(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の頭部および上体のうちの少なくとも一方の動きを検出するセンサ部と、
前記センサ部によって検出された動きに応じて１つまたは複数のアクチュエータを駆動させる制御部と、
前記アクチュエータとこれに接続された１つ以上の変位機構によって往復動および自転可能に支持された保持アームユニットと、
前記保持アームユニットの任意の一部に、前記アクチュエータによって撮像角度を自在に変更できる関節部を介して設けられた撮像部と、
前記撮像部によって撮像された像を画面に表示する表示部と、を備え、
前記制御部は、
前記センサ部によって検出された動きから角速度および並進速度を算出する算出手段と、
前記関節部による前記撮像部の撮像角度を加味して前記角速度および前記並進速度を前記保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて前記変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求める変換手段と、
前記位置目標値に従って前記アクチュエータを駆動させる駆動制御手段と、を有する
ことを特徴とする内視鏡操作システム。
【請求項２】
前記操作者の頭部の角速度および並進速度を検出するセンサ部の空間座標は、前記操作者の首の中心軸をｙ軸、前記操作者の左右方向をｘ軸、前記操作者の前後方向をｚ軸とする空間座標であり、
前記撮像部の空間座標は、前記撮像部の左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸、光軸方向をｚ軸とし、
前記操作者の頭部の位置および加速度の変動に対応する前記撮像部の位置変動が、前記保持アームユニットおよび前記関節部の屈曲の状態によらず同一となるように制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡操作システム。
【請求項３】
前記制御を行うにあたって、前記撮像部の撮像角度を行列として表現し、これを前記操作者の頭部の変動から前記保持アームユニットおよび前記関節部の位置変動への座標変換において用いることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡操作システム。
【請求項４】
前記変換手段が、下記式（１）および（２）に基づいて前記角速度および前記並進速度を前記保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡操作システム。
ωref＝ＲhＲcＴ・ω´cmd        ・・・（１）
νref＝ＲhＲcＴ・ν´cmd        ・・・（２）
（なお、式（１）および（２）において、
ωrefは、前記保持アームユニットの目標角速度ベクトル、
νrefは、前記保持アームユニットの目標並進速度ベクトル、
Ｒhは、前記保持アームユニットの姿勢を表す行列であって、前記変位機構による変位から下記式（３）の順運動学演算によって得られるものであり、
Ｒcは、前記撮像部の撮像角度θを表す行列であって、下記式（４）で表されるものであり、
Ｔは、前記センサ部について設定された座標系から前記保持アームユニットについて設定された座標系への変換行列、
ω´cmdは、下記式（５）で表される前記保持アームユニットの角速度指令ベクトルωcmdを制限値によって制限したもの、
ν´cmdは、下記式（６）で表される前記保持アームユニットの並進速度指令ベクトルνcmdを制限値によって制限したものである。）
Ｒh＝Ｅiq1Ｅjq2Ｅkq4        ・・・（３）
Ｒc＝Ｅjθ        ・・・（４）
ωcmd＝Ｋr・ωs        ・・・（５）
νcmd＝（０，０，Ｋzνｚ）t        ・・・（６）
（なお、式（３）〜（６）において、
Ｅは、回転行列であり、
ｉ、ｊ、ｋは、それぞれｘ，ｙ，ｚ軸回りの回転を表し、
ｑ１、ｑ２、ｑ４は、それぞれ変位機構による変位、
θは、前記撮像部の撮像角度、
Ｋrは、速度ゲインを表す係数行列、
ωsは、前記センサ部によって検出された３次元角速度ベクトル、
Ｋzは、ユーザが設定したゲイン、
νzは、頭部前後方向の速度、
ｔは、転置行列であることを表す。）
【請求項５】
請求項１に記載の内視鏡操作システムを操作するための内視鏡操作プログラムであって、
コンピュータを、
前記センサ部によって検出された動きから角速度および並進速度を算出する算出手段、
前記関節部による前記撮像部の撮像角度を加味して前記角速度および前記並進速度を前記保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて前記変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求める変換手段、
前記位置目標値に従って前記アクチュエータを駆動させる駆動制御手段、
として機能させることを特徴とする内視鏡操作プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡操作システムおよび内視鏡操作プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
外科手術において、術後の回復が速く、手術の際の傷口が小さい等の利点から開腹手術に代えて内視鏡手術が広く行われている。このような内視鏡手術においては、遠隔操作が可能なマスタスレーブ型の内視鏡操作システムが提案されている。このような内視鏡操作システムは、例えば、特許文献１にも示されるように、内視鏡のズームレンズの拡大率が、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤともいう）内に設けられ、手術者（操作者）の頭の移動を検出する姿勢センサからの検出出力に基づいて制御されている。また、操作者の頭部の動きは、磁界を発生する磁気ソースに対する姿勢センサの変位として取り出される。これにより、例えば、操作者が患者に対し左を向けば、内視鏡の固体撮像素子を通じて得られた撮像データに基づく左の画像がＨＭＤ内の一対の液晶モニタに映され、操作者が患者に近づいた場合、ズームレンズにより拡大された視野が得られる。従って、操作者は、内視鏡が挿入された体腔内を立体的に観察することができる。【０００３】
また、非特許文献１に開示されている内視鏡把持装置においては、５節リンク機構と、腹壁を貫通するトロッカーを腹壁部で保持するボールジョイント部と、リンク機構を駆動させる駆動部および操作部とにより内視鏡把持装置が構成されている。かかる構成においては、内視鏡の一種である腹腔鏡はズーム式で、画面の遠近を素早く切り替えることができ、また、コントローラスイッチにより、ズーム式の腹腔鏡が操作者の欲する位置に迅速に移動可能とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０９２５８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】医療用内視鏡把持装置「Ｎａｖｉｏｔ」、カタログ、日立ハイブリッドネットワーク（株）発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図４に示すように、特許文献１および非特許文献１に記載されたいずれの装置も、内視鏡の撮像方向がこれを保持する保持アームユニット１１０と平行な方向（撮像角度θ＝０°）である場合（所謂直視鏡の場合）は、操作者ＯＰの頭部および上体のうちの少なくとも一方を前後に動かすと、内視鏡１２４もそれに倣って前後に動くため、内視鏡１２４によって撮像された像を画面に表示する表示部１３２にも、撮像対象に近づいた（ズームインした）像の撮像や撮像対象から遠ざかった（ズームアウトした）像の撮像が行われるため、内視鏡１２４の直感的な操作が可能であり、特に問題はない。【０００７】
しかしながら、図５に示すように、内視鏡１２４の撮像方向を、内視鏡１２４を保持する保持アームユニット１１０と異ならせた方向（撮像角度θ≠０°）とした場合（所謂斜視鏡の場合）は、直視鏡のような直感的な操作ができないという問題があった。具体的には例えば、保持アームユニット１１０に設けられた関節部１２６により内視鏡１２４が鉛直方向下向きとなっている場合、ズームインした像やズームアウトした像を撮像しようとして前記と同様に操作者ＯＰの頭部および上体のうちの少なくとも一方を前後に動かすと、下方向を撮像している内視鏡１２４が前後動することになる。従って、表示部１３２には、下方向を撮像した像が上下動（前後動）するだけであり、ズームインした像やズームアウトした像を得ることができない。
ちなみに、このように内視鏡１２４が下方向を撮像しているときにズームインした像やズームアウトした像を撮像しようとした場合、操作者ＯＰは頭部および上体のうちの少なくとも一方を前後させるのではなく、頭部および上体のうちの少なくとも一方の傾きを変更させたり、屈伸運動を行ったりして、内視鏡１２４を上下動させたり、ズームイン／ズームアウトさせたりする必要がある。従って、斜視鏡の場合は前記したように直視鏡のような直感的な操作ができないという問題があった。【０００８】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能な内視鏡操作システムおよび内視鏡操作プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔１〕本発明に係る内視鏡操作システムは、操作者の頭部および上体のうちの少なくとも一方の動きを検出するセンサ部と、前記センサ部によって検出された動きに応じて１つまたは複数のアクチュエータを駆動させる制御部と、前記アクチュエータとこれに接続された１つ以上の変位機構によって往復動および自転可能に支持された保持アームユニットと、前記保持アームユニットの任意の一部に、前記アクチュエータによって撮像角度を自在に変更できる関節部を介して設けられた撮像部と、前記撮像部によって撮像された像を画面に表示する表示部と、を備え、前記制御部は、前記センサ部によって検出された動きから角速度および並進速度を算出する算出手段と、前記関節部による前記撮像部の撮像角度を加味して前記角速度および前記並進速度を前記保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて前記変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求める変換手段と、前記位置目標値に従って前記アクチュエータを駆動させる駆動制御手段と、を有することを特徴としている。【００１０】
本発明に係る内視鏡操作システムは、制御部が、関節部による撮像部の撮像角度を加味して操作者の動き、すなわち、頭部および上体のうちの少なくとも一方の角速度および並進速度を算出し、これらを保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求め、この位置目標値に従ってアクチュエータを駆動させるので、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能となる。【００１１】
〔２〕本発明に係る内視鏡操作システムは、前記操作者の頭部の角速度および並進速度を検出するセンサ部の空間座標は、前記操作者の首の中心軸をｙ軸、前記操作者の左右方向をｘ軸、前記操作者の前後方向をｚ軸とする空間座標であり、前記撮像部の空間座標は、前記撮像部の左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸、光軸方向をｚ軸とし、前記操作者の頭部の位置および加速度の変動に対応する前記撮像部の位置変動が、前記保持アームユニットおよび前記関節部の屈曲の状態によらず同一となるように制御を行うのが好ましい。【００１２】
本発明に係る内視鏡操作システムは、操作者の空間座標と撮像部の空間座標とが一致し、操作者の頭部の位置および加速度の変動に対応して撮像部の位置変動が一致するため、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能となる。【００１３】
〔３〕また、本発明に係る内視鏡操作システムは、前記制御を行うにあたって、前記撮像部の撮像角度を行列として表現し、これを前記操作者の頭部の変動から前記保持アームユニットおよび前記関節部の位置変動への座標変換において用いるのが好ましい。【００１４】
本発明に係る内視鏡操作システムは、撮像部の撮像角度を行列として表現し、これを操作者の頭部の動作から保持アームユニットの動作への座標変換に用いているので、より確実に操作者の空間座標と撮像部の空間座標とが一致し、操作者の頭部の位置および加速度の変動に対応する撮像部の位置変動が一致するようになる。そのため、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能となる。【００１５】
〔４〕本発明に係る内視鏡操作システムは、前記変換手段が、下記式（１）および（２）に基づいて前記角速度および前記並進速度を前記保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換するのが好ましい。【００１６】
ωref＝ＲhＲcＴ・ω´cmd        ・・・（１）
νref＝ＲhＲcＴ・ν´cmd        ・・・（２）
なお、式（１）および（２）において、
ωrefは、前記保持アームユニットの目標角速度ベクトル、
νrefは、前記保持アームユニットの目標並進速度ベクトル、
Ｒhは、前記保持アームユニットの姿勢を表す行列であって、前記変位機構による変位から下記式（３）の順運動学演算によって得られるものであり、
Ｒcは、前記撮像部の撮像角度θを表す行列であって、下記式（４）で表されるものであり、
Ｔは、前記センサ部について設定された座標系から前記保持アームユニットについて設定された座標系への変換行列、
ω´cmdは、下記式（５）で表される前記保持アームユニットの角速度指令ベクトルωcmdを制限値によって制限したもの、
ν´cmdは、下記式（６）で表される前記保持アームユニットの並進速度指令ベクトルνcmdを制限値によって制限したものである。【００１７】
Ｒh＝Ｅiq1Ｅjq2Ｅkq4        ・・・（３）
Ｒc＝Ｅjθ        ・・・（４）
ωcmd＝Ｋr・ωs        ・・・（５）
νcmd＝（０，０，Ｋzνｚ）t        ・・・（６）
なお、式（３）〜（６）において、
Ｅは、回転行列であり、
ｉ、ｊ、ｋは、それぞれｘ，ｙ，ｚ軸回りの回転を表し、
ｑ１、ｑ２、ｑ４は、それぞれ変位機構による変位、
θは、前記撮像部の撮像角度、
Ｋrは、速度ゲインを表す係数行列、
ωsは、前記センサ部によって検出された３次元角速度ベクトル、
Ｋzは、ユーザが設定したゲイン、
νzは、頭部前後方向の速度、
ｔは、転置行列であることを表す。【００１８】
本発明に係る内視鏡操作システムは、変換手段が、頭部および上体のうちの少なくとも一方の動きから算出された角速度および並進速度を、関節部による撮像部の撮像角度を加味するため式（４）で表される行列Ｒcを導入して、式（１）および（２）によって保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換してからアクチュエータを駆動させるので、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作を確実に行うことができる。【００１９】
〔５〕本発明に係る内視鏡操作プログラムは、前記〔１〕に記載の内視鏡操作システムを操作するための内視鏡操作プログラムであって、コンピュータを、前記センサ部によって検出された動きから角速度および並進速度を算出する算出手段、前記関節部による前記撮像部の撮像角度を加味して前記角速度および前記並進速度を前記保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて前記変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求める変換手段、前記位置目標値に従って前記アクチュエータを駆動させる駆動制御手段、として機能させることを特徴としている。【００２０】
本発明に係る内視鏡操作プログラムは、コンピュータを前記した算出手段、変換手段、駆動制御手段として機能させることができるので、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る内視鏡操作システムは、関節部による撮像部の撮像角度を加味して操作者の動きを保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求め、その位置目標値に従ってアクチュエータを駆動させるので、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能である。
本発明に係る内視鏡操作プログラムは、コンピュータを、コンピュータを、関節部による撮像部の撮像角度を加味して操作者の動きを保持アームユニットの目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて変位機構の速度目標値に変換し、当該速度目標値から位置目標値を求め、その位置目標値に従ってアクチュエータを駆動させることができる。そのため、内視鏡の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る内視鏡操作システムの一実施形態を操作者とともに示した全体構成図である。
【図２】本発明に係る内視鏡操作システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】速度制御用演算部の有する算出手段および変換手段での処理の様子を説明するブロック図である。
【図４】従来の内視鏡操作システムの態様の一例を示す概略説明図である。
【図５】従来の内視鏡操作システムの態様の他の一例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、適宜図面を参照して本発明に係る内視鏡操作システムおよび内視鏡操作プログラムを実施するための形態（実施形態）について詳細に説明する。
【００２４】
［内視鏡操作システム］
図１は、本実施形態に係る内視鏡操作システム１の一例の構成を、操作者（手術者）ＯＰとともに示している。
図１において、内視鏡操作システム１は、センサ部３と、センサ部３と接続された制御部４０と、制御部４０と接続された保持アームユニット１０と、保持アームユニット１０によって保持される内視鏡２４と、内視鏡２４によって撮像された像を画面に表示する表示部３２と、を備えている。
なお、内視鏡２４は、保持アームユニット１０の任意の一部に、アクチュエータによって撮像角度を自在に変更できる関節部２６を介して設けられた撮像部２５を備えている。内視鏡２４はこの関節部２６により、内視鏡２４を斜視鏡および直視鏡として機能できるようになっている。
また、制御部４０は、算出手段４５と、変換手段４６と、駆動制御手段４７と、を有している。
表示部３２は、操作者ＯＰの頭部に着脱可能に装着されるヘッドマウントディスプレイ３０（以下、ＨＭＤ３０ともいう）内に設けられている。
【００２５】
図１に示す本実施形態に係る内視鏡操作システム１は、日常動作と同様に頭部や上体（上半身）を前後方向に並進移動させることによって、撮像する像のズームインおよびズームアウトなどの視野の並進操作を直感的に行うようにするものである。多くの場合、頭部を前後移動させる際には上体ごと傾けることから、頭部の並進運動を直接検出するだけではなく、操作者ＯＰの例えば頭部に取り付けられたジャイロセンサ３６（ジャイロスコープなどとも呼ばれている。）や、胸部に取り付けられた上体ジャイロセンサ３７、地磁気センサ３４（図２参照）などのセンサ部３を取り付けることによって上体の傾斜角速度を検出し、この検出出力値を用いて視野の並進操作を実現している。
【００２６】
具体的には、内視鏡操作システム１では、操作者ＯＰの頭部の角速度および並進速度を検出するセンサ部３の空間座標は、操作者ＯＰの首の中心軸をｙ軸、操作者ＯＰの左右方向をｘ軸、操作者ＯＰの前後方向をｚ軸とする空間座標としている。そして、撮像部２５の空間座標は、撮像部２５の左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸、光軸方向をｚ軸とし、操作者ＯＰの頭部の位置および加速度の変動に対応する撮像部２５の位置変動が、保持アームユニット１０および関節部２６の屈曲の状態によらず同一となるように制御を行う。なお、かかる制御を行うため、撮像部２５の撮像角度を行列として表現し、これを操作者ＯＰの頭部の動作から保持アームユニット１０および関節部２６の動作への座標変換において用いるのが好ましい。このような構成を採用する内視鏡操作システム１とすれば、操作者ＯＰの空間座標と撮像部２５の空間座標とが一致し、操作者ＯＰの頭部の位置および加速度の変動に対応して撮像部２５の位置変動が一致するため、内視鏡２４の撮像角度がどのような角度であっても直感的な操作を行うことができる。
【００２７】
例えば図１に示すように、ジャイロセンサ３６、上体ジャイロセンサ３７や地磁気センサ３４などのセンサ部３を操作者ＯＰの頭部や胸部に取り付け、これによって上体の傾斜角速度を検出する。そして、この検出した上体傾角速度から頭部の前後方向の並進速度を計算し、ズーム操作などの指令値として用いる。例えば、上体を前方に傾斜させた場合には視野をズームインさせ、上体を後方に傾斜させた場合には視野をズームアウトさせる。
【００２８】
なお、より簡易かつ直感的な内視鏡２４の視野のズーム操作を行うため、人間が頭部を前後左右に自然に並進運動させる際には、首から上の動きだけではなく、上体から傾斜させる回転運動、つまり、腰付近を中心とする回転運動の速度（上体傾斜角速度）をセンサ部３（上体ジャイロセンサ３７）によって検出するのが好ましい。この場合、上体傾斜角速度から頭部の前後方向における並進速度を算出することができ、ズーム操作などの指令値として用いることができる。さらに、後述するように、これとジャイロセンサ３６、上体ジャイロセンサ３７や地磁気センサ３４などのセンサ部３の出力を組み合わせることによって、少なくとも頭部の５自由度の運動を検出することができる。
【００２９】
前記したように、内視鏡２４は、保持アームユニット１０の任意の一部に、アクチュエータによって撮像角度を自在に変更できる関節部を介して設けられた撮像部２５を備えている。
また、内視鏡２４は、撮像部２５の光学系の制御を行う操作部６２と（図２参照）、操作部６２に接続され光源等を操作部６２に接続する接続部（不図示）とを含んで構成されている。
【００３０】
撮像部２５は、対物レンズ等からなる光学部（不図示）と、固体撮像素子（不図示）と、撮像部２５により得られる画像を拡大または縮小すべく光学部のレンズを制御するアクチュエータ（不図示）を含むズーム機構部（不図示）とを含んで構成される。その撮像部２５のズーム機構部は、後述する内視鏡制御ユニット６４（図２参照）により制御される。撮像部２５の対物レンズに隣接してライトガイド（不図示）が設けられている。ライトガイドは、上述の光源から導かれた光により体内を照らすものとされる。
なお、内視鏡２４としては、硬性内視鏡および軟性内視鏡を採用することができる。
【００３１】
ＨＭＤ３０は、図１に示されるように、操作者ＯＰの頭部に装着されている。ＨＭＤ３０は、操作者ＯＰの顔の正面に向き合って操作者ＯＰの両眼に対応した位置にそれぞれ左右一対の表示部３２を備えている。表示部３２は、例えば、３Ｄ形式のカラー画像を表示するものとされる。なお、表示部３２は、かかる例に限られることなく、例えば、２Ｄ形式の白黒画像を表示するものでもよい。
【００３２】
ＨＭＤ３０全体が、操作者ＯＰの頭部の動きに追従することとなる。即ち、ＨＭＤ３０においては、図１において矢印で示されるように、操作者ＯＰ側から見た場合、首を中心軸線とした右向き（時計回り方向）の回転（右回旋）、首を中心軸線とした左向き（反時計回り方向）の回転（左回旋）、首に対し縦方向の回転（屈曲、伸展）、首に対し右方向への傾動（右側屈）、首に対し左方向への傾動（左側屈）の移動が可能とされる。
【００３３】
また、ＨＭＤ３０は、上述したＨＭＤ３０の回旋、側屈、屈曲、および、伸展を検出するジャイロセンサ３６や地磁気センサ３４（図２参照）などのセンサ部３を備えている。ジャイロセンサ３６および地磁気センサ３４からの検出出力は、後述する制御部４０に供給される。なお、地磁気センサ３４に代えて、加速度センサでもよい。
【００３４】
保持アームユニット１０は、操作者ＯＰから離隔した手術台に隣接した架台（不図示）に後述するベーンモータユニット１６のブラケット（不図示）を介して支持されている。保持アームユニット１０は、図１に示されるように、内視鏡２４を回動可能に支持するベーンモータ２０を移動可能に支持するシャーシと、そのシャーシに固定され内視鏡２４およびベーンモータ２０を患者に対し近接または離間させる空気圧シリンダー１８と、上述のシャーシに一端部が支持される平行リンク機構１４を介して支持されるベーンモータユニット１６と、ベーンモータユニット１６の出力軸に連結されるタイミングベルトプーリおよびタイミングベルトを介して回動されることにより、上述のシャーシ全体を回動させる回転軸部と、平行リンク機構１４を駆動させる空気圧シリンダー１２を主な要素として含んで構成されている。
なお、ベーンモータユニット１６、ベーンモータ２０、空気圧シリンダー１８、空気圧シリンダー１２などはアクチュエータの一例であり、平行リンク機構１４、タイミングベルトプーリおよびタイミングベルト、回転軸部などは、変位機構の一例である。
【００３５】
平行リンク機構１４は、一部を構成するリンク部材の一端が回転軸部に連結され、他端部がシャーシに連結されている。これにより、例えば、平行リンク機構１４に連結される空気圧シリンダー１２のロッドが伸長状態のとき、図１においてシャーシが回転軸部の下端を中心として時計回り方向に回動される。一方、空気圧シリンダー１２のロッドが縮小状態のとき、図１においてシャーシが回転軸部の下端の回転中心に対し反時計回り方向に回動される。即ち、後述するように、内視鏡２４の撮像部２５がＨＭＤ３０における操作者ＯＰの首に対し頭部の縦方向の回転（屈曲、伸展）に対応した方向に回転中心点ＧＰを中心として移動可能とされる。回転中心点ＧＰは、後述する回転軸部の回転軸線Ｇと共通の直線上にあって患者の体壁近傍に位置する。回転軸線Ｇは、保持アームユニット１０においてとられる図１における直交座標系のＬｘ座標軸に対し平行となるように設定されている。Ｌｘ座標軸は、患者の体壁に直交する方向に設定され、座標軸Ｌｚは、Ｌｘ座標軸に対し直角となるように設定されている。
【００３６】
空気圧シリンダー１８は、そのロッドが内視鏡２４の中心軸線と略平行となるようにシャーシに支持されている。空気圧シリンダー１８のロッドが伸長すると、図１において内視鏡２４の撮像部２５およびベーンモータ２０が、これらを取り付けているシャーシごと、患者に対して離間する方向に移動する。一方、空気圧シリンダー１８のロッドが縮退すると、図１において内視鏡２４の撮像部２５およびベーンモータ２０が、これらを取り付けているシャーシごと、患者に対して近接する方向に移動させる。
【００３７】
ベーンモータユニット１６に並設される回転軸部におけるその中心軸線に沿った所定の間隔をもって離間させた位置には、平行リンク機構１４を構成するリンク部材の一端がそれぞれ連結されている。その回転軸部は、回転軸線Ｇの回りにベーンモータユニット１６に回動可能に支持されている。これにより、ベーンモータユニット１６が作動状態とされる場合、撮像部２５およびベーンモータ２０が回転軸線Ｇの回りに回動可能とされる。即ち、後述するように、撮像部２５がＨＭＤ３０における操作者ＯＰの頭部の首回りの回旋に対応した方向に移動可能とされる。
【００３８】
また、内視鏡２４における操作部近傍は、ベーンモータ２０により回動可能に支持されている。これにより、内視鏡２４の撮像部２５がベーンモータ２０の回転軸線Ｇ回りに所定の角度だけ自転（ロール）可能とされる。即ち、後述するように、内視鏡２４の撮像部２５がＨＭＤ３０における操作者ＯＰの側屈に対応した方向に移動せしめられる。
【００３９】
さらに、本実施形態に係る内視鏡操作システム１の一例においては、図１、２に示すように、保持アームユニット１０の動作制御を行う制御部４０および内視鏡制御システム６０を備えている。
【００４０】
図２に示すように、内視鏡制御システム６０は、操作部６２からの指令信号群に基づいて内視鏡２４のズーム機構部（不図示）と、光源の動作制御を行う内視鏡制御ユニット６４と、内視鏡制御ユニット６４を通じて内視鏡２４の固体撮像素子から得られた撮像データＤＤに基づいて所定の画像処理を行う画像処理ＰＣ６６と、を含んで構成されている。なお、ズーム機構部は撮像部２５で撮像される像のズームイン、ズームアウトを行うことのできる一般的な手段により具現できる。
【００４１】
画像処理ＰＣ６６は、撮像データＤＤに基づいて所定の画像処理を行い、画像データＩＤを形成し、それを制御部４０およびＨＭＤ３０に供給する。これにより、画像処理ＰＣ６６からの画像データＩＤに基づく画像が、ＨＭＤ３０の表示部３２に３Ｄ形式で表示される。
【００４２】
そして、図２に示すように、制御部４０には、ＨＭＤ３０におけるジャイロセンサ３６からの操作者ＯＰの頭部の上述した各方向の角速度ベクトルを表す信号群ＧＳ、操作者ＯＰの頭部の上述した各方向の各地磁気センサ３４からの傾き角度を表す信号群ＥＭ、オンオフ切替用フットスイッチ５０からの保持アームユニット１０の動作停止命令を表す指令信号Ｃｆ、および、上体ジャイロセンサ３７からの内視鏡２４のズーム量を所定量、増大させる命令を表す指令信号Ｃｚ１または内視鏡２４のズーム量を所定量、減少させる命令を表す指令信号Ｃｚ２が送信される。
【００４３】
制御部４０は、ベーンモータユニット１６、ベーンモータ２０、空気圧シリンダー１２および空気圧シリンダー１８の空気圧制御についてのプログラムデータ、画像処理ＰＣ６６からの画像データＩＤ、速度制御用演算部４８の演算結果を表すデータ、地磁気センサ３４からのからの傾き角度を表す信号群ＥＭ等を格納する記憶部４０Ｍを備えている。
【００４４】
制御部４０は、バルブユニットコントローラ５６の通信部５４と制御データＣＤについての送受信を双方向方式で行う通信部４２を有している。バルブユニットコントローラ５６は、上述の保持アームユニット１０におけるベーンモータユニット１６、ベーンモータ２０、空気圧シリンダー１２および空気圧シリンダー１８を制御すべく、制御部４０からの制御データＣＤに基づいて制御信号ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＣ１およびＤＣ２をそれぞれ形成し、それらをバルブユニット５８に送信する。バルブユニット５８は、制御信号ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＣ１およびＤＣ２に基づいて各バルブを制御し、空気供給源からの作動空気を保持アームユニット１０におけるベーンモータユニット１６、ベーンモータ２０、空気圧シリンダー１２および空気圧シリンダー１８に供給する。
なお、上述の例においては、バルブユニットコントローラ５６が設けられているが、かかる例に限られるものではない。例えば、バルブユニットコントローラ５６を用いることなく、制御部４０とバルブユニット５８とが直接的に配線され、保持アームユニット１０が制御部４０により制御されてもよい。
【００４５】
制御部４０は、内視鏡２４の挿入部における患者の体内への挿入量および速度制御を行うとともに、内視鏡２４の撮像部２５の姿勢制御を行うように、保持アームユニット１０に動作を行わせる。
【００４６】
図１に示すように、制御部４０における速度制御用演算部４８は、算出手段４５と、変換手段４６と、駆動制御手段４７と、を有している。
ここで、算出手段４５は、センサ部３によって検出された動きから角速度および並進速度を算出する。
変換手段４６は、関節部２６による撮像部２５の撮像角度θを加味して角速度および並進速度を保持アームユニット１０の目標角速度ベクトルωrefおよび目標並進速度ベクトルνrefに変換し、さらにこれらを用いて変位機構の速度目標値Ｐrefに変換し、位置目標値Ｑrefを求める。なお、速度目標値Ｐrefは、目標角速度ベクトルωrefおよび目標並進速度ベクトルνrefから保持アームユニット１０のヤコビ行列を用いるなどして求めることができ、位置目標値Ｑrefは、速度目標値Ｐrefを積分演算した後、逆運動学演算することにより求めることができる。なお、速度目標値Ｐrefを求める際の積分演算および逆運動学演算は、ロボット工学における一般的な演算手法で行うことができる。
駆動制御手段４７は、位置目標値Ｑrefに従ってアクチュエータを駆動させ、保持アームユニット１０の制御を行う。
これらの各手段による目標角速度ベクトルωrefおよび目標並進速度ベクトルνrefへの変換、さらには、これらを用いた速度目標値Ｐrefへの変換と、位置目標値Ｑrefの算出等は、次のようにして行われる。
【００４７】
つまり、速度制御用演算部４８は、これが備える前記各手段により、ＨＭＤ３０における上体ジャイロセンサ３７からの内視鏡２４の挿入部の体内への挿入量を所定量、増大させる命令を表す指令信号Ｃｚ１または内視鏡２４の挿入部の挿入量を所定量、減少させる命令を表す指令信号Ｃｚ２と、ＨＭＤ３０におけるジャイロセンサ３６からの操作者ＯＰの頭部の上述した各方向の角速度ベクトルを表す信号群ＧＳに基づいて内視鏡２４の撮像部２５の速度目標値Ｐrefを設定し、さらに位置目標値Ｑrefを設定する。制御データ形成部４４は、位置目標値Ｑrefに基づいて内視鏡２４の撮像部２５がその位置目標値に追従するように、保持アームユニット１０の空気圧シリンダー１２、１８、および、ベーンモータ１６に動作を行わせるべく、制御データＣＤを形成し、それを通信部４２に送信する。
【００４８】
具体的には、速度制御用演算部４８は、図３に示される各演算ステップに従い、後述する演算式により演算を行う。
先ず、速度制御用演算部４８の有する算出手段４５が、ジャイロセンサ３６からの角速度を表す信号群ＧＳに基づいて角速度指令ベクトルωcmdを式（７）により算出する。
ωcmd＝Ｋr・ωs        ・・・（７）
【００４９】
ここで、Ｋrは、後述する行列で表される速度ゲインを表し、ωsは、ジャイロセンサ３６から得られた頭部の角速度ベクトルであり、式（８）で表される。ここで、座標系は、頭部について設定された座標系を用いる。図１に示す操作者ＯＰの首の中心軸をｙ軸とし、操作者ＯＰの左右方向をｘ軸とし、操作者ＯＰの前後方向をｚ軸とする。
ωs＝（ωsx，ωsy，ωsz）t        ・・・（８）
なお、式（８）において、ωsx、ωsy、ωszはそれぞれ操作者ＯＰの頭部について設定された座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における座標を表す。また、ｔは転置行列であることを表している。
【００５０】
また、角速度に式（９）で表される定数Ｋrをかけることで動きの感度をユーザの好みに合わせて設定することができる。この定数Ｋrは、方向ごとに異なる値を設定することができる。なお、Ｋrは、関数でもよい。
【００５１】
【数１】
0005737796.tif 000002
【００５２】
また、算出手段４５は、式（７）で算出した角速度指令ベクトルωcmdをリミッタにより所定の制限値ωlimにより制限し、角速度指令ベクトルω´cmdに設定する。即ち、式（７）で算出した角速度指令ベクトルωcmdが制限値ωlimを超える場合、角速度指令ベクトルωcmdは制限値ωlimにより角速度指令ベクトルω´cmdに設定される。他方、式（７）で算出した角速度指令ベクトルωcmdが制限値ωlim以下の場合、その角速度指令ベクトルωcmdが角速度指令ベクトルω´cmdとして設定される。これは、保持アームユニット１０の動作が過剰な速度で動作し、撮像部２５により内臓を傷めないようにするためである。なお、角速度指令ベクトルω´cmdの値のデータは、記憶部４０Ｍに格納される。後記する式（１０）では、制限値ωlimにより制限された角速度指令ベクトルω´cmdを用いる。
【００５３】
続いて、速度制御用演算部４８の有する変換手段４６は、式（１０）に従い、角速度指令ベクトルω´cmdを変換行列Ｔで保持アームのローカル座標（Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚ）（図１参照）に変換するとともに、行列Ｒhを乗算して、内視鏡２４の先端部における直交座標系（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）（図１参照）の角速度指令ベクトルωrefを求める（式（１０））。直交座標系において座標軸Ｃｚは、内視鏡２４の挿入部の中心軸線Ｇに沿って、即ち、内視鏡２４の撮像部２５の進行方向または後退方向に沿ってとられている。なお、変換行列Ｔは、センサ部３について設定された座標系から保持アームユニット１０について設定された座標系への変換行列であり、常に一定である。なお、変換行列Ｔは式（１１）で表される。式（１１）におけるＥは、回転行列を表し、ｋ、ｊは、それぞれｚ軸回りの回転、ｙ軸回りの回転を表す。従って、例えば、Ｅk -π/2は、ｚ軸回りに−９０°回転させる行列を意味する。
ωref＝ＲhＲcＴ・ω´cmd        ・・・（１０）
Ｔ＝Ｅk -π/2Ｅj -π/2        ・・・（１１）
【００５４】
式（１０）における行列Ｒhは、保持アームユニット１０の姿勢を表す行列であって、変位機構による変位ｑから下記式（１２）の順運動学演算によって得られる。なお、式（１２）におけるＥは、回転行列を表し、ｉ、ｊ、ｋは、それぞれｘ，ｙ，ｚ軸回りの回転を表し、ｑ１、ｑ２、ｑ４は、それぞれ変位機構による変位を表す（図１参照）。
Ｒh＝Ｅiq1Ｅjq2Ｅkq4        ・・・（１２）
【００５５】
ここで、本実施形態に係る内視鏡操作システム１においては、内視鏡２４の撮像角度θがどのような角度であっても直感的な操作を可能とすべく、式（１０）に行列Ｒcを導入している。
【００５６】
Ｒcは、撮像部２５の撮像方向を表す行列である。Ｒcは、例えば直視鏡の場合は単位行列となり、撮像角度が例えば下向きの場合はその角度をθとして式（１３）で表される。例えば、３０°斜視鏡の場合はθ＝π／６などとして表すことができる。ここで、式（１３）におけるｊは前記と同義である。
Ｒc＝Ｅjθ        ・・・（１３）
【００５７】
本実施形態では、式（１０）において行列Ｒcを導入したことにより、ＨＭＤ３０における表示部３２の画面内の上下左右方向と操作者ＯＰの頭部の上下左右が、撮像部２５の撮像角度がどのような角度になっても、常に一致することとなる。即ち、ＨＭＤ３０における頭部に設定された座標系と、撮像部２５の撮像方向に設定された座標系とが、常に一致することとなる。従って、撮像部２５の撮像角度がどのような角度であっても、ＨＭＤ３０の表示部３２に表示される画像が、操作者ＯＰの頭部の動きに追従することとなり、常に直感的な操作が可能となる。
【００５８】
なお、上述の例においては、角速度指令ベクトルω´cmdを変換行列Ｔで保持アームユニット１０のローカル座標（Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚ）に変換し、さらに行列Ｒhと行列Ｒcを乗算して、内視鏡２４の先端部における直交座標系（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）の角速度指令ベクトルωrefを求めていたが、かかる例に限られるものではない。保持アームユニット１０のローカル座標（Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚ）から、内視鏡２４の先端部における直交座標系（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）への変換を省略することもできる。例えば、ＨＭＤ３０における表示部３２に表示される画像を外部のＣＲＴ画像として見る場合などで、このＣＲＴ画像とＣＴ画像との重ね合わせができるようにするために、保持アームユニット１０のローカル座標（Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚ）から、内視鏡２４の先端部における直交座標系（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）への変換を省略することもできる。
【００５９】
続いて、変換手段４６は、式（１４）に従い、角速度指令ベクトルωrefを内視鏡２４の先端（撮像部２５）の目標並進速度ベクトルνxyに変換する。即ち、角速度指令ベクトルωrefは、保持アームユニット１０の回転中心ＧＰから内視鏡２４の先端までのベクトルｌ3と外積をとることで直交座標系（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）における内視鏡２４の先端の目標速度に関する上下、左右方向の成分を有する角速度指令ベクトルνxyに変換される。
νxy＝ωref×ｌ3        ・・・（１４）
【００６０】
さらに続けて変換手段４６は、内視鏡２４の撮像部２５における体内への挿入量に応じて撮像部２５の速度を変更可能とするように調節するために目標並進速度ベクトルνxyに対し演算を式（１５）により行う。これにより、内視鏡２４の撮像部２５における体内への進行方向の挿入量が増大するとき、内視鏡２４の撮像部２５の目標並進速度ベクトルν´xyが大となる。一方、内視鏡２４の撮像部２５における挿入量が減少するとき、即ち、内視鏡２４の撮像部２５が体内から引き抜かれるとき、内視鏡２４の撮像部２５の目標並進速度ベクトルν´xyが小となる。
ν´xy＝（１＋ｒxyｑ3）νxy          ・・・（１５）
【００６１】
内視鏡２４の先端の挿入量を表すｑ3（図１参照）に依存した係数ｒxyを式（１５）のようにそれぞれのνxyの値に乗算することで、画面の移動量の挿入度に対する依存度が調節される。これにより、頭の回転による視界の移動量を調節できる。例えば、頭を回転させたときの注視対象物の画面上での移動量を、ズーム位置によらずほぼ一定にすることなどができる。そのため操作の直感性が向上する。
【００６２】
ここで、ｒxyは定数であり、νxyの値の正負が反転しない範囲で設定される。但し、ｑ3は、中間位置から内視鏡２４を挿入する方向を正、引き抜く方向を負とする。図１におけるｑ3の可動範囲の中央を中間位置とし、中間位置を０にとっている。なお、ｒxyは関数でもよい。
【００６３】
他方、速度制御用演算部４８の有する算出手段４５は、式（１６）に従い、上体ジャイロセンサ３７から得られる頭部の前後方向の速度νzに基づいて内視鏡２４の撮像部２５におけるＣｚ座標軸（図１参照）に沿った並進速度（並進速度ベクトルνcmd）を算出する。
なお、式（１６）において、Ｋzは、操作者ＯＰなどのユーザが設定したゲインを表し、ｔは前記と同義である。
νcmd＝（０，０，Ｋzνz）t        ・・・（１６）
【００６４】
さらに、算出手段４５では、式（１６）で算出した目標速度指令ベクトルνcmdをリミッタにより所定の制限値νlimにより制限し、目標速度指令ベクトルν´cmdに設定する。即ち、式（１６）で算出した目標速度指令ベクトルνcmdが制限値νlimを超える場合、目標速度指令ベクトルνcmdは制限値νlimにより目標速度指令ベクトルν´cmdに設定される。他方、式（１６）で算出した目標速度指令ベクトルνcmdが制限値νlim以下の場合、その目標速度指令ベクトルνcmdが目標速度指令ベクトルν´cmdとして設定される。これは、保持アームユニット１０の動作が過剰な速度で動作しないようにするためである。保持アームユニット１０の動作が過剰な速度とならないように抑制することにより、内視鏡２４が内臓にぶつかってこれを傷めないよう安全性を高めることができる。後記する式（１７）では、制限値νlimにより制限された目標速度指令ベクトルν´cmdを用いる。
【００６５】
続いて、変換手段４６は、得られた目標速度指令ベクトルν´cmdを式（１７）に従い、内視鏡２４の撮像部２５の目標並進速度ベクトルνrefに変換する。これにより、頭の前後の動きと内視鏡２４の前後の動きを一致させることができる。但し、行列Ｒh、行列Ｒcおよび変換行列Ｔは、前記したものと同義である。
νref＝ＲhＲcＴ・ν´cmd        ・・・（１７）
【００６６】
式（１７）も行列Ｒcを導入している。そのため、ＨＭＤ３０における表示部３２の画面内の上下左右方向と操作者ＯＰの頭部の上下左右が、撮像部２５の撮像角度がどのような角度になっても、常に一致することとなる。即ち、ＨＭＤ３０における頭部に設定された座標系と、撮像部２５の撮像方向に設定された座標系とが、常に一致することとなる。従って、撮像部２５の撮像角度がどのような角度であっても、ＨＭＤ３０の表示部３２に表示される画像が、操作者ＯＰの頭部の動きに追従することとなり、常に直感的な操作が可能となる。
【００６７】
そして、さらに変換手段４６は、内視鏡２４の撮像部２５における体内への挿入量に応じて撮像部２５の速度を変更可能とするように調節するために、式（１７）で求めた目標並進速度ベクトルνrefを用いて、式（１８）により、目標並進速度ベクトルν´zを算出する。なお、式（１８）において、ｒzは、定数であっても、関数であってもよい。また、ｑ3は、前記したものと同義である。
ν´z＝（１−ｒzｑ3）νref        ・・・（１８）
【００６８】
上下左右の動作(保持アームユニット１０の回転ｑ1、ｑ2の動き)（図１参照）については、ズームインした場合（深く挿入した場合）には拡大され、ズームアウトした場合は縮小される。前後の動き（保持アームユニット１０の内視鏡２４を挿入するときのｑ3の動き）は、その逆のふるまいとなる。これにより、ズームしたときの注視対象物の画面上での拡大量を、ズーム位置によらずほぼ一定にすることができる。また、深く挿入している時のズーム移動量が小さくなるので、内視鏡２４と臓器の予期せぬ接触を避けることができる。
【００６９】
次いで、変換手段４６は、式（１５）で求められた目標並進速度ベクトルν´xyと、式（１８）で求められた目標並進速度ベクトルν´zとを用い、式（１９）に従って上下左右方向と前後方向の速度成分を加算し、最終的な内視鏡の先端（撮像部）の速度目標値Ｐrefを求める。
Ｐref＝ν´xy＋ν´z        ・・・（１９）
【００７０】
変換手段４６は、さらにこれに続けて、前記したようにこの速度目標値Ｐrefを一般的な手法により積分演算し、逆運動学演算することで位置目標値Ｑrefを求める。
【００７１】
そして、駆動制御手段４７は、このようにして求めた位置目標値Ｑrefに従って前記アクチュエータを駆動させる。
【００７２】
なお、前記した例においては、操作者ＯＰの頭部の回転速度のうち、ロール成分（首を傾げる動作）は、前記した角速度指令ベクトルω´cmdのロール成分を、直接、内視鏡のロールｑ4の目標速度として与えられているが、かかる例に限られるものではない。また、この動作は無効にしてもよい。
【００７３】
また、前記した説明では、前後方向の指令はフットスイッチによって行ったが、この方法に限定されるものではない。この他の方法としては、加速度センサ、オプティカルフロー、眉間付近の皮膚変位または筋電位計測などによる前後方向指令値の生成がある。
【００７４】
オンオフ切替用フットスイッチ５０を使用することにより発生する効果としては、次のようなものがある。内視鏡２４を動作させたくないときにはスイッチをオフにしておけば、頭を自由に動かすことができる。また、例えば、スイッチをオンにして内視鏡２４を右に動かす際、自分の頭が右の可動限界に達した場合でも、スイッチをオフにして頭を左に戻してからスイッチをオンにすることで、さらに内視鏡２４を右に動かすことができる。また、スイッチをオンにしない限り内視鏡２４が頭の動きに連動することはないので、予期せぬ動作を避けることができる。
【００７５】
以上に説明した本発明に係る内視鏡操作システム１は、関節部２６による撮像部２５の撮像角度θを加味して操作者ＯＰの動きを保持アームユニット１０の目標角速度ベクトルωrefおよび目標並進速度ベクトルνrefに変換し、さらにこれらを用いて変位機構の速度目標値Ｐrefに変換した後、この速度目標値Ｐrefから位置目標値Ｑrefを求め、その位置目標値Ｑrefに従ってアクチュエータを駆動させる。このとき前記したように、操作者ＯＰの空間座標と撮像部２５の空間座標とが一致し、操作者ＯＰの頭部の位置および加速度の変動に対応して撮像部２５の位置変動が一致するため、内視鏡２４の撮像部２５の撮像角度θがどのような角度であっても直感的な操作が可能である。
【００７６】
［内視鏡操作プログラム］
本実施形態に係る内視鏡操作プログラムは、前記した本実施形態に係る内視鏡操作システム１を操作するためのプログラムである。かかるプログラムは、内視鏡操作システム１を操作するため、コンピュータを算出手段、変換手段、駆動制御手段として機能させる。
このプログラムにおける算出手段、変換手段および駆動制御手段は、内視鏡操作システム１で説明した算出手段４５、変換手段４６および駆動制御手段４７に対応するものである。従って、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７７】
本発明に係る内視鏡操作プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体（不図示）に記録し、記録媒体駆動装置（不図示）によって、当該記録媒体から内視鏡操作プログラムを読み出して図示しない記憶手段にインストールして実行するようにしてもよい。
【００７８】
また、内視鏡操作システム１として機能するコンピュータ（クライアント）が通信ネットワークなどの通信手段を備えている場合、本発明に係る内視鏡操作プログラムが通信ネットワークを介して接続された他のコンピュータ（サーバ）に記憶され、当該コンピュータから通信ネットワークを介して内視鏡操作プログラムをダウンロードして実行させたり、サーバに記憶された本発明に係る内視鏡操作プログラムを実行させたりして、関節部２６によって変更された撮像部２５の撮像角度を加味して角速度および並進速度を保持アームユニット１０の目標角速度ベクトルおよび目標並進速度ベクトルに変換し、さらにこれらを用いて変位機構の速度目標値に変換し、この速度目標値から位置目標値を求めてアクチュエータを駆動させるようにしてもよい。なお、この場合、数値解析した結果をサーバに備えられた記憶手段（不図示）に記憶することとしてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１      内視鏡操作システム
３      センサ部
１０    保持アームユニット
２５    撮像部
２６    関節部
４０    制御部
４５    算出手段
４６    変換手段
４７    駆動制御手段
【図１】
0005737796.tif 000003
【図２】
0005737796.tif 000004
【図３】
0005737796.tif 000005
【図４】
0005737796.tif 000006
【図５】
0005737796.tif 000007