(57)【要約】【課題】画面上に患部を表示させた状態で、その患部に対して処置具を用いて処置を行う際、患部が表示されている画面上から処置部の画像が画面外に外れることを防止した内視鏡装置を提供すること。【解決手段】内視鏡装置３は対物光学系を備え所定の観察範囲を有する内視鏡２と、湾曲部１４を備え把持部３１を有する把持鉗子３０が挿通される処置具チャンネル１１ａを有する挿入部１１、及び湾曲部１４を湾曲動作させる湾曲操作部１８を備える挿入具４と、湾曲操作部１８によって把持部３１を移動させるとき、先端部１３の位置を検出する位置検出回路７ｈと、先端部１３が観察範囲内に設定された表示画面７ｋを構成する第１の領域４３、又は第２の領域４５のいずれに位置するかを判別する判別回路７ｉと、先端部１３の位置する領域を告知するランプ７ｍとを具備している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物光学系を備え、所定の観察範囲を有する観察手段と、
体腔内の組織を処置する処置部を前記観察手段の観察範囲に対して移動させる移動手段を備える処置手段と、
前記移動手段によって移動される前記処置部の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記観察手段の観察範囲内に設定された第１の領域、又は前記第１の領域の周囲に設定された第２の領域のいずれに前記処置部が位置することを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて、前記処置部の位置する領域を告知する告知手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
対物光学系を備え、所定の観察範囲を観察する観察手段と、
体腔内の組織を処置する処置部を前記観察手段の観察範囲に対して移動させる移動手段を備える処置手段と、
前記移動手段によって移動される前記処置部の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記観察手段の観察範囲内に設定された第１の領域、又は前記第１の領域の周囲に設定された第２の領域のいずれに前記処置部が位置することを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて、前記処置部が前記第２の領域に位置する場合に前記移動手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項３】
前記観察範囲の光学像を電気信号に変換する撮像手段を備え、
前記位置検出手段は、前記撮像手段が撮像した１フレームに対応する電気信号から前記挿入部の先端部に設けられた指標の検出を行って、該指標の位置を特定することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像手段の撮像領域は、第１の領域、及び第２の領域を有して構成され、表示画面に表示される観察画像を撮像する観察画像表示範囲と、該観察画像表示範囲の外側に設けられ、前記指標の位置を検出するための非観察画像を撮像する非表示範囲とを備え、
前記判別手段は、前記位置検出手段が検出した検出結果に基づき、前記指標が前記非表示範囲に位置すると判別したとき、前記告知手段を介して前記指標が非表示範囲に位置することを告知することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記位置検出手段は、
前記処置手段に設けられた第１の磁気発生手段と、
前記内視鏡に設けられた第２の磁気発生手段と、
前記第１の磁気発生手段と、第２の磁気発生手段の磁気をそれぞれ検出する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段によって検出された磁気情報に基づき、少なくとも前記処置手段の位置、及び前記内視鏡の観察範囲を算出する算出手段と、
を具備することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記判別手段が前記第２の領域に前記処置部が位置すると判別した場合に、前記処置部を該第２の領域から前記第１の領域に移動するように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡と、処置具が挿入配置される湾曲機能付きの挿入部を備えた挿入具とを具備する内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、細長の挿入部を体腔内に挿入することにより、体腔内臓器などを観察したり、必要に応じて処置具挿通用チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置の行える医療用の内視鏡が広く利用されている。また、内視鏡による観察のもと、軟性の導入ガイドチューブを通じて体腔内に処置具を導入して、治療等を行う内視鏡治療装置が知られている。さらに近年においては、ロボット鉗子、あるいはマニピュレータを使用するものに発展している。
【０００３】
例えば、特開２００４−１８０７８１号公報には、消化管を進入路することが可能で、しかも開腹手術と同程度の自由度を持って手術作業のできることを目的とした内視鏡手術ロボットが示されている。この内視鏡手術ロボットは、内視鏡と、この内視鏡に平行して設けられた術者の両腕に対応するマニピュレータとを備えている。鉗子アームの鉗子部、及びアーム部は内視鏡に設けられている先端レンズの前方側に突出している。
【０００４】
また、特開２０００−３３０７１号公報の内視鏡治療装置には導入ガイドチューブ（本発明の挿入具に対応）の先端付近に湾曲部を設け、手元側操作部によって湾曲部を湾曲動作可能にした湾曲機能付きの導入ガイドチューブが提案されている。この内視鏡治療装置では内視鏡観察下で、１つ以上の湾曲機能付きの導入ガイドチューブを通じて処置具を体腔内に導き、導入ガイドチューブの湾曲部を湾曲動作させて処置具を操作することによって各種治療が行える。
【０００５】
さらに、特開平８−１６４１４８号公報にはコンパクトな構成で使い易く、容易にセットアップが可能であり、安価なシステム構成を目的とした内視鏡下手術装置が示されている。この内視鏡下手術装置では、内視鏡の視野で患部を見ながらアーム状の処置具の先端に設けられている例えば鉗子部で処置を行っているときに画像中の処置部の位置が変わらないように、内視鏡画像を制御する構成になっている。言い換えれば、表示画面に表示される内視鏡画像においては、移動する処置部が常に表示画面上の設定された位置に表示され、該処置部の周辺の画像は処置部の移動に追従して変化する。
【特許文献１】特開２００４−１８０７８１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３０７１号公報
【特許文献３】特開平８−１６４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の内視鏡手術ロボットでは、両手を使用して鉗子アームを操作しているとき、先端レンズの前方側に突出している鉗子部、或いはアーム部によって視野が遮られるおそれがある。そして、視野が遮られることによって、処置部位が見え難くなり、処置をスムーズに行えなくなるという不具合が生じる。
【０００７】
また、特許文献２の内視鏡治療装置では、表示装置の画面上に表示されている内視鏡画像を観察している状態において導入ガイドチューブの湾曲部を湾曲させて処置具を操作したとき、湾曲部の湾曲操作量が大きすぎると、画面上から処置具が消えてしまうという不都合が生じる。
【０００８】
さらに、特許文献３の内視鏡下手術装置では、術者が鉗子部を移動させたとき、表示装置の画面に表示される内視鏡画像は鉗子部を追尾した画像になる。このため、術者が患部の観察を継続して行いたい場合であっても、鉗子部の移動に伴って表示されていた患部の画像が移動する。このため、患部の観察を継続して行うことが困難になる。そして、鉗子部の移動量が大きな場合には、患部の画像が移動されて画面上から消えてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画面上に患部を表示させた状態で、その患部に対して処置具を用いて処置を行う際、患部が表示されている画面上から処置部の画像が画面の外に外れてしまうことを防止した内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の内視鏡装置は、対物光学系を備え、所定の観察範囲を有する観察手段と、  体腔内の組織を処置する処置部を前記観察手段の観察範囲に対して移動させる移動手段を備える処置手段と、前記移動手段によって移動される前記処置部の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記観察手段の観察範囲内に設定された第１の領域、又は前記第１の領域の周囲に設定された第２の領域のいずれに前記処置部が位置することを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記処置部の位置する領域を告知する告知手段とを具備している。
【００１１】
この構成によれば、表示装置の画面上に表示された対物光学系でとらえた患部の画像を観察中に、術者が処置具の移動手段を操作したとき、処置部が移動される。このとき、処置部の移動に追従して患部の画像が変化することなく、処置部移動位置が位置検出手段によって検出される。そして、位置検出手段の検出結果を基に、判別手段において処置部が第１の領域内に位置しているか、第２の領域内に位置しているかが判別される。その後、その判別結果に基づいて、告知手段を介して術者に処置部が第１の領域内に位置するか、第２の領域内に位置するかが告知される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画面上に患部を表示させた状態で、その患部に対して処置具を用いて処置を行う際、患部が表示されている画面上から処置部の画像が画面の外に外れてしまうことを防止した内視鏡装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１ないし図１４は本発明の第１実施形態に係り、図１は挿入具を説明する図、図２は挿入具の挿入具挿入部の構成を説明する断面図、図３は挿入具挿入部の先端部の構成を説明する図、図４は挿入具と内視鏡とを備えた内視鏡装置の一構成例を説明する図、図５は撮像素子の撮像面と表示画面との関係を説明する図、図６は挿入具挿入部の先端部が表示画面上に表示された内視鏡画像を示す図、図７は指標を介して処置部を監視する位置検出回路、及び判別回路の作用を説明する図、図８は挿入具挿入部の先端部に設けられた指標を特定する作業例を説明する模式図、図９は内視鏡装置を構成する内視鏡、及び挿入具を介して把持鉗子を胃内に導入した状態を説明する図、図１０は挿入具挿入部の先端部に設けられた指標が表示画面の第２領域に表示されている状態を説明する図、図１１は挿入具挿入部の先端部に設けられた指標が表示画面の第１領域に表示されている状態と、表示画面から外れて撮像面の非表示範囲内に存在する状態を説明するための図、図１２は挿入具挿入部の先端部に設けられた指標が表示画面の第１領域から枠部分を通過して表示画面から外れたとき、その通過地点を告知する通過点告知目印を説明する図、図１３は指標の他の構成を説明する図、図１４は指標の別の構成を説明する図である。
【００１４】
図１に示すように処置手段である挿入具１は、体腔内に挿入される挿入部である細長な挿入具挿入部１１と、把持部を兼ねる操作部１２とを備えている。挿入具挿入部１１は、後述する図４に示す内視鏡２の内視鏡挿入部４とともに体腔内に導入される。
【００１５】
挿入具挿入部１１は、先端側から順に、先端部１３、湾曲部１４、及び可撓管部１５を連設して構成されている。可撓管部１５は長尺で可撓性を有する。先端部１３の先端面には処置具である例えば把持鉗子３０等が導出される処置具開口１３ａが設けられている。
【００１６】
本実施形態の湾曲部１４は例えば複数の湾曲部、具体的には第１湾曲部１６、及び第２湾曲部１７、を有して構成されている。第１湾曲部１６は挿入具挿入部１１の先端側に設けられ、第２湾曲部１７は第１湾曲部１６の基端部に対してツナギ部材（不図示）を介して連設されている。
【００１７】
第１湾曲部１６は複数の湾曲駒（図２の符号２４参照）を連接して例えば矢印ａに示す上下方向、及び矢印ｂに示す左右方向に対して湾曲自在に構成されている。一方、第２湾曲部１７は複数の湾曲駒を連接して例えば上下方向に対して湾曲自在に構成されている。なお、挿入具１の挿入具挿入部１１に設けられる湾曲部１４は複数に限定されるものではなく、１つであってもよい。
【００１８】
操作部１２には主湾曲操作部１８と副湾曲操作部１９とが設けられている。副湾曲操作部１９は主湾曲操作部１８より基端側に設けられている。  
主湾曲操作部１８には、移動手段である第１湾曲部上下操作用ノブ（以下、第１湾曲上下ノブと略記する）１８ａ及び、第１湾曲部左右操作用ノブ（以下、第１湾曲左右ノブと略記する）１８ｂと、第１湾曲部上下方向固定レバー（以下、固定レバーと略記する（不図示））及び、第１湾曲部左右方向固定ツマミ（以下、固定ツマミと略記する）１８ｄとが設けられている。また、処置具の動作状態を遠隔操作するための例えば操作釦２０ａ、２０ｂ等とが備えられている。例えば処置具が焼灼装置の場合、操作釦２０ａは切開／凝固動作スイッチとして使用され、操作釦２０ｂは切開状態と凝固状態とを切り替えるモード切替スイッチとして使用される。
【００１９】
第１湾曲上下ノブ１８ａは第１湾曲部１６を上下方向に湾曲操作するためのノブである。第１湾曲左右ノブ１８ｂは第１湾曲部１６を左右方向に湾曲操作するためのノブである。固定レバーは回動自在である第１湾曲上下ノブ１８ａを所望の回動位置に固定して、第１湾曲部１６の上下方向湾曲状態を保持するレバーである。第１固定ツマミ１８ｄは、回動自在である第１湾曲左右ノブ１８ｂを所望の回動位置に固定して、第１湾曲部１６の左右方向湾曲状態を保持するツマミである。
【００２０】
なお、符号２１は処置具挿入口であり、処置具である例えば把持鉗子３０等が挿入される。処置具挿入口２１は、挿入具挿入部１１を構成する先端部１３に設けられている処置具開口１３ａに処置具挿通用チャンネルチューブ（後述する図２の符号２２参照）を介して連通している。把持鉗子３０は先端側に処置部である開閉自在な把持部３１を備え、手元側に設けられた、術者の手指が配置されるスライダ３２を進退操作することによって把持部３１が開閉動作するようになっている。
【００２１】
一方、副湾曲操作部１９には移動手段である第２湾曲部上下操作用レバー（以下、第２湾曲上下レバーと略記する）１９ａと、第２湾曲部上下方向固定ツマミ（以下、第２固定ツマミと略記する（不図示））とが設けられている。第２湾曲上下レバー１９ａは第２湾曲部１７を上下方向に湾曲操作するためのレバーである。第２固定ツマミは、回動自在である第２湾曲上下レバー１９ａを所望の回動位置に固定して、第２湾曲部１７の上下方向湾曲状態を保持するレバーである。  
図２に示すように挿入具１を構成する挿入具挿入部１１の略中央部には長手軸方向に沿って処置具である把持鉗子３０等が挿通される処置具チャンネル１１ａが備えられている。先端部１３には処置具チャンネル１１ａを構成する貫通孔１３ｂが形成されている。つまり、この挿入具１においては湾曲機構を操作するための部材の他に、処置具を挿通するための処置具チャンネル１１ａが内蔵物として設けられている。
【００２２】
具体的に、処置具チャンネル１１ａは、先端部１３に設けられた貫通孔１３ｂと、この貫通孔１３ｂ、及び処置具挿入口２１に連通配置される処置具挿通用チャンネルチューブ（以下、処置具チューブと略記する）２２とによって主に構成されている。処置具チューブ２２の先端部は金属製の先端側連結管２３を介して貫通孔１３ｂに連通され、基端部は金属製の基端側連結管（不図示）を介して処置具挿入口２１に連通されている。このことによって、処置具挿入口２１から挿入された処置具は、処置具チューブ２２内を挿通して先端部１３に設けられた処置具開口１３ａから導出される。
【００２３】
挿入具挿入部１１に設けられた第１湾曲部１６、及び第２湾曲部１７を備える湾曲部１４には網管２５、及び湾曲ゴム２６が被覆配置されている。網管２５は、例えば第１湾曲部１６、及び第２湾曲部１７を一体的に被覆し、湾曲ゴム２６は該網管２５をさらに被覆している。
【００２４】
そして、本実施形態の挿入具１においては、図３に示すように挿入具挿入部１１を構成する先端部１３に指標２７が設けられている。指標２７は、例えば白色の円形形状であり、後述する位置検出手段によって検出される。指標２７は、先端部１３の周方向に対して等間隔で例えば２つ設けられている。なお、指標２７は先端部１３の外表面に、例えば生体適合性を有する蛍光塗料を含む塗料によって描かれている。
【００２５】
図４に示すように前述のように構成された挿入具１は、内視鏡２と組み合わせて内視鏡装置３として構成される。  
挿入具１の挿入具挿入部１１は、例えば内視鏡２の内視鏡挿入部４に沿わせて並設されている外付けチューブ５を介して、内視鏡挿入部４に一体的に設けられるようになっている。
【００２６】
内視鏡２の内視鏡挿入部４は、先端側から順に先端部４ａ、湾曲部４ｂ、及び可撓管部４ｃとを連設して構成されている。先端部４ａの先端面には観察窓４ｄ、照明窓４ｅ、及び処置具開口４ｆ等が設けられている。湾曲部４ｂは内視鏡挿入部４の基端側に設けられた内視鏡操作部６の湾曲ノブ（不図示）を操作することによって、例えば上下左右方向に湾曲動作されるようになっている。符号６ａは処置具挿通チャンネルの処置具挿入口である。処置具挿入口６ａと処置具開口４ｆとは図示しない処置具挿通用チャンネルチューブを介して連通されている。したがって、処置具挿入口６ａから処置具を挿入することによって、処置具開口４ｆから処置具を導出させることができるようになっている。
【００２７】
外付けチューブ５は、連結固定部５ａと、チャンネルチューブ（以下、チューブ体と略記する）５ｂとで構成されている。チューブ対５ｂは軟性チューブ体である。連結固定部５ａには内視鏡挿入部４が挿通される第１挿入孔５ｃと、挿入具１の挿入具挿入部１１や他の処置具等が挿通される第２挿入孔５ｄとが設けられている。チューブ体５ｂの一端部は第２挿入孔５ｄに連通するように固設されている。連結固定部５ａは、可撓管部１５の先端側部に配置される。チューブ体５ｂと内視鏡挿入部４の可撓管部４ｃとは例えば所定間隔に設けたテープ部材８によって内視鏡挿入部４に並設されるようになっている。
【００２８】
挿入具挿入部１１は、チューブ体５ｂの基端開口５ｅから挿通されるようになっている。チューブ体５ｂの所定位置まで挿入具挿入部１１を挿通させることによって、内視鏡２の内視鏡挿入部４に対して挿入具１が組み付けられた状態の内視鏡装置３が構成される。本実施形態においては、挿入具挿入部１１に設けられている第２湾曲部１７が第２挿入孔５ｄの先端側から突出した状態にされる。
【００２９】
このことによって、内視鏡操作部６の図示しない湾曲ノブを操作することによって、内視鏡挿入部４に設けられている湾曲部４ｂを湾曲動作させて先端部４ａを所望の位置に移動させられる。一方、挿入具１の操作部１２に設けられている第１湾曲上下ノブ１８ａ、第１湾曲左右ノブ１８ｂを操作することによって挿入具挿入部１１に設けられている第１湾曲部１６が湾曲される。また、第２湾曲上下レバー１９ａを操作することによって挿入具挿入部１１に設けられている第２湾曲部１７を湾曲される。つまり、第１湾曲上下ノブ１８ａ、第１湾曲左右ノブ１８ｂ、及び第２湾曲上下レバー１９ａを適宜操作することによって挿入具挿入部１１の先端部１３を所望の位置に移動させられるようになっている。
【００３０】
内視鏡２には光源装置７ａ、ビデオプロセッサ７ｂ、表示手段であるモニタ７ｃ、内視鏡画像の記録を行うＶＴＲデッキ７ｄやビデオディスク７ｅと、観察画像のプリントアウトを行うビデオプリンタ７ｆ等の各種外部装置が備えられている。
【００３１】
内視鏡２の操作部６の側部からは、端部に内視鏡コネクタ６ｂを備えたユニバーサルコード６ｃが延出している。内視鏡コネクタ６ｂは光源装置７ａと着脱自在に接続される。内視鏡コネクタ６ｂには第１コネクタ９ａを介して電気ケーブル９が着脱自在に接続される。電気ケーブル９の他端部にはビデオプロセッサ７ｂに着脱自在に接続される第２コネクタ９ｂが設けられている。ビデオプロセッサ７ｂからは複数の信号ケーブル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが延出されており、それぞれモニタ７ｃ、ＶＴＲデッキ７ｄ、ビデオディスク７ｅ、ビデオプリンタ７ｆに接続されている。
【００３２】
光源装置７ａは内視鏡２へ照明光を供給する。ビデオプロセッサ７ｂは内視鏡２の先端部４ａに備えられた観察手段である撮像素子４ｇの制御、及びこの撮像素子から出力される電気信号の処理を行う。そして、照明光によって照射された観察部位の像は、先端部４ａに内蔵されている撮像素子４ｇの撮像領域である撮像面に結像して電気信号に変換された後、ビデオプロセッサ７ｂに伝送される。ビデオプロセッサ７ｂに伝送された電気信号は、該ビデオプロセッサ７ｂでビデオ信号に変換され、内視鏡画像としてモニタ７ｃの画面７ｋ上に表示される。符号７ｍは告知手段の一例としてのランプである。ランプ７ｍは表示画面７ｋ近傍に設けられている。
【００３３】
ビデオプロセッサ７ｂには撮像素子から伝送される電気信号から映像信号を生成する等の信号処理を行う信号処理部７ｇが設けられている。信号処理部７ｇには位置検出手段である位置検出回路７ｈと、判別手段である判別回路７ｉとが設けられている。位置検出回路７ｈは、撮像素子４ｇで撮像されたフレームデーター毎に、挿入具挿入部１１を構成する先端部１３に設けられている指標２７が、撮像面のどの位置に位置しているか否かを例えばマッチング演算によって検出する。
【００３４】
図５に示すように撮像素子４ｇの観察範囲である撮像面４０は、中央に設けられた観察画像表示範囲４１と、該観察画像表示範囲４１の外側に設けられた非表示範囲４２とに区分けされている。観察画像表示範囲４１はモニタ７ｃの表示画面７ｋに対応している。したがって、観察画像表示範囲４１に結像された光学像は、図において例えば四隅を除いて表示画面７ｋ上に内視鏡画像として表示される。
【００３５】
これに対して、非表示範囲４２は観察画像表示範囲４１の外側に設けられ斜線で示す範囲であり、モニタ７ｃの表示画面７ｋより外側に対応する。したがって、非表示範囲４２に結像された光学像は、指標２７の位置を検出するための非観察画像として処理され、表示画面７ｋ上に内視鏡画像として表示されることはない。
【００３６】
また、観察画像表示範囲４１は例えば、破線に示す処置作業領域４４と、告知領域４６とに分割されている。処置作業領域４４は表示画面７ｋ上の破線に示す第１の領域４３に対応し、告知領域４６は表示画面７ｋ上の第１の領域４３の外側に設けられた第２の領域４５に対応する。
【００３７】
なお、図において第１の領域４３は、表示画面７ｋの枠部分４７からそれぞれ所定量ずつ、内側に位置する例えば四角形状で設定される。このため、撮像面４０上において処置作業領域４４は、観察画像表示範囲４１の境界線４１ａよりそれぞれ所定画素分だけ内側に位置するように設定される。
【００３８】
これに対して、第２領域４５は第１の領域４３の周囲に所定形状で適宜設定される。本図において第２の領域４５は、表示画面７ｋの枠部分４７内であって、かつ第１の領域４３より外側部分の全体である。このため、撮像面４０上において告知領域４６は、観察画像表示範囲４１の内側であって、処置作業領域４４より外側の全範囲として設定される。しかし、第２の領域４５Ａを着色部で示すように第１の領域４３の外側に適宜、設定するようにしてもよい。この場合、撮像面４０上に着色部で示すように第２の領域４５Ａに対応する告知領域４６Ａを設定する。
【００３９】
判別回路７ｉは位置検出回路７ｈによって特定された位置情報に基づいて、指標２７が撮像素子４ｇの観察画像表示範囲４１に設けられた第１の領域４３内に位置しているか、或いは観察画像表示範囲４１に設けられた第２の領域４５内に位置しているか、或いは非表示範囲４２に位置しているか、或いは撮像素子４ｇの撮像面４０内に位置していない状態であるかを判定する。そして、その判定結果に基づいて、ランプ７ｍに向けて所定の指示信号を出力する。そして、告知手段であるランプ７ｍは判別回路７ｉから出力された指示信号に基づいて、所定の点灯状態、或いは点滅状態になる。
【００４０】
例えば、判別回路７ｉは、該判別回路７ｉで指標２７が撮像面４０の処置作業領域４４内に位置していると判別したとき、ランプ７ｍに所定の指示信号を出力して該ランプ７ｍを例えば緑色に点灯させる。このとき、指標２７は表示画面７ｋの第１の領域４３内に表示される。
【００４１】
また、判別回路７ｉは、該判別回路７ｉで指標２７が撮像面４０の告知領域４６に位置していると判別したとき、所定の指示信号を出力してランプ７ｍを例えば橙色で点滅させる。このとき、指標２７は表示画面７ｋの第２の領域４５内に表示される。そして、判別回路７ｉは、該判別回路７ｉで指標２７が観察画像表示範囲４１の境界線４１ａに対して近接した状態であると判別したとき、その点滅速度を例えば高速にする指示信号を出力する。
【００４２】
また、判別回路７ｉは、該判別回路７ｉで指標２７が撮像面４０の非表示範囲４２に位置していると判別したとき、所定の指示信号を出力してランプ７ｍを例えば赤色で点滅させる。そして、判別回路７ｉは、該判別回路７ｉで指標２７が観察画像表示範囲４１の境界線４１ａから所定画素分離れたと判別したとき、言い換えれば撮像面４０の端に所定画素分近づいたと判別したとき、その点滅速度を例えば段階的に高速に変化させるし自信号を出力する。
【００４３】
また、判別回路７ｉは、該判別回路７ｉで指標２７が撮像面４０の撮像面４０内に位置していない状態であると判別したとき、所定の指示信号を出力してランプ７ｍを例えば赤色で点灯させる。
【００４４】
なお、本実施形態においては告知手段をランプ７ｍとしているが、告知手段はモニタ７ｃの近傍に設けられたランプ７ｍに限定されるものではない。すなわち、外部装置としてのブザーや、内視鏡２の例えば操作部６に取り付け可能で所定の振動を発生させる振動発生装置等であってもよい。また、表示画面７ｋ上に指標の位置を告知する文字、或いは絵等を表示させるようにしてもよい。さらに、表示画面とランプ、或いはブザー等とを組み合せて告知手段を構成するようにしてもよい。
【００４５】
図６に示すように挿入具１の挿入具挿入部１１を介して例えば胃内に把持鉗子３０を導入して処置部である把持部３１を操作するとき、ビデオプロセッサ７ｂに設けられている位置検出回路７ｈ、及び判別回路７ｉを動作状態にする。
【００４６】
すると、撮像素子４ｇの撮像面４０における指標２７の位置を特定する。そして、特定した指標２７の位置が撮像面４０のどの領域に対応するかを判別する。次いで、その判別結果に基づいて、ランプ７ｍを点灯状態、或いは点滅状態を切り替えて、術者に指標２７の位置、言い換えれば処置部の位置を告知する。
【００４７】
具体的には、図７のステップＳ１乃至ステップＳ８に示すような手順となる。  
位置検出回路７ｈ、及び判別回路７ｉが動作状態において、ステップＳ１に示すように指標２７が撮像面４０上の何処に位置しているか否かの特定を開始する。
【００４８】
このとき、位置検出回路７ｈは、マッチング計算によって、指標２７に対応するパターンを備えた注目ブロックに最も類似したパターンを有するブロックを探索領域内で探索する。即ち、図８に示すように観察像が結像している撮像面４０の全範囲（１フレーム）を探索領域５１とし、その探索領域５１内を所定ドット数で設定した探索ブロック５２でマッチング演算を行いながら例えば矢印に示すように所定方向に移動させながら探索を行う。そして、注目ブロック５３のパターンに最も類似したパターンのブロックをフレーム中から探索する。
【００４９】
つまり、探索領域５１内で探索ブロック５２を所定画素単位で移動させながら順次、注目ブロック５３と探索領域のブロックとの間で対応する各画素同士の差分の絶対値を累積するマッチング計算を行う。そして、その探索領域５１内で最も累積値の小さいブロックを位置特定ブロックとして抽出する。したがって、指標２７が撮像面に結像している場合においては、該指標２７の位置が撮像面４０上で特定される。特定後、指標２７の位置を示す位置情報は位置検出回路７ｈから判別回路７ｉに出力される。
【００５０】
撮像面４０の探索領域５１の探索を終了したらステップＳ２に移行して、指標２７の位置が特定されたか否かを確認する。言い換えれば、撮像面４０の探索領域５１の全探索を終了した後、判別回路７ｉは位置検出回路７ｈから該判別回路７ｉに対して位置情報が出力されたか否かを確認する。
【００５１】
このステップＳ２において、位置情報の判別回路７ｉへの出力がされていないことが確認された場合、即ち指標２７が探索領域５１内に位置していない場合、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３で判別回路７ｉは、ランプ７ｍへ所定の指示信号を出力する。このことによって、ランプ７ｍが赤色の点灯状態になるとともに、例えば表示画面７ｋ上に処置部が探索領域５１内に位置していない旨を告知する文字等を表示する。
【００５２】
一方、ステップＳ２において、判別回路７ｉに位置情報が出力されたことを確認した場合にはステップＳ４に移行する。ステップＳ４で判別回路７ｉは、まず、指標２７の位置が処置作業領域４４内に位置しているか否かを判別する。ここで、判別回路７ｉが指標２７は処置作業領域４４内に位置していると判別した場合、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５において判別回路７ｉはランプ７ｍへ所定の指示信号を出力する。このことによって、ランプ７ｍを青色の点灯状態になる。
【００５３】
また、ステップＳ４において、判別回路７ｉが指標２７は処置作業領域４４内に存在していないと判別した場合、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６で判別回路７ｉは、指標２７の位置が告知領域４６内に位置しているか否かを判別する。ここで、判別回路７ｉが指標２７は告知領域４６内に位置していると判別して場合、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７において判別回路７ｉはランプ７ｍへ所定の指示信号を出力する。このことによって、ランプ７ｍを橙色の点滅状態になる。
【００５４】
さらに、ステップＳ６において、判別回路７ｉが指標２７は告知領域４６内にも存在していないと判別した場合、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８で判別回路７ｉはランプ７ｍへ所定の指示信号を出力して該ランプ７ｍを赤色の点滅状態にする。
【００５５】
図４、図６、及び図９乃至図１１を参照して、内視鏡２の内視鏡挿入部４に設けられた外付けチューブ５を介して挿入具１を組み付けた内視鏡装置３の作用を説明する。  
図４に示すように外付けチューブ５が内視鏡挿入部４に並設された内視鏡２と、挿入具１とを備える内視鏡治療装置３において観察、処置を行う際、まず、外付けチューブ５が並設された内視鏡挿入部４を体腔内に導入する。このとき、モニタ７ｃの表示画面７ｋ上に表示される内視鏡画像を観察しながら内視鏡挿入部４を目的観察部位に向けて導入していく。
【００５６】
そして、内視鏡挿入部４が目的観察部位である例えば胃内に到達したなら、内視鏡操作部６に設けられている湾曲ノブを適宜操作して、モニタ７ｃの表示画面７ｋ上に胃壁の内視鏡画像を表示させて観察を行う。この観察時において、例えば潰瘍を発見したなら処置を行うか否かを判断する。ここで、処置を行うと判断を下した際、術者はビデオプロセッサ７ｂに設けられている位置検出回路７ｈ、及び判別回路７ｉを動作させる。その後、潰瘍閉塞を行うため外付けチューブ５を介して挿入具１の挿入具挿入部１１を胃内に導入していく。
【００５７】
挿入具挿入部１１を外付けチューブ５を介して胃内に導入するとき、該挿入具挿入部１１の先端部１３に設けられている指標２７が撮像素子４ｇに設けられた非表示範囲４２に到達するまでの間、ランプ７ｍは赤色の点灯状態である。そして、術者が所望した量、挿入具挿入部１１を導入すると、該挿入具挿入部１１の先端部１３に設けられている指標２７が撮像素子４ｇに設けられた非表示範囲４２内に到達する。すると、ランプ７ｍは赤色の点灯状態から赤色の点滅状態に切り替わる。
【００５８】
ここで、術者はさらに挿入具挿入部１１の導入を行う。このとき、先端部１３が撮像素子４ｇに設けられた処置作業領域４４に向かって非表示範囲４２内を移動している場合、赤色の点滅状態が高速から徐々に低速の点滅状態に切り替わっていく。この後、さらに、先端部１３が処置作業領域４４に向かって非表示範囲４２内を移動して、該先端部１３の指標２７が観察画像表示範囲４１の境界線４１ａに近づいていく。すると、ランプ７ｍは赤色で低速の点滅状態から橙色で高速な点滅状態に切り替わり、その後、モニタ７ｃの表示画面７ｋ上に挿入具挿入部１１の先端部１３が表示される。このことによって、挿入具１の挿入具挿入部１１が胃内に導入されたことが視認される。ここで、表示画面７ｋ上に表示される内視鏡画像を観察しながら、挿入具１に設けられている第１湾曲上下ノブ１８ａ、第１湾曲左右ノブ１８ｂ、或いは第２湾曲上下レバー１９ａを適宜湾曲操作して、挿入具挿入部１１の先端部１３を処置作業領域４４内の所望する位置に配置させる。
【００５９】
次に、挿入具１に設けられている処置具チャンネル１１ａを介して例えば、把持鉗子３０の把持部３１を胃内に導出させる。また、内視鏡２に設けられている処置具挿通チャンネル内に縫合部材を配設した縫合器（不図示）を挿通配置しておく。
【００６０】
ここで、術者は、内視鏡操作部６に設けられている湾曲ノブを適宜操作して湾曲部４ｂを湾曲動作させて、図９に示すように先端部４ａを矢印ｄ、ｅに示すように移動させる。このとき、術者が目的部位に集中して湾曲部４ｂを湾曲動作させていると、指標２７が処置作業領域４４内から告知領域４６内に移動されることがある。すると、緑色で点灯していたランプ７ｍが橙色の点滅状態に切り替わる。
【００６１】
このとき、表示画面７ｋに表示されている内視鏡画像を観察していた術者は、ランプ７ｍが橙色の点滅状態に切り替わったことを確認する。ここで、術者は、湾曲部４ｂの湾曲操作を行うとともに、挿入具１に設けられている第１湾曲上下ノブ１８ａ、第１湾曲左右ノブ１８ｂ、或いは第２湾曲上下レバー１９ａを適宜湾曲操作して、第１湾曲部１６、第２湾曲部１７を矢印ａ、ｂ、ｃに示すように湾曲動作させる操作を行う。
【００６２】
このことによって、図６に示すようにモニタ７ｃの表示画面７ｋ上に把持部３１が潰瘍近傍の生体組織に術者の所望する状態で対峙した内視鏡画像が表示される。この後、術者は内視鏡画像を観察しながら、把持部３１で生体組織を把持して、該生体組織を引っ張り上げる等の手元操作を行う。そのため、術者は、内視鏡２に設けられている湾曲部４ｂの湾曲状態を例えば保持状態にして、表示画面７ｋの略中央に目的部位が表示される状態を確保する。
【００６３】
表示画面７ｋに表示された内視鏡画像を観察しながら、術者は第１湾曲上下ノブ１８ａ、第１湾曲左右ノブ１８ｂ、或いは第２湾曲上下レバー１９ａを操作して把持部３１を移動させる。このとき、図１０に示すように先端部１３に設けられている指標２７が表示画面７ｋ中に設定された第１の領域４３から第２の領域４５に移動してしまうこと、図１１に示すように先端部１３に設けられている指標２７が表示画面７ｋ中に設定された第１の領域４３から破線に示すように表示画面７ｋの枠部分４７より外側に移動してしまうことがある。
【００６４】
図１０に示す状態は、表示画面７ｋの第２の領域４５内に先端部１３に設けられた指標２７が表示されている状態である。このとき、指標２７は撮像面４０に設定された告知領域４６内で撮像されている。このため、表示画面７ｋの近傍に設けられているランプ７ｍは橙色の点滅状態である。術者は橙色で点滅しているランプ７ｍを目でとらえることによって、把持部３１が表示画面７ｋの枠部分４７近傍に位置していると判断する。このことによって、把持部３１が表示画面７ｋから外側に外れることが防止される。
【００６５】
一方、図１１に示す状態は、例えばランプ７ｍが橙色で点滅していたにもかかわらず、そのランプ７ｍの点滅に気付かないうちに、把持部３１が表示画面７ｋ上から消えてしまった状態である。このとき、指標２７は撮像面４０に設定された非表示範囲４２内で撮像される。このため、表示画面７ｋの近傍に設けられているランプ７ｍは赤色の点滅状態である。術者は赤色で点滅しているランプ７ｍを目でとらえることによって、把持部３１が表示画面７ｋ上からは消えてしまった状態であるが、それほど遠くまで移動していない状況であることを理解できる。
【００６６】
このため、術者は、慌てることなく例えば第１湾曲上下ノブ１８ａを慎重に操作して把持部３１を表示画面７ｋ上に表示させるための操作を行う。すると、第１湾曲上下ノブ１８ａの操作に伴ってランプ７ｍの赤色の点滅状態が低速に、或いはさらに高速に変化する。ランプ７ｍの点滅状態が低速に変化していく場合、術者は操作方向が正しいと判断してその操作を継続して行う。すると、把持部３１が再び表示画面７ｋ中に表示される。
【００６７】
これに対して、ランプ７ｍの点滅状態が高速に点滅するように変化した場合、術者はその操作方向が逆方向であると判断して、逆方向に湾曲させる操作を行う。ここで、点滅状態が低速に変化していく場合にはその操作方向が正しいと判断してその操作を継続して行う。このことによって、把持部３１が再び表示画面７ｋ中に表示される。
【００６８】
一方、逆方向に湾曲させても点滅状態がさらに高速に変化する、或いは点滅状態が高速のままである場合には、第１湾曲上下ノブ１８ａに変えて第１湾曲左右ノブ１８ｂを操作する。そして、ランプ７ｍの点滅速度が低速になる方向に湾曲操作を行う。このことによって、把持部３１が再び表示画面７ｋ中に表示される。
【００６９】
このように、体腔内に挿入される挿入具の挿入具挿入部を構成する先端部に指標を設ける。また、体腔内に挿入される内視鏡挿入部に設けた対物光学系を通過した光学像を表示装置の画面上に表示させるための信号を生成する信号処理部に、指標の位置を特定する位置検出回路と、特定された指標の位置を判別する判別回路とを設ける。さらに、表示装置の表示画面近傍等に指標が画面上のどの領域に位置しているか等を術者に告知するランプを設ける。
【００７０】
そして、挿入具の挿入具挿入部に処置具を挿通させて、内視鏡観察下で処置を行う際、位置検出回路と判別回路とを動作状態にして処置を行う。このとき、位置検出回路によって先端部に設けられた指標の位置が特定される。また、判別回路は、位置検出回路の検出結果に基づいて、特定された指標の位置が画面上のどの領域に対応するか等を判別し、その判別した領域に対応する指示信号をランプに向けて出力する。このことによって、ランプが所定の点灯状態、或いは点滅状態に変化する。このため、術者は観察画面に表示されている処置部位を観察して処置を行っているとき、ランプの点灯状態、或いは点滅状態を視認することで、処置具の処置部がどの領域に存在しているかを把握しながら処置を行うことができる。
【００７１】
また、たとえ処置具の処置部が表示画面上に表示されていない、即ち画面上から消えてしまった状態になった場合でも、ランプが赤色の点滅状態であるときには、処置部が近くに位置していると判断できる。このため、術者は冷静に対処して表示画面上に再び処置部を表示させられる。
【００７２】
さらに、先端部の指標が告知領域に結像しているとき、及び指標が撮像面の非表示範囲に結像しているとき、ランプが所定の発光色で点滅状態になる。また、先端部の指標が観察画像表示
範囲の境界線に近接しているか否か、及び非表示範囲の外側に近接しているか否かによって点滅速度を変化させている。このため、ランプの発光色と点滅状態とを視認することによって、処置部が処置作業領域から告知領域に移動したことや、非表示範囲に移動してしまったこと、或いは、境界線に向かって移動していることや非表示範囲の外側に向かって移動していること等の判断を瞬時に行うことができる。したがって、処置部が非表示領域に存在する状態においては、ランプの点滅速度の変化を確認することで、湾曲部を湾曲させる手元操作を的確に行って、処置部を観察画面上に復帰させることを容易に行える。
【００７３】
なお、先端部１３の指標２７が撮像面４０の非表示範囲４２上に結像しているとき、ランプ７ｍが赤色で点滅状態になって、その旨は術者に告知される。しかし、術者は表示画面７ｋ上に表示されている内視鏡画像に把持部３１等が表示されていない状態であるため、把持部３１が表示画面７ｋに対して上下左右のどの方向に移動してしまったかを判断することができない。言い換えれば、湾曲部を湾曲させる手元操作を行って、観察画面上に処置部を復帰させるとき、表示画面７ｋの枠部分４７のどの位置から把持部３１が現れるかの判断を行えない。
【００７４】
この不具合を解消するため、図１２に示すように指標２７が表示画面７ｋの枠部分４７を横切って外側に移動してしまったとき、判別回路７ｉは指標２７が横切った枠部分４７に対応する画素、及びその画素周辺の所定数の画素を通過点告知目印４８として点滅させる指示信号を出力する。
【００７５】
このように、判別回路によって、指標が枠部分を横切って非表示領域に移動してしまったとき、通過点告知目印を点滅表示させる。このことによって、術者は処置作業領域、或いは告知領域に位置していた処置部が、表示画面の枠部のどの位置から該表示画面より外に移動してしまったかを確認することができる。このことによって、処置部を観察画面上に復帰させる際の手元操作を容易に行えるので、処置部の表示画面上への再表示が素早く行われる。
【００７６】
また、本実施形態において指標を白色の円形形状としている。しかし、指標の色、及び形状はこれに限定されるものではなく、以下に示すように指標の色や、形状を変化させるようにしてもよい。指標の色は、白色と同様に体腔内で識別が容易な色であればよく、例えば緑色や青色で指標を着色するようにしてもよい。指標を着色して構成するのではなくＬＥＤなどの発光体で構成するようにしてもよい。図１３に示す指標２７Ａは、円形であって、体腔内では存在しないと思われる規則的な模様２７ａ、２７ｂを設けたものである。図１４に示す指標は先端部１３の先端側外周面を指標部２７Ｂとして所定の色、例えば白色で着色したものである。縞模様に着色して指標部２７Ｂを構成するようにしてもよい。第１湾曲部１６の外表面は例えば黒色に着色されている。先端部１３に指標２７Ａ、指標２７Ｂを設けるときには、探索ブロックを指標に対応させて変化させる。
【００７７】
図１５乃至図１９は本発明の第２実施形態にかかり、図１５は挿入具と内視鏡とを備えた内視鏡装置の他の構成例を説明する図、図１６は処置部の移動制御を説明する図、図１７はジョイスティックの概略構成を説明する図、図１８は制御部による駆動モータの駆動制御を説明する図、図１９は指標の画面上の位置、及び指標が表示画面の枠部分に停止された状態における移動可能範囲を説明する図である。」
図１５に示すように本実施形態の内視鏡装置３Ａは挿入具１Ａと内視鏡２とで構成されている。内視鏡２の外部装置であるビデオプロセッサ７ｂに設けられている信号処理部７ｇには、位置検出回路７ｈ、判別回路７ｉに加えて、移動方向検出回路７ｎが設けられている。移動方向検出回路７ｎは、位置検出回路７ｈで特定したフレーム中の指標２７の位置情報を時系列的に取得して、位置の変化を示すベクトルを動きベクトルとして求め、移動方向を判定する。
【００７８】
一方、挿入具１Ａにおいて湾曲部１４は電動湾曲部として構成されている。このため、操作部１２には第１湾曲部１６を上下左右方向に湾曲操作する湾曲操作部として第１のジョイスティック６１が設けられるとともに、第２湾曲部１７を上下方向に湾曲操作する湾曲操作部として第２のジョイスティック６２が設けられている。また、挿入具１Ａの操作部１２からはユニバーサルコード６３が延出している。ユニバーサルコード６３内にはそれぞれの湾曲部１６、１７から延出された複数の湾曲ワイヤ（不図示）や、第１のジョイスティック６１、及び第２のジョイスティック６２からそれぞれ延出する信号線（不図示）が挿通している。
【００７９】
ユニバーサルコード６３の基端部は、湾曲部１６、１７を湾曲動作させる複数の駆動モータ７１、及び該複数の駆動モータ７１の駆動等を制御する制御部７２を備えた挿入具制御装置７０に着脱自在に連結される。複数の駆動モータ７１、及び制御部７２によって、第１湾曲部１６の駆動を制御する第１湾曲部駆動機構と、第２湾曲部１７の駆動を制御する第２湾曲部駆動機構（不図示）とがそれぞれ構成される。
【００８０】
したがって、挿入具１Ａにおいては、術者がジョイスティック６１を適宜傾倒操作することによって、第１湾曲部１６が上下左右方向に動作し、第２のジョイスティック６２を適宜傾倒操作することによって第２湾曲部１７が上下方向に湾曲動作するようになっている。
【００８１】
なお、本実施形態においては、ビデオプロセッサ７ｂと挿入具制御装置７０とが信号ケーブル１０ｅによって電気的に接続されている。符号７３はパーソナルコンピュータであり、各種パラメータを設定、或いは変更する際に使用される。その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。
【００８２】
ここで、本実施形態における信号処理部７ｇに設けられた位置検出回路７ｈ、判別回路７ｉ、及び移動方向検出回路７ｎの作用を説明する。  
移動方向検出回路７ｎで求められた移動方向にかかわる情報である移動方向情報は判別回路７ｉに出力される。このため、本実施形態の判別回路７ｉにおいては、前記第１実施形態と同様に位置検出回路７ｈから出力される位置情報を基に指標２７の位置する領域を判別して、その指標２７の位置する領域に対応する各種指示信号を告知手段に出力するとともに、以下に示すように指示信号を挿入具制御装置７０の制御部７２に対して出力するようになっている。
【００８３】
挿入具１Ａを備えた内視鏡装置３において、前記図９に示すように挿入具１Ａの挿入具挿入部１１を介して例えば胃内に把持鉗子３０を導入して処置部である把持部３１を操作するとき、ビデオプロセッサ７ｂに設けられている位置検出回路７ｈ、判別回路７ｉ、及び移動方向検出回路７ｎは動作状態にされる。
【００８４】
そのため、図１６のステップＳ１１乃至ステップＳ１７に示すように処置部の移動制御を行う。まず、ステップＳ１１、及びステップＳ１２に示すように判別回路７ｉは位置検出回路７ｈで求められた位置情報、及び移動方向検出回路７ｎで求められた移動方向情報を取得する。そして、ステップＳ１３に移行して特定した指標２７の位置が撮像面４０の処置作業領域４４内に位置しているか、或いは、告知領域４６内に位置しているかを判別する。
【００８５】
このステップＳ１３において判別回路７ｉで、指標２７は処置作業領域４４内に位置していると判別した場合には、ステップＳ１１、ステップＳ１２に示したように新たな移動方向情報、及び位置情報の取得を行う。一方、ステップＳ１３において判別回路７ｉで、指標２７が告知領域４６内に位置していると判別した場合にはステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４で判別回路７ｉは、移動方向情報を基に指標２７の移動方向が非表示範囲４２方向に向かっているか否かを判別する。
【００８６】
ステップＳ１４において判別回路７ｉで、指標２７の移動方向が非表示範囲方向ではないと判別した場合には、ステップＳ１１、ステップＳ１２に示したように新たな移動方向情報、及び位置情報を取得する。一方、ステップＳ１４において判別回路７ｉで、指標２７の移動方向が非表示範囲方向であると判別した場合にはステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５で判別回路７ｉは、指標２７の位置が観察画像範囲４１の境界線４１ａに近接しているか否かを判別する。
【００８７】
ステップＳ１５において判別回路７ｉで、指標２７の位置が観察画像範囲４１の境界線４１ａに近接していると判断した場合にはステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６において判別回路７ｉは、挿入具制御装置７０の制御部７２に向けて、ジョイスティック６１、６２から制御部６２に出力された湾曲操作信号を入力処理することをキャンセルする指示信号、及びランプ７ｍを赤色で点滅させる指示信号を出力する。また、この状態における位置情報、及び移動方向情報を制御部７２に向けて出力する。
【００８８】
一方、ステップＳ１５において判別回路７ｉで、指標２７の位置が観察画像範囲４１の境界線４１ａに近接してはいないと判断した場合にはステップＳ１７に移行する。ステップＳ１６において判別回路７ｉは、挿入具制御装置７０の制御部７２に向けて例えば、動作中の駆動モータの出力を低下させる指示信号とともに、ランプ７ｍを橙色で点滅させる指示信号を出力する。
【００８９】
図１７に示すように第１のジョイスティック６１には上下湾曲方向と左右湾曲方向とを指示するための２軸のレバー６１ａと、レバー６１ａの傾倒角度をそれぞれの上下方向、左右方向毎に検出するポテンショメータ６１ｂ、６１ｃとが設けられている。一方、第２のジョイスティック６２には上下湾曲方向を指示するための１軸のレバー６２ａと、レバーの傾倒角度を検出するポテンショメータ（不図示）とが設けられている。術者が所望のレバー６１ａ、６２ａを傾倒操作することによって、ジョイスティック６１、６２から湾曲操作信号が制御部７２に向けて出力される。そして、制御部７２ではジョイスティック６１、６２の操作に対応する駆動モータ７１を動作させる。このことによって、術者の所望する湾曲部１６、１７が傾倒操作方向に対して湾曲動作する。つまり、術者がジョイスティックを傾倒操作したとき制御部に出力される湾曲操作信号には傾倒方向、及び傾倒角度を含む湾曲操作情報が含まれている。
【００９０】
ここで、図１８を参照して駆動モータを駆動制御する制御部の作用を説明する。  
挿入具１Ａを備えた内視鏡装置３において前記図９に示すように挿入具１Ａの挿入具挿入部１１を介して例えば胃内に把持鉗子３０を導入して処置部である把持部３１を操作するため第１ジョイスティック６１のレバー６１ａ、又は第２ジョイスティック６２のレバー６２ａを操作する。すると、制御部７２は図１８のステップ２１乃至ステップＳ３３に示すように駆動モータ７１を駆動制御する。
【００９１】
まず、ステップＳ２１に示すように制御部７２は、操作されたジョイスティック６１、６２から出力された湾曲操作情報を取得する。そして、ステップＳ２２に移行して判別回路７ｉから出力されている指示信号の有無を確認する。ここで、指示信号が出力されていないことを確認した場合にはステップＳ２３に移行する。
【００９２】
ステップＳ２３において制御部７２は、ジョイスティック６１、６２から出力された湾曲操作情報を基に対応する駆動モータ７１を駆動状態にする。そして、ステップＳ２４に移行して判別回路７ｉから出力される指示信号の有無を確認する。ステップＳ２４において、指示信号の出力が確認されなかった場合にはステップＳ２５に移行して湾曲操作情報と、駆動モータ７１の駆動量、及び湾曲方向とを比較する。ここで、湾曲操作情報と、駆動モータ７１の駆動量、及び湾曲方向とが一致していない場合にはステップＳ２３に移行して引き続き所定の駆動モータを駆動させて湾曲部を湾曲動作させる。
【００９３】
一方、ステップＳ２５において湾曲操作情報と、駆動モータ７１の駆動量、及び湾曲方向とが一致した場合にはステップＳ２６に移行して駆動モータの駆動を停止させるとともに、その停止位置を保持して、ジョイスティック６１、６２から湾曲操作情報が出力されることを待機する待機状態になる。このとき、例えば図１９の実線に示すような停止状態になる。
【００９４】
これに対して、ステップＳ２２、又はステップＳ２４において、判別回路７ｉからの指示信号の出力を確認したる場合にステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７では、指示信号の種類を確認する。つまり、指示信号が「駆動モータの出力を低下させる指示」であるか「ジョイスティックから出力される湾曲操作信号の入力処理をキャンセルする指示」を指示する第２の指示信号であるかを確認する。
【００９５】
ステップＳ２７おいて、指示信号が「駆動モータの出力を低下させる指示」する指示信号であった場合にはステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８において、制御部７２は動作させる駆動モータ、或いは動作中の駆動モータの出力を低下させる制御を行う。このことによって、湾曲部１６、１７が通常よりゆっくりと湾曲動作されることによって、処置部の移動が低速に切り替わる。このとき、ランプ７ｍは橙色の点滅状態になる。このため、術者は図１９の破線に示すように指標２７が告知領域に移動している状態であると瞬時に判断して、ジョイスティック６１、６２の操作を注意を払って慎重に行う。
【００９６】
一方、ステップＳ２７おいて、指示信号が「ジョイスティックから出力される湾曲操作信号の入力処理をキャンセルする指示」する指示信号であった場合にはステップＳ２９に移行する。ステップＳ２９において制御部７２は動作中の駆動モータ７１の駆動を停止させるとともに、その停止位置を保持してステップＳ３０に移行する。このとき、指標２７は表示画面７ｋの枠部分４７上、又はその近傍で停止し、ランプ７ｍは赤色の点滅状態である。このため、術者は図１９の二点鎖線に示すように指標２７が告知領域から非表示範囲に移動している状態であると瞬時に判断して、ジョイスティック６１、６２の操作方向を修正する。
【００９７】
ステップＳ３０において制御部７２は、前記指示信号とともに入力された移動方向情報と湾曲操作情報とを比較するとともに、位置情報を参照して、停止位置と画面中央部６４との位置関係を把握する。そして、制御部７２は図１９に示すように把持部３１が移動可能範囲（図中の斜線範囲）６５を設定した後、ステップＳ３１に移行する。なお、制御部７２は、移動可能範囲６５を設定するまでの間、ジョイスティック６１、６２から出力される湾曲操作信号の入力処理をキャンセルする処理を継続する。
【００９８】
ステップＳ３１において制御部７２は、操作方向が修正されてジョイスティック６１、６２から出力される湾曲操作信号の入力処理を再開する。そして、ジョイスティック６１、６２から出力される湾曲操作情報を取得したならステップＳ３２に移行する。
【００９９】
ステップＳ３２において制御部７２は、ジョイスティック６１、６２から出力された湾曲操作情報によって把持部３１が移動可能範囲６５に向けて移動させるか否かを判定する。ここで、把持部３１が該移動可能範囲６５内を移動すると判断した場合、ステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３において制御部７２はジョイスティック６１、６２から出力された湾曲操作情報を基に、対応する駆動モータ７１を駆動状態にして、把持部３１を所定量移動させ、その後ステップＳ２１に移行する。このことによって、把持部３１が図中の矢印に示すように移動可能範囲６５内を中央方向に向かって徐々に移動して、指標２７が第２の領域４５内、或いは第１の領域４３内に位置した状態になる。
【０１００】
一方、ステップＳ３２において制御部７２がジョイスティックから出力された湾曲操作情報では処置部を移動可能範囲６５に向けて移動させることができないと判断した場合、ステップＳ３１に移行して、再び操作方向が修正されたジョイスティックから出力される新たな湾曲操作情報を取得する。
【０１０１】
このように、体腔内に挿入される挿入具の挿入具挿入部を構成する先端部に指標を設ける。挿入具挿入部を構成する湾曲部は電動湾曲部である。電動湾曲部は操作部に設けられたジョイスティックを操作することによって、挿入具制御装置に設けられている駆動モータが駆動され、湾曲ワイヤを牽引操作して湾曲部を湾曲動作させる。一方、体腔内に挿入される内視鏡挿入部に設けた対物光学系を通過した光学像を表示装置の画面上に表示させるための信号を生成する信号処理部に、指標の位置を特定する位置検出回路と、特定された指標の位置を判別する判別回路と、特定した位置情報を時系列的に取得して移動方向を検出する判移動方向検出回路とを設ける。さらに、表示装置の表示画面近傍等に指標が画面上のどの領域に位置しているか等を術者に告知するランプを設ける。
【０１０２】
そして、挿入具の挿入具挿入部に処置具を挿通させて、内視鏡観察下で処置を行う際、位置検出回路と判別回路と移動方向検出回路とを動作状態にして処置を行う。このとき、位置検出回路によって先端部に設けられた指標の位置が特定される。また、判別回路は、位置検出回路の検出結果、及び移動方向検出回路の検出結果に基づいて、特定された指標の位置が画面上のどの領域に対応するか、どの方向に向かって移動しているか等を判別し、指示信号をランプ、及び挿入具制御装置の制御部に伝送する。
【０１０３】
このことによって、ランプが所定の点灯状態、或いは点滅状態に変化するとともに、駆動モータの駆動状態が制御される。そして、本実施形態においては、指標が第１の領域内に位置しているとき、ジョイスティックからの湾曲操作情報に基づいて湾曲部が通常の動作状態になる。一方、指標が第２の領域内に位置しているとき、ジョイスティックからの湾曲操作情報に基づいて湾曲部は動作状態になるが、そのときの湾曲動作は低速になる。そして更に、指標が第２の領域内で枠部分に近接し、かつ移動方向検出回路の検出結果が非表示範囲方向であった場合には、ジョイスティックから出力される湾曲操作信号の入力処理をキャンセルして、湾曲動作を停止させる。このため、指標が表示画面より外側に移動することを確実に防止することができる。
【０１０４】
また、本実施形態においては、指標が表示画面の枠部分で停止されたとき、制御部に指示信号とともに入力された移動方向情報と湾曲操作情報とを比較するとともに、位置情報を参照して、把持部を移動させるのに最適な移動可能範囲を制御部によって設定する。そして、移動可能範囲を設定した後、制御部がジョイスティックから出力された湾曲操作情報によって処置部が移動可能範囲に向けて移動させることができないと判断した場合には、処置部は移動されることなく停止状態が保持される。したがって、術者が誤ってジョイスティックを操作してしまった場合でも、指標が表示画面の枠部分よりさらに外側に移動することを確実に防止することができる。その他の作用、及び効果は前記第１実施形態と同様である。
【０１０５】
図２０乃至図３４は本発明の第３実施形態にかかり、図２０は挿入具と内視鏡とを備えた内視鏡装置の別の構成例を説明する図、図２１乃至図２５は特開２００３−２７５１６４号公報に示されている図であって、図２１は挿入部位置検出装置の構成を説明する図、図２２はソースコイルとセンスコイルとを説明する図、図２３は内視鏡形状検出装置の構成を説明するブロック図、図２４は描写処理を説明するフローチャート、図２５は表示画面上に一画面モードで表示された内視鏡挿入部の形状を表す出力画像の一例を説明する図、図２６は挿入具挿入部に設けられた挿入具形状検出ユニットを説明する図、図２７は内視鏡挿入部に設けられた内視鏡形状検出ユニットを説明する図、図２８は内視鏡挿入部に設けられた内視鏡形状検出ユニットを構成する第１ソースコイルと、先端面形成用ソースコイルとの配置位置関係を説明する図、図２９は平面Ｐｃ上に演算処理して求めた視野範囲の一例を説明する図、図３０は内視鏡の観察領域を説明する図、図３１は形状検出による処置部の監視を説明する図、図３２は観察領域の中心と、挿入具挿入部に設けられた第１ソースコイルとの距離や、中心と第１ソースコイルと結ぶ線分と観察領域との交点を求める際の状態を説明する模式図、図３３は交差告知目印を表示画面上に表示させた状態を説明する図、図３４は形状画像表示部に表示された形状画像の一例を説明する図である。
【０１０６】
図２０に示すように本実施形態の内視鏡装置３Ｂは挿入具１Ｂと、内視鏡２Ａと、挿入形状検出装置８０とを備えて構成されている。本実施形態の内視鏡装置３Ｂを構成する挿入形状検出装置８０は位置検出手段をも兼ね、磁界を発生する磁界発生素子であるソースコイルを挿入具１Ｂ、及び内視鏡２Ａの挿入部にそれぞれ所定の間隔で配設し、磁界を検知する磁界検知素子であるセンスコイル（不図示）を例えば装置本体８１内に配設している。挿入形状検出装置８０では、センスコイルで得られた信号から挿入部内の各ソースコイルの位置をそれぞれ検出し、このソースコイルの位置情報から挿入具１Ｂ、及び内視鏡２Ａの挿入部の３次元形状を算出する。そして、挿入具１Ｂの挿入具挿入部１１、及び内視鏡２Ａの内視鏡挿入部４の３次元形状を所定の視点から見た２次元形状に変換し、形状画像表示部８２の表示画面上に表示する構成である。このことによって、例えば特開２００３−２７５１６４号公報に示されている挿入部位置検出装置と同様に、被検体内における挿入具１Ｂの挿入具挿入部１１、及び内視鏡２Ａの内視鏡挿入部４の形状を表示画面上で知ることができる。
【０１０７】
なお、挿入形状検出装置８０の構成の詳細、及び作用は、特開２００３−２７５１６４号公報に示されている挿入部位置検出装置と略同様であるので、該挿入部位置検出装置の構成をここで説明する。
【０１０８】
図２１に示すように内視鏡システム２０１は内視鏡装置２０２と、内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７の位置を検出する機能を備え、さらに内視鏡挿入部２０７の形状を推定してその形状に対応する画像を表示する内視鏡形状検出装置２０３とを有して構成される。内視鏡検査用ベッド２０４には患者２０５が載置され、この患者２０５の体腔内に内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７が挿入される。
【０１０９】
内視鏡２０６の操作部２０８には湾曲操作ノブ２０８Ａが設けてある。ノブ２０８Ａを回動する操作を行うことにより内視鏡挿入部２０７の先端付近に形成した湾曲自在の湾曲部２０７Ａを湾曲できるようにして屈曲した体腔内経路にもその屈曲に沿うように先端側を湾曲させることによりスムーズに挿入できるようにしている。内視鏡２０６には内視鏡挿入部２０７内には中空のチャンネル２１３が設けられている。このチャンネル２１３に（体腔内に挿入された内視鏡挿入部２０７の）位置、及び形状検出のためのプローブ２１５を挿入し、このプローブ２１５の先端側をチャンネル２１３内の所定の位置に設定することができる。プローブ２１５には磁界を発生する磁界発生素子としての複数のソースコイル２１６ａ，２１６ｂ，…（符号２１６ｉで代表する）が、絶縁性で可撓性を有する円形断面のチューブ２１９内に例えば一定間隔ｄとなる状態で、チューブ２１９内壁に絶縁性の接着剤２２０で固定されている。
【０１１０】
各ソースコイル２１６ｉは例えば絶縁性で硬質の円柱状のコア２１０に絶縁被覆された導線が巻回されたソレノイド状コイルで構成され、さらにコイルの外周面に絶縁性の接着剤２２０で塗布されてコイルをコア２１０に絶縁被覆した状態で固定すると共に、チューブ２１９の内壁にも固定している。
【０１１１】
そして、チューブ２１９が屈曲されて変形した場合でも、各ソースコイル２１６ｉは、硬質のコア２１０に導線が巻回して、接着剤２２０で固定されているので、ソースコイル２１６ｉ自身はその形状が変形しない構造にしてあり、磁界発生の機能はチューブ２１９が変形した場合でも不変となるようにしている。
【０１１２】
また、例えば末端（先端）のソースコイル２１６ａの位置はチャンネル２１３の処置具挿入口２１４の面と（その先端面が）一致するように設置され、従って最も先端のソースコイル２１６ａの位置を検出することにより、内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７の先端面の位置（より正確には先端面よりソースコイル２１６ａの（内視鏡挿入部２０７の軸方向の）長さの１／２だけ後方位置）を検出できるようにしている。
【０１１３】
先端のソースコイル２１６ａの位置は内視鏡２０６の既知の位置であると共に、一定間隔ｄでそれぞれソースコイル２１６ｉは設けてあるので、各ソースコイル２１６ｉの位置は内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７内の既知の位置に設定されていることになり、各ソースコイル２１６ｉの位置を検出することにより、内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７の離散的な位置（より厳密には各ソースコイル２１６ｉの位置）が検出できる。
【０１１４】
これらの離散的な位置を検出することにより、それらの間の位置もほぼ推定でき、従って離散的な位置の検出により、体腔内に挿入された内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７の形状を求めることが可能になる。
【０１１５】
各ソースコイル２１６ｉに接続されたリード線２１７はプローブ２１５の後端に設けた、或はプローブ２１５の後端から延出されたケーブルの後端に設けたコネクタ２１８に接続され、このコネクタ２１８は（内視鏡）形状検出装置本体２２１のコネクタ受けに接続される。そして、後述するように各ソースコイル２１６ｉには駆動信号が印加され、位置検出に利用される磁界を発生する。
【０１１６】
ソースコイル２１６ｉは例えば、図２２に示すように３軸のセンスコイル２２２ｊと同様な構造の３軸のソースコイル２１６ｉで構成しても、１軸のコイルで構成してもよい。３軸のソースコイル２１６ｉで形成した場合には、非磁性体或は磁性体で形成した例えば立方体形状の硬質のコア２１０に３つのコイルを巻回して構成される。非磁性体のコア２１０を用いることにより、隣接等する他のソースコイルで発生する磁界分布に影響を及ぼさないようにしても良いし、隣接するソースコイルとあまり接近していない場合には磁性体のコア２１０にして導線を巻回したコイルで磁界発生素子としてのソースコイルを構成しても良い。
【０１１７】
また、コア２１０におけるコイルが巻回されていない部分に穴を設けて、各コイルの両端に接続されるリード線２１７を通すようにしている（各コイルの一端は共通にできる）。なお、コア２１０を有しないで例えば３つのコイルの中空部分も含めて３つのコイルを絶縁性の接着剤で接着固定した構造にしても良い。  
また、図２１に示すようにベッド２０４の既知の位置、例えば３つの隅にはそれぞれ磁界を検出する磁界検出素子としての３軸センスコイル２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ（２２２ｊで代表する）が取り付けてあり、これらの３軸センスコイル２２２ｊはベッド２０４から延出されたケーブルを介して形状検出装置本体２２１に接続される。
【０１１８】
３軸センスコイル２２２ｊはそれぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞれ巻回され、各コイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した信号を検出する。
【０１１９】
形状検出装置本体２２１は、３軸センスコイル２２２ｊの出力に基づいて各ソースコイル２１６ｉの位置を検出して、患者２０５内に挿入された内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７の形状を推定し、推定した形状に対応したコンピュータグラフィック画像をモニタ２２３に表示する。
【０１２０】
内視鏡形状検出装置２０３は磁気を利用しているので、磁気に対して透明でない金属が存在すると鉄損などにより、影響を受けてしまい、磁界発生用のソースコイル２１６ｉと検出用の３軸センスコイル２２２ｊの間の相互インダクタンスに影響を与える。一般に、相互インダクタンスをＲ＋ｊＸで表すと、（磁気に対して透明でない金属は）このＲ，Ｘ両者に影響を及ぼすことになる。
【０１２１】
この場合、微少磁界の検出で一般に用いられている直交検波で測定される信号の、振幅、位相が変化することになる。そのため、精度よく信号を検出するためには、発生する磁界が影響を受けない環境を設定することが望ましい。
【０１２２】
これを実現するためには、磁気的に透明な材料（換言すると磁界に影響を及ぼさない材料）でベッド２０４を作ればよい。  
この磁気的に透明な材料としては例えば、デルリン等の樹脂、木材、非磁性材金属であればよい。
【０１２３】
実際にはソースコイル２１６ｉの位置検出には交流磁界を用いるため、駆動信号の周波数において磁気的に影響のない材料で形成しても良い。  
そこで、本内視鏡形状検出装置２０３とともに使用する図２１に示す内視鏡検査用ベッド２０４は、少なくとも、発生する磁界の周波数において磁気的に透明な非磁性材で構成されている。
【０１２４】
図２３は内視鏡形状検出装置２０３の概略の構成をブロック図である。内視鏡２０６のチャンネル２１３内に設定されたプローブ２１５内のソースコイル２１６ｉにソースコイル駆動部２２４からの駆動信号が供給され、この駆動信号が印加されたソースコイル２１６ｉ周辺に磁界が発生する。
【０１２５】
このソースコイル駆動部２２４は、（磁界発生用）発振部２２５から供給される交流信号を増幅して、必要な磁界を発生するための駆動信号を出力する。発振部２２５の交流信号は、ベッド２０４に設けられた３軸センスコイル２２２ｊで検出される微少な磁界を検出するための（相互インダクタンス）検出部２６に参照信号として送出される。３軸センスコイル２２２ｊで検出される微少な磁界検出信号は（センスコイル）出力増幅器２２７で増幅された後、検出部２２６に入力される。検出部２２６では、参照信号を基準として、増幅、直交検波（同期検波）を行い、コイル間の相互インダクタンスに関連した信号を得る。
【０１２６】
複数のソースコイル２１６ｉが存在するので、各ソースコイル２１６ｉに接続されたリード線へ駆動信号を順次供給するように切り換える切り換え手段となる（ソースコイル駆動電流）分配器２２８がソースコイル駆動部２２４とソースコイル２１６ｉの間に存在する。
【０１２７】
上記検出部２２６で得られた信号は、形状算出部２３０を構成する（ソースコイル）位置検出部（又は位置推定部）２３１に入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して位置検出の計算或は位置推定の演算を行い、各ソースコイル２１６ｉに対して推定された位置情報を得る。  
この位置情報は形状画像生成部２３２に送られ、得られた離散的な各位置情報から間を補間する補間処理等のグラフィック処理を行って内視鏡２０６（内視鏡挿入部２０７）の形状を推定し、推定された形状に対応する画像を生成し、モニタ信号生成部２３３に送る。
【０１２８】
モニタ信号生成部２３３は形状に対応する画像を表すＲＧＢ或はＮＴＳＣ或はＰＡＬ方式の映像信号を生成し、モニタ２２３に出力し、モニタ２２３の表示面に内視鏡２０６の挿入部形状に対応する画像を表示する。
【０１２９】
なお、位置検出部２３１は１つの位置検出の計算を終了した後に、分配器２２８に切り換えの信号を送り、次のソースコイル２１６ｉに駆動電流を供給してその位置検出の計算を行う（各位置検出の計算を終了する前に、分配器２２８に切り換えの信号を送り、センスコイル２２２ｊで検出した信号をメモリに順次記憶させるようにしても良い）。
【０１３０】
また、システム制御部２３４はＣＰＵ等で構成され、位置検出部２３１、形状画像生成部２３２、モニタ信号生成部２３３の動作等を制御する。また、このシステム制御部２３４には操作パネル２３５が接続され、この操作パネル２３５のキーボードとかスイッチ等を操作することにより、内視鏡形状の描画モデルの選択とか、モニタ２２３に表示される内視鏡形状を選択された視野方向に対する表示状態に変更させることなどができる。
【０１３１】
なお、破線で示す形状算出部２３０はソフトウェアを含む。
【０１３２】
図２４は形状検出のためのソースコイルの駆動動作とセンスコイルによる信号検出のフローを示す。まずパラメータｉを１に設定した後（ステップＳ１）、ソースコイル切換信号によりｉ番目のソースコイル２１６ｉを選択してそのソースコイル２１６ｉに駆動電流を流す（ステップＳ２）。
【０１３３】
次に、過渡応答の時間Δｔ待ち（ステップＳ３）、この時間Δｔ後にセンスコイル２２２ｊで検出した検出信号をサンプリングする（ステップＳ４）。そして、次に駆動されたｉ番目のソースコイルが最後のソースコイルか否かの判断を行い（ステップＳ５）、最後のものでないと、ｉをｉ＋１にインクリメントして（ステップＳ６）再びｉ番目のソースコイル２１６ｉに駆動電流を流すステップに戻り、一方最後のソースコイルの場合には終了する。
【０１３４】
図２２に示すようにソースコイル２１６ｉとして３軸のソースコイルを用い、あるソースコイル２１６ｉの位置を３軸センスコイル２２２ｊで検出する場合の様子を示す。３軸のソースコイル２１６ｉにおける互いに直交する３つのコイルそれぞれを２１６ｘ，２１６ｙ，２１６ｚで、３軸センスコイル２２２ｊの３つのコイルを２２２Ｘ，２２２Ｙ，２２２Ｚとして考える。また、それぞれのコイルのばらつきはないものとする。そして３軸のソースコイル２１６ｉの各コイル２１６ｘ，２１６ｙ，２１６ｚをそれぞれ駆動した時の３軸センスコイル２２２ｊ（の３つのコイル２２２Ｘ，２２２Ｙ，２２２Ｚ）で検出される信号出力を以下のように定義する。
【０１３５】
３軸のソースコイル２１６ｉのうち、
コイル２１６ｘを駆動したときのセンスコイル出力を、Ｘｘ，Ｙｘ，Ｚｘ
コイル２１６ｙを駆動したときのセンスコイル出力を、Ｘｙ，Ｙｙ，Ｚｙ
コイル２１６ｚを駆動したときのセンスコイル出力を、Ｘｚ，Ｙｚ，Ｚｚ
とする。
【０１３６】
３つのコイル２１６ｘ，２１６ｙ，２１６ｚでそれぞれ形成される磁界強度の２乗に対応する検出信号出力Ｘｘ＾２＋Ｙｘ＾２＋Ｚｘ＾２、Ｘｙ＾２＋Ｙｙ＾２＋Ｚｙ＾２、Ｘｚ＾２＋Ｙｚ＾２＋Ｚｚ＾２の値で確定される８個の位置がソースコイル２１６ｉの検出位置の候補として得られる。
【０１３７】
また、検出部２２６の同期検波で得られるＸｘ，Ｙｘ，Ｚｘ、Ｘｙ，Ｙｙ，Ｚｙ 、Ｘｚ，Ｙｚ，Ｚｚの位相情報からセンサ（３軸センスコイル２２２ｊ）を原点にした座標におけるソースコイル２１６ｉの存在する（８個の象現の内の）１つの象現が確定する。
【０１３８】
これにより、ソースコイル２１６ｉの存在位置が確定する（この実施形態では、後述するようにソースコイル２１６ｉの存在位置を検出された磁界強度に対応する信号を用いて直接計算で求めることを行わないで、予め測定により得た基準となるデータを参照して存在位置を算出（推定）する）。
【０１３９】
このように、３軸のソースコイル２１６ｉと、３軸センスコイル２２２ｊを用いれば、離散的なソースコイル２１６ｉの位置を検出できる。また、図２１に示すようにベッド２０４の複数箇所に３軸センスコイル２２２ｊを配置すれば、より正確に各ソースコイル２１６ｉの位置を検出できることになる。
【０１４０】
このようにして検出された複数の位置情報により推定された内視鏡２０６の内視鏡挿入部２０７の形状をモデル化した画像２００で、モニタ２２３の表示面に例えば図２５のように左側のグラフィックス出力領域に表示される。なお、右側の領域はユーザが操作パネル２３５からのキー入力等により、視点（位置と原点との距離）、回転角、視点位置とｚ軸とのなす仰角等を設定するユーザインタフェース領域である。  
図２０に示した本実施形態の挿入形状検出装置８０には挿入具１Ｂに設けられる第１の磁気発生手段である挿入具形状検出ユニット９１と、内視鏡２Ａに設けられる第２磁気発生手段である内視鏡形状検出ユニット９２とが接続されるようになっている。図２６に示すように挿入具１Ｂの挿入具挿入部１１には挿入具形状検出ユニット９１が設けられている。挿入具形状検出ユニット９１は複数のソースコイル９１ａ、９１ｂ、…と、複数の信号線９９ａ等とで構成されている。複数のソースコイル９１ａ、９１ｂ、…は所定の間隔で配設されている。
【０１４１】
一方、図２７に示すように内視鏡２Ａの内視鏡挿入部４を構成する例えば湾曲駒９３ａ、９３ｂ、９３ｃ…には内視鏡形状検出ユニット９２を構成する複数のソースコイル９２ｓ、９２ａ、９２ｂ、…が所定の間隔で設けられている。それぞれのソースコイル９２ｓ、９２ａ、９２ｂ、…からは複数の信号線９９ｂが延出している。
【０１４２】
内視鏡形状検出ユニット９２においては、内視鏡挿入部４を構成する先端硬性部９４、及びこの先端硬性部９４に一体な先端湾曲駒９３ａに対して第１ソースコイル９２ａ、及び第２ソースコイル９２ｂと、先端面形成用ソースコイル９２ｓとが設けられている。第１ソースコイル９２ａと第２ソースコイル９２ｂとは挿入部長手軸に平行に配置されている。これに対して、第１ソースコイル９２ａと先端面形成用ソースコイル９２ｓとは内視鏡挿入部４の挿入部長手軸に対して直交する同一平面上に配置されている。
【０１４３】
なお、本実施形態においてソースコイル９１ａの設置位置は、挿入具挿入部１１の先端面から所定距離離れた位置である。また、第１ソースコイル９２ａ、及び第２ソースコイル９２ｂの設置一致は、内視鏡２Ａの先端面から所定距離離れた位置である。
【０１４４】
そして、図２８に示すように内視鏡２Ａを配置したとき、第１ソースコイル９２ａと先端面形成用ソースコイル９２ｓとを結ぶ矢印Ａと鉛直軸を示す矢印Ｂとが所定角度θだけ傾くように配置されている。言い換えれば、第１ソースコイル９２ａと先端面形成用ソースコイル９２ｓとを結ぶ線上に対して角度θの方向の、該第１ソースコイル９２ａから延出する方向が内視鏡挿入部の上方向に一致している。符号９８はチャンネルチューブである。
【０１４５】
図２０に示すように装置本体８１には、挿入具１Ｂの挿入具挿入部１１に備えられた複数のソースコイル９１ａ、９１ｂ、…から発生した磁界、及び内視鏡２Ａの内視鏡挿入部４に備えられた複数のソースコイル９２ｓ、９２ａ、９２ｂ、…から発生した磁界を、センスコイル（不図示）を介して検出する磁気検出手段である検出部８３が設けられている。検出部８３に検出された信号は、算出手段である挿入具形状算出部８４、及び内視鏡形状算出部８５に設けられている図示しないシステム制御部の制御の基、該信号に対して各種信号処理を行う。このことにより、形状画像表示部８２の画面上に挿入具挿入部１１の挿入形状、及び内視鏡挿入部の挿入形状が表示させる構成、及び作用を有している。この挿入形状検出装置８０には演算回路を有して構成される判別回路８６が設けられている。
【０１４６】
図２９乃至図３３を参照して本実施形態の挿入具形状算出部８４、内視鏡形状算出部８５、及び判別回路８６の作用を説明する。  
図２９に示すように複数のソースコイル９２ａ、９２ｂ、…が備えられた内視鏡挿入部４、及び複数のソースコイル９１ａ、９１ｂ、…が備えられた挿入具挿入部１１が体腔内に配置された状態において、挿入形状検出装置８０がオン状態にされている。すると、図示しないシステム制御部の制御の基、図３１のステップＳ４１に示すように内視鏡形状検出ユニット９２に設けられている第１ソースコイル９２ａの位置情報と先端面形成用ソースコイル９２ｓの位置情報とを基に内視鏡２Ａの鉛直方向Ｖを求める。その後、ステップＳ４２に移行して第１ソースコイル９２ａと先端面形成用ソースコイル９２ｓとを含む平面Ｐｓを求める。
【０１４７】
次いで、ステップＳ４３に移行して平面Ｐｓから挿入具形状検出ユニット９１の第１ソースコイル９１ａまでの距離Ｌを求める。そして、ステップＳ４４に移行し、平面Ｐｓに対して距離Ｌだけ離れた位置の平面Ｐｃを求める。そして、内視鏡２Ａの対物光学系の光学仕様データを基にスコープ鉛直方向Ｖから平面Ｐｃ上の視野範囲９０を演算処理によって求めステップＳ４５に移行する。ステップＳ４５において観察領域９５を決定する。観察領域９５は、図３０に示すように視野範囲９０より指定マージン分だけ狭めた略角錐形状の領域であり、二点鎖線に示す第１の領域４３と、一点鎖線に示す第２の領域４５とを形成される。
【０１４８】
本実施形態においては、ステップＳ４６に示すように挿入具挿入部１１に設けられている第１ソースコイル９１ａが観察領域９５内に位置しているか否かを演算で求め判別回路８６において判定して、例えば、告知手段であるランプ８７を緑色の点灯状態、或いは橙色、赤色の点滅状態にする。
【０１４９】
具体的には、判別回路８６において第１ソースコイル９１ａの位置情報が観察領域９５内の第１の領域４３に位置していると判定したとき、ステップＳ４７に移行してランプ８７を緑色で点灯状態にする。また、判別回路８６において第１ソースコイル９１ａの位置情報が観察領域９５内の第２の領域４５に位置していると判定したとき、ステップＳ４８に移行してランプ８７を橙色で点滅状態にする。これに対して、判別回路８６において、第１ソースコイル９１ａの位置情報が観察領域９５外であると判定したとき、ステップＳ４９に移行してランプ８７を赤色で点灯状態にする。
【０１５０】
なお、本実施形態においては、判別回路８６によって第１ソースコイル９１ａが観察領域９５内に位置していないと判定された場合であっても、挿入具形状算出部８４によって第１ソースコイル９１ａの位置情報が取得されている。このため、判別回路８６で演算処理を行うことによって、例えば図３２、及び図３３に示すように観察領域９５の中心９５ａと、第１ソースコイル９１ａとの距離を求めることや、中心９５ａと、第１ソースコイル９１ａと結ぶ線分８８と観察領域９５との交点８９を求めることができる。
【０１５１】
本実施形態においては、ステップＳ５０に示すように交点８９を交差告知目印９７として表示画面７ｋ上に、前記通過点告知目印と同様に点滅表示させる。このことによって、第１ソースコイル９１ａを中心９５ａ方向に移動させる手元操作を行うことによって、表示画面７ｋ上に挿入具挿入部１１の先端部１３を表示させることができる。
【０１５２】
なお、上述と同様に点滅速度を変化させて、第１ソースコイル９１ａと交差告知目印９７までの距離の遠近を術者に告知するようにしてもよい。
【０１５３】
このように、体腔内に挿入される挿入具の挿入具挿入部に複数のソースコイルを備えた挿入具形状検出ユニットを設ける。また、体腔内に挿入される内視鏡挿入部に内視鏡形状検出ユニットを設ける。この内視鏡形状検出ユニットにおいては、先端側部に第１ソースコイル、第２ソースコイル、及び先端面形成用ソースコイルとを設ける。さらに、挿入具形状検出ユニット、及び内視鏡形状検出ユニットに設けられた各ソースコイルの位置情報を得るための挿入形状検出装置を設ける。この挿入形状検出装置の形状画像表示部８２の近傍等には挿入具形状検出ユニットを構成する第１のソースコイルが画面上のどの領域に位置しているか等を術者に告知するランプを設ける。
【０１５４】
そして、挿入具の挿入具挿入部に処置具を挿通させて、内視鏡観察下で処置を行う際、挿入具挿入部、及び内視鏡挿入部の挿入形状を形状画像表示部に表示させて行う。このとき、挿入具形状算出部によって、挿入具挿入部に設けられている各ソースコイルの位置情報が得られるとともに、内視鏡形状算出部によって内視鏡挿入部に設けられている各ソースコイルの位置情報が得られる。
【０１５５】
また、スコープ鉛直方向Ｖから平面Ｐｃ上の内視鏡の観察範囲は内視鏡の対物光学系の光学仕様データを基に得られる。したがって、挿入具形状検出ユニットの第１ソースコイルが観察範囲内に位置しているか否かを演算処理して判別回路で判別し、その判別結果に基づいて、挿入具形状検出ユニットの第１ソースコイルの位置が画面上のどの領域に対応するか等をランプを所定の点灯状態、或いは点滅状態にして術者に告知することができる。その他の作用、及び効果は上述した実施形態と同様である。
【０１５６】
なお、本実施形態においては、図３４に示すように形状画像表示部８２の画面８２ａ上に独立して湾曲状態が変化する内視鏡挿入部４の挿入形状を表す内視鏡イメージ画像１０１と、独立して湾曲状態が変化する挿入具挿入部１１の挿入形状を表す挿入具イメージ画像１０２とが表示される。
【０１５７】
このため、画面８２ａ上のイメージ画像１０１、１０２を観察することによって湾曲形状を容易に把握することができる。言い換えれば、イメージ画像を観察することによって、それぞれのデバイスの湾曲状態が、最大であるか否か、或いは更に湾曲動作させることが可能であるか否か等の判断を行うことができる。
【０１５８】
このことによって、内視鏡挿入部の位置を変化させて再トライするべきであるとか、いったん、把持部の把持を解除してから再トライを行うべきである等の判断を操作する以前に画面上で判断可能になる。
【０１５９】
なお、上述した実施形態において、目的部位が観察画面上から外れない範囲であれば、内視鏡を処置具の移動に伴って動かす操作を行うようにしてもよい。
【０１６０】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】図１ないし図１４は本発明の第１実施形態に係り、図１は挿入具を説明する図
【図２】挿入具の挿入具挿入部の構成を説明する断面図
【図３】挿入具挿入部の先端部の構成を説明する図
【図４】挿入具と内視鏡とを備えた内視鏡装置の一構成例を説明する図
【図５】撮像素子の撮像面と表示画面との関係を説明する図
【図６】挿入具挿入部の先端部が表示画面上に表示された内視鏡画像を示す図
【図７】指標を介して処置部を監視する位置検出回路、及び判別回路の作用を説明する図
【図８】挿入具挿入部の先端部に設けられた指標を特定する作業例を説明する模式図
【図９】内視鏡装置を構成する内視鏡、及び挿入具を介して把持鉗子を胃内に導入した状態を説明する図
【図１０】挿入具挿入部の先端部に設けられた指標が表示画面の第２領域に表示されている状態を説明する図
【図１１】挿入具挿入部の先端部に設けられた指標が表示画面の第１領域に表示されている状態と、表示画面から外れて撮像面の非表示範囲内に存在する状態を説明するための図
【図１２】挿入具挿入部の先端部に設けられた指標が表示画面の第１領域から枠部分を通過して表示画面から外れたとき、その通過地点を告知する通過点告知目印を説明する図
【図１３】指標の他の構成を説明する図
【図１４】指標の別の構成を説明する図
【図１５】図１５乃至図１９は本発明の第２実施形態にかかり、図１５は挿入具と内視鏡とを備えた内視鏡装置の他の構成例を説明する図
【図１６】処置部の移動制御を説明する図
【図１７】ジョイスティックの概略構成を説明する図
【図１８】制御部による駆動モータの駆動制御を説明する図
【図１９】指標の画面上の位置、及び指標が表示画面の枠部分に停止された状態における移動可能範囲を説明する図
【図２０】図２０乃至図３４は本発明の第３実施形態にかかり、図２０は挿入具と内視鏡とを備えた内視鏡装置の別の構成例を説明する図
【図２１】図２１乃至図２５は特開２００３−２７５１６４号公報に示されている図であって、図２１は挿入部位置検出装置の構成を説明する図
【図２２】ソースコイルとセンスコイルとを説明する図
【図２３】内視鏡形状検出装置の構成を説明するブロック図
【図２４】描写処理を説明するフローチャート
【図２５】表示画面上に一画面モードで表示された内視鏡挿入部の形状を表す出力画像の一例を説明する図
【図２６】挿入具挿入部に設けられた挿入具形状検出ユニットを説明する図
【図２７】内視鏡挿入部に設けられた内視鏡形状検出ユニットを説明する図
【図２８】内視鏡挿入部に設けられた内視鏡形状検出ユニットを構成する第１ソースコイルと、先端面形成用ソースコイルとの配置位置関係を説明する図
【図２９】平面Ｐｃ上に演算処理して求めた視野範囲の一例を説明する図
【図３０】内視鏡の観察領域を説明する図
【図３１】形状検出による処置部の監視を説明する図
【図３２】観察領域の中心と、挿入具挿入部に設けられた第１ソースコイルとの距離や、中心と第１ソースコイルと結ぶ線分と観察領域との交点を求める際の状態を説明する模式図
【図３３】交差告知目印を表示画面上に表示させた状態を説明する図
【図３４】形状画像表示部に表示された形状画像の一例を説明する図
【符号の説明】
【０１６２】
１…挿入具１    ２…内視鏡    ３…内視鏡装置    ４…内視鏡挿入部
４ｂ…湾曲部    ４ｇ…撮像素子    ７ｇ…信号処理部    ７ｈ…位置検出回路
７ｉ…判別回路    ７ｋ…表示画面    ７ｍ…ランプ    
１１ａ…処置具チャンネル    １４…湾曲部    １８ａ…第１湾曲上下ノブ
１８ｂ…第１湾曲左右ノブ    １９ａ…第２湾曲上下レバー    ２７…指標
３０…把持鉗子    ３１…把持部    ４０…撮像面    ４１…観察画像範囲
４２…非表示範囲    ４３…第１の領域    ４４…処置作業領域    
４５…第２の領域    ４６…告知領域    ４７…枠部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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