換の制御を行うものとして、図示しないフットスイッチやリモコンもまた、移動制御装置１１３に接続されている。
上記した移動制御装置１１３は図２３に示すように、タッチパネル１１５からの出力を受けて視野変換指令値を算出するＣＣＤ指令位置算出回路１１７と、ハンドスイッチ１１６や図示せぬフットスイッチ、リモコンのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するスイッチ検出回路１１８と、ＣＣＤ指令位置算出回路１１７とスイッチ検出回路１１８からの信号を受けて、ＴＶカメラ１１０に備えられたアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路１１９とから構成される。
【００６２】
以下に上記した構成の作用を説明する。内視鏡１０１でとらえられた患者体内の画像は、ＴＶカメラ１１０内部のズームレンズ１１１によりＣＣＤ１１２のサイズよりも大きく投影される（図２２のＲ１）。ＣＣＤ１１２は、この拡大投影された画像Ｒ１の一部分Ｒ２を撮像し、その撮像画像はＴＶモニタ１１４に表示される。ＣＣＤ１１２を撮像面に対して水平な平面上で移動させることにより、投影画像の撮像される部分を変えることができる。すなわち内視鏡１０１を固定した状態で観察視野の変換が行える。
【００６３】
タッチパネル１１５は当該パネルが指で押された時の指のＸＹ座標を検出する。検出された座標値は、移動制御装置１１３に備えられたＣＣＤ指令位置算出回路１１７に入力され、ＴＶカメラ１１０内のＣＣＤ１１２を移動させるアクチュエータを駆動する信号に変換される。タッチパネルの座標系とＣＣＤを移動させる座標系はスケールの異なる２次元平面であり、座標系の変換はスケール変換のみでよい。ＣＣＤ指令位置算出回路１１７は、タッチパネルで検出した座標値からモニタ画面で設定された位置座標値を減算し、その値にタッチパネル座標系からＣＣＤ座標系へのスケール変換係数をかけて指令値を算出し、アクチュエータ駆動回路１１９に出力する。指令値が出力された状態で、ハンドスイッチ１１６に備えられている視野変換スイッチをＯＮすると、アクチュエータ駆動回路１１９は算出された指令位置をモータ駆動信号に変換し、ＣＣＤ１１２を移動させるアクチュエータに駆動信号を出力する。すると、パネル上の指で押した観察対象があらかじめ設定されたＴＶモニタ１１４の画面位置に来るように視野を変換することができる。
【００６４】
ＴＶモニタ１１４画面上の設定位置を画面中央にすると、図２４に示すように助手あるいは看護婦がＴＶモニタ１１４上のタッチパネル１５内の観察対象組織を指で押して、術者が視野変換スイッチをＯＮすることによって、押された観察対象をモニタ画面の中央に移動させることができる。このほかに、タッチパネル１１５をある時間押し続けた場合に視野変換を行うように移動制御装置１１３に設定することより、視野変換スイッチなしでスクリーンへの不意の接触による誤動作を避けることができる。
【００６５】
また、ＴＶモニタ１１４に小型液晶ディスプレイを用い、手術台に取り付けて術者が上述の操作をしてもよい。また、タッチパネル１１５の代わりにペン入力パネルを用いることで、より細かく観察対象物の位置を指定することができる。
【００６６】
さらに、鉗子１０６のハンドル部１０７に着脱自在に取り付けられているハンドスイッチ１１６をはじめ、フットスイッチやリモコンには上述の視野変換スイッチの他に上下左右方向の視野変換、ズームイン・アウトの指令を行うスイッチが設けられており、術者は観察範囲内での患部の探索、観察対象組織の拡大観察、全撮像範囲の観察をこれらのスイッチ操作により行うことができる。
【００６７】
観察対象組織が撮像範囲（図１のＲ１）の外にある場合は、内視鏡ホルダ１０４を動かして撮像範囲を再設定し、内視鏡１０１の位置を固定して再び観察／処置を行う。
【００６８】
上記した第７実施形態によれば、ＴＶモニタに映し出された観察対象を、モニタ上で指し示すことで所望の位置への視野変換を行うことができるため、従来のように位置検出手段を備えた特殊な処置具を用いて観察対象を指し示すことや、モニタ表示画面にスーパーインポーズされたカーソルを移動させて観察対象を指し示すことに比べて、シンプルな構成かつ簡単な操作で視野変換を行うことができる。
【００６９】
以下に本発明の第８実施形態を説明する。第７実施形態との構成の違いは、図２５に示すように、内視鏡１０１の保持固定手段が、５自由度（ベース部：３自由度、内視鏡保持部：２自由度）を有し、内部にアクチュエータ（ＡＣサーボモータ等）を備えた電動マニピュレータ１２０であること、内視鏡１０１の接眼部１０９に着脱自在に取り付けられているのが視野変換機能を持たない通常のＴＶカメラ１２１であること、移動制御装置１２２は図２６に示すように、タッチパネル１１５からの出力を受け視野変換指令値を算出するマニピュレータ指令位置算出回路１２３と、スイッチ検出回路１１８と、マニピュレータ指令位置算出回路１２３とスイッチ検出回路１１８からの信号を受けて、電動マニピュレータ１２０に備えられたアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路１２４とから構成されることである。
【００７０】
以下に上記した構成の作用を説明する。タッチパネル１１５から出力されたスクリーン上の指の位置情報（ＸＹ座標）は移動制御装置１２２内のマニピュレータ指令位置算出回路１２３に入力される。電動マニピュレータに設定されている座標系は、ある点（例えばマニピュレータベース部）を基準とした３次元座標系であり、タッチパネルの座標系データはそのままではマニピュレータ指令位置には使えず、３次元座標系に座標変換をする必要がある。マニピュレータ指令位置算出回路１２３はこの座標変換を行い、マニピュレータの指令値を算出してアクチュエータ駆動回路１２４に出力する。指令値が出力された状態で、ハンドスイッチ１１６に備えられている視野変換スイッチをＯＮすると、アクチュエータ駆動回路１２４は算出された指令位置をモータ駆動信号に変換し、電動マニピュレータ１２０を移動させるアクチュエータに駆動信号を出力する。ここでタッチパネル１１５を押して視野変換スイッチをＯＮすることで、指で押した観察対象があらかじめ設定されたモニタ画面位置に来るように電動マニピュレータ１２０を移動させる。設定位置を画面中央にすれば、センタリングを行うことができる。また、鉗子１０６のハンドル部１０７に着脱自在に取り付けられているハンドスイッチ１１６をはじめ、フットスイッチやリモコンに、視野変換スイッチの他に設けられている上下左右方向の視野変換、ズームイン・アウトの指令を行うスイッチにより、電動マニピュレータ１２０を内視鏡１０１の視野範囲が上下左右に変換されるように移動すること、内視鏡１０１をその光軸方向に進退させること（ズームイン・アウト）が行える。その他の作用は第７実施例と同一である。
【００７１】
上記した第８実施形態によれば、術野が広範囲に渡っており、頻繁に大きく視野を変換することが必要な場合には、より迅速かつ簡便に視野変換を行うことができる。
【００７２】
以下に本発明の第９実施形態を説明する。図２７は本発明の第９実施形態の構成を示す図である。第７実施形態との構成の違いは、内視鏡１０１の接眼部１０９に着脱自在に取り付けられているのがランダムアクセス機能を有する撮像素子である高解像タイプのＣＭＤ１２５を搭載したＴＶカメラ１２６であること、移動制御装置1 ２７が図２８に示すように、タッチパネル１１５からの出力を受けＣＭＤのアクセスエリアの制御を行うアクセスエリア制御回路１２８と、スイッチ検出回路１１８を有することである。
【００７３】
以下に上記した構成の作用を説明する。ＴＶカメラ１２６に備えられているＣＭＤ１２５は、ハイビジョンレベル（２００万画素程度）の解像度を有する。このＣＭＤ１２５にＲ１の範囲の光学像が入射する。この全撮像範囲のうちの一部分（Ｒ２）を読み出し、ＴＶモニタ１１４に表示する。この読み出しエリアのサイズを一定に保って読み出し位置を変化させることで観察視野の変換が可能であり、読み出しエリアのサイズを変化させることで観察視野の拡大／広角観察が可能である。
【００７４】
タッチパネル１１５から出力されたスクリーン上の指の位置情報（ＸＹ座標）は移動制御装置１２７のアクセスエリア制御回路１２８に入力される。アクセスエリア制御回路１２８は、検出された位置座標からＴＶモニタ１１４の画面上に設定された位置座標を減算し、その値をＣＭＤ１２５の画素アドレスに変換する。この画素アドレス値が、ＣＭＤ１２５の読み出しエリアを変更する指令値である。タッチパネル１１５を押して視野変換スイッチをＯＮすることで、指で押した観察対象があらかじめ設定されたモニタ画面位置に来るようにＣＭＤ１２５の読み出し位置を移動させる。設定位置が画面中央であれば、センタリングを行うことができる。また、鉗子１０６のハンドル部１０７に着脱自在に取り付けられているハンドスイッチ１１６をはじめフットスイッチやリモコンに、視野変換スイッチの他に設けられている上下左右方向の視野変換、ズームイン・アウトの指令を行うスイッチにより、ＣＭＤ１２５の読み出しエリアを上下左右に移動することや、ＣＭＤ１２５の読み出しエリアを縮小／拡大（ズームイン・アウト）することが可能である。また、ハイビジョンレベルの解像度を有するＣＣＤ（電荷結合素子）からの映像信号を高速・大容量の画像メモリに入力し、画像メモリに画像読み出し位置制御信号・読み出しエリアサイズ制御信号を入力することでも同様の作用が得られる。その他の作用は第７実施形態と同一である。
【００７５】
上記した第９実施形態によれば、機構部をもたずに視野変換が行えるため、より装置の信頼性・耐久性を高めることができる。
以下に、本発明の第１０実施形態を説明する。図２９は本発明の第１０実施形態の構成を示す図である。第７実施形態との構成の違いは、患者体内に挿入される内視鏡が、先端にＣＣＤと湾曲部１２９を有し、手元側に内視鏡挿入部１０４方向に配設されたアングルワイヤー（図示しない）を牽引して湾曲部１２９を湾曲させる電動湾曲駆動部（図示しない）を有する電動湾曲内視鏡１３０であること、移動制御装置１３１がタッチパネル１１５からの出力を受けて電動湾曲駆動部を駆動制御する湾曲制御回路（図示しない）を有すること、ハンドスイッチ１１６やフットスイッチ、リモコンにはズームイン・アウトの指令を行うスイッチがないことである。
【００７６】
以下に上記した構成の作用を説明する。タッチパネル１１５から出力されたスクリーン上の位置情報（ＸＹ座標）は、移動制御装置１３１内の湾曲制御回路に入力される。湾曲制御回路は、入力された２次元座標を湾曲部１２９の湾曲角度に変換し電動湾曲駆動部への指令値を算出して出力する。タッチパネル１１５を押して視野変換スイッチをＯＮすることで、指で押した観察対象があらかじめ設定されたモニタ画面位置に来るように湾曲部１２９を湾曲させ、視野変換を行うことができる。また、鉗子１０６のハンドル部１０７に着脱自在に取り付けられているハンドスイッチ１１６をはじめ、フットスイッチやリモコンに視野変換スイッチの他に設けられている、上下左右方向の視野変換の指令を行うスイッチにより、上下左右方向の視野変換を行うことができる。
【００７７】
上記した第１０実施形態によれば、電動マニピュレータのような大がかりな装置を用いずに、広い範囲に渡る視野変換が行える。
Ａ．なお、上記した具体的実施形態から以下の構成を有する発明が導きだされる。
（１）内視鏡の視野変換装置であって、内視鏡画像の視野を変換する視野変換手段と、内視鏡画像中の特徴を判別する特徴判別手段と、この特徴判別手段によって判別された特徴が、複数に分割された画像領域のどれに含まれるかを判別する領域判別手段と、前記特徴判別手段によって判別された特徴が、前記領域判別手段による判別により選択された画像領域に含まれる量を計測し、このときの計測値に基づいて前記視野変換手段を制御して内視鏡画像の視野を移動させる制御手段と、を具備する。
(1-1)（１）において、上記特徴判別手段が手術器具に設けられた色標識と、この色標識の特定の色を検出するものである。
(1-1-1)(1-1) において、上記色を検出する画像処理装置を有する。
(1-1-2)(1-1) において、前記色標識が特定の波長の色を発生し、この色標識が発生する波長のみを選択通過させる光学的フィルタを有する。
(1-2)（１）において、上記分割された画像領域が、前記内視鏡画像の中央を基準に分割されている。
(1-2-1)(1-2) において、前記内視鏡画像は、少なくとも画像の上下および左右に分割されている。
(1-3)（１）において、上記視野変換手段が前記内視鏡画像の一部分を切り出して表示する表示手段で構成されている。
(1-3-1)(1-3) において、ズームレンズによる手段と、撮像素子を光軸に対して垂直に移動する手段とを有する。
(1-3-2)(1-3) において、前記内視鏡画像の一部を電子的に拡大する手段を有する。
(1-4)（１）において、上記視野変換手段が内視鏡および撮像手段を移動するマニピュレータにより構成される。
(1-5)（１）において、上記計測値によって画像視野の移動速度を制御する手段を有する。
(1-6)内視鏡画像の視野を変換する視野変換手段と、前記内視鏡画像中の画素の特徴を判別する特徴判別手段と、前記画素が複数に分割された画像領域のどれに含まれるか判別する領域判別手段と、前記特徴判別手段によって判別された画素の特徴に基づいて、前記領域判別手段で選択された画像領域の画素数を計数し、このときの計数値に基づいて前記視野変換手段を制御して画像視野を移動させる制御手段と、を具備することを特徴とする内視鏡の視野変換装置。
(2)内視鏡の視野変換装置であって、内視鏡画像の撮像手段と、内視鏡画像の特徴パラメータによって画像中の複数の特徴領域を検出する画像処理装置と、この画像処理装置によって検出された複数の特徴領域の内から特定の領域を選択する選択手段を有する画像領域指定手段と、を具備する。
(2-1)（２）において、上記特徴パラメータが色である。
(2-2)（２）において、上記特徴パラメータが明るさである。
(2-3)（２）において、上記特徴パラメータが、形状である。
(2-4)（２）において、上記特徴パラメータより複数の特徴領域を検出する。
(2-5)（２）において、上記特徴パラメータは複数種類からなり、この複数種類のパラメータに関して行った各画像処理の重要度に基づいて複数の特徴領域について重み付けを行う。
(2-5-1)(2-5) において、上記選択手段によって特徴領域を順位にしたがって選択する。
(2-6)（２）において、上記選択手段が処置具に設けられたスイッチである。
(2-7)（２）において、上記選択手段が音声認識によるものである。
(2-8)前記内視鏡画像の視野を変換する視野変換手段をさらに有し、指定された画像領域が画面中の予め指定された位置になるように制御される。
(2-8-1)(2-8) において、前記予め指定された位置が画像の略中央である。
(2-8-2)(2-8) において、前記指定された画像領域が画面上で予め指定された大きさまたは位置で表示されるように視野変換手段が操作される。
(3)レンズ系により得られた内視鏡画像を複数枚に分割してその内の一枚を選択的に表示する内視鏡用撮像装置において、上記分割した各画像は少なくとも他の一枚の画像の表示領域を共有し、撮像手段と、上記分割した各画像により上記レンズ系により得られた内視鏡画像全てを表示する表示手段と、上記撮像手段の撮像領域の少なくとも一部を切り出す切り出し手段と、を具備する。
(3-1)（３）において、上記切り出し手段による切り出しは、上記撮像手段が観察領域の中をレンズ系の光軸に対して垂直に平行移動することによる。
(3-1-1)(3-1) において、上記撮像手段がＣＣＤである。
(3-2)（３）において、上記切り出し手段はＣＭＤの読み出し方法を変更する。
(3-3)（３）において、上記切り出し手段は映像信号を記録したメモリの一部分を読みだす。
(3-4)（３）において、処置具に設けられた指示手段がより中心に近い分割画面を表示する。
(3-4-1)(3-4) において、指示手段が色マーカによる。
(3-5)（３）において、隣接した複数の画面を同時に表示する。
（４）患者の体内に挿入される内視鏡と、この内視鏡を保持する内視鏡保持手段と、前記内視鏡によってとらえられた画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段を移動させて撮像画像の視野を移動させる視野移動手段とを備えたＴＶカメラと、撮像画像の視野移動のための指令位置検出手段を備えた画像表示手段と、前記指令位置検出手段によって検出された指令位置に基づいて、前記ＴＶカメラに備えられた視野移動手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする内視鏡装置。
（５）患者の体内に挿入される内視鏡と、この内視鏡を保持し、前記内視鏡の視野範囲を移動させる電動マニピュレータと、前記内視鏡によってとらえられた画像を撮像するＴＶカメラと、撮像画像の視野移動のための指令位置検出手段を備えた画像表示手段と、この指令位置検出手段によって検出された指令位置に基づいて、前記電動マニピュレータを制御する制御手段と、を具備することを特徴とする内視鏡装置。
（６）患者体内に挿入される内視鏡と、この内視鏡を保持する内視鏡保持手段と、撮像された画像の任意の領域を出力可能な撮像素子を備え、前記内視鏡によってとらえられた画像をこの撮像素子により撮像するＴＶカメラと、撮像画像の視野移動のための指令位置検出手段を備えた画像表示手段と、前記指令位置検出手段によって検出された指令位置に基づいて、前記ＴＶカメラに備えられた撮像素子の出力領域を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする内視鏡装置。
（７）挿入部先端部に湾曲部を、手元部に湾曲駆動手段を有し、患者体内に挿入される内視鏡と、この内視鏡を保持する内視鏡保持手段と、撮像画像の視野移動のための指令位置検出手段を備えた画像表示手段と、前記指令位置検出手段によって検出された指令位置に基づいて、前記内視鏡に備えられた前記湾曲駆動手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする内視鏡装置。
（８）構成（４）乃至（７）において、前記指令位置検出手段は、圧力センサを２次元マトリックス状に配したタッチパネルよりなる。
（９）構成（４）乃至（７）において、前記指令位置検出手段は、静電容量センサを２次元マトリックス状に配したタッチパネルよりなる。
Ｂ．上記した構成（１）乃至（３−５）の従来の技術は以下の通りである。
1. 構成（１）乃至（１−６）については前記した［従来の技術］と同様である。
２．構成（２）乃至構成（２−８−２）
特開平６−３０８９６号公報では、鉗子の先端に複数のマーカを設けて、体腔内の構造を指し示し、その３次元位置を画像処理より特定し、関心のある領域を指示している。また、特開平６−２０５７６６号公報には、操作者の視線を検出し、画面上の位置を特定する医用操作装置が開示されている。
３．構成（３）乃至（３−５）
特開平８−１６４１４８号公報には、全体像を記録した画像メモリより鉗子先端の位置に基づいて内視鏡画像の一部分を切り出して表示させることが開示されている。また、画面に分割画面を表示し、そのうちの一つを選択し拡大表示をする装置が公知である。
【００７８】
さらに、画像情報インダストリアル１９９６／６、ｐ３５〜３８、「高精細ランダムカメラＨＲＣ」には、ＣＭＤを用いて、撮像素子に結像した像の一部分を画像メモリを用いずに切り出し、表示可能なカメラが開示されている。
４．構成（４）乃至（９）
特開平６−３０８９６号公報には、患者体内に挿入された、先端にビジュアルマーカの設けられた処置具やＴＶモニタにスーパーインポーズされたグラフィックオブジェクトによって観察対象組織を示し、その位置を検出し、検出位置に基づいて内視鏡を保持している電動マニピュレータを動かし、観察対象組織が術者の所望の位置に来る様に視野変換を行うシステムが開示されている。
【００７９】
また特願平７−２１４８２４号公報には、処置具先端に設けられたビジュアルマーカの位置を画像処理によって検出し、検出位置に基づいて視野変換機能を有するＴＶカメラの制御を行い、内視鏡を固定した状態で視野変換を行うシステムが開示されている。
Ｃ．上記した構成（１）乃至（３−５）の発明が解決しようとする課題は以下の通りである。
1. 構成（１）乃至（１−６）については前記した［発明が解決しようとする課題］と同様である。
２．構成（２）乃至構成（２−８−２）
上記した特開平６−３０８９６号公報では、患部組織などの体腔内の特徴物に対して、術者が手術器具で指し示す事が必要である。関心のある特徴領域は、患部や、手術器具の操作位置、手術対象などに限定されているのに、術者はわざわざそれを指示しなければならないという手間がかかる。また、術者が手術器具を操作して手術している際には当然指し示すことができない。また、手術器具の届かない場所は当然指し示すことができない。
【００８０】
また、上記した特開平６−２０５７６６号公報では、視線の位置により画面上の正確な位置決めをするのに熟練が必要である。
３．構成（３）乃至（３−５）
上記した特開平８−１６４１４８号公報では、自由な切り出し位置が得られるが、画像メモリを自由な位置で切り出す回路が必要になる。また、単純な分割画面の表示および拡大では容易に回路を構成できるが、分割画面の端に対象があった場合には観察しにくい。
４．構成（４）乃至（９）
上記した視野変換を行なうシステムは、処置具やグラフィックオブジェクトを用いて観察対象を指し示すことで、観察対象を術者の所望の画面上の位置に移動させることができ、内視鏡を保持・操作していた助手の省人化が可能であるとともに、観察対象を指定することで所望の視野変換を行うことができるため、視野を上下左右方向に動かして観察対象を所望の位置まで移動させる場合に比べて、操作がより簡便であるといった利点を有している。
【００８１】
その反面、ビジュアルマーカを用いるシステムの場合、ビジュアルマーカが設けられている専用の処置具が必要となるため、汎用性に欠ける。また、グラフィックオブジェクトを用いるシステムの場合は、オブジェクトを対象組織まで持っていく操作が必要であり、ダイレクトに観察対象を指し示すものに対して操作が煩雑である。
Ｄ．上記した構成（１）乃至（３−５）の発明の目的は以下の通りである。
【００８２】
構成(1) ：簡単な構成で鉗子自動追尾機能を実現する。
構成(1-1-2) ：色抽出手段を光学的に簡易に構成する。
構成(2) ：画面中の特徴領域を直接指定する。
【００８３】
構成(2-5) ：重要な順から選択することで選択時間を短くする。
構成(2-8) ：興味領域を観察しやすくする。
構成(2-8-2) ：興味領域全体が拡大表示されるようにする。
【００８４】
構成(3) ：簡単な構成で観察し易い画面を選択する。
構成(3-5) ：スコープと対象物の距離を変えた画像を得る。
構成（４）乃至（９）：専用の処置具を用いる必要がなく、視野変換のための操作がより簡便である内視鏡装置を提供する。
Ｅ．上記した構成（１）乃至（３−５）の作用は以下の通りである。
【００８５】
構成(1) ：内視鏡画像の領域を複数に分割し、その領域内にある手術器具に設けられた標識の特徴の量に基づいて内視鏡の視野方向を移動する。
構成(1-1-2) ：特定の波長を発する色マーカとその波長を透過する光学的フィルタを用いる。
【００８６】
構成(2) ：内視鏡画像中の特徴領域を色・形状・明るさなどのパラメータを用いて複数抽出し、選択手段によって希望の領域を指定する。
構成(2-5) ：重要な順から選択させる。
【００８７】
構成(2-8）：興味領域を中央に表示するように内視鏡視野を制御する。
構成(2-8-2) ：興味領域全体が拡大表示する。
構成(3) ：分割画面において、隣合った分割画面と一部分を共有する。
【００８８】
構成(3-5) ：表示される領域を拡大縮小し、画面の見かけ上の拡大率を可変する。
構成（４）乃至（９）：視野移動のための指令位置検出手段を画像表示手段に備え、指令位置検出手段上で直接、観察対象組織を指定することにより、指定した組織が術者の所望の位置にくるように視野変換を行なう。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で精密な鉗子追尾機能が実現できる内視鏡の視野変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態が適用される内視鏡下手術システムの構成を示す図である。
【図２】視野変換カメラと操作スイッチとに接続された鉗子追尾装置の構成を示す図である。
【図３】（Ａ）は左右判別手段の作用を説明するための図であり、（Ｂ）は上下判別手段の作用を説明するための図である。
【図４】表示モニタの画面が、Ｘ方向の移動ベクトル及びＹ方向の移動ベクトルが合成された移動ベクトルＶの方向に移動するようすを示す図である。
【図５】（Ａ）は、色マーカが左右方向の中央位置に掛かる位置まで移動した状態を示しており、（Ｂ）は、色マーカが画面の上下方向の中央位置に移動した状態を示す図である。
【図６】色マーカが画像の右上の領域にあった場合の色マーカの移動の詳細を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図９】色マーカが図７に示す位置に存在する場合の画面の移動のようすを示す図である。
【図１０】図８に示すフォトトランジスタ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄの配置を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の構成を示す図である。
【図１２】第４実施形態に係る画像処理のアルゴリズムの詳細を示すフローチャートである。
【図１３】第４実施形態を実際の手術に応用した場合の動作を説明するにあたって、取り込まれた画像を示す図である。
【図１４】（Ａ）はエッジ抽出を行った後の画像を示す図であり、（Ｂ）は色の領域分割を行った結果を示す図であり、（Ｃ）は明度分割の結果を示す図である。
【図１５】図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示したそれぞれ３種類の処理の結果に重み付けを行なって候補領域を得た図である。
【図１６】候補領域を選択するための選択手段としての選択スイッチを示す図である。
【図１７】４番目の候捕領域である６９ｄを選択したようすを示す図である。
【図１８】本発明の第５実施形態の作用を説明するための図である
【図１９】本発明の第６実施形態の作用を説明するための図である。
【図２０】モニタでの観察範囲を広げるために、隣合う複数のウィンドウの範囲をモニタに拡大表示した状態を示す図である。
【図２１】目動追尾機能を用いずに、手動によってウィンドウを選択する方法を説明するための図である。
【図２２】本発明の第７実施形態に係る内視鏡下手術システムの構成を示す図である。
【図２３】図２２に示す移動制御装置の構成を示す図である。
【図２４】観察対象を手で押してモニタ画面の中央に移動させるときのようすを説明するための図である。
【図２５】本発明の第７実施形態の構成を示す図である。
【図２６】図２５に示す移動制御装置の構成を示す図である。
【図２７】本発明の第９実施形態の構成を示す図である。
【図２８】図２７に示す移動制御回路の構成を示す図である。
【図２９】本発明の第１０実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…視野変換カメラ、
４…鉗子追尾装置、
５…操作スイッチ、
６…表示モニタ、
１６…カメラコントロールユニット、
１７…色検出手段、
１８…画像領域判別手段、
１９ａ…左右判別手段、
１９ｂ…上下判別手段、
２０ａ乃至２０ｄ…画素カウンタ、
２１…Ｘ方向速度決定手段、
２２…Ｙ方向速度決定手段。

Claims (1)

1. 内視鏡の視野変換を行う装置であって、
   内視鏡画像の視野を変換する視野変換手段と、
   内視鏡画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された内視鏡画像の複数種類のパラメータに関してそれぞれ画像処理を行うことにより複数の特徴領域を検出する特徴領域検出手段と、
   前記複数種類のパラメータに関して行った各画像処理の重要度に基づいて、前記検出された複数の特徴領域について重み付けを行う重み付け手段と、
   前記重み付け手段によって重み付けされた結果にしたがって表示された前記複数の特徴領域から所望の特徴領域を選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された特徴領域に関する位置及び大きさに基づいて前記視野変換手段を制御して前記内視鏡画像の視野を移動させる制御手段と、
   を具備することを特徴とする内視鏡の視野変換装置。

Images