内視鏡装置

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【発明の名称】	内視鏡装置
【発明者】	【氏名】工藤正宏
【要約】	【課題】本発明は、ズーム動作時における観察対象の位置ずれを補正するための撮像素子の移動を、簡単な処理で、専用のＩＣを使用することなしに実現することが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】ＴＶカメラ４のズームレンズ７に、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された画角変化制御手段３４を設け、視野変換制御装置１１に、ズームレンズ７の１回の移動操作時におけるズーム機構４２およびＣＣＤ移動機構８のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎にズームレンズ７の変倍率に応じてＣＣＤ移動機構８の移動量と移動速度とを算出して制御する中央制御回路７５を設けたものである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】患者の体腔内に挿入される内視鏡と、上記内視鏡に連結されるＴＶカメラとを具備し、上記ＴＶカメラに、上記内視鏡の観察像を撮像する撮像手段と、上記観察像の変倍を行なう変倍光学系と、上記撮像手段の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、上記変倍光学系を移動させる変倍光学系移動手段とが設けられ、かつ上記変倍光学系移動手段および上記撮像範囲移動手段の動作を制御する視野移動制御手段と、上記変倍光学系移動手段と上記撮像範囲移動手段の動作指令を行なう動作指令入力手段とを備えた内視鏡装置において、上記ＴＶカメラの変倍光学系に、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された画角変化制御手段を設けるとともに、上記視野移動制御手段に、上記変倍光学系の１回の移動操作時における上記変倍光学系移動手段および上記撮像範囲移動手段のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎に上記変倍光学系の変倍率に応じて上記撮像範囲移動手段の移動量と移動速度とを算出して制御する動作分割手段を設けたことを特徴とする内視鏡装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は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】従来から、処置具と内視鏡とが、それぞれ個別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なう内視鏡下の手術が知られている。この手術では、術者は両手に処置具を持って処置を行なうため、助手が内視鏡を持ち、術者の指示に従って手術のしやすい視野が得られるように、内視鏡の保持位置を変更している。
【０００３】しかし、この内視鏡の操作には習熟が必要であるため、なかなか術者の望む視野が得られず、手術が円滑に進行しないという問題がある。これを解決するものとして、本出願人は特開平９－２８６６３号公報の内視鏡装置を出願している。この内視鏡装置は、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によって、内視鏡の画像の撮像範囲を変更する構成にしたものである。このアクチュエータの移動は、術者の手元にあるスイッチ等によって可能であり、術者は自分の操作で思い通りの視野を得ることができる。
【０００４】また、同じ目的を持つものとして、特開平６－３０８９６号公報に開示された装置がある。こちらは内視鏡をロボットアームで保持し、移動することにより、内視鏡の視野方向を変換する構成にしたものである。しかしながら、この装置ではロボットアームに術者や、患者や、周辺機器などが干渉する恐れがある。また、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恐れがある。さらに、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配置する必要があるため、装置全体の運搬、滅菌等の作業が不便である。
【０００５】なお、本出願人が出願した上記構成の内視鏡装置では、内視鏡を支持アームに固定したままの状態で内視鏡の視野方向の変換を行なうことが可能である。また、内視鏡の視野変換のための機構も特開平６－３０８９６号公報の装置に比べてコンパクトであり、上記のような問題点はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開平９－２８６６３号公報の装置では、内視鏡で得られた画像をＴＶカメラ内のズームレンズによって拡大し、その一部分を撮像素子によって捕らえ、撮像素子をその平面方向に移動させて撮像部位を変えることでモニタに表示される内視鏡像の視野を変換している。さらに、ズームレンズを移動させることにより、観察像の変倍、すなわち内視鏡像の拡大／縮小観察を行なうことができる。
【０００７】しかしながら、この機構においては、ＴＶカメラ内のズームレンズのみを駆動して内視鏡像のズームを行なうようにしているので、撮像素子の中心位置が撮像光学系の中心位置に配置されていない場合には、ズーム動作前には画面の中心位置に配置されていた観察対象がズーム動作中に徐々にずれてしまう問題がある。
【０００８】すなわち、撮像光学系と観察対象とが静止している状態において、撮像光学系中心を基準とした座標系を考えたとき、ズーム動作後の観察対象の座標値はズーム動作前の座標値にズームの変化率を掛けたものになる。よって、ズーム動作の前後で同じ観察対象をモニタ画面の中心位置に捕らえるためには、ズーム動作と同時に撮像素子も動作させることが必要である。
【０００９】なお、画像のズーム動作は、画角の変化速度が一定であると人間のズーミングの感覚とより合致する。ここで、画角の変化速度が一定であるということは、具体的にはズーム倍率が１倍から２倍になる時間と、２倍から４倍になる時間が同じということである。
【００１０】上述のように画角の変化速度を一定にする光学系では、焦点距離（ズーム倍率）とズームレンズ位置（ズームレンズ駆動用外筒部材の回転角）との関係は図５（Ａ）の如く非線型となる。この画角変化速度を一定にするためには、ズームレンズを一定速度で移動することが必要である。そして、その時の撮像素子の移動は、この非線型なズーム倍率に対応した軌跡をたどることが必要である。すなわち、この非線型軌跡を実現するためには撮像素子の移動の加減速動作が必要である。
【００１１】しかし、ズームレンズのズーム動作は決まった位置（ズーム倍率）の間の反復動作ではなく、スイッチ操作で任意の位置で動作を停止させることができる。ここで、ズーム動作範囲の中の任意の位置で動作が停止した場合、再度ズーム動作を開始する際には、その都度、撮像素子の移動の非線型軌跡動作を実現するための加減速パターンを算出する必要がある。この処理は複雑であることから時間がかかる上、この加減速パターンを実現するための専用ＩＣが必要となり、コスト高になる問題がある。
【００１２】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、撮像光学系の一部を移動させて視野変換を行なうことのできる内視鏡装置において、ズーム動作時における観察対象の位置ずれを補正するための撮像素子の移動を、簡単な処理で、専用のＩＣを使用することなしに実現することができる内視鏡装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は患者の体腔内に挿入される内視鏡と、上記内視鏡に連結されるＴＶカメラとを具備し、上記ＴＶカメラに、上記内視鏡の観察像を撮像する撮像手段と、上記観察像の変倍を行なう変倍光学系と、上記撮像手段の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、上記変倍光学系を移動させる変倍光学系移動手段とが設けられ、かつ上記変倍光学系移動手段および上記撮像範囲移動手段の動作を制御する視野移動制御手段と、上記変倍光学系移動手段と上記撮像範囲移動手段の動作指令を行なう動作指令入力手段とを備えた内視鏡装置において、上記ＴＶカメラの変倍光学系に、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された画角変化制御手段を設けるとともに、上記視野移動制御手段に、上記変倍光学系の１回の移動操作時における上記変倍光学系移動手段および上記撮像範囲移動手段のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎に上記変倍光学系の変倍率に応じて上記撮像範囲移動手段の移動量と移動速度とを算出して制御する動作分割手段を設けたことを特徴とする内視鏡装置である。そして、ＴＶカメラの変倍光学系の画角変化制御手段によってその焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするとともに、視野移動制御手段の動作分割手段によって変倍光学系の１回の移動操作時における変倍光学系移動手段および撮像範囲移動手段のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎に変倍光学系の変倍率に応じて撮像範囲移動手段の移動量と移動速度とを算出して制御するようにしたものである。
【００１４】
【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である。
【００１５】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。
【００１６】また、スコープ１の接眼部５にはＴＶカメラ４が取り付けられている。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（変倍光学系）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（撮像範囲移動手段）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９、視野拡大（ＴＥＬＥ）スイッチ１０ａ、広角観察（ＷＩＤＥ）スイッチ１０ｂが設けられている。
【００１７】またＴＶカメラ４には、視野変換制御装置（視野移動制御手段）１１およびＣＣＵ（カメラコントロールユニット）１２が接続されている。ここで、視野変換制御装置１１には、上下左右方向への視野変換と、視野拡大・広角観察の切換え操作を行なう操作スイッチが接続される。この操作スイッチには患者の体腔内にスコープ１とは別の場所から挿入される鉗子１４のハンドル部１４ａに取り付けられるハンドスイッチ１５や、図示しないフットスイッチや、リモコンなどがある。また、操作スイッチと同様の機能を有する音声認識装置（図示せず）も、視野変換制御装置１１に接続される。なお、鉗子１４の代わりにレーザープローブ、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、何等作用に変わりはない。
【００１８】また、図２に示すように、視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６には、上下左右の視野変換スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと、視野拡大（ＴＥＬＥ）、広角観察（ＷＩＤＥ）を行なうスイッチ１８ａ，１８ｂと、原点復帰スイッチ１９が設けられている。
【００１９】さらに、このフロントパネル部１６には、これらのスイッチの他にＴＶカメラ４との接続を行なうためのモータケーブルレセプタクル２０と、操作スイッチとの接続を行なうためのスイッチケーブルレセプタクル２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられている。
【００２０】また、ＣＣＵ１２には、例えばＴＶモニタ、ＨＭＤ（ＨＥＡＤＭＯＵＮＴＥＤＤＩＳＰＬＡＹ：頭部装着型ディスプレイ）等の表示モニタ１３が接続されている。
【００２１】また、図３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にはスコープ１の接眼部５が着脱可能に連結されるスコープ着脱部２２が設けられている。このスコープ着脱部２２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２３が設けられている。この嵌合部２３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。
【００２２】また、ＴＶカメラ４のケーシング４ａ内にはフォーカス機構４１と、ズームレンズ７の駆動機構であるズーム機構（変倍光学系移動手段）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される構成になっている。
【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、遮光板３３が図４に示す様に取り付けられている。
【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４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に取り付けられた遮光板３３によって規制される外筒部材４２ａの回転範囲の端部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との相対的な位置が変化し、ＴＶカメラ４のズーム倍率が可変される。
【００２８】この外筒部材４２ａの回転角と、ＴＶカメラ４のズーム倍率との関係は、図５（Ａ）に示すような曲線となるように、カム溝３４ａ，３４ｂが形成されている。この曲線は、ズーミング動作時における人間の操作感覚と合致するものである。その操作感覚とは、画角の変化速度が一定ということ、すなわち、ズーム倍率が１倍から２倍になる時間と、２倍から４倍になる時間とが同じということである。よって、外筒部材４２ａを一定速度で回転させることで、違和感のないズーム動作が得られる。これにより、ＴＶカメラ４のズーム機構４２に、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された画角変化制御手段３４が形成されている。
【００２９】さらに、初期化動作時には歯車３２に取り付けられた遮光板３３の位置をフォトインタラプタ４０で検出することで、ズーム機構４２の基準位置が検出され、ズームの動作範囲を設定する。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ズーム倍率が設定される。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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とが設置されている。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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】また、ＣＣＤ台座５２の下面には図６（Ｂ）に示すように角状の突起部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。
【００４０】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。
【００４１】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、初期化動作時には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、ＣＣＤ移動機構８の基準位置が検出される。その後、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。ここでのＣＣＤ６の位置とは、ＣＣＤ６の撮像領域の中心点のことである。
【００４２】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。
【００４３】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ＣＣＤ移動機構８全体が小型に構成される。
【００４４】また、ＴＶカメラ４には図８（Ａ），（Ｂ）に示す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の内部には、図８（Ｂ）に示すようにＣＣＤケーブル６４と、モーターケーブル６５とが並設されている。
【００４５】ここで、ＣＣＤケーブル６４にはＣＣＤ６からの映像信号・制御信号を送受信する複数のケーブル配線６４ａが配設されている。さらに、ＣＣＤケーブル６４の複数のケーブル配線６４ａの周囲にはチューブ状のシールド線６６ａおよび樹脂製の外皮チューブ６７ａが順次被覆されている。同様に、モーターケーブル６５にはモーター制御およびＴＶカメラ４のケーシング４ａの表面にある操作スイッチの信号を伝送する複数のケーブル配線６５ａが配設されている。さらに、モーターケーブル６５の複数のケーブル配線６５ａの周囲にはチューブ状のシールド線６６ｂおよび樹脂製の外皮チューブ６７ｂが順次被覆されている。そして、この２系統のケーブル６４，６５は並設された状態で樹脂製の総合外皮チューブ６８に被覆されている。
【００４６】また、カメラケーブル６３の他端部では、図８（Ａ）に示すように２系統のケーブル６４，６５が分岐されている。ここで、その一方の分岐ケーブルであるモーターケーブル６５の端末部にはモーターケーブルコネクタ６９が連結されている。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６９を介して視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６に設けられたモーターケーブルレセプタクル２０に着脱可能に接続される。
【００４７】また、カメラケーブル６３の他方の分岐ケーブルであるＣＣＤケーブル６４の端末部にはＣＣＤケーブルコネクタ７０が連結されている。そして、ＣＣＤケーブル６４はＣＣＤケーブルコネクタ７０を介してＣＣＵ１２に着脱自在に接続される。
【００４８】なお、ＣＣＤケーブル６４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。
【００４９】また、鉗子１４のハンドル部１４ａに着脱自在に取り付けられたハンドスイッチ１５には、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように上下左右方向に視野を変換するためのスティックスイッチ７１と、視野の拡大（ＴＥＬＥ）、広角観察（ＷＩＤＥ）を行なうＴＥＬＥスイッチ７２ａ、ＷＩＤＥスイッチ７２ｂとが設けられている。そして、ハンドスイッチ１５にはスイッチの情報を伝送するためのハンドスイッチケーブル７３の一端が連結されており、その他端部にはハンドスイッチコネクタ７４が連結されている。このハンドスイッチコネクタ７４は、視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６に設けられているスイッチケーブルレセプタクル２１ａ，２１ｂ，２１ｃのいずれかに着脱自在に接続される。
【００５０】また、視野変換制御装置１１は、図１０に示すように中央制御回路（動作分割手段）７５と、３つのモータ制御回路７６ａ，７６ｂ，７６ｃと、スイッチ入力回路（動作指令入力手段）７７とから構成される。ここで、第１のモータ制御回路７６ａは、ＴＶカメラ４の内部のＲＬステッピングモータ４８ａに、第２のモータ制御回路７６ｂはＵＤステッピングモータ４８ｂに、第３のモータ制御回路７６ｃはステッピングモータ３８にそれぞれ接続されている。
【００５１】また、スイッチ入力回路７７には、ＴＶカメラ４に備えられた操作スイッチと、ハンドスイッチ１５、フットスイッチ等のようにスイッチケーブルレセプタクル２１ａ，２１ｂ，２１ｃを介して接続される操作スイッチと、視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６に備えられた操作スイッチからの信号が入力される。これらのスイッチのＯＮ／ＯＦＦの情報は、中央制御回路７５に入力され、さらに、中央制御回路７５はＯＮとなっているスイッチの種類に応じてモータ制御回路７６ａ，７６ｂ，７６ｃに制御信号を出力する。
【００５２】また、中央制御回路７５はズームレンズ７の１回のズーム操作時におけるズーム機構４２およびＣＣＤ移動機構８のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎にズームレンズ７の変倍率に応じてＣＣＤ移動機構８の移動量と移動速度とを算出して制御するものである。
【００５３】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の挿入場所とは別の場所から鉗子１４が挿入される。
【００５４】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。なお、図１（Ｂ）はスコープ１の接眼部５に表示される観察像の視野範囲Ｒ１を示すものである。ここで、ＴＶカメラ４のズームレンズ７を経てＣＣＤ６に撮像されるスコープ１の観察像の視野範囲Ｒ２はスコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ１より小さくなっている。そして、スコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ１の観察像の一部（視野範囲Ｒ２）がＣＣＤ６によって撮像され、この視野範囲Ｒ２の観察像が表示モニタ１３に表示される。そのため、スコープ１の接眼部５による視野範囲Ｒ１内で、ＣＣＤ６を移動することにより、ＣＣＤ６に投射される視野範囲Ｒ２の位置が変化し、視野変換が行なえる。
【００５５】また、ＴＶカメラ４のズーム機構４２を動作させることにより、ＣＣＤ６に投射される観察像の大きさを変化させることができる。すなわち、拡大・広角観察を行なうことができる。
【００５６】ここで、ＣＣＤ６を移動させるＣＣＤ移動機構８は視野変換制御装置１１により制御される。このＣＣＤ６の移動は、ハンドスイッチ１５に備えられたスティックスイッチ７１、視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６に設けられた上下左右の視野変換スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ等の操作スイッチを操作することにより行われる。
【００５７】例えば、ハンドスイッチ１５にスティックスイッチ７１を上（Ｕ方向）に倒した場合、ハンドスイッチ１５内部の上方向への視野変換に対応したスイッチ接点が閉じる。この状態は視野変換制御装置１１内のスイッチ入力回路７７によって検出され、さらに中央制御回路７５に送られる。このとき、中央制御回路７５は、このハンドスイッチ１５の操作情報に応じて視野を上方向に変換するための制御信号を、ＵＤステッピングモータ４８ｂを駆動制御するモータ制御回路７６ｂに出力する。このとき出力される制御信号は具体的には、ステッピングモータ４８ｂを駆動するパルス数と、モータ４８ｂの回転方向（移動方向）の情報である。
【００５８】さらに、モータ制御回路７７ｂはこの情報を入力し、上下方向に視野変換を行なうための駆動源であるＵＤステッピングモータ４８ｂに駆動パルスを出力する。これによりＣＣＤ６は上方向に視野変換を行なうように動く。
【００５９】また、ＣＣＤ６の動作中に操作スイッチをＯＦＦした場合には、スイッチ入力回路７７はその状態を検出して中央制御回路７５に出力し、中央制御回路７５は駆動パルス出力を停止する信号をモータ制御回路７６ｂに出力する。この時、中央制御回路７５は実際に出力されたパルス数をカウントし、ＣＣＤ６の現在位置を記憶する。
【００６０】本実施の形態では、アクチュエータにステッピングモータを用いており、駆動パルス数を変位として考えられるため、パルスのカウントにより位置が求まる。また、操作スイッチがＯＮでも設定されたパルス数の出力が終了し、視野変換の限界位置に達した場合にも、中央制御回路７５は出力パルス数をカウントし、ＣＣＤ６の現在位置を記憶する。
【００６１】これと同様に、ハンドスイッチ１５のスティックスイッチ７１を左（Ｌ方向）に倒した場合は、左右方向への視野変換の駆動源であるＲＬステッピングモータ４８ａにモータ制御回路７６ａから駆動パルスが出力され、ＣＣＤ６は左方向に視野変換を行なうように移動する。
【００６２】さらに、フットスイッチ、リモコン等の他の機器に備えられた上下左右の視野変換スイッチの場合も同じ作用が行われる。よって、操作者が見たい方向のスイッチをＯＮすることにより、意図した方向への視野変換が行なえる。
【００６３】次に、ＴＶカメラ４のズーム動作について図１１のフローチャートを参照して説明する。このＴＶカメラ４のズーム動作は、ハンドスイッチ１５のＴＥＬＥスイッチ７２ａ・ＷＩＤＥスイッチ７２ｂや、視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６に設けられたＴＥＬＥスイッチ１８ａ・ＷＩＤＥスイッチ１８ｂ等の操作スイッチを操作することで行なう。
【００６４】例えば、ハンドスイッチ１５のＷＩＤＥスイッチ７２ｂをＯＮする（ステップＳ１）と、このスイッチの状態は視野変換制御装置１１のスイッチ入力回路７７によって検出され、さらに中央制御回路７５に送られる。さらに、中央制御回路７５は、このＷＩＤＥスイッチ７２ｂのＯＮ情報が入力されると、ズーム機構４２を動作させるための制御信号をモータ制御回路７６ｃに出力する。またこれと同時に、ＣＣＤ移動機構８の動作が必要であればその制御信号をモータ制御回路７６ａ，７６ｂに出力する。
【００６５】この作用をさらに詳しく説明する。中央制御回路７５は、ＷＩＤＥスイッチ７２ｂのＯＮの情報入力により、まずズーム機構４２の現在位置を認識する（ステップＳ２）。続いて、ズーム機構４２のステッピングモータ３８を駆動制御するための駆動パルス数と回転方向のデータを設定する（ステップＳ３）。
【００６６】次に、ＣＣＤ６の現在位置を認識し、その位置がＣＣＤ移動機構８の原点位置、すなわちＴＶカメラ４に内蔵されている光学系の中心位置と一致するか否かが判断される（ステップＳ４）。ここで、ＣＣＤ６の現在位置がＣＣＤ移動機構８の原点位置にない場合は次のステップＳ５に進む。このステップＳ５ではＣＣＤ６の移動量を算出する。
【００６７】このときのＣＣＤ６の移動量の算出方法は次の通りである。まず、ズーム機構４２の現在位置と検出された操作スイッチの情報から、現在のＴＶカメラ４のズーム倍率と、ズーム動作後の到達点のズーム倍率とを確認する。このズーム倍率の情報と、ＣＣＤ６の現在位置の情報とから次の式１によりＣＣＤ移動機構８を移動させる位置を算出する。ここで、ズーム動作前のＣＣＤ６の座標値がＸ１，Ｙ１、ＣＣＤ６の移動先の座標値がＸ２，Ｙ２、ズーム動作前のズーム倍率がｋ１、ズーム動作後のズーム倍率がｋ２とすると、Ｘ２＝Ｘ１・（ｋ２／ｋ１）、Ｙ２＝Ｙ１・（ｋ２／ｋ１）・・・（１）
となる。
【００６８】なお、図１２はこのときのズーム動作前後のＣＣＤ６の位置関係を示すもので、同図中で、Ｆ１はズーム倍率ｋ１の内視鏡画像、Ｆ２はズーム倍率ｋ２の内視鏡画像、ＲはＣＣＤ６の撮像領域である。
【００６９】このズーム動作は、ズーム機構４２の動作範囲を複数の区間に分割して行われる。ここでは一例として例えば、図５（Ｂ）に示すように、ズーム機構４２の動作範囲を４区間に分割した場合を考える。ここで、最低ズーム倍率はＰ１、最大ズーム倍率はＰ５である。
【００７０】そして、現在のＴＶカメラ４のズームレンズ７のズーム倍率がＰ１とＰ２の間の区間にある状態で、ＴＥＬＥスイッチ７２ａがＯＮされた場合、ズームレンズ７の１回目の移動先はズーム倍率がＰ２の位置である。その時のズーム機構４２のズーム動作スピードは一定である。
【００７１】さらに、ズーム機構４２のズーム動作の各区切り位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５におけるズーム倍率は、図５（Ａ）の曲線からあらかじめ計算しておき、視野変換制御装置１１の中央制御回路７５に記憶してあるため、到達先のズーム倍率は上記の処理で認識できる。
【００７２】このとき、ＣＣＤ移動機構８の移動速度は、算出したＣＣＤ移動機構８の移動位置をズーム機構４２の移動時間で割ることで算出する（ステップＳ６）。そして、中央制御回路７５は設定したズーム機構４２の移動量（移動パルス）と移動速度をモータ制御回路７６ｃに、算出したＣＣＤ移動機構８の移動量（移動パルス）と移動速度をモータ制御回路７６ａ，７６ｂに出力する（ステップＳ７）。
【００７３】また、１回目のズーム機構４２の移動により、ズーム機構４２がＰ２の位置に達した場合、２回目のズーム機構４２の移動先はズーム倍率Ｐ３の位置である。このとき、ＣＣＤ移動機構８の移動位置は上記と同様に次の式２により算出される。ここで、Ｐ２でのＣＣＤ６の座標値がＸ２，Ｙ２、ＣＣＤ６の移動先の座標値がＸ３，Ｙ３、Ｐ２でのズーム倍率がｋ２、Ｐ３でのズーム倍率がｋ３とすると、Ｘ３＝Ｘ２・（ｋ３／ｋ２）、Ｙ３＝Ｙ２・（ｋ３／ｋ２）・・・（２）
となる。
【００７４】また、ＣＣＤ移動機構８の移動速度も、上記と同様に算出したＣＣＤ移動機構８の移動位置をズーム機構４２の移動時間で割ることで算出する。そして、中央制御回路７５は算出した各移動機構の移動量（移動パルス）と移動速度をモータ制御回路７６ａ，７６ｂ，７６ｃに出力する。
【００７５】この結果、ＣＣＤ移動機構８は、ズーム機構４２の分割動作の区間内では一定速度で動作するが、ズーム動作全体を通してみると複数の分割区間毎に段階的に移動速度が変化する。また、この動作は、ＷＩＤＥスイッチ７２ｂをＯＮした場合も同様である。
【００７６】このＣＣＤ移動機構８の段階的な移動速度変化と、移動位置算出により、図５（Ａ）に示すような特性であるズーム光学系において、ズーム動作時にＣＣＤ６の撮像中心位置に配置されている観察対象を一定位置にとどめることが可能となる。なお、この場合にはズーム動作時に、移動速度が滑らかに変化する加減速駆動に比べ、若干ステップ的な動きになるが、ズーム動作の分割数を増加することで滑らかに変化する加減速駆動の動きに近づけることが可能である。
【００７７】また、本実施例の形態においては、視野変換制御装置１１に備えられた中央制御回路７５は、装置の電源投入後の初期動作として、各移動機構を動作させ、ズーム機構４２に設けられたフォトインタラプタ４０、ＣＣＤ移動機構８に設けられたフォトインタラプタ５７ａ，５７ｂの状態変化を検出することで各移動機構の動作基準位置を求め、さらに各移動機構を初期位置に移動させるという制御を行なう。この初期位置とは、ＣＣＤ移動機構８がＣＣＤ６の撮像領域中心位置（ＴＶカメラ４の撮像光学系の光軸中心位置）、ズーム機構４２が最低ズーム倍率である。
【００７８】また、視野変換制御装置１１のフロントパネル部１６に設けられている原点復帰スイッチ１９、或いはＴＶカメラ４のケーシング４ａの外面に設けられている原点復帰スイッチ９をＯＮすると、中央制御回路７５は上記初期位置に各移動機構を移動させる制御を行なう。
【００７９】よって、上記構成のものは次の効果を有する。すなわち、本実施の形態ではＴＶカメラ４のズームレンズ７に、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された画角変化制御手段３４を設け、視野変換制御装置１１に、ズームレンズ７の１回の移動操作時におけるズーム機構４２およびＣＣＤ移動機構８のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎にズームレンズ７の変倍率に応じてＣＣＤ移動機構８の移動量と移動速度とを算出して制御する中央制御回路７５を設けたものである。そのため、ズームレンズ７のズーム倍率と、ズーム機構４２の外筒部材４２ａの回転角との関係が図５（Ａ）のような非線型の関係であるズーム光学系の場合にも、ズーム動作の前後で同じ観察対象をＣＣＤ６の撮像中心に捕らえるためのＣＣＤ６の移動を階段的な定速動作という簡単な処理で達成できる。また、ズーム動作も一定速度であり、人間のズーミング感覚を損なうことがない。
【００８０】次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の構成の内視鏡装置における、ＴＶカメラ４のズーム倍率と、ズーム機構４２の外筒部材４２ａの回転角との関係が、図１３に示すように直線的な関係となるように、カム溝３４ａ，３４ｂを形成したものである。
【００８１】本実施の形態では、ズーム機構４２の移動速度を一定とした場合、ズーム移動時間と焦点距離（ズーム倍率）との関係は線形であることから、ズーム機構４２の動作時のＣＣＤ移動機構８は、常に一定速度の動作で狙いとする補正動作、すなわちズーム倍率によらず、ＣＣＤ６の撮像中心で同一の観察対象を捕らえる動作を達成することができる。
【００８２】さらに、ＣＣＤ移動機構８のズーム動作による移動位置は、前述した式（１）と同様にズーム動作前のＣＣＤ６の位置にズーム倍率の変化率を掛けたものである。また、中央制御回路７５は、ズーム動作を行なう操作スイッチがＯＮされた場合、ズーム動作を行なうための制御信号をモータ制御回路７６ｃに出力すると同時に、ＣＣＤ移動機構８を移動させるための移動位置を算出し、その移動位置と設定されている移動速度をモータ制御回路７６ａ，７６ｂに出力する。
【００８３】よって、本実施の形態では、ズーム機構４２もＣＣＤ移動機構８も一定速度で動作するため、加減速動作のための複雑な処理や、専用ＩＣが不要であり、また補正動作のためにズーム機構４２や、ＣＣＤ移動機構８を分割駆動する必要もなく、簡単な処理・構成にて補正動作が可能である。
【００８４】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。本実施の形態は、第１および第２の実施の形態の構成の内視鏡装置において、ズーム倍率に応じたＣＣＤ移動機構８の移動範囲を規制する手段を設けたものである。
【００８５】すなわち、本実施の形態では視野変換制御装置１１のフロントパネル１６や、ハンドスイッチ１５に設けられている上下左右の視野変換するためのスティックスイッチ７１をＯＮすると、中央制御回路７５はその状態を検出し、ＯＮされたスイッチに対応した移動機構を動作させる制御信号を出力する。この制御信号の一つである移動信号（移動パルス）は、中央制御回路７５内に設けられた動作限界設定回路（図示せず）で算出される動作限界位置から現在位置を引いたものである。
【００８６】この動作限界位置の絶対値の算出式を次の式（３）に示す。ここで、ＣＣＤ移動機構８の動作限界位置の座標値がＸＬ，ＹＬ、ＣＣＤ移動機構８の現在位置の座標値がＸｐ，Ｙｐ、現在位置のズーム倍率がｋｐ、ＣＤＤ移動機構８の動作限界係数がＬＩＭＩＴとすると、ＸＬ＝ＬＩＭＩＴ・ｋｐ・Ｘｐ、ＹＬ＝ＬＩＭＩＴ・ｋｐ・Ｙｐ・・（３）
となる。
【００８７】また、視野移動範囲は、図１４に示すように、この式によって求められる値で定まる四角形Ｍの内部である。なお、図１４中で、Ｆ３はズーム倍率ｋｐの内視鏡画像である。さらに、ＬＩＭＩＴは異なるズーム倍率において、ＣＣＤ６が動作限界に位置した時でも、ＣＣＤ６の撮像領域Ｒに十分な範囲の内視鏡画像が捕らえられるように考慮して任意に決定される。
【００８８】したがって、本実施の形態では上下左右の視野変換用のスティックスイッチ７１をＯＮした場合のＣＣＤ移動機構８は、図１４で示される動作限界位置の四角形Ｍの内側でのみ移動可能であり、観察・処置を行なうに十分な範囲を撮像できる。
【００８９】なお、このＬＩＭＩＴの値は、ＣＣＤ移動機構８の上下移動軸と、左右移動軸で変化させてもよい。ここで、ＣＣＤ６のアスペクト比（画面の縦横比）を考慮した係数の決め方をすれば、上下移動軸と左右移動軸とがそれぞれ動作限界位置に達したときの内視鏡画像の撮像視野に占める割合を合わせることができる。
【００９０】また、図１５に示す第３の実施の形態（図１４参照）の変形例のようにＣＣＤ移動機構８の動作限界を８角形Ｎにする構成にしてもよい。この場合、ＣＣＤ移動機構８の移動範囲を図１５のように９個の領域Ｎ１～Ｎ９に分けて、視野変換動作前のＣＣＤ６の位置と、操作スイッチによる動作指令情報とを組み合わせて動作限界位置の算出を行なう。
【００９１】例えば、ＣＣＤ６が図１５のＮ４の領域に位置している状態で、上方向への視野移動を行なう操作スイッチがＯＮされた場合、上方向の動作限界位置は図１５に示すように動作限界の８角形Ｎの一辺である直線Ａを表す式から算出される。
【００９２】よって、上記構成のものは以下の効果を有する。すなわち、本変形例ではＴＶカメラ４に備えられているズーム機構４２の動作によるズーム倍率の変化に応じてＣＣＤ６の動作限界位置を算出するため、ズーム倍率が変化しても常に観察・処置を行なうに十分な内視鏡画像を得ることができる。
【００９３】また、図１６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、２および第３の実施の形態の構成の内視鏡装置において、各移動機構の動作範囲に達したことを音によって告知する手段を設けたものである。
【００９４】本実施の形態においては、図１６に示すように、視野変換制御装置１１には、動作限界告知制御回路７８が設けられ、この動作限界告知制御回路７８には、中央制御回路７５と、圧電ブザー、電磁スピーカーなどの発音器７９が接続されている。この動作限界告知制御回路７８には、中央制御回路７５から視野変換制御装置１１に接続されている操作スイッチのＯＮ／ＯＦＦの情報と、ＣＣＤ６の位置情報が入力される。
【００９５】そして、各移動機構が設定された動作限界にまで達した状態で、さらに操作スイッチがある時間継続してＯＮされている場合に、発音器７９に動作限界を知らせる告知音を出力するための信号を出力する。
【００９６】この構成のものは、以下の効果を有する。すなわち、本実施の形態では各移動機構が動作限界位置まで達して、視野移動をしなくなった場合に、動作限界であることを告知することにより、装置の故障等のトラブルではないことを操作者に知らしめることができる。また、この告知により操作者が操作スイッチに無用な力を加えることを回避できる。
【００９７】さらに、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）患者の体腔内に挿入される内視鏡と、内視鏡の観察像を撮像する撮像手段と、観察像の変倍を行なう変倍光学系と、撮像手段の撮像範囲を移動させる撮像範囲移動手段と、変倍光学系を移動させる変倍光学系移動手段とを備えたＴＶカメラと、変倍光学系移動手段と撮像範囲移動手段の動作を制御する視野移動制御手段と、変倍光学系移動手段と撮像範囲移動手段の動作指令を行なう動作指令入力手段とを備えた内視鏡装置において、ＴＶカメラに備えられた変倍光学系は、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成され、視野移動制御手段は、変倍光学系移動手段と撮像範囲移動手段を複数回に分割して動作させ、各動作毎に変倍光学系の変倍率に応じて撮像範囲移動手段の移動量と移動速度を算出することを特徴とする内視鏡装置。
【００９８】（付記項２）付記項１において、動作指令手段は、患者の体腔内の処置を行なう処置具に取り付けられたハンドスイッチであることを特徴とする内視鏡装置。
【００９９】（付記項３）付記項１において、視野移動制御手段に、変倍光学系の変倍率に応じて撮像素子の移動範囲を規制する移動範囲規制手段を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【０１００】（付記項４）付記項１において、移動範囲規制手段により設定される視野移動範囲は、四角形であることを特徴とする内視鏡装置。
（付記項５）付記項１において、移動範囲規制手段により設定される視野移動範囲は、八角形であることを特徴とする内視鏡装置。
【０１０１】（付記項１～５の従来技術）処置具と内視鏡が、それぞれ個別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なう内視鏡下の手術が知られている。この手術では、患者は両手に処置具を持って処置を行なうため、助手が内視鏡を持ち術者の指示に従って手術のしやすい視野が得られるように、内視鏡の保持位置を変更している。しかし、この内視鏡の操作には習熟が必要であるため、なかなか術者の望む視野が得られず、手術が円滑に進行しないという問題がある。これを解決するものとして、本出願人は特開平９－２８６６３の内視鏡装置を開示している。この内視鏡装置は、内視鏡の撮像光学系の１部分をアクチュエータで移動することによって、内視鏡の画像の撮像範囲を変更するようにしたものである。このアクチュエータの移動は、術者の手元にあるスイッチ等によって可能であり、術者は自分の操作で思い通りの視野を得ることができる。
【０１０２】また、同じ目的を持つものとして、特開平６－３０８９６に開示された装置がある。こちらは内視鏡をロボットアームで保持し、移動するものであるが、このロボットアームに術者や患者や周辺機器が干渉する恐れがある。また、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恐れがある。さらに、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配置する必要があるため、装置全体の運搬、滅菌等の作業が不便である。本出願人の開示している内視鏡装置は、内視鏡を支持アームに固定した状態で視野変換を行なうことが可能である。また、視野変換のための機構もコンパクトであり、上記のような問題点はない。
【０１０３】（付記項１～３が解決しようとする課題）特開平９－２８６６３の装置は、図１に示す如くズームレンズによって内視鏡で得られた画像を拡大し、その一部分を撮像素子によって捕らえ、撮像素子をその平面方向に移動させ撮像部位を変えることで視野を変換している。さらに、ズームレンズを移動させることにより、拡大／縮小観察を行なうことができる。
【０１０４】この機構においては、ズームレンズのみを駆動してズームを行なうと、撮像素子の中心位置が撮像光学系の中心にない場合には、ズーム動作前には画面の中心にあった観察対象が動作中に徐々にずれてしまう。これを、図１２を用いて説明する。撮像光学系と観察対象が静止している状態において、撮像光学系中心を基準とした座標系を考えたとき、ズーム動作後の観察対象の座標値はズーム動作前の座標値にズームの変化率を掛けたものになる。よって、ズーム動作前後で同じ観察対象を画面中心に捕らえるためには、ズーム動作と同時に撮像素子も動作させることが必要である。ズーム動作は、画角の変化速度が一定であると人間のズーミングの感覚とより合致する。画角の変化速度が一定であるということは、具体的にはズーム倍率が１倍から２倍になる時間と２倍から４倍になる時間が同じということである。上述のように画角の変化速度を一定にする光学系は、焦点距離（ズーム倍率）とズームレンズ位置（ズームレンズ駆動用外筒部材の回転角）との関係は図５（Ａ）の如く非線型となる。この画角変化速度を一定にするためには、ズームレンズを一定速度で移動することが必要である。その時の撮像素子の移動は、この非線型なズーム倍率に対応した軌跡をたどることが必要である。すなわち、この非線型軌跡を実現するための加減速動作が必要である。しかし、ズーム動作は決まった位置の間の反復動作ではなく、スイッチ操作で動作が停止する。
【０１０５】ズーム動作範囲の中で動作が停止した場合、再度ズーム動作を開始する際には、その都度非線型軌跡動作を実現するための加減速パターンを算出する必要がある。この処理は複雑であることから時間がかかる上、この加減速パターンを実現するための専用ＩＣが必要となってしまう。
【０１０６】（付記項１～３の目的）撮像光学系の一部を移動させて視野変換を行なうことのできる内視鏡装置において、ズーム動作の観察対象のずれを補正するための撮像素子の移動を、簡単な処理で専用ＩＣを使用することなしに実現すること。
【０１０７】（付記項４、５が解決しようとする課題）特開平９－２８６６３の装置において、撮像素子を移動させていくと内視鏡で捕らえられる観察視野の外が撮像される。この撮像素子に投影される観察画像の大きさはズームレンズの移動により変わるために、ズーム倍率によって撮像素子の移動範囲を変化させないと、内視鏡の観察視野以外の部分が大きく撮像されてしまうことが起こり、観察・処置がしずらくなるという問題があった。
【０１０８】（付記項４、５の目的）ズーム倍率が変化した場合でも、観察・処置が十分可能なレベルの観察視野を得ること。
（付記項１～５の効果）焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された変倍光学系が移動する場合に、撮像手段の撮像範囲中心で同一の観察対象を撮像するために、変倍光学系移動手段と撮像範囲移動手段を複数回に分割して動作させ、各動作毎に変倍光学系の変倍率に応じて撮像範囲移動手段の移動量と移動速度を算出することにより、変倍光学系動作時に複雑な処理と専用ＩＣを必要とする加減速動作を行なわずに、撮像範囲の中心に同じ観察対象を捕らえることができる。
【０１０９】
【発明の効果】本発明によればＴＶカメラの変倍光学系に、その焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された画角変化制御手段を設け、視野移動制御手段に、変倍光学系の１回の移動操作時における変倍光学系移動手段および撮像範囲移動手段のそれぞれの動作を複数に分割し、各分割動作毎に変倍光学系の変倍率に応じて撮像範囲移動手段の移動量と移動速度とを算出して制御する動作分割手段を設けたので、焦点距離の変化が画角の変化速度を一定とするように構成された変倍光学系が移動する場合に、撮像手段の撮像範囲中心で同一の観察対象を撮像するために、変倍光学系移動手段と撮像範囲移動手段を複数回に分割して動作させ、各動作毎に変倍光学系の変倍率に応じて撮像範囲移動手段の移動量と移動速度を算出することにより、変倍光学系動作時に複雑な処理と専用ＩＣを必要とする加減速動作を行なわずに、撮像範囲の中心に同じ観察対象を捕らえることができる。そのため、撮像光学系の一部を移動させて視野変換を行なうことのできる内視鏡装置において、ズーム動作時における観察対象の位置ずれを補正するための撮像素子の移動を、簡単な処理で、専用のＩＣを使用することなしに実現することができる。

【出願人】	【識別番号】００００００３７６【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）４月２４日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】鈴江武彦（外４名）
【公開番号】	特開平１１－２９９７２７
【公開日】	平成１１年（１９９９）１１月２日
【出願番号】	特願平１０－１１５３２２