JP3756590B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【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の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捉え、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】
この種の内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置として例えば特開平６−３０８９６号公報が開示されている。これは、ロボットアームにより内視鏡を保持し、術者の指令によって内視鏡の位置を変えることができる。これにより、従来内視鏡を保持していた助手は解放され、また術者は自分の思う方向に自在に視野を変えることができる。
【０００４】
また、本出願人は本願発明の出願時には公開されていない特願平７−１１５９９５号で、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する構成にした内視鏡装置を提案している。ここでは、内視鏡の撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで内視鏡の画像の撮像範囲を変更する（切換える）ようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−３０８９６号公報の装置では、内視鏡の外部に配置されているロボットアームに術者や、患者や、周辺機器等が干渉するおそれがある。さらに、ロボットアームの意図しない動作によって、内視鏡の動きが不安定になるおそれがある。また、ロボットおよびその周辺機器等の大型な装置を内視鏡の外部に設置する必要があるので、装置全体の運搬、滅菌等の作業にも不便である。
【０００６】
これに対し、特願平７−１１５９９５号の装置では、アクチュエータで移動される可動部分は内視鏡の内部に配置されている。そのため、ロボットアームのように内視鏡の外部に配置されている装置が動作することにより、この内視鏡の外部の可動部分が術者等に接触するおそれが少なく、安全性が高い。さらに、装置全体が小型であり、通常の内視鏡とＴＶカメラと置換できるなど利点が多い。さらに、この装置は小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので、取扱が容易。また、鉗子等の処置具の先端を検出し、この処置具の先端を追尾する状態で、内視鏡の視野を変換することができ、術中に術者が内視鏡の視野を変換することが容易である。
【０００７】
しかしながら、上記従来構成のものにあっては内視鏡下の手術中、内視鏡の視野変換動作によって内視鏡の視野が内視鏡の光軸からずれた場合には内視鏡像を目視しながら内視鏡を直観的に所望の方向に正確に移動させることが難しくなるので、このように内視鏡の視野が内視鏡の光軸からずれた状態のままでは体腔内に内視鏡を挿入、抜去する操作や、内視鏡の位置を変更する操作が困難になる問題がある。
【０００８】
また、内視鏡の視野変換動作中に、処置具先端の検出に失敗した場合や、術者が操作スイッチの押し間違いなどの誤操作を行った場合には内視鏡の視野を失うおそれがある。
【０００９】
さらに、内視鏡の視野変換機能を有効に用いるためには、内視鏡像の中に観察したい対象部分が入るようにあらかじめ内視鏡の位置をセッティングする必要がある。そのため、内視鏡像全体が観察できるような撮像範囲で観察する必要があるので、内視鏡の観察像の撮像範囲が制限されるおそれもある。
【００１０】
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、安全性が高く、装置全体が小型であるうえ、内視鏡の交換や、体腔内の挿入・抜去等の作業が容易で、かつ処置具の先端検出の失敗時や、観察方向が不明なときなどでも内視鏡の観察視野方向と内視鏡の光軸方向とを簡単に一致させ、内視鏡を直観的に操作することができる操作性が高い内視鏡装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、体腔内に挿入される内視鏡と、この内視鏡の観察像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像範囲を前記内視鏡の観察像よりも小さい前記内視鏡の観察像の一部の視野範囲に変更させる撮像範囲変更手段と、前記視野範囲を移動させる視野範囲移動手段と、前記視野範囲の中心位置を前記内視鏡の観察像の中心位置と一致させた基準位置に前記視野範囲を復帰させる復帰手段と、この復帰手段の動作を制御し、前記視野範囲を前記基準位置へ復帰させる指示をする復帰指示手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置である。
請求項２の発明は、前記視野範囲移動手段は、前記撮像手段を前記内視鏡の光軸に対して垂直な平面に沿ってＸ方向およびこれと直交するＹ方向に移動させる移動機構であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項３の発明は、前記撮像手段は、画素が２次元的に配列された画素集合体を有し、
前記撮像範囲変更手段は、前記画素集合体に撮像された画像全体から一部分の画像を切り出す電子切り出し動作を行う電子切り出し機能を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項４の発明は、前記復帰指示手段は、前記撮像手段が着脱可能に連結される保持具との連結部に設けられ、前記撮像手段と前記保持具との着脱動作に連動して前記視野範囲を前記基準位置へ復帰させる指示をする着脱連動スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項５の発明は、前記復帰手段は、前記撮像手段の撮像範囲を前記内視鏡の観察像のほぼ全体を表示可能な基準位置に復帰させる撮像範囲復帰手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項６の発明は、前記撮像範囲復帰手段は、前記復帰指示手段の操作に連動して動作することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置である。
上記構成により、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに術者が復帰指示手段を操作して撮像範囲の復帰を指示し、復帰手段を用いて視野範囲の中心位置を内視鏡の観察像の中心位置と一致させた基準位置（原点）に視野範囲を復帰させることにより、内視鏡の観察方向と内視鏡の光軸方向とを一致させ、内視鏡を直観的に操作でき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（Ａ），（Ｂ）乃至図１２を参照して説明する。図１（Ａ）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。図１（Ａ）中で、１は患者の体腔内に挿入される硬性内視鏡としてのスコープ、２はこのスコープ１を移動可能に保持する関節構造のスコープ保持具２である。ここで、スコープ１には細長い挿入部１ａと、この挿入部１ａの基端部に連結された接眼部５とが設けられている。そして、スコープ１の挿入部１ａは予め患者の体腔内に刺入されたトラカール３に挿通され、体腔内を観察するように体腔内に挿入されている。なお、スコープ１の光学系には歪み除去レンズ（図示せず）が設けられている。
【００１３】
また、スコープ１の接眼部５にはＴＶカメラ４が取付けられている。このＴＶカメラ４の内部には、固体撮像素子であるＣＣＤ（撮像手段）６と、ズームレンズ７と、ＣＣＤ６をズームレンズ７の光軸方向とは直交する方向に移動するＣＣＤ移動機構（撮像範囲変更手段）８とが内蔵されている。さらに、ＴＶカメラ４のケーシング４ａの外面には、原点復帰スイッチ（撮像範囲復帰指示手段）９が設けられている。
【００１４】
また、ＴＶカメラ４には、鉗子追尾装置１０およびＣＣＵ（カメラコントロールユニット）１１が接続されている。ここで、鉗子追尾装置１０には、鉗子１４の先端部１５の追尾機能の有効／無効の切り換え操作を行う、例えばフットスイッチ、ハンドスイッチ等の操作スイッチ１２と、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂと、ＣＣＵ１１とがそれぞれ接続されている。なお、Ｔは拡大スイッチ８８ａ、Ｗは縮小スイッチ８８ｂである。さらに、ＣＣＵ１１には、例えばＴＶモニタ、ＨＭＤ（HEAD MOUTED DISPLAY ：頭部装着型ディスプレー）等の表示モニタ１３が接続されている。
【００１５】
また、患者の体腔内にはスコープ１とは別の場所から鉗子１４が挿入されている。なお、鉗子１４の代わりに例えば剥離鉗子、ハサミ、レーザープローブ、縫合器、電気メス、持針器、超音波吸引器等の処置具が挿入されても何等、作用は変わらない。
【００１６】
また、ＴＶカメラ４には図２および図３（Ａ）に示すスコープ着脱部１６が設けられている。このスコープ着脱部１６にはスコープ１の接眼部５が嵌合される略円筒状の嵌合部１７が設けられている。この嵌合部１７の筒内にはスコープ１の接眼部５が嵌合され、これによってスコープ１の光軸とＴＶカメラ４の光軸とを正確に合わせることができるようになっている。
【００１７】
また、嵌合部１７の筒壁部には図２に示すように３つの押圧ピン１８が周方向に均等に配設されている。さらに、嵌合部１７の外周面には回転リング１９が周方向に回動可能に装着されている。この回転リング１９の内周面には図２に示すように内カム曲線部２０が形成されている。この内カム曲線部２０には内方に向けて突設された内方突設部２０ａと、この内方突設部２０ａよりも径寸法が大きい凹陥部２０ｂとが形成されている。そして、回転リング１９の回転時には内カム曲線部２０の内方突設部２０ａによって３つの押圧ピン１８が内方に向けて押し出されるようになっている。さらに、回転リング１９の回転にともない内カム曲線部２０の内方突設部２０ａが３つの押圧ピン１８から外れて内カム曲線部２０の凹陥部２０ｂが３つの押圧ピン１８と対向配置されている状態では３つの押圧ピン１８を内方に向けて押し出す押し出し力がなくなるので、３つの押圧ピン１８が回転リング１９の各凹陥部２０ｂ内にそれぞれ収容された状態に戻されるようになっている。
【００１８】
なお、ＴＶカメラ４のズームレンズ７による拡大後の観察で従来同様の解像度を有するためには、高解像度化した専用のスコープ１を光軸に正確に取り付けることが望ましい。ここで、専用のスコープ１の接眼部５の外周面には３つの押圧ピン１８が挿入されるリング状の凹陥部２４が形成されている。そして、図３（Ａ）に示すようにＴＶカメラ４の嵌合部１７の筒内にスコープ１の接眼部５が嵌合されたのち、回転リング１９が回転駆動された際に、内カム曲線部２０の内方突設部２０ａによって３つの押圧ピン１８が接眼部５の凹陥部２４に均等に押し付けられることでスコープ１がＴＶカメラ４に確実に固定されるようになっている。
【００１９】
また、嵌合部１７の外周面には図２に示すように円弧状の圧縮ばね収容溝１７ａが形成されている。この圧縮ばね収容溝１７ａ内には回転リング１９の締め付け用の圧縮ばね２１が配設されている。この圧縮ばね２１の一端部には回転リング１９の凹陥部２０ｂの内周面に内方に向けて突設されたピン１９ａに取付けられている。
【００２０】
さらに、回転リング１９には回転リング１９の締め付け解除ノブ２３が取付けられている。そして、回転リング１９の締め付けは円周方向に圧縮された圧縮ばね２１で行い、解除ノブ２３によって容易にスコープ１の着脱を行うことができるようになっている。
【００２１】
なお、図３（Ａ）に示す高解像度化した専用のスコープ１以外の図３（Ｂ）に示すような一般的なスコープ１の接眼部２２には、円錐状のスロープ２５が形成されているが、本実施の形態のスコープ着脱部１６では、３つの押圧ピン１８がスロープ２５を押しつけるので一般的な接眼部２２も正確に取り付けることがでるようになっている。
【００２２】
また、図４はＴＶカメラ４の内部構成を示すものである。このＴＶカメラ４にはケーシング４ａ内にフォーカス機構４１と、ズームレンズ７の駆動機構であるズーム機構４２と、ＣＣＤ移動機構８とが装着されている。ここで、フォーカス機構４１には、フォーカスリング２６と、カム溝２７を有する円筒カム２８と、フォーカシングレンズ２９と、このフォーカシングレンズ２９のレンズ枠２９ａに取り付けられたフォーカスピン３０とが設けられている。そして、このフォーカス機構４１はフォーカスリング２６を回転させることにより、円筒カム２８のカム溝２７によってフォーカスピン３０がＴＶカメラ４の光軸方向に沿って前後に移動され、フォーカシングレンズ２９がＴＶカメラ４の光軸方向に沿って前後に移動するようになっている。
【００２３】
また、ズーム機構４２には、円筒状の外筒部材４２ａと、この外筒部材４２ａの内部に配設された内筒部材４２ｂと、大径な第１のレンズ枠４２ｃと、小径な第２のレンズ枠４２ｄとが設けられている。ここで、外筒部材４２ａの後端部には外方向に突出されたフランジ状の屈曲部３１が形成されている。この屈曲部３１の外周面には歯車３２が形成されている。この歯車３２には図５に示すように略円弧状の切欠き部３３が形成されている。
【００２４】
また、内筒部材４２ｂには２つのカム溝３４ａ，３４ｂが形成されている。ここで、一方のカム溝３４ａには第１のレンズ枠４２ｃの外周面に突設されたカムピン３６ａが係合され、他方のカム溝３４ｂには第２のレンズ枠４２ｄの外周面に突設されたカムピン３６ｂが係合されている。
【００２５】
さらに、第１のレンズ枠４２ｃの前端部には複数のレンズからなる前部レンズ群３５ａが装着されている。また、第２のレンズ枠４２ｄには複数のレンズからなる後部レンズ群３５ｂが装着されている。そして、ＴＶカメラ４のズームレンズ７はこれらの前部レンズ群３５ａと後部レンズ群３５ｂとによって構成されている。
【００２６】
また、ＴＶカメラ４の内部にはズーム機構４２の電動回転機構４２ｅが設けられている。この電動回転機構４２ｅには図５に示すようにステッピングモータ３８と、このモータ３８のモータ軸に固定されたピニオンギア３９と、減速ギア３７とが設けられている。ここで、減速ギア３７には同軸上に大径ギア３７ａと、小径ギア３７ｂとが固定されている。そして、この減速ギア３７の大径ギア３７ａはピニオンギア３９に噛合され、小径ギア３７ｂは外筒部材４２ａの歯車３２に噛合されている。なお、歯車３２の切欠き部３３によって規制される外筒部材４２ａの回転範囲の略中央位置にフォトインタラプタ４０が配設されている。
【００２７】
そして、ズーム機構４２の動作時には電動回転機構４２ｅのステッピングモータ３８の回転が減速ギア３７により減速された状態で、歯車３２に伝わり、外筒部材４２ａが回転駆動される。このときの外筒部材４２ａの回転により、カムピン３６ａ，３６ｂがカム溝３４ａ，３４ｂにガイドされながらそれぞれＴＶカメラ４の光軸方向に沿って進退動作する。これにより、第１のレンズ枠４２ｃの前部レンズ群３５ａと、第２のレンズ枠４２ｄの後部レンズ群３５ｂとの間の相対的な位置が変化し、ＴＶカメラ４の拡大率が可変される。
【００２８】
さらに、ズーム機構４２の動作時には歯車３２の切欠き部３３をフォトインタラプタ４０で検出することで、原点位置が検出され、その後、ステッピングモータ３８に送られるパルス数によってズーム機構４２の外筒部材４２ａの回転角および対応する拡大率が設定される。
【００２９】
また、図６（Ａ），（Ｂ）および図７はＴＶカメラ４に設けられたＣＣＤ移動機構８を示すものである。このＣＣＤ移動機構８には略矩形枠状のベース板４３が設けられている。
【００３０】
このベース板４３上にはＴＶカメラ４の光軸に対し垂直面内でＸ方向（図６（Ａ）中で、左右方向）に移動可能に支持されたＲＬプレート４６ａと、このＲＬプレート４６ａの移動方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向（図６（Ａ）中で、上下方向）に移動可能に支持されたＵＤプレート４６ｂと、これらのＲＬプレート４６ａおよびＵＤプレート４６ｂによってＸ方向およびＹ方向にそれぞれ移動可能に支持されたＣＣＤ台座５２とが設けられている。ここで、ＣＣＤ台座５２には図６（Ｂ）に示すようにＣＣＤ６と、赤外カットフィルタ５３とが離間対向配置された状態で取付けられている。
【００３１】
また、ベース板４３上には図６（Ａ）中で、上下１組の平行なガイド軸６０ａと、左右１組の平行なガイド軸６０ｂとが配設されている。これらの上下１組のガイド軸６０ａおよび左右１組のガイド軸６０ｂは固定ピン４４とねじ４５でベース板４３上に固定されている。そして、ＲＬプレート４６ａはガイド軸６０ａに沿って図６（Ａ）中で、左右方向に移動可能に支持されている。同様に、ＵＤプレート４６ｂはガイド軸６０ｂに沿って図６（Ａ）中で、上下方向に移動可能に支持されている。
【００３２】
また、ＲＬプレート４６ａの中央には図７に示すようにＸ方向に延設された角穴４７ａが設けられている。さらに、ＵＤプレート４６ｂの中央には図７に示すようにＹ方向に延設された角穴４７ｂが設けられている。
【００３３】
また、ＣＣＤ移動機構８のベース板４３にはＲＬプレート４６ａの駆動モータであるＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤプレート４６ｂの駆動モータであるＵＤステッピングモータ４８ｂがステッピングモータ台６２ａ，６２ｂを介してそれぞれ固定されている。ここで、ＲＬステッピングモータ４８ａには送りねじ４９ａの一端部が固定されている。さらに、ＵＤステッピングモータ４８ｂには送りねじ４９ｂの一端部が固定されている。
【００３４】
また、ＲＬプレート４６ａには一方のガイド軸６０ａとの係合部側にナット部材取付け溝６１が形成されている。このナット部材取付け溝６１にはナット部材５０ａがはめ込まれている。このナット部材５０ａには送りねじ４９ａが螺挿されるねじ穴と、棒状のナットガイド１２０ａの挿入孔とがそれぞれ形成されている。ここで、ナットガイド１２０ａは送りねじ４９ａよりもベース板４３から離れた位置に固定されている。そして、このナットガイド１２０ａによってナット部材５０ａがベース板４３に対して傾くことを規制するようになっている。
【００３５】
また、ＲＬステッピングモータ４８ａにより送りねじ４９ａが回転駆動された場合にはこの送りねじ４９ａの回転にともない送りねじ４９ａとナット部材５０ａとの螺合部を介してＲＬステッピングモータ４８ａの回転運動が直動運動に変換され、ＲＬプレート４６ａが図６（Ａ）中で、左右方向に移動されるようになっている。
【００３６】
また、ＵＤプレート４６ｂの一方のガイド軸６０ｂとの係合部側にはピン５１が固定されている。このピン５１はナット部材５０ｂの溝にはめ込まれている。このナット部材５０ｂには送りねじ４９ｂが螺挿されるねじ穴と、棒状のナットガイド１２０ｂの挿入孔とがそれぞれ形成されている。ここで、ナットガイド１２０ｂは送りねじ４９ｂよりもベース板４３から離れた位置に固定されている。そして、このナットガイド１２０ｂによってナット部材５０ｂがベース板４３に対して傾くことを規制するようになっている。
【００３７】
また、ＵＤステッピングモータ４８ｂにより送りねじ４９ｂが回転駆動された場合にはこの送りねじ４９ｂの回転にともない送りねじ４９ｂとナット部材５０ｂとの螺合部を介してＵＤステッピングモータ４８ｂの回転運動が直動運動に変換され、ＵＤプレート４６ｂが図６（Ａ）中で、上下方向に移動されるようになっている。
【００３８】
また、ＣＣＤ台座５２の下面には角状の突起部５５が突設されている。この突起部５５はＲＬプレート４６ａの角穴４７ａおよびＵＤプレート４６ｂの角穴４７ｂ内に挿入され、下から台座ドメ５４がねじ止め固定されている。そして、ＣＣＤ台座５２と台座ドメ５４との間でＵＤプレート４６ｂとＲＬプレート４６ａとをはさみ込むことにより、ＵＤプレート４６ｂおよびＲＬプレート４６ａがガイド軸６０ａ，６０ｂにそれぞれ摺動可能に押しつけられている。
【００３９】
これにより、本実施の形態のＣＣＤ移動機構８ではＵＤプレート４６ｂがＹ方向に移動する動作に連動してＣＣＤ台座５２の突起部５５はＲＬプレート４６ａの角穴４７ａに沿ってＹ方向に摺動するとともに、ＲＬプレート４６ａがＸ方向に移動する動作に連動してＣＣＤ台座５２の突起部５５はＵＤプレート４６ｂの角穴４７ｂに沿ってＸ方向に摺動するようになっているので、ＲＬプレート４６ａおよびＵＤプレート４６ｂと連動してＣＣＤ台座５２が上下左右に移動するようになっている。その結果、ステッピングモータ４８ａの動作によりＣＣＤ６はＸ方向に移動し、ステッピングモータ４８ｂの動作によりＣＣＤ６はＹ方向に移動するようになっている。
【００４０】
また、ＲＬプレート４６ａのナット部材５０ａには遮光板５６ａ、ＵＤプレート４６ｂのナット部材５０ｂには遮光板５６ｂがそれぞれ設けられている。さらに、ステッピングモータ台６２ａ，６２ｂにはフォトインタラプタ５７ａ，５７ｂがそれぞれ設けられている。そして、フォトインタラプタ５７ａ，５７ｂで遮光板５６ａ，５６ｂの位置を検出することで、ＣＣＤ６の原点位置を検出した後、ステッピングモータ４８ａ，４８ｂに送られるパルス数によってＣＣＤ６の上下・左右の位置が設定されるようになっている。
【００４１】
また、ＣＣＤ６にはフレキシブル基板５８の一端が接続されている。このフレキシブル基板５８の他端はＴＶカメラ４内のコネクタ５９に接続されている。なお、フレキシブル基板５８はＣＣＤ６の移動に対応できるよう中間部が折り返されている。
【００４２】
なお、ステッピングモータ４８ａ，４８ｂは、ベース板４３に対してＣＣＤ６と反対側の面に固定されているため、同じ面に固定される場合に比べて小型に構成される。
【００４３】
また、ＴＶカメラ４には同軸ケーブル構造のカメラケーブル６３の一端部が連結されている。このカメラケーブル６３の中心部には図８（Ｂ）に示すように複数のＣＣＤケーブル６４が配設されている。このＣＣＤケーブル６４はＣＣＤ６からの映像信号・制御信号を送受信するケーブルである。さらに、このＣＣＤケーブル６４の周囲にはチューブ状のシールド線６６ａおよび樹脂の外皮チューブ６７ａを介して複数のモーターケーブル６５が並設されている。このモーターケーブル６５はモータ制御およびスイッチ操作の各制御信号を伝送するケーブルである。また、このカメラケーブル６３の外周面にはチューブ状のシールド線６６ｂおよび樹脂の外皮チューブ６７ｂが被覆されている。
【００４４】
また、カメラケーブル６３の他端部には図８（Ａ）に示すように鉗子追尾装置１０に接続されるモーターケーブルコネクタ６８が連結されている。このモーターケーブルコネクタ６８の先端部には複数のピン６９が並設されている。これらのピン６９にはカメラケーブル６３の外周部側に配置されているモーターケーブル６５が接続されている。そして、モーターケーブル６５はモーターケーブルコネクタ６８を介して鉗子追尾装置１０と着脱可能に接続されている。
【００４５】
また、モーターケーブルコネクタ６８の基端部にはカメラケーブル６３の中心部側に配置されているＣＣＤケーブル６４が外皮チューブ６７ａごと引き出されて分岐ケーブル６８ａが形成されている。この分岐ケーブル６８ａの先端部にはＣＣＤケーブルコネクタ７０が連結されている。そして、このＣＣＤケーブルコネクタ７０はＣＣＵ１１に着脱可能に接続されている。
【００４６】
なお、ＣＣＤケーブル６４には、微弱な高周波を伝送するため、長さやインピーダンスを整合する必要があるが、カメラケーブル６３が分岐してもＣＣＤケーブル６４の電気的な接続は一本のケーブルを用いた場合と同じなので、従来のＴＶカメラと互換性を保つことができる。
【００４７】
また、鉗子追尾装置１０は、図９に示すようにＡ／Ｄコンバータ７１、画像演算処置回路７２、アクチュエータ制御回路（撮像範囲復帰手段）７３から構成されている。ここで、Ａ／Ｄコンバータ７１はＣＣＵ１１に接続されている。そして、ＴＶカメラ４のＣＣＤ６の映像信号はＣＣＵ１１によりＮＴＳＣや、ＲＧＢ等の映像信号に変換され、このＣＣＵ１１から出力される映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ７１に取り込まれるようになっている。
【００４８】
また、Ａ／Ｄコンバータ７１は画像演算処置回路７２を介してアクチュエータ制御回路７３に接続されている。このアクチュエータ制御回路７３にはＣＣＤ移動機構８に用いられるアクチュエータ７４と、原点復帰スイッチ９と、操作スイッチ１２とが接続されている。ここで、アクチュエータ７４には図７に示す本実施の形態のＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂの他、例えばＤＣサーボモータ、ボイスコイル、圧電振動子を使用したアクチュエータ、超音波モータ、形状記憶合金等が使用できる。
【００４９】
また、Ａ／Ｄコンバータ７１は、画像演算処理回路７２で画像演算処理を行うためアナログの映像信号をデジタル信号に変換するものである。さらに、画像演算処理回路７２は、ＣＣＤ６に撮像される鉗子１４の先端部１５の位置を求め、さらに、ＣＣＤ移動機構８のＣＣＤ台座５２の位置、移動量を求め、アクチュエータ７４の位置、移動量に関する指令をアクチュエータ制御回路７３に送るようになっている。なお、鉗子１４の先端部１５の位置を検出する方式は、図１０に示すように鉗子１４の先端部１５に設けた色マーカの重心位置を検出する方式や、鉗子１４の形状を抽出し、モデルマッチングにより先端位置を検出する方式がある。
【００５０】
また、アクチュエータ制御回路７３では、画像演算処理回路７２で求められた位置、移動量に関する指令通りにアクチュエータ７４が動作するように制御を行う。ここで、アクチュエータ７４が本実施の形態のＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂの場合にはオープンループ制御を、ＤＣモータの場合にはエンコーダからの帰還信号を使用したクローズドループ制御を行う。また、前述のように操作スイッチ１２の状態により、以上の制御の有効／無効の切り換えがなされる。
【００５１】
さらに、アクチュエータ制御回路７３にはＣＣＤ移動機構８の駆動によって移動されＣＣＤ６の中心点Ｑの位置を予め設定された基準位置、例えば図１１に示すように内視鏡像円７５の中心位置Ｏである原点７７に復帰させるようにＣＣＤ移動機構８を駆動する撮像範囲復帰手段が設けられている。そして、この撮像範囲復帰手段は原点復帰スイッチ９の操作により、ＣＣＤ移動機構８の動作を制御してＣＣＤ６の中心点Ｑの位置を原点７７に復帰させるようになっている。
【００５２】
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（Ａ）に示すようにスコープ１の挿入部１ａは予め患者の体腔内に刺入されたトラカール３に挿通され、体腔内を観察するように体腔内に挿入される。さらに、患者の体腔内にはスコープ１とは別の場所から鉗子１４が挿入される。このとき、鉗子１４の先端部１５がスコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ1 内に挿入される状態にセットされる。
【００５３】
また、スコープ１の観察像はＴＶカメラ４によって撮像され、表示モニタ１３に表示される。ここで、図１（Ｂ）に示すようにＴＶカメラ４のズームレンズ７を経てＣＣＤ６に撮像される観察像の視野範囲Ｒ2 はスコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ1 より小さくなっており、スコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ1 の一部の観察像がＣＣＤ６によって撮像される。
【００５４】
また、ＣＣＤ６の移動によりＣＣＤ６に投射される視野範囲Ｒ2 が移動される。ここで、ＣＣＤ６を移動させるＣＣＤ移動機構８は鉗子追尾装置１０により制御される。
【００５５】
また、鉗子追尾装置１０による制御中のＣＣＤ６の移動位置は、鉗子追尾装置１０により検出された鉗子１４の先端部１５の位置が表示モニタ１３の概ね中央に配置されるように制御される。
【００５６】
さらに、ＣＣＤ６の移動制御は、操作スイッチ１２の状態により鉗子１４の先端部１５の追尾機能の有効／無効の切り換え操作が行われる。例えば、操作スイッチ１２を押下時のみ、鉗子追尾装置１０により検出された鉗子１４の先端部１５の位置が表示モニタ１３の概ね中央に配置されるように、鉗子１４の先端部１５の位置に追従してＣＣＤ６の移動位置が制御される。
【００５７】
また、ＴＶカメラ４によるスコープ１の観察像の撮像中、操作スイッチ１２の操作ボタンが押下操作された場合には鉗子追尾装置１０による鉗子１４の先端部１５の追尾機能が作動する。この鉗子追尾機能の作動時にはＣＣＤ６の映像信号がＣＣＵ１１によりＮＴＳＣや、ＲＧＢ等の映像信号に変換される。さらに、このＣＣＵ１１から出力される映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ７１に取り込まれたのち、画像演算処理回路７２に送られ、この画像演算処理回路７２でＡ／Ｄコンバータ７１からの出力信号にもとづいて図１０のフローチャートに示す画像演算処理が行われ、鉗子１４の先端部１５の位置が求められる。
【００５８】
また、本実施の形態では、鉗子１４の先端部１５の位置情報を検出する位置検出手段として鉗子１４の先端部１５に色マーカーを設けるとともに、画像演算処理回路７２には色相関演算回路を設けている。
【００５９】
そして、まずＴＶカメラ４で撮像された手術部位の観察画像の取り込みが行われる（ステップＳ１）。この画像はビデオ信号に変換された後、色相関演算回路に入力される。この色相関演算回路ではＴＶカメラ４で撮像された鉗子１４の先端部１５の色マーカーの色の抽出が行われ（ステップＳ２）、鉗子１４の先端部１５の色マーカーの３軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）の位置と、方位が検出される。この位置情報にもとづいて回転・並進の座標変換演算を行い、２値化（ステップＳ３）、重心演算（ステップＳ４）、鉗子１４の先端部１５の位置の推定（ステップＳ５）の各ステップが順次行われたのち、拡大率、座標軸の補正演算が行われ（ステップＳ６）、鉗子１４の先端部１５の位置が算出される。
【００６０】
この処理により算出された鉗子１４の先端部１５の位置の算出データからＣＣＤ６の移動量の演算が行われる（ステップＳ７）。このとき、ＣＣＤ移動機構８のＣＣＤ台座５２の位置、移動量を求め、アクチュエータ７４の位置、移動量に関する指令、すなわちＣＣＤ６の移動量のデータが出力される（ステップＳ８）。
【００６１】
続いて、この画像演算処理回路７２から出力される信号がアクチュエータ制御回路７３に入力される。このアクチュエータ制御回路７３では画像演算処理回路７２で求められた鉗子１４の先端部１５の位置およびＣＣＤ６の移動量に関する指令通りにアクチュエータ７４が動作するようにアクチュエータ７４の制御信号が出力される。
【００６２】
そして、このアクチュエータ制御回路７３からの制御信号によってアクチュエータ７４のＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂがそれぞれ駆動され、ＣＣＤ移動機構８のＣＣＤ６の位置がその光軸方向と直交する方向に移動される。したがって、鉗子追尾装置１０による鉗子１４の先端部１５の追尾機能の作動中は、ＴＶカメラ４によって撮像される鉗子１４の先端部１５を追尾する状態でＴＶカメラ４の撮像範囲を変更する鉗子１４の先端部１５の追尾動作が行なわれる。
【００６３】
また、表示モニタ１３の概ね中央に鉗子１４の先端部１５が表示されていない状態で、操作スイッチ１２を押した場合に、鉗子１４の先端部１５が予め指定された速度で表示モニタ１３の中央に移動するように、ＣＣＤ６の移動制御が行われる。
【００６４】
また、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂを操作することによって、鉗子追尾装置１０によりズームレンズ７が駆動され、内視鏡像を拡大縮小することができる。
【００６５】
次に、原点７７から適宜の方向に移動した後のＣＣＤ６の撮像範囲を予め設定された基準位置に復帰させる撮像範囲復帰手段の動作について説明する。まず、スコープ１の接眼部５からの観察画像の全ては図１１に示すように内視鏡鏡像円７５に結像され、その一部がＣＣＤ６によって切り出される。
【００６６】
この場合、内視鏡像円７５の中心位置Ｏを原点７７とし、ＣＣＤ６の位置は原点７７に対するＣＣＤ６の中心点Ｑのｘ方向およびｙ方向の各位置成分データ（ｘ，ｙ）として表される。なお、図１１は、ズームレンズ７で拡大された内視鏡像円７５と、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉ0 ，Ｉ1 との位置関係を示すものである。ここで、点線の矩形枠Ｉ0 は原点７７の位置でのＣＣＤ６の撮像範囲、実線の矩形枠Ｉ1 はＣＣＤ６の中心点Ｑが（ｘ，ｙ）の位置まで移動された際のＣＣＤ６の撮像範囲をそれぞれ示すものである。
【００６７】
また、原点７７から適宜の方向に移動した後のＣＣＤ６の中心点Ｑの位置は原点７７に対するＣＣＤ６の中心点Ｑのｘ方向およびｙ方向の各位置成分データ（ｘ，ｙ）として表される。なお、原点７７およびＣＣＤ６の中心点Ｑの位置成分データ（ｘ，ｙ）は、ＣＣＤ移動機構８の遮光板５６ａ，５６ｂとフォトインタラプタ５７ａ，５７ｂで得られた位置からのステッピングモータ４８ａ，４８ｂの駆動パルス数より求められる。
【００６８】
そして、原点復帰スイッチ９が押されると、アクチュエータ制御回路７３の撮像範囲復帰手段により、ＣＣＤ６の中心点Ｑの位置成分データ（ｘ，ｙ）が原点７７の位置データと一致するように、ステッピングモータ４８ａ，４８ｂの駆動パルス数が計算され、その計算結果にもとづいてモータ４８ａ，４８ｂが駆動されてＣＣＤ６の中心点Ｑが原点７７の位置と一致する位置までＣＣＤ６が移動される。
【００６９】
なお、内視鏡像円７５の径は、ズームレンズ７の拡大率と比例して変化する。例えば、ズームレンズ７の拡大率が小さくなれば内視鏡像円７５の径は図１２に示すように小さくなる。そして、図１２に示すようにＣＣＤ６の撮像範囲Ｉの対角長７９に対して内視鏡像円７５の径がやや小さくなれば、内視鏡像の大部分がＣＣＤ６に結像されることになり、これがズームレンズ７の拡大率の原点となる。この場合、内視鏡像円７５に撮像された内視鏡像がＣＣＤ６に切り出される画像全体となるので、この状態でスコープ１の位置を観察したい対象物が全て入るように設定することで、視野変換機能を最大に有効に生かすことができる。
【００７０】
また、原点復帰スイッチ９を操作したときには、ＣＣＤ６の中心点Ｑの位置が原点７７に戻されるとともに、ズームレンズ７の拡大率が図１２に示す原点に戻るようにズームレンズ７が駆動される。
【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、鉗子１４の先端部１５を検出し、この鉗子１４の先端部１５を追尾する状態で、スコープ１の視野を変換することができるので、術者が観察したい方向に鉗子１４の先端部１５を動かすとその方向にスコープ１の視野方向が変換される。そのため、両手で鉗子１４等の処置具を持ち、処置を行っている最中でも術者自身でスコープ１の視野範囲Ｉを変更できる。
【００７２】
また、術者は、スコープ１を所望の視野方向が得られるように動かすように助手に指示する必要がなくなるとともに、また、助手もスコープ１を操作する必要がなくなるので、内視鏡下の手術の作業性を大幅に高めることができる。
【００７３】
さらに、鉗子追尾装置１０による視野方向変更の際にはスコープ１自体が動かないので、術者の処置作業に影響を与えたり、患者に無理は力を作用させることが無い。
【００７４】
また、スコープ１の視野方向変更の際にはＴＶカメラ４内のＣＣＤ移動機構８を動作させれば良いので、スコープ１全体を動かす方法よりも安価に実現できる。さらに、ＣＣＤ６の画素を全て使用するので、良好な画質が得られる。
【００７５】
また、ＣＣＤ移動機構８で、ＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂが、ベース板４３に対してＣＣＤ６と反対側の面に固定されているため、同じ面に固定される場合に対してＣＣＤ移動機構８全体が小型に構成される。
【００７６】
さらに、本実施の形態ではＣＣＤ移動機構８でスライダとなるＵＤプレート４６ｂおよびＲＬプレート４６ａが平行なガイド軸６０ａ，６０ｂによってそれぞれ摺動可能に支持されているため安価に構成できる。
【００７７】
また、原点復帰スイッチ９の操作時にはＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを予め設定された基準位置である原点７７に復帰させるようにＣＣＤ移動機構８を駆動するようにしたので、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを簡単に原点７７に復帰させることができる。そのため、スコープ１の交換、体腔内へのスコープ１の挿入・抜去時、鉗子１４の先端部１５の検出の失敗、観察方向が不明なときなどに原点復帰スイッチ９を操作してＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを原点７７に復帰させることにより、スコープ１の観察方向とスコープ１の向きとを一致させることができるので、スコープ１を直観的に操作できる。
【００７８】
また、原点復帰スイッチ９を操作したときにズームレンズ７の拡大率が図１２に示す原点に戻るようにズームレンズ７が駆動されるようにしたので、この状態でスコープ１の内視鏡像全体が観察できる。そのため、この後、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂを操作して、鉗子追尾装置１０によりズームレンズ７を駆動し、内視鏡像を縮小することにより、スコープ１の位置を視野変換動作が最も有効なようにセッティングすることができる。
【００７９】
また、図１３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１２参照）の構成の内視鏡装置における鉗子１４の手元側の操作部１４ａに手元スイッチ（コントローラ）８１を着脱自在に設け、この手元スイッチ８１上に、鉗子１４の追尾機能を指示するスイッチ８２と原点復帰スイッチ８３を設けたものである。
【００８０】
そこで、上記構成のものにあっては鉗子１４の手元側の操作部１４ａに手元スイッチ８１を設けたので、鉗子１４の手元側の操作部１４ａを操作している術者が術中に容易に原点復帰スイッチ８３を操作することができ、原点復帰操作を一層簡単に行うことができる効果がある。
【００８１】
また、図１４は本発明の第３の実施の形態を示すものである。本実施の形態では操作ボタンユニット（コントローラ）８６を設け、この操作ボタンユニット８６の操作パネル８６ａに第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）の原点復帰スイッチ９と、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂとをそれぞれ配設するとともに、スコープ１の視野方向を上下左右の各方向に変更するための上下左右の各操作ボタン８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄをそれぞれ配設したものである。この操作ボタンユニット８６は床、鉗子１４の操作部１４ａ、あるいはベットサイド等に設置して使用される。
【００８２】
また、本実施の形態では第１の実施の形態の鉗子追尾装置１０が視野制御装置に、また操作スイッチ１２が位置指令手段である操作ボタンユニット８６にそれぞれ置き換えられている。そして、操作ボタンユニット８６の上下左右の各操作ボタン８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄの操作によって位置の制御信号が出力され、スコープ１の視野方向の制御が行われるとともに、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂの操作によって視野の拡大、縮小が行われる構成になっている。なお、図１４中の操作ボタンユニット８６の符号Ｔ，Ｗは拡大、縮小にそれぞれ対応し、Ｕ，Ｄ，Ｒ，Ｌは上下左右にそれぞれ対応している。
【００８３】
そして、本実施の形態の内視鏡装置の使用時には術者による操作ボタンユニット８６の各操作ボタンによる指示に従って、術者の処置作業を妨げることなく、スコープ１の視野範囲を制御することができるとともに、原点復帰スイッチ９を操作することにより、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを原点７７に復帰させることができる。
【００８４】
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、本実施の形態では術者の近傍に操作ボタンユニット８６を設けることができるため、操作性が向上する。
【００８５】
また、図１５（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態を示すものである。本実施の形態では第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）のＴＶカメラ４に操作パネル（コントローラ）９１を設け、この操作パネル９１にスコープ１の視野範囲の拡大を制御する視野拡大ボタン９２、視野範囲の縮小を制御する視野縮小ボタン９３および原点復帰スイッチ９４を設けたものである。
【００８６】
そして、本実施の形態ではＴＶカメラ４の操作パネル９１に配設される操作ボタンの数を、カメラ４の位置設定や、スコープ１との着脱時に必要な視野拡大ボタン９２、視野縮小ボタン９３および原点復帰スイッチ９４の３個のみ等に制限して設けることができる。さらに、ＴＶカメラ４に操作パネル９１を設けることで、手術台付近の配線を減らすことができる。
【００８７】
また、図１６は本発明の第５の実施の形態を示すものである。本実施の形態では第３の実施の形態（図１４参照）の操作ボタンユニット８６に接続ケーブル１０１の一端部を連結するとともに、この接続ケーブル１０１の他端部に防水コネクタ１０２を連結し、この防水コネクタ１０２を第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）のＴＶカメラ４に着脱可能に取付ける構成にしたものである。この場合も、第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
また、図１７は本発明の第６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１２参照）のスコープ保持具２によってＴＶカメラ４を直接支持させる構成にしたものである。この場合、スコープ保持具２とＴＶカメラ４との間はカプラ１１１で着脱可能に連結されている。
【００８９】
さらに、ＴＶカメラ４のカプラ１１１には原点復帰スイッチ１１２が設けられている。この原点復帰スイッチ１１２はカプラ１１１が切り離されるとＯＮになる着脱連動スイッチによって構成されている。そして、スコープ１を体腔外に取り出すときにはスコープ保持具２とＴＶカメラ４との間を着脱する際に、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉが自動的に原点７７に復帰されるようになっている。
【００９０】
そこで、上記構成のものにあってはスコープ１を体腔外に取り出すときにはスコープ保持具２とＴＶカメラ４との間を着脱する際に、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉが自動的に原点７７に復帰されるようにしたので、スコープ１の観察方向とスコープ１の光軸方向とを一致させ、スコープ１を直観的に操作でき、スコープ１の操作性を高めることができる効果がある。
【００９１】
また、図１８〜図２０は本発明の第７の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態のＴＶカメラ４の内部にスコープ１の脱着動作に連動して機械的にＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを自動的に原点７７に復帰させる機械的原点復帰機構１２１を設けたものである。
【００９２】
ここで、ＴＶカメラ４の内部には図１８に示すようにズームレンズ７と、ＣＣＤ６との間の光路を曲げる２つの回動ミラー１２２ａ，１２２ｂが配設されている。一方の回動ミラー１２２ａはステッピングモータ１２３ａの回動軸に固定されている。また、他方の回動ミラー１２２ｂはステッピングモータ１２３ｂの回動軸に固定されている。
【００９３】
そして、スコープ１の接眼部５からＴＶカメラ４に送られる入射光（内視鏡像）の光路はズームレンズ７を通った後、一方の回動ミラー１２２ａによって下向きに略９０°に曲げられるとともに、この回動ミラー１２２ａからの反射光は他方の回動ミラー１２２ｂによって横向きに略９０°に曲げられてＣＣＤ６に結像されるようになっている。ここで、回動ミラー１２２ａが回転するとＣＣＤ６に入射される内視鏡像は左右に移動し、回動ミラー１２２ｂが回転すると入射される内視鏡像は上下に移動するようになっている。
【００９４】
また、ズームレンズ７のアクチュエータとしてステッピングモータ１２４が設けられている。このステッピングモータ１２４の回転軸にはボールねじ１２５の基端部が連結されている。
【００９５】
また、ズームレンズ７のレンズ枠１２６には突設部１２７が横向きに突設されている。この突設部１２７にはボールねじ１２５と螺合するボールねじ機構のねじ穴が形成されている。そして、ステッピングモータ１２４の駆動時にはボールねじ１２５の回転にともない突設部１２７とともにレンズ枠１２６が光軸方向に移動され、このレンズ枠１２６の移動によりズームレンズ７が光軸方向に移動し、内視鏡像が拡大または縮小されるようになっている。
【００９６】
また、ＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６には図１９に示すように回転リンク１２８が支持ピン１２９を中心に回動可能に連結されている。この回転リンク１２８の基端部（支持ピン１２９よりも後方）側には略Ｌ字状に屈曲されたＬ字状屈曲部１３０が形成され、このＬ字状屈曲部１３０の先端部には略山形の凹陥部１３０ａが形成されている。
【００９７】
さらに、回転リンク１２８の先端部（支持ピン１２９よりも前方）側には略Ｌ字状に屈曲された突当て部１３１が形成されている。また、回転リンク１２８の基端部側には突当て部１３１を図１９に示すように嵌合部１７の外側に突出させた状態で保持するリターンスプリング１３２が配設されている。
【００９８】
また、回動ミラー１２２ａの回転軸の軸端部には回転リンク１２８の凹陥部１３０ａと係脱可能に係合する略山形の係合部１３３が形成されている。そして、この係合部１３３に回転リンク１２８の凹陥部１３０ａが係合された場合には図１９に示すように回動ミラー１２２ａはＣＣＤ６の中央に光軸が配置される位置で固定されるようになっている。
【００９９】
また、ＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６の嵌合部１７にスコープ１の接眼部５が嵌合された場合には図２０に示すようにスコープ１の接眼部５が回転リンク１２８の突当て部１３１に突当てられ、回転リンク１２８が跳ね上がるようになっている。このとき、回動ミラー１２２ａの係合部１３３と回転リンク１２８の凹陥部１３０ａとの間の係合が解除され、回動ミラー１２２ａはステッピングモータ１２３ａにより回転駆動されるようになっている。
【０１００】
そして、図１９に示すようにスコープ１の接眼部５がＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６から外された場合には、回転リンク１２８はリターンスプリング１３２のばね力で押し下げられ、回転リンク１２８の凹陥部１３０ａが回動ミラー１２２ａの係合部１３３に係合され、回動ミラー１２２ａは光軸がＣＣＤ６の中央になる位置に固定される。
【０１０１】
なお、図１９，２０では、一方のミラー１２２ａのチルト機構について示したが、他方のミラー１２２ｂも同様の構成のチルト機構が設けられている。この結果、スコープ１の接眼部５がＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６から外されるとＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを自動的に原点７７に復帰させる機械的原点復帰機構１２１が構成される。
【０１０２】
そこで、上記構成のものにあってはＴＶカメラ４の内部にスコープ１の脱着動作に連動して機械的にＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを自動的に原点７７に復帰させる機械的原点復帰機構１２１を設けたので、スコープ１の接眼部５がＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６から外される動作と連動して自動的に原点復帰させることができる。そのため、制御装置（鉗子追尾装置１０）の故障や、制御装置が切り離された場合でもＴＶカメラ４の内部のＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを強制的に原点７７に復帰させることができる。
【０１０３】
また、図２１は本発明の第８の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第７の実施の形態（図１８〜図２０参照）の機械的原点復帰機構１２１のステッピングモータ１２２ａ，１２２ｂに代えてガルバノメータモータ１４１を使用して電流を切るだけで自動的に原点復帰される原点復帰機構１４２を設けたものである。
【０１０４】
ガルバノメータモータ１４１には、永久磁石１４３と、コイル１４４と、ねじりばね１４５とが設けられている。そして、コイル１４４に通電した電流に比例した回転角に２つの回動ミラー１２２ａ，１２２ｂが駆動されるようになっている。ここで、コイル１４４への通電をやめれば、ねじりばね１４５の復元力により２つの回動ミラー１２２ａ，１２２ｂが原点位置に復帰する。
【０１０５】
そこで、上記構成のものにあってはガルバノメータモータ１４１への通電電流を切るだけで自動的に原点復帰されるので、原点復帰のための特別の機構が不要となる。さらに、制御装置（鉗子追尾装置１０）が故障した場合でも、電源を切れば自動的に原点復帰が行える効果がある。
【０１０６】
また、図２２（Ａ）〜（Ｃ）および図２３は本発明の第９の実施の形態を示すものである。本実施の形態はＣＭＤ(Charge Modulation Device)を使用して視野変換動作が可能なＣＭＤカメラ１５１を組み込んだ内視鏡装置を設けたものである。
【０１０７】
本実施の形態の内視鏡装置には図２２（Ａ）に示すように第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）のスコープ１の接眼部５にＣＭＤカメラ１５１が連結されている。このＣＭＤカメラ１５１にはケーシング１５１ａ内に固定倍率の撮像レンズ１５２およびＣＭＤ１５３が配設されている。さらに、ＣＭＤカメラ１５１のケーシング１５１ａには、第１の実施の形態と同様の原点復帰スイッチ９が設けられている。
【０１０８】
また、ＣＭＤ１５３にはＣＭＤ制御装置１５４が接続されている。さらに、このＣＭＤ制御装置１５４には第１の実施の形態と同様の表示モニタ１３および操作スイッチ１２、拡大・縮小スイッチ８８ａ、８８ｂがそれぞれ接続されている。
【０１０９】
また、ＣＭＤ１５３は、フォトトランジスタである画素１５５が２次元的に配列された構造になっており、それぞれの画素１５５を独立に読み出せるという特徴がある。そして、このＣＭＤ１５３としては現在のテレビ信号に要求されるよりも数倍多い画素１５５を有する素子が実用化されている。
【０１１０】
さらに、ＣＭＤカメラ１５１には電子ズーム機能および電子切り出し機能が設けられている。ここで、電子ズーム機能は図２２（Ｂ）に示すようにＣＭＤ１５３の画素１５５の集合体全体から、隣接する画素１５５を１つ置きに間引いて読み出し、表示モニタ１３に表示する。なお、図２２（Ｂ）中で、１５５ａは電子ズーム機能で読み出された画素、１５５ｂは読み出されていない画素をそれぞれ示す。このとき、画素１５５の集合体全体からの間引き率を変えることにより画像をズーム動作（拡大・縮小）した場合と同じ効果、すなわち電子ズーム動作を行うことができる。
【０１１１】
また、電子切り出し機能は図２２（Ｃ）に示すようにＣＭＤ１５３の画素１５５の集合体全体から一部の領域１５６を読みだし、表示モニタ１３に表示することで、ＣＭＤ１５３の画素１５５の集合体全体に撮像された画像全体から一部分の画像を切り出す、即ち電子切り出し動作を行うことができる。
【０１１２】
そして、電子ズーム機能および電子切り出し機能を組み合わせることで、第１の実施の形態のＣＣＤ移動機構８と、ズーム機構４２と同様の作用が得られる。ここで、ＣＭＤ１５３に１００万画素以上の高密度のものを用いることで、電子ズーム動作および電子切り出し動作を行っても、現在のＮＴＳＣテレビ信号と同等の画質の画像を得ることができる。
【０１１３】
また、図２３はＣＭＤ制御装置１５４全体の概略構成を示すものである。このＣＭＤ制御装置１５４は、ＣＭＤ映像信号回路１５７、Ａ／Ｄコンバータ１５８、画像演算処理回路１５９、ＣＭＤ駆動回路１６０から構成される。ここで、ＣＭＤ映像信号回路１１３には表示モニタ１３が接続されているとともに、ＣＭＤ１５３およびＡ／Ｄコンバータ１５８がそれぞれ接続されている。
【０１１４】
さらに、ＣＭＤ制御装置１５４のＣＭＤ駆動回路１６０には操作スイッチ１２、原点復帰スイッチ９、拡大・縮小スイッチ８８ａ、８８ｂがそれぞれ接続されているとともに、ＣＭＤ１５３および画像演算処理回路１５９がそれぞれ接続されている。
【０１１５】
そして、ＣＭＤ１５３の映像信号はＣＭＤ映像信号回路１５７によりＮＴＳＣや、ＲＧＢ等の映像信号に変換される。さらに、この映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ１５８に取り込まれる。このＡ／Ｄコンバータ１５８では、アナログの映像信号をデジタル信号に変換する。そして、このＡ／Ｄコンバータ１５８から出力されるデジタル信号が画像演算処理回路１５９に入力され、この画像演算処理回路１５９で画像演算処理が行われる。
【０１１６】
また、画像演算処理回路１５９は、鉗子１４の先端部１５の位置を求め、ＣＭＤ１５３の切り出し位置の指令をＣＭＤ駆動回路１６０に送る。ここで、鉗子１４の先端部１５の位置を検出する方式は、第１の実施の形態の鉗子１４の先端部１５に設けた色マーカの重心位置を検出する方式（図１０参照）や、鉗子１４の形状を抽出し、モデルマッチングにより先端部１５の位置を検出する方式などがある。
【０１１７】
また、ＣＭＤ駆動回路１６０では、画像演算処理回路１５９で求められた位置、画像の切り出し位置に関する指令通りにＣＭＤ１５３の画素１５５を読み出すように制御を行う。
【０１１８】
そして、操作スイッチ１２の操作により、以上の制御の有効／無効の切り換えが行われる。さらに、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂの操作指令通りに、画像の拡大率が変化するようにＣＭＤ１５３の読みだしの間引き率が制御される。また、原点復帰スイッチ９を操作することにより、図２２（Ｂ）に示すように画面全体から間引いて表示させている状態に戻される。
【０１１９】
そこで、上記構成のものにあってはＣＭＤカメラ１５１を組み込んだ内視鏡装置を設けたので、第１の実施の形態のＣＣＤ移動機構８や、ズーム機構４２のような光学素子の駆動機構のない視野変換カメラを提供することができる。そのため、機械的な駆動がなく、耐久性が高いうえ、機械的な駆動機構がないため、安価となり、さらに画質の劣化が無いなどの効果がある。
【０１２０】
また、図２４および図２５は本発明の第１０の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態と同じ構成の内視鏡装置に自動光軸合わせ機能を設けたものである。
【０１２１】
図２４に示すようにＣＣＤ６上に内視鏡像円７５が映っている場合は、内視鏡像円７５の周囲は暗黒なので、画像を２値化したのちエッジ抽出などの画像処理で内視鏡像円７５の輪郭を抽出する。抽出された輪郭から最小２乗法などの方法で円の方程式を求め、円の中心点１７１を求める。さらに、円の中心点１７１を原点７７として設定する。
【０１２２】
また、内視鏡像円７５がＣＣＤ６に映ってない場合には、図２５に示すように内視鏡像円７５が映る位置１７２までＣＣＤ６を移動させ、同様の方法で円の中心点１７１を検出する。このとき、ＣＣＤ６を内視鏡像円７５の反対側の位置１７３まで移動し、その画像と移動ベクトル１７４を用いて円の中心点１７１を計算すると原点検出の精度が向上する。
【０１２３】
そこで、上記方法の自動光軸合わせ機能を設けた内視鏡装置ではＣＣＤ６の光軸を自動的に合わせ、原点復帰時に画像の中央に正確に戻るようにすることができる効果がある。
【０１２４】
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） 体腔内に挿入する内視鏡と、この内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段の撮像光学系の光学素子の少なくとも一部を移動させて撮像範囲を変更させるアクチュエータと、前記撮像範囲を所定位置に復帰させる撮像範囲復帰手段と、前記撮像範囲を所定位置への復帰を指示する撮像範囲復帰指示手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【０１２５】
（付記項２） 体腔内に挿入された内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段の撮像光学系の光学素子の一部または全部を移動させ、前記撮像範囲を変更させるアクチュエータと、撮像範囲を定められた位置に復帰させる復帰手段と、復帰を指示するスイッチ手段を有することを特徴とする内視鏡装置。
【０１２６】
（付記項１、２の目的） 内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに原点復帰させ、観察方向と内視鏡の方向が一致し、内視鏡を直観的に操作可能にする。
【０１２７】
（付記項１、２の作用） 術者が復帰スイッチで指示し、復帰手段を用いて撮像範囲を定められた位置（原点）に復帰させる。
（付記項１、２の効果） 視野変換内視鏡カメラにおいて、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに内視鏡像の中心が画面の中心となるように原点復帰させ、観察方向と内視鏡の方向が一致し、内視鏡を直感的に操作できる。また、内視鏡の像全体が観察できるため、内視鏡の位置を視野変換が最も有効なようにセッティングできる。原点復帰させることで通常の内視鏡＋カメラと同じ様に操作できる。
【０１２８】
（付記項３） 前記光学素子が固体撮像素子である付記項２の内視鏡装置。
（付記項４） 前記光学素子が光軸に垂直に移動可能な固体撮像素子である付記項２の内視鏡装置。
【０１２９】
（付記項５） 前記光学素子がミラーである付記項２の内視鏡装置。
（付記項６） 前記撮像範囲の定められた位置が、内視鏡の光軸を略中心とする範囲であることを特徴とする付記項２の内視鏡装置。
【０１３０】
（付記項７） 前記撮像範囲の定められた位置が、基準点設定手段からのアクチュエータの移動量で定められている付記項２の内視鏡装置。
（付記項４〜７の効果） 視野変換内視鏡カメラにおいて、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに内視鏡像の中心が画面の中心となるように確実に原点復帰させ、観察方向と内視鏡の方向が一致し、内視鏡を直感的に操作できる。また、内視鏡の像全体が観察できるため、内視鏡の位置を視野変換が最も有効なようにセッティングできる。原点復帰させることで通常の内視鏡＋カメラと同じ様に操作できる。
【０１３１】
（付記項８） 前記スイッチ手段が、内視鏡装置本体に設けられていることを特徴とする付記項２の内視鏡装置。
（付記項８の効果） 術者によるスイッチ手段の操作が容易になる。
【０１３２】
（付記項９） 前記スイッチ手段が、体腔内に挿入される処置具に設けられている付記項２の内視鏡装置。
（付記項９の従来技術） 視野変換によって視野が内視鏡の光軸からずれた場合に内視鏡の視野を原点復帰させるためのスイッチ手段は格別に設けられていなかった。
（付記項９の解決しようとする課題） 視野変換によって視野が内視鏡の光軸からずれた場合にはそのままの状態で保持されてしまうので、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去、観察方向の確認が困難になり、操作性が悪い問題がある。
（付記項９の目的） 術者によるスイッチ手段の操作を容易にすることを目的とする。
（付記項１０） 前記スイッチ手段が、撮像範囲を指示する操作手段（リモコン）に設けられている付記項２の内視鏡装置。
【０１３３】
（付記項１１） 前記撮像手段内に画像の拡大率可変手段と、前記スイッチ手段に連動して定められた拡大率に復帰させる拡大率復帰手段を有することを特徴とする付記項２、６の内視鏡装置。
（付記項１１の目的） 内視鏡の位置を視野変換が最も有効にセッティングするため、内視鏡の像全体が観察できるようにする。通常の内視鏡＋カメラと同じように操作できる。
（付記項１１の作用） 原点復帰と同時に、拡大率が定められた倍率まで下がり、内視鏡の像全体が観察できる。
【０１３４】
（付記項１２） 前記拡大率可変手段がアクチュエータにより駆動されるズームレンズである付記項１１の内視鏡装置。
（付記項１３） 前記拡大率が、基準点設定手段からのアクチュエータの移動量で定められている付記項１１の内視鏡装置。
【０１３５】
（付記項１４） 前記定められた拡大率が、内視鏡像の最大径に対し、観察画面の対角が略同一か大きいことで規定されることを特徴とする付記項１１の内視鏡装置。
（付記項１５） 前記定められた拡大率が、前記拡大率可変手段の最小拡大率であることを特徴とする付記項１１の内視鏡装置。
【０１３６】
（付記項１６） 前記スイッチ手段が、内視鏡装置および内視鏡装置と接続して用いる機器の着脱に連動して動作することを特徴とする付記項２、１１の内視鏡装置。
（付記項１６の目的） 原点復帰操作が必要な、内視鏡の着脱や支持装置との着脱等のときに自動的に原点復帰する。
（付記項１６の作用） 着脱に連動して原点復帰操作が行われる。
【０１３７】
（付記項１７） 前記復帰手段とスイッチ手段が機械的に結合されていることを特徴とする付記項２〜１６の内視鏡装置。
（付記項１７の目的） 制御装置が故障しても、機械的に原点復帰をして通常の内視鏡＋カメラと同じように操作できる制御装置を簡単に構成できる。
（付記項１７の作用） 機械的に原点復帰操作が行われる。
【０１３８】
（付記項１８） 体腔内に挿入された内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段の撮像光学系の一部または全部を移動させ、前記撮像手段の撮像範囲を変更させるアクチュエータを有し、該アクチュエータが付勢力によって非駆動時には定められた位置に復帰し撮像範囲を定められた位置にすることを特徴とする内視鏡装置。
【０１３９】
（付記項２〜１８の従来技術） 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処置具の先端部分の画像を内視鏡の観察視野内に捉え、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。
【０１４０】
この種の内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置として特開平６−３０８９６が開示されている。これはロボットアームにより内視鏡を保持し、術者の指令によって内視鏡の位置を変えることができる。これにより従来内視鏡を保持していた助手は解放され、また術者は自分の思う方向に自在に視野を変えることができる。
【０１４１】
これに対し、特願７−１１５９９５では、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する方法が開示されている。この方法では、内視鏡の画像の撮像範囲を撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで変更する。可動部分は装置内部なので、装置が動作することによる危険性が少なく、安全性が高い。小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので取扱が容易。また、鉗子の先端を検出して視野を変換することができ、術中に術者が視野を変換することが容易である。
【０１４２】
（付記項２〜１８が解決しようとする課題） 特開平６−３０８９６では、ロボットアームに術者、患者周辺機器が干渉することがある。ロボットの意図しない動作によって、患者を傷つける可能性がある。大型で運搬・設置・滅菌にも不便である。
【０１４３】
特願７−１１５９９５では、安全性が高く、小型であり、通常の内視鏡とＴＶカメラと置換できるなど利点が多い。しかし、体腔に内視鏡を挿入、抜去する場合、内視鏡の位置を変更したい場合などでは、視野が視野変換によって内視鏡の光軸からずれた状態のままでは操作が困難になる。また、処置具先端の検出に失敗した場合や、術者が操作スイッチの押し間違いなどで視野を失う可能性もある。また、視野変換機能を有効に用いるためには、内視鏡像の中に観察したい対象が入るようにあらかじめ内視鏡の位置をセッティングする必要がある。そのためには、内視鏡像全体が観察できるような撮像範囲で観察する必要がある。
【０１４４】
（付記項１８の目的） 制御装置の故障の場合でも電源を切るだけで原点復帰をして通常の内視鏡＋カメラと同じように操作できる。原点復帰機構、スイッチ手段や原点復帰の制御なしで簡易に原点復帰可能。
（付記項１８の作用） アクチュエータへの電源を止めることで、付勢力によって原点復帰動作が行われる。
【０１４５】
（付記項１９） 内視鏡像の辺縁を検出する画像処理手段と、辺縁から内視鏡像の中心を求める計算手段と、求められた内視鏡像の中心を定められた撮像範囲として設定する設定手段を有することを特徴とする付記項２、１１の内視鏡装置。
【０１４６】
（付記項１９の従来技術） 特願７−３１２９３０に、撮像素子を移動させて視野変換を行うＴＶカメラで、撮像素子の移動範囲を内視鏡像の範囲を規定する基準円に基づいて制限する方法が開示されている。
【０１４７】
（付記項１９が解決しようとする課題） 特願７−３１２９３０は、内視鏡像の中心とＴＶカメラの光学系の中心が正確に合致していることを前提としているが、内視鏡とＴＶカメラの光学系の製作精度、および取付時の光軸のずれや傾きによって内視鏡像の中心とＴＶカメラの光学系の中心は正確に合わないため、期待した動作をしないことがある。
【０１４８】
（付記項１９の目的） 内視鏡の光軸と内視鏡装置（ＴＶカメラ）の撮像手段の光軸がずれていても、自動的に内視鏡像の中心が原点になるように設定される。
（付記項１９の作用） 内視鏡像の辺縁の円周を画像処理で検出し、内視鏡像の中心を原点に設定し、内視鏡像の中心と原点を自動的に一致させる。
【０１４９】
（付記項２０） 体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡像を結像する結像レンズと、画素単位で読み出し可能な固体撮像素子と、位置指示手段と、位置指示手段の出力に基づいて固体撮像素子の読み出しを制御する制御手段を有することを特徴とする内視鏡装置。
【０１５０】
（付記項２０の従来技術） 特願６−３０８７４０に、内視鏡画像を画像メモリに取り込み、処置具で示された位置に基づいて、画像の一部分を切り出し、拡大して表示する方法が開示されている。この方法は、機械的に動作する部分を含まないで、特開平６−３０８９６や特願７−１１５９９５の方法を実現するので、小型で簡易に構成できる。
【０１５１】
文献「高精細ランダムアクセスカメラＨＲＣ」（寺田、映像情報インダストリアル９６年６月ｐ３５−３８）に、４００万画素の高画素で、更に画素の読み出し方法を変えることで画像の一部分の切り出しおよび拡大が可能なＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）素子および制御装置が開示されている。
【０１５２】
（付記項２０が解決しようとする課題） 特願６−３０８７４０では、高価な画像メモリを用いる必要がある。また、通常のＴＶ信号を入力して画像の一部分を切り出し、拡大して表示すると、画質が劣化するという問題点がある。高画素のＣＣＤを用いれば画質の劣化は防止できるが、更に数倍の容量のメモリと高速のデータ処理を行う素子が必要なため、装置が高価になる。
【０１５３】
（付記項２０の目的） 光学素子（ＣＣＤおよびズーム）の移動機構が不要になるので、耐久性が高く、安価に製作できる。画像メモリを用いる場合に対して、メモリが不要である。高画素の素子を用いることで画質劣化がない。高速なデータ処理が不要なため安価な素子が使用可能。
【０１５４】
（付記項２０の作用） ＣＭＤ素子を用いて、画素の読み出し方法を位置指示手段に基づいて変化させ、撮像範囲を変換し、内視鏡の視野変換を行う。
（付記項２１） 前記読み出しにより、画像の切り出し範囲を変化させるものである付記項２０の内視鏡装置。
【０１５５】
（付記項２２） 固体撮像素子が、ＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）素子で構成されたものである付記項２０の内視鏡装置。 （付記項２３） 体腔内に挿入された処置具と、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読み出しを制御することを特徴とする付記項１９〜２２の内視鏡装置。
【０１５６】
（付記項２４） 前記位置情報の検出手段が、スコープの映像情報における処置具の特徴量を抽出し、抽出された特徴量の位置を検出するアルゴリズムを有するスコープの映像情報処理回路である付記項２３の内視鏡装置。
【０１５７】
（付記項２５） 前記処理具の特徴量が色である付記項２４の内視鏡装置。
（付記項２６） 前記処置具の特徴量が形状である付記項２４の内視鏡装置。
（付記項２７） 体腔内に挿入された内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、撮像素子を光軸方向に垂直に移動させ、前記撮像範囲を変更させるアクチュエータを有し、前記アクチュエータと、撮像素子を移動可能に支持する撮像素子ガイド部と両者を固定するベース版によって構成され、前記アクチュエータと撮像素子ガイド部は、それぞれベース板の反対側の面に固定されることを特徴とする内視鏡装置。
【０１５８】
（付記項２７の従来技術） 特願７−３１２９３０に、撮像素子をステッピングモータと送りネジを用いて平行に移動する撮像素子移動機構が開示されている。
【０１５９】
（付記項２７が解決しようとする課題） 特願７−３１２９３０では、ステッピングモータと送りネジの機構がＣＣＤと同じ平面上にあるため小型に製作するのが困難である。また、撮像素子を移動させるスライダ及び支持台の形状が複雑なため高価である。
【０１６０】
（付記項２７の目的） 撮像素子の移動機構をコンパクトに製作する。スライダ支持機構の形状を単純化し安価に製作する。
（付記項２７の作用） 撮像素子と駆動手段をベース板に対して反対側に配置することで移動機構をコンパクトに構成する。スライダ機構を平行なガイド軸を用いて安価に構成する。
【０１６１】
（付記項２８） 前記撮像素子ガイド部は、１組以上の平行なガイド軸とこれに嵌合して摺動するスライダを有することを特徴とする付記項２７の内視鏡装置。
【０１６２】
（付記項２９） 前記アクチュエータは、モータ、モータの軸に固定される送りねじ、送りねじと噛み合うナット、前記ナットをガイドするナットガイド軸によって構成され、前記ナットガイドは、送りネジよりもベース板から離れた位置に固定されることを特徴とする付記項２７の内視鏡装置。
【０１６３】
【発明の効果】
本発明によれば、安全性が高く、装置全体が小型であるうえ、内視鏡の交換や、体腔内の挿入・抜去等の作業が容易で、かつ処置具の先端検出の失敗時や、観察方向が不明なときなどでも内視鏡の観察視野方向と内視鏡の光軸方向とを簡単に一致させ、内視鏡を直観的に操作することができ、操作性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置全体の概略構成図、（Ｂ）は表示モニタの表示画面を示す平面図。
【図２】 第１の実施の形態のＴＶカメラのスコープ着脱部を示す横断面図。
【図３】 （Ａ）は第１の実施の形態のＴＶカメラのスコープ着脱部に本実施の形態のスコープが連結された状態を示す縦断面図、（Ｂ）は第１の実施の形態のＴＶカメラのスコープ着脱部に本実施の形態とは異なる一般的な円錘状のスロープを持つ構成のスコープが連結された状態を示す縦断面図。
【図４】 第１の実施の形態のＴＶカメラの内部構成を示す縦断面図。
【図５】 第１の実施の形態のＴＶカメラにおけるズーム機構のズームリングの取付け状態を示す横断面図。
【図６】 （Ａ）は第１の実施の形態のＣＣＤの移動機構のベース板の上面側を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】 第１の実施の形態のＣＣＤの移動機構のベース板の下面側を示す平面図。
【図８】 （Ａ）は第１の実施の形態のＴＶカメラのカメラケーブルと鉗子追尾装置およびＣＣＵとの接続部を示す概略構成図、（Ｂ）はＴＶカメラのカメラケーブルの縦断面図。
【図９】 第１の実施の形態の鉗子追尾装置のブロック図。
【図１０】 第１の実施の形態の鉗子追尾装置による鉗子位置の色による検出動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】 第１の実施の形態の鉗子追尾装置の原点復帰動作を説明するための概略構成図。
【図１２】 第１の実施の形態のＣＣＤに撮像された内視鏡像の切り出し状態を説明するための説明図。
【図１３】 本発明の第２の実施の形態を示す鉗子の側面図。
【図１４】 本発明の第３の実施の形態の内視鏡装置のコントローラを示す平面図。
【図１５】 （Ａ）は本発明の第４の実施の形態の内視鏡装置のコントローラを示す平面図、（Ｂ）は第４の実施の形態のコントローラの操作パネルを示す平面図。
【図１６】 本発明の第５の実施の形態の内視鏡装置のコントローラを示す平面図。
【図１７】 本発明の第６の実施の形態の内視鏡装置のスコープ保持具とＴＶカメラとの連結状態を示す側面図。
【図１８】 本発明の第７の実施の形態の内視鏡装置のスコープとＴＶカメラとの連結状態を示す斜視図。
【図１９】 第７の実施の形態のスコープとＴＶカメラとの分離状態を示す概略構成図。
【図２０】 第７の実施の形態のスコープとＴＶカメラとの連結状態を示す概略構成図。
【図２１】 本発明の第８の実施の形態の内視鏡装置の要部構成を示す斜視図。
【図２２】 本発明の第９の実施の形態を示すもので、（Ａ）は内視鏡装置全体の概略構成図、（Ｂ）は第９の実施の形態のＣＭＤによる電子ズーム動作を説明するための説明図、（Ｃ）は第９の実施の形態のＣＭＤによる電子切り出し動作を説明するための説明図。
【図２３】 第９の実施の形態のＣＭＤ制御装置の概略構成図。
【図２４】 本発明の第１０の実施の形態の内視鏡装置のＣＣＤに撮像された内視鏡像の切り出し状態を説明するための説明図。
【図２５】 第１０の実施の形態の鉗子追尾装置の原点復帰動作を説明するための概略構成図。
【符号の説明】
１ スコープ
６ 撮像手段（ＣＣＤ）
８ ＣＣＤ移動機構（撮像範囲変更手段）
９ 原点復帰スイッチ（撮像範囲復帰指示手段）
１０ 鉗子追尾装置
７３ アクチュエータ制御回路（撮像範囲復帰手段）
【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の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捉え、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】
この種の内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置として例えば特開平６−３０８９６号公報が開示されている。これは、ロボットアームにより内視鏡を保持し、術者の指令によって内視鏡の位置を変えることができる。これにより、従来内視鏡を保持していた助手は解放され、また術者は自分の思う方向に自在に視野を変えることができる。
【０００４】
また、本出願人は本願発明の出願時には公開されていない特願平７−１１５９９５号で、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する構成にした内視鏡装置を提案している。ここでは、内視鏡の撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで内視鏡の画像の撮像範囲を変更する（切換える）ようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−３０８９６号公報の装置では、内視鏡の外部に配置されているロボットアームに術者や、患者や、周辺機器等が干渉するおそれがある。さらに、ロボットアームの意図しない動作によって、内視鏡の動きが不安定になるおそれがある。また、ロボットおよびその周辺機器等の大型な装置を内視鏡の外部に設置する必要があるので、装置全体の運搬、滅菌等の作業にも不便である。
【０００６】
これに対し、特願平７−１１５９９５号の装置では、アクチュエータで移動される可動部分は内視鏡の内部に配置されている。そのため、ロボットアームのように内視鏡の外部に配置されている装置が動作することにより、この内視鏡の外部の可動部分が術者等に接触するおそれが少なく、安全性が高い。さらに、装置全体が小型であり、通常の内視鏡とＴＶカメラと置換できるなど利点が多い。さらに、この装置は小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので、取扱が容易。また、鉗子等の処置具の先端を検出し、この処置具の先端を追尾する状態で、内視鏡の視野を変換することができ、術中に術者が内視鏡の視野を変換することが容易である。
【０００７】
しかしながら、上記従来構成のものにあっては内視鏡下の手術中、内視鏡の視野変換動作によって内視鏡の視野が内視鏡の光軸からずれた場合には内視鏡像を目視しながら内視鏡を直観的に所望の方向に正確に移動させることが難しくなるので、このように内視鏡の視野が内視鏡の光軸からずれた状態のままでは体腔内に内視鏡を挿入、抜去する操作や、内視鏡の位置を変更する操作が困難になる問題がある。
【０００８】
また、内視鏡の視野変換動作中に、処置具先端の検出に失敗した場合や、術者が操作スイッチの押し間違いなどの誤操作を行った場合には内視鏡の視野を失うおそれがある。
【０００９】
さらに、内視鏡の視野変換機能を有効に用いるためには、内視鏡像の中に観察したい対象部分が入るようにあらかじめ内視鏡の位置をセッティングする必要がある。そのため、内視鏡像全体が観察できるような撮像範囲で観察する必要があるので、内視鏡の観察像の撮像範囲が制限されるおそれもある。
【００１０】
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、安全性が高く、装置全体が小型であるうえ、内視鏡の交換や、体腔内の挿入・抜去等の作業が容易で、かつ処置具の先端検出の失敗時や、観察方向が不明なときなどでも内視鏡の観察視野方向と内視鏡の光軸方向とを簡単に一致させ、内視鏡を直観的に操作することができる操作性が高い内視鏡装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、体腔内に挿入される内視鏡と、この内視鏡の観察像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像範囲を前記内視鏡の観察像よりも小さい前記内視鏡の観察像の一部の視野範囲に変更させる撮像範囲変更手段と、前記視野範囲を移動させる視野範囲移動手段と、前記視野範囲の中心位置を前記内視鏡の観察像の中心位置と一致させた基準位置に前記視野範囲を復帰させる復帰手段と、この復帰手段の動作を制御し、前記視野範囲を前記基準位置へ復帰させる指示をする復帰指示手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置である。
請求項２の発明は、前記視野範囲移動手段は、前記撮像手段を前記内視鏡の光軸に対して垂直な平面に沿ってＸ方向およびこれと直交するＹ方向に移動させる移動機構であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項３の発明は、前記撮像手段は、画素が２次元的に配列された画素集合体を有し、
前記撮像範囲変更手段は、前記画素集合体に撮像された画像全体から一部分の画像を切り出す電子切り出し動作を行う電子切り出し機能を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項４の発明は、前記復帰指示手段は、前記撮像手段が着脱可能に連結される保持具との連結部に設けられ、前記撮像手段と前記保持具との着脱動作に連動して前記視野範囲を前記基準位置へ復帰させる指示をする着脱連動スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項５の発明は、前記復帰手段は、前記撮像手段の撮像範囲を前記内視鏡の観察像のほぼ全体を表示可能な基準位置に復帰させる撮像範囲復帰手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置である。
請求項６の発明は、前記撮像範囲復帰手段は、前記復帰指示手段の操作に連動して動作することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置である。
上記構成により、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに術者が復帰指示手段を操作して撮像範囲の復帰を指示し、復帰手段を用いて視野範囲の中心位置を内視鏡の観察像の中心位置と一致させた基準位置（原点）に視野範囲を復帰させることにより、内視鏡の観察方向と内視鏡の光軸方向とを一致させ、内視鏡を直観的に操作でき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（Ａ），（Ｂ）乃至図１２を参照して説明する。図１（Ａ）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。図１（Ａ）中で、１は患者の体腔内に挿入される硬性内視鏡としてのスコープ、２はこのスコープ１を移動可能に保持する関節構造のスコープ保持具２である。ここで、スコープ１には細長い挿入部１ａと、この挿入部１ａの基端部に連結された接眼部５とが設けられている。そして、スコープ１の挿入部１ａは予め患者の体腔内に刺入されたトラカール３に挿通され、体腔内を観察するように体腔内に挿入されている。なお、スコープ１の光学系には歪み除去レンズ（図示せず）が設けられている。
【００１３】
また、スコープ１の接眼部５にはＴＶカメラ４が取付けられている。このＴＶカメラ４の内部には、固体撮像素子であるＣＣＤ（撮像手段）６と、ズームレンズ７と、ＣＣＤ６をズームレンズ７の光軸方向とは直交する方向に移動するＣＣＤ移動機構（撮像範囲変更手段）８とが内蔵されている。さらに、ＴＶカメラ４のケーシング４ａの外面には、原点復帰スイッチ（撮像範囲復帰指示手段）９が設けられている。
【００１４】
また、ＴＶカメラ４には、鉗子追尾装置１０およびＣＣＵ（カメラコントロールユニット）１１が接続されている。ここで、鉗子追尾装置１０には、鉗子１４の先端部１５の追尾機能の有効／無効の切り換え操作を行う、例えばフットスイッチ、ハンドスイッチ等の操作スイッチ１２と、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂと、ＣＣＵ１１とがそれぞれ接続されている。なお、Ｔは拡大スイッチ８８ａ、Ｗは縮小スイッチ８８ｂである。さらに、ＣＣＵ１１には、例えばＴＶモニタ、ＨＭＤ（HEAD MOUTED DISPLAY ：頭部装着型ディスプレー）等の表示モニタ１３が接続されている。
【００１５】
また、患者の体腔内にはスコープ１とは別の場所から鉗子１４が挿入されている。なお、鉗子１４の代わりに例えば剥離鉗子、ハサミ、レーザープローブ、縫合器、電気メス、持針器、超音波吸引器等の処置具が挿入されても何等、作用は変わらない。
【００１６】
また、ＴＶカメラ４には図２および図３（Ａ）に示すスコープ着脱部１６が設けられている。このスコープ着脱部１６にはスコープ１の接眼部５が嵌合される略円筒状の嵌合部１７が設けられている。この嵌合部１７の筒内にはスコープ１の接眼部５が嵌合され、これによってスコープ１の光軸とＴＶカメラ４の光軸とを正確に合わせることができるようになっている。
【００１７】
また、嵌合部１７の筒壁部には図２に示すように３つの押圧ピン１８が周方向に均等に配設されている。さらに、嵌合部１７の外周面には回転リング１９が周方向に回動可能に装着されている。この回転リング１９の内周面には図２に示すように内カム曲線部２０が形成されている。この内カム曲線部２０には内方に向けて突設された内方突設部２０ａと、この内方突設部２０ａよりも径寸法が大きい凹陥部２０ｂとが形成されている。そして、回転リング１９の回転時には内カム曲線部２０の内方突設部２０ａによって３つの押圧ピン１８が内方に向けて押し出されるようになっている。さらに、回転リング１９の回転にともない内カム曲線部２０の内方突設部２０ａが３つの押圧ピン１８から外れて内カム曲線部２０の凹陥部２０ｂが３つの押圧ピン１８と対向配置されている状態では３つの押圧ピン１８を内方に向けて押し出す押し出し力がなくなるので、３つの押圧ピン１８が回転リング１９の各凹陥部２０ｂ内にそれぞれ収容された状態に戻されるようになっている。
【００１８】
なお、ＴＶカメラ４のズームレンズ７による拡大後の観察で従来同様の解像度を有するためには、高解像度化した専用のスコープ１を光軸に正確に取り付けることが望ましい。ここで、専用のスコープ１の接眼部５の外周面には３つの押圧ピン１８が挿入されるリング状の凹陥部２４が形成されている。そして、図３（Ａ）に示すようにＴＶカメラ４の嵌合部１７の筒内にスコープ１の接眼部５が嵌合されたのち、回転リング１９が回転駆動された際に、内カム曲線部２０の内方突設部２０ａによって３つの押圧ピン１８が接眼部５の凹陥部２４に均等に押し付けられることでスコープ１がＴＶカメラ４に確実に固定されるようになっている。
【００１９】
また、嵌合部１７の外周面には図２に示すように円弧状の圧縮ばね収容溝１７ａが形成されている。この圧縮ばね収容溝１７ａ内には回転リング１９の締め付け用の圧縮ばね２１が配設されている。この圧縮ばね２１の一端部には回転リング１９の凹陥部２０ｂの内周面に内方に向けて突設されたピン１９ａに取付けられている。
【００２０】
さらに、回転リング１９には回転リング１９の締め付け解除ノブ２３が取付けられている。そして、回転リング１９の締め付けは円周方向に圧縮された圧縮ばね２１で行い、解除ノブ２３によって容易にスコープ１の着脱を行うことができるようになっている。
【００２１】
なお、図３（Ａ）に示す高解像度化した専用のスコープ１以外の図３（Ｂ）に示すような一般的なスコープ１の接眼部２２には、円錐状のスロープ２５が形成されているが、本実施の形態のスコープ着脱部１６では、３つの押圧ピン１８がスロープ２５を押しつけるので一般的な接眼部２２も正確に取り付けることがでるようになっている。
【００２２】
また、図４はＴＶカメラ４の内部構成を示すものである。このＴＶカメラ４にはケーシング４ａ内にフォーカス機構４１と、ズームレンズ７の駆動機構であるズーム機構４２と、ＣＣＤ移動機構８とが装着されている。ここで、フォーカス機構４１には、フォーカスリング２６と、カム溝２７を有する円筒カム２８と、フォーカシングレンズ２９と、このフォーカシングレンズ２９のレンズ枠２９ａに取り付けられたフォーカスピン３０とが設けられている。そして、このフォーカス機構４１はフォーカスリング２６を回転させることにより、円筒カム２８のカム溝２７によってフォーカスピン３０がＴＶカメラ４の光軸方向に沿って前後に移動され、フォーカシングレンズ２９がＴＶカメラ４の光軸方向に沿って前後に移動するようになっている。
【００２３】
また、ズーム機構４２には、円筒状の外筒部材４２ａと、この外筒部材４２ａの内部に配設された内筒部材４２ｂと、大径な第１のレンズ枠４２ｃと、小径な第２のレンズ枠４２ｄとが設けられている。ここで、外筒部材４２ａの後端部には外方向に突出されたフランジ状の屈曲部３１が形成されている。この屈曲部３１の外周面には歯車３２が形成されている。この歯車３２には図５に示すように略円弧状の切欠き部３３が形成されている。
【００２４】
また、内筒部材４２ｂには２つのカム溝３４ａ，３４ｂが形成されている。ここで、一方のカム溝３４ａには第１のレンズ枠４２ｃの外周面に突設されたカムピン３６ａが係合され、他方のカム溝３４ｂには第２のレンズ枠４２ｄの外周面に突設されたカムピン３６ｂが係合されている。
【００２５】
さらに、第１のレンズ枠４２ｃの前端部には複数のレンズからなる前部レンズ群３５ａが装着されている。また、第２のレンズ枠４２ｄには複数のレンズからなる後部レンズ群３５ｂが装着されている。そして、ＴＶカメラ４のズームレンズ７はこれらの前部レンズ群３５ａと後部レンズ群３５ｂとによって構成されている。
【００２６】
また、ＴＶカメラ４の内部にはズーム機構４２の電動回転機構４２ｅが設けられている。この電動回転機構４２ｅには図５に示すようにステッピングモータ３８と、このモータ３８のモータ軸に固定されたピニオンギア３９と、減速ギア３７とが設けられている。ここで、減速ギア３７には同軸上に大径ギア３７ａと、小径ギア３７ｂとが固定されている。そして、この減速ギア３７の大径ギア３７ａはピニオンギア３９に噛合され、小径ギア３７ｂは外筒部材４２ａの歯車３２に噛合されている。なお、歯車３２の切欠き部３３によって規制される外筒部材４２ａの回転範囲の略中央位置にフォトインタラプタ４０が配設されている。
【００２７】
そして、ズーム機構４２の動作時には電動回転機構４２ｅのステッピングモータ３８の回転が減速ギア３７により減速された状態で、歯車３２に伝わり、外筒部材４２ａが回転駆動される。このときの外筒部材４２ａの回転により、カムピン３６ａ，３６ｂがカム溝３４ａ，３４ｂにガイドされながらそれぞれＴＶカメラ４の光軸方向に沿って進退動作する。これにより、第１のレンズ枠４２ｃの前部レンズ群３５ａと、第２のレンズ枠４２ｄの後部レンズ群３５ｂとの間の相対的な位置が変化し、ＴＶカメラ４の拡大率が可変される。
【００２８】
さらに、ズーム機構４２の動作時には歯車３２の切欠き部３３をフォトインタラプタ４０で検出することで、原点位置が検出され、その後、ステッピングモータ３８に送られるパルス数によってズーム機構４２の外筒部材４２ａの回転角および対応する拡大率が設定される。
【００２９】
また、図６（Ａ），（Ｂ）および図７はＴＶカメラ４に設けられたＣＣＤ移動機構８を示すものである。このＣＣＤ移動機構８には略矩形枠状のベース板４３が設けられている。
【００３０】
このベース板４３上にはＴＶカメラ４の光軸に対し垂直面内でＸ方向（図６（Ａ）中で、左右方向）に移動可能に支持されたＲＬプレート４６ａと、このＲＬプレート４６ａの移動方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向（図６（Ａ）中で、上下方向）に移動可能に支持されたＵＤプレート４６ｂと、これらのＲＬプレート４６ａおよびＵＤプレート４６ｂによってＸ方向およびＹ方向にそれぞれ移動可能に支持されたＣＣＤ台座５２とが設けられている。ここで、ＣＣＤ台座５２には図６（Ｂ）に示すようにＣＣＤ６と、赤外カットフィルタ５３とが離間対向配置された状態で取付けられている。
【００３１】
また、ベース板４３上には図６（Ａ）中で、上下１組の平行なガイド軸６０ａと、左右１組の平行なガイド軸６０ｂとが配設されている。これらの上下１組のガイド軸６０ａおよび左右１組のガイド軸６０ｂは固定ピン４４とねじ４５でベース板４３上に固定されている。そして、ＲＬプレート４６ａはガイド軸６０ａに沿って図６（Ａ）中で、左右方向に移動可能に支持されている。同様に、ＵＤプレート４６ｂはガイド軸６０ｂに沿って図６（Ａ）中で、上下方向に移動可能に支持されている。
【００３２】
また、ＲＬプレート４６ａの中央には図７に示すようにＸ方向に延設された角穴４７ａが設けられている。さらに、ＵＤプレート４６ｂの中央には図７に示すようにＹ方向に延設された角穴４７ｂが設けられている。
【００３３】
また、ＣＣＤ移動機構８のベース板４３にはＲＬプレート４６ａの駆動モータであるＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤプレート４６ｂの駆動モータであるＵＤステッピングモータ４８ｂがステッピングモータ台６２ａ，６２ｂを介してそれぞれ固定されている。ここで、ＲＬステッピングモータ４８ａには送りねじ４９ａの一端部が固定されている。さらに、ＵＤステッピングモータ４８ｂには送りねじ４９ｂの一端部が固定されている。
【００３４】
また、ＲＬプレート４６ａには一方のガイド軸６０ａとの係合部側にナット部材取付け溝６１が形成されている。このナット部材取付け溝６１にはナット部材５０ａがはめ込まれている。このナット部材５０ａには送りねじ４９ａが螺挿されるねじ穴と、棒状のナットガイド１２０ａの挿入孔とがそれぞれ形成されている。ここで、ナットガイド１２０ａは送りねじ４９ａよりもベース板４３から離れた位置に固定されている。そして、このナットガイド１２０ａによってナット部材５０ａがベース板４３に対して傾くことを規制するようになっている。
【００３５】
また、ＲＬステッピングモータ４８ａにより送りねじ４９ａが回転駆動された場合にはこの送りねじ４９ａの回転にともない送りねじ４９ａとナット部材５０ａとの螺合部を介してＲＬステッピングモータ４８ａの回転運動が直動運動に変換され、ＲＬプレート４６ａが図６（Ａ）中で、左右方向に移動されるようになっている。
【００３６】
また、ＵＤプレート４６ｂの一方のガイド軸６０ｂとの係合部側にはピン５１が固定されている。このピン５１はナット部材５０ｂの溝にはめ込まれている。このナット部材５０ｂには送りねじ４９ｂが螺挿されるねじ穴と、棒状のナットガイド１２０ｂの挿入孔とがそれぞれ形成されている。ここで、ナットガイド１２０ｂは送りねじ４９ｂよりもベース板４３から離れた位置に固定されている。そして、このナットガイド１２０ｂによってナット部材５０ｂがベース板４３に対して傾くことを規制するようになっている。
【００３７】
また、ＵＤステッピングモータ４８ｂにより送りねじ４９ｂが回転駆動された場合にはこの送りねじ４９ｂの回転にともない送りねじ４９ｂとナット部材５０ｂとの螺合部を介してＵＤステッピングモータ４８ｂの回転運動が直動運動に変換され、ＵＤプレート４６ｂが図６（Ａ）中で、上下方向に移動されるようになっている。
【００３８】
また、ＣＣＤ台座５２の下面には角状の突起部５５が突設されている。この突起部５５はＲＬプレート４６ａの角穴４７ａおよびＵＤプレート４６ｂの角穴４７ｂ内に挿入され、下から台座ドメ５４がねじ止め固定されている。そして、ＣＣＤ台座５２と台座ドメ５４との間でＵＤプレート４６ｂとＲＬプレート４６ａとをはさみ込むことにより、ＵＤプレート４６ｂおよびＲＬプレート４６ａがガイド軸６０ａ，６０ｂにそれぞれ摺動可能に押しつけられている。
【００３９】
これにより、本実施の形態のＣＣＤ移動機構８ではＵＤプレート４６ｂがＹ方向に移動する動作に連動してＣＣＤ台座５２の突起部５５はＲＬプレート４６ａの角穴４７ａに沿ってＹ方向に摺動するとともに、ＲＬプレート４６ａがＸ方向に移動する動作に連動してＣＣＤ台座５２の突起部５５はＵＤプレート４６ｂの角穴４７ｂに沿ってＸ方向に摺動するようになっているので、ＲＬプレート４６ａおよびＵＤプレート４６ｂと連動してＣＣＤ台座５２が上下左右に移動するようになっている。その結果、ステッピングモータ４８ａの動作によりＣＣＤ６はＸ方向に移動し、ステッピングモータ４８ｂの動作によりＣＣＤ６はＹ方向に移動するようになっている。
【００４０】
また、ＲＬプレート４６ａのナット部材５０ａには遮光板５６ａ、ＵＤプレート４６ｂのナット部材５０ｂには遮光板５６ｂがそれぞれ設けられている。さらに、ステッピングモータ台６２ａ，６２ｂにはフォトインタラプタ５７ａ，５７ｂがそれぞれ設けられている。そして、フォトインタラプタ５７ａ，５７ｂで遮光板５６ａ，５６ｂの位置を検出することで、ＣＣＤ６の原点位置を検出した後、ステッピングモータ４８ａ，４８ｂに送られるパルス数によってＣＣＤ６の上下・左右の位置が設定されるようになっている。
【００４１】
また、ＣＣＤ６にはフレキシブル基板５８の一端が接続されている。このフレキシブル基板５８の他端はＴＶカメラ４内のコネクタ５９に接続されている。なお、フレキシブル基板５８はＣＣＤ６の移動に対応できるよう中間部が折り返されている。
【００４２】
なお、ステッピングモータ４８ａ，４８ｂは、ベース板４３に対してＣＣＤ６と反対側の面に固定されているため、同じ面に固定される場合に比べて小型に構成される。
【００４３】
また、ＴＶカメラ４には同軸ケーブル構造のカメラケーブル６３の一端部が連結されている。このカメラケーブル６３の中心部には図８（Ｂ）に示すように複数のＣＣＤケーブル６４が配設されている。このＣＣＤケーブル６４はＣＣＤ６からの映像信号・制御信号を送受信するケーブルである。さらに、このＣＣＤケーブル６４の周囲にはチューブ状のシールド線６６ａおよび樹脂の外皮チューブ６７ａを介して複数のモーターケーブル６５が並設されている。このモーターケーブル６５はモータ制御およびスイッチ操作の各制御信号を伝送するケーブルである。また、このカメラケーブル６３の外周面にはチューブ状のシールド線６６ｂおよび樹脂の外皮チューブ６７ｂが被覆されている。
【００４４】
また、カメラケーブル６３の他端部には図８（Ａ）に示すように鉗子追尾装置１０に接続されるモーターケーブルコネクタ６８が連結されている。このモーターケーブルコネクタ６８の先端部には複数のピン６９が並設されている。これらのピン６９にはカメラケーブル６３の外周部側に配置されているモーターケーブル６５が接続されている。そして、モーターケーブル６５はモーターケーブルコネクタ６８を介して鉗子追尾装置１０と着脱可能に接続されている。
【００４５】
また、モーターケーブルコネクタ６８の基端部にはカメラケーブル６３の中心部側に配置されているＣＣＤケーブル６４が外皮チューブ６７ａごと引き出されて分岐ケーブル６８ａが形成されている。この分岐ケーブル６８ａの先端部にはＣＣＤケーブルコネクタ７０が連結されている。そして、このＣＣＤケーブルコネクタ７０はＣＣＵ１１に着脱可能に接続されている。
【００４６】
なお、ＣＣＤケーブル６４には、微弱な高周波を伝送するため、長さやインピーダンスを整合する必要があるが、カメラケーブル６３が分岐してもＣＣＤケーブル６４の電気的な接続は一本のケーブルを用いた場合と同じなので、従来のＴＶカメラと互換性を保つことができる。
【００４７】
また、鉗子追尾装置１０は、図９に示すようにＡ／Ｄコンバータ７１、画像演算処置回路７２、アクチュエータ制御回路（撮像範囲復帰手段）７３から構成されている。ここで、Ａ／Ｄコンバータ７１はＣＣＵ１１に接続されている。そして、ＴＶカメラ４のＣＣＤ６の映像信号はＣＣＵ１１によりＮＴＳＣや、ＲＧＢ等の映像信号に変換され、このＣＣＵ１１から出力される映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ７１に取り込まれるようになっている。
【００４８】
また、Ａ／Ｄコンバータ７１は画像演算処置回路７２を介してアクチュエータ制御回路７３に接続されている。このアクチュエータ制御回路７３にはＣＣＤ移動機構８に用いられるアクチュエータ７４と、原点復帰スイッチ９と、操作スイッチ１２とが接続されている。ここで、アクチュエータ７４には図７に示す本実施の形態のＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂの他、例えばＤＣサーボモータ、ボイスコイル、圧電振動子を使用したアクチュエータ、超音波モータ、形状記憶合金等が使用できる。
【００４９】
また、Ａ／Ｄコンバータ７１は、画像演算処理回路７２で画像演算処理を行うためアナログの映像信号をデジタル信号に変換するものである。さらに、画像演算処理回路７２は、ＣＣＤ６に撮像される鉗子１４の先端部１５の位置を求め、さらに、ＣＣＤ移動機構８のＣＣＤ台座５２の位置、移動量を求め、アクチュエータ７４の位置、移動量に関する指令をアクチュエータ制御回路７３に送るようになっている。なお、鉗子１４の先端部１５の位置を検出する方式は、図１０に示すように鉗子１４の先端部１５に設けた色マーカの重心位置を検出する方式や、鉗子１４の形状を抽出し、モデルマッチングにより先端位置を検出する方式がある。
【００５０】
また、アクチュエータ制御回路７３では、画像演算処理回路７２で求められた位置、移動量に関する指令通りにアクチュエータ７４が動作するように制御を行う。ここで、アクチュエータ７４が本実施の形態のＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂの場合にはオープンループ制御を、ＤＣモータの場合にはエンコーダからの帰還信号を使用したクローズドループ制御を行う。また、前述のように操作スイッチ１２の状態により、以上の制御の有効／無効の切り換えがなされる。
【００５１】
さらに、アクチュエータ制御回路７３にはＣＣＤ移動機構８の駆動によって移動されＣＣＤ６の中心点Ｑの位置を予め設定された基準位置、例えば図１１に示すように内視鏡像円７５の中心位置Ｏである原点７７に復帰させるようにＣＣＤ移動機構８を駆動する撮像範囲復帰手段が設けられている。そして、この撮像範囲復帰手段は原点復帰スイッチ９の操作により、ＣＣＤ移動機構８の動作を制御してＣＣＤ６の中心点Ｑの位置を原点７７に復帰させるようになっている。
【００５２】
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（Ａ）に示すようにスコープ１の挿入部１ａは予め患者の体腔内に刺入されたトラカール３に挿通され、体腔内を観察するように体腔内に挿入される。さらに、患者の体腔内にはスコープ１とは別の場所から鉗子１４が挿入される。このとき、鉗子１４の先端部１５がスコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ1 内に挿入される状態にセットされる。
【００５３】
また、スコープ１の観察像はＴＶカメラ４によって撮像され、表示モニタ１３に表示される。ここで、図１（Ｂ）に示すようにＴＶカメラ４のズームレンズ７を経てＣＣＤ６に撮像される観察像の視野範囲Ｒ2 はスコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ1 より小さくなっており、スコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ1 の一部の観察像がＣＣＤ６によって撮像される。
【００５４】
また、ＣＣＤ６の移動によりＣＣＤ６に投射される視野範囲Ｒ2 が移動される。ここで、ＣＣＤ６を移動させるＣＣＤ移動機構８は鉗子追尾装置１０により制御される。
【００５５】
また、鉗子追尾装置１０による制御中のＣＣＤ６の移動位置は、鉗子追尾装置１０により検出された鉗子１４の先端部１５の位置が表示モニタ１３の概ね中央に配置されるように制御される。
【００５６】
さらに、ＣＣＤ６の移動制御は、操作スイッチ１２の状態により鉗子１４の先端部１５の追尾機能の有効／無効の切り換え操作が行われる。例えば、操作スイッチ１２を押下時のみ、鉗子追尾装置１０により検出された鉗子１４の先端部１５の位置が表示モニタ１３の概ね中央に配置されるように、鉗子１４の先端部１５の位置に追従してＣＣＤ６の移動位置が制御される。
【００５７】
また、ＴＶカメラ４によるスコープ１の観察像の撮像中、操作スイッチ１２の操作ボタンが押下操作された場合には鉗子追尾装置１０による鉗子１４の先端部１５の追尾機能が作動する。この鉗子追尾機能の作動時にはＣＣＤ６の映像信号がＣＣＵ１１によりＮＴＳＣや、ＲＧＢ等の映像信号に変換される。さらに、このＣＣＵ１１から出力される映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ７１に取り込まれたのち、画像演算処理回路７２に送られ、この画像演算処理回路７２でＡ／Ｄコンバータ７１からの出力信号にもとづいて図１０のフローチャートに示す画像演算処理が行われ、鉗子１４の先端部１５の位置が求められる。
【００５８】
また、本実施の形態では、鉗子１４の先端部１５の位置情報を検出する位置検出手段として鉗子１４の先端部１５に色マーカーを設けるとともに、画像演算処理回路７２には色相関演算回路を設けている。
【００５９】
そして、まずＴＶカメラ４で撮像された手術部位の観察画像の取り込みが行われる（ステップＳ１）。この画像はビデオ信号に変換された後、色相関演算回路に入力される。この色相関演算回路ではＴＶカメラ４で撮像された鉗子１４の先端部１５の色マーカーの色の抽出が行われ（ステップＳ２）、鉗子１４の先端部１５の色マーカーの３軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）の位置と、方位が検出される。この位置情報にもとづいて回転・並進の座標変換演算を行い、２値化（ステップＳ３）、重心演算（ステップＳ４）、鉗子１４の先端部１５の位置の推定（ステップＳ５）の各ステップが順次行われたのち、拡大率、座標軸の補正演算が行われ（ステップＳ６）、鉗子１４の先端部１５の位置が算出される。
【００６０】
この処理により算出された鉗子１４の先端部１５の位置の算出データからＣＣＤ６の移動量の演算が行われる（ステップＳ７）。このとき、ＣＣＤ移動機構８のＣＣＤ台座５２の位置、移動量を求め、アクチュエータ７４の位置、移動量に関する指令、すなわちＣＣＤ６の移動量のデータが出力される（ステップＳ８）。
【００６１】
続いて、この画像演算処理回路７２から出力される信号がアクチュエータ制御回路７３に入力される。このアクチュエータ制御回路７３では画像演算処理回路７２で求められた鉗子１４の先端部１５の位置およびＣＣＤ６の移動量に関する指令通りにアクチュエータ７４が動作するようにアクチュエータ７４の制御信号が出力される。
【００６２】
そして、このアクチュエータ制御回路７３からの制御信号によってアクチュエータ７４のＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂがそれぞれ駆動され、ＣＣＤ移動機構８のＣＣＤ６の位置がその光軸方向と直交する方向に移動される。したがって、鉗子追尾装置１０による鉗子１４の先端部１５の追尾機能の作動中は、ＴＶカメラ４によって撮像される鉗子１４の先端部１５を追尾する状態でＴＶカメラ４の撮像範囲を変更する鉗子１４の先端部１５の追尾動作が行なわれる。
【００６３】
また、表示モニタ１３の概ね中央に鉗子１４の先端部１５が表示されていない状態で、操作スイッチ１２を押した場合に、鉗子１４の先端部１５が予め指定された速度で表示モニタ１３の中央に移動するように、ＣＣＤ６の移動制御が行われる。
【００６４】
また、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂを操作することによって、鉗子追尾装置１０によりズームレンズ７が駆動され、内視鏡像を拡大縮小することができる。
【００６５】
次に、原点７７から適宜の方向に移動した後のＣＣＤ６の撮像範囲を予め設定された基準位置に復帰させる撮像範囲復帰手段の動作について説明する。まず、スコープ１の接眼部５からの観察画像の全ては図１１に示すように内視鏡鏡像円７５に結像され、その一部がＣＣＤ６によって切り出される。
【００６６】
この場合、内視鏡像円７５の中心位置Ｏを原点７７とし、ＣＣＤ６の位置は原点７７に対するＣＣＤ６の中心点Ｑのｘ方向およびｙ方向の各位置成分データ（ｘ，ｙ）として表される。なお、図１１は、ズームレンズ７で拡大された内視鏡像円７５と、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉ0 ，Ｉ1 との位置関係を示すものである。ここで、点線の矩形枠Ｉ0 は原点７７の位置でのＣＣＤ６の撮像範囲、実線の矩形枠Ｉ1 はＣＣＤ６の中心点Ｑが（ｘ，ｙ）の位置まで移動された際のＣＣＤ６の撮像範囲をそれぞれ示すものである。
【００６７】
また、原点７７から適宜の方向に移動した後のＣＣＤ６の中心点Ｑの位置は原点７７に対するＣＣＤ６の中心点Ｑのｘ方向およびｙ方向の各位置成分データ（ｘ，ｙ）として表される。なお、原点７７およびＣＣＤ６の中心点Ｑの位置成分データ（ｘ，ｙ）は、ＣＣＤ移動機構８の遮光板５６ａ，５６ｂとフォトインタラプタ５７ａ，５７ｂで得られた位置からのステッピングモータ４８ａ，４８ｂの駆動パルス数より求められる。
【００６８】
そして、原点復帰スイッチ９が押されると、アクチュエータ制御回路７３の撮像範囲復帰手段により、ＣＣＤ６の中心点Ｑの位置成分データ（ｘ，ｙ）が原点７７の位置データと一致するように、ステッピングモータ４８ａ，４８ｂの駆動パルス数が計算され、その計算結果にもとづいてモータ４８ａ，４８ｂが駆動されてＣＣＤ６の中心点Ｑが原点７７の位置と一致する位置までＣＣＤ６が移動される。
【００６９】
なお、内視鏡像円７５の径は、ズームレンズ７の拡大率と比例して変化する。例えば、ズームレンズ７の拡大率が小さくなれば内視鏡像円７５の径は図１２に示すように小さくなる。そして、図１２に示すようにＣＣＤ６の撮像範囲Ｉの対角長７９に対して内視鏡像円７５の径がやや小さくなれば、内視鏡像の大部分がＣＣＤ６に結像されることになり、これがズームレンズ７の拡大率の原点となる。この場合、内視鏡像円７５に撮像された内視鏡像がＣＣＤ６に切り出される画像全体となるので、この状態でスコープ１の位置を観察したい対象物が全て入るように設定することで、視野変換機能を最大に有効に生かすことができる。
【００７０】
また、原点復帰スイッチ９を操作したときには、ＣＣＤ６の中心点Ｑの位置が原点７７に戻されるとともに、ズームレンズ７の拡大率が図１２に示す原点に戻るようにズームレンズ７が駆動される。
【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、鉗子１４の先端部１５を検出し、この鉗子１４の先端部１５を追尾する状態で、スコープ１の視野を変換することができるので、術者が観察したい方向に鉗子１４の先端部１５を動かすとその方向にスコープ１の視野方向が変換される。そのため、両手で鉗子１４等の処置具を持ち、処置を行っている最中でも術者自身でスコープ１の視野範囲Ｉを変更できる。
【００７２】
また、術者は、スコープ１を所望の視野方向が得られるように動かすように助手に指示する必要がなくなるとともに、また、助手もスコープ１を操作する必要がなくなるので、内視鏡下の手術の作業性を大幅に高めることができる。
【００７３】
さらに、鉗子追尾装置１０による視野方向変更の際にはスコープ１自体が動かないので、術者の処置作業に影響を与えたり、患者に無理は力を作用させることが無い。
【００７４】
また、スコープ１の視野方向変更の際にはＴＶカメラ４内のＣＣＤ移動機構８を動作させれば良いので、スコープ１全体を動かす方法よりも安価に実現できる。さらに、ＣＣＤ６の画素を全て使用するので、良好な画質が得られる。
【００７５】
また、ＣＣＤ移動機構８で、ＲＬステッピングモータ４８ａおよびＵＤステッピングモータ４８ｂが、ベース板４３に対してＣＣＤ６と反対側の面に固定されているため、同じ面に固定される場合に対してＣＣＤ移動機構８全体が小型に構成される。
【００７６】
さらに、本実施の形態ではＣＣＤ移動機構８でスライダとなるＵＤプレート４６ｂおよびＲＬプレート４６ａが平行なガイド軸６０ａ，６０ｂによってそれぞれ摺動可能に支持されているため安価に構成できる。
【００７７】
また、原点復帰スイッチ９の操作時にはＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを予め設定された基準位置である原点７７に復帰させるようにＣＣＤ移動機構８を駆動するようにしたので、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを簡単に原点７７に復帰させることができる。そのため、スコープ１の交換、体腔内へのスコープ１の挿入・抜去時、鉗子１４の先端部１５の検出の失敗、観察方向が不明なときなどに原点復帰スイッチ９を操作してＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを原点７７に復帰させることにより、スコープ１の観察方向とスコープ１の向きとを一致させることができるので、スコープ１を直観的に操作できる。
【００７８】
また、原点復帰スイッチ９を操作したときにズームレンズ７の拡大率が図１２に示す原点に戻るようにズームレンズ７が駆動されるようにしたので、この状態でスコープ１の内視鏡像全体が観察できる。そのため、この後、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂを操作して、鉗子追尾装置１０によりズームレンズ７を駆動し、内視鏡像を縮小することにより、スコープ１の位置を視野変換動作が最も有効なようにセッティングすることができる。
【００７９】
また、図１３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１２参照）の構成の内視鏡装置における鉗子１４の手元側の操作部１４ａに手元スイッチ（コントローラ）８１を着脱自在に設け、この手元スイッチ８１上に、鉗子１４の追尾機能を指示するスイッチ８２と原点復帰スイッチ８３を設けたものである。
【００８０】
そこで、上記構成のものにあっては鉗子１４の手元側の操作部１４ａに手元スイッチ８１を設けたので、鉗子１４の手元側の操作部１４ａを操作している術者が術中に容易に原点復帰スイッチ８３を操作することができ、原点復帰操作を一層簡単に行うことができる効果がある。
【００８１】
また、図１４は本発明の第３の実施の形態を示すものである。本実施の形態では操作ボタンユニット（コントローラ）８６を設け、この操作ボタンユニット８６の操作パネル８６ａに第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）の原点復帰スイッチ９と、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂとをそれぞれ配設するとともに、スコープ１の視野方向を上下左右の各方向に変更するための上下左右の各操作ボタン８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄをそれぞれ配設したものである。この操作ボタンユニット８６は床、鉗子１４の操作部１４ａ、あるいはベットサイド等に設置して使用される。
【００８２】
また、本実施の形態では第１の実施の形態の鉗子追尾装置１０が視野制御装置に、また操作スイッチ１２が位置指令手段である操作ボタンユニット８６にそれぞれ置き換えられている。そして、操作ボタンユニット８６の上下左右の各操作ボタン８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄの操作によって位置の制御信号が出力され、スコープ１の視野方向の制御が行われるとともに、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂの操作によって視野の拡大、縮小が行われる構成になっている。なお、図１４中の操作ボタンユニット８６の符号Ｔ，Ｗは拡大、縮小にそれぞれ対応し、Ｕ，Ｄ，Ｒ，Ｌは上下左右にそれぞれ対応している。
【００８３】
そして、本実施の形態の内視鏡装置の使用時には術者による操作ボタンユニット８６の各操作ボタンによる指示に従って、術者の処置作業を妨げることなく、スコープ１の視野範囲を制御することができるとともに、原点復帰スイッチ９を操作することにより、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを原点７７に復帰させることができる。
【００８４】
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、本実施の形態では術者の近傍に操作ボタンユニット８６を設けることができるため、操作性が向上する。
【００８５】
また、図１５（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態を示すものである。本実施の形態では第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）のＴＶカメラ４に操作パネル（コントローラ）９１を設け、この操作パネル９１にスコープ１の視野範囲の拡大を制御する視野拡大ボタン９２、視野範囲の縮小を制御する視野縮小ボタン９３および原点復帰スイッチ９４を設けたものである。
【００８６】
そして、本実施の形態ではＴＶカメラ４の操作パネル９１に配設される操作ボタンの数を、カメラ４の位置設定や、スコープ１との着脱時に必要な視野拡大ボタン９２、視野縮小ボタン９３および原点復帰スイッチ９４の３個のみ等に制限して設けることができる。さらに、ＴＶカメラ４に操作パネル９１を設けることで、手術台付近の配線を減らすことができる。
【００８７】
また、図１６は本発明の第５の実施の形態を示すものである。本実施の形態では第３の実施の形態（図１４参照）の操作ボタンユニット８６に接続ケーブル１０１の一端部を連結するとともに、この接続ケーブル１０１の他端部に防水コネクタ１０２を連結し、この防水コネクタ１０２を第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）のＴＶカメラ４に着脱可能に取付ける構成にしたものである。この場合も、第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
また、図１７は本発明の第６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１２参照）のスコープ保持具２によってＴＶカメラ４を直接支持させる構成にしたものである。この場合、スコープ保持具２とＴＶカメラ４との間はカプラ１１１で着脱可能に連結されている。
【００８９】
さらに、ＴＶカメラ４のカプラ１１１には原点復帰スイッチ１１２が設けられている。この原点復帰スイッチ１１２はカプラ１１１が切り離されるとＯＮになる着脱連動スイッチによって構成されている。そして、スコープ１を体腔外に取り出すときにはスコープ保持具２とＴＶカメラ４との間を着脱する際に、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉが自動的に原点７７に復帰されるようになっている。
【００９０】
そこで、上記構成のものにあってはスコープ１を体腔外に取り出すときにはスコープ保持具２とＴＶカメラ４との間を着脱する際に、ＣＣＤ６の撮像範囲Ｉが自動的に原点７７に復帰されるようにしたので、スコープ１の観察方向とスコープ１の光軸方向とを一致させ、スコープ１を直観的に操作でき、スコープ１の操作性を高めることができる効果がある。
【００９１】
また、図１８〜図２０は本発明の第７の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態のＴＶカメラ４の内部にスコープ１の脱着動作に連動して機械的にＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを自動的に原点７７に復帰させる機械的原点復帰機構１２１を設けたものである。
【００９２】
ここで、ＴＶカメラ４の内部には図１８に示すようにズームレンズ７と、ＣＣＤ６との間の光路を曲げる２つの回動ミラー１２２ａ，１２２ｂが配設されている。一方の回動ミラー１２２ａはステッピングモータ１２３ａの回動軸に固定されている。また、他方の回動ミラー１２２ｂはステッピングモータ１２３ｂの回動軸に固定されている。
【００９３】
そして、スコープ１の接眼部５からＴＶカメラ４に送られる入射光（内視鏡像）の光路はズームレンズ７を通った後、一方の回動ミラー１２２ａによって下向きに略９０°に曲げられるとともに、この回動ミラー１２２ａからの反射光は他方の回動ミラー１２２ｂによって横向きに略９０°に曲げられてＣＣＤ６に結像されるようになっている。ここで、回動ミラー１２２ａが回転するとＣＣＤ６に入射される内視鏡像は左右に移動し、回動ミラー１２２ｂが回転すると入射される内視鏡像は上下に移動するようになっている。
【００９４】
また、ズームレンズ７のアクチュエータとしてステッピングモータ１２４が設けられている。このステッピングモータ１２４の回転軸にはボールねじ１２５の基端部が連結されている。
【００９５】
また、ズームレンズ７のレンズ枠１２６には突設部１２７が横向きに突設されている。この突設部１２７にはボールねじ１２５と螺合するボールねじ機構のねじ穴が形成されている。そして、ステッピングモータ１２４の駆動時にはボールねじ１２５の回転にともない突設部１２７とともにレンズ枠１２６が光軸方向に移動され、このレンズ枠１２６の移動によりズームレンズ７が光軸方向に移動し、内視鏡像が拡大または縮小されるようになっている。
【００９６】
また、ＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６には図１９に示すように回転リンク１２８が支持ピン１２９を中心に回動可能に連結されている。この回転リンク１２８の基端部（支持ピン１２９よりも後方）側には略Ｌ字状に屈曲されたＬ字状屈曲部１３０が形成され、このＬ字状屈曲部１３０の先端部には略山形の凹陥部１３０ａが形成されている。
【００９７】
さらに、回転リンク１２８の先端部（支持ピン１２９よりも前方）側には略Ｌ字状に屈曲された突当て部１３１が形成されている。また、回転リンク１２８の基端部側には突当て部１３１を図１９に示すように嵌合部１７の外側に突出させた状態で保持するリターンスプリング１３２が配設されている。
【００９８】
また、回動ミラー１２２ａの回転軸の軸端部には回転リンク１２８の凹陥部１３０ａと係脱可能に係合する略山形の係合部１３３が形成されている。そして、この係合部１３３に回転リンク１２８の凹陥部１３０ａが係合された場合には図１９に示すように回動ミラー１２２ａはＣＣＤ６の中央に光軸が配置される位置で固定されるようになっている。
【００９９】
また、ＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６の嵌合部１７にスコープ１の接眼部５が嵌合された場合には図２０に示すようにスコープ１の接眼部５が回転リンク１２８の突当て部１３１に突当てられ、回転リンク１２８が跳ね上がるようになっている。このとき、回動ミラー１２２ａの係合部１３３と回転リンク１２８の凹陥部１３０ａとの間の係合が解除され、回動ミラー１２２ａはステッピングモータ１２３ａにより回転駆動されるようになっている。
【０１００】
そして、図１９に示すようにスコープ１の接眼部５がＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６から外された場合には、回転リンク１２８はリターンスプリング１３２のばね力で押し下げられ、回転リンク１２８の凹陥部１３０ａが回動ミラー１２２ａの係合部１３３に係合され、回動ミラー１２２ａは光軸がＣＣＤ６の中央になる位置に固定される。
【０１０１】
なお、図１９，２０では、一方のミラー１２２ａのチルト機構について示したが、他方のミラー１２２ｂも同様の構成のチルト機構が設けられている。この結果、スコープ１の接眼部５がＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６から外されるとＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを自動的に原点７７に復帰させる機械的原点復帰機構１２１が構成される。
【０１０２】
そこで、上記構成のものにあってはＴＶカメラ４の内部にスコープ１の脱着動作に連動して機械的にＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを自動的に原点７７に復帰させる機械的原点復帰機構１２１を設けたので、スコープ１の接眼部５がＴＶカメラ４のスコープ着脱部１６から外される動作と連動して自動的に原点復帰させることができる。そのため、制御装置（鉗子追尾装置１０）の故障や、制御装置が切り離された場合でもＴＶカメラ４の内部のＣＣＤ６の撮像範囲Ｉを強制的に原点７７に復帰させることができる。
【０１０３】
また、図２１は本発明の第８の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第７の実施の形態（図１８〜図２０参照）の機械的原点復帰機構１２１のステッピングモータ１２２ａ，１２２ｂに代えてガルバノメータモータ１４１を使用して電流を切るだけで自動的に原点復帰される原点復帰機構１４２を設けたものである。
【０１０４】
ガルバノメータモータ１４１には、永久磁石１４３と、コイル１４４と、ねじりばね１４５とが設けられている。そして、コイル１４４に通電した電流に比例した回転角に２つの回動ミラー１２２ａ，１２２ｂが駆動されるようになっている。ここで、コイル１４４への通電をやめれば、ねじりばね１４５の復元力により２つの回動ミラー１２２ａ，１２２ｂが原点位置に復帰する。
【０１０５】
そこで、上記構成のものにあってはガルバノメータモータ１４１への通電電流を切るだけで自動的に原点復帰されるので、原点復帰のための特別の機構が不要となる。さらに、制御装置（鉗子追尾装置１０）が故障した場合でも、電源を切れば自動的に原点復帰が行える効果がある。
【０１０６】
また、図２２（Ａ）〜（Ｃ）および図２３は本発明の第９の実施の形態を示すものである。本実施の形態はＣＭＤ(Charge Modulation Device)を使用して視野変換動作が可能なＣＭＤカメラ１５１を組み込んだ内視鏡装置を設けたものである。
【０１０７】
本実施の形態の内視鏡装置には図２２（Ａ）に示すように第１の実施の形態（図１乃至図１２参照）のスコープ１の接眼部５にＣＭＤカメラ１５１が連結されている。このＣＭＤカメラ１５１にはケーシング１５１ａ内に固定倍率の撮像レンズ１５２およびＣＭＤ１５３が配設されている。さらに、ＣＭＤカメラ１５１のケーシング１５１ａには、第１の実施の形態と同様の原点復帰スイッチ９が設けられている。
【０１０８】
また、ＣＭＤ１５３にはＣＭＤ制御装置１５４が接続されている。さらに、このＣＭＤ制御装置１５４には第１の実施の形態と同様の表示モニタ１３および操作スイッチ１２、拡大・縮小スイッチ８８ａ、８８ｂがそれぞれ接続されている。
【０１０９】
また、ＣＭＤ１５３は、フォトトランジスタである画素１５５が２次元的に配列された構造になっており、それぞれの画素１５５を独立に読み出せるという特徴がある。そして、このＣＭＤ１５３としては現在のテレビ信号に要求されるよりも数倍多い画素１５５を有する素子が実用化されている。
【０１１０】
さらに、ＣＭＤカメラ１５１には電子ズーム機能および電子切り出し機能が設けられている。ここで、電子ズーム機能は図２２（Ｂ）に示すようにＣＭＤ１５３の画素１５５の集合体全体から、隣接する画素１５５を１つ置きに間引いて読み出し、表示モニタ１３に表示する。なお、図２２（Ｂ）中で、１５５ａは電子ズーム機能で読み出された画素、１５５ｂは読み出されていない画素をそれぞれ示す。このとき、画素１５５の集合体全体からの間引き率を変えることにより画像をズーム動作（拡大・縮小）した場合と同じ効果、すなわち電子ズーム動作を行うことができる。
【０１１１】
また、電子切り出し機能は図２２（Ｃ）に示すようにＣＭＤ１５３の画素１５５の集合体全体から一部の領域１５６を読みだし、表示モニタ１３に表示することで、ＣＭＤ１５３の画素１５５の集合体全体に撮像された画像全体から一部分の画像を切り出す、即ち電子切り出し動作を行うことができる。
【０１１２】
そして、電子ズーム機能および電子切り出し機能を組み合わせることで、第１の実施の形態のＣＣＤ移動機構８と、ズーム機構４２と同様の作用が得られる。ここで、ＣＭＤ１５３に１００万画素以上の高密度のものを用いることで、電子ズーム動作および電子切り出し動作を行っても、現在のＮＴＳＣテレビ信号と同等の画質の画像を得ることができる。
【０１１３】
また、図２３はＣＭＤ制御装置１５４全体の概略構成を示すものである。このＣＭＤ制御装置１５４は、ＣＭＤ映像信号回路１５７、Ａ／Ｄコンバータ１５８、画像演算処理回路１５９、ＣＭＤ駆動回路１６０から構成される。ここで、ＣＭＤ映像信号回路１１３には表示モニタ１３が接続されているとともに、ＣＭＤ１５３およびＡ／Ｄコンバータ１５８がそれぞれ接続されている。
【０１１４】
さらに、ＣＭＤ制御装置１５４のＣＭＤ駆動回路１６０には操作スイッチ１２、原点復帰スイッチ９、拡大・縮小スイッチ８８ａ、８８ｂがそれぞれ接続されているとともに、ＣＭＤ１５３および画像演算処理回路１５９がそれぞれ接続されている。
【０１１５】
そして、ＣＭＤ１５３の映像信号はＣＭＤ映像信号回路１５７によりＮＴＳＣや、ＲＧＢ等の映像信号に変換される。さらに、この映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ１５８に取り込まれる。このＡ／Ｄコンバータ１５８では、アナログの映像信号をデジタル信号に変換する。そして、このＡ／Ｄコンバータ１５８から出力されるデジタル信号が画像演算処理回路１５９に入力され、この画像演算処理回路１５９で画像演算処理が行われる。
【０１１６】
また、画像演算処理回路１５９は、鉗子１４の先端部１５の位置を求め、ＣＭＤ１５３の切り出し位置の指令をＣＭＤ駆動回路１６０に送る。ここで、鉗子１４の先端部１５の位置を検出する方式は、第１の実施の形態の鉗子１４の先端部１５に設けた色マーカの重心位置を検出する方式（図１０参照）や、鉗子１４の形状を抽出し、モデルマッチングにより先端部１５の位置を検出する方式などがある。
【０１１７】
また、ＣＭＤ駆動回路１６０では、画像演算処理回路１５９で求められた位置、画像の切り出し位置に関する指令通りにＣＭＤ１５３の画素１５５を読み出すように制御を行う。
【０１１８】
そして、操作スイッチ１２の操作により、以上の制御の有効／無効の切り換えが行われる。さらに、拡大・縮小スイッチ８８ａ，８８ｂの操作指令通りに、画像の拡大率が変化するようにＣＭＤ１５３の読みだしの間引き率が制御される。また、原点復帰スイッチ９を操作することにより、図２２（Ｂ）に示すように画面全体から間引いて表示させている状態に戻される。
【０１１９】
そこで、上記構成のものにあってはＣＭＤカメラ１５１を組み込んだ内視鏡装置を設けたので、第１の実施の形態のＣＣＤ移動機構８や、ズーム機構４２のような光学素子の駆動機構のない視野変換カメラを提供することができる。そのため、機械的な駆動がなく、耐久性が高いうえ、機械的な駆動機構がないため、安価となり、さらに画質の劣化が無いなどの効果がある。
【０１２０】
また、図２４および図２５は本発明の第１０の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態と同じ構成の内視鏡装置に自動光軸合わせ機能を設けたものである。
【０１２１】
図２４に示すようにＣＣＤ６上に内視鏡像円７５が映っている場合は、内視鏡像円７５の周囲は暗黒なので、画像を２値化したのちエッジ抽出などの画像処理で内視鏡像円７５の輪郭を抽出する。抽出された輪郭から最小２乗法などの方法で円の方程式を求め、円の中心点１７１を求める。さらに、円の中心点１７１を原点７７として設定する。
【０１２２】
また、内視鏡像円７５がＣＣＤ６に映ってない場合には、図２５に示すように内視鏡像円７５が映る位置１７２までＣＣＤ６を移動させ、同様の方法で円の中心点１７１を検出する。このとき、ＣＣＤ６を内視鏡像円７５の反対側の位置１７３まで移動し、その画像と移動ベクトル１７４を用いて円の中心点１７１を計算すると原点検出の精度が向上する。
【０１２３】
そこで、上記方法の自動光軸合わせ機能を設けた内視鏡装置ではＣＣＤ６の光軸を自動的に合わせ、原点復帰時に画像の中央に正確に戻るようにすることができる効果がある。
【０１２４】
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） 体腔内に挿入する内視鏡と、この内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段の撮像光学系の光学素子の少なくとも一部を移動させて撮像範囲を変更させるアクチュエータと、前記撮像範囲を所定位置に復帰させる撮像範囲復帰手段と、前記撮像範囲を所定位置への復帰を指示する撮像範囲復帰指示手段とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【０１２５】
（付記項２） 体腔内に挿入された内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段の撮像光学系の光学素子の一部または全部を移動させ、前記撮像範囲を変更させるアクチュエータと、撮像範囲を定められた位置に復帰させる復帰手段と、復帰を指示するスイッチ手段を有することを特徴とする内視鏡装置。
【０１２６】
（付記項１、２の目的） 内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに原点復帰させ、観察方向と内視鏡の方向が一致し、内視鏡を直観的に操作可能にする。
【０１２７】
（付記項１、２の作用） 術者が復帰スイッチで指示し、復帰手段を用いて撮像範囲を定められた位置（原点）に復帰させる。
（付記項１、２の効果） 視野変換内視鏡カメラにおいて、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに内視鏡像の中心が画面の中心となるように原点復帰させ、観察方向と内視鏡の方向が一致し、内視鏡を直感的に操作できる。また、内視鏡の像全体が観察できるため、内視鏡の位置を視野変換が最も有効なようにセッティングできる。原点復帰させることで通常の内視鏡＋カメラと同じ様に操作できる。
【０１２８】
（付記項３） 前記光学素子が固体撮像素子である付記項２の内視鏡装置。
（付記項４） 前記光学素子が光軸に垂直に移動可能な固体撮像素子である付記項２の内視鏡装置。
【０１２９】
（付記項５） 前記光学素子がミラーである付記項２の内視鏡装置。
（付記項６） 前記撮像範囲の定められた位置が、内視鏡の光軸を略中心とする範囲であることを特徴とする付記項２の内視鏡装置。
【０１３０】
（付記項７） 前記撮像範囲の定められた位置が、基準点設定手段からのアクチュエータの移動量で定められている付記項２の内視鏡装置。
（付記項４〜７の効果） 視野変換内視鏡カメラにおいて、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去時、処置具の先端検出の失敗、観察方向が不明なときなどに内視鏡像の中心が画面の中心となるように確実に原点復帰させ、観察方向と内視鏡の方向が一致し、内視鏡を直感的に操作できる。また、内視鏡の像全体が観察できるため、内視鏡の位置を視野変換が最も有効なようにセッティングできる。原点復帰させることで通常の内視鏡＋カメラと同じ様に操作できる。
【０１３１】
（付記項８） 前記スイッチ手段が、内視鏡装置本体に設けられていることを特徴とする付記項２の内視鏡装置。
（付記項８の効果） 術者によるスイッチ手段の操作が容易になる。
【０１３２】
（付記項９） 前記スイッチ手段が、体腔内に挿入される処置具に設けられている付記項２の内視鏡装置。
（付記項９の従来技術） 視野変換によって視野が内視鏡の光軸からずれた場合に内視鏡の視野を原点復帰させるためのスイッチ手段は格別に設けられていなかった。
（付記項９の解決しようとする課題） 視野変換によって視野が内視鏡の光軸からずれた場合にはそのままの状態で保持されてしまうので、内視鏡の交換、体腔内の挿入・抜去、観察方向の確認が困難になり、操作性が悪い問題がある。
（付記項９の目的） 術者によるスイッチ手段の操作を容易にすることを目的とする。
（付記項１０） 前記スイッチ手段が、撮像範囲を指示する操作手段（リモコン）に設けられている付記項２の内視鏡装置。
【０１３３】
（付記項１１） 前記撮像手段内に画像の拡大率可変手段と、前記スイッチ手段に連動して定められた拡大率に復帰させる拡大率復帰手段を有することを特徴とする付記項２、６の内視鏡装置。
（付記項１１の目的） 内視鏡の位置を視野変換が最も有効にセッティングするため、内視鏡の像全体が観察できるようにする。通常の内視鏡＋カメラと同じように操作できる。
（付記項１１の作用） 原点復帰と同時に、拡大率が定められた倍率まで下がり、内視鏡の像全体が観察できる。
【０１３４】
（付記項１２） 前記拡大率可変手段がアクチュエータにより駆動されるズームレンズである付記項１１の内視鏡装置。
（付記項１３） 前記拡大率が、基準点設定手段からのアクチュエータの移動量で定められている付記項１１の内視鏡装置。
【０１３５】
（付記項１４） 前記定められた拡大率が、内視鏡像の最大径に対し、観察画面の対角が略同一か大きいことで規定されることを特徴とする付記項１１の内視鏡装置。
（付記項１５） 前記定められた拡大率が、前記拡大率可変手段の最小拡大率であることを特徴とする付記項１１の内視鏡装置。
【０１３６】
（付記項１６） 前記スイッチ手段が、内視鏡装置および内視鏡装置と接続して用いる機器の着脱に連動して動作することを特徴とする付記項２、１１の内視鏡装置。
（付記項１６の目的） 原点復帰操作が必要な、内視鏡の着脱や支持装置との着脱等のときに自動的に原点復帰する。
（付記項１６の作用） 着脱に連動して原点復帰操作が行われる。
【０１３７】
（付記項１７） 前記復帰手段とスイッチ手段が機械的に結合されていることを特徴とする付記項２〜１６の内視鏡装置。
（付記項１７の目的） 制御装置が故障しても、機械的に原点復帰をして通常の内視鏡＋カメラと同じように操作できる制御装置を簡単に構成できる。
（付記項１７の作用） 機械的に原点復帰操作が行われる。
【０１３８】
（付記項１８） 体腔内に挿入された内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、前記撮像手段の撮像光学系の一部または全部を移動させ、前記撮像手段の撮像範囲を変更させるアクチュエータを有し、該アクチュエータが付勢力によって非駆動時には定められた位置に復帰し撮像範囲を定められた位置にすることを特徴とする内視鏡装置。
【０１３９】
（付記項２〜１８の従来技術） 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処置具の先端部分の画像を内視鏡の観察視野内に捉え、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。
【０１４０】
この種の内視鏡下手術に用いられる内視鏡装置として特開平６−３０８９６が開示されている。これはロボットアームにより内視鏡を保持し、術者の指令によって内視鏡の位置を変えることができる。これにより従来内視鏡を保持していた助手は解放され、また術者は自分の思う方向に自在に視野を変えることができる。
【０１４１】
これに対し、特願７−１１５９９５では、ロボットアームを用いずに内視鏡の視野を自在に変換する方法が開示されている。この方法では、内視鏡の画像の撮像範囲を撮像光学系の一部分をアクチュエータで移動することで変更する。可動部分は装置内部なので、装置が動作することによる危険性が少なく、安全性が高い。小型で、通常の内視鏡とＴＶカメラの組み合わせに置き換えて用いられるので取扱が容易。また、鉗子の先端を検出して視野を変換することができ、術中に術者が視野を変換することが容易である。
【０１４２】
（付記項２〜１８が解決しようとする課題） 特開平６−３０８９６では、ロボットアームに術者、患者周辺機器が干渉することがある。ロボットの意図しない動作によって、患者を傷つける可能性がある。大型で運搬・設置・滅菌にも不便である。
【０１４３】
特願７−１１５９９５では、安全性が高く、小型であり、通常の内視鏡とＴＶカメラと置換できるなど利点が多い。しかし、体腔に内視鏡を挿入、抜去する場合、内視鏡の位置を変更したい場合などでは、視野が視野変換によって内視鏡の光軸からずれた状態のままでは操作が困難になる。また、処置具先端の検出に失敗した場合や、術者が操作スイッチの押し間違いなどで視野を失う可能性もある。また、視野変換機能を有効に用いるためには、内視鏡像の中に観察したい対象が入るようにあらかじめ内視鏡の位置をセッティングする必要がある。そのためには、内視鏡像全体が観察できるような撮像範囲で観察する必要がある。
【０１４４】
（付記項１８の目的） 制御装置の故障の場合でも電源を切るだけで原点復帰をして通常の内視鏡＋カメラと同じように操作できる。原点復帰機構、スイッチ手段や原点復帰の制御なしで簡易に原点復帰可能。
（付記項１８の作用） アクチュエータへの電源を止めることで、付勢力によって原点復帰動作が行われる。
【０１４５】
（付記項１９） 内視鏡像の辺縁を検出する画像処理手段と、辺縁から内視鏡像の中心を求める計算手段と、求められた内視鏡像の中心を定められた撮像範囲として設定する設定手段を有することを特徴とする付記項２、１１の内視鏡装置。
【０１４６】
（付記項１９の従来技術） 特願７−３１２９３０に、撮像素子を移動させて視野変換を行うＴＶカメラで、撮像素子の移動範囲を内視鏡像の範囲を規定する基準円に基づいて制限する方法が開示されている。
【０１４７】
（付記項１９が解決しようとする課題） 特願７−３１２９３０は、内視鏡像の中心とＴＶカメラの光学系の中心が正確に合致していることを前提としているが、内視鏡とＴＶカメラの光学系の製作精度、および取付時の光軸のずれや傾きによって内視鏡像の中心とＴＶカメラの光学系の中心は正確に合わないため、期待した動作をしないことがある。
【０１４８】
（付記項１９の目的） 内視鏡の光軸と内視鏡装置（ＴＶカメラ）の撮像手段の光軸がずれていても、自動的に内視鏡像の中心が原点になるように設定される。
（付記項１９の作用） 内視鏡像の辺縁の円周を画像処理で検出し、内視鏡像の中心を原点に設定し、内視鏡像の中心と原点を自動的に一致させる。
【０１４９】
（付記項２０） 体腔内を観察可能な内視鏡と、内視鏡像を結像する結像レンズと、画素単位で読み出し可能な固体撮像素子と、位置指示手段と、位置指示手段の出力に基づいて固体撮像素子の読み出しを制御する制御手段を有することを特徴とする内視鏡装置。
【０１５０】
（付記項２０の従来技術） 特願６−３０８７４０に、内視鏡画像を画像メモリに取り込み、処置具で示された位置に基づいて、画像の一部分を切り出し、拡大して表示する方法が開示されている。この方法は、機械的に動作する部分を含まないで、特開平６−３０８９６や特願７−１１５９９５の方法を実現するので、小型で簡易に構成できる。
【０１５１】
文献「高精細ランダムアクセスカメラＨＲＣ」（寺田、映像情報インダストリアル９６年６月ｐ３５−３８）に、４００万画素の高画素で、更に画素の読み出し方法を変えることで画像の一部分の切り出しおよび拡大が可能なＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）素子および制御装置が開示されている。
【０１５２】
（付記項２０が解決しようとする課題） 特願６−３０８７４０では、高価な画像メモリを用いる必要がある。また、通常のＴＶ信号を入力して画像の一部分を切り出し、拡大して表示すると、画質が劣化するという問題点がある。高画素のＣＣＤを用いれば画質の劣化は防止できるが、更に数倍の容量のメモリと高速のデータ処理を行う素子が必要なため、装置が高価になる。
【０１５３】
（付記項２０の目的） 光学素子（ＣＣＤおよびズーム）の移動機構が不要になるので、耐久性が高く、安価に製作できる。画像メモリを用いる場合に対して、メモリが不要である。高画素の素子を用いることで画質劣化がない。高速なデータ処理が不要なため安価な素子が使用可能。
【０１５４】
（付記項２０の作用） ＣＭＤ素子を用いて、画素の読み出し方法を位置指示手段に基づいて変化させ、撮像範囲を変換し、内視鏡の視野変換を行う。
（付記項２１） 前記読み出しにより、画像の切り出し範囲を変化させるものである付記項２０の内視鏡装置。
【０１５５】
（付記項２２） 固体撮像素子が、ＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）素子で構成されたものである付記項２０の内視鏡装置。 （付記項２３） 体腔内に挿入された処置具と、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読み出しを制御することを特徴とする付記項１９〜２２の内視鏡装置。
【０１５６】
（付記項２４） 前記位置情報の検出手段が、スコープの映像情報における処置具の特徴量を抽出し、抽出された特徴量の位置を検出するアルゴリズムを有するスコープの映像情報処理回路である付記項２３の内視鏡装置。
【０１５７】
（付記項２５） 前記処理具の特徴量が色である付記項２４の内視鏡装置。
（付記項２６） 前記処置具の特徴量が形状である付記項２４の内視鏡装置。
（付記項２７） 体腔内に挿入された内視鏡と、内視鏡の観察像の一部または全部を撮像する撮像手段を備えた内視鏡装置において、撮像素子を光軸方向に垂直に移動させ、前記撮像範囲を変更させるアクチュエータを有し、前記アクチュエータと、撮像素子を移動可能に支持する撮像素子ガイド部と両者を固定するベース版によって構成され、前記アクチュエータと撮像素子ガイド部は、それぞれベース板の反対側の面に固定されることを特徴とする内視鏡装置。
【０１５８】
（付記項２７の従来技術） 特願７−３１２９３０に、撮像素子をステッピングモータと送りネジを用いて平行に移動する撮像素子移動機構が開示されている。
【０１５９】
（付記項２７が解決しようとする課題） 特願７−３１２９３０では、ステッピングモータと送りネジの機構がＣＣＤと同じ平面上にあるため小型に製作するのが困難である。また、撮像素子を移動させるスライダ及び支持台の形状が複雑なため高価である。
【０１６０】
（付記項２７の目的） 撮像素子の移動機構をコンパクトに製作する。スライダ支持機構の形状を単純化し安価に製作する。
（付記項２７の作用） 撮像素子と駆動手段をベース板に対して反対側に配置することで移動機構をコンパクトに構成する。スライダ機構を平行なガイド軸を用いて安価に構成する。
【０１６１】
（付記項２８） 前記撮像素子ガイド部は、１組以上の平行なガイド軸とこれに嵌合して摺動するスライダを有することを特徴とする付記項２７の内視鏡装置。
【０１６２】
（付記項２９） 前記アクチュエータは、モータ、モータの軸に固定される送りねじ、送りねじと噛み合うナット、前記ナットをガイドするナットガイド軸によって構成され、前記ナットガイドは、送りネジよりもベース板から離れた位置に固定されることを特徴とする付記項２７の内視鏡装置。
【０１６３】
【発明の効果】
本発明によれば、安全性が高く、装置全体が小型であるうえ、内視鏡の交換や、体腔内の挿入・抜去等の作業が容易で、かつ処置具の先端検出の失敗時や、観察方向が不明なときなどでも内視鏡の観察視野方向と内視鏡の光軸方向とを簡単に一致させ、内視鏡を直観的に操作することができ、操作性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置全体の概略構成図、（Ｂ）は表示モニタの表示画面を示す平面図。
【図２】 第１の実施の形態のＴＶカメラのスコープ着脱部を示す横断面図。
【図３】 （Ａ）は第１の実施の形態のＴＶカメラのスコープ着脱部に本実施の形態のスコープが連結された状態を示す縦断面図、（Ｂ）は第１の実施の形態のＴＶカメラのスコープ着脱部に本実施の形態とは異なる一般的な円錘状のスロープを持つ構成のスコープが連結された状態を示す縦断面図。
【図４】 第１の実施の形態のＴＶカメラの内部構成を示す縦断面図。
【図５】 第１の実施の形態のＴＶカメラにおけるズーム機構のズームリングの取付け状態を示す横断面図。
【図６】 （Ａ）は第１の実施の形態のＣＣＤの移動機構のベース板の上面側を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】 第１の実施の形態のＣＣＤの移動機構のベース板の下面側を示す平面図。
【図８】 （Ａ）は第１の実施の形態のＴＶカメラのカメラケーブルと鉗子追尾装置およびＣＣＵとの接続部を示す概略構成図、（Ｂ）はＴＶカメラのカメラケーブルの縦断面図。
【図９】 第１の実施の形態の鉗子追尾装置のブロック図。
【図１０】 第１の実施の形態の鉗子追尾装置による鉗子位置の色による検出動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】 第１の実施の形態の鉗子追尾装置の原点復帰動作を説明するための概略構成図。
【図１２】 第１の実施の形態のＣＣＤに撮像された内視鏡像の切り出し状態を説明するための説明図。
【図１３】 本発明の第２の実施の形態を示す鉗子の側面図。
【図１４】 本発明の第３の実施の形態の内視鏡装置のコントローラを示す平面図。
【図１５】 （Ａ）は本発明の第４の実施の形態の内視鏡装置のコントローラを示す平面図、（Ｂ）は第４の実施の形態のコントローラの操作パネルを示す平面図。
【図１６】 本発明の第５の実施の形態の内視鏡装置のコントローラを示す平面図。
【図１７】 本発明の第６の実施の形態の内視鏡装置のスコープ保持具とＴＶカメラとの連結状態を示す側面図。
【図１８】 本発明の第７の実施の形態の内視鏡装置のスコープとＴＶカメラとの連結状態を示す斜視図。
【図１９】 第７の実施の形態のスコープとＴＶカメラとの分離状態を示す概略構成図。
【図２０】 第７の実施の形態のスコープとＴＶカメラとの連結状態を示す概略構成図。
【図２１】 本発明の第８の実施の形態の内視鏡装置の要部構成を示す斜視図。
【図２２】 本発明の第９の実施の形態を示すもので、（Ａ）は内視鏡装置全体の概略構成図、（Ｂ）は第９の実施の形態のＣＭＤによる電子ズーム動作を説明するための説明図、（Ｃ）は第９の実施の形態のＣＭＤによる電子切り出し動作を説明するための説明図。
【図２３】 第９の実施の形態のＣＭＤ制御装置の概略構成図。
【図２４】 本発明の第１０の実施の形態の内視鏡装置のＣＣＤに撮像された内視鏡像の切り出し状態を説明するための説明図。
【図２５】 第１０の実施の形態の鉗子追尾装置の原点復帰動作を説明するための概略構成図。
【符号の説明】
１ スコープ
６ 撮像手段（ＣＣＤ）
８ ＣＣＤ移動機構（撮像範囲変更手段）
９ 原点復帰スイッチ（撮像範囲復帰指示手段）
１０ 鉗子追尾装置
７３ アクチュエータ制御回路（撮像範囲復帰手段）
Claims (6)
- 体腔内に挿入される内視鏡と、
この内視鏡の観察像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像範囲を前記内視鏡の観察像よりも小さい前記内視鏡の観察像の一部の視野範囲に変更させる撮像範囲変更手段と、
前記視野範囲を移動させる視野範囲移動手段と、
前記視野範囲の中心位置を前記内視鏡の観察像の中心位置と一致させた基準位置に前記視野範囲を復帰させる復帰手段と、
この復帰手段の動作を制御し、前記視野範囲を前記基準位置へ復帰させる指示をする復帰指示手段と
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。 - 前記視野範囲移動手段は、前記撮像手段を前記内視鏡の光軸に対して垂直な平面に沿ってＸ方向およびこれと直交するＹ方向に移動させる移動機構であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
- 前記撮像手段は、画素が２次元的に配列された画素集合体を有し、
前記撮像範囲変更手段は、前記画素集合体に撮像された画像全体から一部分の画像を切り出す電子切り出し動作を行う電子切り出し機能を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。 - 前記復帰指示手段は、前記撮像手段が着脱可能に連結される保持具との連結部に設けられ、前記撮像手段と前記保持具との着脱動作に連動して前記視野範囲を前記基準位置へ復帰させる指示をする着脱連動スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
- 前記復帰手段は、前記撮像手段の撮像範囲を前記内視鏡の観察像のほぼ全体を表示可能な基準位置に復帰させる撮像範囲復帰手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
- 前記撮像範囲復帰手段は、前記復帰指示手段の操作に連動して動作することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
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