JP2013017513A - 医療用マスタスレーブマニピュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】操作者が直感的にマスタ入力デバイスを操作してスレーブマニピュレータを動作させることを可能にする。
【解決手段】本発明の医療用マスタスレーブマニピュレータ１は、操作指令を発するためのマスタ入力部２と、マスタ入力部により操作されるスレーブマニピュレータ３と、操作指令に基づいてスレーブアームへ操作信号を送信する制御部４と、被写体の映像に係る第一の映像信号と、第一の映像信号に画像処理を施した第二の映像信号とを生成する画像処理部５０と、第一の映像信号および第二の映像信号の一方を表示する表示部２２と、表示部に表示される映像信号を切り替える切替部２４とを備え、切替部２４が表示部に表示される映像信号を切り替えたときに、制御部は、操作指令に対して、表示部に表示された映像信号に関連付けられた変換処理を行うことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスタ入力デバイスとスレーブアームとを備えた医療用マスタスレーブマニピュレータに関する。

医療の分野において、マスタ入力デバイスとスレーブアームを備えた医療用ロボットシステム（医療用マスタスレーブマニピュレータ）が提案されている。特許文献１に記載の医療用ロボットシステムでは、動作を制御するスレーブアームを選択する制御スイッチ機構がマスタ入力デバイスに設けられている。すなわち、第１のモードでは第１のスレーブアームを、第２のモードでは第２のスレーブアームを、マスタ入力デバイスによって制御し、いずれを制御するかを制御スイッチ機構により切り替える。
上記制御スイッチ機構としては、音声コマンド、物理的に配置されたスイッチ、フットペダル、ディスプレイ上に表示されたアイコンやグラフィックユーザインターフェース選択手段が挙げられている。

さらに、特許文献１の医療用ロボットシステムには、上述したものとは別の制御スイッチ機構が設けられている。この制御スイッチ機構は、マスタ入力デバイスにより動作を制御するモードを、腹腔鏡超音波（ＬＵＳ）プローブを制御して補助画像を取得する画像捕捉モードと、当該補助画像を本来の表示画像上に表示し操作するなどの画像操作モードに切り替える。
画像操作モードでは、内視鏡などの画像に、ＬＵＳプローブ等により取得された超音波診断画像などの別の補助画像をオーバーレイし、さらに、マスタ入力デバイスをポインディングデバイスとして機能させることができる。

特表２００９−５１２５１４号公報

マスタスレーブマニピュレータを介して医療処置等を行う場合には、処置する部位の画像をスレーブアームに取り付けた内視鏡等で取得し、ディスプレイに表示された当該画像を見ながら操作者が処置を行う。このとき、表示されている画像中のスレーブアームの移動方向と、マスタ入力デバイスのうち実際に操作者が操作するマスターアームの移動方向が合わなくなり、操作者が直感的にマスタ入力を行いにくくなるという問題がある。

特許文献１の医療用ロボットシステムでは、制御スイッチ機構によって、表示される画像を切り換えて、マスタ入力デバイスをポインティングデバイスと関連させることで画像情報を操作しているが、表示されている画像と関連させてスレーブマニピュレータの制御方法を切り換えることについては考慮されておらず、依然として上述の問題が残されている。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、操作者が直感的にマスタ入力デバイスを操作してスレーブマニピュレータを動作させることができる医療用マスタスレーブマニピュレータを提供することを目的とする。

本発明の医療用マスタスレーブマニピュレータは、操作指令を発するためのマスタ入力部と、前記マスタ入力部により操作されるスレーブマニピュレータと、前記操作指令に基づいて前記スレーブマニピュレータへ操作信号を送信する制御部と、被写体の映像に係る第一の映像信号と、前記第一の映像信号に画像処理を施した第二の映像信号とを生成する画像処理部と、前記第一の映像信号および前記第二の映像信号の一方を表示する表示部と、前記表示部に表示される映像信号を切り替える切替部と、を備え、前記切替部が前記表示部に表示される映像信号を切り替えたときに、前記制御部は、前記操作指令に対して、前記表示部に表示された映像信号に関連付けられた変換処理を行うことを特徴とする。

前記マスタ入力部は操作部を有し、前記スレーブマニピュレータはスレーブアームを有し、その数は、前記操作部の数よりも多く、前記第一の映像信号に関連付けられた変換処理と、前記第二の映像信号に関連付けられた変換処理とで、前記操作部と前記スレーブアームとの対応関係が他の変換処理と異なってもよい。

本発明の医療用マスタスレーブマニピュレータは、駆動部を有し、前記第一の映像信号を取得する観察手段をさらに備え、前記駆動部を駆動させた後に所定の更新入力を行うことで、前記第一の映像信号および前記第一の映像信号に関連付けられた変換処理の内容を更新可能であってもよい。
この場合、前記第一の映像信号が更新されたときに、更新前の第一の映像信号により前記表示部に表示される映像と略同一の映像が前記表示部に表示されるように前記画像処理の設定が更新されてもよい。

本発明の医療用マスタスレーブマニピュレータによれば、操作者が直感的にマスタ入力デバイスを操作してスレーブマニピュレータを動作させることができる。

本発明の第一実施形態の医療用マスタスレーブマニピュレータを適用した医療用マニピュレータシステムを示す図である。 同医療用マスタスレーブマニピュレータの機能ブロック図である。 同医療用マスタスレーブマニピュレータの動作の流れを示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、いずれも本発明の第二実施形態の医療用マスタスレーブマニピュレータにおけるマスタ入力部を示す図である。 同医療用マスタスレーブマニピュレータの動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第三実施形態の医療用マスタスレーブマニピュレータの機能ブロック図である。 同医療用マスタスレーブマニピュレータにおいて、初期映像を更新する際の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の第一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の医療用マスタスレーブマニピュレータ（以下、単に「マスタスレーブマニピュレータ」と称する。）１を適用した医療用マニピュレータシステムを示す図である。マスタスレーブマニピュレータ１は、マスターアーム２１を有し、操作指令を発するためのマスタ入力部２と、スレーブアーム３１を有するスレーブマニピュレータ３とを備え、術者（操作者）Ｏｐによるマスターアーム２１の操作に追従させるようにしてスレーブアーム３１を遠隔制御するものである。マスターアーム２１を介した操作指令は、制御部４のマスタ制御部４１に送信され、必要に応じて後述する変換処理が施された後、マニピュレータ制御部４２に入力される。その後、マニピュレータ制御部４２からスレーブマニピュレータ３へ動作信号が送られ、スレーブアーム３１が動作する。

図１に示すように、スレーブマニピュレータ３は、患者Ｐが載置される手術台１００に設置され、複数のスレーブアーム３１を有する。各スレーブアームは複数の多自由度関節を有して構成されており、多軸動作可能である。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）等を用いることができる。

複数のスレーブアーム３１の一つには、手技対象部位（被写体）に係る術野の映像を取得する内視鏡等の図示しない観察手段が取り付けられ、他のスレーブアームには、各種処置を行うための図示しない処置具が取り付けられる。観察手段や処置具は、公知のものを適宜選択して用いることができる。また、各スレーブアームは、装着された処置具等を駆動するための複数の動力部も有している（不図示）。この動力部も、例えばサーボモータを用いることができる。なお、以降の説明において、スレーブアームのうち処置具が取り付けられたスレーブアームを、「処置用スレーブアーム」と称することがある。

マスタ入力部２は、術者Ｏｐが操作する複数のマスターアーム２１と、上述の観察手段により取得された映像が表示される表示部２２とを備えている。各マスターアーム２１は、多軸動作可能な公知の構成を有し、術者Ｏｐに近い先端側に、術者が把持するための把持部（操作部）２１Ａを備えている。

図２は、マスタスレーブマニピュレータ１の機能ブロック図である。図１および図２に示すように、表示部２２は、映像が表示されるディスプレイ２３と、ディスプレイ２３に表示される映像を切り替えるための切替部２４とを有する。
ディスプレイ２３には、観察手段により取得された術野の映像が表示される。本実施形態では、ディスプレイ２３上に視差に相当するずれを有する２つの映像が投影され、術者Ｏｐが偏光機構やシャッター機構等を備えた公知の３Ｄメガネ１０１を通して見ることで、映像を立体的に見ることができる。

切替部２４は、後述する画像処理部から送信される映像信号を選択的にディスプレイ２３と接続することにより、所定の映像をディスプレイ２３に表示させる。本実施形態において、切替部２４は、図１に示すフットスイッチ２５を術者Ｏｐが踏むことで動作するが、切替部２４を動作させるための入力機構には特に制限はなく、各種スイッチ等を適宜選択して用いることができる。

観察手段３２と表示部２２との間には、画像処理部５０が設けられている。画像処理部５０は、公知の処理回路または処理プログラムであり、観察手段３２から送信された映像信号は画像処理部５０で映像表示可能な状態に処理されて映像信号が生成される。処理された映像信号は、表示部２２のディスプレイ２３に表示される。

フットスイッチ２５とマスタ制御部４１との間には入力変換切替部５５が設けられている。入力変換切替部５５は、フットスイッチ２５から送信される情報に基づいて、ディスプレイ２３に表示されたスレーブアーム３１がマスターアーム２１によって直感的に操作できるように変換処理内容をマスタ制御部４１に送信する。

上記のように構成されたマスタスレーブマニピュレータ１の動作について説明する。
図３は、マスタスレーブマニピュレータ１の動作の流れを示すフローチャートである。
まずステップＳ１０において、術者Ｏｐは、フットスイッチ２５を押したときに表示したい映像の条件を設定する。ここでは、一例として、観察手段の取得したままの術野の映像（初期映像）が右回りに９０度回転された映像（切替映像）を表示することにする。この場合、術者Ｏｐは、回転角度θ（右回りに９０度）を、図示しないインターフェイスを介してマスタ入力部２に入力し、切替映像の生成条件を設定する。
入力された切替映像の生成条件は、画像処理部５０および入力変換切替部５５に送信される。これを受けて、入力変換切替部５５では、当該生成条件に基づき、切替映像表示時にマスターアームの移動方向とスレーブアームの移動方向とを整合させるための変換処理（以下、「切替変換処理」）の内容を自動算出し、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部に一時記憶する。

観察手段３２から映像信号が送られてくると、ステップＳ２０において、画像処理部５０は、当該映像信号に対して初期映像を表示するための処理を行って初期映像信号（第一の映像信号）を生成し、そのままディスプレイ２３に表示する。並行して、初期映像信号に対しステップＳ１０で入力された生成条件に応じた画像処理を行い、切替映像を表示するための切替映像信号（第二の映像信号）を生成する。すなわち、画像処理部５０は、初期映像信号および切替映像信号を常時生成しているが、切替部２４の設定により、当初は初期映像のみがディスプレイ２３に表示される。
術者はディスプレイ２３に表示された映像を見ながら、マスターアーム２１を操作する。マスターアーム２１への操作指令は、マスタ制御部４１で所定の初期変換が施されてマニピュレータ制御部４２に送られ、スレーブマニピュレータ３に送信されてスレーブアーム３１が動作する。マスタ制御部４１は、フットスイッチ２５が押されるまでは、上記の初期変換により操作指令の処理を継続する。

術者Ｏｐが切替映像を見ながら手技をしたくなった場合、術者ＯｐはステップＳ３０においてフットスイッチ２５を押す。すると、ステップＳ３１において、切替部２４は、画像処理部５０で生成された切替映像信号がディスプレイ２３に送られるように設定を変更し、ディスプレイ２３に切替画像が表示される。

フットスイッチ２５の信号は、入力変換切替部５５にも送信される。これによりステップＳ３２において、入力変換切替部５５は、一次記憶した切替変換処理をマスタ制御部４１に送信する。
入力変換切替部５５から情報を受信したマスタ制御部４１は、ステップＳ４０において、マスタ入力部２の把持部２１Ａの位置および姿勢と、切替映像内に表示された処置用スレーブアーム３１の先端部の位置および姿勢とを整合させるためのイニシャライズを行う。マスタ制御部４１は、把持部２１Ａの位置および姿勢と、切替映像内における処置用スレーブアーム３１先端部の位置および姿勢との差分を算出し、当該差分がゼロとなるようにマスタ入力部２の駆動部を動作させ、把持部２１Ａのイニシャライズを行う。このとき、表示部２２に「イニシャライズ中です。把持部から手を離してください」等のメッセージを表示して、術者に注意を喚起してもよい。
なお、マスターアームおよびスレーブアームの「位置」とは、マスターアームおよびスレーブアームの所定部位（例えば把持部２１Ａと処置具先端部など）の、ＸＹＺの座標系で表される三次元位置であり、「姿勢」とは、当該所定部位を基点とした先端の向きを意味する。また、マスタスレーブマニピュレータにおける位置・姿勢合わせは公知の技術であり、その具体的方法は上記に限られない。

続くステップＳ４１では、マスタ制御部４１における操作指令の変換処理内容が、入力変換切替部５５から受信した切替変換処理に更新される。これにより、把持部２１Ａの動作方向と、術者Ｏｐが選択した切替映像における処置用スレーブアーム３１先端部の動作方向とが一致するようにマスタ制御部４１が操作指令を変換する。変換処理内容の更新後、ステップＳ４２において、マスタ制御部４１が操作指令に対し、術者Ｏｐが選択した画面と関連付けられた変換処理を行ってマニピュレータ制御部４２に動作信号を送信し、処理を終了する。
なお、術者Ｏｐがもう一度フットスイッチ２５を押すと、ディスプレイ２３の映像は初期映像に切り替わり、マスターアーム２１のイニシャライズ後にマスタ制御部４１の変換処理が初期変換に更新される。

本実施形態のマスタスレーブマニピュレータ１によれば、術者Ｏｐがフットスイッチ２５を押すと、ディスプレイ２３の映像が、切替部２４により、術者Ｏｐが予め設定した条件の切替映像に切り替わる。さらに、切替映像における処置用スレーブアーム３１先端部の移動方向と把持部２１Ａの移動方向とが同一となるように、切替映像と関連付けられた切替変換処理を行うようマスタ制御部４１の変換処理内容が更新される。したがって、術者は、フットスイッチ２５でディスプレイ２３に表示される映像を切り替えるだけで、マスタ制御部の変換処理内容が自動的に調節され、所望の映像を見ながら把持部を直感的に操作して、スレーブマニピュレータを直感的にストレスなく操作することができる。

また、映像の切替時に、把持部２１Ａの位置および姿勢のイニシャライズが行われるため、把持部２１Ａの動作方向だけでなく、位置・姿勢関係も自動的に処置用スレーブアーム３１先端部と整合される。したがって、より直感的に操作を行うことができる。

さらに、切替映像は、観察手段３２が取得した映像を画像処理することにより生成されているため、術者Ｏｐが異なる視点で手技を行うために観察手段３２を駆動する必要がない。したがって、視点切替に伴って発生するタイムラグをなくし、一連の手技をスムーズに行うことができる。また、観察手段の駆動による他のスレーブアームとの干渉の問題を無くすことができるため、手技の安全性が向上する。

本実施形態では、マスタ制御部４１がマスタ入力部２を駆動してイニシャライズを行う例を説明したが、これに代えて、イニシャライズを術者がマニュアル操作で行えるように構成してもよい。例えば、マスタ入力部２に駆動部を設けず、マスタ入力部からマスタ制御部への操作指令送信のオンオフを切り替えるスイッチを設ける。そして、当該スイッチを押してから術者が初期位置としたい所望の位置に把持部２１Ａを動かし、再度フットスイッチ２５を押すことでイニシャライズが完了する構成としてもよい。この場合、把持部の位置および姿勢とスレーブアーム先端部の位置および姿勢とが完全に整合しない場合があるが、術者の設定した初期位置を尊重し、当該初期位置からの移動量の差分値に基づきスレーブアームが操作されるため、術者が最も操作しやすい設定で、直感的に操作を行うことができる。

また、切替映像の生成条件となる画像処理は、上述の回転処理には限られず、拡大、縮小等であってもよい。この場合、初期映像を見て手技を行う場合と切替映像を見て手技を行う場合とでは、マスターアームとスレーブアームとのモーションスケール比を異ならせることにより直感的な操作の継続が可能となるため、切替変換処理にモーションスケール比の情報を含めればよい。ここで、複数の画像処理を組み合わせて切替映像の生成条件が設定されてよいことは言うまでもない。

さらに、切替映像は２種類以上設定されても構わない。この場合、例えば、フットスイッチ２５を押すごとに初期映像および各切替映像が順番に切り替わるようにすればよい。
また、切替映像を常時生成する代わりに、フットスイッチ２５が押されたときに生成してディスプレイ２３に表示してもよい。

なお、画像処理により回転処理を行った切替画像は、切替後も操作者が視認できる３Ｄ表示を維持する。たとえば、３Ｄ表示では両目の視差に対応した２画像を同一画面上に表示するが、画像処理時の回転量に応じて両目視差を考慮して３Ｄ表示を維持するように２画像を再変換して、表示装置に表示する。

本発明の第二実施形態について、図４および図５を参照して説明する。本実施形態のマスタスレーブマニピュレータ６１と上述のマスタスレーブマニピュレータ１との異なるところは、表示部の映像が切り替わる際に、マスターアームとスレーブアームとの対応関係が切り替わる点である。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図４は、いずれもマスタスレーブマニピュレータ６１のマスタ入力部２を示す図である。ディスプレイ２３に示されているように、スレーブマニピュレータ３には、処置用スレーブアームが、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃの３本設けられている。ディスプレイ２３に初期映像が表示されているときは、図４（ａ）に示すように、スレーブアーム６２Ａおよび６２Ｂが術者Ｏｐにとって直感的に操作しやすい位置にあり、初期映像が右回りに９０度回転した切替映像がディスプレイ２３に表示されているときは、図４（ｂ）に示すように、スレーブアーム６２Ｂおよび６２Ｃが術者Ｏｐにとって直感的に操作しやすい位置にある。
マスタ入力部２には２本しかマスターアームがないため、この実施形態では、初期映像および切替映像のそれぞれにおいて、直感的に操作しやすい２本の処置用スレーブアームとマスターアームとが関連付けられる。すなわち、表示部２２のディスプレイ２３に表示される映像に応じて、マスターアームと処置用スレーブアームの対応関係が異なっている。

図５は、マスタスレーブマニピュレータ６１の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０Ａでは、第一実施形態同様、切替映像の生成条件である変換角度θが設定されるとともに、初期映像および切替映像のそれぞれで、マスターアーム２１により操作される２本の処置用スレーブアームが術者Ｏｐにより設定される。
その後、ステップＳ４０では、ステップＳ１０Ａで設定された２本のスレーブアーム先端部と把持部との位置および姿勢が整合されるようにイニシャライズが行われ、続くステップＳ４１Ａにおいて、マスターアームとスレーブアームとの対応関係および操作指令の変換処理内容が更新される。
それ以外の点は、第一実施形態と概ね同様である。

本実施形態のマスタスレーブマニピュレータ６１においても、ディスプレイ２３に表示される画像を切り替えるだけで、マスタ制御部の変換処理内容が自動的に更新されるため、術者は、選択した映像を見ながらマスターアームを直感的に操作することによりスレーブアームを直感的にストレスなく操作することができる。
さらに、マスターアームとスレーブアームとの対応関係も自動的に更新されるため、各画面において、最適なスレーブアームを操作して手技を行うことができる。

本実施形態では、処置用スレーブアームが３本の例を説明したが、処置用スレーブアームが２本であっても、４本以上であってもよい。また、ステップＳ１０Ａで切替画像の生成条件および各映像を見ながら操作するスレーブアームを設定するのに代えて、マスタ制御部等が観察手段および各処置用スレーブアームの位置関係に基づき、第一画面と異なる組み合わせの２本のスレーブアームが操作しやすくなる回転角度を自動的に算出し、変換角度θを決定するように構成してもよい。このとき、観察手段および各処置用スレーブアームの位置関係は、観察手段の取得した初期映像および切替映像から算出されてもよいし、スレーブアームのエンコーダの値等に基づく位置情報から算出されてもよい。
また、ステップＳ１０Ａで決められた変換角度θから、観察手段とスレーブアームの位置関係情報をもとに、最適なスレーブアームとマスターアームとの対応関係を自動的に算出してもよい。この場合も、上記と同様に、観察手段と各スレーブアームとの位置関係は、観察手段の取得した映像から算出されてもよいし、スレーブアームのエンコーダの値等に基づく位置情報から算出されてもよい。
別の方法として、スレーブアームとマスターアームとの対応関係は、ステップＳ３１で切替映像が表示された後に操作者が再選択できるようにしてもよい。選択方法は、インターフェイス等の入力スイッチなどにより行えばよい。

本発明の第三実施形態について、図６および図７を参照して説明する。本実施形態のマスタスレーブマニピュレータ７１と上述のマスタスレーブマニピュレータ１との異なるところは、観察手段が駆動される際に、駆動前の初期映像状態にもとづいて切替映像が生成される点である。

図６は、マスタスレーブマニピュレータ７１の機能ブロック図である。マスタスレーブマニピュレータ７１の全体構成は、第一実施形態のマスタスレーブマニピュレータ１と概ね同様であるが、観察手段７２は駆動部７３を備えており、駆動部７３を駆動することで、取得される映像の視野を回転させることができる。また、観察手段７２は、ロータリーエンコーダ等からなる回転量検出部７４も備えており、駆動部７３の駆動に伴う観察手段７２の回転角度を検出することができる。
本実施形態では、フットスイッチ２５の信号は、切替部２４および入力変換切替部５５に加え、画像処理部５０にも送信される。

上記のように構成されたマスタスレーブマニピュレータ７１の動作について説明する。観察手段７２の駆動を伴わない操作に関しては、概ね第一実施形態と同様である。初期映像およびステップＳ１０で設定した切替映像のいずれとも異なる回転角度の映像を用いて手技を行いたい等の場合、術者Ｏｐは、マスターアーム２１等からの操作指令により駆動部７３を駆動し、観察手段７２を回転させて、好適な術野となる映像を検索し、初期映像を更新する。

図７は、初期映像更新の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ５１において、観察手段７２が回転され、術野として好適な映像の検索が行われる。
観察手段７２の映像が手技に適した所望の状態になったところで、術者Ｏｐは、ステップＳ５２において、フットスイッチ２５と他の入力手段の操作とを組み合わせた所定の更新入力を行う。

更新入力を受信した画像処理部５０は、ステップＳ５３において、更新入力を受信した時点における観察手段７２により取得された映像が初期映像となるよう、自身の設定を更新する。
続いて、ステップＳ５４において、入力変換切替部５５は、更新後の初期映像に対応した入力変換処理内容を算出してマスタ制御部４１に送信し、マスタ制御部４１は、受信した入力変換処理内容が初期変換となるように初期変換の内容を更新する。

さらに、続くステップＳ５５では、画像処理部５０が回転量検出部７４の情報に基づいて、更新前後の初期映像の回転角の差分を切替映像の生成条件とするよう生成条件を更新する。その後は、更新後の初期映像の信号に対して画像処理を行い、更新前の初期映像とほぼ同一の映像を表示可能な信号を、切替映像の信号として生成する。
ステップＳ５６では、入力変換切替部５５は、更新後の切替映像に対応した変換処理を算出し、切替変換処理として記憶部に一時記憶する。この例では、更新前の初期画像が更新後の切替映像となるため、初期変換の内容が切替変換処理として一時記憶される。その後、ステップＳ５７において、更新後の初期映像に対応するようにマスターアーム２１のイニシャライズが行われて一連の処理が終了する。
なお、ステップＳ５３からＳ５６の処理の順番には特に制限はなく、適宜変更されてよい。また、これらのステップは、ステップＳ５７の後に行われてもよい。

それ以外の点は、第一実施形態と概ね同様である。すなわち、術者Ｏｐがフットスイッチ２５を押すと、ディスプレイには更新後の初期映像を画像処理して生成された、更新前の初期映像と同様のアングルの切替映像が表示され、当該切替映像に対応した切替変換処理がマスタ制御部４１に送信、適用される。
なお、観察手段７２を駆動後、所定の操作を行わずにフットスイッチ２５を押した場合は、そこで観察手段７２が停止し、観察手段７２の取得した映像を画像処理して生成された初期映像と同様のアングルの映像が初期映像となるよう、初期映像の設定が更新される。

本実施形態のマスタスレーブマニピュレータ７１においては、駆動部７３を駆動し、所望の映像が得られたところで所定の操作を行うことにより、手技で最も多用する初期映像を所望の映像に適宜更新することができる。

また、更新前の初期映像が切替映像となるように画像処理部５０および入力変換切替部５５の自動設定が行われるため、フットスイッチ２５を操作するだけで、更新前の初期映像と実質的に同一の映像に容易に復帰することができる。

本実施形態では、観察手段の回転駆動に代えて、観察光学系を駆動した拡大縮小操作の後に所定の操作を行う構成としてもよい。例えば、初期映像からｎ倍したときに所定の操作を行うと、当該ｎ倍の映像が初期映像に更新され、更新された初期映像を画像処理で１／ｎ倍したものが切替映像となる。このようにすれば、観察光学系を駆動しながら好適な倍率を複数設定し、これら複数の倍率の映像を好適に切り替えつつ手技を行うことができる。

また、本実施形態では切替映像が一つの例を説明したが、上述の所定の操作を複数回行うことにより、複数の切替映像を設定可能にしてもよい。このようにすれば直近の駆動前の状態のさらに前の状態の映像で手技を行うことが可能となり、複数の映像を使い分けてより好適に手技を行うことができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したり、各実施形態の構成を組み合わせたりすることが可能である。

まず、本発明において、表示部のディスプレイの構成は、様々に変更することができる。例えば、ヘッドマウントディスプレイを用いてもよいし、２以上の画面または表示領域を有するディスプレイを用いてもよい。特に後者の場合は、切替映像が複数設定される場合、その一部を次候補（およびｎ番目の候補）として予めディスプレイに表示しておくことができるため、より画像の切替をスムーズに行うことができる。２以上の画面または表示領域が隣接していれば、初期映像を用いた手技中であっても周辺視野で次候補の切替映像を大まかに視認することができるため、より好ましい。

また、切替映像を多数設定することにより、擬似的に観察手段を駆動しているような環境を作り出すことができる。例えば、回転角度３０度ごとに１１枚の切替映像を設定し、これを回転ツマミ等の入力機構で順次表示させる構成にすれば、観察手段をリアルタイムで回転駆動した状態に近い映像調節を行うことができる。切替映像は画像処理で生成するため、一定の範囲内であれば切替画像が増えてもマスタスレーブマニピュレータ全体としての負荷はそれほど増加しない。さらに、本発明では、観察手段が機構上の制約で３６０度回転できないような場合でも、当該制約を受けずに映像のアングル調整ができるという利点もある。
なお、上述の各実施形態では、操作部としての把持部がマスターアームに連結された例を説明したが、操作部は、マスターアームの無い構成であってもよい。たとえば、操作部や操作者の手の位置・姿勢をカメラや位置センサなどのモーションセンサで取得する構成であってもよい。

１、６１、７１ マスタスレーブマニピュレータ
２ マスタ入力部
３ スレーブマニピュレータ
４ 制御部
２１ マスターアーム
２１Ａ 把持部（操作部）
２２ 表示部
２４ 切替部
３１、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ スレーブアーム
５０ 画像処理部
７２ 観察手段
７３ 駆動部

Claims (4)

1. 操作指令を発するためのマスタ入力部と、
   前記マスタ入力部により操作されるスレーブマニピュレータと、
   前記操作指令に基づいて前記スレーブマニピュレータへ操作信号を送信する制御部と、
   被写体の映像に係る第一の映像信号と、前記第一の映像信号に画像処理を施した第二の映像信号とを生成する画像処理部と、
   前記第一の映像信号および前記第二の映像信号の一方を表示する表示部と、
   前記表示部に表示される映像信号を切り替える切替部と、
   を備え、
   前記切替部が前記表示部に表示される映像信号を切り替えたときに、前記制御部は、前記操作指令に対して、前記表示部に表示された映像信号に関連付けられた変換処理を行うことを特徴とする医療用マスタスレーブマニピュレータ。
2. 前記マスタ入力部は操作部を有し、
   前記スレーブマニピュレータはスレーブアームを有し、その数は、前記操作部の数よりも多く、前記第一の映像信号に関連付けられた変換処理と、前記第二の映像信号に関連付けられた変換処理とで、前記操作部と前記スレーブアームとの対応関係が異なることを特徴とする請求項１に記載の医療用マスタスレーブマニピュレータ。
3. 駆動部を有し、前記第一の映像信号を取得する観察手段をさらに備え、
   前記駆動部を駆動させた後に所定の更新入力を行うことで、前記第一の映像信号および前記第一の映像信号に関連付けられた変換処理の内容を更新可能であることを特徴とする請求項１に記載の医療用マスタスレーブマニピュレータ。
4. 前記第一の映像信号が更新されたときに、更新前の第一の映像信号により前記表示部に表示される映像と略同一の映像が前記表示部に表示されるように前記画像処理の設定が更新されることを特徴とする請求項３に記載の医療用マスタスレーブマニピュレータ。

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