JPH09266882A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は内視鏡による観察画像のふらつきを抑
制するとともに、必要な場合には自動的に目標物の追尾
動作を行うことができる操作性のよ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３２の画面を追尾エリアＲ₃ と
非追尾エリアＲ₄ とに分離するエリア分離帯Ｓを設け、
ＴＶモニタ３２の画面内の非追尾エリアＲ₄ に目標物が
位置している状態ではＸＹステージ制御部の動作を停止
状態に切換えるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は体腔内に挿入される
内視鏡を通して体腔内を観察す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
個に患者の体腔内に挿入され、体腔内に挿入された鉗子
等の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】また、例えば特開平５−３３７１１８号公
報には内視鏡による観察画像を表示するモニタ装置に表
示される観察視野内の処置具の先端部分等の目標物を識
別する目標物識別手段を設けるとともに、目標物の位置
を検出する位置検出手段により検出された位置情報に基
づいて、内視鏡を支持するマニピュレータを駆動するこ
とにより、目標物を追尾する状態で内視鏡の視野の変換
操作を自動化する構成にした装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−３３７
１１８号公報の装置では鉗子の先端等の目標物を常時画
面の略中心に位置させるように追尾している。しかしな
がら、この場合にはモニタ装置に表示される内視鏡によ
る観察画像が鉗子の移動にともない常に移動することに
なるので、患部の治療や、検査等の作業にともない鉗子
を動かすたびにモニタ装置の表示画面がふらふら動くた
め、患部の観察や、処置がしにくい不具合がある。

【０００５】さらに、同公報の装置では鉗子の移動を追
尾してモニタ装置の表示画面を切換える追尾機能をオン
・オフ操作する追尾スイッチを設け、この追尾スイッチ
をオン操作したときのみ、追尾動作を開始する点も開示
されている。しかしながら、この場合には追尾機能をオ
ン・オフ操作するたびに使用者が手指によって追尾動作
スイッチを押圧する面倒な操作が必要になるので、鉗子
使用時の患部の観察や、処置の作業性の向上を図るうえ
で問題がある。

【０００６】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、内視鏡による観察画像のふらつきを抑
制することができるとともに、処置具使用時の患部の観
察や、処置の作業中に目標物の追尾動作スイッチを格別
にオン・オフ操作する必要がなく、必要な場合には自動
的に目標物の追尾動作を行うことができる操作性のよい
内視鏡装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は内視鏡と、この
内視鏡による観察視野内の画像を表示する画面を備えた
表示手段と、この表示手段に表示される前記観察視野内
の目標物を識別する目標物識別手段と、前記目標物の位
置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により
検出された位置情報に基づいて、前記目標物を追尾する
状態で前記内視鏡の視野を移動させる観察視野移動手段
と、前記表示手段の画面を追尾エリアとこの追尾エリア
以外の非追尾エリアとに分離するエリア分離手段と、前
記表示手段の画面内の前記非追尾エリアに前記目標物が
位置している状態では前記観察視野移動手段の動作を停
止状態に切換える動作切換え機能を備えた制御手段とを
具備したものである。

【０００８】そして、本発明では内視鏡による観察視野
内の目標物が表示手段の画面内の追尾エリアに位置して
いる状態では観察視野移動手段の動作をオン状態で保持
することにより、目標物が表示手段の画面内から外れる
ことを防止するとともに、内視鏡による観察視野内の目
標物が表示手段の画面内の非追尾エリアに位置している
状態では観察視野移動手段の動作を停止状態に切換える
ことにより、内視鏡による観察画像のふらつきを抑制す
るようにしたものである。

【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（内視鏡）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。

【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。

【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。

【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。

【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１３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。

【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
（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）２
２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２
３と、結像レンズ２４と、モザイクフィルタ付きの単板
ＣＣＤ（第１のＣＣＤ）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（第２のＣＣＤ）２５ｂとか
ら構成されている。

【００１８】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、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のＸ，Ｙステージ用の２
つのステージ用アクチュエータ１８ａが使用されてい
る。

【００１９】さらに、拡大光学系２１のズームレンズ２
３の駆動源としては、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のズーム用
アクチュエータ１８ｂが使用されている。

【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内の図示しないＸ，Ｙステージのステージ用ア
クチュエータ１８ａ、ズーム用アクチュエータ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３
０に接続される。

【００２１】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（表示手段）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３
０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にはオート追尾スイッチ３
３ａ、常時追尾スイッチ３３ｂ、スイッチＯＮ時追尾ス
イッチ３３ｃの３種類の各追尾機能用スイッチおよびズ
ーム用スイッチ３３ｄが設けられている。

【００２２】また、ＴＶモニタ３２の画面全体には図２
（Ｂ）に示すように広角光学系２２の第２のＣＣＤ２５
ｂによる観察範囲Ｒ₁ が表示されるようになっている。
なお、図２（Ｂ）中で、参照符号Ｒ₂ は拡大光学系２１
の第１のＣＣＤ２５ａの撮像範囲を示すものである。

【００２３】さらに、ＴＶモニタ３２の拡大光学系２１
の撮像範囲Ｒ₂ 内には図４および図５中に点線で示すよ
うに略矩形状のエリア分離帯（エリア分離手段）Ｓが設
定されている。そして、ＴＶモニタ３２の撮像範囲Ｒ₂
内におけるエリア分離帯Ｓの外側領域によって追尾エリ
アＲ₃ 、エリア分離帯Ｓの内側領域によって非追尾エリ
アＲ₄ とが分離されている。

【００２４】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（位置検出手段）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（制御手段）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（観察視野移動手
段）３８およびズーム制御部３９とが設けられている。

【００２５】ここで、ＸＹステージ制御部３８にはＴＶ
カメラユニット１８内のステージ用アクチュエータ１８
ａ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。

【００２６】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、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、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（広角光学系２２の第２のＣＣＤ
２５ｂによる観察範囲）Ｒ₁ 内に挿入される状態にセッ
トされる。

【００２７】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。

【００２８】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、広い範
囲の体腔内の観察像が得られる。

【００２９】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
像は視野変換制御ユニット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、
視野変換制御ユニット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。

【００３０】ここで、映像信号のフォーマットがＮＴＳ
Ｃであれば、Ｙ，Ｅ_Q ，Ｅ_I 信号から色差信号（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。

【００３１】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、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。なお、
この逆の出力でもよい。

【００３２】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。

【００３３】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ＴＶモニタ３２の画面上の画素デー
タ、例えばＴＶモニタ３２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。

【００３４】ここで、フットスイッチ３３のスイッチＯ
Ｎ時追尾スイッチ３３ｃをオン操作することにより、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内のＸ，Ｙステージのそれ
ぞれのステージ用アクチュエータ１８ａに制御信号が出
力され、Ｘ，Ｙ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１８内のＸ，Ｙステージ用の２つの
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。

【００３５】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にはその拡大画像の１部のみが結像される。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。

【００３６】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、それぞれ視野変換制御ユニット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の撮像範囲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
者が処置を行ない難い状況となる。このような場合に
は、鉗子１３の先端を処置対象部位の近傍位置に近づ
け、鉗子１３の処置部１５によって処置対象部位を把持
させた状態で、フットスイッチ３３のスイッチＯＮ時追
尾スイッチ３３ｃをオン操作すると、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の撮像範囲Ｒ₂ の中央に来るように第１のＣＣＤ
２５ａ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なわ
れる。

【００３７】次に、オート追尾スイッチ３３ａが押され
ると、図４、５に示すように制御される。すなわち、色
マーカー１７が非追尾エリアＲ₄ 内に配置されている場
合（色マーカー１７が追尾エリアＲ₃ （撮像範囲Ｒ₂ と
点線のエリア分離帯Ｓで挟まれた範囲）に位置しない場
合）は、位置指令部３７は、ＸＹステージ制御部３８に
対して何の指示も出さない。そのため、この場合には鉗
子１３の先端の処置部１５を自動的に追尾する状態での
ＴＶモニタ３２の画面の視野変換が行われないので、処
置部１５を微妙に移動させ、患部を処置する作業中にＴ
Ｖモニタ３２の画面の視野変換が行われて画面がふらつ
くことが防止される。

【００３８】また、１か所の患部の処置が終わり、続い
て鉗子１３の先端の処置部１５を他の場所の次の患部に
移動する際には鉗子１３の先端の処置部１５の移動量が
大きくなるので、図５に示すようにＴＶモニタ３２の画
面の撮像範囲Ｒ₂ から処置部１５が外れそうになる。こ
のとき、処置部１５の色マーカー１７がＴＶモニタ３２
の画面の追尾エリアＲ₃ に入ると、鉗子１３の先端の処
置部１５を自動的に追尾する状態でのＴＶモニタ３２の
画面の視野変換動作が開始される。そのため、この場合
には位置指令部３７は、ＸＹステージ制御部３８に対し
て色マーカー１７を撮像範囲Ｒ₂ の中心部Ｃに移動させ
る状態に制御するので、次の患部がＴＶモニタ３２の画
面のほぼ中央に位置された状態にＴＶモニタ３２の画面
の視野変換動作が行われ、処置しやすい状態となる。

【００３９】次に、常時追尾スイッチ３３ｂが押される
と、位置指令部３７は、色マーカー１７がＴＶモニタ３
２の撮像範囲Ｒ₂ の中心部Ｃに常に位置するようにＸＹ
ステージ制御部３８を制御する。

【００４０】また、フットスイッチ３３のズーム用スイ
ッチ３３ｄ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内の図
示しないズームレンズ駆動用アクチュエータに伝達さ
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、ズームレンズ駆動用アクチ
ュエータ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。

【００４１】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なう。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。

【００４２】また、色マーカー１７の種類は複数設定可
能である。例えば、複数の鉗子１３の処置部１５の先端
にそれぞれ異なる色マーカー１７が設けられている場合
には視野変換制御ユニット３０にあらかじめ記憶させて
ある抽出対象色の設定を切り換えることで、任意の鉗子
１３の処置部１５の先端に第１のＣＣＤ２５ａの視野を
追尾させることができる。

【００４３】また、ビデオミキサー３１は第１，第２の
ＣＣＵ２８ａ，２８ｂからの出力信号を受け、第１のＣ
ＣＤ２５ａによる拡大画像および第２のＣＣＤ２５ｂに
よる広角画像の２画像を同時に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とをＴＶモニタ３２の画面
上に同時に表示させ、観察することができる。このと
き、ＴＶモニタ３２の画面上には第１のＣＣＤ２５ａに
よる拡大画像、または第２のＣＣＤ２５ｂによる広角画
像のいずれか一方のみの画像表示に切換えることも行な
える。

【００４４】そこで、上記構成の本実施の形態によれば
次の効果を奏する。すなわち、術者の好みにより、ある
いは手技の種類により、フットスイッチ３３のオート追
尾スイッチ３３ａ、常時追尾スイッチ３３ｂ、スイッチ
ＯＮ時追尾スイッチ３３ｃの３種類の各追尾機能用スイ
ッチの追尾モードを適宜切換えて使用できるため、操作
性が非常によい。

【００４５】さらに、本実施の形態によれば、オート追
尾スイッチ３３ａのオン操作時のオート追尾モードを選
択することにより、鉗子１３の操作中に、鉗子１３の先
端の処置部１５がＴＶモニタ３２の画面の非追尾エリア
Ｒ₄ 内からエリア分離帯Ｓの外側の追尾エリアＲ₃ に移
動した時点で、鉗子１３の先端の処置部１５を自動的に
追尾する状態でのＴＶモニタ３２の画面の視野変換動作
が開始されるようにしたので、ＴＶモニタ３２の画面の
撮像範囲Ｒ₂ から鉗子１３の先端の処置部１５が外れそ
うになっても従来のように使用者がいちいちスイッチＯ
Ｎ時追尾スイッチ３３ｃをオン操作する面倒な操作が省
略でき、装置全体の操作性の向上を図ることができる。

【００４６】また、硬性鏡１のＴＶカメラユニット１８
に関心領域の拡大画像を得る拡大光学系２１と、関心領
域周辺の広角画像を得る広角光学系２２とを設けたの
で、関心領域の拡大画像と関心領域周辺の広角画像とを
同時に撮像することができる。

【００４７】さらに、関心領域の拡大画像を鉗子１３の
処置部１５の先端の色マーカー１７の位置に追尾させた
状態でＴＶモニタ３２の画面上に表示される第１のＣＣ
Ｄ２５ａの拡大画像の視野変換を行なう視野変換制御ユ
ニット３０を組み込んだことにより、ＴＶモニタ３２の
画面上に表示される第１のＣＣＤ２５ａの拡大画像の視
野変換を鉗子１３の処置部１５の動きに合わせて迅速に
行うことができる。そのため、ＴＶモニタ３２の画面上
に表示される画像の視野変換を従来のように内視鏡保持
者が行う必要がないので、視野変換操作の簡略化、迅速
性の向上等を図り、内視鏡保持者の負担低減を図ること
ができる。

【００４８】さらに、ＴＶモニタ３２の画面上に表示さ
れる第１のＣＣＤ２５ａの拡大画像の視野変換を従来の
ように電動マニピュレータを使用する他のシステムと組
み合わせることなく、簡単な構成によって実現でき、装
置全体の構成を簡素化することができる。

【００４９】また、鉗子追尾機能の動作時にはＴＶモニ
タ３２の画面上に表示される拡大光学系２１の第１のＣ
ＣＤ２５ａによる拡大画像よりも広範囲の広角光学系２
２の第２のＣＣＤ２５ｂによる広角画像の表示範囲内全
体に渡って鉗子１３の処置部１５の先端位置が検出で
き、ＴＶモニタ３２の画面上に表示される観察視野の変
換操作を自動化する際の視野変換範囲を広げることがで
きる。

【００５０】なお、本実施の形態の視野変換動作によ
り、抽出対象点を位置させたいＴＶモニタ３２の画面上
の位置の設定は適宜変更が可能である。さらに、第１，
第２のＣＣＤ２５ａ，２５ｂは３枚のＣＣＤでそれぞれ
Ｒ・Ｇ・Ｂの画像を撮像する３板式ＣＣＤでもよい。ま
た、第１のＣＣＤ２５ａの代わりに結像レンズ２４をＸ
Ｙステージに装着し、視野変換を行わせてもよい。ま
た、鉗子１３の処置部１５の先端位置の画像上の位置検
出手段としては、鉗子１３の先端形状の特徴量（エッジ
等）抽出によるパターンマッチングによるものや、この
パターンマッチングと前記色抽出とを組合せたものでも
よい。

【００５１】さらに、色マーカー１７は鉗子１３の処置
部１５の先端に着脱自在な部材で、構成してもよい。ま
た、視野変換・ズームの動作スイッチとしては、フット
スイッチ３３の他に、鉗子１３のハンドル部１６に着脱
可能に取付けられるハンドスイッチでもよい。

【００５２】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、図４、図５に示すＴＶモニタ３２の画
面の撮像範囲Ｒ₂ の若干外側に追尾エリアＲ₃ を設定し
てもよいし、或いは図４、図５に示すＴＶモニタ３２の
画面の追尾エリアＲ₃ をもう少し内側（中央側）に設定
するなど、適宜設定できることはいうまでもない。

【００５３】また、図６乃至図８は本発明の第２の実施
の形態を示すものである。図６は本実施の形態における
内視鏡装置の実施状況を示している。同図中、１０１は
腹壁であり、腹壁１０１の内側の腹腔（体腔）１０２は
図示しない気腹針によって例えば炭酸ガスを送り込むこ
とにより膨脹（気腹）させられている。この腹腔１０２
内には腹壁１０１を穿刺貫通する別々のトラカール１０
３，１０４を通じて硬性の内視鏡１０５と処置具１０６
が挿入されている。

【００５４】前記内視鏡１０５は手術台１０７に固定さ
れた内視鏡支持具（手段）１０８によってある任意の適
宜な位置において固定的に保持されている。つまり、内
視鏡支持具１０８は手術台１０７に対してＡ方向に移動
自在に取り付けられた基台部１１１を有し、基台部１１
１には支柱１１２が立設されている。

【００５５】支柱１１２の上端には基部アーム１１３が
支柱１１２を中心として水平方向Ｂにおいて回転自在に
取り付けられている。基部アーム１１３の回動端にはリ
ンク機構を保持する保持アーム１１４が上下方向Ｃにお
いて回転自在に取り付けられている。リンク機構１１５
は複数のリンク１１６を平行に連結して構成した平行リ
ンク連鎖機構からなり、その一端側の一対のリンク１１
６ａが前記基部アーム１１３に対して揺動自在に支持さ
れている。リンク機構１１５の他端には前記内視鏡１０
５を挾持して保持する装着具１１７が設けられている。

【００５６】また、移動自在な各連結部分は例えば締付
けねじ１１８や、摩擦力によって各変位した位置に仮固
定されるようになっている。したがって、手で内視鏡支
持具１０８に力を加えて回動または変形させれば、前記
内視鏡１０５の位置を変えることができるとともに、そ
の位置に締付けねじ１１８や、摩擦力によって固定的に
位置させておける。

【００５７】前記内視鏡１０５の接眼部にはＴＶアダプ
タ１２１が装着されており、このＴＶアダプタ１２１は
これに内蔵したＣＣＤにより内視鏡１０５を通じての体
腔内視野像を撮像する。このＴＶアダプタ１２１で得ら
れる撮像信号は信号コード１２２を通じて図８に示す後
述する画像プロセッサ１２３に伝送される。さらに内視
鏡画像のデータは画像メモリ回路１２４によって記憶さ
れる（記憶手段）。

【００５８】また、内視鏡１０５はその体外に位置する
部分に磁気式３次元位置センサ（装置）１２５の構成要
素の１つである磁気ソース１２６が着脱自在に取り付け
られており、一方、トラカール１０４の体外に位置する
部分には同じく磁気式３次元位置センサ１２５を構成す
る他の構成要素である磁気センサ１２７が着脱自在に取
り付けられている。

【００５９】磁気ソース１２６と磁気センサ１２７は例
えばそれぞれ直角に交わる３つの軸ｘ，ｙ，ｚに対応し
た３つのコイル部を有している。磁気ソース１２６のコ
イル部には時間的にずれたパルスの通電がなされること
により３軸に異なる磁界を発生する。磁気センサ１２７
はその磁界を各コイル部で検出する。

【００６０】磁気センサ１２７の検出信号は位置検出回
路１２８によって演算され、それ自身の３次元位置が求
められる。この場合、磁気ソース１２６を仮の不動点と
見なし、これに対する磁気センサ１２７の３次元的な位
置、つまり、ｘ，ｙ，ｚの３軸位置データとその各軸ま
わりの回転移動量を求める。さらに、体外に位置する磁
気センサ１２７の設置位置から体内に位置する処置具１
０６の処置用先端部１２９の位置を回転・並進の座標変
換方式によって算出し、体腔内に位置する処置具１０６
の先端部１２９の位置情報を求める。これらによって位
置検出手段を構成している。

【００６１】さらに、画像メモリ回路１２４によって記
憶された内視鏡画像のデータは画像の一部を切り出して
抽出し、この画面部を追従的にＴＶモニタ（映像表示手
段）１３１に映し出すようになっている。このための画
像移動手段１３２は画像切出し位置制御回路１３３を備
える。

【００６２】この画像切出し位置制御回路１３３は前記
位置検出回路１２８によって検出した処置具１０６の特
定部位、例えばその先端部１２９の位置情報から画像メ
モリ回路１２４に記憶した画像データから処置具先端部
付近の画像データを抽出し、ＴＶモニタ１３１に拡大し
て映し出す。画像移動手段１３２には、抽出してＴＶモ
ニタ１３１に映し出される画像の移動速度を規制するた
めの画像移動速度規制回路１３４が設けられている。ま
た画像移動手段１３２の動作は、操作スイッチ、例えば
ハンドスイッチ１３６の操作によって開始されるように
なっている。

【００６３】また、この画像移動手段１３２の動作は電
気的な処置動作中、エネルギーを利用して生体処理を行
なう生体処置装置（手段）の動作を、例えば電気メス１
３７の動作中には作動しないように作動停止制御回路１
３５に接続されている。

【００６４】次に、この内視鏡装置の作用を説明する。
まず、磁気式３次元位置センサ１２５における磁気ソー
ス１２６に内視鏡画像上での位置と、磁気センサ１２７
で得られた位置との関係を付けるため、内視鏡１０５の
視軸に座標軸の１つを一致させるようにして磁気ソース
１２６を内視鏡１０５の手元側に着脱自在に取り付け
る。

【００６５】一方、処置具１０６の手元側部分に着脱自
在に取り付けられている磁気センサ１２７は、磁気ソー
ス１２６についての基準座標系に対する各軸の位置と回
転角が検出されるため、この検出した情報を用いて位置
検出回路１２８にて回転・並進の座標変換演算を行い、
処置具１０６の先端部の位置を算出する。

【００６６】内視鏡観察下で処置具１０６を用いて処置
を行う場合等に処置具１０６の先端部の位置が変わる
と、画像移動手段１３２が次のように動作する。まず、
内視鏡１でとらえた体腔内の観察視野像はその接眼部に
装着したＴＶアダプタ１２１に内蔵したＣＣＤにより撮
像され、この撮像信号は画像プロセッサ１２３によりビ
デオ信号に変換された後、画像メモリ回路１２４に入力
される。

【００６７】この画像メモリ回路１２４に記憶された内
視鏡画像のデータにおける、その画像の一部を、画像切
出し位置制御回路１３３からの制御信号により切り出
し、この抽出した画像をＴＶモニタ１３１に拡大して表
示する（図７の（ａ）を参照）。この画像切出し位置制
御回路１３３は位置検出回路１２８で得られた処置具１
０６の先端位置に画像中の処置具先端位置を不変とする
係数を掛けることで制御情報を求め、この制御情報を画
像メモリ回路１２４に送る。すると処置具１０６の先端
位置の移動に応じて画像の切り出し位置が制御され、画
像中の処置具１０６の先端位置が不変となる。言い換え
るとＴＶモニタ１３１での画像が処置具１０６の先端を
基準として追尾して移動する（図７の（ｂ）を参照）。

【００６８】この場合、画像移動速度規制回路１３４は
画像切出し位置制御回路１３３からの単位時間当たりの
位置制御情報が設定値を超えた場合、制御指令を設定値
ごとに分けて出す。よって、急激な処置具１０６の移動
が起こった場合も、瞬時に画面が切り換わることがな
く、滑らかにかつ連続的に画像が移動する。このため、
その状況を明確に把握できる。なお、この追尾動作は、
ハンドスイッチ１３６がオンされている間のみ、画像切
出し位置制御回路１３３に動作制御信号を送りその動作
を行わせる。

【００６９】一方、電気メス１３７を作動させて処置し
ている間はこれのモニター信号が作動停止制御回路１３
５に制御信号として送られ、その間は、仮にハンドスイ
ッチ１３６がオン操作されても画像切出し位置制御回路
１３３の動作を停止させ続ける。

【００７０】なお、ハンドスイッチ１３６はフットスイ
ッチまたは音声認識入力装置に置き換え、または併用し
てもよい。また、電気メス等の処置としては電気メス１
３７に限らず、レーザー装置やマイクロ波メスでもよ
い。また、磁気ソース１２６は磁気センサ１２７の検出
可能範囲内であれば、内視鏡１０５以外の任意の場所に
設置することが可能である。但し、内視鏡支持具１０８
の基準座標位置との位置関係がわかり、かつ内視鏡支持
具１０８の基準座標系に基づいた内視鏡１０５の処置先
端の位置が算出可能なように内視鏡支持具１０８に角度
センサなどの姿勢検出手段を設ける必要がある。

【００７１】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１０６を基準とした切出
し画面の追尾を電子的に行うことができ、従前のように
機械的な機構部や配線を有する電動ホルダやマニュピレ
ーターを用いる必要がない。現存の内視鏡支持具１０８
を用いて実現できる。このため、コンパクトな装置の構
成が得られ、かつ安価な内視鏡下手術装置を提供するこ
とができる。また、そのセッティングが容易であり、使
用勝手がよい。

【００７２】さらに、電気メス等の処置と画像移動処理
を同時に行えないようにする規制手段を設けたことによ
り、術者が誤って画像移動実行中に処置装置を作動させ
たり、その逆を行ってしまってもノイズによる誤動作が
起きない。

【００７３】また、本実施の形態によれば、トラカール
１０４の体外に位置する部分に磁気式３次元位置センサ
１２５の磁気センサ１２７を取り付けたので、処置具１
０６を複数本入れ替えて使用する場合でも、複数本の処
置具１０６の全てに磁気センサ１２７を設ける必要がな
く、また体腔内への出し入れの度に磁気センサ１２７を
処置具１０６に付け替える必要がないため、操作性が非
常によい。

【００７４】なお、本実施の形態でも第１の実施の形態
と同様にフットスイッチ３３のオート追尾スイッチ３３
ａ、常時追尾スイッチ３３ｂ、スイッチＯＮ時追尾スイ
ッチ３３ｃの３種類の追尾用スイッチを設けてもよい。

【００７５】また、図９は本発明の第３の実施の形態を
示すものである。本実施の形態は第２の実施の形態の内
視鏡１０５、ＴＶアダプタ１２１の代わりに以下のよう
にしたものである。

【００７６】すなわち、本実施の形態では内視鏡１４１
の後部に立体ＴＶアダプタ１４２を設け、使用者の目に
付けるメガネ状のフェースマウンティッドディスプレイ
１４３に内視鏡１４１による観察像を立体画像として表
示する構成にしたものである。

【００７７】ここで、立体ＴＶアダプタ１４２には内視
鏡１４１の対物光学系から送られる観察像の光路を左右
に分割するミラー１４４と、左右の結像レンズ１４５
ａ，１４５ｂと、横長（例えば縦横比１６：９のハイビ
ジョン用）のＣＣＤ１４６とが内蔵されている。

【００７８】また、フェースマウンティッドディスプレ
イ１４３には液晶（ＬＣＤ）モニタ１４７が設けられて
いる。なお、この液晶モニタ１４７も横長（例えば縦横
比１６：９のハイビジョン用）のもので構成されてい
る。さらに、ＣＣＤ１４６はカメラコントロールユニッ
ト（以下ＣＣＵ）１４８を介して液晶モニタ１４７の液
晶（ＬＣＤ）駆動回路１４９に接続されている。

【００７９】そして、ＣＣＤ１４６の出力信号は、ＣＣ
Ｕ１４８にて映像信号に変換され、ＬＣＤ駆動回路１４
９を介してフェースマウンティッドディスプレイ１４３
の液晶モニタ１４７に表示される。このとき、内視鏡１
４１の観察画像は、ミラー１４４で左右像に分割された
のち、１枚のＣＣＤ１４６の左目部分１４６ａ、右目部
分１４６ｂにそれぞれ結像される。そのため、フェース
マウンティッドディスプレイ１４３の１枚の液晶モニタ
１４７の左目部分１４７ａ、右目部分１４７ｂには上記
ＣＣＤ１４６で撮像された左右像がそれぞれ表示され
る。

【００８０】そこで、上記構成のものにあっては内視鏡
１４１の後部に立体ＴＶアダプタ１４２を設け、使用者
の目に付けるフェースマウンティッドディスプレイ１４
３の液晶モニタ１４７に内視鏡１４１による観察像を立
体画像として表示するようにしたので、処置具の自動追
尾動作が、立体画像下で得られる。さらに、ＣＣＤ１４
６，ＣＣＵ１４８、液晶モニタ１４７が各１台で立体画
像が得られる。

【００８１】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。

【００８２】記 （付記項１） 画面の１部領域に設けられた追尾エリア
と、追尾エリア以外の非追尾エリアに目標物識別手段が
位置すると追尾しないように制御する手段を有すること
を特徴とする内視鏡装置。

【００８３】（付記項２） 付記項１の非追尾エリアは
画面の中心部を含む領域であることを特徴とする内視鏡
装置。 （付記項３） 付記項１の非追尾エリアを設定選択する
手段を有することを特徴とする内視鏡装置。

【００８４】（付記項４） 付記項１の非追尾エリアは
画面とほぼ同一または、若干小さい領域であることを特
徴とする内視鏡装置。 （付記項５） 付記項１の目標物識別手段は、処置具の
少なくとも一部に設けられた色マーカであることを特徴
とする内視鏡装置。

【００８５】（付記項６） 付記項５の色マーカは処置
具の処置部先端に設けられることを特徴とする内視鏡装
置。 （付記項７） 体腔内に挿入されるトラカールと、トラ
カールに固定されたセンサと、トラカール内に挿脱可能
に固定された処置具と、上記センサの位置及び姿勢を検
出する手段よりなることを特徴とする内視鏡装置。

【００８６】（付記項７の解決課題） 従来、特開平５
−３３７１１８では、鉗子に磁気センサを取り付けて、
鉗子の位置と向きを検出しているが、鉗子は通常複数の
鉗子を必要に応じ体内から出し入れして使用するため、
鉗子の数分の磁気センサを用意するか、出し入れのたび
に磁気センサを付けかえるかしなければならなかった。 （付記項７の目的） 複数の処置具に対して１つのセン
サで対応できる内視鏡装置を提供することにある。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば表示手段の画面を追尾エ
リアとこの追尾エリア以外の非追尾エリアとに分離する
エリア分離手段を設け、表示手段の画面内の非追尾エリ
アに目標物が位置している状態では観察視野移動手段の
動作を停止状態に切換えるようにしたので、内視鏡によ
る観察画像のふらつきを抑制することができるととも
に、処置具使用時の患部の観察や、処置の作業中に目標
物の追尾動作スイッチを格別にオン・オフ操作する必要
がなく、必要な場合には自動的に目標物の追尾動作を行
うことができる操作性のよい内視鏡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の実施の形態の視野変換制御ユニットの
概略構成図。

【図４】 第１の実施の形態のＴＶモニタの画面の非追
尾エリアに鉗子の先端の処置部が挿入されている状態を
示す平面図。

【図５】 第１の実施の形態のＴＶモニタの画面の追尾
エリアに鉗子の先端の処置部が移動した状態を示す平面
図。

【図６】 本発明の第２の実施の形態を示す内視鏡装置
全体の概略構成図。

【図７】 第２の実施の形態のＴＶモニタの映像の説明
図。

【図８】 第２の実施の形態の内視鏡装置内の電気系の
概略構成を示すブロック図。

【図９】 本発明の第３の実施の形態を示す要部の概略
構成図。

【符号の説明】

１ 硬性鏡（内視鏡） １７ 色マーカー（目標物識別手段） ３２ ＴＶモニタ（表示手段） ３５ 抽出画像生成部（位置検出手段） ３７ 位置指令部（制御手段） ３８ ＸＹステージ制御部（観察視野移動手段） Ｓ エリア分離帯（エリア分離手段） Ｒ₃ 追尾エリア Ｒ₄ 非追尾エリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡と、 この内視鏡による観察視野内の画像を表示する画面を備
   えた表示手段と、 この表示手段に表示される前記観察視野内の目標物を識
   別する目標物識別手段と、 前記目標物の位置を検出する位置検出手段と、 この位置検出手段により検出された位置情報に基づい
   て、前記目標物を追尾する状態で前記内視鏡の視野を移
   動させる観察視野移動手段と、 前記表示手段の画面を追尾エリアとこの追尾エリア以外
   の非追尾エリアとに分離するエリア分離手段と、 前記表示手段の画面内の前記非追尾エリアに前記目標物
   が位置している状態では前記観察視野移動手段の動作を
   停止状態に切換える動作切換え機能を備えた制御手段と
   を具備したことを特徴とする内視鏡装置。