JP4027876B2

JP4027876B2 - 体腔内観察システム

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Publication number: JP4027876B2
Application number: JP2003359606A
Authority: JP
Inventors: 正宏工藤; 裕一池田; 邦彰上; 均水野
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004041778A

Description

本発明は体腔内に挿入される内視鏡を通して体腔内を観察する体腔内観察システムに関する。

一般に、処置具と内視鏡とがそれぞれ別個に患者の体腔内に挿入され、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。

また、特許文献１には内視鏡の観察視野の向きを変更する視野変換機構を設けるとともに、内視鏡の観察光学系の視野範囲を変更するズーム機構を設けた構成が示されている。そして、ズーム機構をズームアウトさせることにより、視野範囲を広くする広角観察位置まで移動させるとともに、例えば広角観察内の一部の処置対象部位を局部的に拡大観察する拡大観察位置までズームインできるようになっている。
特開平６−３０８９６号公報

一般に、患者の体内に例えば処置対象部位等の関心領域が複数存在する場合には内視鏡下手術の際に、関心領域の変化に応じて内視鏡の観察視野の向きを変更する視野変換作業を行う必要がある。さらに、縫合糸を使用して患者の体内の生体組織に縫合・結紮等の高度な処置を行なう場合にはこの処置操作の進行によって処置対象の拡大観察や、広角観察を反復して繰り返しながらその作業を行なうことが必要となっている。

しかしながら、特許文献１の装置では内視鏡の視野変換操作と、ズームイン、ズームアウトの切換え操作は可能であるが、このズームイン、ズームアウトの切換え操作を行う場合にはいちいち術者が内視鏡を直接操作する必要があるので、術者の集中を必要とする微細処置の妨げになるおそれがある。

また、上記特許文献１では鉗子先端に設けた発光体や、特徴的な形状の構造体等を内視鏡を通して送られる内視鏡画像の画像処理により識別し、そこから検出した鉗子の先端位置を基準位置として用いて内視鏡の視野変換操作を行なっている。しかしながら、内視鏡下手術による処置時に鉗子の発光体や、構造体が体内の生体組織に隠れてしまったり、或いは血液等の付着による汚れにより鉗子の発光体や、構造体がはっきり認識できなくなった場合には、鉗子の移動によって体内の生体組織の外に引き出したり、水洗い等によって鉗子の表面の汚れを洗い流す等の特別な操作を行い、鉗子の発光体や、構造体が認識できる様になるまでは内視鏡の視野変換操作が行なえず、処置が中断してしまうおそれがある。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、体腔内で鉗子先端部が認識しづらい状況においても、継続して視野変換を行なうことのできる体腔内観察システムを提供することにある。

請求項１の発明は、対物レンズを備えた対物部と前記対物レンズを介して被検体を撮像素子により撮像するための撮像部とを備えた体腔内観察手段と、前記体腔内観察手段での観察視野範囲を変換可能な動作部と、前記動作部を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、前記被検体に対して処置を行うための処置具に設けられた処置部と前記体腔内観察手段に設けられた前記対物部との相対的な位置のデータを算出する第一の相対位置データ算出手段と、前記処置部との位置が既知である処置具上の第一の位置と前記対物部との位置が既知である観察手段上の第二の位置にセンサ部を設け、前記センサ部から得られる第一の位置と第二の位置との相対的な位置情報に基づいて、前記処置部と前記対物部との相対的な位置のデータを算出する第二の相対位置データ算出手段と、前記第一の相対位置データ算出手段により出力される第一の相対位置データと前記第二の相対位置データ算出手段により出力される第二の相対位置データが入力されるとともに、前記第一の相対位置データの算出結果に基づき、前記第一の相対位置データが算出できる場合には前記第一の相対位置データを選択してそのデータを出力し、前記第一の相対位置データが算出できない場合には前記第二の相対位置データを選択してそのデータを出力するデータ選択手段と、を具備し、前記データ選択手段により出力されたデータに基づいて、前記制御手段によって前記動作部を制御することを特徴とする体腔内観察システムである。

本発明によれば、鉗子先端部分が組織に覆われたり、血液等の付着により認識できなくなる場合のように体腔内で鉗子先端部が認識しづらい状況においても、継続して視野変換を行なうことができる。

以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図５を参照して説明する。図１は体腔内観察装置である内視鏡装置のシステム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例えば腹腔鏡等の直視型の硬性鏡１が設けられている。

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内には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。

また、硬性鏡１の挿入部２は予め例えば患者の腹壁部８等に穿刺されたトラカール９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。

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にはライトガイドケーブル１１の一端部が連結されている。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。

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９´が穿刺されている。そして、このトラカール９´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。

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。

また、鉗子１３の処置部１５の先端には色マーカー１７が設けられている。この色マーカー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、黄等が適する。なお、処置具としては鉗子１１の代わりに剥離鉗子、ハサミ、レーザープローブ、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よい。

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（観察手段）１８が着脱可能に取付けられている。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。

ここで、拡大光学系２１はズームレンズ（視野範囲可変手段）２３と、結像レンズ２４と、第１のＣＣＤ２５ａ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、第２のＣＣＤ２５ｂとから構成されている。

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Ｘ，Ｙステージに装着されている。このＸ，Ｙステージの駆動源としてはこれも図示しないＸ，Ｙステージ駆動用アクチュエータ、例えばＤＣサーボモーター、ステッピングモーター、ボイスコイルモーター等が使用されている。

さらに、拡大光学系２１のズームレンズ２３の駆動源としては、図示しないズームレンズ駆動用アクチュエータ（ＤＣサーボモーター、ステッピングモーター、ボイスコイルモーター等）が使用されている。

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（第１，第２）のカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵ）２８ａ，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は一方の映像信号ケーブル２７ａを介して第１のＣＣＵ２８ａに接続され、広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂは他方の映像ケーブル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内の図示しないＸ，Ｙステージ駆動用アクチュエータ、ズームレンズ駆動用アクチュエータ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。

また、第１，第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２つ（第１，第２）のフットスイッチ３３ａ，３３ｂがそれぞれ接続されている。ここで、第１のフットスイッチ３３ａは縫合・結紮モードのフットスイッチであり、第２のフットスイッチ３３ｂは視野変換モードのフットスイッチである。なお、第２のフットスイッチ３３ｂには図示しないズーム用スイッチが設けられている。そして、本実施例のシステムでは、第１のフットスイッチ３３ａの操作にともない縫合や結紮等の高度な処置が必要な場合に有効な縫合・結紮モードが設定され、第２のフットスイッチ３３ｂの操作にともない近接観察時に頻繁に起こる処置対象部位の変更時に有効な視野変化モードが設定されるようになっている。

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る重心位置演算部３６と、この重心位置演算部３６からの出力信号が入力される位置指令部３７と、この位置指令部３７および第１，第２の各フットスイッチ３３ａ，３３ｂにそれぞれ接続された動作モード切換部３８と、この動作モード切換部３８にそれぞれ接続されたＸＹステージ制御部（観察視野移動手段）３９およびズーム制御部（視野範囲可変手段）４０とが設けられている。

ここで、ＸＹステージ制御部３９にはＴＶカメラユニット１８内のＸ，Ｙステージ駆動用アクチュエータが接続されている。そして、このＸＹステージ制御部３９から出力される制御信号がＸ，Ｙステージ駆動用アクチュエータに入力されるようになっている。さらに、ズーム制御部４０にはＴＶカメラユニット１８内のズームレンズ駆動用アクチュエータが接続されている。

次に、上記構成の作用について説明する。まず、本実施例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、体腔内に挿入される。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９´が穿刺され、このトラカール９´を通して鉗子１３が体腔内に挿入される。このとき、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 内に挿入される状態にセットされる。

また、内視鏡装置の使用中、硬性鏡１によって伝達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、この拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａで撮像されるとともに、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、この広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂで撮像される。

ここで、術者が縫合・結紮等の処置を行う場合には、まず第１のフットスイッチ３３ａをオン操作し、縫合・結紮モードに設定させる。この第１のフットスイッチ３３ａのＯＮ信号は、視野変換制御ユニット３０の動作モード切換部３８に伝達される。このように第１のフットスイッチ３３ａのＯＮ信号が入力された場合には動作モード切換部３８からズーム制御部４０に生体組織の縫合・結紮処置に適した動作指令が出される。

このとき、ズーム制御部４０による動作は、縫合対象組織に針を差し込む処置や、血管や神経等を結紮する処置に必要な目標部位の拡大観察と、縫合・結紮処置後の鉗子１３同士の針糸の受け渡しを行うときに必要な広角観察とを処置の進み具合に合わせて交互に切換える動作を連続的に行うものである。すなわち、ズーム制御部４０は、縫合・結紮動作指令を受けると、予め設定されている術者の結紮・縫合処置スピードに合わせた周期で拡大光学系２１のズームレンズ２３を光軸方向に沿って動かすズームイン動作と、ズームアウト動作とを繰り返し行う状態で、拡大光学系２１のズームレンズ２３の駆動用アクチュエータが駆動される。このとき、ＴＶモニタ３２には図４（Ａ）に示す広角画像と、図４（Ｂ）に示す拡大画像とが周期的に表示され、縫合・結紮対象組織の周辺の広角画像と、縫合・結紮対象組織の局部的な拡大画像とが周期的に観察される。

なお、縫合・結紮モードによる縫合・結紮処置中に、ＴＶモニタ３２に表示される広角光学系２２の画像から鉗子１３の動作を検出し、その現在の動作状態が縫合・結紮処置工程中、或いは針糸渡し工程中のどれかであることを画像処理により認識し、例えば縫合・結紮処置工程の終了時点でズームアウト動作を行い、針糸渡し動作工程の終了時点でズームイン動作を行わせてもよい。

また、術者が処置対象部位の変化に対応して視野変換を行う場合は、第２のフットスイッチ３３ｂをオン操作し、視野変換モードに設定させる。この第２のフットスイッチ３３ｂのＯＮ信号は、視野変換制御ユニット３０の動作モード切換部３８に伝達される。このように第２のフットスイッチ３３ｂのＯＮ信号が入力された場合には動作モード切換部３８からＸＹステージ制御部３９に拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａを拡大光学系２１の光軸方向と直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させることにより、視野変換を行うのに適した動作指令が出される。

次に、この視野変換動作について説明する。ここで、広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂで撮像され、第２のＣＣＵ２５ｂを経た映像信号は、視野変換制御ユニット３０の色空間変換部３４に入力される。この色空間変換部３４では各画素毎に抽出された色成分を、設定された色空間、例えばＨＳＩ（色相、彩度、明度）・色差（Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）等、のデータに変換するようになっている。

さらに、色空間変換部３４から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で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範囲に入っているかどうかを各画素毎に比較し、設定範囲内であればその画素の明度を０に、設定範囲外であればその画素の明度を１にして、無彩色で出力する。この結果、抽出対象に設定された色の部分が黒、それ以外の部分が白である２値画像が出力される。

その出力は重心位置演算部３６に入力される。この重心位置演算部３６では、設定色の抽出部分である黒色部分の面積重心を算出し、その画像上の画素データを出力する。なお、抽出画像生成部３５で、抽出対象部分を明度１（白）に、それ以外の部分を明度０（黒）とし、重心位置演算部３６で白色部分の面積重心を求めるように設定してもよい。

また、重心位置演算部３６から出力される画素データは位置指令部３７に入力される。この位置指令部３７では、予め設定されている抽出点を位置させたい画面上の画素位置、例えば画面中央と、算出した抽出対象点の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画面上の点に移動させるための指令位置を求めるようになっている。そして、この指令位置のデータは動作モード切換部３１に入力される。ここで、第２のフットスイッチ３３ｂがＯＮ操作されると、動作モード切換部３１では位置指令部３７で算出した指令位置のデータがＸＹステージ制御部３９に入力される。

さらに、ＸＹステージ制御部３９では、ＴＶカメラユニット１８内の図示しないＸＹステージを指令位置分だけ動かし、これにより拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａを拡大光学系２１の光軸方向と直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。このとき、抽出対象点がＴＶモニタ３２の画面上に設定された位置に来るように、拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａを移動させる。

また、硬性鏡１によって伝達された体腔内の観察像は拡大光学系２１のズームレンズ２３により拡大され、第１のＣＣＤ２５ａにはその画像の一部のみが結像される。すなわち、第１のＣＣＤ２５ａから出力される画像データによって拡大観察が行えることになる。

ここで、鉗子１３の処置部１５の色マーカー１７の色を抽出対象色として設定してもよい。また、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の画面中央として視野変換制御ユニット３０に設定した場合、鉗子１３の色マーカー１７が広角光学系２２の観察範囲内にあって、処置対象部位が拡大光学系２１の撮像画像の中央からずれていて医師等の作業者が処置を行いづらい状況で、鉗子１３の先端を処置対象部位に移動させた状態でフットスイッチ１１をＯＮすると、前述の動作により図４（Ｃ）に示すように鉗子１３の先端位置が拡大観察系撮像画像の中央にくるように第１のＣＣＤ２５ａが動く。言い換えれば、画像が鉗子１３の先端を追尾するように視野変換を行う。

また、第２のフットスイッチ３３ｂに設けられている図示しないズーム用スイッチをＯＮ操作すると、動作モード切換部３８からズーム制御部４０にズーム作動指令が与えられる。このとき、ズーム制御部４０はＴＶカメラユニット１８内の図示しないズームレンズ駆動用アクチュエータにズーム移動量を伝達し、第１のＣＣＤ２５ａの視軸方向にズームレンズ２３を移動させる。

また、ビデオミキサー３１はＣＣＵ２８ａ，２８ｂからの信号を受け、この２画像を親子画面として表示する信号を生成し、ＴＶモニタ３２に出力することで、関心領域の拡大画像とその周辺を含んだ広角画像を同時に観察することができる。ここで、第１のＣＣＵ２８ａから送られる画像のみの単一画面表示、或いは第２のＣＣＵ２８ｂから送られる画像のみの単一画面表示も必要に応じて適宜選択することができる。

また、視野変換動作により抽出対象点を位置させるＴＶモニタ３２の画面上の位置の設定は変更が可能である。縫合・結紮モード、視野変換モードを行わせる動作スイッチとしては、第１，第２のフットスイッチ３３ａ，３３ｂの他に、鉗子１３のハンドル部１６に取り付けられるハンドスイッチでもよい。さらに、ＸＹステージに固定され、視野変換を行うために移動されるのは、結像レンズ２４でもよい。

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、縫合や結紮等の高度な処置が必要な場合に必要である、連続的な拡大観察と広角観察とを交互に繰り返す縫合・結紮モードと、処置対象部位の変化に対応して観察視野の変換を行う視野変換モードとを設けたことにより、複数の機器を使わずに、操作性よく内視鏡下手術で必要な視野を得ることができる。

なお、上記実施例ではＴＶカメラユニット１８のケーシング１９内にハーフミラー２０を使用して硬性鏡１の接眼部３から出射される光学像を２つに分配する構成のものを示したが、ハーフミラー２０に代えてプリズム等の光学的反射素子を使用してもよい。

さらに、鉗子１３の先端に色マーカー１７を設ける代わりに、図５に示すように処置対象組織にそれぞれ色の異なる複数の色素を付着させ、各色素付着部分４１ａ，４１ｂ，４１ｃを順次ＴＶモニタ３２の画面中央に位置させるように第１のＣＣＤ２５ａを動かして視野変換を行ってもよい。この場合は、抽出対象色の設定を順次変えることで、所望の処置対象部位をＴＶモニタ３２の画面中央に位置させることができる。

また、色素の代わりに、異なる色のついたクリップを処置対象組織に固定してもよい。また、画像処理を用いて鉗子１３の先端の輪郭等の形状特徴を抽出し、パターンマッチングにより鉗子１３の先端位置を検出してもよい。

また、図６は第１の実施例の変形例を示すものである。本変形例は、第１の実施例の視野変換制御ユニット３０の構成を次のように変更したものである。すなわち、本変形例では第１の実施例の視野変換制御ユニット３０内に新たに鉗子先端動き検出部５１およびズームイン／ズームアウト判定部５２をそれぞれ設けたものである。ここで、視野変換制御ユニット３０内の色空間変換部３４と、抽出画像生成部３５と、重心位置演算部３６と、位置指令部３７とによって視野変換位置指令ブロック５３が形成され、鉗子先端動き検出部５１と、ズームイン／ズームアウト判定部５２とによって縫合・結紮動作判定ブロック５４が形成されている。その他の構成は第１の実施例と同一構成であり、ここでは第１の実施例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

そして、上記構成の本変形例にあっては内視鏡装置の使用中、広角光学系２２の画像信号である第２のＣＣＤ２５ｂからの信号を受け、鉗子先端動き検出部５１では鉗子１３の動作を検出する。このとき、鉗子１３の動作が縫合・結紮処置、針持ち換え動作のどれかであることを鉗子先端動き検出部５１で画像処理により認識する。さらに、鉗子先端動き検出部５１からの処理結果を受け、ズームイン／ズームアウト判定部では、縫合・結紮処置動作の検出時には拡大光学系２１のズームレンズ２３をズームイン動作させ、また針持ち換え動作の検出時には拡大光学系２１のズームレンズ２３をズームアウトを行わせる制御信号を生成する。具体的には、鉗子先端動き検出部５１では鉗子１３の先端と、そこに保持される針の形状モデルのパターンマッチングによる鉗子１３の先端の動きの追跡を行い、ズームイン／ズームアウト判定部では、針が組織に刺入された時の鉗子１３の先端の回転動作を検出した場合にはズームイン動作を、また、針持ち換え動作時に鉗子１３の開閉動作を検出した場合にはズームアウト動作を行わせるようになっている。

また、図７および図８は本発明の第２の実施例を示すものである。本実施例では第１の実施例の内視鏡装置の硬性鏡１を保持するスコープホルダー１０として少なくとも２自由度を有する電動マニピュレータ６１が設けられている。

この電動マニピュレータ６１には基台６２と、この基台６２に上向きに突設された昇降動作可能な支軸６３と、この支軸６３の上端部に支軸６３を中心に回動可能に連結された回動アーム６４と、この回動アーム６４の先端部に伸縮可能に設けられた移動アーム６５と、この移動アーム６５の先端部に回動可能に連結された内視鏡保持リング６６とが設けられている。

また、電動マニピュレータ６１の基台６２にはマニピュレータ制御信号ケーブル６７の一端部が連結されている。このマニピュレータ制御信号ケーブル６７の他端部は視野変換制御ユニット６８に接続されている。

この視野変換制御ユニット６８には図８に示すように鉗子先端位置算出部６９、位置指令部７０、動作モード切換部７１およびマニピュレータ制御部７２がそれぞれ設けられている。さらに、鉗子先端位置算出部６９には磁気センサ本体７３が接続されている。この磁気センサ本体７３には鉗子１３の挿入部１４の手元側に取付けられた磁気センサ７４と、硬性鏡１の手元側に取付けられた磁気ソース７５とが接続されている。ここで、磁気センサ７４は直交３軸のコイルで構成され、その座標系の１軸が鉗子１３の挿入部１４の挿入方向と一致するように設置されている。また、磁気ソース７５は同様に直交３軸のコイルで構成され、その座標系が３軸とも硬性鏡１の撮像画像面の水平、垂直、視軸方向とそれぞれ一致するように設置されている。

そして、磁気センサ本体７３からは磁気ソース７５の各軸を時分割で駆動する信号を出力し、磁気ソース７５は磁界を発生させるようになっている。磁気センサ７４はこの磁気ソース７５の磁界を検出し、その検出データを磁気センサ本体７３に伝送するようになっている。この検出データは磁気センサ本体７３で演算され、磁気ソース７５を基準とした磁気センサ７４の３次元位置、姿勢を求めるようになっている。

また、磁気センサ本体７３からの出力信号は視野変換制御ユニット６８の鉗子先端位置算出部６９に入力され、その出力は位置指令部７０に入力されるようになっている。さらに、位置指令部７０からの出力は動作モード切換部７１に入力されるようになっている。

また、動作モード切換部７１には縫合・結紮モード切換え用の第１のフットスイッチ７６と、視野変換モード切換え用の第２のフットスイッチ７７とが接続されている。さらに、動作モード切換部７１の出力はマニピュレータ制御部７２に入力される。そして、このマニピュレータ制御部７２からの出力される制御信号によって電動マニピュレータ６１の動作が制御されるようになっている。

また、硬性鏡１の接眼部３にはＴＶカメラアダプタ７８が着脱自在に固定されている。このＴＶカメラアダプタ７８の出力信号は映像信号ケーブル７９を介してＣＣＵ８０に接続されている。このＣＣＵ８０はＴＶモニタ３２に接続されている。それ以外の構成は第１の実施例と同じであり、ここでは第１の実施例と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

次に、上記構成の作用について説明する。本実施例の内視鏡装置の使用時には磁気センサ本体７３から磁気ソース７５の各軸を時分割で駆動する駆動信号を出力する。これにより、磁気ソース７５は磁界を発生させる。このとき、磁気センサ７４はこの磁界を検出し、その検出データを磁気センサ本体７３に伝送する。この検出データは、磁気センサ本体７３で演算される。そして、磁気ソース７５を基準とした磁気センサ７４の３次元位置、姿勢が求められる。

ここで、磁気センサ７４が設置された鉗子１３の挿入部１４の手元側と鉗子１３の先端処置部１５との間の距離は既知であり、前述のように座標系を合わせてあることから、鉗子１３の手元側の３次元位置・姿勢データと、磁気センサ７４の設置位置と鉗子１３の先端処置部１５との間の距離データとを用い、回転・並進変換をかけることで、鉗子１３の先端位置を算出することができる。

また、これも前述のように、磁気ソース７５はその座標系と硬性鏡１の撮像画面の座標系が一致するように設置されているため、算出した鉗子１３の先端位置は硬性鏡１の撮像画面の座標系と関連づけることが可能である。すなわち、算出した鉗子１３の先端位置を用いて、硬性鏡１を保持している電動マニピュレータ６１を制御可能である。

そして、術者が処置対象部位の変化に対応してＴＶモニタ３２の画面上に表示される画面の視野変換を行う場合には、視野変換モード切換え用の第２のフットスイッチ７７をオン操作する。このとき、磁気センサ本体７３からの鉗子１３の手元側の位置データは、鉗子先端位置算出部６９に入力され、鉗子１３の先端位置が算出される。

この位置データは位置指令部７０に入力され、予め設定されている鉗子１３の先端を位置させたいＴＶモニタ３２の画面上の位置、例えば画面中央と、算出した鉗子１３の先端位置との差をとり、鉗子１３の先端を予め設定されているＴＶモニタ３２の画面上の点に移動させるための指令位置を求める。

そして、第２のフットスイッチ７７がＯＮになると、動作モード切換部７１は視野変換を行うための指令位置をマニピュレータ制御部７２に送り、電動マニピュレータ６１を指令位置だけ動かすことにより、鉗子１３の先端位置が予め設定されているＴＶモニタ３２の画面上の設定位置に来るように視野変換を行う。

また、この鉗子１３の先端を位置させたいＴＶモニタ３２の画面上の位置を画面中央として視野変換制御ユニット６８に設定した場合に、処置対象部位が硬性鏡１の撮像画像の中央からずれていて医師等の作業者が処置を行いづらい状況では、予め鉗子１３の先端を処置対象部位に移動させた状態で、フットスイッチ７７をＯＮ操作する。この場合には、前述の動作により鉗子１３の先端位置をＴＶモニタ３２の撮像画像の中央に移動させるように電動マニピュレータ６１が動作する。

また、術者が縫合・結紮等の処置を行う場合には、縫合・結紮モード切換え用の第１のフットスイッチ７６をオン操作する。このとき、第１のフットスイッチ７６のＯＮ信号は、視野変換制御ユニット６８の動作モード切換部７１に伝達され、この動作モード切換部７１から縫合・結紮処置に適した動作指令がマニピュレータ制御部７２に供給される。

この動作は、縫合対象組織に針を差し込む処置や、血管や、神経等を結紮する処置に必要な拡大観察と、縫合・結紮処置後の鉗子１３同士の針糸の受け渡し作業を行うときに必要な広角観察を、処理の進み具合に合わせて連続的に行うものである。そして、マニピュレータ制御部７２では、縫合・結紮動作指令を受けると、予め設定されている術者の結紮・縫合処理スピードに合わせた周期でズームイン動作とズームアウト動作とを繰り返し行うように電動マニピュレータ６１が駆動される。

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、処置対象部位の変化に対応して観察視野の変換を行う視野変換モードにおいて、視野変換に必要な鉗子１３の先端位置の検出を磁気センサ７４で行うことにより、ＴＶモニタ３２の画像による位置検出を行う場合よりも広範囲に渡る視野変換が可能となる。

また、図９および図１０は本発明の第３の実施例を示すものである。本実施例では第１の実施例の内視鏡装置に第２の実施例で示した磁気センサ本体７３を組み合わせ、この磁気センサ本体７３によって鉗子１３の先端位置を求める構成にしたものである。

すなわち、本実施例では鉗子１３の挿入部１４の手元側には磁気センサ７４が取付けられている。この磁気センサ７４は直交３軸のコイルで構成され、その座標系の１軸が鉗子１３の挿入部１４の挿入方向と一致するように設置されている。

さらに、硬性鏡１の手元側には磁気ソース７５が取付けられている。この磁気ソース７５は磁気センサ７４と同様に直交３軸のコイルで構成され、その座標系が３軸とも硬性鏡１の撮像画像面の水平、垂直、視軸方向とそれぞれ一致するように設置されている。

また、鉗子１３の磁気センサ７４および硬性鏡１の磁気ソース７５はそれぞれ磁気センサ本体７３に接続されている。さらに、本実施例では図１０に示すように第１の実施例と略同様の構成の視野変換制御ユニット３０内に第２の実施例で示した鉗子先端位置算出部６９が組み込まれている。この鉗子先端位置算出部６９には磁気センサ本体７３が接続されている。そして、磁気センサ本体７３からの出力信号は鉗子先端位置算出部６９に入力されるようになっている。

また、位置指令部３７には鉗子先端位置算出部６９からの出力信号と重心位置演算部３６からの出力信号とが入力され、この位置指令部３７からの出力は動作モード切換部３８に入力されるようになっている。それ以外の構成は第１の実施例と同じである。

次に、上記構成の作用について説明する。本実施例の内視鏡装置の使用時には術者が縫合・結紮等の処置を行う場合は、第１の実施例と同様に、縫合・結紮モード切換え用の第１のフットスイッチ３３ａにより縫合・結紮を行う。さらに、術者が処置対象部位の変化に対応して視野変換を行う場合は、視野変換モード切換え用の第２のフットスイッチ３３ｂにより、視野変換を行う。

この時、広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂ，第２のＣＣＵ２５ｂの撮像範囲内にありながら、鉗子１３の先端に設けられた色マーカー１７が検出できない状況、例えば色マーカーの部分を組織が覆ってしまうこと、血液や胆汁等の体液が色マーカー１７に付着し、この色マーカー１７の色が正確に認識できないこと、等が起こった場合、視野変換制御ユニット３０内の色空間変換部３４、抽出画像生成部３５、重心位置演算部３６で処理を行っても、鉗子１３の先端位置が算出できず、視野変換が行えなくなってしまう。

そこで、本実施例ではこの状況を検出データ選択・位置指令部３７によって検出し、磁気センサ本体７３で検出された位置情報を視野変換の制御情報として選択する。ここで、検出データ選択・位置指令部３７は鉗子先端位置算出部６９で算出された鉗子１３の先端位置と、予め設定されている鉗子１３の先端を位置させたいＴＶモニタ３２の画面上の位置データとを用いて、鉗子１３の先端位置をＴＶモニタ３２の画面上の設定位置に移動させるための指令位置を算出し、算出した指令位置を動作モード切換部３８を通し、ＸＹステージ制御部３９に伝送し、視野変換を行う。

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、第１の実施例の内視鏡装置に第２の実施例で示した磁気センサ本体７３を組み合わせ、この磁気センサ本体７３によって鉗子１３の先端位置を求めることができる構成にしたので、視野変換を行うための位置検出手段を、第１の実施例のように画像処理によるものに加えて更に他の１系統を新たに設けることができる。そのため、画像処理で鉗子１３の先端位置の位置検出ができなくなった場合であっても、新たに設けた磁気センサ本体７３による位置検出手段のデータを用いて視野変換を行えるため、術中の様々な状況においても視野変換動作が中断されることがなく、より信頼性を高めることができる。

なお、本実施例では磁気センサ７４の代わりに鉗子１３の先端位置を検出・算出可能なセンサ、例えば超音波センサ、赤外線センサ、加速度センサとジャイロの組み合わせセンサを用いることが可能である。

また、ＴＶカメラユニット１８の代わりに第２の実施例で示したＴＶカメラアダプタ７８を使用するとともに、スコープホルダー１０の代わりに第２の実施例で示した電動マニピュレータ６１を用い、ＴＶカメラアダプタ７８の撮像画像から求めた位置情報と、磁気センサ本体７３で検出した位置情報とを選択し電動マニピュレータ６１を制御してもよい。

また、図１１乃至図１３（Ａ）は本発明の第４の実施例を示すものである。図１１は体腔内観察装置である内視鏡装置全体の概略構成を示すものである。図１１中、８１は手術台であり、この手術台８１上には患者８２が載る。手術台８１の側面にはベッドサイドレール８３が設けられている。このベッドサイドレール８３には電動マニピュレータ８４が装着されている。

この電動マニピュレータ８４には基台８５と、この基台８５に矢印Ａ方向に回動可能に、かつ矢印Ｂ方向に昇降動作可能に連結されたＬ字状部材８６と、このＬ字状部材８６の上端水平部に水平方向（矢印Ｃ方向）に伸縮可能に設けられた移動アーム８７と、この移動アーム８７の先端部に連結された内視鏡保持リング８８とが設けられている。そして、電動マニピュレータ８４の内視鏡保持リング８８に硬性鏡８９が着脱自在に連結され、この電動マニピュレータ８４によって硬性鏡８９が移動可能に支持されている。なお、硬性鏡８９は患者８２の腹壁部等に予め穿刺されたトラカール９（図１参照）を通して体腔内に挿入されている。

さらに、硬性鏡８９は例えば腹腔鏡等の直視型の内視鏡によって形成されている。この硬性鏡８９には患者の体腔内に挿入される挿入部９０と、この挿入部９０の基端部に配設された接眼部９１とが設けられている。

また、硬性鏡８９の接眼部９１にはＴＶカメラ９２が着脱可能に取付けられている。このＴＶカメラ９２はカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）９３に接続されている。

さらに、ＣＣＵ９３は制御装置９４内の画像合成部９５に接続されている。ここで、画像合成部９５には２つの入力端子と１つの出力端子とが設けられている。そして、ＣＣＵ９３は画像合成部９５の一方の入力端子に接続されている。

また、制御装置９４内には画像合成部９５の他に、画像合成部９５の他方の入力端子に接続されたマーカー生成部９６と、このマーカー生成部９６に接続された制御部９７と、この制御部９７に接続された視線検出部９８およびマニピュレータ制御部９９とが設けられている。

ここで、画像合成部９５の出力端子には観察用のＴＶモニタ１００が接続されている。さらに、ＴＶモニタ１００上には視線検出装置１０１が設けられている。この視線検出装置１０１は術者がＴＶモニタ１００の表示画面に表示された画像のどの部分を見ているかを検出するもので、この視線検出装置１０１の出力は制御装置９４内の視線検出部９８へ入力されるようになっている。

そして、視線検出装置１０１の検出結果は視線検出部９８を介して制御部９７へ伝達されるようになっている。この制御部９７はマーカー生成部９６にマーカ生成位置を出力するものである。また、硬性鏡８９の接眼部９１に接続されたＴＶカメラ９２によって撮像される画像はＣＣＵ９３を介して画像合成部９５へ入力され、上記マーカー生成部９６で作られたマーカー１０６と合成してＴＶモニタ１００に表示されるようになっている。

また、制御装置９４には電動マニピュレータ８４に接続されたマニピュレータ制御部９９が設けられている。このマニピュレータ制御部９９は制御部９７に接続されている。そして、このマニピュレータ制御部９９によって電動マニピュレータ８４内の図示しない各駆動モーターを動かし、電動マニピュレータ８４のＬ字状部材８６を矢印Ａ方向に回動させ、かつ矢印Ｂ方向に昇降動作させるとともに、移動アーム８７を矢印Ｃ方向に伸縮させるようになっている。

また、患者８２の腹壁部等には硬性鏡８９の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール９´（図１参照）が穿刺され、このトラカール９´を通して処置具である鉗子１０２が体腔内に挿入されている。

この鉗子１０２には体腔内に挿入される挿入部１０３の先端部に処置部１０４が配設されている。さらに、挿入部１０３の基端部には手元側のハンドル部１０５が配設されている。そして、このハンドル部１０５の開閉操作にともない処置部１０４が遠隔的に開閉操作されるようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。本実施例の内視鏡装置の使用時には術者がＴＶモニタ１００の表示画面上のどこの部分を見ているかを視線検出装置１０１及び視線検出部９８で検出する。さらに図１２（Ａ）に示すようにここで検出された検出位置に対応するマーカー１０６をマーカー生成部９６によって生成し、このマーカー１０６と内視鏡像とを画像合成部９５によって合成してＴＶモニタ１００に表示する。

また、術者が図示しない操作スイッチを押すことで上記マーカー生成部９６によって生成されたマーカー１０６がＴＶモニタ１００の表示画面上にあらかじめ決められた例えば画面中心点等の設定位置に移動するように電動マニピュレータ８４を動かす。

なお、上記以外の動作として、操作スイッチを押すことでＴＶモニタ１００の表示画面上の内視鏡像のズームイン、ズームアウトを行うようにしても良い。さらに、上記操作スイッチは各々別々のスイッチでも良いし、制御部９７によって１つのスイッチの機能を切り換え可能としても良い。

又、スイッチを押したときにマーカー１０２とあらかじめ決められた画面中心点等の設定位置とが一致するように電動マニピュレータ８４を動かし、さらにスイッチを一定時間押し続けることでズームイン／ズームアウト動作を行うようにしても良い。

ズームイン、ズームアウトは電動マニピュレータ８４を硬性鏡８９の軸方向に動かすように制御しても良いし、硬性鏡８９とＴＶカメラ９２との間にズームレンズを設け、モニタ１００の位置までズームレンズを動かすようにしても良い。

また、ＴＶカメラ９２の代わりに第１の実施例のＴＶカメラユニット１８、電動マニピュレータ８４の代わりに第１の実施例のスコープホルダー１０を用い、視線検出装置１０１及び視線検出部９８で検出された視線位置があらかじめ設定されたＴＶモニタ１００の画面上の設定位置に来るように、ＴＶカメラユニット１８内の拡大光学系２１の結像レンズ２４、あるいは第１のＣＣＤ２５ａを移動させてもよい。

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、視線検出装置１０１によってＴＶモニタ１００の表示画面上の術者が見たい位置を検出するようにしたので、鉗子１０２に色マーカー等を付ける必要が無い。そのため、鉗子１０２の先端が患部内にかくれても術者の見たい位置をＴＶモニタ１００の画面中央に表示する状態で視野変換動作を行うことができる。さらに、ＴＶモニタ１００の画面上に術者が見ている位置を表示することで術者が見ている部位を確認して操作することが可能となる。

また、視線検出装置１０１の具体例としては図１３（Ａ）に示すようにＣＣＤカメラ１０７で術者の左右の眼球１０８ａ，１０８ｂを観察するものがある。これは、画像処理により左右の眼球１０８ａ，１０８ｂの位置と、瞳孔の中心位置の相対関係から術者の視線Ａ，Ｂを検出する方式である。

また、図１３（Ｂ）は第４の実施例の視線検出装置１０１の別の構成例を示すものである。これは、術者の左右の眼球１０８ａ，１０８ｂに対し、発光ダイオード１０９から赤外光を出射し、眼球１０８ａ，１０８ｂで反射した光をＰＳＤ（ポジション・センシング・デバイス）１１０で検出することにより、視線Ａ，Ｂの方向を検出する方式が知られている。図１３（Ａ），（Ｂ）のいずれの方式も公知であり、詳述することを省略するが、例えば、写真工業（１９９３年１月号、Ｐ６３〜Ｐ６４、Ｐ１０４〜Ｐ１０５／写真工業社発行）には、瞳孔と目の角膜で反射した赤外光による反射像との位置関係をマイクロコンピュータで高速演算して眼球の回転角を求め、どこを見ているかを算出する方式が記載されている。（特願平５−２７４４０５号参照）
また、図１４（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第５の実施例を示すものである。図１４（Ａ）は本実施例の内視鏡装置全体の概略構成を示すもので、１１１は患者の体腔内を観察する例えば腹腔鏡等の直視型の硬性鏡である。この硬性鏡１１１には患者の体腔内に挿入される挿入部１１２と、この挿入部１１２の基端部に配設された接眼部１１３とが設けられている。ここで、硬性鏡１１１の挿入部１１２は予め例えば患者の腹壁部１１４等に穿刺されたトラカール１１５内に挿通され、体腔内に挿入されている。

また、患者の腹壁部１１４等には硬性鏡１１１の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール１１６が穿刺されている。そして、このトラカール１１６を通して体腔内の処置あるいは臓器の把持を行う処置具１１７が体腔内に挿入されている。

さらに、第２のトラカール１１６にはレーザポインタ１１８が装着されている。このレーザポインタ１１８には例えば半導体レーザが内蔵されている。そして、このレーザポインタ１１８の半導体レーザから投射されるレーザ光がトラカール１１６の軸心方向に概ね平行となる状態でレーザポインタ１１８がトラカール１１６に取付けられている。

また、硬性鏡１１１の接眼部１１３にはＴＶカメラユニット１１９が装着されている。このＴＶカメラユニット１１９には図１４（Ｂ）に示すようにアダプタ１２０とＴＶカメラ１２１とが設けられている。

さらに、アダプタ１２０内には硬性鏡１１１の接眼部１１３に離間対向配置されるハーフミラー１２２が配設され、硬性鏡１１１から得られた観察像はこのハーフミラー１２２によって２つの光路に分けられるようになっている。なお、ハーフミラー１２２に代えてビームスプリッタを使用しても良い。

また、ハーフミラー１２２によって分配された片方の像（ハーフミラー１２２を透過した光学像）が入射される第１の光路１２３ａの観察像はＴＶカメラ１２１内の光学素子１２４を経て内視鏡画像用の第１の撮像素子１２５に結像され、体腔内の観察像が得られる。ここで、ＴＶカメラ１２１内には光学素子１２４を第１の光路１２３ａの光軸方向と直交する方向に移動させるアクチュエータ１２６が装着されている。

さらに、ハーフミラー１２２によって分配された他方の像（ハーフミラー１２２によって反射された光学像）が入射される第２の光路１２３ｂの観察像はレーザ光のみを透過するフィルタ１２７でレーザ光のみ透過され、光学素子１２８を経て第２の撮像素子１２９に結像される。この第２の撮像素子１２９には、ＣＣＤもしくはＰＳＤを用いる。なお、第１の撮像素子１２５によって得られる内視鏡画像は第２の撮像素子１２９によって得られるレーザ光の像とが重ね合わされ得た状態で図１４（Ｃ），（Ｄ）に示すＴＶモニタ１３０の表示画面に表示されるようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。まず、本実施例の内視鏡装置の使用時には予め例えば患者の腹壁部１１４等に穿刺されたトラカール１１５内に硬性鏡１１１の挿入部１１２が挿通され、体腔内に挿入される。さらに、患者の腹壁部１１４等には硬性鏡１１１の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール１１６が穿刺され、このトラカール１１６を通して処置具１１７が体腔内に挿入される。このとき、処置具１１７の先端の処置部１１７ａが硬性鏡１１１の接眼部１１３による視野範囲内に挿入される状態にセットされる。

また、内視鏡装置の使用中、硬性鏡１１１によって伝達された体腔内の観察像は、ＴＶカメラユニット１１９内のハーフミラー１２２により、２つに分配される。そして、このハーフミラー１２２によって分配された片方の像（ハーフミラー１２２を透過した光学像）が入射される第１の光路１２３ａの観察像はＴＶカメラ１２１内の光学素子１２４を経て内視鏡画像用の第１の撮像素子１２５に結像され、体腔内の観察像が得られる。

また、ハーフミラー１２２によって分配された他方の像（ハーフミラー１２２によって反射された光学像）が入射される第２の光路１２３ｂの観察像はレーザ光のみを透過するフィルタ１２７でレーザ光のみ透過され、光学素子１２８を経て第２の撮像素子１２９に結像される。

そして、第１の撮像素子１２５によって得られる内視鏡画像は第２の撮像素子１２９によって得られるレーザ光の像とが重ね合わされた状態で図１４（Ｃ），（Ｄ）に示すＴＶモニタ１３０の表示画面に表示される。このときのＴＶモニタ１３０の表示画面では図１４（Ｃ），（Ｄ）のようにレーザポインタ１１８からのレーザ光が当たった組織Ｌが点状にレーザ光を反射する状態で表示される。なお、図１４（Ｃ）は処置具１１７の先端の処置部１１７ａと生体組織との間が近い場合の硬性鏡１１１の観察像、図１４（Ｄ）は処置具１１７の先端の処置部１１７ａと生体組織との間が遠い場合の硬性鏡１１１の観察像をそれぞれ示すものである。

さらに、硬性鏡１１１による体腔内の観察中は第２の撮像素子１２９により検出されたレーザ光が当たった組織Ｌの画像データにもとづいて、ＴＶモニタ１３０の表示画面の重心位置を計算で求める。そして、この重心位置がＴＶモニタ１３０の内視鏡画像の中心に来るようにＴＶカメラ１２１内の光学素子１２４をアクチュエータ１２６で移動させる。

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、処置具１１７と第２のトラカール１１６の挿入方向とが一致しているため、処置具１１７の向きを変えると処置具１１７の概ね延長線上にある処置を行おうとする対象臓器にレーザ光があたる。ここで、レーザ光の当たった組織Ｌの位置が常に硬性鏡１１１の観察像の中央にくるように制御することにより、処置の対象臓器がＴＶモニタ１３０の表示画面の中央で観察できる。そのため、内視鏡下外科手術において、術者が体腔内における所望の部位を観察するために、処置具１１７の操作に応じて簡単に硬性鏡１１１の観察範囲を変更することができる。

また、図１５および図１６（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第６の実施例を示すものである。図１５は本実施例の内視鏡装置全体の概略構成を示すもので、１３１は患者の体腔内を観察する例えば腹腔鏡等の直視型の硬性鏡である。この硬性鏡１３１には患者の体腔内に挿入される挿入部１３２と、この挿入部１３２の基端部に配設された接眼部１３３とが設けられている。ここで、硬性鏡１３１の挿入部１３２は予め例えば患者の腹壁部１３４等に穿刺されたトラカール１３５内に挿通され、体腔内に挿入されている。なお、患者の腹壁部１３４の内側の腹腔１３６内に、内視鏡下手術によって摘出などの処置を行う患部１３７が存在している。

また、患者の腹壁部１３４等には硬性鏡１３１の挿入場所とは別の挿入場所から第２，第３のトラカール１３８，１３９が穿刺されている。そして、これらのトラカール１３８，１３９を通して腹腔１３６内の患部１３７の処置あるいは臓器の把持を行う第１，第２の処置具１４０，１４１が腹腔１３６内に挿入されている。

また、硬性鏡１３１にはライトガイドケーブル１４２の一端部が連結されている。このライトガイドケーブル１４２の他端部は光源装置１４３に接続され、光源装置１４３から導かれた光が腹腔１３６内に照射されるようになっている。

さらに、硬性鏡１３１は手術用マニピュレータ１４４に設けられた多自由度のアーム１４５により固定支持されている。このマニピュレータ１４４はＣＰＵ１４６からの指令によってコントローラ１４７を作動させ、ドライバ１４８を制御することによって動作するようになっている。

また、硬性鏡１３１の接眼部１３３にはカメラ１４９が取付けられている。このカメラ１４９には硬性鏡１３１により得られた腹腔１３６内の映像情報を電気信号化するＣＣＤ等の撮像素子が内蔵されている。そして、硬性鏡１３１により得られた腹腔１３６内の映像情報は硬性鏡１３１に取付けられたカメラ１４９により電気信号化され、ＣＣＵ１５０によって処理された後に、画像ミキサー１５１を介してモニタ１５２上に硬性鏡１３１の映像として表示されるようになっている。

さらに、画像ミキサー１５１にはメニュー画像作成回路１５３およびカーソル画像作成回路１５４がそれぞれ接続されている。ここで、メニュー画像作成回路１５３はＣＰＵ１４６に接続されている。そして、モニタ１５２上にはＣＰＵ１４６からの指令により、図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにメニュー画像作成回路１５３にて生成されるメニュー１５３ａ、及びカーソル画像作成回路１５４にて生成される矢印状のカーソル１５４ａが画像ミキサー１５１によって硬性鏡１３１の映像と同時に表示されるようになっている。

さらに、カーソル画像作成回路１５４はカーソル位置計算回路１５５に接続されている。このカーソル位置計算回路１５５にはＣＰＵ１４６およびベクトル信号受信回路１５６がそれぞれ接続されている。

また、第１，第２の処置具１４０，１４１を操作し、手術を行う術者１５７の頭部には、ジャイロ固定具１５８によって固定されたジャイロ１５９が取付けられている。そして、ジャイロ１５９によって、術者１５７の頭部の位置、方向を検出し、ベクトル情報として、ベクトル信号受信回路１５６に無線送信するようになっている。なお、ベクトル情報は、有線による手段によってベクトル信号受信回路１５６に送信しても良い。さらに、術者１５７の頭部の位置、方向を検出する手段として、磁気ソースと３次元コイルによる方法、発光体などのマーカを画像処理により検出する方法、加速度センサを用いる方法、視線検出などを使用しても良い。

また、ベクトル信号受信回路１５６にて検出されたベクトル情報は、カーソル位置計算回路１５５にて座標データ化され、モニタ１５２上に表示されるカーソル１５４ａの位置の情報として前記カーソル画像作成回路１５４に与えられる。なお、この座標データは、同時にＣＰＵ１４６にも情報伝達される。

また、術者１５７が操作する一方の（第１の）処置具１４０の操作部には一つ、あるいは複数のハンドスイッチ１６０が取付けられている。このハンドスイッチ１６０のＯＮ／ＯＦＦの情報は、ＯＮ／ＯＦＦ受信回路１６１で受信され、ＣＰＵ１４６に伝達されるようになっている。なお、ＯＮ／ＯＦＦの情報の伝達は、無線でも有線でも良い。さらに、前記のＯＮ／ＯＦＦ受信回路１６１、ＣＰＵ１４６、カーソル位置計算回路１５５、カーソル画像作成回路１５４、メニュー画像作成回路１５３は一体的に制御装置１６２としてまとめられている。

また、図１６（Ａ）〜（Ｃ）はモニタ１５２の表示例を示している。ここで、モニタ１５２の画面中央には、硬性鏡１３１で得られた腹腔１３６内の患部１３７の映像、画面下部にはメニュー１５３ａ、そして、画面上を、術者１５７の頭の動きに従って動くカーソル１５４ａが同時に表示されている。

さらに、図１６（Ａ）のモニタ１５２の画面ではメニュー１５３ａとしてマニピュレータ１４４、光源装置１４３、ＣＣＵ１５０などの周辺器材を選択できるメインメニューの各項目の選択ボタンが表示されている。

また、図１６（Ｂ）のモニタ１５２の画面ではメニュー１５３ａとして図１６（Ａ）のメニュー１５３ａのメインメニューでマニピュレータ１４４の選択ボタンを選択した際に表示されるサブメニューの各項目の選択ボタン、すなわちマニピュレータ１４４の機能選択メニューの各項目の選択ボタンおよびメインメニューに戻るための復帰ボタン等が表示されている。

さらに、図１６（Ｃ）のモニタ１５２の画面ではメニュー１５３ａとして図１６（Ａ）のメニュー１５３ａのメインメニューで光源装置１４３の選択ボタンを選択した際に表示されるサブメニューの各項目の選択ボタン、すなわち光源装置１４３の機能選択メニューの各項目の選択ボタンおよびメインメニューに戻るための復帰ボタン等が表示されている。

なお、ＣＰＵ１４６によって、制御される周辺装置として、ＣＣＵ１５０、図示しない電気焼灼メス、レーザ装置、超音波吸引器、マイクロターゼ装置などでも良い。

次に、上記構成の作用について説明する。まず、術者１５７が両手に処置具１４０，１４１を保持し、硬性鏡１３１による患部１３７の画像をモニタ１５２上で観察しながら手術を行っている。

手術の進行に従って患部１３７の画像がモニタ１５２の画面上の端の方に移動した場合には、硬性鏡１３１を移動させ、再び患部１３７の画像をモニタ１５２の画面上の中央に移動させる必要がある。この場合、本実施例では術者１５７は頭を動かすことによって、ジャイロ１５９の向きを変え、図１６（Ａ）のモニタ１５２のメインメニューの画面上のカーソル１５４ａを移動させ、図１６（Ａ）のメニュー１５３ａのメインメニューでマニピュレータ１４４の選択ボタンの位置に持ってくる。この状態で、術者１５７は、処置具１４０に設けられたハンドスイッチ１６０をこの処置具１４０を保持したままＯＮにする。

この情報は、ＯＮ／ＯＦＦ受信回路１６１を介してＣＰＵ１４６に伝えられる。ＣＰＵ１４６にはさらにメニュー画像作成回路１５３に伝えたメニュー１５３ａのモニタ１５２の画面上の位置と内容の情報、カーソル位置計算回路１５５から得られるカーソル１５４ａのモニタ１５２の画面上の位置の情報が入力されているため、ＣＰＵ１４６において、術者１５７がどのメニュー１５３ａの選択ボタンの内容を選択したかが判断される。

例えば、図１６（Ａ）のモニタ１５２の画面に表示されているメニュー１５３ａのメインメニューの各項目の選択ボタンのうち、マニピュレータ１４４が選択されたことをＣＰＵ１４６が判断すると、続いて図１６（Ｂ）のモニタ１５２の画面が表示される。このとき、モニタ１５２の画面に表示されているメニュー１５３ａにはマニピュレータ１４４の選択ボタンを選択した際に表示されるサブメニューの各項目の選択ボタン、すなわちマニピュレータ１４４の機能選択メニューの各項目の選択ボタンおよびメインメニューに戻るための復帰ボタン等が表示される。

この状態で、術者１５７は引き続き先と同様の操作を行い、カーソル１５４ａとハンドスイッチ１６０を用いて図１６（Ｂ）のモニタ１５２の画面に表示されているマニピュレータ１４４の機能選択メニューの各項目の選択ボタンおよびメインメニューに戻るための復帰ボタン等のうち、マニピュレータ１４４の機能選択メニューの選択ボタンを選択し、メニュー１５３ａの画面上の移動の項目を選択する。

ここで、画面の拡大、縮小を望むときには、ズームの選択ボタンを選択し、処置具１４０，１４１の自動追尾を行いたいときには処置具１４０，１４１の自動追尾の項目を選択することができる。

また、処置具１４０，１４１の追尾を行う場合にはそれぞれ処置具１４０，１４１の操作部に設けたハンドスイッチ１６０，１６３の追尾用スイッチ（図示せず）を押すことによって、これに対応した処置具の先端を追尾することができる。

さらに、ＣＰＵ１４６においてマニピュレータ１４４の移動項目が選択されたことを認識すると、コントローラ１４７に指令を送り、ドライバ１４８によって、マニピュレータ１４４を動作させる。

また、図１６（Ａ）のモニタ１５２の画面に表示されているメニュー１５３ａのメインメニューの各項目の選択ボタンのうち、光源装置１４３が選択された場合には、続いて図１６（Ｃ）のモニタ１５２の画面が表示される。図１６（Ｃ）のモニタ１５２の画面のメニュー１５３ａには光源装置１４３の機能選択メニューの各項目の選択ボタン、すなわち光量の増減、スチール写真、ビデオ、フィルタの選択などの項目の選択ボタンおよびメインメニューに戻るための復帰ボタン等が表示され、ＣＰＵ１４６によって光源装置１４３の機能をコントロールできる。さらに、図１６（Ａ）のモニタ１５２の画面に表示されているメニュー１５３ａのメインメニューの各項目の選択ボタンで、ＣＣＵ１５０や、そのほかの周辺装置の機能を選択することにより、メインメニューの各項目の選択ボタンで選択された周辺装置の機能をコントロールすることができる。

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、術者１５７が、処置具１４０，１４１から手を離したり、モニタ１５２の画面に表示される硬性鏡１３１の映像から目を離したりすること無しに、硬性鏡１３１の位置の移動や、各種周辺機器の操作ができるために、これらの操作のために手術を一次中断する事なく、スピーディーで安全に手術を行うことができる。

また、硬性鏡１３１を保持するための助手や、周辺機器の操作を行う看護婦が不要になるため、手術の省人化によって、低コストで手術を行うことができて経済的である。

また、図１７乃至図１９は本発明の第７の実施例を示すものである。図１７は体腔内観察装置である内視鏡装置のシステム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先端湾曲内視鏡１７１が設けられている。

この先端湾曲内視鏡１７１には患者の体腔内に挿入される挿入部１７２と、この挿入部１７２の基端部に配設された手元側端部１７３とが設けられている。さらに、挿入部１７２の先端側には先端構成部１７４とこの先端構成部１７４を湾曲操作する湾曲部１７５とが設けられている。

また、先端湾曲内視鏡１７１の挿入部１７２は予め例えば患者の腹壁部１７６等に穿刺されたトラカール１７７内に挿通され、体腔内に挿入されている。ここで、先端湾曲内視鏡１７１の挿入部１７２の手元側端部１７３側は多関節構造のスコープホルダー１７８によって移動可能に保持されている。

さらに、先端湾曲内視鏡１７１の手元側端部１７３にはユニバーサルケーブル１７９の一端部が連結されている。このユニバーサルケーブル１７９の他端部はカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵ）１８０と、視野変換駆動ユニット１８１とに接続されている。

また、ＣＣＵ１８０はＴＶモニタ１８２および視野変換制御ユニット１８３に接続されている。この視野変換制御ユニット１８３にはフットスイッチ１８４が接続されている。

また、図１８（Ａ）は視野変換制御ユニット１８３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１８３にはＣＣＵ１８０からの信号が入力される色空間変換部１８５と、抽出画像生成部１８６と、重心位置演算部１８７と、設定位置記憶部１８８と、モーター駆動量算出部１８９とが設けられている。ここで、モーター駆動量算出部１８９にはフットスイッチ１８４が接続されている。

また、図１９は先端湾曲内視鏡１７１の湾曲部１７５の湾曲機構の構成を示すものである。この湾曲部１７５には複数の湾曲コマ１９０が回動自在に連結されている。ここで、最先端位置の湾曲コマ１９０には２本のアングルワイヤ１９１の各一端部が固定されている。

さらに、内視鏡１７１の手元側端部１７３には湾曲部１７５の湾曲操作機構部１９２が配設されている。この湾曲操作機構部１９２には内視鏡１７１の挿入部１７２の軸心方向にスライド可能な筒状のスライド部材１９３が設けられている。そして、このスライド部材１９３の外周面の前端部に一方のアングルワイヤ１９１の他端部が固定されている。さらに、他方のアングルワイヤ１９１の他端部はプーリー１９４に係合された状態でスライド部材１９３の外周面の後端部に固定されている。

また、スライド部材１９３の内周面には雌ねじ部１９３ａが形成されている。そして、このスライド部材１９３の雌ねじ部１９３ａに送りネジ１９５が螺合されている。この送りネジ１９５の基端部はカップリング１９６を介して駆動モータ１９７の回転軸に連結されている。この駆動モータ１９７の回転軸にはエンコーダ１９８が取付けられている。

また、患者の腹壁部１７６等には内視鏡１７１の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール１９９が穿刺されている。そして、このトラカール１９９を通して処置具である鉗子２００が体腔内に挿入されている。

この鉗子２００には体腔内に挿入される挿入部２０１の先端部に処置部２０２が配設されている。さらに、挿入部２０１の基端部には手元側のハンドル部２０３が配設されている。そして、このハンドル部２０３の開閉操作にともない処置部２０２が遠隔的に開閉操作されるようになっている。

また、鉗子２００の処置部２０２の先端には色マーカー２０４が設けられている。この色マーカー２０４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、黄等が適する。

次に、上記構成の作用について説明する。まず、本実施例の内視鏡装置の使用時には予め例えば患者の腹壁部１７６等に穿刺されたトラカール１７７内にスコープホルダー１７８で保持された内視鏡１７１の挿入部１７２が挿通され、体腔内に挿入される。さらに、患者の腹壁部１７６等には内視鏡１７１の挿入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール１９９が穿刺され、このトラカール１９９を通して鉗子２００が体腔内に挿入される。このとき、鉗子２００の先端の処置部２０２が内視鏡１７１による視野範囲Ｒ1 内に挿入される状態にセットされる。

また、内視鏡装置の使用中、内視鏡１７１の先端構成部１７４に組み込まれた図示しないＣＣＤによって体腔内の観察像が撮像される。このＣＣＤからの出力信号はＣＣＵ１８０で映像信号に変換され、この映像信号は視野変換制御ユニット１８３の色空間変換部１８５に入力される。さらに、この色空間変換部１８５では各画素毎に抽出された色成分を設定された色空間、例えばＨＳＩ（色相、彩度、明度）・色差（Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）等、のデータに変換する。

また、色空間変換部１８５からの出力信号は抽出画像生成部１８６に入力される。この抽出画像生成部１８６で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範囲に入っているかどうかを各画素毎に比較し、設定範囲内あればその画素の明度を０に、設定範囲外であればその画素の明度を１にして、無彩色で出力する。この結果、抽出対象に設定された色の部分が黒、それ以外の部分が白である２値画像が出力される。

さらに、抽出画像生成部１８６からの出力信号は重心位置演算部１８７に入力される。この重心位置演算部１８７では設定色の抽出部分である黒色部分の面積重心を算出し、その画像上の画素データを出力する。なお、抽出画像生成部１８６にて、抽出対象部分を明度１（白）に、それ以外の部分を明度０（黒）とし、重心位置演算部１８７で白色部分の面積重心を求めるように設定してもよい。

また、重心位置演算部１８７の画素データと、設定位置記憶部１８８に予め格納されている抽出点を位置させたいＴＶモニタ１８２の画面上の画素位置データ（例えば画面中央）は、モーター駆動量算出部１８９に入力され、湾曲部１７５の湾曲操作機構部１９２の駆動モータ１９７を駆動する図示しないモーター駆動部へ制御信号を生成する。この制御信号は、設定されている画素位置データと算出した抽出対象点の画素データの差をとり、抽出対象点を設定されている画面上の点に移動させるための湾曲部１７５の湾曲角を求めることにより算出した、その湾曲角を実現するための駆動モータ１９７のモーター駆動量である。

また、鉗子２００の先端部に色マーカー２０４を設け、そのマーカーの色を抽出対象色として、また抽出対象点を位置させたい画面上の位置を画面中央として設定位置記憶部１８８に設定した場合には、鉗子２００の色マーカー２０４が内視鏡１７１の観察範囲にあって、処置対象部位が撮像画像の中央からずれていて医師等の術者が処置を行いずらい状況で、鉗子２００の先端を処置対象部位にもってゆきフットスイッチ１８４をＯＮすることにより、前述の動作により鉗子２００の先端位置がＴＶモニタ１８２の撮像画像の中央に移動させるように湾曲部１７５が動く。

ここで、フットスイッチ１８４がＯＮされると、算出された制御信号がモーター駆動部に与えられる。モーター駆動部は、エンコーダ１９８の出力をフィードバックして所定の移動量だけ駆動モータ１９７を駆動する。このとき、駆動モータ１９７の駆動により送りネジ１９５が回転し、この回転によってスライド部材１９３が内視鏡１７１の挿入部１７２の軸心方向に進退する。

ここで、スライド部材１９３が図１９中で、右方向に移動した場合にはこのスライド部材１９３の動作にともない上側のアングルワイヤ１９１が引っ張り操作され、下側のアングルワイヤ１９１が押し出し操作される。そして、ここで引っ張り操作される上側のアングルワイヤ１９１側に湾曲部１７５が湾曲される。

また、スライド部材１９３が逆方向（図１９中で、左方向）に移動した場合には２本のアングルワイヤ１９１はそれぞれ反対方向に動き、湾曲部１７５が逆方向に湾曲される。したがって、上記スライド部材１９３の動作にともない湾曲部１７５が２方向に湾曲される。なお、この２本のワイヤ１９１に直交してして他の２本のワイヤと、その駆動制御部を設けることにより、４方向の湾曲が可能である。

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、ＴＶモニタ１８２の画像中の所望の位置に鉗子２００の先端位置を移動させる内視鏡１７１の視野変換を、内視鏡１７１の湾曲部１７５の駆動により行うことができるので、体腔内側壁部や、臓器の側面、裏面に観察・処置対象がある場合でも良好な観察を行うことができる。

なお、第７の実施例の内視鏡装置の視野変換制御ユニット１８３内のモーター駆動量算出部１８９の代わりに、図１８（Ｂ）に示すように、抽出対象点の画素データが設定位置記憶部１８８に設定されている画素データと一致しているかどうかを比較判定する比較判定部２１１を設け、一致するまで駆動モータ１９７に制御信号を与えても良い。

また、設定位置記憶部１８８に格納されている、視野変換動作により抽出対象点を位置させる画面上の位置の設定は変更が可能である。さらに、動作スイッチはフットスイッチ１８４の他に、鉗子２００のハンドル部２０３に取付けられるハンドスイッチでもよい。

また、アングルワイヤ１９１の先端部を形状記憶合金で構成し、通電加熱による合金の縮みを用いて湾曲を行ってもよい。さらに、鉗子２００の先端位置の検出は、鉗子２００の先端の形状認識を行い、パターンマッチングでその動きを追跡し、先端位置を検出する形状認識画像処理でもよい。

また、図２０および図２１は本発明の第８の実施例を示すものである。本実施例は第７の実施例で示した内視鏡装置の先端湾曲内視鏡１７１を保持するスコープホルダー１７８として第２実施例の電動マニピュレータ６１を使用するとともに、視野変換制御ユニット１８３内に図２１に示すように湾曲／マニピュレータ駆動判定部２２１およびマニピュレータ位置指令部２２２を新たに加えたものである。そして、フットスイッチ１８４からの出力信号はモーター駆動量算出部１８９およびマニピュレータ位置指令部２２２にそれぞれ入力されるようになっている。それ以外の構成は第７の実施例と同一である。

次に、上記構成の作用について説明する。本実施例の内視鏡装置の使用時に、例えば内視鏡１７１の観察視野内の抽出対象点が内視鏡１７１の湾曲部１７５の可動範囲から逸脱した場合、視野変換制御ユニット１８３の重心位置演算部１８６からその状態を示す信号を出力する。この信号を受けた時にフットスイッチ１８４がＯＮされた場合は、湾曲／マニピュレータ駆動判定部２２１はマニピュレータ６１を駆動させるようマニピュレータ位置指令部２２２に逸脱直前の抽出対象点の位置データを出力する。

さらに、マニピュレータ位置指令部２２２ではこのデータから鉗子２００の先端の方向を推定し、その方向が観察可能となるようなマニピュレータ駆動信号を出力し、マニピュレータ６１を移動させる。これにより、再度、鉗子２００の先端の色マーカー２０４が内視鏡１７１の撮像画像中に入ってきた場合は、湾曲／マニピュレータ駆動判定部２２１は湾曲部１７５を駆動させる。

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１７１の視野変換手段として、湾曲部１７５の駆動による手段と内視鏡１７１を保持する電動マニピュレータ６１の駆動による手段とを設け、両者を補完的に動作させることができる。そのため、内視鏡１７１の湾曲部１７５の湾曲可動範囲外に鉗子２００の先端が位置した場合には、電動マニピュレータ６１の駆動による視野変換手段を使用することにより、マニュアル操作を必要とせず鉗子２００の先端を内視鏡１７１の撮像画面内に収めることができ、内視鏡１７１の操作性を一層向上できる。

また、図２２乃至図２５は本発明の第９の実施例を示すものである。本実施例は第２の実施例の内視鏡装置の構成を一部変更したものである。すなわち、本実施例の内視鏡装置では第２の実施例の磁気センサ本体７３、磁気センサ７４および磁気ソース７５が省略されている。そして、本実施例の内視鏡装置ではＣＣＵ８０にＴＶモニタ３２と、視野変換制御ユニット２３１とが接続されている。

さらに、本実施例の視野変換制御ユニット２３１には、フットスイッチ２３２と、電動マニピュレータ６１とが接続されている。ここで、視野変換制御ユニット２３１には図２３に示すようにＣＣＵ８０からの信号が入力される色空間変換部２３３と、抽出画像生成部２３４と、重心位置演算部２３５と、鉗子先端位置推定演算部２３６と、マニピュレータ位置指令部２３７とが設けられている。そして、マニピュレータ位置指令部２３７にはフットスイッチ２３２が接続されている。

また、体腔内に硬性鏡１の挿入場所とは別の挿入場所から挿入される鉗子１３の挿入部１４の先端には図２４に示すように複数、本実施例では２つの異なる色の色マーカー２３８ａ，２３８ｂが設けられている。この色マーカー２３８ａ，２３８ｂの色には、臓器にない色である緑や黄が適する。ここで、鉗子１３の挿入部１４の先端の手元側に配置された一方の色マーカー２３８ｂによって第１のマーカー、先端側に配置された他方の色マーカー２３８ａによって第２のマーカーが形成されている。そして、第１のマーカー２３８ｂと第２のマーカー２３８ａとの間の距離はＡ、第２のマーカー２３８ａと鉗子１３の処置部１５の先端との間の距離はＢにそれぞれ設定されている。なお、図２５は硬性鏡１で撮像した鉗子１３の先端部の画像を示すものである。

次に、上記構成の作用について説明する。まず、本実施例の内視鏡装置の使用時に電動マニピュレータ６１に保持された硬性鏡１によって伝達された体腔内像は、ＴＶカメラアダプタ７８内のＣＣＤにより撮像される。このＣＣＤからの出力信号はＣＣＵ８０で映像信号に変換され、視野変換制御ユニット２３１内に入力される。

この視野変換制御ユニット２３１内では映像信号を色空間変換部２３３、抽出画像生成部２３４で処理し、抽出色として鉗子１３の先端に設けられた２つの色マーカー２３８ａ，２３８ｂの色を設定し、マーカー部分のみが抽出された２値画像を出力する。

さらに、抽出画像生成部２３４からの出力信号は重心位置演算部２３５に入力される。この重心位置演算部２３５では、それぞれの色マーカー２３８ａ，２３８ｂの重心位置を算出し、出力する。この重心位置演算部２３５からの出力信号は鉗子先端位置推定演算部２３６に入力される。そして、この鉗子先端位置推定演算部２３６では、入力した重心位置データから鉗子１３の先端位置を推定する演算を行い、マニピュレータ位置指令部２３７に出力する。

続いて、マニピュレータ位置指令部２３７では、この先端位置データと予め設定されている抽出点を位置させたい画面上の画素位置データとの差を取り、抽出対象点を設定されている画面上の点に移動させるための移動量を算出し、フットスイッチ２３２がＯＮの時にマニピュレータ６１に指令を行う。

また、鉗子１３の先端位置を推定する演算は、次のように行われる。ここで、第１のマーカー２３８ｂの位置を（ｘ₁，ｙ₁）、第２のマーカー２３８ａの位置を（ｘ₂，ｙ₂）とし、第１のマーカー２３８ｂと第２のマーカー２３８ａとの間の距離をＡ、第２のマーカー２３８ａと鉗子１３の先端との間の距離をＢとすると、鉗子１３の先端位置（ｘ₀，ｙ₀）は次の式（１）で算出可能である。

（ｘ₀，ｙ₀）＝（Ｂ／Ａ＊（ｘ₂−ｘ₁）
＋ｘ₂，Ｂ／Ａ＊（ｙ₂−ｙ₁）＋ｙ₂）（１）
また、第１のマーカー２３８ｂが臓器に隠れたり体液等の付着により一時的に見えなくなった場合は、見えなくなる寸前の第１，第２の各マーカー２３８ｂ，２３８ａの位置（ｘ₁′，ｙ₁′）、（ｘ₂′，ｙ₂′）と第２のマーカー２３８ａの現在位置（ｘ₂，ｙ₂）を用いて次の式（２）から鉗子１３の先端位置を推定する。

（ｘ₀，ｙ₀）＝（Ｂ／Ａ＊（ｘ₂′−ｘ₁′）
＋ｘ₂，Ｂ／Ａ＊（ｙ₂′−ｙ₁′）＋ｙ₂）（２）
さらに、第２のマーカー２３８ａが一時的に見えなくなった場合は、第１のマーカー２３８ｂの場合と同様に見えなくなる寸前の第１，第２の各マーカー２３８ｂ，２３８ａの位置（ｘ₁′，ｙ₁′）、（ｘ₂′，ｙ₂′）と第１のマーカー２３８ｂの現在位置（ｘ₁，ｙ₁）を用いて次の式（３）から鉗子１３の先端位置を推定する。

（ｘ₀，ｙ₀）＝((Ｂ＋Ａ）／Ａ*(ｘ₂′−ｘ₁′）
＋ｘ₁，（Ｂ＋Ａ）／Ａ＊（ｙ₂′−ｙ₁′）＋ｙ₁）（３）
なお、マーカーをそれぞれ異なる色の３点として鉗子１３の挿入部１４に設け、その中の２点を取り出して鉗子１３の先端位置を算出してもよい。また、フットスイッチ２３２の代わりに鉗子１３のハンドル部１６に取付けられるハンドスイッチを設けてもよい。

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、鉗子１３の挿入部１４の先端に２つの異なる色の色マーカー２３８ａ，２３８ｂを設けたことにより、処置中は見えなくなることの多い鉗子１３の処置部１５の先端にマーカーを設けずに、鉗子１３の先端位置が算出できる。そのため、処置中に、鉗子１３の処置部１５の先端が見えなくなった場合でも確実に鉗子１３の先端位置が算出でき、処置の中断等を防止することができる。

また、鉗子１３の挿入部１４の先端の２つの異なる色の色マーカー２３８ａ，２３８ｂのうちのいずれか一方のマーカーが臓器に隠れたり、体液等の付着により一時的に見えなくなった場合でも、見えなくなる直前のデータを用いて鉗子１３の先端位置を推定可能であり、処置中でも確実に視野変換が行える。

また、視野範囲可変手段として前述の硬性鏡を保持するマニピュレータを用いる方法の他に、第１の実施例で示した拡大光学系に使用するＣＣＤをＸ，Ｙステージで移動する方法でも構わない。

なお、本発明は上記実施例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）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、この体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を移動させる視野移動手段と、前記体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を変化させる視野範囲可変手段と、前記視野移動手段を動作させる視野移動動作入力手段と、前記視野範囲可変手段を動作させる視野範囲可変動作入力手段とを具備したことを特徴とする体腔内観察装置。

（付記項２）付記項１に記載の体腔内観察装置であって、前記視野範囲可変手段は、結紮又は縫合処置スピードに合わせた周期でズームイン及びズームアウトを行うことを特徴とする体腔内観察装置。

（付記項３）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、この体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を移動させる視野移動手段と、術者の視線位置を検出する視線位置検出手段と、この視線位置検出手段による視線位置情報から視野移動方向を前記視野移動手段に出力する視野移動方向出力手段とを具備したことを特徴とする体腔内観察装置。

（付記項４）付記項３に記載の体腔内観察装置であって、さらに体腔内に挿入される処置具先端の位置を検出する処置具先端位置検出手段を具備することを特徴とする体腔内観察装置。

（付記項５）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、この体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を移動させる視野移動手段と、被検部に指標を投影する指標投影手段と、前記指標が被検部で反射した光を検知する反射指標検知手段と、この反射指標検知手段からの被検部位置を検出する被検部位置検出手段と、この被検部位置検出手段による被検部位置情報から視野移動方向を前記視野移動手段に出力する視野移動方向出力手段とを具備したことを特徴とする体腔内観察装置。

（付記項６）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、前記体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を移動させる視野変換手段と、前記体腔内観察手段で得られた画像の観察範囲を変化させる視野範囲可変手段と、前記視野変換手段を動作させる視野変換動作入力手段と、前記視野範囲可変手段を動作させる視野範囲可変動作入力手段とからなる体腔内観察システム。

（付記項６〜３６の目的）関心領域の変化に応じた視野変換に加え、縫合・結紮処置時に有効である、拡大画像と広角画像の反復観察を、操作性良く実現した体腔内観察システムを提供することにある。

（付記項６〜３６の作用）体腔内の関心領域の変化に対応した視野変換と、縫合・結紮処置に対応した視野範囲の可変が操作性良く行なえる。

（付記項７）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、前記内視鏡により伝送された体腔内像を２つに分配する光路分配手段と、分配された一方の像を撮像する広角撮像手段と、分配された他方の像を拡大して撮像する拡大撮像手段とからなる撮像手段とからなる付記項６の体腔内観察システム。

（付記項８）前記保持手段は手動マニピュレータである付記項７の体腔内観察システム。

（付記項９）前記光路分配手段はハーフミラーである付記項７の体腔内観察システム。

（付記項１０）前記光路分配手段はビームスプリッタである付記項７の体腔内観察システム。

（付記項１１）前記広角撮像手段は結像レンズと、撮像素子とからなる付記項７の体腔内観察システム。

（付記項１２）前記拡大撮像手段はズームレンズと、結像レンズと、撮像素子とからなる付記項７の体腔内観察システム。

（付記項１３）前記撮像素子は単板モザイクフィルタＣＣＤである付記項１１，１２の体腔内観察システム。

（付記項１４）前記撮像素子は３板式ＣＣＤである付記項１１，１２の体腔内観察システム。

（付記項１５）前記視野変換手段は体腔内に挿入される目標識別手段と、前記広角撮像手段で得られた画像から前記目標識別手段の位置を検出する位置検出手段と、前記拡大撮像手段に設けられている撮像素子を移動させる移動手段と、前記位置検出手段で検出した位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する移動位置指令手段とからなる付記項７の体腔内観察システム。

（付記項１６）前記視野変換手段は体腔内に挿入される目標識別手段と、前記広角撮像手段で得られた画像から前記目標識別手段の位置を検出する位置検出手段と、前記拡大撮像手段に設けられている結像レンズを移動させる移動手段と、前記位置検出手段で検出した位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する移動位置指令手段とからなる付記項７の体腔内観察システム。

（付記項１７）前記目標識別手段は体腔内に挿入される処置具先端に設けられた色材であり、前記位置検出手段は前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項１５，１６の体腔内観察システム。

（付記項１８）前記目標識別手段は体腔内組織に固定されたクリップに付けられた色材であり、前記位置検出手段は前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項１５，１６の体腔内観察システム。

（付記項１９）前記目標識別手段は体腔内組織に付着された色素であり、前記位置検出手段は前記色素の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項１５，１６の体腔内観察システム。

（付記項２０）前記目標識別手段は前記処置具先端に設けられた輪郭強調用構造体であり、前記位置検出手段は前記輪郭強調構造体の輪郭を抽出し、その抽出部分の位置を検出する輪郭抽出画像処理装置である付記項１５，１６の体腔内観察システム。

（付記項２１）前記移動手段はＸＹステージと、ＸＹステージ駆動用モーターとからなり、前記移動位置指令手段は前記視野変換動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記位置検出手段で検出した前記目標識別手段を位置させるような指令位置を算出する演算部を有する付記項１５，１６の体腔内観察システム。

（付記項２２）前記視野範囲可変手段は前記拡大撮像手段に設けられているズームレンズを駆動するズームレンズ駆動用モーターと、前記視野範囲可変動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された周期でズームイン／アウトを行うようズームレンズ駆動用モーターに指令を行うズーム指令手段とからなる付記項７の体腔内観察システム。

（付記項２３）前記視野変換動作入力手段、前記視野範囲可変動作入力手段はフットスイッチである付記項７の体腔内観察システム。

（付記項２４）前記視野変換動作入力手段、前記視野範囲可変動作入力手段はハンドスイッチである付記項７の体腔内観察システム。

（付記項２５）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、前記内視鏡により伝送された体腔内像を結像する、結像レンズと撮像素子からなる撮像手段とからなる付記項６の体腔内観察システム。

（付記項２６）前記保持手段は電動マニピュレータである付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項２７）前記撮像素子は単板モザイクフィルタＣＣＤである付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項２８）前記撮像素子は３板式ＣＣＤである付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項２９）前記視野変換手段は体腔内に挿入される処置具先端の位置を検出する位置検出手段と、前記視野変換動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記位置検出手段で検出した前記処置具先端を位置させるような移動量を算出し、前記電動マニピュレータに位置指令を行うマニピュレータ移動位置指令手段とからなる付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項３０）前記位置検出手段は磁気センサである付記項２９の体腔内観察システム。

（付記項３１）前記位置検出手段は超音波センサである付記項２９の体腔内観察システム。

（付記項３２）前記位置検出手段は赤外線センサである付記項２９の体腔内観察システム。

（付記項３３）前記位置検出手段は加速度センサとジャイロである付記項２９の体腔内観察システム。

（付記項３４）前記視野範囲可変手段は前記視野範囲可変動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された周期でズームイン／アウトを行うよう前記電動マニピュレータに指令を行うマニピュレータズーム指令手段からなる付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項３５）前記視野変換動作入力手段、前記視野範囲可変動作入力手段はフットスイッチである付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項３６）前記視野変換動作入力手段、前記視野範囲可変動作入力手段はハンドスイッチである付記項２５の体腔内観察システム。

（付記項３７）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、体腔内に挿入される目標識別手段と、前記体腔内観察手段で得られた観察画像から前記目標識別手段の位置を検出する第１の位置検出手段と、体腔内に挿入される処置具先端の位置を検出する第２の位置検出手段と、前記第１と第２の位置検出手段のどちらを出力するか判定・選択するデータ判定・選択手段と、前記データ判定・選択手段から出力された位置に基づいて前記体腔内観察手段で得られた拡大観察画像の観察視野を変化させる視野変換手段と、前記視野変換手段を動作させる動作入力手段とからなる体腔内観察システム。

（付記項３７〜１０５の目的）体腔内で鉗子先端部が認識しづらい状況においても、継続して視野変換を行なうことのできる体腔内観察システムを提供することにある。

（付記項３７〜１０５の作用）鉗子先端部分が組織に覆われたり、血液等の付着により認識できなくなる場合にも、継続して視野変換が行なえる。

（付記項３８）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、体腔内の拡大像と広角像を観察するために、前記内視鏡により伝送された体腔内像を２つに分配する光路分配手段と、分配された一方の像を撮像する広角撮像手段と、分配された他方の像を拡大して撮像する拡大撮像手段とからなる撮像手段とからなる付記項３７の体腔内観察システム。

（付記項３９）前記保持手段は手動マニピュレータである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４０）前記光路分配手段はハーフミラーである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４１）前記光路分配手段はビームスプリッタである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４２）前記広角撮像手段は結像レンズと、撮像素子とからなる付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４３）前記拡大撮像手段はズームレンズと、結像レンズと、撮像素子とからなる付記項３６の体腔内観察システム。

（付記項４４）前記撮像素子は単板モザイクフィルタＣＣＤである付記項４２，４３の体腔内観察システム。

（付記項４５）前記撮像素子は３板式ＣＣＤである付記項４２，４３の体腔内観察システム。

（付記項４６）前記目標識別手段は体腔内に挿入される処置具先端に設けられた色材であり、前記第１の位置検出手段は、前記広角撮像手段により得られた画像から前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４７）前記目標識別手段は前記処置具の挿入部複数箇所に設けられた色材であり、前記第１の位置検出手段は、前記広角撮像手段により得られた画像から前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４８）前記目標識別手段は前記処置具先端に設けられた輪郭強調用構造体であり、前記第１の位置検出手段は、前記広角撮像手段により得られた画像から前記輪郭強調構造体の輪郭を抽出し、その抽出部分の位置を検出する輪郭抽出画像処理装置である付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項４９）前記第２の位置検出手段は磁気センサである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５０）前記第２の位置検出手段は超音波センサである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５１）前記第２の位置検出手段は赤外線センサである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５２）前記第２の位置検出手段は加速度センサとジャイロである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５３）前記視野変換手段は前記拡大撮像手段に設けられている撮像素子を移動させる移動手段と、前記データ判定・選択手段から出力された位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する位置指令手段とからなる付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５４）前記視野変換手段は前記拡大撮像手段に設けられている結像レンズを移動させる移動手段と、前記データ判定・選択手段から出力された位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する位置指令手段とからなる付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５５）前記移動手段はＸＹステージと、ＸＹステージ駆動用モーターとからなり、前記位置指令手段は前記動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記データ判定・選択手段から出力された位置を一致させるような指令位置を算出する演算部を有する付記項５３，５４の体腔内観察システム。

（付記項５６）前記動作入力手段はフットスイッチである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５７）前記動作入力手段はハンドスイッチである付記項３８の体腔内観察システム。

（付記項５８）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、前記内視鏡により伝送された体腔内像を結像する、結像レンズと撮像素子からなる撮像手段とからなる付記項３７の体腔内観察システム。

（付記項５９）前記保持手段は電動マニピュレータである付記項５３の体腔内観察システム。

（付記項６０）前記撮像素子は単板モザイクフィルタＣＣＤである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６１）前記撮像素子は３板式ＣＣＤである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６２）前記目標識別手段は体腔内に挿入される処置具先端に設けられた色材であり、前記第１の位置検出手段は、前記撮像手段により得られた画像から前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である請求項５３の体腔内観察システム。

（付記項６３）前記目標識別手段は前記処置具の挿入部複数箇所に設けられた色材であり、前記第１の位置検出手段は、前記撮像手段により得られた画像から前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６４）前記目標識別手段は前記処置具先端に設けられた輪郭強調用構造体であり、前記第１の位置検出手段は、前記撮像手段により得られた画像から前記輪郭強調構造体の輪郭を抽出し、その抽出部分の位置を検出する輪郭抽出画像処理装置である付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６５）前記第２の位置検出手段は磁気センサである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６６）前記第２の位置検出手段は超音波センサである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６７）前記第２の位置検出手段は赤外線センサである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６８）前記第２の位置検出手段は加速度センサとジャイロである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項６９）前記視野変換手段は、前記動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記データ判定・選択手段から出力された位置を一致させるような移動量を算出し、前記電動マニピュレータに位置指令を行う付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項７０）前記動作入力手段はフットスイッチである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項７１）前記動作入力手段はハンドスイッチである付記項５８の体腔内観察システム。

（付記項７２）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、関心領域位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段で検出した位置に基づいて前記体腔内観察手段で得られた拡大観察画像の観察視野を変化させる視野変換手段と、前記視野変換手段を動作させる動作入力手段とからなる体腔内観察システム。

（付記項７３）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、体腔内の拡大像と広角像を観察するために、前記内視鏡により伝送された体腔内像を２つに分配する光路分配手段と、分配された一方の像を撮像する広角撮像手段と、分配された他方の像を拡大して撮像する拡大撮像手段とからなる撮像手段とからなる付記項７２の体腔内観察システム。

（付記項７４）前記保持手段は手動マニピュレータである付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項７５）前記光路分配手段はハーフミラーである付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項７６）前記光路分配手段はビームスプリッタである付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項７７）前記広角撮像手段は結像レンズと、撮像素子とからなる付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項７８）前記拡大撮像手段はズームレンズと、結像レンズと、撮像素子とからなる付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項７９）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、前記内視鏡により伝送された体腔内像を結像する、結像レンズと撮像素子とからなる撮像手段とからなる付記項７２の体腔内観察システム。

（付記項８０）前記保持手段は電動マニピュレータである付記項７９の体腔内観察システム。

（付記項８１）前記撮像素子は単板モザイクフィルタＣＣＤである付記項７７，７８，７９の体腔内観察システム。

（付記項８２）前記撮像素子は３板式ＣＣＤである付記項７７，７８，７９の体腔内観察システム。

（付記項８３）前記位置検出手段は術者の視線を検出する視線検出手段である付記項７３，７９の体腔内観察システム。

（付記項８４）前記視線検出手段は術者の眼球を撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラ出力画像から視線を検出する画像処理装置とからなる付記項８３の体腔内観察システム。

（付記項８５）前記視線検出手段は術者の眼球を撮像するＰＳＤと、ＰＳＤ出力信号から視線を検出する信号処理装置とからなる付記項８３の体腔内観察システム。

（付記項８６）前記視野変換手段は前記拡大撮像手段に設けられている撮像素子を移動させる移動手段と、前記視線検出手段で検出した関心領域位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する位置指令手段とからなる付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項８７）前記視野変換手段は前記拡大撮像手段に設けられている結像レンズを移動させる移動手段と、前記視線検出手段で検出した関心領域位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する位置指令手段とからなる付記項７３の体腔内観察システム。

（付記項８８）前記移動手段はＸＹステージと、ＸＹステージ駆動用モーターとからなり、前記位置指令手段は前記動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記視線検出手段で検出した関心領域部分を位置させるような指令位置を算出する演算部を有する付記項８６，８７の体腔内観察システム。

（付記項８９）前記視野変換手段は、前記動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記視線検出手段で検出した関心領域部分を位置させるような移動量を算出し、前記保持手段に位置指令を行う位置指令手段からなる付記項７９の体腔内観察システム。

（付記項９０）前記動作入力手段はフットスイッチである付記項７３，７９の体腔内観察システム。

（付記項９１）前記動作入力手段はハンドスイッチである付記項７３，７９の体腔内観察システム。

（付記項９２）前記体腔内観察手段は体腔内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡を保持する保持手段と、前記内視鏡により伝送された体腔内像を２つに分配する光路分配手段と、分配された一方の像を撮像する第１の撮像系と、分配された他方の像を撮像する第２の撮像系とからなる撮像手段とからなる付記項７２の体腔内観察システム。

（付記項９３）前記保持手段は手動マニピュレータである付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項９４）前記光路分配手段はハーフミラーである付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項９５）前記光路分配手段はビームスプリッタである付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項９６）前記第１の撮像系はレーザー光透過フィルタと、結像レンズと、撮像素子とからなる付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項９７）前記第２の撮像系は結像レンズと、撮像素子とからなる付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項９８）前記撮像素子はＣＣＤである付記項９６の体腔内観察システム。

（付記項９９）前記撮像素子はＰＳＤである付記項９６の体腔内観察システム。

（付記項１００）前記撮像素子はＣＣＤである付記項９７の体腔内観察システム。

（付記項１０１）前記位置検出手段は前記体腔内観察手段を体腔内に挿通するトラカールに設けられたレーザー光照射手段と、前記第１の撮像系で得られた信号から前記レーザー光照射手段から発せられたレーザー光を検出し、その重心位置を算出する重心位置算出手段とからなる付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項１０２）前記視野変換手段は前記第２の撮像系に設けられている結像レンズを移動させる移動手段と、前記位置検出手段で検出した関心領域位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する位置指令手段とからなる付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項１０３）前記移動手段はＸＹステージと、ＸＹステージ駆動用モーターとからなり、前記位置指令手段は前記動作入力手段からの入力がある間、あらかじめ設定された画像上位置に前記位置検出手段で検出した関心領域部分を位置させるような指令位置を算出する演算部を有する付記項１０２の体腔内観察システム。

（付記項１０４）前記動作入力手段はフットスイッチである付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項１０５）前記動作入力手段はハンドスイッチである付記項９２の体腔内観察システム。

（付記項１０６）挿入部先端の湾曲部と、前記湾曲部を湾曲させる湾曲駆動部とを有する内視鏡と、体腔内に挿入させる目標識別手段と、前記内視鏡で得られた観察画像から前記目標識別手段の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段で検出した位置に基づいて前記内視鏡で得られた観察画像の観察視野を変化させる視野変換手段と、前記視野変換手段を動作させる動作入力手段とからなる体腔内観察システム。

（付記項１０６の従来技術）特開平６−８０８９６号公報。

（付記項１０６の技術課題）電動マニピュレータに保持され体腔内観察を行う内視鏡は硬性であり、体腔内側壁部や臓器の側面、裏面に観察・処置対象がある場合に視野変換を行うと、拘束点である内視鏡刺入点の影響で内視鏡可動範囲に制限があるため、観察・処置対象が十分観察できないという問題があった。

（付記項１０６の目的）体腔内側壁部や、臓器の側面、裏面に観察・処置対象がある場合に視野変換を行った場合でも、その部位が良好に観察できる体腔内観察システムの提供。

（付記項１０６の作用）体腔内側壁部や臓器の側面、裏面に観察・処置対象がある場合でも、視野変換によりその部位の観察が良好に行える作用を有する。

（付記項１０７）前記内視鏡は手動マニピュレータによって保持され、前記視野変換手段は前記湾曲駆動部を制御する湾曲制御部からなる付記項１０６の体腔内観察システム。

（付記項１０８）前記内視鏡は電動マニピュレータによって保持され、前記視野変換手段は前記湾曲駆動部を制御する湾曲制御部と、前記電動マニピュレータを制御するマニピュレータ制御部とからなる付記項１０６の体腔内観察システム。

（付記項１０９）前記湾曲部は湾曲コマで構成され、前記湾曲駆動部はアングルワイヤと、アングルワイヤを牽引するモーターとからなる付記項１０７、１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１０）前記湾曲部は湾曲コマで構成され、前記湾曲駆動部は形状記憶合金である付記項１０７、１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１１）前記目標識別手段は前記処置具の少なくとも１箇所に設けられた色材であり、前記位置検出手段は前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出する色抽出画像処理装置である付記項１０７、１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１２）前記目標識別手段は前記処置具先端に設けられた輪郭強調用構造体であり、前記位置検出手段は前記輪郭強調構造体の輪郭を抽出し、その抽出部分の位置を検出する輪郭抽出画像処理装置である付記項１０７、１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１３）前記湾曲制御部は前記位置検出手段で検出した位置に基づいて湾曲駆動部制御信号を算出し、前記湾曲駆動部に指令する制御信号指令手段とからなる付記項１０７の体腔内観察システム。

（付記項１１４）前記湾曲制御部は前記位置検出手段で検出した位置に基づいて湾曲駆動部制御信号を算出し、前記湾曲駆動部に指令する制御信号指令手段からなり、前記マニピュレータ制御部は前記位置検出手段の検出範囲から前記目標識別手段が外れた場合に前記電動マニピュレータの移動量を算出し、指令するマニピュレータ位置指令手段からなる付記項１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１５）前記動作入力手段はフットスイッチである付記項１０７、１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１６）前記動作入力手段はハンドスイッチである付記項１０７、１０８の体腔内観察システム。

（付記項１１７）体腔内の関心領域を観察する体腔内観察手段と、前記体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を移動させる視野変換手段と、前記体腔内観察手段で得られた画像の観察視野を変化させる視野範囲可変手段と、前記視野変換手段を動作させる視野変換動作入力手段と、体腔内に挿入される処置具と、前記処置具の挿入部に波長の異なる色を少なくとも２箇所に設けられた色呈示手段と、前記体腔内観察手段から得られた画像から前記色呈示手段の位置を求める位置検出手段と、前記位置検出手段で検出した位置に基づいて前記移動手段の移動量を算出し、指令する移動位置指令手段とからなる体腔内観察システム。

（付記項１１８）前記色呈示手段は少なくとも２色の色材であり、前記位置検出手段は前記色材の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出し、少なくとも２色の色材の重心位置より処置具の先端付近の位置を求める位置検出手段とからなる付記項１１７の体腔内観察システム。

（付記項１１９）前記色呈示手段は少なくとも２色の発光体であり、前記位置検出手段は前記発光体の色を抽出し、その抽出部分の重心位置を検出し、少なくとも２色の発光体の重心位置より処置具の先端付近の位置を求める位置検出手段とからなる付記項１１７の体腔内観察システム。

（付記項１１７〜１１９の目的）処置具の先端が体腔内で見えなくなった場合でも確実に処置具先端位置を検出し、その位置をもとに視野範囲の変更を行う体腔内観察システムの提供。

（付記項１１７〜１１９の作用）処置具の先端が体腔内で見えなくなった場合でも処置具先端位置を検出し、その位置をもとに視野範囲の変更が行える。

本発明の第１の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。第１の実施例の硬性鏡とＴＶカメラユニットの内部構成を示す概略構成図。第１の実施例の視野変換制御ユニットの概略構成図。（Ａ）はＴＶモニタの画面に広角画像が表示されている状態を示す平面図、（Ｂ）はＴＶモニタの画面に拡大画像が表示されている状態を示す平面図、（Ｃ）は画像が画像処理による視野変換を行うＴＶモニタの画面を示す平面図。処置対象組織にそれぞれ色の異なる複数の色素を付着させたＴＶモニタの画面を示す平面図。第１の実施例の視野変換制御ユニットの変形例を示す概略構成図。本発明の第２の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。第２の実施例の視野変換制御ユニットの概略構成図。本発明の第３の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。第３の実施例の視野変換制御ユニットの概略構成図。本発明の第４の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。（Ａ）はＴＶモニタの画面にマーカと画像の合成画像が表示されている状態を示す平面図、（Ｂ）は合成画像の位置が移動した状態を示す平面図。（Ａ）は視線検知装置の一例を示す概略構成図、（Ｂ）は第４の実施例の視線検知装置の変形例を示す概略構成図。本発明の第５の実施例を示すもので、（Ａ）は内視鏡装置全体の概略構成図、（Ｂ）は硬性鏡とＴＶカメラユニットの内部構成を示す概略構成図、（Ｃ）は生体組織が近い場合の硬性鏡の観察像を示す平面図、（Ｄ）は生体組織が遠い場合の硬性鏡の観察像を示す平面図。本発明の第６の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。（Ａ）はＴＶモニタのメインメニュー画面を示す平面図、（Ｂ）はＴＶモニタのメインメニュー画面でマニピュレータの機能が選択された状態を示す平面図、（Ｃ）はＴＶモニタのメインメニュー画面で光源の機能が選択された状態を示す平面図。本発明の第７の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。（Ａ）は第７の実施例の視野変換制御ユニットの概略構成図、（Ｂ）は第７の実施例の視野変換制御ユニットの変形例を示す概略構成図。第７の実施例の内視鏡の湾曲部の概略構成を示す縦断面図。本発明の第８の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。第８の実施例の視野変換制御ユニットの概略構成図。本発明の第９の実施例を示す内視鏡装置全体の概略構成図。第９の実施例の視野変換制御ユニットの概略構成図。鉗子の先端の色マーカー部を示す概略構成図。硬性鏡の観察像を示す平面図。

符号の説明

１…硬性鏡（体腔内観察手段）、３０…視野変換制御ユニット（第１の位置検出手段）、６１…電動マニピュレータ（動作入力手段）、２３１…視野変換制御ユニット（視野変換手段）、２３６…鉗子先端位置算出部（第２の位置検出手段）、２３７…マニピュレータ位置指令部（データ判定・選択手段）、２３８ａ，２３８ｂ…色マーカー（目標識別手段）。

Claims

対物レンズを備えた対物部と前記対物レンズを介して被検体を撮像素子により撮像するための撮像部とを備えた体腔内観察手段と、
前記体腔内観察手段での観察視野範囲を変換可能な動作部と、
前記動作部を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、前記被検体に対して処置を行うための処置具に設けられた処置部と前記体腔内観察手段に設けられた前記対物部との相対的な位置のデータを算出する第一の相対位置データ算出手段と、
前記処置部との位置が既知である処置具上の第一の位置と前記対物部との位置が既知である観察手段上の第二の位置にセンサ部を設け、前記センサ部から得られる第一の位置と第二の位置との相対的な位置情報に基づいて、前記処置部と前記対物部との相対的な位置のデータを算出する第二の相対位置データ算出手段と、
前記第一の相対位置データ算出手段により出力される第一の相対位置データと前記第二の相対位置データ算出手段により出力される第二の相対位置データが入力されるとともに、前記第一の相対位置データの算出結果に基づき、前記第一の相対位置データが算出できる場合には前記第一の相対位置データを選択してそのデータを出力し、前記第一の相対位置データが算出できない場合には前記第二の相対位置データを選択してそのデータを出力するデータ選択手段と、
を具備し、
前記データ選択手段により出力されたデータに基づいて、前記制御手段によって前記動作部を制御することを特徴とする体腔内観察システム。