JPH10179512A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、周囲の環境の変化などにかかわりな
く、内視鏡下の手術の操作性向上を図ることができ、術
時間の短縮、更に患者への負担が軽減できる内視鏡装置
を提供することを最も主要な特徴とする。 【解決手段】鉗子の位置情報と第１のＣＣＤの位置情報
とを比較してこの比較データに応じて鉗子の位置情報の
信頼性を判断し、比較データの偏差が予め設定された所
定の設定値の範囲内の場合にＸＹステージ用アクチュエ
ータ１８Ａを駆動してアクチュエータ１８Ａの誤動作を
防止する指令位置比較部４０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、患者の体腔内に挿
入された処置具による患部の処置状態を内視鏡によって
観察しながらその処置作業を行う内視鏡下外科手術で使
用される内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、処置具と、内視鏡とがそれぞれ
別個に患者の体内に挿入され、体内に挿入された処置具
の先端部分の画像を内視鏡の観察視野内に捕らえ、処置
具による患部の処置状態を内視鏡によって観察しながら
その処置作業を行う内視鏡下の手術が知られている。

【０００３】この種の内視鏡下の手術を行うための内視
鏡装置として本発明の出願人は本出願の出願時にはまだ
未公開の特願平７−３１３１６２号を出願している。こ
の先行例の内視鏡装置には内視鏡から送られる内視鏡像
を撮像する撮像光学系を備えた撮像手段と、この撮像手
段により撮像された内視鏡像を表示するモニタ等の映像
表示手段とが設けられている。そして、モニタの画面に
表示される内視鏡像により患者の体内を観察する構成に
なっている。

【０００４】さらに、この内視鏡装置で使用される処置
具には、色マーカなどの追尾指標が設けられている。そ
して、内視鏡下の手術中、例えば、処置具の先端部など
の関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される
内視鏡像の視野を変換させる視野変換機能が組み込まれ
ている。この時、モニタの画面に表示される内視鏡像の
視野は関心領域の移動に追尾させる状態で、連続的に、
或いは非連続的に変換されるようになっている。

【０００５】また、上記内視鏡装置では、内視鏡下の手
術中、追尾指標の設けられた鉗子などの処置具がモニタ
の表示画面からはずれてしまった時に、処置具の先端位
置・方向・距離等をモニタ上に表示させる機能が設けら
れている。さらに、この装置には、モニタの画面に表示
される内視鏡像の中から処置具の追尾指標を抽出するた
めの画像処理部が設けられている。そして、内視鏡下の
手術中、周囲環境変化が生じても処置具の追尾指標が確
実に抽出されるように画像処理部で適応処理的な動作を
行わせている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記先行例の内視鏡装
置では周囲の環境の変化、例えば、照明条件の変化に応
じて色マーカの抽出パラメータ（色空間，色特徴量，色
抽出閾値等）を任意に設定させている。これは、適応処
理的なものであるため、周囲環境および色抽出条件のモ
デル化を正確に行わなければパラメータ調整がうまくい
かず、チューニング条件を出す作業が複雑である。その
ため、処置具の先端部などの関心領域の移動に合わせて
モニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる
視野変換機能を正確に機能させることができなくなるお
それがあるので、内視鏡下の手術の操作性が悪くなる問
題がある。

【０００７】本発明は、前記課題に着目してなされたも
ので、その目的は、周囲の環境の変化などにかかわりな
く、内視鏡下の手術の操作性向上を図ることができ、術
時間の短縮、更に患者への負担が軽減できる内視鏡装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は体腔内に挿入さ
れる処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の
観察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、この撮
像手段を移動させて前記内視鏡の観察像の撮像範囲を移
動させる撮像範囲移動手段と、前記処置具の位置を検出
する検出手段と、この検出手段により検出された前記処
置具の位置情報に基づいて前記撮像範囲移動手段を制御
し、前記処置具の位置に応じて前記撮像手段を移動させ
る移動制御手段と、前記検出手段で検出された前記処置
具の位置情報と前記撮像手段の位置情報とを比較してこ
の比較データに応じて前記処置具の位置情報の信頼性を
判断し、前記比較データの偏差が予め設定された所定の
設定値の範囲内の場合に前記撮像範囲移動手段を駆動し
て前記撮像範囲移動手段の誤動作を防止する誤動作防止
手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置である。
上記構成により、患者の体内の観察時には内視鏡より体
内の画像が撮像手段に送られて撮像される。さらに、位
置検出手段によって検出される観察視野内の処置具の位
置情報に基いて撮像範囲移動手段によって撮像手段を移
動させることにより、内視鏡像の視野を移動させる。こ
のとき、誤動作防止手段では検出手段で検出された処置
具の位置情報と撮像手段の位置情報とを比較してこの比
較データに応じて処置具の位置情報の信頼性を判断し、
比較データの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲
内の場合に撮像範囲移動手段を駆動して撮像範囲移動手
段の誤動作を防止するようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本実施の形
態の内視鏡装置全体の概略構成を示すものである。この
内視鏡装置には患者の体腔内を観察する内視鏡，例え
ば、腹腔鏡等の直視型の硬性鏡１が設けられている。

【００１０】この硬性鏡１には患者の体腔内に挿入され
る挿入部２と、この挿入部２の基端部に配設された接眼
部３とが設けられている。さらに、この硬性鏡１には図
２（Ａ）に示すように挿入部２の先端面に対物レンズ
４、接眼部３に接眼レンズ５がそれぞれ配設されている
とともに、挿入部２を形成する円筒状の筒体６内に複数
のリレーレンズ７がそれぞれ適宜の間隔を存して対物レ
ンズ４と接眼レンズ５との間に並設されている。なお、
硬性鏡１の光学系には図示しない歪み除去レンズが設け
られている。

【００１１】また、硬性鏡１の挿入部２は、予め例えば
患者の腹壁部８等に穿剌された第１のトラカール９ａ内
に挿通され、体腔内に挿入されている。ここで、硬性鏡
１の挿入部２の接眼部３側は多関節構造のスコープホル
ダー１０によって移動可能に保持されている。

【００１２】さらに、硬性鏡１の挿入部２内には図示し
ない照明用ライトガイドファイバが配設されている。こ
の照明用ライトガイドファイバはライトガイドケーブル
１１の一端が連結されている。このライトガイドケーブ
ル１１の他端部は照明光を供給する外部の光源装置１２
に接続されている。

【００１３】また、患者の腹壁部８等には硬性鏡１の挿
入場所とは別の挿入場所から第２のトラカール９ｂが穿
刺されている。そして、このトラカール９ｂを通して処
置具である鉗子１３が体腔内に挿入されている。

【００１４】この鉗子１３には体腔内に挿入される挿入
部１４の先端部に処置部１５が配設されている。さら
に、挿入部１４の基端部には手元側のハンドル部１６が
配設されている。そして、このハンドル部１６の開閉操
作にともない処置部１５が遠隔的に開閉操作されるよう
になっている。

【００１５】また、鉗子１３の処置部１５の先端には色
マーカ１７が設けられている。この色マーカ１７は生体
適合性を有する塗料であり、その色には臓器にはない
色、例えば、緑，青等が適する。なお、処置具としては
鉗子１１の代わりに剥離鉗子、ハサミ、レーザプロー
ブ、縫合器、電気メス、持針器、超音波吸引器等の他の
構成の処置具を使用してもかまわない。

【００１６】また、硬性鏡１の接眼部３には、この硬性
鏡１の観察像を撮像するＴＶカメラユニット１８が着脱
可能に取り付けられている。図２（Ａ）に示すようにこ
のＴＶカメラユニット１８のケーシング１９内には硬性
鏡１の接眼部３の接眼レンズ５に離間対向配置され、硬
性鏡１の接眼部３から出射される光学像を２つに分配す
るハーフミラー２０と、このハーフミラー２０によって
分配された片方の像（ハーフミラー２０を透過した光学
像）が入射される拡大光学系２１と、ハーフミラー２０
によって分配された他方の像（ハーフミラー２０によっ
て反射された光学像）が入射される広角光学系２２とが
設けられている。なお、ハーフミラー２０はプリズム等
の光学的反射素子でもよい。

【００１７】ここで、拡大光学系２１はズームレンズ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。

【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ＸＹステー
ジに装着されている。このＸＹステージの駆動源として
は図３に示すＸＹステージ用アクチュエータ（撮像範囲
移動手段）１８Ａ、例えば、ステッピングモータが使用
されている。このＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａ
としては他にＤＣサーボモータ、ボイスコイルモータを
使用しても良い。

【００１９】また、拡大光学系２１のズームレンズ２３
の駆動源としてはズーム用アクチュエータ１８Ｂとして
図示しないステッピングモータが使用されている。この
ズーム用アクチュエータ１８Ｂとしては他にＤＣサーボ
モータ、ボイスコイルモータを使用しても良い。

【００２０】また、ＴＶカメラユニット１８は、映像信
号ケーブル２７ａ，２７ｂを介して２台の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。

【００２１】また、第１、２のＣＣＵ２８ａ，２８ｂは
ビデオミキサー３１に接続され、このビデオミキサー３
１はＴＶモニタ３２に接続されている。さらに、第２の
ＣＣＵ２８ｂは視野変換制御ユニット３０にも接続され
ている。この視野変換制御ユニット３０にはフットスイ
ッチ３３が接続されている。このフットスイッチ３３に
は図示しない追尾用スイッチおよび図示しないズーム用
スイッチが設けられている。

【００２２】また、図３は視野変換制御ユニット３０の
概略構成を示すものである。この視野変換制御ユニット
３０には第２のＣＣＵ２８ｂからの信号が入力される色
空間変換部３４と、この色空間変換部３４からの出力信
号が入力される抽出画像生成部３５と、この抽出画像生
成部３５からの出力信号が入力され、鉗子１３の位置を
検出する重心位置演算部（位置検出手段）３６と、後述
する指令位置比較部（誤動作防止手段）４０と、この指
令位置比較部４０およびフットスイッチ３３からの出力
信号が入力される位置指令部３７と、この位置司令部３
７にそれぞれ接続されたＸＹステージ制御部（移動制御
手段）３８およびズーム制御部３９とが設けられてい
る。

【００２３】ここで、ＸＹステージ制御部３８にはＴＶ
カメラユニット１８内のＸＹステージ用アクチュエータ
１８Ａが接続されている。そして、ＸＹステージ制御部
３８から出力される制御信号がＸＹステージ用アクチュ
エータ１８Ａに入力されるようになっている。さらに、
ズーム制御部３９にはＴＶカメラユニット１８内のズー
ムレンズ用アクチュエータ１８Ｂが接続されている。そ
して、このズーム制御部３９にはフットスイッチ３３か
らの出力信号が入力されるとともに、このズーム制御部
３９から出力される制御信号が位置指令部３７およびズ
ームレンズ用アクチュエータ１８Ｂにそれぞれ入力され
るようになっている。

【００２４】また、指令位置比較部４０には、重心位置
演算部３６からの出力信号および位置指令部３７からの
出力信号が入力されるようになっている。そして、この
指令位置比較部４０には重心位置演算部３６で検出され
た鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５
ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較データ
に応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断して比較デ
ータの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場
合は位置指令部３７に指令データを出力するとともに、
重心位置と現在位置との差が設定された値よりも大きい
場合は、位置指令部３７に指令データを出力しないよう
なＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの誤動作を防止
するシーケンスが盛り込まれている。すなわち、指令位
置比較部４０では１つ前の位置指令値と今回の重心位置
データとを比較し、偏差が一定値以内であれば今回の重
心位置が妥当であると判断する。ここで、本実施の形態
の内視鏡装置のシステムにおいて、重心位置データの算
出は、ＴＶ信号のフィールド毎に演算するディジタル制
御で行っているためであり、１つ前の位置指令とは、最
新の重心位置データの１フィールド前のデータとなる。
また、重心位置データが妥当であると判断された後は、
位置指令データが位置指令部３７に出力され、ＸＹステ
ージの制御が行われるようになっている。

【００２５】次に、上記構成の作用について説明する。
本実施の形態の内視鏡装置の使用時には図１に示すよう
に予め例えば患者の腹壁部８等に穿刺された第１のトラ
カール９内にスコープホルダー１０で保持された硬性鏡
１の挿入部２が挿通され、体腔内へ挿入される。さら
に、患者の腹壁部８等には硬性鏡１の挿入場所とは別の
挿入場所から第２のトラカール９ｂが穿刺され、このト
ラカール９ｂを通して鉗子１３が体腔内に挿入される。
この時、図１に示すように鉗子１３の先端の処置部１５
が硬性鏡１の接眼部３による視野範囲Ｒ１内で撮像され
る状態にセットされる。

【００２６】また、硬性鏡１の接眼部３にはＴＶカメラ
１８が取り付けられている。そして、この硬性鏡１によ
って撮影された体腔内の観察像は、ＴＶカメラユニット
１８内のハーフミラー２０により２つに分配される。さ
らに、このハーフミラー２０によって分配された片方の
像（ハーフミラー２０を透過した光学像）は拡大光学系
２１に入射され、ハーフミラー２０によって分配された
他方の像（ハーフミラー２０によって反射された光学
像）は広角光学系２２に入射される。

【００２７】そして、広角光学系２２では対物レンズ４
で結像される像と等倍の像が第２のＣＣＤ２５ｂに結像
される。ここで、対物レンズ４を広角化すれば、図２
（Ｂ）に示すように広い範囲Ｒ１の体腔内の観察像（広
角画像）が得られる。

【００２８】さらに、広角光学系２２の第２の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、各画像毎の色成分を抽出し、それぞれの色
空間（色差、ＨＳＩ、Ｌ＊ａ＊ｂ等）のデータに変換す
る。

【００２９】ここで、映像信号のフォーマットに応じて
色差信号（Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ）や、この色差信号から
算出したＲＧＢ信号に基づいて算出可能な３剌激値
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いたＨＳＩ（色相：Ｈｕｅ，彩度：
Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ，明度：Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）空
間、Ｌ＊ａ＊ｂ空間等の色空間に変換して出力する。ま
た、映像信号のフォーマットがＲＧＢであれば同様に、
色差、ＨＳＩ、Ｌ＊ａ＊ｂ等の色空間に変換して出力す
る。

【００３０】この出力は抽出画像生成部３５に入力され
る。この抽出画像生成部３５は入力された色空間の信号
が、予め設定されている抽出対象色の値の設定範囲に入
っているかどうかを各画素毎に比較する。そして、入力
信号が設定範囲に入っていればその画素の明度を１に、
また設定範囲外であればその画素の明度を０にして無彩
色で出力する。この結果、設定された色の部分が白、そ
れ以外の部分が黒である２値画像が出力される。なお、
この逆の出力でも良い。

【００３１】ここで抽出画像生成部３５から出力される
２値画像は重心位置演算部３６に入力される。この重心
位置演算部３６では、設定色が抽出されている部分であ
る白色部分の面積、および面積重心位置の画素データ、
すなわち鉗子１３の位置情報（重心位置）を出力する。

【００３２】ここで得られた重心位置が抽出対象点であ
る。この抽出対象点を関心領域として視野変換の対象点
としても良いし、関心領域を抽出対象点に対して所定の
方向および距離を有する位置としても良い。後者の場
合、関心領域の抽出対象点に対する方向および距離は予
め術者が設定できる。

【００３３】また、この重心位置演算部３６から出力さ
れる鉗子１３の位置情報（重心位置）は指令位置比較部
４０に入力される。この指令位置比較部４０には重心位
置演算部３６からの出力信号とともに位置指令部３７か
らの出力信号が入力される。そして、この指令位置比較
部４０では重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の
位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報
（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子
１３の位置情報の信頼性を判断する。このとき、比較デ
ータの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場
合は位置指令部３７に指令データを出力するとともに、
重心位置と現在位置との差が設定された値よりも大きい
場合は、位置指令部３７に指令データを出力しない。

【００３４】また、指令位置比較部４０から指令データ
が出力された場合には位置指令部３７では予め設定され
ている抽出対象点に位置させたい広角画像Ｒ１の画面上
の画素データ、例えば、広角画像Ｒ１の画面中央と、算
出した抽出対象画素データとの差をとり、抽出対象点を
予め設定されている広角画像Ｒ１の画面上の点に移動さ
せるための指令位置を求める。

【００３５】ここで、フットスイッチ３３に設けられて
いる図示しない追尾用スイッチをオンにすることによ
り、位置指令部３７で算出した指令位置がＸＹステージ
制御部３８に送られる。そして、このＸＹステージ制御
部３８からＴＶカメラユニット１８のＸＹステージ用ア
クチュエータ１８Ａに制御信号が出力され、ＸＹステー
ジが駆動されて拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａが
拡大光学系２１の光軸方向と直交する２方向（Ｘ方向お
よびＹ方向）に移動される。この時、ＸＹステージ制御
部３８からの制御信号によってＴＶカメラユニット１８
内のＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａを指令位置分
だけ動かし、抽出対象点が設定された画面上の位置にく
るように拡大光学系２１の第１のＣＣＤ２５ａを移動さ
せる。

【００３６】また、ハーフミラー２０を透過して拡大光
学系２１に入射された光学像はズームレンズ２３および
結像レンズ２４を通して第１のＣＣＤ２５ａに結像され
る。この時、接眼レンズ５で結像された体腔内の観察像
はズームレンズ２３により拡大され、第１のＣＣＤ２５
ａにはその観察像の１部のみが拡大画像として結像され
る。即ち、第１のＣＣＤ２５ａに結像される体腔内の観
察像によって拡大画像が行われることになる。これによ
り、図２（Ｂ）に示すように内視鏡像の１部のみを拡大
した狭い視野範囲Ｒ２の体腔内の観察像（拡大画像）が
得られ、ＴＶモニタ３２で観察しながら処理を行うこと
ができる。

【００３７】ここで、鉗子１３の処置部１５の先端部に
予め色マーカ１７を設け、そのマーカ１７の色を抽出対
象色として設定するとともに、抽出対象点を位置させた
いＴＶモニタ３２の画面上の位置をＴＶモニタ３２の画
面中央として、それぞれ画像処理ユニット３０に設定し
た場合には、次の鉗子追尾動作が行われる。すなわち、
鉗子１３の先端の処置部１５を処置対象部位の近傍に近
づけ、フットスイッチ３３の追尾用スイッチをオンする
と、前述の動作により図２（Ｂ）に示すように鉗子１３
の先端位置が拡大光学系２１の撮像画像Ｒ２の中央にく
るように第１のＣＣＤ２５ａが動く、言い換えれば、第
１のＣＣＤ２５ａの画像が鉗子１３の先端を追尾するよ
うに視野変換が行われる。

【００３８】また、フットスイッチ３３のズーム用スイ
ッチをオン操作した場合には、ズーム制御部３９からズ
ーム移動量の指令がＴＶカメラユニット１８内のズーム
用アクチュエータ１８Ｂに伝達され、第１のＣＣＤ２５
ａの視軸（光軸）方向にズームレンズ２３が指令された
分だけ移動される。このズームレンズ２３によるズーム
比は、ズーム用アクチュエータ１８Ｂに取り付けられた
図示しないエンコーダ、ポテンショメータ等によりモニ
タされ、ズーム制御部３９から位置指令部３７に送られ
る。

【００３９】さらに、位置指令部３７ではこのズーム比
によりＸＹステージ制御部３８に与える指令位置までの
移動速度に線形の重み付け操作を行う。この重み付け操
作は同一観察対象をズーム比を変えて観察した場合に
も、ＴＶモニタ３２の画面上の視野変換スピードが一定
になるように制御するものである。

【００４０】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態の内視鏡装置では
視野変換制御ユニット３０に重心位置演算部３６からの
出力信号および位置指令部３７からの出力信号が入力さ
れる指令位置比較部４０を設け、この指令位置比較部４
０によって重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の
位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報
（現在位置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子
１３の位置情報の信頼性を判断して比較データの偏差が
予め設定された所定の設定値の範囲内の場合は位置指令
部３７に指令データを出力するとともに、重心位置と現
在位置との差が設定値の範囲よりも大きい場合は、位置
指令部３７に指令データを出力しないようにした。

【００４１】そのため、１つ前の位置指令値と今回の重
心位置データとを比較した際の偏差が設定値の範囲内と
なり、今回の重心位置データが妥当であると判断された
後は、位置指令データを位置指令部３７に出力し、ＸＹ
ステージの制御を行うことができる。

【００４２】一般に、本実施の形態の内視鏡装置のシス
テムのように、鉗子１３の先端に配置された色マーカ１
７による画像認識（色抽出）では、観察する周辺環境に
大きく依存し、画像処理的にノイズが混入する事により
色マーカ１７が複数抽出されてしまう場合がある。この
場合には、色マーカ１７の重心位置が術者の所望の視野
変換位置とは異なる位置として認識されてしまい、誤動
作による操作性がかなり悪くなってしまう。これに対し
て、本実施の形態の内視鏡装置では、１つ前の位置指令
値（第１のＣＣＤ２５ａの位置情報）と今回の重心位置
データ（重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位
置情報）とを比較した際の偏差が設定値の範囲よりも大
きい場合は、今回の重心位置データが妥当であると判断
されず、位置指令部３７に指令データを出力しないよう
にしたので、色認識処理においてノイズにより複数の色
抽出重心位置が検出された場合でもＸＹステージ用アク
チュエータ１８Ａの誤動作を防止する事ができる。その
ため、術者がスムーズに処置を行うことができ、内視鏡
下の手術の操作性が向上するので、術時間の短縮、更に
患者への負担が軽減できる。

【００４３】また、図４および図５（Ａ），（Ｂ）は本
発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形
態は第１の実施の形態（図１乃至図３参照）の視野変換
制御ユニット３０の構成を次の通り変更したものであ
る。すなわち、本実施の形態の視野変換制御ユニット３
０は図４に示すように指令位置比較部４０の出力ライン
をズーム制御部３９に接続し、指令位置比較部４０から
の出力信号を位置指令部３７およびズーム制御部３９に
それぞれ入力させる構成にしたものである。そして、指
令位置比較部４０から出力されたデータはズーム制御部
３９に入力された時、その値に応じてズーム倍率を変更
するよう構成されている。なお、これ以外の部分の構成
は第１の実施の形態と同様である。

【００４４】また、本実施の形態でも第１の実施の形態
で示したように、術者が鉗子１３の移動を行う際に、鉗
子１３の先端部の色マーカ１７の位置に応じてＸＹステ
ージ用アクチュエータ１８Ａを駆動して第１のＣＣＤ２
５ａの位置を移動し、所望の視野変換を行う事ができ
る。

【００４５】このシステムを用いて、術中の処置を行う
場合の実際の作業手順（流れ）としては、患者の体内の
処置対象部位をさがすために、鉗子１３の移動による追
尾（視野変換動作）が行われる。このような作業時には
術者は、ＴＶモニタ３２に図５（Ａ）に示す広角画像の
観察像を表示させた状態で、患者の体内の処置対象部位
をさがす作業を行う。この時、鉗子１３はダイナミック
に動く（移動範囲が大きい）。

【００４６】そして、処置のための対象部位が定まる
と、その対象部位周辺で鉗子１３の移動が停止され、そ
の停止位置で、処置部１５の操作が開始される。この
時、術者はＴＶモニタ３２に図５（Ｂ）に示す拡大画像
の観察像を表示させた状態で、その拡大画像によりある
程度限定された範囲内での処置を進める。なお、図５
（Ａ）中で、点線の円で囲まれた部分が図５（Ｂ）の拡
大画像に相当する。ここでは、限定範囲を円形状とした
が、閉じた形であれば円形状以外のどの様な形状でもよ
く、また、限定範囲は任意に設定可能にしてもよい。

【００４７】このように、術中の処置の作業手順に合せ
て、鉗子１３の動きがダイナミックに動く場合と、限定
的に動く場合とに区分けされ、それに応じてＴＶモニタ
３２に表示させる画像の種類が広角画像と拡大画像のい
ずれが適切かを判断することができる。そして、これを
利用して、自動的に広角、拡大画像の切り換えを可能に
したのが、本実施の形態である。

【００４８】次に、上記構成の作用について説明する。
本実施の形態でも大部分は第１の実施の形態と同様であ
るが、本実施の形態では次の作用が異なる。すなわち、
指令位置比較部４０によって重心位置演算部３６で検出
された鉗子１３の位置情報（重心位置）と第１のＣＣＤ
２５ａの位置情報（現在位置）とを比較し、その比較デ
ータに応じて鉗子１３の位置情報の信頼性を判断する際
に、指令位置比較部４０で比較データの偏差が予め設定
された所定の設定値の範囲内の状態と判断された場合に
はズーム用アクチュエータ１８Ｂは駆動されず、ズーム
倍率はそのままの状態で保持される。

【００４９】ここで、仮に指令位置比較部４０で比較デ
ータの偏差が予め設定された所定の設定値の範囲を超え
た状態と判断された場合には、ズーム制御部３９にズー
ム倍率を下げるように制御信号が出力され、自然と広角
画像となるようにズーム用アクチュエータ１８Ｂの駆動
が制御される。この時、ズーム用アクチュエータ１８Ｂ
のズーム倍率は任意に設定可能である。

【００５０】また、広角画像から拡大画像に自動的に切
り替える事も可能である。例えば、図５（Ａ）の広角観
察画像において、鉗子１３がある一定時間内、点線の円
で囲まれた範囲内にとどまっていると判断された場合に
は、図５（Ｂ）の拡大画像に自動的に切り換えるように
制御する構成にしても良い。

【００５１】基本的には、これらの動作は自動で行う
が、フットスイッチや、ハンドスイッチ等に切換モード
機能を割り当て、そのモードに切換えた場合には、上記
の様な動作を行い、それ以外のモードに切換えた場合に
は上記動作を行わせない様にする事もできる。これは、
術中に広角，狭角の両方の画像が頻繁に切り替わると操
作性が逆に悪くなってしまうためである。なお、このモ
ードは、主に、患者の体腔内外に処置具等を移動する時
に使われる。

【００５２】そこで、上記構成の本実施の形態にあって
も第１の実施の形態と同様に指令位置比較部４０によっ
て重心位置演算部３６で検出された鉗子１３の位置情報
（重心位置）と第１のＣＣＤ２５ａの位置情報（現在位
置）とを比較し、その比較データに応じて鉗子１３の位
置情報の信頼性を判断して比較データの偏差が予め設定
された所定の設定値の範囲内の場合は位置指令部３７に
指令データを出力するとともに、重心位置と現在位置と
の差が設定値の範囲よりも大きい場合は、位置指令部３
７に指令データを出力しないようにしたので、色認識処
理においてノイズにより複数の色抽出重心位置が検出さ
れた場合でもＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの誤
動作を防止する事ができる。そのため、術者がスムーズ
に処置を行うことができ、内視鏡下の手術の操作性が向
上するので、術時間の短縮、更に患者への負担が軽減で
きる。

【００５３】さらに、本実施の形態では特に、術中の処
置の作業手順に合せて自動的に広角、拡大画像の切り換
えを可能にし、術中の処置に応じて最適な観察画像が得
られるようにしたので、一層、スムーズな処置を行う事
ができ、操作性の向上を図ることができる。

【００５４】また、図６乃至図８（Ｃ）は本発明の第３
の実施の形態を示すものである。本実施の形態は内視鏡
下外科手術の術中に、複数の鉗子１３等の処置具を使用
する際に、複数の鉗子１３にそれぞれ異なる色マーカ１
７を付け、色マーカ１７が異なる複数の鉗子１３を同時
に制御する構成にしたものである。

【００５５】すなわち、内視鏡下の外科手術中に、異な
る色マーカ１７が配置された複数の鉗子１３を同時に制
御したい場合、前記第１，２の各実施の形態では、鉗子
１３の移動に追尾してＴＶモニタ３２の画面を切換える
視野変換動作を行う際、特定の１つの鉗子１３の色マー
カ１７に対してＴＶモニタ３２の画面中心位置にくるよ
うに制御しているので、特定の１つの鉗子１３以外の他
の鉗子１３がＴＶモニタ３２の画面から外れてしまう場
合がある。

【００５６】そこで、これを解決する為に、本実施の形
態では異なる色マーカ１７毎にそれぞれ個別に重心位置
を抽出するとともに、個別に抽出された複数の鉗子１３
のそれぞれの重心位置を総合した総合重心位置を求める
事により複数の鉗子１３が必ずＴＶモニタ３２の観察画
面に撮像されるようしたものである。

【００５７】図６は本実施の形態の画像処理ユニット３
０の回路構成例を示すものである。図６中で、第１，２
の各実施の形態と異なる部分は、画像処理ユニット３０
における色空間変換部３４と位置指令部３７との間に複
数色マーカ抽出部４１を設け、この複数色マーカ抽出部
４１において、複数の色マーカ１７に対する抽出画像生
成および重心位置演算をそれぞれ個別に行うとともに、
ＴＶモニタ３２の観察画面に個別に抽出された複数の鉗
子１３のそれぞれの重心位置を総合した総合重心位置を
求めている点である。

【００５８】図７はこの複数色マーカ抽出部４１の内部
構成を示すものである。ここでは、一例として３色の色
マーカ１７を使用した場合についての構成を示している
が、それ以上、またはそれ以下の色数の色マーカ１７で
構成しても良い。

【００５９】本実施の形態の複数色マーカ抽出部４１に
は、複数の異なる色の色マーカ１７毎にそれぞれ個別に
第１，２の各実施の形態の抽出画像生成部３５，重心位
置算出部３６，指令位置比較部４０に相当する処理を行
う第１〜第３の抽出画像生成部４２ａ，４２ｂ，４２
ｃ、第１〜第３の重心位置算出部４３ａ，４３ｂ，４３
ｃ、第１〜第３の指令位置比較部４４ａ，４４ｂ，４４
ｃが設けられている。さらに、第１〜第３の指令位置比
較部４４ａ，４４ｂ，４４ｃは第１〜第３の位置算出部
４５ａ，４５ｂ，４５ｃを介して総合重心位置演算部４
６に接続されている。そして、第１〜第３の指令位置比
較部４４ａ，４４ｂ，４４ｃからの出力信号はそれぞれ
第１〜第３の位置算出部４５ａ，４５ｂ，４５ｃに入力
され、ここで得られた各色マーカ１７毎の重心位置のデ
ータが総合重心位置演算部４６に入力されるようになっ
ている。さらに、この総合重心位置演算部４６では各色
マーカ１７毎の重心位置のデータからそれらの各色マー
カ１７で構成される三角形の図形の重心位置を総合した
総合重心位置Ｇを求めるようになっている。

【００６０】また、この総合重心位置演算部４６で求め
られた各色マーカ１７で構成される三角形の図形の重心
位置Ｇのデータは位置指令部３７に送られるとともに、
さらにこの位置指令部３７で算出した指令位置がＸＹス
テージ制御部３８に送られ、ＸＹステージ用アクチュエ
ータ１８Ａを制御する構成となっている。

【００６１】なお、位置指令部３７で求められた総合重
心位置Ｇのデータはズーム制御部３９に送られ、各鉗子
１３の色マーカ１７がＴＶモニタ３２の画面内から外れ
ないようにズーム用アクチュエータ１８Ｂの制御を行
い、拡大画像，広角画像の制御を行うようになってい
る。

【００６２】次に、上記構成の本実施の形態の作用を説
明する。ここでは、追尾スイッチがオンの状態と仮定す
る。図８（Ａ）はＴＶモニタ３２の画面に表示される内
視鏡下外科術中の処置部分の体腔内観察像の例を示す。
図８（Ａ）中で、５０は圧排鉗子、５１は把持鉗子、５
２は持針器、５３は縫合対象部位である。なお、圧排鉗
子５０、把持鉗子５１および持針器５２等の各処置具に
はそれぞれ異なる色の色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
が付着されている。

【００６３】まず、例えば、圧排鉗子５０、把持鉗子５
１が予め体腔内に挿入されている状態で、後から持針器
５２を体腔内に挿入する手順を示す。ここで、ＴＶモニ
タ３２の表示画面は予め広角画像に設定しておき、持針
器５２を図８（Ａ）中で、右側から矢印方向に挿入して
いく。

【００６４】すると、いままで圧排鉗子５０と把持鉗子
５１の２つの色マーカ１７ａ，１７ｂからなる重心位置
の画面であったものが図８（Ａ）のように３つの鉗子で
構成される色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの重心画面
となる。

【００６５】それと同時に、広角画像である図８（Ａ）
が自動的にズームイン動作され、図８（Ｂ）の観察画像
（ズームイン動作の中間状態）となり、最終的には図８
（Ｃ）の観察画像（ズームイン動作の完了状態）とな
る。この時の自動ズーム動作は、各鉗子に配置された色
マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃがＴＶモニタ３２の画面
から消えない場合にはズームイン動作を行い、いずれか
１つのマーカが抽出されなくなる手前でズームイン動作
が完了するようになっている。

【００６６】また、これとは逆に、１つの鉗子を体腔内
から抜去する際に、各色マーカ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
がＴＶモニタ３２の画面内で抽出される状態で保持させ
るために、ズームアウト動作を自動的に行わせる事もで
きる。

【００６７】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、内視鏡下外科手術の処置中に、
複数の鉗子１３を同時に操作する際に、異なる色マーカ
１７が配置された複数の鉗子１３の挿入および抜去の作
業を行ってもいずれかの鉗子がＴＶモニタ３２の画面か
ら消えてしまう事はなくなるので、各鉗子１３の操作を
スムーズに行う事ができ、操作性の向上を図ることがで
きる。

【００６８】また、図９乃至図１１（Ｃ）は本発明の第
４の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１
の実施の形態（図１乃至図３参照）の画像処理ユニット
３０の構成を図９に示す通り変更したものである。

【００６９】すなわち、本実施の形態では画像処理ユニ
ット３０内の位置指令部３７に図１０に示すように相対
位置指令算出部６１と、ベクトル補正処理部６２と、分
配制御部６３とが設けられている。ここで、相対位置指
令算出部６１は色マーカ１７の重心位置の様なＴＶモニ
タ３２の画面の画像上の絶対位置としての値をそのまま
ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａに与えるのではな
く、色マーカ１７の重心位置がどれだけ動いたかという
相対位置の指令をＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａ
に与えるものである。

【００７０】なお、本実施の形態のシステムでは、一定
のサンプリング周期（ここでは、色抽出に必要な時間と
してビデオ信号の１フィールドをサンプリング時間とし
ている）毎に鉗子１３の処置部１５の色マーカ１７によ
る重心位置を検出し、ＸＹステージを制御するリアルタ
イム制御による動作を行っている。

【００７１】また、ベクトル補正処理部６２は相対位置
指令算出部６１から出力されるＸＹ軸の指令値のどちら
かがサンプリング時間以内に動作可能な指令値を越えた
際に、個々の軸に対して指令値にクランプ動作を加えた
時に生じる移動ベクトルの変化が生じない様に真の移動
べクトルになる様に補正処理を行うものである。具体的
には、制限値を越えた軸は指令値を制限値とし、制限値
を越えない軸については制限値を越えた軸の移動量と制
限値との比を制限値を越えない軸の移動量に乗じたもの
を新しい移動量にしてやれば良い。なお、ＸＹの両方の
軸が同時に制限値を越えた場合でも適用可能である。

【００７２】また、分配制御部６３はベクトル補正処理
部６２から出力される出力信号が入力された際に、サン
プリング時間内にＸ軸、あるいはＹ軸に片寄った指令値
が出力されない様に分配制御するための回路である。

【００７３】次に、上記構成の作用について説明する。
第１の実施の形態で示した様に、追尾スイッチをオンす
ると、鉗子１３の色マーカ１７を追尾する状態でＸＹス
テージ用アクチュエータ１８Ａが駆動され、ＴＶモニタ
３２の画面に表示されている鉗子１３が現在位置から例
えばＴＶモニタ３２の画面中央位置等の設定位置に移動
する。このとき、図１１（Ａ）に示すように１サンプリ
ング時間内に制限値範囲α内の移動であれば、図１１
（Ａ）のようなベクトルＡとしてＸＹステージ用アクチ
ュエータ１８Ａが制御される。

【００７４】しかし、図１１（Ｂ）の実線矢印で示され
たベクトルＡの様に１サンプリング時間内に移動量が制
限値範囲αを越えた場合、ＸＹ軸の個々の移動量に対し
て制限を加えてしまうと図１１（Ｂ）の一点鎖線に示す
ようにベクトルＡとは異なる方向に向かうベクトルＢに
なってしまう。

【００７５】そこで、本実施の形態では位置指令部３７
のベクトル補正処理部６２によって空間的にベクトル補
正を行う事で、図１１（Ｃ）の様なベクトルＡ´とな
り、１サンプリング時間あたりの移動量は異なってくる
が、ベクトルの方向はベクトルＡと同じになるので、術
者が意図しない方向へＴＶモニタ３２の画面が動いてし
まうという事は生じない。

【００７６】また、移動量が異なっても、１サンプリン
グ毎あたりの移動量が変化するだけで、ＸＹステージの
現在位置と鉗子１３の色マーカ１７とのＴＶモニタ３２
の画面上での位置偏差が生じていれば、相対位置指令が
生じるため最終的には追尾目標地点に到達する様にな
る。

【００７７】以上の事から、術者が鉗子１３をどの方向
に動かしても、ＴＶモニタ３２の画面の移動方向が同じ
になるので、ＴＶモニタ３２の画面の移動軌跡が鉗子１
３に追従するようになり、操作性が向上する効果があ
る。

【００７８】また、図１２（Ａ）は本発明の第５の実施
の形態を示すものである。本実施の形態は第４の実施の
形態（図９乃至図１１（Ｃ）参照）の画像処理ユニット
３０の位置指令部３７の構成を図１２（Ａ）に示す通り
変更したものである。

【００７９】すなわち、本実施の形態の位置指令部３７
には相対位置指令算出部６１と、ベクトル補正処理部６
２との間に不感帯処理部７１が設けられている。この不
感帯処理部７１は相対位置指令算出部６１で生じる指令
量が不感帯幅に入るかどうかを判断し、もし不感帯幅内
の移動量であれば指令量をゼロにしてしまうという処理
を行っている。これにより、相対位置指令算出部６１か
ら出力される指令値に対する不感帯処理部７１を設ける
事によって、術者が鉗子１３を止めている状態におい
て、鉗子１３の微動については、ＸＹステージ用アクチ
ュエータ１８Ａを制御しないようにしてＴＶモニタ３２
の画面の振動を抑える事ができるようになっている。

【００８０】次に、上記構成の本実施の形態の作用を説
明する。本実施の形態でも第４の実施の形態と同様に、
追尾スイッチをオンすると、鉗子１３の色マーカ１７を
追尾する状態でＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａが
駆動され、ＴＶモニタ３２の画面に表示されている鉗子
１３が現在位置から例えばＴＶモニタ３２の画面中央位
置等の設定位置に移動する。そのため、術者が鉗子１３
の移動を行うことにより、鉗子１３の色マーカ１７を追
尾する状態でＴＶモニタ３２の画面を切換え、所望の視
野変換を行う事ができる。

【００８１】しかし、追尾動作を連続的に行う場合（例
えば、術者による追尾スイッチオン状態が続いている
時）、術者が鉗子１３を止めていると感じていても、手
先の微妙な振動によって鉗子１３の色マーカ１７が動く
ことにより、画面が振動的に動いてしまう事がある。

【００８２】これを解決するために、本実施の形態では
位置指令部３７の相対位置指令算出部６１と、ベクトル
補正処理部６２との間に不感帯処理部７１を設け、この
不感帯処理部７１では相対位置指令算出部６１で生じる
指令量が不感帯幅に入るかどうかを判断し、もし不感帯
幅内の移動量であれば指令量をゼロにしてしまうという
処理を行っている。そのため、鉗子１３の微動について
は、この不感帯処理部７１によって相対位置指令算出部
６１から出力される指令値のデータがベクトル補正処理
部６２に入力されることを防止してＸＹステージ用アク
チュエータ１８Ａを制御しないようにしている。これに
よって、術者が鉗子１３を止めている状態において、Ｔ
Ｖモニタ３２の画面の振動を抑える事ができる。

【００８３】特に、ＸＹステージ用アクチュエータ１８
Ａがパルスモータの場合、モータパルス駆動は駆動パル
スの立ち上がり、あるいは立ち下がりのタイミングで制
御しており（過渡状態）、特に、定常状態では、パルス
がオン状態あるいはオフ状態のどちらの状態になってい
ても構わない制御である。したがって、この制御では駆
動パルスの量によって、定常状態でパルスモータがオン
の状態になってしまう場合がある。この時、直にＸＹス
テージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの抵抗に
駆動電圧がかかってしまう。それにより、ＸＹステージ
用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの抵抗での消費
エネルギーが全て熱にかわり、ＸＹステージ用アクチュ
エータ１８Ａのパルスモータの発熱が生じ、ＸＹステー
ジ用アクチュエータ１８Ａのパルスモータの劣化、トル
ク不足が生じてしまうおそれがある。この場合には図１
２（Ｂ）に示す第５の実施の形態の変形例のように指令
量がゼロの時に、不感帯処理部７１からの出力信号に応
じてＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａのパルスモー
タのＸ軸用モータドライバ７２およびＹ軸用モータドラ
イバ７３の動作を禁止する事によって発熱防止にもな
る。

【００８４】そこで、上記構成のものにあっては術者の
微妙な手先の振動によって生じるＴＶモニタ３２の画面
の振動により、ＸＹステージ用アクチュエータ１８Ａの
パルスモータが発熱する事を抑える事ができ、ＸＹステ
ージ用アクチュエータ１８Ａの安定な動作が可能となる
効果がある。

【００８５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。次に、本出願の他の
特徴的な技術事項を下記の通り付記する。 記 （付記項１） 体腔内に挿入された処置具と、体腔内を
観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部
を撮像する撮像手段と、前記処置具の位置を検出する検
出手段と、この検出手段により検出された位置情報に基
づいて前記撮像手段を移動する移動手段と、前記検出さ
れた位置情報と前記撮像手段の位置情報を比較する位置
比較手段と、前記位置比較手段の比較結果に応じて移動
手段を制御する位置制御手段を具備したことを特徴とす
る内視鏡装置。

【００８６】（付記項１の従来技術） 特願平7-313162
号：内視鏡から送られる内視鏡像を撮像する撮像光学系
を備えた撮像手段と、この撮像手段により撮像された内
視鏡像を表示するモニタ等の映像表示手段とが設けられ
ている。そして、モニタの画面に表示される内視鏡像に
より患者の体内を観察する構成になっている。例えば、
関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内
視鏡像の視野を変換させる視野変換機能が組み込まれて
いる。この時、モニタの画面に表示される内視鏡像の視
野は関心領域の移動に追尾させる状態で、連続的に或い
は非連続的に変換されるようになっている。

【００８７】上記装置では、内視鏡下の手術中、モニタ
に表示されている追尾指標の設けられた処置具がはずれ
てしまった時に、鉗子先端位置・方向・距離等をモニタ
上に表示させる機能が具備されている。また、追尾指標
の設けられた処置具は、周囲環境変化が生じても追尾指
標が確実に抽出されるように画像処理部で適応処理的な
動作を行わせている。

【００８８】（付記項１の課題） 特願平7-313162号：
周囲の環境の変化、例えば、照明条件の変化、に応じて
色マーカの抽出パラメータ（色空間，色特徴量，色抽出
閾値等）を任意に設定させている。これは、適応処理的
なものであるため、周囲環境および色抽出条件のモデル
化を正確に行わなければパラメータ調整がうまくいか
ず、チューニング条件を出す作業が複雑である。

【００８９】（付記項１の目的） 操作性向上。 （付記項１の課題を解決するための手段及び作用） 画
像上の処置具に配置された追尾指標の位置と、ＣＣＤの
位置との差を求め、その差が一定値以内であれば追尾指
標の位置が妥当であると判断する為の制御手段を設け
た。

【００９０】（付記項１の効果） 本発明によれば術者
の実使用での操作性を向上させる事ができ、強いては術
時間の短縮、更に患者への負担が軽減できるようにな
る。 （付記項２） 付記項１において、撮像手段はＣＣＤで
あることを特徴とする内視鏡装置。

【００９１】（付記項２の課題を解決するための手段及
び作用） 処置具に配置された追尾指標の動きかたによ
り画面をワイドにするか否かを判断し、制御する手段を
設けた。

【００９２】（付記項３） 付記項１において、撮像手
段はＴＶカメラであることを特徴とする内視鏡装置。 （付記項２、３の従来技術） 特願平7-142133号，特願
平7-143667号：内視鏡から送られる内視鏡像を撮像する
撮像光学系を備えた撮像手段と、この撮像手段により撮
像された内視鏡像を表示するモニタ等の映像表示手段と
が設けられている。そして、モニタの画面に表示される
内視鏡像により患者の体内を観察する構成になってい
る。また、上記装置では、内視鏡下の手術中、例えば、
関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される内
視鏡像の視野を変換させる視野変換機能が組み込まれて
いる。この時、モニタの画面に表示される内視鏡像の視
野は関心領域の移動に追尾させる状態で、連続的に或い
は非連続的に変換されるようになっている。

【００９３】特願平7-312930号：内視鏡から送られる内
視鏡像を撮像する撮像光学系を備えた撮像手段と、この
撮像手段により撮像された内視鏡像を表示するモニタ等
の映像表示手段とが設けられている。この装置は、鉗子
の先端に色マーカを設け、色マーカの移動に合わせてモ
ニタの画面に表示される内視鏡像の視野を変換させる。
この視野変換を行わす時、鉗子先端周辺に十分な観察画
像があるように撮像手段の移動動作範囲を制限する手段
を設けた事を特徴とする。

【００９４】（付記項２、３の課題） 特願平7-142133
号，特願平7-143667号，特願平7-312930号：複数の処置
具を体腔内に挿入した場合、個々の処置具に設けられて
いる追尾指標について、画面の中心にくるようにはなる
が、複数の処置具が１つの画面上で観察可能なものは開
示されていない。

【００９５】（付記項３の課題を解決するための手段及
び作用） 複数の処置具が体腔内に挿入された場合で
も、必ず処置具全体が観察できるように制御する手段を
設けた（いずれかの処置具が画面から見えなくならない
様に制御する）。

【００９６】（付記項４） 付記項１において、処置具
の位置情報を検出する手段は、処置具に配置された色マ
ーカと、色マーカの位置を画像認識により検出する事を
特徴とする内視鏡装置。

【００９７】（付記項４の課題） 特願平7-142133号，
特願平7-143667号，特願平7-312930号：処置具先端部等
の関心領域の移動に合わせてモニタの画面に表示される
内視鏡像の視野変換を行う機能が盛り込まれているが、
追尾動作時のＸＹステージの２軸制御の動作制御方法は
開示されていない。

【００９８】（付記項４の課題を解決するための手段及
び作用） 追尾動作を行うためのＸＹステージの動作を
鉗子の動きに追従させるために、ＸＹ軸ベクトル補正手
段を設けた。

【００９９】（付記項５） 付記項１において、画像認
識手段の位置情報と撮像手段の位置情報の差が一定値以
内であれば移動手段を制御する事が可能な様にする位置
比較制御手段を具備している内視鏡装置。

【０１００】（付記項６） 付記項１において、ＣＣＤ
は内視鏡光軸および光軸に直交した平面を移動可能であ
る事を特徴とする内視鏡装置。 （付記項７） 体腔内に挿入された処置具と、体腔内を
観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部
を撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像範囲を変更させ
る手段と、前記処置具の位置情報を検出する検出手段
と、この検出手段により検出された位置情報に基づいて
前記撮像手段を移動する位置制御手段と、前記検出され
た位置情報が任意の値以上となる場合に、撮像範囲が変
化するように制御する撮像範囲制御手段とを具備したこ
とを特徴とする内視鏡装置。

【０１０１】（付記項８） 付記項７において、撮像手
段はＣＣＤである事を特徴とする内視鏡装置。 （付記項９） 付記項７において、撮像手段はＴＶカメ
ラである事を特徴とする内視鏡装置。

【０１０２】（付記項１０） 付記項７において、処置
具の位置情報を検出する手段は、処置具に配置された色
マーカと、色マーカの位置を画像認識により検出する事
を特徴とする内視鏡装置。

【０１０３】（付記項１１） 付記項７において、前記
撮像範囲制御手段は、検出された処置具の位置情報の相
対的移動量に応じて撮像範囲を変化させる撮像範囲制御
手段を具備した事を特徴とする内視鏡装置。

【０１０４】（付記項１２） 前記付記項７において、
ＣＣＤは内視鏡光軸および光軸に直交した平面を移動可
能である事を特徴とする内視鏡装置。 （付記項１３） 前記付記項７において、撮像範囲制御
手段は、検出された処置具の位置情報の相対的移動量が
大きい場合に撮像範囲を広げる事を特徴とする内視鏡装
置。

【０１０５】（付記項１４） 前記付記項７において、
撮像範囲制御手段は、検出された処置具の位置情報の相
対的移動量が小さい場合に撮像範囲を狭める事を特徴と
する内視鏡装置。

【０１０６】（付記項１５） 前記付記項７において、
撮像範囲制御手段は、処置具の位置情報の相対的移動量
に応じた撮像範囲の変化量を任意に設定可能である事を
特徴とする内視鏡装置。

【０１０７】（付記項１６） 体腔内に挿入された複数
の処置具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観
察像の一部または全部を撮像する撮像手段と、移動によ
り撮像手段の撮像範囲を変更する手段と、前記各処置具
の位置情報を検出する第１の位置検出手段と、この検出
手段により検出された位置情報から新たな位置情報を算
出する第２の位置検出手段と、第２の位置検出手段の情
報に基づいて前記撮像手段を移動する制御手段を具備す
ることを特徴とする内視鏡装置。

【０１０８】（付記項１７） 付記項１６において、撮
像手段はＣＣＤである事を特徴とする内視鏡装置。 （付記項１８） 付記項１６において、撮像手段はＴＶ
カメラである事を特徴とする内視鏡装置。

【０１０９】（付記項１９） 付記項１６において、処
置具の位置情報を検出する手段は、処置具に配置された
色マーカと、色マーカの位置を画像認識により検出する
事を特徴とする内視鏡装置。

【０１１０】（付記項２０） 前記付記項１６におい
て、第１の位置検出手段は、各処置具の色の重心位置を
検出し、第２の位置検出手段は各処置具の重心点から形
成される図形の重心位置を検出する手段である事を特徴
とする内視鏡装置。

【０１１１】（付記項２１） 前記付記項１６におい
て、撮像手段は内視鏡光軸および光軸に直交した平面を
移動可能である事を特徴とする内視鏡装置。 （付記項２２） 前記付記項１６において、撮像手段を
移動する制御手段は、各処置具の先端マーカが観察画像
の範囲内に入るように制御する事を特徴とする内視鏡装
置。

【０１１２】（付記項２３） 前記付記項１６におい
て、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マ
ーカが観察画像の範囲内に入るように光軸に直交する平
面に対して移動させる事を特徴する内視鏡装置。

【０１１３】（付記項２４） 前記付記項１６におい
て、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マ
ーカが観察画像の範囲内に入るように光軸方向に対して
移動させる事を特徴とする内視鏡装置。

【０１１４】（付記項２５） 前記付記項１６におい
て、撮像手段を移動する制御手段は、各処置具の先端マ
ーカが観察画像の範囲内に入り、かつ最大倍率となるよ
う自動的に設定する事を特徴とする内視鏡装置。

【０１１５】（付記項２６） 体腔内に挿入された処置
具と、体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の
一部または全部を撮像する撮像手段と、移動により撮像
手段の撮像範囲を変更させる手段と、前記処置具の位置
情報を検出する検出手段と、この検出手段により検出さ
れた位置情報に基づいて前記撮像手段を移動する位置制
御手段と、前記位置制御手段は移動量を制限するための
制限手段を含んでいる事を特徴とする内視鏡装置。

【０１１６】（付記項２７） 前記位置制御手段には、
任意の移動量を越えた撮像手段の移動量であれば、任意
の移動量以下に補正し、撮像手段の移動軌跡が移動量を
超えた場合と同じになるような補正手段を有する事を特
徴とする付記項２６の内視鏡装置。

【０１１７】（付記項２８） 前記付記項２６におい
て、位置制御手段はＸＹステージを駆動して撮像手段を
移動させる事を特徴とする内視鏡装置。 （付記項２９） 前記付記項２７において、補正手段
は、任意の移動量を越えた軸の移動量を制限された移動
量になるようスケール変換し、それ以外の軸に前記スケ
ール変換値を乗じて新しい移動量とする事を特徴とする
内視鏡装置。

【０１１８】（付記項３０） 前記付記項２７におい
て、補正手段は、任意の移動量が複数越えた場合に最大
移動量の軸に対してスケール変換する事を特徴とする内
視鏡装置。

【０１１９】

【発明の効果】本発明によれば、処置具の位置情報と撮
像手段の位置情報とを比較してこの比較データに応じて
処置具の位置情報の信頼性を判断し、比較データの偏差
が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合に撮像範
囲移動手段を駆動して撮像範囲移動手段の誤動作を防止
する誤動作防止手段を設けたので、術者の実使用での操
作性を向上させる事ができ、強いては術時間の短縮、更
に患者への負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置全体
の概略構成図。

【図２】 （Ａ）は第１の実施の形態の内視鏡装置の硬
性鏡とＴＶカメラユニットの内部の概略構成図、（Ｂ）
はＴＶモニタの画面上の視野変換動作を説明するための
平面図。

【図３】 第１の実施の形態の内視鏡装置の視野変換制
御ユニットの概略構成図。

【図４】 本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置の視
野変換制御ユニットの概略構成図。

【図５】 （Ａ）は第２の実施の形態の内視鏡装置の広
角画像の観察像を示す平面図、（Ｂ）は拡大画像の観察
像を示す平面図。

【図６】 本発明の第３の実施の形態の内視鏡装置の視
野変換制御ユニットの概略構成図。

【図７】 第３の実施の形態の内視鏡装置の複数色マー
カ抽出部の概略構成図。

【図８】 第３の実施の形態の内視鏡装置のズームイン
動作を説明するもので、（Ａ）は広角画像の観察像を示
す平面図、（Ｂ）はズームイン動作の中間状態を示す平
面図、（Ｃ）はズームイン動作の完了状態を示す平面
図。

【図９】 本発明の第４の実施の形態の内視鏡装置の視
野変換制御ユニットの概略構成図。

【図１０】 第４の実施の形態の内視鏡装置の位置指令
部の概略構成図。

【図１１】 第４の実施の形態の内視鏡装置の鉗子追尾
動作を説明するもので、（Ａ）は１サンプリング時間内
の制限値範囲内の移動状態を示す特性図、（Ｂ）は１サ
ンプリング時間内の制限値を越えた移動状態を示す特性
図、（Ｃ）はベクトル補正状態を示す特性図。

【図１２】 （Ａ）は本発明の第５の実施の形態の内視
鏡装置の位置指令部を示す概略構成図、（Ｂ）は第５の
実施の形態の位置指令部の変形例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１ 硬性鏡（内視鏡） １３ 鉗子（処置具） ２５ａ 第１のＣＣＤ（撮像手段） １８Ａ ＸＹステージ用アクチュエータ（撮像範囲移
動手段） ３６ 重心位置演算部（位置検出手段） ３８ ＸＹステージ制御部（移動制御手段） ４０ 指令位置比較部（誤動作防止手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔内に挿入される処置具と、体腔内を
   観察可能な内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部
   を撮像する撮像手段と、この撮像手段を移動させて前記
   内視鏡の観察像の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手
   段と、前記処置具の位置を検出する検出手段と、この検
   出手段により検出された前記処置具の位置情報に基づい
   て前記撮像範囲移動手段を制御し、前記処置具の位置に
   応じて前記撮像手段を移動させる移動制御手段と、前記
   検出手段で検出された前記処置具の位置情報と前記撮像
   手段の位置情報とを比較してこの比較データに応じて前
   記処置具の位置情報の信頼性を判断し、前記比較データ
   の偏差が予め設定された所定の設定値の範囲内の場合に
   前記撮像範囲移動手段を駆動して前記撮像範囲移動手段
   の誤動作を防止する誤動作防止手段とを具備したことを
   特徴とする内視鏡装置。