JPH09149879A

JPH09149879A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH09149879A
Application number: JP7312930A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Kami; 邦彰上
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は装置全体を小形化し、大きな設置スペ
ースを設ける必要がないうえ、常に観察画面に、鉗子等
の処置具とその周辺画像を表示させ、観察画面が見易い
内視鏡装置を提供することを最も主要な特徴とする。【解決手段】ＴＶモニタに表示される拡大光学系による
撮影範囲内の矩形状のＴＭ領域の中心Ｐから半径ｒの基
準円を設定し、その基準円が拡大光学系によって拡大さ
れた内視鏡像の中に配置されるように制御するＸＹステ
ージ制御部を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患者の体腔内に処
置具を挿入して内視鏡で観察しながら生体内の患部組織
等に対する処置を行う内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、開腹、開胸等を伴う外科手術に比
べて患者への侵襲が小さい、いわゆる内視鏡下外科手術
が行われるようになってきた。特に、腹腔鏡下外科手術
は広く行なわれつつある。この内視鏡下外科手術におい
ては、内視鏡により得られる観察術野をＴＶモニタに映
し出し、この画面の術野を見ながら処置具を操作して患
者の体内で患部の摘出等の処置が行なわれる。

【０００３】この処置具の操作中は術者の手がふさがっ
ているので、処置以外の他の作業のほとんどを術者に代
り、助手に操作してもらう必要がある。例えば、内視鏡
下外科手術の術中に、術者が処置具の操作と同時に内視
鏡のフォーカス調整、ズーム調整、明るさ調整、内視鏡
画像の録画等の各種の操作を行うことは困難であるの
で、これら処置具の操作以外の各種の操作を助手等に代
わりに行なってもらう必要がある。

【０００４】また、内視鏡下外科手術の術中、例えば、
助手が内視鏡を手で保持し、術者の指示に従って術者が
処置を行ないやすい視野が得られるように、その内視鏡
の保持位置を変更させ、内視鏡の視野方向を変更させる
ことが行われる。ここで、術者が処置を行ないやすい視
野は術者によって異なる。例えば、多くの術者はモニタ
画面の画面中央に処置具の先端が表示されている状態が
処置を行ないやすい視野となり、術者によってはモニタ
画面の画面中央以外の他の任意の位置に処置具の先端が
表示されている状態が処置を行ないやすい視野となる。

【０００５】また、特開平６−３０８９６号公報には助
手が内視鏡を手で保持する負担をなくすために内視鏡等
の視野を自動的に変換する装置を設けた技術が示されて
いる。これは、内視鏡等を電気的に駆動するマニピュレ
ータ装置、またはロボット等の内視鏡自動操作装置を設
けるとともに、処置具等に目立つ色のマークを設けてい
る。そして、内視鏡画像から処置具等のマークの位置を
抽出することによって、観察したい体腔内の部位を決
め、その部位が視野中心となるように内視鏡自動操作装
置を電気的に駆動し、内視鏡等の視野を自動的に変換す
る機能を設けた装置である。

【０００６】また、本出願人の出願による特願平７−１
４２１１３号には、内視鏡像を拡大し、その像の一部を
切り出すように撮像手段を移動させることで処置具であ
る鉗子先端が画面中央に来るようにして観察用画面を表
示し、鉗子先端の移動に追尾する状態で内視鏡像の表示
画面を自動的に切換える装置が示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−３０８９６
号公報では内視鏡等を電気的に駆動するマニピュレータ
装置、またはロボット等の内視鏡自動操作装置を設けて
いるので、装置全体が大形化し、大きな設置スペースが
必要になるとともに、コスト高になる問題がある。

【０００８】また、撮像手段を動かして処置具である鉗
子先端の移動に追尾する状態で内視鏡像の表示画面を自
動的に切換える構成にした場合には、撮像手段をその移
動範囲の限界位置まで移動した際に、図１１に示すよう
に観察画面上に内視鏡像の表示範囲ａを越えて撮像手段
の画面ｂを切り出すおそれがある。この場合には、観察
画面上には鉗子ｃが映っているが、その周辺の映像（図
１１中にハッチングで示す領域ｄ）が欠けてしまうの
で、観察画面がみにくくなる問題がある。

【０００９】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、装置全体を小形化し、格別に大きな設
置スペースを設ける必要がないうえ、常に観察画面に、
鉗子等の処置具とその周辺画像を表示させることがで
き、観察画面がみにくくなることを防止できる内視鏡装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は患者の体内に挿
入される内視鏡と、前記体内に挿入された処置具の先端
部の位置を検出する位置検出手段と、前記内視鏡によっ
て観察される内視鏡像を拡大する内視鏡像拡大手段と、
この内視鏡像拡大手段で拡大された内視鏡像の一部を撮
像する撮像手段と、前記位置検出手段の検出結果に応じ
て前記撮像手段を移動して前記内視鏡像の拡大画像の視
野を切換える視野切換え手段と、前記撮像手段内に中心
点が配置された基準円を設定し、その基準円が前記内視
鏡像拡大手段によって拡大された内視鏡像の中に配置さ
れるように制御する制御手段とを具備したものである。

【００１１】そして、処置具の先端の移動に追尾する状
態で内視鏡像の表示画面を自動的に切換える動作を行な
う場合には撮像手段の観察画面上に処置具を配置させる
位置（通常は画面中心）を中心点として配置された基準
円の領域を設定し、その領域が内視鏡像内に入るように
制御するようにしたものである。

【００１２】

【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６を参照して説明する。図１は内視鏡装置
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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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
作にともない処置具１５が遠隔的に開閉操作されるよう
になっている。

【００１８】また、鉗子１３の処置部１５の先端には色
マーカー（目標物識別手段）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。

【００１９】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（内視鏡像拡大手段）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
（広角視野形成手段）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。

【００２０】ここで、拡大光学系２１はズームレンズ２
３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２
６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。

【００２１】また、拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５
ａ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
はこれも図３に示すＸＹステージ用アクチュエータ１８
Ａ、例えば、ステッピングモーターが使用されている。
このＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａとしては他に
ＤＣサーボモーター、ボイスコイルモーターを使用して
も良い。

【００２２】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
モーター、ボイスコイルモーターを使用しても良い。

【００２３】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ＣＣＵ２８
ａ，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。

【００２４】また、第１、第２のＣＣＵ２８ａ，２８ｂ
にはビデオミキサー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（操作手段）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。

【００２５】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
（位置検出手段）３６と、この重心位置演算部３６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、この位置指令部３７にそれぞれ接続され
たＸＹステージ制御部（制御手段）３８およびズーム制
御部３９とが設けられている。

【００２６】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
（視野切換え手段）１８Ａが接続されている。そして、
この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１８
Ｂ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１
８Ｂにそれぞれ入力されるようになっている。

【００２７】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、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 内に挿入される状
態にセットされる。

【００２８】また、硬性鏡１の接眼部３にはＴＶカメラ
１８が取付けられている。そして、この硬性鏡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１
８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。

【００２９】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。

【００３０】さらに、広角光学系２２の第２のＣＣＤ２
５ｂ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、各画素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。

【００３１】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刺激値
（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。

【００３２】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、あらかじ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を明度１
に、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、
この逆の出力でもよい。

【００３３】ここで出力される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、及び
面積重心位置の画素データを出力する。

【００３４】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
としてもよいし、関心領域を抽出対象点に対して所定の
方向及び距離を有する位置としてもよい。後者の場合、
関心領域の抽出対象点に対する方向及び距離は、あらか
じめ術者が設定できる。

【００３５】さらに、この重心位置演算部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、あらかじめ設定されている抽出対
象点を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、あらかじめ
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。

【００３６】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ＯＮ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。このとき、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１
８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。

【００３７】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。このとき、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ＣＣＤ２
５ａ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観察が行えることになる。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。

【００３８】ここで、鉗子１３の処置部１５の先端部に
予め色マーカー１７を設け、そのマーカー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の処置部１５の色マーカー１７の位置が広
角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂによる観察範囲Ｒ₁
に配置されている状態で、処置対象部位の位置が拡大光
学系２１の撮像画像Ｒ₂ の中央からずれている場合には
ＴＶモニタ３２の画面を目視しながら医師等の処置者が
処置を行い難い状況となる。このような場合には、鉗子
１３の先端の処置部１５を処置対象部位の近傍位置に近
づけ、フットスイッチ３３の追尾用スイッチをＯＮ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 の中央に来
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。

【００３９】また、フットスイッチ３３のズーム用スイ
ッチをＯＮ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。

【００４０】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。

【００４１】次に、鉗子１３の先端部がＴＶモニタ３２
の画面の中央に配置されるように第１のＣＣＤ２５ａを
移動させる制御について説明する。ここで、内視鏡像の
全景は広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５ｂにて撮像さ
れる。そして、上述したように第２のＣＣＵ２８ｂを介
して視野変換制御ユニット３０内の色空間変換部３４に
入力され（Ｙ，Ｉ，Ｑ）、（Ｌ^*，ａ^*，ｂ^*）等の色抽
出に適した色空間に変換される。その後、抽出画像生成
部３５にて鉗子１３の処置部１５の先端の色マーカー１
７を抽出する。

【００４２】また、広角光学系２２での内視鏡像は図４
のＲＷで示される領域となる。このとき、第２のＣＣＤ
２５ｂはその領域ＲＷに内接する長方形ＴＷをＴＶモニ
タ３２上に表示できるように配置されている。

【００４３】今、広角光学系２２での内視鏡像上に図４
に示すような画面中心を原点Ｏとするｘ，ｙの座標軸を
設け、ＴＷの範囲をｘ方向に±３２０、ｙ方向に±２４
０と仮定する。重心位置演算部３６では、抽出画像生成
部３５で抽出した色マーカー１７の重心位置を上記の座
標系での値として出力する。

【００４４】また、拡大光学系２１での内視鏡像は、広
角光学系像ＲＷをｋ倍の倍率で拡大したものであり、図
４のＲＮで示される。ここで、拡大光学系２１にも広角
光学系２２と同様に図４に示すような画面中心を原点Ｏ
とするｘ，ｙの座標軸を設けると広角光学系２２でのｘ
＝３２０の点が拡大光学系２１の座標上で３２０×ｋの
位置に対応する。同様に、広角光学系２２でのｙ＝２４
０の点が２４０×ｋの位置に対応する。

【００４５】そして、上記拡大光学系２１の拡大画像は
第１のＣＣＤ２５ａにより撮像されてＴＶモニタ３２上
に表示される。このときＴＶモニタ３２上に表示される
拡大画像は、図４に示す拡大光学系２１で、ｘ方向に６
４０，ｙ方向に４８０の領域である（図４中でハッチン
グで示すＴＭ領域）。

【００４６】ここで、第１のＣＣＤ２５ａの移動範囲は
機械的に次のように制限されている。すなわち、第１の
ＣＣＤ２５ａの中心が図４中でＸＭＡＸ＋とＸＭＡＸ−
との間、およびＹＭＡＸ＋とＹＭＡＸ−との間の領域内
で移動できるように設定されている。

【００４７】今、重心位置演算部３６の出力が広角光学
系２２の座標値でｘ＝−３２０，ｙ＝２４０の点（Ｐ
_A ）とすると、鉗子１３の処置部１５先端の色マーカー
１７を観察するＴＶモニタ３２の画面中央に入れるため
には拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａの中心が拡大
光学系２１の座標値でｘ＝−３２０×ｋ，ｙ＝２４０×
ｋの点（Ｐ_B ）にくるようにＸＹステージ制御部３８に
よりＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａに指令を出せ
ば良いが、この場合にはＴＶモニタ３２の表示画面の左
上方には映像が出なくなる。

【００４８】従って、本実施の形態では次の手順で拡大
光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａの動作範囲を制限す
る。まず、図５に示すようにＴＶモニタ３２に表示され
る矩形状のＴＭ領域の中心Ｐから半径ｒの基準円を設定
する。

【００４９】このときの重心位置演算部３６の出力を
Ｘ，Ｙとし、Ｘ² ＋Ｙ² ≦（４００×ｋ−ｒ）² ‥‥‥（１）のときにはＸ，Ｙの位置に第１のＣＣＤ２５ａの中心が
配置されるようにＸＹステージを動かす。

【００５０】また、Ｘ² ＋Ｙ² ＞（４００×ｋ−ｒ）² ‥‥‥（２）のときは θ＝ｔａｎ^-1（Ｙ／Ｘ） ‥‥‥（３）とし、かつＸ´＝（４００×ｋ−ｒ）×ｃｏｓθ ‥‥‥（４−１）Ｙ´＝（４００×ｋ−ｒ）×ｓｉｎθ ‥‥‥（４−２）とし、Ｘ´，Ｙ´の位置に第１のＣＣＤ２５ａの中心が
配置されるようにＸＹステージを動かす。

【００５１】このように拡大光学系２１の第１のＣＣＤ
２５ａの動作範囲を制限することで、鉗子１３の先端の
色マーカー１７がＴＶモニタ３２の画面中央に来ると共
に鉗子１３の先端から距離ｒの範囲には必ず内視鏡像が
存在するようにＴＶモニタ３２上に表示することができ
る。なお、鉗子１３の位置は広角光学系２２を用いずに
拡大光学系２１によって検出するようにしても良い。

【００５２】次に、ＸＹステージ制御部３８の動作につ
いて、図６のフローチャートに基づいて説明する。今、
第１のＣＣＤ２５ａの中心が図５の点Ｐの位置にあるも
のとする。ここで、ＸＹステージ用アクチュエータ１８
Ａとしてステッピングモータを使う場合には、原点Ｏか
ら点ＰまでＸＹステージを動かすために必要となる駆動
パルス数ＰＬＳｘ₀ 、ＰＬＳｙ₀ がＸＹステージ制御部
３８のメモリに記憶されている。

【００５３】この状態で、鉗子１３の先端部が図５の点
Ｐ₀ まで移動されたのち、フットスイッチ３３の追尾用
スイッチがＯＮされる（ステップＳ１）と、重心位置演
算部３６の出力Ｘ，Ｙが（２）式の条件を満たすか否か
が判断される（ステップＳ２）。ここで、図５の点Ｐ₁
の場合には（２）式の条件を満たすので、（３）式、
（４−１）式，（４−２）式により、Ｘ₁ ，Ｙ₁ を算出
する（ステップＳ３）。

【００５４】次に、第１のＣＣＤ２５ａの中心が原点Ｏ
からＸ₁ ，Ｙ₁ の点Ｐ₁ に移動するのに必要なパルス数
ＰＬＳｘ₁ ，ＰＬＳｙ₁ が算出される（ステップＳ
４）。ここで、座標値とＸＹステージの位置との関係は
あらかじめ定まっており、第１のＣＣＤ２５ａの移動に
必要なスッテッピングモータのパルス数は容易に算出可
能となっている。

【００５５】次に、実際の移動に必要なパルス数ＰＬＳ
ｘ，ＰＬＳｙをＰＬＳｘ＝ＰＬＳｘ₁ −ＰＬＳｘ₀ （５）ＰＬＳｙ＝ＰＬＳｙ₁ −ＰＬＳｙ₀ （６）によって算出する（ステップＳ５）。このとき、ｘ方
向、ｙ方向の移動時間が同じとなるように、ＸＹステー
ジ用アクチュエータ１８ＡのＸＹ各方向の各モーターの
スピードを設定する（ステップＳ６）。

【００５６】続いて、ＸＹステージ用アクチュエータ１
８ＡのＸＹ各方向の各モーターを動かす（ステップＳ
７）。このとき、原点Ｏから移動後の第１のＣＣＤ２５
ａの中心位置までのパルス数をＰＬＳｘ₀ ＝ＰＬＳｘ₀ ＋ＰＬＳｘ（７）ＰＬＳｙ₀ ＝ＰＬＳｙ₀ ＋ＰＬＳｙ（８）としてＸＹステージ制御部３８のメモリに記憶する（ス
テップＳ８）。

【００５７】なお、ＸＹステージ用アクチュエータ１８
ＡのＸＹ方向の各モーターの動作は鉗子１３の手元側に
取り付けた図示しないスイッチが押されたときに行う構
成にしてもよい。また、上記鉗子１３の手元側のスイッ
チとフットスイッチ３３とをＯＲ接続し、どちらか一方
がＯＮとなったときにＸＹステージ用アクチュエータ１
８Ａが動作するようにしても良い。

【００５８】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、図５に示すようにＴＶモニタ３
２に表示される拡大光学系２１による撮影範囲内の矩形
状のＴＭ領域の中心Ｐから半径ｒの基準円を設定し、そ
の基準円が拡大光学系２１によって拡大された内視鏡像
の中に配置されるように拡大光学系２１の第１のＣＣＤ
２５ａの動作範囲を制限する状態に制御するＸＹステー
ジ制御部３８を設けたので、色マーカー１７のある鉗子
１３の先端をＴＶモニタ３２の画面中央に表示すること
ができると共に、鉗子１３の先端の周囲には必ず体腔内
の処置部周辺部位の映像が表示されている状態で鉗子１
３の先端を追尾する制御を行なうことができる。そのた
め、常にＴＶモニタ３２の観察画面に、鉗子１３等の処
置具とその周辺画像を表示させることができるので、Ｔ
Ｖモニタ３２の観察画面がみにくくなることを防止でき
る。

【００５９】また、図７は第１の実施の形態のＸＹステ
ージ制御部の動作の変形例を示すものである。一般に、
手で持っている鉗子１３を同じ位置に保持することは難
しく、小さく動く場合がある。この場合には第１のＣＣ
Ｄ２５ａの移動に必要なパルスＰＬＳｘ，ＰＬＳｙが小
さなときにはＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａが動
かないように設定することにより、ＴＶモニタ３２の画
面の揺らぎが少なくなると共に、ＸＹステージ用アクチ
ュエータ１８Ａのモーターの不要な回転を防止できる。

【００６０】図７の変形例はこのときのＸＹステージ制
御部３８の制御を示すフローチャートである。例えば、
今、第１のＣＣＤ２５ａの移動に必要なパルスＰＬＳ
ｘ，ＰＬＳｙの大きさのリミット値をＬＭＴとし、｜ＰＬＳｘ｜＜ＬＭＴ、かつ｜ＰＬＳｙ｜＜ＬＭＴを判断する（図７のステップＳ１２）。

【００６１】ここで、パルスＰＬＳｘ，ＰＬＳｙの大き
さがリミット値ＬＭＴよりも小さい場合には、ＸＹステ
ージ用アクチュエータ１８ＡのＸＹ各方向の各モーター
を動かさないように制御する。

【００６２】なお、リミット値は拡大光学系２１の倍率
ｋに応じて、変えても良い。ここで、拡大光学系２１の
倍率ｋが大きなときには鉗子１３の先端の小さな動きに
対しても第１のＣＣＤ２５ａは大きく動くので、拡大光
学系２１の倍率ｋが大きくなるに従ってＬＭＴ＝Ａ×ｋ（Ａは定数）に設定しても良い（図７のステップＳ１１）。

【００６３】また、図８（Ａ），（Ｂ）はＸＹステージ
制御部３８の動作のさらに別の変形例を示すものであ
る。すなわち、図８（Ａ）に示すように拡大光学系２１
の拡大画像のＴＭ領域に設定される半径ｒの基準円の中
心０_c は必ずしも拡大光学系２１の拡大画像のＴＭ領域
の中心０₁ にある必要はなく、ＴＭ領域の中心０₁ から
△ｘ，△ｙずらして配置しても良い。

【００６４】この場合にはＸＹステージ用アクチュエー
タ１８ＡのＸＹ各方向の各モーターを動かすパルス数に
拡大光学系２１の拡大画像のＴＭ領域の中心０₁ からの
変位量△ｘ，△ｙに相当するパルス数を増減してモータ
ーを動かす。

【００６５】また、拡大光学系２１の拡大画像のＴＭ領
域に設定される基準円の半径ｒは拡大光学系２１の拡大
画像のＴＭ領域に内接する円の半径ではなく、任意に設
定しても良い。

【００６６】また、広角光学系２２での内視鏡像ＲＷに
対する拡大光学系２１による内視鏡像ＲＮの倍率ｋを変
えた場合にはＴＶモニタ３２の画面上に同一のターゲッ
トが表示されるようにするために拡大光学系２１の拡大
画像のＴＭ領域を移動する必要がある。

【００６７】例えば、今、図８（Ｂ）に示すように倍率
ｋ₁ のとき第１のＣＣＤ２５ａの中心が点Ｐｚ₁ （ｘ
₁ ，ｙ₁ ）にあった状態から、倍率をｋ₂ に変更した場
合には、ＰＺ₁ に対応する画像上の点Ｐｚ₂ （ｘ₂ ，ｙ
₂ ）は拡大光学系２１の座標系上でｘ₂ ＝（ｘ₁ ／ｋ₁ ）×ｋ₂ ，ｙ₂ ＝（ｘ₁ ／ｋ₁ ）×ｋ₂ となる。

【００６８】従って、この場合には第１のＣＣＤ２５ａ
の中心の移動先をｘ₂ ，ｙ₂ として図６に示すフローチ
ャートに従ってＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの
ＸＹ方向の各モータを動かせば良い。

【００６９】また、図９（Ａ）〜（Ｃ）および図１０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
形態では第１の実施の形態の硬性鏡１と組合せて使用さ
れる２つの処置用鉗子４１，４２を設けたものである。

【００７０】ここで、第１の鉗子４１には図９（Ｂ）に
示すように患者の体腔内に挿入される細長い挿入部４３
と、この挿入部４３の基端部に連結された手元側のハン
ドル部４４とが設けられている。さらに、ハンドル部４
４には操作スイッチ４５が着脱自在に取り付けられてい
る。この操作スイッチ４５にはズームイン，ズームアウ
ト，追尾ＯＮに対応する３つの押しボタン等のスイッチ
要素４６ａ，４６ｂ，４６ｃがそれぞれ設けられてい
る。

【００７１】また、挿入部４３の先端部には処置部４７
が配設されている。そして、ハンドル部４４の開閉操作
にともない処置部４７が遠隔的に開閉操作されるように
なっている。さらに、挿入部４３の先端部には処置部４
７の近傍部位に第１の色マーカー４８が設けられてい
る。そして、この第１の鉗子４１は患者の腹壁部８等に
硬性鏡１の挿入場所とは別の挿入場所から穿刺されたト
ラカール４９を通して体腔内に挿入されている。

【００７２】また、第２の鉗子４２には図９（Ｃ）に示
すように患者の体腔内に挿入される細長い挿入部５０
と、この挿入部５０の基端部に連結された手元側のハン
ドル部５１とが設けられている。さらに、ハンドル部５
１には操作スイッチ５２が着脱自在に取り付けられてい
る。この操作スイッチ５２にはズームイン，ズームアウ
ト，追尾ＯＮに対応する３つの押しボタン等のスイッチ
要素５３ａ，５３ｂ，５３ｃがそれぞれ設けられてい
る。

【００７３】また、挿入部５０の先端部には処置部５４
が配設されている。そして、ハンドル部５１の開閉操作
にともない処置部５４が遠隔的に開閉操作されるように
なっている。さらに、挿入部５０の先端部には処置部５
４の近傍部位に第２の色マーカー５５が設けられてい
る。この第２の色マーカー５５は第１の鉗子４１の第１
の色マーカー４８とは異なる色に設定されている。そし
て、この第２の鉗子４２は患者の腹壁部８等に硬性鏡
１、第１の鉗子４１の挿入場所とは別の挿入場所から穿
刺されたトラカール５６を通して体腔内に挿入されてい
る。

【００７４】なお、第１の鉗子４１の３つのスイッチ要
素４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよび第２の鉗子４２の操作
スイッチ５２の３つのスイッチ要素５３ａ，５３ｂ，５
３ｃと、ズームイン，ズームアウト，追尾ＯＮの機能の
対応は図示しない制御装置により任意に変更可能となっ
ている。

【００７５】また、図１０に示すように視野変換制御ユ
ニット３０内には第１の鉗子４１の操作スイッチ４５お
よび第２の鉗子４２の操作スイッチ５２に接続されたス
イッチ検知部５７が設けられている。そして、第１の鉗
子４１の操作スイッチ４５および第２の鉗子４２の操作
スイッチ５２のＯＮ／ＯＦＦの状態はスイッチ検知部５
７により検出され、その結果は色空間変換部３４，抽出
画像生成部３５および位置指令部３７に入力されるよう
になっている。

【００７６】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、第１の鉗子４１の操作スイッチ４５および第２の
鉗子４２の操作スイッチ５２のＯＮ／ＯＦＦの状態を示
す情報はスイッチ検知部５７に入力される。

【００７７】今、術者が左手で操作している鉗子４２の
操作スイッチ５２上の追尾ＯＮの機能に対応するスイッ
チ要素５３ａが押されたとすると、色空間変換部３４，
抽出画像生成部３５では、鉗子４２の先端の色マーカー
５５の抽出に最適なパラメーターにて色マーカー５５を
抽出する。

【００７８】また、逆に右手で操作している鉗子４１上
の追尾ＯＮの機能に対応するスイッチ要素４６ｃが押さ
れると鉗子４１の先端の色マーカー４８を抽出するのに
最も適したパラメータが選択されて色マーカー４８が抽
出される。以下、色マーカー５５，４８の重心位置の演
算、ＸＹステージの制御は第１の実施の形態と同じであ
る。

【００７９】また、各スイッチ４５，５２のズームイ
ン，ズームアウトの機能に対応するスイッチが押された
ときには、ズーム制御部３９にてズームレンズが動かさ
れる。但し、ズームイン，ズームアウトはスイッチ４
５，５２のどちらが押されても動作するようにしても良
いし、片方のみ有効としても良い。

【００８０】また、色空間変換部３４，抽出画像生成部
３５にてあらかじめ色マーカー４８，５５を抽出し、各
色マーカー４８，５５の重心を重心位置演算部３６にて
演算しておき、追尾ＯＮのスイッチが押された方の鉗子
４１または４２の先端の色マーカー４８，５５に対応す
る重心位置のみを用いてＸＹステージを動かすようにし
ても良い。

【００８１】そこで、上記構成のものにあっては患者の
体腔内に硬性鏡１とは別の位置から挿入される２つの処
置用鉗子４１，４２を設け、各鉗子４１，４２にそれぞ
れ異なる色の色マーカー４８，５５を設けたので、術者
が操作している２つの処置用鉗子４１，４２のどちらで
も先端を追尾することができる。

【００８２】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。

【００８３】記（付記項１）体腔内に挿入された処置具先端部の位置
を検出する手段と、内視鏡像を拡大する手段と、その一
部を撮像する手段と、上記位置を検出する手段の結果に
応じて上記撮像手段を移動する手段と、を有する内視鏡
システムにおいて、上記撮像する手段内に中心を持つ円
を定義し、その円が上記拡大する手段にて拡大された内
視鏡像の中にあるように制御する制御手段を有すること
を特徴とする内視鏡システム。

【００８４】（付記項１の目的）常に観察画面に、鉗
子とその周辺画像が表示されるようにすることを目的と
する。（付記項１の作用）観察画面（撮像手段）上の鉗子を
位置させる位置（通常は画面中心）を中心とする領域を
定義し、その領域が内視鏡像内に入るように制御するよ
うにした。

【００８５】（付記項１の効果）鉗子先端を観察する
ＴＶ画面の任意の位置に常に位置するように追尾ができ
ると共に鉗子の周辺画像が表示される。（付記項２）付記項１において、円の中心は撮像手段
の中心である内視鏡システム。

【００８６】（付記項３）付記項１において、円の半
径は撮像手段で撮像された映像をモニターに表示したと
きの画面に内接する半径である内視鏡システム。（付記項４）付記項１において、位置を検出する手段
は、内視鏡像を分配し、上記分配した像から処置具先端
部の位置を検出することを特徴とする内視鏡システム。

【００８７】（付記項４´）付記項１において、位置
を検出する手段は、拡大した内視鏡像の一部を撮像した
像から処置具先端部の位置を検出することを特徴とする
内視鏡システム。

【００８８】（付記項５）付記項４において、分配し
た像と拡大した像に各々座標系を設定し、各座標径を倍
率ｋで関係付けて処置具先端位置を決めることを特徴と
する内視鏡システム。

【００８９】（付記項６）付記項１において、処置具
先端部の移動量が小さい場合には撮像手段を移動させな
いことを特徴とする内視鏡システム。（付記項７）付記項６において、移動させない限界値
を拡大率に応じて変えることを特徴とする内視鏡システ
ム。

【００９０】（付記項８）付記項１において、拡大倍
率が変わったときに倍率が変わる前と同一点が撮像手段
中心に来るように撮像手段を移動することを特徴とする
内視鏡システム。

【００９１】（付記項９）付記項１において、撮像手
段の移動を規制するスイッチを設けたことを特徴とする
内視鏡システム。（付記項１０）付記項９において、スイッチは処置具
手元側のハンドスイッチである内視鏡システム。

【００９２】（付記項１１）付記項９において、スイ
ッチはフットスイッチである内視鏡システム。（付記項１２）付記項９において、スイッチは処置具
手元側のハンドスイッチとフットスイッチをＯＲ接続し
たものである内視鏡システム。

【００９３】（付記項１３）体腔内に挿入された処置
具先端部の位置を検出する手段と、内視鏡像を拡大する
手段と、その一部を撮像する手段と、上記位置を検出す
る手段の結果に応じて上記撮像手段を移動する手段と、
を有する内視鏡システムにおいて、複数の処置具先端位
置を識別する手段と、識別された処置具先端の位置に応
じて撮像手段を移動させることを特徴とする内視鏡シス
テム。

【００９４】（付記項１４）付記項１３において、識
別する手段は各処置具の手元側に取り付けたハンドスイ
ッチである内視鏡システム。（付記項１５）付記項１３において、識別する手段は
フットスイッチである内視鏡システム。

【００９５】（付記項１６）付記項１３において、識
別する手段は手元側に取り付けたハンドスイッチとフッ
トスイッチをＯＲ接続したものである内視鏡システム。（付記項１７）付記項１３において、識別する手段は
画像処理である内視鏡システム。

【００９６】（付記項１８）付記項１７において、画
像処理は色抽出である内視鏡システム。（付記項１９）付記項１７において、識別は画像処理
のパラメータを変更する事により行うことを特徴とする
内視鏡システム。

【００９７】（付記項２０）付記項１９において、パ
ラメータの変更はスイッチ操作により行うことを特徴と
する内視鏡システム。（付記項２１）付記項２０において、スイッチは各処
置具の手元側に取り付けたハンドスイッチである内視鏡
システム。

【００９８】（付記項２２）付記項２０において、ス
イッチはフットスイッチである内視鏡システム。（付記項２３）付記項２０において、スイッチは手元
側に取り付けたハンドスイッチとフットスイッチをＯＲ
接続したものである内視鏡システム。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば装置全体を小形化し、格
別に大きな設置スペースを設ける必要がないうえ、常に
観察画面に、鉗子等の処置具とその周辺画像を表示させ
ることができ、鉗子先端を観察するＴＶ画面の任意の位
置に常に位置するように鉗子の追尾ができると共に、観
察画面がみにくくなることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す内視鏡装置
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、（Ｂ）はＴ
Ｖモニタの画面を示す平面図。

【図３】第１の実施の形態の画像処理ユニットの概略
構成図。

【図４】第１の実施の形態の第１のＣＣＤの移動制御
動作を説明するための説明図。

【図５】第１の実施の形態の第１のＣＣＤの動作範囲
の制限状態を説明するための説明図。

【図６】第１の実施の形態のＸＹステージ制御部の動
作を説明するためのフローチャート。

【図７】第１の実施の形態のＸＹステージ制御部の動
作の変形例を説明するためのフローチャート。

【図８】ＸＹステージ制御部の動作のさらに別の変形
例を説明するための説明図。

【図９】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態の概略構
成図、（Ｂ）は本実施の形態の第１の鉗子を示す側面
図、（Ｃ）は、本実施の形態の第２の鉗子を示す側面
図。

【図１０】第２の実施の形態の画像処理ユニットの概
略構成図。

【図１１】従来例を説明するための説明図。

【符号の説明】

１…硬性鏡（内視鏡）、１０…スコープホルダー（内視
鏡保持手段）、１８Ａ…ＸＹステージ用アクチュエータ
（視野切換え手段）、２１…拡大光学系（撮像光学
系）、２２…広角光学系（撮像光学系）、２５ａ…第１
のＣＣＤ（撮像手段）、２５ｂ…第２のＣＣＤ（撮像手
段）、３２…ＴＶモニタ（映像表示手段）、３６…重心
位置演算部（位置検出手段）、３８…ＸＹステージ制御
部（制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者の体内に挿入される内視鏡と、前記
体内に挿入された処置具の先端部の位置を検出する位置
検出手段と、前記内視鏡によって観察される内視鏡像を
拡大する内視鏡像拡大手段と、この内視鏡像拡大手段で
拡大された内視鏡像の一部を撮像する撮像手段と、前記
位置検出手段の検出結果に応じて前記撮像手段を移動し
て前記内視鏡像の拡大画像の視野を切換える視野切換え
手段と、前記撮像手段内に中心点が配置された基準円を
設定し、その基準円が前記内視鏡像拡大手段によって拡
大された内視鏡像の中に配置されるように制御する制御
手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。