電動光学カプラを備えた内視鏡ビューシステム
本発明は、電動ズームのカプラを備えた内視鏡ビューシステムにおいて、このカプラが、カメラを内視鏡の近傍端に取り付けるように構成されている。カプラには、スリーブ内に配置した複数のレンズと、第１モータおよび第２モータとが設けられている。第１モータおよび第２モータは、複数のレンズの少なくとも一部をスリーブを基準として移動させる。カプラは、カメラに送られるイメージを光学的にフォーカスするとともに、そのイメージを拡大可能である。このシステムは、イメージをデジタル的にフォーカスするとともに拡大可能にする制御センタを含む。外科医は、単体の制御ユニットでモニタに表示されるイメージを光学的にまた電子的に処理できる。イメージをデジタル的および光学的に変化させることができるので、よりワイド側にズーム可能であるとともに、より広いフォーカス領域を得ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内視鏡ビューシステムに関するものであり、より具体的には、電動光学カプラを備えた内視鏡ビューシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
もし、内視鏡手術が可能ならば、外科医は内視鏡手術で行いたいと思うのが通常である。内視鏡手術を行うにあたっては、内視鏡を人体の手術部位に挿入する。内視鏡は延長チューブであって、外科医はその内視鏡を挿入した人体の部位を目視することができる。外科医が内視鏡で目視し、それによって人体の手術部位に挿入したその他の手術器具を操作する。その他の器具と同様に、内視鏡の発展により侵襲手術が最小限になされるようになった。この種の手術においては、手術部位へ接近するための大なる切開が避けられるようになった。その代わり、外科医は内視鏡やその他の器具を人体の小さな切開部（ポータル）に挿入することになる。内視鏡手術の利点の一つには、切開部が小さいので、術後の治癒すべき人体部位が減少しているところにある。さらに、外部へ開いている患者の内部組織がより少なくなっているので、患者の組織や器官が感染される程度も減少している。
【０００３】
当初は、内視鏡は外科医が手術部位を目視するアイピースのみを備えていた。しかし現代の内視鏡システムは、内視鏡の近傍端にカメラヘッドを取り付けたカメラアセンブリを備えている。そして信号プロセッサがカメラヘッドからの出力信号を入力する。この出力信号は、信号プロセッサによりモニタに表示される電気信号に変換される。このシステムにより、手術室の外科医や手術要員は、モニタを監視することで手術部位を直ちに確認できるようになる。
【０００４】
通常、内視鏡システムは、内視鏡の近傍端とカメラヘッドとの間にレンズアセンブリを備えている。このレンズアセンブリは、内視鏡の近傍端に取り付けたカプラ内に装填している。レンズアセンブリは、カメラヘッド内のトランスデューサにイメージを集中させる一つ以上のレンズを備えている。またレンズアセンブリは、イメージを任意に拡大するように移動する一つ以上のレンズを備えている。
【０００５】
現代のカメラアセンブリは、外科医が要望した通りのイメージを表示するために、カメラヘッドが発信した出力信号を処理することも可能である。特に、かかるアセンブリは、手術部位のイメージを拡大するために出力信号の一部位を拡大可能である。このようなシステムは、２００１年５月１日に付与された米国特許第６，２２４，５４２号（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｃａｍｅｒａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｎｏｎ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｚｏｏｍ）の明細書に開示されており、本参照をもって本願に記載したものとする。
【０００６】
また、これらのアセンブリは、受け取ったカメラヘッド出力信号を補正強化して、取得イメージを明瞭にカメラディスプレイに表示することも可能である。このようなシステムは、２００１年７月２７日に出願した米国特許出願第０９／９１７，４７３号（ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＣＡＭＥＲＡ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＮＯＮ−ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＦＯＣＵＳ）の明細書に開示されており、本参照をもって本願に記載したものとする。
【特許文献１】米国特許第６，２２４，５４２号
【特許文献２】米国特許出願第０９／９１７，４７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来、手術の際、外科医がモニタに表示される手術部位の拡大率（視界領域）を一時的に変更したいと思うこともあるかもしれない。これを実現するために、外科医や手術要員がカプラ内のレンズ位置の調整やビデオ信号プロセッサの拡大率設定の調整が必要になることが多い。この調整により手術の所要時間が延長するとともに、手術部位への注意を逸らすことになる。
【０００８】
また、時には、手術の際に内視鏡システムによる手術部位のイメージの画質が悪化する場合もある。そこで、カプラ内のレンズ位置の再調整および／またはそのカメラ位置でのビデオイメージ処理の再調整が必要となる。さらに、外科医や手術要員がかかる措置を行う必要があるので、外科医が行う手術部位への注意を逸らすことになるし、手術の総時間が延長されてしまいかねない。これは、患者が麻酔状態にある時間を最小限にするために手術をできるだけ迅速に行うという現代の手術目的の一つに反するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、新規性および有用性のある電動ズームカプラを備えた内視鏡ビューシステムに関するものである。この内視鏡ビューシステムはカメラを備えている。カプラはカメラを内視鏡の近傍端に取り付けるように構成されている。モニタが設けられており、カメラが検知したイメージを表示できる。カプラはスリーブ内に複数のレンズを備えている。また、カプラは第１モータおよび第２モータを備えている。第１モータおよび第２モータのそれぞれは、少なくともレンズの一部をスリーブを基準として相対移動させる。カプラは、光学的にイメージの焦点を合わせる（フォーカスする）とともにイメージを拡大することができる。本発明によるシステムは、カプラのレンズ設定を調整するとともにカメラが発するビデオ信号を処理する制御卓を備えている。この制御センタは、デジタル的にイメージの焦点を合わせるとともにイメージを拡大する。
【発明の効果】
【００１０】
このような内視鏡ビューシステムの構造により、外科医は、モニタに表示されるイメージを単独の制御ユニットで光学的にかつ電子的に処理できるようになる。デジタル的および光学的にイメージを変化させることができるので、よりワイド側にズーム可能であるとともに、より広いフォーカス領域を得ることも可能である。さらに、従来の内視鏡システムのように対象物が遠くに移動して焦点外となった場合でも、内視鏡を取り外したり位置を変更したりする必要がない。また、本発明の電動ズームカプラは使用が簡単であり、対象物を迅速にズーム・フォーカスできる。手術部位イメージの拡大および／または焦点調整には手動制御は必要ではないので、手術による時間延長が短縮される。さらに、カプラの全体サイズは従来のカプラと同じである。よって、このカプラは特別なアダプタの必要とせず、既存の内視鏡カメラに使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明は、請求項にその特殊性を示している。上述した本発明の特徴や利点や本発明のその他の特徴や利点は、添付の図面に基づいて次に示す説明を参照することによって、さらによく理解できよう。
【実施例】
【００１２】
図１には、本発明の内視鏡ビューシステム２０が示されている。この内視鏡ビューシステム２０は、内視鏡２２、およびその内視鏡２２の近傍端２４に取り付けたカメラシステム２６を備えている。内視鏡はポータル３２を通って体内に挿入される。カメラシステム２６自体は、内視鏡２２に物理的に取り付けたカメラヘッド２８（図２）を備えている。
【００１３】
カメラヘッド２８内には、手術部位のイメージを構成する光線をビデオ出力信号に変換するトランスデューサ２９が設けられている。本発明の一形態においては、トランスデューサ２９は、イメージを赤・緑・青の三原色成分に分割するプリズムアセンブリを備えている。個々のイメージ成分は独立したＣＣＤ（電荷結合デバイス）に送られる。トランスデューサ２９からの青・緑・青のビデオ出力信号は、それぞれカメラ制御ユニット３４に送られる。このカメラ制御ユニット３４は、カメラヘッド２８からのビデオ出力信号をディスプレイ信号に変換する。カメラ制御ユニット３４は、カメラヘッド２８が取得したイメージ部位を任意に拡大ズームすることができ、これによりイメージの拡大表示が可能となる。
【００１４】
カメラ制御ユニット３４が生成したディスプレイ信号は、外科医が望むイメージを表示するモニタ３６に送られる。またカメラ制御ユニット３４は、モニタ３６に表示されるイメージのピントを合わせることもできる。本発明の内視鏡ビューシステム２０に組み込んだかかるカメラシステム２６には、出願権利譲受人たるストライカーエンドスコピー社（カリフォルニア州サンタクララ）製造の９８８ ３チップカメラがある。このシステムは、２００１年７月２７日に出願した米国特許出願第０９／９１７，４７３号（ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＣＡＭＥＲＡ ＷＩＴＨ ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＮＯＮ−ＭＥＣＨＡＮＩＣ ＦＯＣＵＳ）の明細書に開示されており、本参照をもって本願に記載したものとする。
【００１５】
カメラヘッド２８は内視鏡２２の近傍端２４に取り付けられる。電動ズームのカプラ３８はカメラヘッド２８内に設けられる。既に述べたように、カプラ３８は、カメラヘッドのトランスデューサへ送られるイメージの焦点を合わせる（フォーカスする）ために移動する複数のレンズを備えている。またこのレンズは、カメラヘッドのトランスデューサへ送られるイメージを拡大すべく任意に移動可能でもある。カプラ３８は、任意にレンズを移動させる一つ以上のモータ１２８、１３８（それぞれ図２、図８を参照）を備えている。モータを駆動する付勢信号は、カメラ制御ユニット３４により発生している。カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８からレンズの相対的位置を示す信号を受け取る。
【００１６】
外科医は、手術室の制御センタ４２で、内視鏡ビューシステム２０により表示された手術部位のイメージを調整できる。制御センタ４２は、タッチスクリーンや音声指令に反応してカメラ制御ユニット３４に信号を発信する。制御センタ４２からの信号に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８内のレンズを適切な拡大位置に設定する。あるいは、制御センタ４２からの指令に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、トランスデューサ２９に送られるイメージを再フォーカスするよう、あるいは適切に位置するようにレンズを再設定する。また、制御センタ４２からの指令に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、カメラヘッドのトランスデューサ２９から受け取った信号を処理し、モニタ３６に表示される最終取得イメージをデジタル補正、ピント合わせ、および／または任意拡大する。
【００１７】
図２および図３に示すように、カメラヘッド２８はケース４０を備えている。クランプ５０はケース４０の遠方端４６に取り付けられ、それによりカメラヘッド２８を内視鏡２２の近傍端に取り外し可能に取り付けることができる。トランスデューサ２９およびカプラ３８は、ケース４０内に設けられる。
【００１８】
カプラ３８は、長手方向軸５４を有するメインスリーブ５２を備えている。複数のレンズ６０、６２、６４、６６、６８は、メインスリーブ５２内を移動可能である。このレンズ６０〜６８は、メインスリーブ５２を基準として、また各レンズを基準として相対的に移動する。詳述したように、メインスリーブ５２の近傍端から順に、第１レンズ６０は凹レンズ、第２レンズ６２は凹凸レンズ、第３レンズ６４は両凸レンズ、第４レンズ６６は両凹レンズ、第５レンズ６８は両凸レンズである。レンズ６０〜６８は、それらがメインスリーブ５２および各レンズを基準に移動した場合は、トランスデューサ２９に送られるイメージ拡大率が変化するように形成されている。これに対し、レンズ６０〜６８がメインスリーブ５２のみを基準として移動する場合は、カメラヘッドのトランスデューサ２９の表面に現れるイメージ焦点が変化する。
【００１９】
この５つのレンズ６０〜６８は、カプラ３８内において環状のレンズホルダにより支持されている。第１レンズ６０および第２レンズ６２は、第１レンズホルダ７０に取り付けられる。第１レンズホルダ７０は、径方向外側に向かうピン７６を備えている。第２レンズホルダ７２は、第３レンズ６４を支持する。ピン７８は第２レンズホルダ７２に含まれる。第４レンズ６６および第５レンズ６８は、第３レンズホルダ７４に取り付けられている。第３レンズホルダ７４はピン８０を備えている。
【００２０】
レンズホルダ７０〜７４は、メインスリーブ５２内のレンズスリーブ８２により移動可能に支持される。このレンズスリーブ８２は、図４に示すように、長手方向軸５４に沿って軸方向に移動する。以下説明するように、カプラ３８は、レンズスリーブ８２が長手方向軸５４周囲を回転しないように構成されている。レンズスリーブ８２は近傍端８４および遠方端８６を備えている。レンズスリーブ８２には、４つの螺旋状スロットを備えており、それぞれスリーブの円周を半分だけ延長している。これらのスロットは、近傍端８４側から遠方端８６側へ向かって、第１スロット８８、第２スロット９０、第３スロット９２、第４スロット９４を備えている。
【００２１】
ピン７６は、第１スロット８８を延長しており、第１レンズホルダ７０をレンズスリーブ８２に結合する。またピン７８は、第２スロット９０を延長しており、第２レンズホルダ７２をレンズスリーブ８２に結合する。ピン８０は、第３スロット９２を延長しており、第３レンズホルダ７４をレンズスリーブ８２に結合する。スロット８８〜９２のそれぞれは、各ピン７６〜８０がスライドできる寸法になっている。
【００２２】
図４に最も良く示されているが、スロット８８〜９２の第１端は、レンズスリーブ８２の長さを延長する第１線で終結している。スロット８８〜９２の第２端は、レンズスリーブ８２の長さを延長する第２線を中心にしている。スロット８８〜９２のそれぞれの垂直距離により、レンズホルダ７０〜７４ひいてはレンズ６０〜６８が移動可能な垂直距離が制限されることになる。
【００２３】
さらにレンズスリーブ８２は、スロット８８、９０、９２の傾斜角が異なるように形成されている。ピン７６およびピン７８がそれぞれスロット８８およびスロット９０を移動する場合には、第１レンズ６０・第２レンズ６２と第３レンズ６４との間の垂直距離が変化する。同様に、ピン７８およびピン８０がそれぞれスロット９０およびスロット９２を移動する場合には、第３レンズ６４と第４レンズ６６・第５レンズ６８との間の垂直距離が変化する。同様に、ピン７６およびピン８０がスロット８８およびスロット９２を移動すると、それぞれ第１レンズ６０・第２レンズ６２と第４レンズ６６・第５レンズ６８との間の垂直距離が変化する。このように、レンズ６０〜６８はメインスリーブ５２の一定点を基準にして移動する場合には、各レンズを基準に相対的に移動することになる。
【００２４】
図２および図５に示すように、駆動スリーブ９６は、メインスリーブ５２とレンズスリーブ８２との間に嵌入される。この駆動スリーブ９６は、カプラ３８内で長手方向軸５４周囲を回転する。駆動スリーブ９６は近傍端９８および遠方端１００を有している。駆動スリーブ９６をカプラ３８に配置した場合、遠方端１００はレンズスリーブ８２の第４スロット９４の上方で終結する。長手方向スロット１０２は、駆動スリーブ９６の近傍端９８から遠方端１００へと延長する。ボア１０４は、駆動スリーブ９６の近傍端９８を貫通している。このボア１０４は、駆動スリーブ９６の周囲を長手方向スロット１０２から約９０度偏倚している。駆動スリーブ９６は、長手方向スロット１０２がスロット８８〜９２上に配置されるよう、レンズスリーブ８２を包囲する。
【００２５】
図７ａおよび図７ｂに示すように、ピン７６〜８０は、駆動スリーブ９６の長手方向スロット１０２を延長する。駆動スリーブ９６が回転すると、ピン７６〜８０がスロット８８〜９２内を移動するとともにレンズスリーブ８２を基準として回転する。ピン７６〜８０が回転すると、それに応じてレンズホルダ７０〜７４も回転する。レンズホルダ７０〜７４が回転すると、レンズ６０〜６８もメインスリーブ５２を基準として回転する。スロット８８〜９２の傾斜角が異なっているので、レンズ６０〜６８は各レンズを基準として移動することになる。
【００２６】
上に示したように、レンズ６０〜６８が各レンズを基準としておよびメインスリーブ５２を基準として移動した場合、カメラヘッドのトランスデューサ２９に送られるイメージの拡大率は変化する。駆動スリーブ９６が回転した場合、上記のようにレンズ６０〜６８の配置が変化する。そして、駆動スリーブ９６の回転限界によって、カプラ３８の拡大ズーム率の限界が定まることになる。
【００２７】
図２に示すように、メインスリーブ５２は駆動スリーブ９６上を包囲する。メインスリーブ５２は、近傍端５６と遠方端５８を有している。さらに図６に示すように、近傍スロット１０６は、メインスリーブ５２の近傍端５６を延長している。遠方スロット１０８はメインスリーブ５２の遠方端５８を延長している。近傍スロット１０６と遠方スロット１０８の両方は、長手方向軸５４の直角方向に指向している。近傍スロット１０６は、メインスリーブ５２の周囲を半分だけ延長している。また遠方スロット１０８も、メインスリーブ５２の周囲を半分だけ延長しているが、近傍スロット１０６から９０度だけ偏倚している。
【００２８】
カプラ３８を組み立てた場合、駆動スリーブ９６のボア１０４は、メインスリーブ５２の近傍スロット１０６と位置が揃う。駆動スリーブ９６は、近傍スロット１０６およびボア１０４を通って延長するピン１１０により、メインスリーブ５２に保持される。このように駆動スリーブ９６は、駆動スリーブ９６がメインスリーブ５２を基準として平行移動しないようにしてメインスリーブ５２へ結合される。
【００２９】
近傍スロット１０６のピン１１０が回転すると、駆動スリーブ９６が長手方向軸５４周囲を回転する。駆動スリーブ９６は、その遠方端１００がメインスリーブの遠方スロット１０８より上に位置するような寸法となっている。駆動スリーブ９６の回転の限界は、近傍スロット１０６のアーチ状の周囲により定まることになる。近傍スロット１０６はカプラ３８のメインスリーブ５２周囲を半分だけ延長しているので、駆動スリーブ９６は１８０度回転可能である。
【００３０】
ピン１１２は、メインスリーブ５２の遠方スロット１０８を通り、レンズスリーブのスロット９４にまで延長する。したがって、ピン１１２はレンズスリーブをメインスリーブ５２内に保持する。ピン１１２は、メインスリーブの遠方スロット１０８内を移動可能である。ピン１１２が移動すると、スロット９４を構成するレンズスリーブ８２の表面に作用する。ピン１１２を使用すると、駆動スリーブ９６がロックされる。したがって、駆動スリーブ９６は、レンズホルダ７６、７８、８０の回転を防止する。レンズホルダのピン７６、７８、８０は、このようにレンズスリーブ８２の回転を防止する回転防止ピンとして機能する。その結果、ピン１１２がレンズスリーブ８２の近傍表面を移動すると、この表面はカム面として機能する。より具体的には、レンズスリーブは回転不能なので、ピン１１２の力の結果、レンズスリーブ８２は長手方向軸５４に沿って軸方向に移動することになる。レンズスリーブ８２の長手方向の移動により、レンズホルダのピン７６・７８・８０、レンズホルダ７０・７２・７４、レンズ６０〜６８が同様に移動する。
【００３１】
レンズスリーブ８２の水平移動の限界は、第４スロット９４の第１端・第２端間の垂直距離によって定まる。
【００３２】
レンズスリーブ８２が駆動スリーブ９６を基準として軸方向に移動する場合、ピン７６〜８０は、長手方向スロット１０２内を水平移動する。したがって、レンズ６０〜６８は、レンズスリーブ８２とともに軸方向に移動する。既に述べたように、レンズ６０〜６８がメインスリーブ５２を基準として移動する場合、トランスデューサ２９へ送られるイメージのフォーカスが変化する。したがって、カプラ３８の光学的なフォーカスの限界は、レンズスリーブ８２の水平移動の限界により定まることになる。
【００３３】
図３に戻るが、ズーム調整リング１１４は、メインスリーブ５２の近傍端５６に装着される。ピン１１０は、ボア１０４から近傍スロット１０６を通り、ズーム調整リング１１４まで延長する。したがって、ズーム調整リング１１４および駆動スリーブ９６は共に長手方向軸５４周囲を回転する。ズーム調整リングギヤ１１６は、ズーム調整リング１１４に取り付けられる。
【００３４】
フォーカス調整リング１１８は、メインスリーブ５２の遠方端５８に装着される。ピン１１２は、第４スロット９４からメインスリーブ５２の遠方スロット１０８を通り、フォーカス調整リング１１８まで延長する。レンズスリーブ８２は、フォーカス調整リングの回転とともに移動する。フォーカス調整リング１１８は、フォーカス調整リングギヤ１２０を備えている。
【００３５】
モータケース１２２はメインスリーブ５２に装着される。ズームモータアセンブリ１２６およびフォーカスモータアセンブリ１３６は、モータケース１２２内に搭載されている。ズームモータアセンブリ１２６は、ズームモータ１２８の出力を制御するズームギヤボックス１３０を備えている。ズームモータ軸１３２はズームギヤボックス１３０の反対端に連結している。ズームスパーギヤ１３４はズームモータ軸１３２周囲に配置している。ズームモータ１２８は、ズームスパーギヤ１３４がメインスリーブ５２の近傍端５６付近に位置するように配置している。ズームスパーギヤ１３４は、ズーム調整リングギヤ１１６と係合するように構成されている。ズームスパーギヤ１３４が回転すると、それに対応してズーム調整リング１１４が回転する。
【００３６】
フォーカスモータアセンブリ１３６は、ズームモータアセンブリ１２６と実質的に同じものである。フォーカスモータアセンブリ１３６は、フォーカスギヤボックス１４０と連結したフォーカスモータ１３８を備えている。フォーカスモータ１３８は、フォーカスモータ軸１４２も備えている。フォーカススパーギヤ１４４は、フォーカスモータ軸１４２周囲に位置している。フォーカスモータ１３８は、フォーカススパーギヤ１４４がメインスリーブ５２の遠方端付近に位置するように配置している。フォーカススパーギヤ１４４は、フォーカスリングギヤ１２０と係合するように構成されている。フォーカススパーギヤ１４４が回転すると、それに対応してフォーカス調整リング１１８が回転する。
【００３７】
ズームモータ１２８およびフォーカスモータ１３８は、本発明のカプラ３８が従来のカプラと同等のサイズとなるように、比較的小型（高さ０．５インチ（約１２．７ｍｍ）未満）であることが好ましい。このサイズのモータは、約１０万ｒｐｍもの高速出力が可能であるものの、トルクが比較的小さいのが通常である。そこで、ズームギヤボックス１３０およびフォーカスギヤボックス１４０は、遊星ギヤ列を備えている。この遊星ギヤ列は、ズームモータ軸１３２およびフォーカスモータ軸１４２の出力トルク量を増加する減速ギヤとして機能する。さらに、適切なモータならばどのモータを使用してもよいが、ズームモータ１２８およびフォーカスモータ１３８は、三相モータが好ましい。
【００３８】
図８に最も良く示されているが、カプラ３８は、カプラ３８内のレンズ位置を検出する複数のセンサを備えている。ズーム設定センサ１４６は、ズームスパーギヤ１３４付近たるモータケース１２２のスロット１４８に位置している。フォーカス設定センサ１５２は、フォーカススパーギヤ１４４付近たるモータケース１２２のスロット１５４に位置している。ズーム設定センサ１４６もフォーカス設定センサ１５２も、カメラ制御ユニット３４に電気的に連結している。このズーム設定センサ１４６およびフォーカス設定センサ１５２は、カプラ３８内のレンズ配置に応じた信号をこの電気的結線を通じてカメラ制御ユニット３４に出力する。本発明の一形態においては、ズーム設定センサ１４６およびフォーカス設定センサ１５２は、ホール効果センサである。カメラ制御ユニット３４が光学的ズーム限界および光学的フォーカス限界に達したと判断した場合には、このカプラの状態を表すデータを制御センタ４２に転送する。
【００３９】
図８に示すように、二つのマグネット１５０がズーム調整リング１１４に取り付けられている。マグネット１５０は、カプラ３８の光学ズームの限界に相当するところに位置している。ズーム調整リング１１４が回転すると、マグネット１５０の一つがズーム設定センサ１４６に接近する。
【００４０】
ズーム設定センサ１４６がマグネット１５０の一つを検知した場合、ズーム設定センサ１４６はカメラ制御ユニット３４に信号を送る。この信号の強度は、マグネット１５０のズーム設定センサ１４６への接近に応じて変化する。この信号に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置を判断する。信号強度においてレンズが光学ズーム限界位置の一つにあることを示した場合、カメラ制御ユニット３４はズームモータ１２８を停止する。カメラ制御ユニット３４は、依然としてズームモータ１２８を作動させレンズ６０〜６８を反対方向に移動可能である。
【００４１】
図８に示すように、二つのマグネット１５６が、フォーカス調整リング１１８に取り付けられている。マグネット１５６のそれぞれは、そのフォーカス設定センサ１５２に対する位置がレンズスリーブ８２の一方向における最大移動可能距離となるように、フォーカス調整リング１１８内に位置している。すなわち、マグネット１５６のそれぞれは、レンズ６０〜６８がフォーカス限界の一つに達した場合にフォーカス設定センサ１５２が適切な信号をカメラ制御ユニット３４に伝送するように位置している。
【００４２】
フォーカス設定センサ１５２の出力信号は、カメラ制御ユニット３４に伝送される。この出力信号の状態に基づき、カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置を判定する。信号強度においてレンズがカプラ３８での光学的なフォーカス限界にあることを示した場合、カメラ制御ユニット３４はフォーカスモータ１３８を停止する。カメラ制御ユニット３４は、もはや、この方向にレンズ６０〜６８を移動するようにフォーカスモータ１３８を駆動しない。ただし、カメラ制御ユニット３４は、反対方向にレンズ６０〜６８を移動するために、ズームモータ１２８の駆動を妨げない。
【００４３】
あるいは、さらにマグネットをズーム調整リング１１４およびフォーカス調整リング１１８の付近に追加配置することもできる。図８の実施例において、それぞれの調整リングに取付けたマグネットは、同じ磁界強度でありうる。しかし図９に示すように、異なった磁界強度を有するマグネットをカプラ３８に追加配置することもできる。例えば、図９に示すように、異なった磁界強度や極性を有する一連のマグネットを調整リング１１４および１１８のうちの一方又は双方に設けることができる。カメラ制御ユニット３４は、フォーカス設定センサ１５２が伝送した信号強度を評価して、カプラ３８の光学的限界内におけるマグネットの配置を判定する。
【００４４】
例えば、ズームの増分に応じて、たくさんの追加マグネット１５０をズーム調整リング１１４周囲に設けることができる。第１マグネットは１．２５倍、第２マグネットは１．５倍の拡大率の位置といったように続いて配置できる。ズームアウトまたはズームインの指令を与えるよりというよりは、むしろ外科医は直接カプラ３８に１．５倍のズームを行わせる。この場合、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４にズームモータ１２８を駆動する信号を送る。ズーム設定センサ１４６は、マグネット１５０の接近に応じて、カプラ指令センタ４０にレンズ位置信号を伝送する。信号強度は、マグネット１５０の接近やマグネット１５０の検出磁界強度に基づいている。ズーム設定センサ１４６からの信号においてレンズ６０〜６８が要望の配置になったことを表す場合、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４にズームモータ１２８を停止する信号を送る。
【００４５】
カメラ制御ユニット３４内の分岐回路は、図１０に示されている。カメラ制御ユニット３４は、電子シャッタ２０２を備えている。この電子シャッタは、カメラ制御ユニット３４に一体化したＣＣＤのピクセルをゲート制御（スキャン）して、各ピクセルの電荷を取得する。電子シャッタ２０２は、この電荷量に基づき、取得イメージの原色成分を表す個別の青・緑・青の出力信号を発生する。これらの青・緑・青出力信号は、個別に増幅される。図１０においては、単独の増幅器（Ａ）２０４がこの増幅を行うものとして示されている。しかし、各原色信号を任意に増幅または減衰させる別個の複数の増幅器を設けることもできることは理解されよう。これらの増幅器は、トランスデューサ２９からの三原色信号が電子シャッタ２０２に送られる前にかかる信号を増幅するアナログ増幅器でもよい。
【００４６】
また、カメラ制御ユニット３４は、光センサ回路（ＬＳ）２０６も備えている。この光センサ回路２０６は、カメラヘッド２８が取得した手術部位の光を表す出力信号を電子シャッタ２０２から受け取る。
【００４７】
増幅器２０４による信号は、ビデオ信号処理部２０７に送られる。通常、このビデオ信号処理部２０７は、デジタル信号処理装置である。ビデオ信号処理部２０７は、種々の処理の内でもとりわけ、取得イメージの拡大部位を生成すべく個々のピクセル信号間へ挿入可能である。このビデオ信号処理部２０７の出力信号は、イメージを構成する出力信号となり、モニタ３６へ送られる。
【００４８】
電子シャッタ２０２、増幅器２０４、光センサ回路２０６、およびビデオ信号処理部２０７は、マイクロ制御装置２０８に連結している。光センサ回路２０６は、このマイクロ制御装置２０８に手術部位の光レベルを示す信号を送る。この入力変数や他の変数に応じて、マイクロ制御装置２０８は、電子シャッタ２０２がＣＣＤのピクセルのゲート処理率を決定するとともに、増幅器２０４の三原色信号に対する増幅量または減衰量を決定する。またマイクロ制御装置２０８は、ビデオ信号処理部２０７によるビデオ信号処理も制御する。
【００４９】
また、マイクロ制御装置２０８は、入力信号として、ズーム設定センサ１４６およびフォーカス設定センサ１５２からの出力信号を受け取る。カメラ制御ユニット３４内には、ズーム駆動部２１０も設けられている。このズーム駆動部２１０は、選択的に付勢信号をズームモータ（Ｍ）１２８に適用する。フォーカス駆動部２１２も設けられている。このフォーカス駆動部２１２は、選択的に付勢信号をフォーカスモータ（Ｍ）１３８に適用する。マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０およびフォーカス駆動部２１２が送るモータ付勢信号を調整する。
【００５０】
また、カメラ制御ユニット３４は、グラフィックジェネレータ２１４も備えている。これにより、カメラ制御ユニット３４がモニタ３６にメッセージを表示できるようになる。マイクロ制御装置２０８は、グラフィックジェネレータ２１４に指令を発し、任意のメッセージを生成させる。図１０において、グラフィックジェネレータ２１４により発生する出力信号は、ミキサ２１６によって、ビデオ信号処理部２０７から出力されたディスプレイ信号に印加される。
【００５１】
図１１〜１３に基づき、内視鏡ビューシステム２０の作用を説明する。図１１は、内視鏡ビューシステム２０の手術部位拡大ズームイン指令に対する反応を示す図である。ここに記載した制御センタ４２は、タッチスクリーンまたは音声指令を受領できることを思い出されたい。ただし、本発明のカプラ３８は、制御センタが指令を受領できる適切な方法ならば、どのような方法でも使用可能である。さらに、指令実行時にはいつでも外科医が停止指令をなしえ、制御センタ４２の動作完了を妨げることができる。
【００５２】
図１１に示すように、表示される手術部位のイメージに対するズームイン指令を外科医から受け取る（ステップ２５０）。この指令に応じて、カメラ制御ユニット３４のマイクロ制御装置２０８は、まずカプラ３８が最大光学ズームの位置にあるか否かを判断する（ステップ２５２）。この判断は、ズーム設定センサ１４６から受領した出力信号に基づいて、マイクロ制御装置２０８が行う。もしカプラ３８が最大光学ズーム位置になければ、カメラ制御ユニット３４は、付勢信号をズームモータ１２８に適用する（ステップ２５４）。
【００５３】
レンズ６０〜６８の位置がカプラ３８内で変化するので、カメラ制御ユニット３４のマイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６からの信号を入力する。この信号を受け取ると、マイクロ制御装置２０８は、まずレンズ６０〜６８が要望の拡大率にまで移動したか否かを判断する（ステップ２５６）。この判断は、ズームモータ１２８の駆動時間の計測値によりなされる。あるいは、この判断は、ズーム設定センサ１４６からの信号が要望のレンズ位置移動があったことを示すかどうかで判断してもよい。もしレンズの位置が適切であるならば、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を停止するよう信号を発する（ステップ２５８）。
【００５４】
もし、レンズが要望の位置まで移動していない場合は、マイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６からの信号評価を継続し、レンズ６０〜６８が最大光学ズーム位置に達したか否かの判断を継続する（ステップ２６０）。もし、信号がこの最大ズーム限界に至ったことを示している場合、カメラ制御ユニット３４は、二つの処理を行う。第一に、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を停止する信号を送る（ステップ２６２）。これにより、ズームモータ１２８をズーム調整リング１１４がもはやそれ以上回転不可能な方向に駆動することにより生じるズームモータ１２８の過剰な摩耗を避けることができる。次に、マイクロ制御装置２０８は、グラフィックジェネレータ２１４にズーム限界に達したというメッセージを上書き表示するための信号を送る（ステップ２６４）。グラフィックジェネレータ２１４は、ミキサ２１６によりディスプレイ出力信号を印可して、モニタ３６にメッセージを上書き表示する。もし外科医がさらに拡大したいと思う場合は、制御センタ４２でかかる命令を入力することになる。
【００５５】
上記から明らかなように、ステップ２５２の実行において、カプラのレンズが最大ズーム位置にあるとカメラ制御ユニット３４が判断する場合がある。この状態の場合は、マイクロ制御装置２０８は、ビデオ信号処理部２０７にモニタ３６へのイメージをデジタル的に拡大するよう信号を送る（ステップ２６６）。このデジタル拡大イメージは、モニタ３６に表示される（ステップ２６８）。カメラ制御ユニット３４は、グラフィックジェネレータ２１４をしてモニタ３６にイメージがデジタル的に拡大された旨を示すメッセージを表示させる。
【００５６】
図１２は、内視鏡ビューシステム２０の手術部位におけるズームアウト指令に対する反応が示されている。外科医が制御センタ４２にズームアウト指令を入力し（ステップ２８０）、カメラ制御ユニット３４にズームアウト指令が伝送される。この制御ユニット状態フラグに基づき、マイクロ制御装置２０８は、モニタ３６に表示されるイメージかデジタル拡大されているか否かを判定する（ステップ２８２）。イメージがデジタル拡大されていない場合は、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を駆動する信号を送る（ステップ２８４）。これにより、カプラレンズは、トランスデューサ２９に送られるイメージの拡大率を減少させるように移動する。
【００５７】
カプラ３８が光学的にイメージ拡大を調整する場合、カメラ制御ユニット３４は、レンズ６０〜６８の配置を監視する。レンズ６０〜６８の配置は、マイクロ制御装置２０８がズーム設定センサ１４６から受領した信号に基づいて監視する。マイクロ制御装置２０８は、この信号を評価してカプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置を判断する。
【００５８】
マイクロ制御装置２０８は、イメージ拡大率が要望のレベルになったか否かを判断する（ステップ２８６）。この判断は、どのくらいの時間、ズームモータ１２８が駆動したかによってなされる。あるいは、この判断は、ズーム設定センサ１４６からの出力信号変化に基づいたカプラのレンズ移動距離を評価することでなされる。拡大率が適切に減少した場合は、マイクロ制御装置２０８はズーム駆動部２１０にズームモータ１２８の駆動を停止する信号を送る（ステップ２８８）。
【００５９】
もし、拡大率が要望のレベルにまで変更されない場合は、マイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６の信号によりカプラ３８内のレンズ位置の監視を継続する。
【００６０】
マイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６からの信号を評価して、レンズ６０〜６８の最小光学的拡大率に達したか否かを判断する（ステップ２９０）。もし信号が最小ズーム限界に達したことを示している場合、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を停止する信号を送る（ステップ２９２）。最小ズーム限界に達したことを外科医に知らせるようにすることもできる。それからカメラ制御ユニット３４は、レンズ状態の信号を制御センタ４２に伝送する（ステップ２９４）。もし最小ズーム限界に達していない場合、マイクロ制御装置２０８はカプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置監視を継続する。
【００６１】
ステップ２８２に戻るが、もしイメージがデジタル拡大されている場合は、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４にイメージ再処理をする指令を送る（ステップ２９６）。それからビデオ信号処理部２０７によりイメージがデジタル再処理される。このときマイクロ制御装置２０８は、ズームアウト機能は光学的にではなくデジタル的に行われている旨外科医に対して表示をするようにグラフィックジェネレータ２１４に信号を送る。
【００６２】
図１１及び図１２は、カメラ制御ユニット３４がズームイン指令またはズームアウト指令を受領したときの内視鏡ビューシステム２０の反応を示すものである。また内視鏡ビューシステム２０は、モニタ３６に表示されるイメージを光学的にまたは電子的に再フォーカスする。この再フォーカスは、カメラ制御ユニット３４の監視の結果なされるか、あるいは制御センタ４２が指令を受け取ったことに応じてなされる。
【００６３】
図１３は、内視鏡ビューシステム２０によるモニタ３６に表示されるイメージのオートフォーカスを行うステップを示すものである。マイクロ制御装置２０８は、ビデオ信号処理部２０７が生成する出力イメージ信号に基づき、イメージの焦点が合っているか否かを判断する（ステップ３００）。この判断は、イメージを構成する信号のエネルギレベルを監視することでなされる。イメージの焦点が最初に合ったときに、外科医が制御センタ４２にこの状態を指定する指令を入力する。このとき、マイクロ制御装置２０８は、イメージエネルギレベルを示すデータを記憶する。もしイメージのフォーカスが外れた場合は、イメージ指定のエネルギレベルが変化する。マイクロ制御装置２０８は、このエネルギレベルの変化をイメージのフォーカスが変化したと解釈する。
【００６４】
あるいは、ビデオ信号処理部２０７が輪郭検出ソフトウェアを使用して、取得イメージの２項目間の輪郭を示す信号のシャープさを監視することもできる。通常、このソフトウェアは、イメージの個々の部分を比較する（明るさが大きく変化する周囲部分は、輪郭を構成するとされる）。このソフトウェアにおいて輪郭がぼけていると示した場合は、ビデオ信号処理部２０７またはマイクロ制御装置２０８は、イメージの焦点が外れたと認識する。
【００６５】
もし、マイクロ制御装置２０８がイメージの焦点が外れていないと判断した場合は、処理はなされない。マイクロ制御装置２０８は、手術の際にイメージのフォーカス状態を監視し続ける。
【００６６】
マイクロ制御装置２０８がイメージの焦点が外れたと判断した場合は、ステップ３０２に進む。このステップ３０２では、マイクロ制御装置２０８は、イメージぼけが大きいか小さいかを判断する。この判断は、イメージを構成する信号のエネルギレベルの変化度合いを評価することでなされる。特に、大きなエネルギレベル変化は、ぼけが大きいものとして認識される。あるいは、この判断は、ディスプレイ信号を構成するイメージ輪郭ぼけの程度を評価することでもなしうる。
【００６７】
もし、イメージぼけが大きい場合は、イメージを光学的に再フォーカスする。マイクロ制御装置２０８は、フォーカスモータ１３８を駆動する信号をフォーカス駆動部２１２に送る（ステップ３０４）。フォーカスモータ１３８が駆動したら、マイクロ制御装置２０８は、レンズの位置を監視する。フォーカスマグネット１５６の接近度合いに基づいて、フォーカス設定センサ１５２は、マイクロ制御装置２０８にレンズ６０〜６８の配置に関する信号を送る。
【００６８】
この信号を受け取ってから、マイクロ制御装置２０８は、カプラ３８の最大又は最小フォーカス限界に至ったか否か判断する（ステップ３０６）。もしこの限界に至っていない場合は、イメージのフォーカスは、さらに光学的に調整される。あるいは、イメージのフォーカスが再び合った場合は、制御センタ４２で入力した指令により、フォーカスモータを停止するとともにカプラのレンズを移動させることになる（このステップは示されていない）。マイクロ制御装置２０８は、フォーカス設定センサ１５２からの信号に基づきレンズ６０〜６８の位置監視を継続する。もし最大又は最小フォーカス限界に達した場合、マイクロ制御装置２０８は、フォーカス駆動部２１２にフォーカスモータ１３８を停止する信号を送る（ステップ３０８）。このとき、マイクロ制御装置２０８は、グラフィックジェネレータ２１４にフォーカス限界に達した旨をモニタ３６に表示するよう信号を送ることもできる。これは、別の方法、例えば音声メッセージでなすこともできる。
【００６９】
ステップ３０２に戻るが、もしイメージぼけが小さい場合は、マイクロ制御装置２０８は、カメラヘッド２８にイメージを電子的に補正するよう信号を送る（ステップ３１２）。イメージが電子的に補正されたら、マイクロ制御装置２０８は、モニタ３６に送られるイメージを監視して、フォーカスが合っているか否かを判断する（ステップ３１４）。もしイメージの焦点が合うと、マイクロ制御装置２０８は、カメラヘッド２８にイメージの電子的補正を終了する信号を送る（ステップ３１６）。もしイメージの焦点が合っていない場合は、マイクロ制御装置２０８はフォーカスモータ１３８を駆動して、レンズを光学的に再フォーカスするためにレンズをリセットし、それからステップ３０４を実行する。
【００７０】
すなわち、電子的フォーカス回路が出力表示信号の質をこれ以上改善できないという状態に達した場合に、内視鏡ビューシステム２０はステップ３０４を実行することが理解されよう。この回路は、かかる状態に達した場合に、マイクロ制御装置２０８にフィードバック信号を供給する。あるいは、フォーカス回路に送られる指令を監視することで、マイクロ制御装置２０８は、いつ電子的フォーカス回路がもはや画質を改善できないという状態に達したかを内部的に判断する。
【００７１】
既に述べたように、外科医は、イメージフォーカスをさらに調整したいと望むかもしれない。この場合、外科医はフォーカス指令を送ることができる。すなわち、図１３のステップ３００は、制御センタ４２が指令を受け取ったか否かに変更してもよい。特定の指令、例えば「電子フォーカス」という指令に基づき、外科医は、制御センタ４２を通じて、まずカメラ制御ユニット３４が電子的補正を行うようにする。あるいは、「フォーカスイン」、「フォーカスアウト」指令に応じて、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４がレンズを内視鏡２２の前後に選択的に移動させるようにする。
【００７２】
以上の記載は、単に例示目的であって、請求項の範囲から逸脱しない範囲内では本発明の別の実施例は可能であることは理解されよう。例えば、ホール効果センサ以外のセンサを監視に用いることもできる。かかるセンサには、ズーム調整リング１１４およびフォーカス調整リング１１８の回転位置を監視する光学センサが含まれる。あるいは、電位差計を使用してかかるリング位置を監視することもできる。
【００７３】
さらに、タッチスクリーンおよび音声指令を入力可能な制御センタ４２とともに使用する内視鏡ビューシステム２０について記載したが、本発明は、かかるシステムに限定されない。例えば、制御センタ４２に連通した一つ以上のスイッチやペダルの移動を通じてズーム指令およびフォーカス指令を入力できる。
【００７４】
また、特定の個々のレンズを備えたレンズシステムについて記載したが、適切ならばいかなるレンズおよび／またはレンズシステムを使用可能である。例えば、記載したカプラ３８は、ズーム指令およびフォーカス指令に反応して全部が位置を変えるレンズ６０〜６８を備えている。これに代えて、カプラ３８は、イメージを拡大する一連の第１レンズと、イメージフォーカスを調整する一連の第２レンズとを備えることも可能である。さらに、本発明は３つのレンズホルダに支持された５つのレンズを備えたものが例示されたが、この配置は変更可能である。
【００７５】
さらに、上記の制御プロトコルは例示であって限定されるものではないことは理解されよう。例えば、本発明の内視鏡ビューシステムは、トランスデューサ２９に送られるイメージ拡大をリセットするためにカプラのレンズを移動させる前にまずイメージのデジタル拡大ズームを行うことが好ましい場合は、いくつかの形態がありうる。本発明のある形態においては、「ズームアウト」処理は、表示信号のデジタル拡大をリセットする前に、カプラレンズをリセットすることから開始する。
【００７６】
同様に、本発明のある形態においては、フォーカスが少しだけ外れた場合のイメージ補正は、カプラレンズをリセットすることでなされる。本発明のこの形態においては、大きな再フォーカスは、カメラ制御ユニット３４内のビデオ信号処理回路によって行われる。
【００７７】
あるいは、このシステムのイメージ処理は連続的に行われず、まず光学的に、それから電子的に行う、あるいはその逆に行われる。かかるシステムのある形態においては、例えば、まず電子的フォーカスを少し変更することで再フォーカスする。この変更によっても画質改良できなかった場合は、このシステムは、カプラレンズを少し移動させ、それから別の電子的フォーカスルーチンを実行する。イメージのズームイン・ズームアウトは、レンズ移動および電子フォーカス再調整を介して、同様に行われる。
【００７８】
同様に、カプラは常にカメラヘッドと一体化されている必要はないことは理解されよう。本発明のある形態においては、カプラは単体部品となっている。単独のカプラを種々のカメラシステムに使用可能なので、これは経済的理由がある場合には有用である。
【００７９】
この結果、この実施例においては、新規性および有用性のある電動ズームカプラを備えた内視鏡ビューシステムに関するものである。この内視鏡ビューシステムはカメラを備えている。カプラはカメラを内視鏡の近傍端に取り付けるように構成されている。モニタが設けられており、カメラが検知したイメージを表示できる。カプラはスリーブ内に複数のレンズを備えている。また、カプラは第１モータおよび第２モータを備えている。第１モータおよび第２モータのそれぞれは、少なくともレンズの一部をスリーブを基準として相対移動させる。カプラは、光学的にイメージの焦点を合わせる（フォーカスする）とともにイメージを拡大することができる。本発明によるシステムは、カプラのレンズ設定を調整するとともにカメラが発するビデオ信号を処理する制御卓を備えている。この制御センタは、デジタル的にイメージの焦点を合わせるとともにイメージを拡大する。
【００８０】
このような内視鏡ビューシステムの構造により、外科医は、モニタに表示されるイメージを単独の制御ユニットで光学的にかつ電子的に処理できるようになる。デジタル的および光学的にイメージを変化させることができるので、よりワイド側にズーム可能であるとともに、より広いフォーカス領域を得ることも可能である。さらに、従来の内視鏡システムのように対象物が遠くに移動して焦点外となった場合でも、内視鏡を取り外したり位置を変更したりする必要がない。また、本発明の電動ズームカプラは使用が簡単であり、対象物を迅速にズーム・フォーカスできる。手術部位イメージの拡大および／または焦点調整には手動制御は必要ではないので、手術による時間延長が短縮される。さらに、カプラの全体サイズは従来のカプラと同じである。よって、このカプラは特別なアダプタの必要とせず、既存の内視鏡カメラに使用可能である。
【００８１】
このように、一定の好ましい本発明の実施例が例示のために詳細に開示されたが、明細書や図面や請求項に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲内では、種々の応用改変をなしうることは認識されよう。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、上述の実施例のみに限定されるものではなく、請求項に記載の本発明の趣旨の範囲内では変更や改変をなしうることは当業者が理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の内視鏡ビューシステムの等角図である。
【図２】図１に示す電動ズームカプラの側面図である。
【図３】外側ハウジングを取り外した本発明の電動ズームカプラの等角図である。
【図４】電動ズームカプラのレンズスリーブの側面図である。
【図５】図２に示す電動ズームカプラの駆動スリーブの側面図である。
【図６】図２に示す電動ズームカプラのメインスリーブの側面図である。
【図７ａ】図２に示す光学システムのズームアセンブリの側面図である。
【図７ｂ】図２に示す光学システムのフォーカスアセンブリの側面図である。
【図８】図２に示すモータケースおよび電動ズームカプラのメインスリーブの等角図である。
【図９】図２に示す電動ズームカプラの別の実施例の等角図である。
【図１０】図１に示すカメラ制御ユニットの分岐回路の概略図である。
【図１１】ズームイン指令を受け取った場合の図１による内視鏡ビューシステムの動作を示す制御ダイアグラムである。
【図１２】ズームアウト指令を受け取った場合の図１による内視鏡ビューシステムの動作を示す制御ダイアグラムである。
【図１３】図１による内視鏡ビューシステムのフォーカス動作を示す制御ダイアグラムである。
【符号の説明】
【００８４】
２０ 内視鏡ビューシステム
２２ 内視鏡
２６ カメラシステム
２８ カメラヘッド
３２ ポータル
３４ カメラ制御ユニット
３６ モニタ
３８ 電動ズームのカプラ
６０〜６８ レンズ
８２ スリーブ
１２８ 第１モータ
１３８ 第２モータ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内視鏡ビューシステムに関するものであり、より具体的には、電動光学カプラを備えた内視鏡ビューシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
もし、内視鏡手術が可能ならば、外科医は内視鏡手術で行いたいと思うのが通常である。内視鏡手術を行うにあたっては、内視鏡を人体の手術部位に挿入する。内視鏡は延長チューブであって、外科医はその内視鏡を挿入した人体の部位を目視することができる。外科医が内視鏡で目視し、それによって人体の手術部位に挿入したその他の手術器具を操作する。その他の器具と同様に、内視鏡の発展により侵襲手術が最小限になされるようになった。この種の手術においては、手術部位へ接近するための大なる切開が避けられるようになった。その代わり、外科医は内視鏡やその他の器具を人体の小さな切開部（ポータル）に挿入することになる。内視鏡手術の利点の一つには、切開部が小さいので、術後の治癒すべき人体部位が減少しているところにある。さらに、外部へ開いている患者の内部組織がより少なくなっているので、患者の組織や器官が感染される程度も減少している。
【０００３】
当初は、内視鏡は外科医が手術部位を目視するアイピースのみを備えていた。しかし現代の内視鏡システムは、内視鏡の近傍端にカメラヘッドを取り付けたカメラアセンブリを備えている。そして信号プロセッサがカメラヘッドからの出力信号を入力する。この出力信号は、信号プロセッサによりモニタに表示される電気信号に変換される。このシステムにより、手術室の外科医や手術要員は、モニタを監視することで手術部位を直ちに確認できるようになる。
【０００４】
通常、内視鏡システムは、内視鏡の近傍端とカメラヘッドとの間にレンズアセンブリを備えている。このレンズアセンブリは、内視鏡の近傍端に取り付けたカプラ内に装填している。レンズアセンブリは、カメラヘッド内のトランスデューサにイメージを集中させる一つ以上のレンズを備えている。またレンズアセンブリは、イメージを任意に拡大するように移動する一つ以上のレンズを備えている。
【０００５】
現代のカメラアセンブリは、外科医が要望した通りのイメージを表示するために、カメラヘッドが発信した出力信号を処理することも可能である。特に、かかるアセンブリは、手術部位のイメージを拡大するために出力信号の一部位を拡大可能である。このようなシステムは、２００１年５月１日に付与された米国特許第６，２２４，５４２号（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｃａｍｅｒａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｎｏｎ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｚｏｏｍ）の明細書に開示されており、本参照をもって本願に記載したものとする。
【０００６】
また、これらのアセンブリは、受け取ったカメラヘッド出力信号を補正強化して、取得イメージを明瞭にカメラディスプレイに表示することも可能である。このようなシステムは、２００１年７月２７日に出願した米国特許出願第０９／９１７，４７３号（ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＣＡＭＥＲＡ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＮＯＮ−ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＦＯＣＵＳ）の明細書に開示されており、本参照をもって本願に記載したものとする。
【特許文献１】米国特許第６，２２４，５４２号
【特許文献２】米国特許出願第０９／９１７，４７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来、手術の際、外科医がモニタに表示される手術部位の拡大率（視界領域）を一時的に変更したいと思うこともあるかもしれない。これを実現するために、外科医や手術要員がカプラ内のレンズ位置の調整やビデオ信号プロセッサの拡大率設定の調整が必要になることが多い。この調整により手術の所要時間が延長するとともに、手術部位への注意を逸らすことになる。
【０００８】
また、時には、手術の際に内視鏡システムによる手術部位のイメージの画質が悪化する場合もある。そこで、カプラ内のレンズ位置の再調整および／またはそのカメラ位置でのビデオイメージ処理の再調整が必要となる。さらに、外科医や手術要員がかかる措置を行う必要があるので、外科医が行う手術部位への注意を逸らすことになるし、手術の総時間が延長されてしまいかねない。これは、患者が麻酔状態にある時間を最小限にするために手術をできるだけ迅速に行うという現代の手術目的の一つに反するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、新規性および有用性のある電動ズームカプラを備えた内視鏡ビューシステムに関するものである。この内視鏡ビューシステムはカメラを備えている。カプラはカメラを内視鏡の近傍端に取り付けるように構成されている。モニタが設けられており、カメラが検知したイメージを表示できる。カプラはスリーブ内に複数のレンズを備えている。また、カプラは第１モータおよび第２モータを備えている。第１モータおよび第２モータのそれぞれは、少なくともレンズの一部をスリーブを基準として相対移動させる。カプラは、光学的にイメージの焦点を合わせる（フォーカスする）とともにイメージを拡大することができる。本発明によるシステムは、カプラのレンズ設定を調整するとともにカメラが発するビデオ信号を処理する制御卓を備えている。この制御センタは、デジタル的にイメージの焦点を合わせるとともにイメージを拡大する。
【発明の効果】
【００１０】
このような内視鏡ビューシステムの構造により、外科医は、モニタに表示されるイメージを単独の制御ユニットで光学的にかつ電子的に処理できるようになる。デジタル的および光学的にイメージを変化させることができるので、よりワイド側にズーム可能であるとともに、より広いフォーカス領域を得ることも可能である。さらに、従来の内視鏡システムのように対象物が遠くに移動して焦点外となった場合でも、内視鏡を取り外したり位置を変更したりする必要がない。また、本発明の電動ズームカプラは使用が簡単であり、対象物を迅速にズーム・フォーカスできる。手術部位イメージの拡大および／または焦点調整には手動制御は必要ではないので、手術による時間延長が短縮される。さらに、カプラの全体サイズは従来のカプラと同じである。よって、このカプラは特別なアダプタの必要とせず、既存の内視鏡カメラに使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明は、請求項にその特殊性を示している。上述した本発明の特徴や利点や本発明のその他の特徴や利点は、添付の図面に基づいて次に示す説明を参照することによって、さらによく理解できよう。
【実施例】
【００１２】
図１には、本発明の内視鏡ビューシステム２０が示されている。この内視鏡ビューシステム２０は、内視鏡２２、およびその内視鏡２２の近傍端２４に取り付けたカメラシステム２６を備えている。内視鏡はポータル３２を通って体内に挿入される。カメラシステム２６自体は、内視鏡２２に物理的に取り付けたカメラヘッド２８（図２）を備えている。
【００１３】
カメラヘッド２８内には、手術部位のイメージを構成する光線をビデオ出力信号に変換するトランスデューサ２９が設けられている。本発明の一形態においては、トランスデューサ２９は、イメージを赤・緑・青の三原色成分に分割するプリズムアセンブリを備えている。個々のイメージ成分は独立したＣＣＤ（電荷結合デバイス）に送られる。トランスデューサ２９からの青・緑・青のビデオ出力信号は、それぞれカメラ制御ユニット３４に送られる。このカメラ制御ユニット３４は、カメラヘッド２８からのビデオ出力信号をディスプレイ信号に変換する。カメラ制御ユニット３４は、カメラヘッド２８が取得したイメージ部位を任意に拡大ズームすることができ、これによりイメージの拡大表示が可能となる。
【００１４】
カメラ制御ユニット３４が生成したディスプレイ信号は、外科医が望むイメージを表示するモニタ３６に送られる。またカメラ制御ユニット３４は、モニタ３６に表示されるイメージのピントを合わせることもできる。本発明の内視鏡ビューシステム２０に組み込んだかかるカメラシステム２６には、出願権利譲受人たるストライカーエンドスコピー社（カリフォルニア州サンタクララ）製造の９８８ ３チップカメラがある。このシステムは、２００１年７月２７日に出願した米国特許出願第０９／９１７，４７３号（ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＣＡＭＥＲＡ ＷＩＴＨ ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＮＯＮ−ＭＥＣＨＡＮＩＣ ＦＯＣＵＳ）の明細書に開示されており、本参照をもって本願に記載したものとする。
【００１５】
カメラヘッド２８は内視鏡２２の近傍端２４に取り付けられる。電動ズームのカプラ３８はカメラヘッド２８内に設けられる。既に述べたように、カプラ３８は、カメラヘッドのトランスデューサへ送られるイメージの焦点を合わせる（フォーカスする）ために移動する複数のレンズを備えている。またこのレンズは、カメラヘッドのトランスデューサへ送られるイメージを拡大すべく任意に移動可能でもある。カプラ３８は、任意にレンズを移動させる一つ以上のモータ１２８、１３８（それぞれ図２、図８を参照）を備えている。モータを駆動する付勢信号は、カメラ制御ユニット３４により発生している。カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８からレンズの相対的位置を示す信号を受け取る。
【００１６】
外科医は、手術室の制御センタ４２で、内視鏡ビューシステム２０により表示された手術部位のイメージを調整できる。制御センタ４２は、タッチスクリーンや音声指令に反応してカメラ制御ユニット３４に信号を発信する。制御センタ４２からの信号に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８内のレンズを適切な拡大位置に設定する。あるいは、制御センタ４２からの指令に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、トランスデューサ２９に送られるイメージを再フォーカスするよう、あるいは適切に位置するようにレンズを再設定する。また、制御センタ４２からの指令に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、カメラヘッドのトランスデューサ２９から受け取った信号を処理し、モニタ３６に表示される最終取得イメージをデジタル補正、ピント合わせ、および／または任意拡大する。
【００１７】
図２および図３に示すように、カメラヘッド２８はケース４０を備えている。クランプ５０はケース４０の遠方端４６に取り付けられ、それによりカメラヘッド２８を内視鏡２２の近傍端に取り外し可能に取り付けることができる。トランスデューサ２９およびカプラ３８は、ケース４０内に設けられる。
【００１８】
カプラ３８は、長手方向軸５４を有するメインスリーブ５２を備えている。複数のレンズ６０、６２、６４、６６、６８は、メインスリーブ５２内を移動可能である。このレンズ６０〜６８は、メインスリーブ５２を基準として、また各レンズを基準として相対的に移動する。詳述したように、メインスリーブ５２の近傍端から順に、第１レンズ６０は凹レンズ、第２レンズ６２は凹凸レンズ、第３レンズ６４は両凸レンズ、第４レンズ６６は両凹レンズ、第５レンズ６８は両凸レンズである。レンズ６０〜６８は、それらがメインスリーブ５２および各レンズを基準に移動した場合は、トランスデューサ２９に送られるイメージ拡大率が変化するように形成されている。これに対し、レンズ６０〜６８がメインスリーブ５２のみを基準として移動する場合は、カメラヘッドのトランスデューサ２９の表面に現れるイメージ焦点が変化する。
【００１９】
この５つのレンズ６０〜６８は、カプラ３８内において環状のレンズホルダにより支持されている。第１レンズ６０および第２レンズ６２は、第１レンズホルダ７０に取り付けられる。第１レンズホルダ７０は、径方向外側に向かうピン７６を備えている。第２レンズホルダ７２は、第３レンズ６４を支持する。ピン７８は第２レンズホルダ７２に含まれる。第４レンズ６６および第５レンズ６８は、第３レンズホルダ７４に取り付けられている。第３レンズホルダ７４はピン８０を備えている。
【００２０】
レンズホルダ７０〜７４は、メインスリーブ５２内のレンズスリーブ８２により移動可能に支持される。このレンズスリーブ８２は、図４に示すように、長手方向軸５４に沿って軸方向に移動する。以下説明するように、カプラ３８は、レンズスリーブ８２が長手方向軸５４周囲を回転しないように構成されている。レンズスリーブ８２は近傍端８４および遠方端８６を備えている。レンズスリーブ８２には、４つの螺旋状スロットを備えており、それぞれスリーブの円周を半分だけ延長している。これらのスロットは、近傍端８４側から遠方端８６側へ向かって、第１スロット８８、第２スロット９０、第３スロット９２、第４スロット９４を備えている。
【００２１】
ピン７６は、第１スロット８８を延長しており、第１レンズホルダ７０をレンズスリーブ８２に結合する。またピン７８は、第２スロット９０を延長しており、第２レンズホルダ７２をレンズスリーブ８２に結合する。ピン８０は、第３スロット９２を延長しており、第３レンズホルダ７４をレンズスリーブ８２に結合する。スロット８８〜９２のそれぞれは、各ピン７６〜８０がスライドできる寸法になっている。
【００２２】
図４に最も良く示されているが、スロット８８〜９２の第１端は、レンズスリーブ８２の長さを延長する第１線で終結している。スロット８８〜９２の第２端は、レンズスリーブ８２の長さを延長する第２線を中心にしている。スロット８８〜９２のそれぞれの垂直距離により、レンズホルダ７０〜７４ひいてはレンズ６０〜６８が移動可能な垂直距離が制限されることになる。
【００２３】
さらにレンズスリーブ８２は、スロット８８、９０、９２の傾斜角が異なるように形成されている。ピン７６およびピン７８がそれぞれスロット８８およびスロット９０を移動する場合には、第１レンズ６０・第２レンズ６２と第３レンズ６４との間の垂直距離が変化する。同様に、ピン７８およびピン８０がそれぞれスロット９０およびスロット９２を移動する場合には、第３レンズ６４と第４レンズ６６・第５レンズ６８との間の垂直距離が変化する。同様に、ピン７６およびピン８０がスロット８８およびスロット９２を移動すると、それぞれ第１レンズ６０・第２レンズ６２と第４レンズ６６・第５レンズ６８との間の垂直距離が変化する。このように、レンズ６０〜６８はメインスリーブ５２の一定点を基準にして移動する場合には、各レンズを基準に相対的に移動することになる。
【００２４】
図２および図５に示すように、駆動スリーブ９６は、メインスリーブ５２とレンズスリーブ８２との間に嵌入される。この駆動スリーブ９６は、カプラ３８内で長手方向軸５４周囲を回転する。駆動スリーブ９６は近傍端９８および遠方端１００を有している。駆動スリーブ９６をカプラ３８に配置した場合、遠方端１００はレンズスリーブ８２の第４スロット９４の上方で終結する。長手方向スロット１０２は、駆動スリーブ９６の近傍端９８から遠方端１００へと延長する。ボア１０４は、駆動スリーブ９６の近傍端９８を貫通している。このボア１０４は、駆動スリーブ９６の周囲を長手方向スロット１０２から約９０度偏倚している。駆動スリーブ９６は、長手方向スロット１０２がスロット８８〜９２上に配置されるよう、レンズスリーブ８２を包囲する。
【００２５】
図７ａおよび図７ｂに示すように、ピン７６〜８０は、駆動スリーブ９６の長手方向スロット１０２を延長する。駆動スリーブ９６が回転すると、ピン７６〜８０がスロット８８〜９２内を移動するとともにレンズスリーブ８２を基準として回転する。ピン７６〜８０が回転すると、それに応じてレンズホルダ７０〜７４も回転する。レンズホルダ７０〜７４が回転すると、レンズ６０〜６８もメインスリーブ５２を基準として回転する。スロット８８〜９２の傾斜角が異なっているので、レンズ６０〜６８は各レンズを基準として移動することになる。
【００２６】
上に示したように、レンズ６０〜６８が各レンズを基準としておよびメインスリーブ５２を基準として移動した場合、カメラヘッドのトランスデューサ２９に送られるイメージの拡大率は変化する。駆動スリーブ９６が回転した場合、上記のようにレンズ６０〜６８の配置が変化する。そして、駆動スリーブ９６の回転限界によって、カプラ３８の拡大ズーム率の限界が定まることになる。
【００２７】
図２に示すように、メインスリーブ５２は駆動スリーブ９６上を包囲する。メインスリーブ５２は、近傍端５６と遠方端５８を有している。さらに図６に示すように、近傍スロット１０６は、メインスリーブ５２の近傍端５６を延長している。遠方スロット１０８はメインスリーブ５２の遠方端５８を延長している。近傍スロット１０６と遠方スロット１０８の両方は、長手方向軸５４の直角方向に指向している。近傍スロット１０６は、メインスリーブ５２の周囲を半分だけ延長している。また遠方スロット１０８も、メインスリーブ５２の周囲を半分だけ延長しているが、近傍スロット１０６から９０度だけ偏倚している。
【００２８】
カプラ３８を組み立てた場合、駆動スリーブ９６のボア１０４は、メインスリーブ５２の近傍スロット１０６と位置が揃う。駆動スリーブ９６は、近傍スロット１０６およびボア１０４を通って延長するピン１１０により、メインスリーブ５２に保持される。このように駆動スリーブ９６は、駆動スリーブ９６がメインスリーブ５２を基準として平行移動しないようにしてメインスリーブ５２へ結合される。
【００２９】
近傍スロット１０６のピン１１０が回転すると、駆動スリーブ９６が長手方向軸５４周囲を回転する。駆動スリーブ９６は、その遠方端１００がメインスリーブの遠方スロット１０８より上に位置するような寸法となっている。駆動スリーブ９６の回転の限界は、近傍スロット１０６のアーチ状の周囲により定まることになる。近傍スロット１０６はカプラ３８のメインスリーブ５２周囲を半分だけ延長しているので、駆動スリーブ９６は１８０度回転可能である。
【００３０】
ピン１１２は、メインスリーブ５２の遠方スロット１０８を通り、レンズスリーブのスロット９４にまで延長する。したがって、ピン１１２はレンズスリーブをメインスリーブ５２内に保持する。ピン１１２は、メインスリーブの遠方スロット１０８内を移動可能である。ピン１１２が移動すると、スロット９４を構成するレンズスリーブ８２の表面に作用する。ピン１１２を使用すると、駆動スリーブ９６がロックされる。したがって、駆動スリーブ９６は、レンズホルダ７６、７８、８０の回転を防止する。レンズホルダのピン７６、７８、８０は、このようにレンズスリーブ８２の回転を防止する回転防止ピンとして機能する。その結果、ピン１１２がレンズスリーブ８２の近傍表面を移動すると、この表面はカム面として機能する。より具体的には、レンズスリーブは回転不能なので、ピン１１２の力の結果、レンズスリーブ８２は長手方向軸５４に沿って軸方向に移動することになる。レンズスリーブ８２の長手方向の移動により、レンズホルダのピン７６・７８・８０、レンズホルダ７０・７２・７４、レンズ６０〜６８が同様に移動する。
【００３１】
レンズスリーブ８２の水平移動の限界は、第４スロット９４の第１端・第２端間の垂直距離によって定まる。
【００３２】
レンズスリーブ８２が駆動スリーブ９６を基準として軸方向に移動する場合、ピン７６〜８０は、長手方向スロット１０２内を水平移動する。したがって、レンズ６０〜６８は、レンズスリーブ８２とともに軸方向に移動する。既に述べたように、レンズ６０〜６８がメインスリーブ５２を基準として移動する場合、トランスデューサ２９へ送られるイメージのフォーカスが変化する。したがって、カプラ３８の光学的なフォーカスの限界は、レンズスリーブ８２の水平移動の限界により定まることになる。
【００３３】
図３に戻るが、ズーム調整リング１１４は、メインスリーブ５２の近傍端５６に装着される。ピン１１０は、ボア１０４から近傍スロット１０６を通り、ズーム調整リング１１４まで延長する。したがって、ズーム調整リング１１４および駆動スリーブ９６は共に長手方向軸５４周囲を回転する。ズーム調整リングギヤ１１６は、ズーム調整リング１１４に取り付けられる。
【００３４】
フォーカス調整リング１１８は、メインスリーブ５２の遠方端５８に装着される。ピン１１２は、第４スロット９４からメインスリーブ５２の遠方スロット１０８を通り、フォーカス調整リング１１８まで延長する。レンズスリーブ８２は、フォーカス調整リングの回転とともに移動する。フォーカス調整リング１１８は、フォーカス調整リングギヤ１２０を備えている。
【００３５】
モータケース１２２はメインスリーブ５２に装着される。ズームモータアセンブリ１２６およびフォーカスモータアセンブリ１３６は、モータケース１２２内に搭載されている。ズームモータアセンブリ１２６は、ズームモータ１２８の出力を制御するズームギヤボックス１３０を備えている。ズームモータ軸１３２はズームギヤボックス１３０の反対端に連結している。ズームスパーギヤ１３４はズームモータ軸１３２周囲に配置している。ズームモータ１２８は、ズームスパーギヤ１３４がメインスリーブ５２の近傍端５６付近に位置するように配置している。ズームスパーギヤ１３４は、ズーム調整リングギヤ１１６と係合するように構成されている。ズームスパーギヤ１３４が回転すると、それに対応してズーム調整リング１１４が回転する。
【００３６】
フォーカスモータアセンブリ１３６は、ズームモータアセンブリ１２６と実質的に同じものである。フォーカスモータアセンブリ１３６は、フォーカスギヤボックス１４０と連結したフォーカスモータ１３８を備えている。フォーカスモータ１３８は、フォーカスモータ軸１４２も備えている。フォーカススパーギヤ１４４は、フォーカスモータ軸１４２周囲に位置している。フォーカスモータ１３８は、フォーカススパーギヤ１４４がメインスリーブ５２の遠方端付近に位置するように配置している。フォーカススパーギヤ１４４は、フォーカスリングギヤ１２０と係合するように構成されている。フォーカススパーギヤ１４４が回転すると、それに対応してフォーカス調整リング１１８が回転する。
【００３７】
ズームモータ１２８およびフォーカスモータ１３８は、本発明のカプラ３８が従来のカプラと同等のサイズとなるように、比較的小型（高さ０．５インチ（約１２．７ｍｍ）未満）であることが好ましい。このサイズのモータは、約１０万ｒｐｍもの高速出力が可能であるものの、トルクが比較的小さいのが通常である。そこで、ズームギヤボックス１３０およびフォーカスギヤボックス１４０は、遊星ギヤ列を備えている。この遊星ギヤ列は、ズームモータ軸１３２およびフォーカスモータ軸１４２の出力トルク量を増加する減速ギヤとして機能する。さらに、適切なモータならばどのモータを使用してもよいが、ズームモータ１２８およびフォーカスモータ１３８は、三相モータが好ましい。
【００３８】
図８に最も良く示されているが、カプラ３８は、カプラ３８内のレンズ位置を検出する複数のセンサを備えている。ズーム設定センサ１４６は、ズームスパーギヤ１３４付近たるモータケース１２２のスロット１４８に位置している。フォーカス設定センサ１５２は、フォーカススパーギヤ１４４付近たるモータケース１２２のスロット１５４に位置している。ズーム設定センサ１４６もフォーカス設定センサ１５２も、カメラ制御ユニット３４に電気的に連結している。このズーム設定センサ１４６およびフォーカス設定センサ１５２は、カプラ３８内のレンズ配置に応じた信号をこの電気的結線を通じてカメラ制御ユニット３４に出力する。本発明の一形態においては、ズーム設定センサ１４６およびフォーカス設定センサ１５２は、ホール効果センサである。カメラ制御ユニット３４が光学的ズーム限界および光学的フォーカス限界に達したと判断した場合には、このカプラの状態を表すデータを制御センタ４２に転送する。
【００３９】
図８に示すように、二つのマグネット１５０がズーム調整リング１１４に取り付けられている。マグネット１５０は、カプラ３８の光学ズームの限界に相当するところに位置している。ズーム調整リング１１４が回転すると、マグネット１５０の一つがズーム設定センサ１４６に接近する。
【００４０】
ズーム設定センサ１４６がマグネット１５０の一つを検知した場合、ズーム設定センサ１４６はカメラ制御ユニット３４に信号を送る。この信号の強度は、マグネット１５０のズーム設定センサ１４６への接近に応じて変化する。この信号に基づいて、カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置を判断する。信号強度においてレンズが光学ズーム限界位置の一つにあることを示した場合、カメラ制御ユニット３４はズームモータ１２８を停止する。カメラ制御ユニット３４は、依然としてズームモータ１２８を作動させレンズ６０〜６８を反対方向に移動可能である。
【００４１】
図８に示すように、二つのマグネット１５６が、フォーカス調整リング１１８に取り付けられている。マグネット１５６のそれぞれは、そのフォーカス設定センサ１５２に対する位置がレンズスリーブ８２の一方向における最大移動可能距離となるように、フォーカス調整リング１１８内に位置している。すなわち、マグネット１５６のそれぞれは、レンズ６０〜６８がフォーカス限界の一つに達した場合にフォーカス設定センサ１５２が適切な信号をカメラ制御ユニット３４に伝送するように位置している。
【００４２】
フォーカス設定センサ１５２の出力信号は、カメラ制御ユニット３４に伝送される。この出力信号の状態に基づき、カメラ制御ユニット３４は、カプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置を判定する。信号強度においてレンズがカプラ３８での光学的なフォーカス限界にあることを示した場合、カメラ制御ユニット３４はフォーカスモータ１３８を停止する。カメラ制御ユニット３４は、もはや、この方向にレンズ６０〜６８を移動するようにフォーカスモータ１３８を駆動しない。ただし、カメラ制御ユニット３４は、反対方向にレンズ６０〜６８を移動するために、ズームモータ１２８の駆動を妨げない。
【００４３】
あるいは、さらにマグネットをズーム調整リング１１４およびフォーカス調整リング１１８の付近に追加配置することもできる。図８の実施例において、それぞれの調整リングに取付けたマグネットは、同じ磁界強度でありうる。しかし図９に示すように、異なった磁界強度を有するマグネットをカプラ３８に追加配置することもできる。例えば、図９に示すように、異なった磁界強度や極性を有する一連のマグネットを調整リング１１４および１１８のうちの一方又は双方に設けることができる。カメラ制御ユニット３４は、フォーカス設定センサ１５２が伝送した信号強度を評価して、カプラ３８の光学的限界内におけるマグネットの配置を判定する。
【００４４】
例えば、ズームの増分に応じて、たくさんの追加マグネット１５０をズーム調整リング１１４周囲に設けることができる。第１マグネットは１．２５倍、第２マグネットは１．５倍の拡大率の位置といったように続いて配置できる。ズームアウトまたはズームインの指令を与えるよりというよりは、むしろ外科医は直接カプラ３８に１．５倍のズームを行わせる。この場合、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４にズームモータ１２８を駆動する信号を送る。ズーム設定センサ１４６は、マグネット１５０の接近に応じて、カプラ指令センタ４０にレンズ位置信号を伝送する。信号強度は、マグネット１５０の接近やマグネット１５０の検出磁界強度に基づいている。ズーム設定センサ１４６からの信号においてレンズ６０〜６８が要望の配置になったことを表す場合、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４にズームモータ１２８を停止する信号を送る。
【００４５】
カメラ制御ユニット３４内の分岐回路は、図１０に示されている。カメラ制御ユニット３４は、電子シャッタ２０２を備えている。この電子シャッタは、カメラ制御ユニット３４に一体化したＣＣＤのピクセルをゲート制御（スキャン）して、各ピクセルの電荷を取得する。電子シャッタ２０２は、この電荷量に基づき、取得イメージの原色成分を表す個別の青・緑・青の出力信号を発生する。これらの青・緑・青出力信号は、個別に増幅される。図１０においては、単独の増幅器（Ａ）２０４がこの増幅を行うものとして示されている。しかし、各原色信号を任意に増幅または減衰させる別個の複数の増幅器を設けることもできることは理解されよう。これらの増幅器は、トランスデューサ２９からの三原色信号が電子シャッタ２０２に送られる前にかかる信号を増幅するアナログ増幅器でもよい。
【００４６】
また、カメラ制御ユニット３４は、光センサ回路（ＬＳ）２０６も備えている。この光センサ回路２０６は、カメラヘッド２８が取得した手術部位の光を表す出力信号を電子シャッタ２０２から受け取る。
【００４７】
増幅器２０４による信号は、ビデオ信号処理部２０７に送られる。通常、このビデオ信号処理部２０７は、デジタル信号処理装置である。ビデオ信号処理部２０７は、種々の処理の内でもとりわけ、取得イメージの拡大部位を生成すべく個々のピクセル信号間へ挿入可能である。このビデオ信号処理部２０７の出力信号は、イメージを構成する出力信号となり、モニタ３６へ送られる。
【００４８】
電子シャッタ２０２、増幅器２０４、光センサ回路２０６、およびビデオ信号処理部２０７は、マイクロ制御装置２０８に連結している。光センサ回路２０６は、このマイクロ制御装置２０８に手術部位の光レベルを示す信号を送る。この入力変数や他の変数に応じて、マイクロ制御装置２０８は、電子シャッタ２０２がＣＣＤのピクセルのゲート処理率を決定するとともに、増幅器２０４の三原色信号に対する増幅量または減衰量を決定する。またマイクロ制御装置２０８は、ビデオ信号処理部２０７によるビデオ信号処理も制御する。
【００４９】
また、マイクロ制御装置２０８は、入力信号として、ズーム設定センサ１４６およびフォーカス設定センサ１５２からの出力信号を受け取る。カメラ制御ユニット３４内には、ズーム駆動部２１０も設けられている。このズーム駆動部２１０は、選択的に付勢信号をズームモータ（Ｍ）１２８に適用する。フォーカス駆動部２１２も設けられている。このフォーカス駆動部２１２は、選択的に付勢信号をフォーカスモータ（Ｍ）１３８に適用する。マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０およびフォーカス駆動部２１２が送るモータ付勢信号を調整する。
【００５０】
また、カメラ制御ユニット３４は、グラフィックジェネレータ２１４も備えている。これにより、カメラ制御ユニット３４がモニタ３６にメッセージを表示できるようになる。マイクロ制御装置２０８は、グラフィックジェネレータ２１４に指令を発し、任意のメッセージを生成させる。図１０において、グラフィックジェネレータ２１４により発生する出力信号は、ミキサ２１６によって、ビデオ信号処理部２０７から出力されたディスプレイ信号に印加される。
【００５１】
図１１〜１３に基づき、内視鏡ビューシステム２０の作用を説明する。図１１は、内視鏡ビューシステム２０の手術部位拡大ズームイン指令に対する反応を示す図である。ここに記載した制御センタ４２は、タッチスクリーンまたは音声指令を受領できることを思い出されたい。ただし、本発明のカプラ３８は、制御センタが指令を受領できる適切な方法ならば、どのような方法でも使用可能である。さらに、指令実行時にはいつでも外科医が停止指令をなしえ、制御センタ４２の動作完了を妨げることができる。
【００５２】
図１１に示すように、表示される手術部位のイメージに対するズームイン指令を外科医から受け取る（ステップ２５０）。この指令に応じて、カメラ制御ユニット３４のマイクロ制御装置２０８は、まずカプラ３８が最大光学ズームの位置にあるか否かを判断する（ステップ２５２）。この判断は、ズーム設定センサ１４６から受領した出力信号に基づいて、マイクロ制御装置２０８が行う。もしカプラ３８が最大光学ズーム位置になければ、カメラ制御ユニット３４は、付勢信号をズームモータ１２８に適用する（ステップ２５４）。
【００５３】
レンズ６０〜６８の位置がカプラ３８内で変化するので、カメラ制御ユニット３４のマイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６からの信号を入力する。この信号を受け取ると、マイクロ制御装置２０８は、まずレンズ６０〜６８が要望の拡大率にまで移動したか否かを判断する（ステップ２５６）。この判断は、ズームモータ１２８の駆動時間の計測値によりなされる。あるいは、この判断は、ズーム設定センサ１４６からの信号が要望のレンズ位置移動があったことを示すかどうかで判断してもよい。もしレンズの位置が適切であるならば、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を停止するよう信号を発する（ステップ２５８）。
【００５４】
もし、レンズが要望の位置まで移動していない場合は、マイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６からの信号評価を継続し、レンズ６０〜６８が最大光学ズーム位置に達したか否かの判断を継続する（ステップ２６０）。もし、信号がこの最大ズーム限界に至ったことを示している場合、カメラ制御ユニット３４は、二つの処理を行う。第一に、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を停止する信号を送る（ステップ２６２）。これにより、ズームモータ１２８をズーム調整リング１１４がもはやそれ以上回転不可能な方向に駆動することにより生じるズームモータ１２８の過剰な摩耗を避けることができる。次に、マイクロ制御装置２０８は、グラフィックジェネレータ２１４にズーム限界に達したというメッセージを上書き表示するための信号を送る（ステップ２６４）。グラフィックジェネレータ２１４は、ミキサ２１６によりディスプレイ出力信号を印可して、モニタ３６にメッセージを上書き表示する。もし外科医がさらに拡大したいと思う場合は、制御センタ４２でかかる命令を入力することになる。
【００５５】
上記から明らかなように、ステップ２５２の実行において、カプラのレンズが最大ズーム位置にあるとカメラ制御ユニット３４が判断する場合がある。この状態の場合は、マイクロ制御装置２０８は、ビデオ信号処理部２０７にモニタ３６へのイメージをデジタル的に拡大するよう信号を送る（ステップ２６６）。このデジタル拡大イメージは、モニタ３６に表示される（ステップ２６８）。カメラ制御ユニット３４は、グラフィックジェネレータ２１４をしてモニタ３６にイメージがデジタル的に拡大された旨を示すメッセージを表示させる。
【００５６】
図１２は、内視鏡ビューシステム２０の手術部位におけるズームアウト指令に対する反応が示されている。外科医が制御センタ４２にズームアウト指令を入力し（ステップ２８０）、カメラ制御ユニット３４にズームアウト指令が伝送される。この制御ユニット状態フラグに基づき、マイクロ制御装置２０８は、モニタ３６に表示されるイメージかデジタル拡大されているか否かを判定する（ステップ２８２）。イメージがデジタル拡大されていない場合は、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を駆動する信号を送る（ステップ２８４）。これにより、カプラレンズは、トランスデューサ２９に送られるイメージの拡大率を減少させるように移動する。
【００５７】
カプラ３８が光学的にイメージ拡大を調整する場合、カメラ制御ユニット３４は、レンズ６０〜６８の配置を監視する。レンズ６０〜６８の配置は、マイクロ制御装置２０８がズーム設定センサ１４６から受領した信号に基づいて監視する。マイクロ制御装置２０８は、この信号を評価してカプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置を判断する。
【００５８】
マイクロ制御装置２０８は、イメージ拡大率が要望のレベルになったか否かを判断する（ステップ２８６）。この判断は、どのくらいの時間、ズームモータ１２８が駆動したかによってなされる。あるいは、この判断は、ズーム設定センサ１４６からの出力信号変化に基づいたカプラのレンズ移動距離を評価することでなされる。拡大率が適切に減少した場合は、マイクロ制御装置２０８はズーム駆動部２１０にズームモータ１２８の駆動を停止する信号を送る（ステップ２８８）。
【００５９】
もし、拡大率が要望のレベルにまで変更されない場合は、マイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６の信号によりカプラ３８内のレンズ位置の監視を継続する。
【００６０】
マイクロ制御装置２０８は、ズーム設定センサ１４６からの信号を評価して、レンズ６０〜６８の最小光学的拡大率に達したか否かを判断する（ステップ２９０）。もし信号が最小ズーム限界に達したことを示している場合、マイクロ制御装置２０８は、ズーム駆動部２１０にズームモータ１２８を停止する信号を送る（ステップ２９２）。最小ズーム限界に達したことを外科医に知らせるようにすることもできる。それからカメラ制御ユニット３４は、レンズ状態の信号を制御センタ４２に伝送する（ステップ２９４）。もし最小ズーム限界に達していない場合、マイクロ制御装置２０８はカプラ３８内のレンズ６０〜６８の位置監視を継続する。
【００６１】
ステップ２８２に戻るが、もしイメージがデジタル拡大されている場合は、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４にイメージ再処理をする指令を送る（ステップ２９６）。それからビデオ信号処理部２０７によりイメージがデジタル再処理される。このときマイクロ制御装置２０８は、ズームアウト機能は光学的にではなくデジタル的に行われている旨外科医に対して表示をするようにグラフィックジェネレータ２１４に信号を送る。
【００６２】
図１１及び図１２は、カメラ制御ユニット３４がズームイン指令またはズームアウト指令を受領したときの内視鏡ビューシステム２０の反応を示すものである。また内視鏡ビューシステム２０は、モニタ３６に表示されるイメージを光学的にまたは電子的に再フォーカスする。この再フォーカスは、カメラ制御ユニット３４の監視の結果なされるか、あるいは制御センタ４２が指令を受け取ったことに応じてなされる。
【００６３】
図１３は、内視鏡ビューシステム２０によるモニタ３６に表示されるイメージのオートフォーカスを行うステップを示すものである。マイクロ制御装置２０８は、ビデオ信号処理部２０７が生成する出力イメージ信号に基づき、イメージの焦点が合っているか否かを判断する（ステップ３００）。この判断は、イメージを構成する信号のエネルギレベルを監視することでなされる。イメージの焦点が最初に合ったときに、外科医が制御センタ４２にこの状態を指定する指令を入力する。このとき、マイクロ制御装置２０８は、イメージエネルギレベルを示すデータを記憶する。もしイメージのフォーカスが外れた場合は、イメージ指定のエネルギレベルが変化する。マイクロ制御装置２０８は、このエネルギレベルの変化をイメージのフォーカスが変化したと解釈する。
【００６４】
あるいは、ビデオ信号処理部２０７が輪郭検出ソフトウェアを使用して、取得イメージの２項目間の輪郭を示す信号のシャープさを監視することもできる。通常、このソフトウェアは、イメージの個々の部分を比較する（明るさが大きく変化する周囲部分は、輪郭を構成するとされる）。このソフトウェアにおいて輪郭がぼけていると示した場合は、ビデオ信号処理部２０７またはマイクロ制御装置２０８は、イメージの焦点が外れたと認識する。
【００６５】
もし、マイクロ制御装置２０８がイメージの焦点が外れていないと判断した場合は、処理はなされない。マイクロ制御装置２０８は、手術の際にイメージのフォーカス状態を監視し続ける。
【００６６】
マイクロ制御装置２０８がイメージの焦点が外れたと判断した場合は、ステップ３０２に進む。このステップ３０２では、マイクロ制御装置２０８は、イメージぼけが大きいか小さいかを判断する。この判断は、イメージを構成する信号のエネルギレベルの変化度合いを評価することでなされる。特に、大きなエネルギレベル変化は、ぼけが大きいものとして認識される。あるいは、この判断は、ディスプレイ信号を構成するイメージ輪郭ぼけの程度を評価することでもなしうる。
【００６７】
もし、イメージぼけが大きい場合は、イメージを光学的に再フォーカスする。マイクロ制御装置２０８は、フォーカスモータ１３８を駆動する信号をフォーカス駆動部２１２に送る（ステップ３０４）。フォーカスモータ１３８が駆動したら、マイクロ制御装置２０８は、レンズの位置を監視する。フォーカスマグネット１５６の接近度合いに基づいて、フォーカス設定センサ１５２は、マイクロ制御装置２０８にレンズ６０〜６８の配置に関する信号を送る。
【００６８】
この信号を受け取ってから、マイクロ制御装置２０８は、カプラ３８の最大又は最小フォーカス限界に至ったか否か判断する（ステップ３０６）。もしこの限界に至っていない場合は、イメージのフォーカスは、さらに光学的に調整される。あるいは、イメージのフォーカスが再び合った場合は、制御センタ４２で入力した指令により、フォーカスモータを停止するとともにカプラのレンズを移動させることになる（このステップは示されていない）。マイクロ制御装置２０８は、フォーカス設定センサ１５２からの信号に基づきレンズ６０〜６８の位置監視を継続する。もし最大又は最小フォーカス限界に達した場合、マイクロ制御装置２０８は、フォーカス駆動部２１２にフォーカスモータ１３８を停止する信号を送る（ステップ３０８）。このとき、マイクロ制御装置２０８は、グラフィックジェネレータ２１４にフォーカス限界に達した旨をモニタ３６に表示するよう信号を送ることもできる。これは、別の方法、例えば音声メッセージでなすこともできる。
【００６９】
ステップ３０２に戻るが、もしイメージぼけが小さい場合は、マイクロ制御装置２０８は、カメラヘッド２８にイメージを電子的に補正するよう信号を送る（ステップ３１２）。イメージが電子的に補正されたら、マイクロ制御装置２０８は、モニタ３６に送られるイメージを監視して、フォーカスが合っているか否かを判断する（ステップ３１４）。もしイメージの焦点が合うと、マイクロ制御装置２０８は、カメラヘッド２８にイメージの電子的補正を終了する信号を送る（ステップ３１６）。もしイメージの焦点が合っていない場合は、マイクロ制御装置２０８はフォーカスモータ１３８を駆動して、レンズを光学的に再フォーカスするためにレンズをリセットし、それからステップ３０４を実行する。
【００７０】
すなわち、電子的フォーカス回路が出力表示信号の質をこれ以上改善できないという状態に達した場合に、内視鏡ビューシステム２０はステップ３０４を実行することが理解されよう。この回路は、かかる状態に達した場合に、マイクロ制御装置２０８にフィードバック信号を供給する。あるいは、フォーカス回路に送られる指令を監視することで、マイクロ制御装置２０８は、いつ電子的フォーカス回路がもはや画質を改善できないという状態に達したかを内部的に判断する。
【００７１】
既に述べたように、外科医は、イメージフォーカスをさらに調整したいと望むかもしれない。この場合、外科医はフォーカス指令を送ることができる。すなわち、図１３のステップ３００は、制御センタ４２が指令を受け取ったか否かに変更してもよい。特定の指令、例えば「電子フォーカス」という指令に基づき、外科医は、制御センタ４２を通じて、まずカメラ制御ユニット３４が電子的補正を行うようにする。あるいは、「フォーカスイン」、「フォーカスアウト」指令に応じて、制御センタ４２は、カメラ制御ユニット３４がレンズを内視鏡２２の前後に選択的に移動させるようにする。
【００７２】
以上の記載は、単に例示目的であって、請求項の範囲から逸脱しない範囲内では本発明の別の実施例は可能であることは理解されよう。例えば、ホール効果センサ以外のセンサを監視に用いることもできる。かかるセンサには、ズーム調整リング１１４およびフォーカス調整リング１１８の回転位置を監視する光学センサが含まれる。あるいは、電位差計を使用してかかるリング位置を監視することもできる。
【００７３】
さらに、タッチスクリーンおよび音声指令を入力可能な制御センタ４２とともに使用する内視鏡ビューシステム２０について記載したが、本発明は、かかるシステムに限定されない。例えば、制御センタ４２に連通した一つ以上のスイッチやペダルの移動を通じてズーム指令およびフォーカス指令を入力できる。
【００７４】
また、特定の個々のレンズを備えたレンズシステムについて記載したが、適切ならばいかなるレンズおよび／またはレンズシステムを使用可能である。例えば、記載したカプラ３８は、ズーム指令およびフォーカス指令に反応して全部が位置を変えるレンズ６０〜６８を備えている。これに代えて、カプラ３８は、イメージを拡大する一連の第１レンズと、イメージフォーカスを調整する一連の第２レンズとを備えることも可能である。さらに、本発明は３つのレンズホルダに支持された５つのレンズを備えたものが例示されたが、この配置は変更可能である。
【００７５】
さらに、上記の制御プロトコルは例示であって限定されるものではないことは理解されよう。例えば、本発明の内視鏡ビューシステムは、トランスデューサ２９に送られるイメージ拡大をリセットするためにカプラのレンズを移動させる前にまずイメージのデジタル拡大ズームを行うことが好ましい場合は、いくつかの形態がありうる。本発明のある形態においては、「ズームアウト」処理は、表示信号のデジタル拡大をリセットする前に、カプラレンズをリセットすることから開始する。
【００７６】
同様に、本発明のある形態においては、フォーカスが少しだけ外れた場合のイメージ補正は、カプラレンズをリセットすることでなされる。本発明のこの形態においては、大きな再フォーカスは、カメラ制御ユニット３４内のビデオ信号処理回路によって行われる。
【００７７】
あるいは、このシステムのイメージ処理は連続的に行われず、まず光学的に、それから電子的に行う、あるいはその逆に行われる。かかるシステムのある形態においては、例えば、まず電子的フォーカスを少し変更することで再フォーカスする。この変更によっても画質改良できなかった場合は、このシステムは、カプラレンズを少し移動させ、それから別の電子的フォーカスルーチンを実行する。イメージのズームイン・ズームアウトは、レンズ移動および電子フォーカス再調整を介して、同様に行われる。
【００７８】
同様に、カプラは常にカメラヘッドと一体化されている必要はないことは理解されよう。本発明のある形態においては、カプラは単体部品となっている。単独のカプラを種々のカメラシステムに使用可能なので、これは経済的理由がある場合には有用である。
【００７９】
この結果、この実施例においては、新規性および有用性のある電動ズームカプラを備えた内視鏡ビューシステムに関するものである。この内視鏡ビューシステムはカメラを備えている。カプラはカメラを内視鏡の近傍端に取り付けるように構成されている。モニタが設けられており、カメラが検知したイメージを表示できる。カプラはスリーブ内に複数のレンズを備えている。また、カプラは第１モータおよび第２モータを備えている。第１モータおよび第２モータのそれぞれは、少なくともレンズの一部をスリーブを基準として相対移動させる。カプラは、光学的にイメージの焦点を合わせる（フォーカスする）とともにイメージを拡大することができる。本発明によるシステムは、カプラのレンズ設定を調整するとともにカメラが発するビデオ信号を処理する制御卓を備えている。この制御センタは、デジタル的にイメージの焦点を合わせるとともにイメージを拡大する。
【００８０】
このような内視鏡ビューシステムの構造により、外科医は、モニタに表示されるイメージを単独の制御ユニットで光学的にかつ電子的に処理できるようになる。デジタル的および光学的にイメージを変化させることができるので、よりワイド側にズーム可能であるとともに、より広いフォーカス領域を得ることも可能である。さらに、従来の内視鏡システムのように対象物が遠くに移動して焦点外となった場合でも、内視鏡を取り外したり位置を変更したりする必要がない。また、本発明の電動ズームカプラは使用が簡単であり、対象物を迅速にズーム・フォーカスできる。手術部位イメージの拡大および／または焦点調整には手動制御は必要ではないので、手術による時間延長が短縮される。さらに、カプラの全体サイズは従来のカプラと同じである。よって、このカプラは特別なアダプタの必要とせず、既存の内視鏡カメラに使用可能である。
【００８１】
このように、一定の好ましい本発明の実施例が例示のために詳細に開示されたが、明細書や図面や請求項に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲内では、種々の応用改変をなしうることは認識されよう。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、上述の実施例のみに限定されるものではなく、請求項に記載の本発明の趣旨の範囲内では変更や改変をなしうることは当業者が理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の内視鏡ビューシステムの等角図である。
【図２】図１に示す電動ズームカプラの側面図である。
【図３】外側ハウジングを取り外した本発明の電動ズームカプラの等角図である。
【図４】電動ズームカプラのレンズスリーブの側面図である。
【図５】図２に示す電動ズームカプラの駆動スリーブの側面図である。
【図６】図２に示す電動ズームカプラのメインスリーブの側面図である。
【図７ａ】図２に示す光学システムのズームアセンブリの側面図である。
【図７ｂ】図２に示す光学システムのフォーカスアセンブリの側面図である。
【図８】図２に示すモータケースおよび電動ズームカプラのメインスリーブの等角図である。
【図９】図２に示す電動ズームカプラの別の実施例の等角図である。
【図１０】図１に示すカメラ制御ユニットの分岐回路の概略図である。
【図１１】ズームイン指令を受け取った場合の図１による内視鏡ビューシステムの動作を示す制御ダイアグラムである。
【図１２】ズームアウト指令を受け取った場合の図１による内視鏡ビューシステムの動作を示す制御ダイアグラムである。
【図１３】図１による内視鏡ビューシステムのフォーカス動作を示す制御ダイアグラムである。
【符号の説明】
【００８４】
２０ 内視鏡ビューシステム
２２ 内視鏡
２６ カメラシステム
２８ カメラヘッド
３２ ポータル
３４ カメラ制御ユニット
３６ モニタ
３８ 電動ズームのカプラ
６０〜６８ レンズ
８２ スリーブ
１２８ 第１モータ
１３８ 第２モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡ビューシステムであって、
この内視鏡ビューシステムには、その近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、
その内視鏡近傍端を越えたところに位置するカメラヘッドを設け、
このカメラヘッドには光学的イメージを受け取るとともに取得イメージに基づいた出力信号を発信するトランスデューサを設け、
前記内視鏡の近傍端と前記カメラとの間にはカプラを設け、
このカプラには、前記内視鏡からのイメージを受け取る一つ以上のレンズを設け、
この複数のレンズは、選択的に変化した内視鏡イメージを前記トランスデューサに送るように前記カメラヘッドを基準として相対的に移動可能に設け、
前記一つ以上の前記レンズに取り付けて前記レンズを任意に前記トランスデューサを基準として相対的に移動させる第１モータを設け、
前記レンズの位置を監視するように構成するとともに前記レンズ位置を表す第１レンズ状態信号を発信する第１レンズ状態センサを設け、
また、前記内視鏡ビューシステムには、前記トランスデューサの出力信号を受け取るように連通したビデオ信号回路を設け、
このビデオ信号回路は、受け取ったトランスデューサの出力信号に基づいてモニタに伝送するディスプレイ信号を生成するように構成して設け、
前記ビデオ信号回路は、受け取ったビデオ信号処理指令に基づいてディスプレイ信号を選択的に発生するように構成して設け、
前記第１レンズ状態センサから前記第１レンズ状態信号を受け取るよう連結し、
前記第１モータを駆動するよう前記第１モータに連結し、
前記ビデオ信号処理器に連結したカメラ制御処理装置を設け、
このカメラ制御処理装置は、前記ビデオ信号により生成されたディスプレイ信号を変更する外部からの指令を受け取るように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、この外部指令に応じて、また、前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて、前記第１モータが所定のシーケンスで駆動して前記レンズを移動するとともに前記ビデオ信号回路への前記ビデオ信号処理指令を発信するように構成して設けたことを特徴とする内視鏡ビューシステム。
【請求項２】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成されており、
前記レンズが拡大する程度は、前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて定まり、
前記レンズの最大拡大位置は、内視鏡イメージの拡大が最大限となる位置であり、
前記ビデオ信号回路は、ビデオ信号処理指令に基づいて、受け取ったトランスデューサ出力信号に含まれるイメージを拡大したディスプレイ信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項３】
前記カメラ制御処理装置は、
ディスプレイ信号の拡大率を増加する指令を受け取ること、
このディスプレイ信号拡大率増加指令を受け取ると、前記第１レンズ状態センサにより前記レンズが最大拡大位置か否かを判断すること、
もし、前記レンズが最大拡大位置ではない場合は、前記モータを駆動して前記レンズを最大拡大位置側に移動すること、
もし、前記レンズが最大拡大位置にある場合は、前記ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号に含まれるイメージを拡大したディスプレイ信号を伝送するように、前記ビデオ信号回路にビデオ信号処理指令を発することを行うように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項４】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的にフォーカスするように構成して設け、
内視鏡イメージの焦点は、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じて定まり、
前記ビデオ信号回路は、受け取ったフォーカス指令に応じて、トランスデューサの出力信号を電子的にフォーカスしてディスプレイ出力信号を生成するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置または前記ビデオ信号は、前記ビデオ信号回路が生成したディスプレイ信号が示すイメージのフォーカス程度を監視するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、このディスプレイ信号が示すイメージ焦点が外れる程度の監視に基づいて、選択的にまず前記第１モータを駆動して前記レンズを前記トランスデューサに向かう側あるいは離れる側に移動するか、前記ビデオ信号回路に前記フォーカス指令を生成するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項５】
前記カメラ制御処理装置は、前記ディスプレイ信号が示すイメージ焦点の外れ程度の監視結果においてイメージが第１程度外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置が前記ビデオ信号回路にフォーカス指令を生成するように構成するとともに、
ディスプレイ信号が示すイメージ焦点の外れ程度の監視結果においてイメージが前記第１程度よりもさらにフォーカス外れ度合いの大きい第２程度外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置は、前記第１モータを駆動して前記レンズのトランスデューサを基準とした位置が変化するように構成して設けたことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項６】
前記カメラ制御処理装置は、ディスプレイ信号が示すイメージの焦点の外れ程度の監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置が前記ビデオ信号回路に前記フォーカス指令を生成するように構成するとともに、
引き続き行ったディスプレイ信号が示すイメージ監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置は、前記第１モータを駆動して前記レンズのトランスデューサを基準とした位置が変化するように構成して設けたことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項７】
前記カプラには、少なくとも二つのレンズが設けられており、
前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第１運動パターンを行う場合には、
前記レンズは前記トランスデューサの内視鏡イメージをフォーカスするとともに、
前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第２運動パターンを行う場合には、
前記レンズは前記トランスデューサへの内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
前記カプラには、前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記レンズに取り付けた第１リンクアセンブリを設け、
この第１リンクアセンブリは、所定の移動領域を有しており、
前記第１モータは、前記第１リンクアセンブリを駆動し前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記第１リンクアセンブリに連結して設け、
前記第１レンズ状態センサは、前記第１リンクアセンブリを監視するとともに、
前記第１リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第１レンズ状態信号を生成するように構成して設け、
第２リンクアセンブリは、前記カプラに装着かつ前記レンズに取り付けて設けるとともに、前記レンズが第２運動パターンで移動するように構成して設け、
前記第２リンクアセンブリは、所定の移動領域を有するように設け、
前記カプラに取り付けるとともに前記第２リンクアセンブリに連通して前記第２リンクアセンブリをして前記レンズを第２運動パターンで移動させる第２モータを設け、
前記第２リンクアセンブリを監視するとともに前記第２リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第２レンズ状態信号を生成するように構成した第２レンズ状態センサを前記カプラに取り付けて設け、
前記カメラ制御処理装置は、前記第２モータに連通して前記第２モータを駆動するとともに、前記第２レンズ状態センサに連通して前記第２レンズ状態を受け取るように設け、
前記カメラ制御処理装置は、前記第１レンズ状態信号に示される前記第１リンクアセンブリの位置に基づき前記第１モータを選択的に駆動するように、また、前記第２レンズ状態信号に示される前記第２リンクアセンブリの位置に基づき前記第２モータを選択的に駆動するように構成して設けたことをことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項８】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、
前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、
前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、
このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してそのトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップと、
前記レンズの監視に基づき前記トランスデューサを基準とした前記レンズの位置を判断し、
この判断に基づいて前記レンズ位置を再設定して前記トランスデューサを基準に送られる内視鏡イメージの拡大率を再調整するとともに、前記ビデオ信号回路が処理する前記トランスデューサ出力信号の拡大率を再調整するという所定の手順で選択的にモニタに表示される内視鏡イメージ部分の拡大率を調整するステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項９】
前記モニタに表示される前記内視鏡イメージの拡大は、
前記監視に基づき、前記一つ以上のレンズがそれ以上前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージを拡大すべく移動できないという移動領域限界に達したか否かを判断し、
もし、この判断ステップで前記レンズが、まだその移動限界領域に達していないと判断された場合は、
前記トランスデューサに送られるイメージの拡大率を増加すべく前記レンズの位置を再設定し、
もし、前記判断ステップで前記レンズが、その移動限界領域に達したと判断された場合は、ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号を処理してトランスデューサ出力信号の拡大率を増加することで拡大されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１０】
モニタに表示される前記内視鏡イメージの拡大率の減少は、前記監視に基づき、前記一つ以上のレンズが、それ以上前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージの拡大率を減少すべく移動できないという移動領域限界に達したか否かを判断し、
もし、この判断ステップで前記レンズがまだその移動限界領域に達していないと判断された場合は、前記トランスデューサに送られるイメージの拡大率を減少すべく前記レンズの位置を再設定し、
もし、前記判断ステップで前記レンズがその移動限界領域に達したと判断された場合は、ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号を処理してトランスデューサ出力信号の拡大率を減少することで縮小されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１１】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、
前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、
前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、
このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
ディスプレイ信号が示すイメージの質を監視するステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップと、
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が徐々に悪化したことが示された場合は、前記一つ以上のレンズを選択的に再配置するとともにビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号を強化処理して補正するステップであって、
前記レンズ再配置およびビデオ信号回路の信号処理のシーケンスは、
イメージ悪化の程度、前記レンズの位置、および前記ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化の現在のレベルに応じて行われる前記ステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１２】
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が少し悪化したことが示された場合は、
ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化処理を補正し、
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が前記少悪化よりも大きく悪化したことが示された場合は、
前記一つ以上のレンズが再配置されることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１３】
ビデオ信号回路による前記トランスデューサ信号の強化補正した後、ディスプレイ信号が示すイメージの質を以後監視し、
もし、この前記ディスプレイ信号が示すイメージ質の監視から、イメージ質が所定レベルにまで改善されていないことが判明した場合は、前記レンズが再配置されることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１４】
内視鏡アセンブリであって、
この内視鏡アセンブリには、その近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、カプラを設け、
このカプラには、ハウジングを設け、
このハウジングは、対向する近傍端と遠方端と長手方向軸を備えており、
前記ハウジングの遠方端を前記内視鏡の遠方端に取り外し可能に保持するクランプを前記ハウジングに取り付けて設け、
前記内視鏡からのイメージを受け取るように位置する少なくとも二つの離間したレンズを前記ハウジング内で前記長手方向軸に沿って設け、
このレンズは、前記ハウジング内で長手方向軸に沿って移動可能であって、
第１レンズは、前記レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージの焦点を合わせるとともに、
第２レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
長手方向軸に沿って前記第１レンズを選択的に移動させるように前記第１レンズに連通した第１駆動アセンブリを前記ハウジング内に設け、
長手方向軸に沿って前記第２レンズを選択的に移動させるように前記第２レンズに連通した第２レンズアセンブリを前記ハウジング内に設け、
また、前記内視鏡アセンブリには、前記第１駆動アセンブリを駆動して前記第１レンズを移動するように前記第１駆動アセンブリに連通した第１モータを前記ハウジングに取り付けて設け、
前記第２駆動アセンブリを駆動して前記第２レンズを移動するように前記第２駆動アセンブリに連通した第２モータを前記ハウジングに取り付けて設けたことを特徴とする内視鏡アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また、前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記カプラを基準として、また、相互を基準にして移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが相互に一定距離で離間しつつ前記カプラを基準として移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設けたことを特徴とする請求項１４に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１６】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また、前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
レンズスリーブを前記ハウジング内に設け、
このレンズスリーブは、前記ハウジングの長手方向軸を中心に配置するとともに前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記ハウジングに移動可能に固着して設け、
前記第１レンズおよび第２レンズは、前記レンズスリーブ内に配置するとともに、レンズ相互を基準におよびレンズスリーブを基準に長手方向に移動可能なように前記レンズスリーブに移動可能に取り付けて設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記レンズスリーブを基準にかつレンズ相互を基準に移動するように連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記レンズスリーブが前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記レンズスリーブに連通して設けたことを特徴とする請求項１４に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１７】
前記レンズスリーブは、二つ以上の螺旋状スロットを備えるように設け、
前記第１レンズおよび第２レンズから延長する独立したピンを設け、
前記ピンは、前記レンズスリーブのそれぞれ独立したスロット内に延長するとともに前記レンズスリーブ外に延長して設け、
前記第１駆動アセンブリには、回転可能に前記レンズスリーブ上に装着した駆動スリーブを設け、
この駆動スリーブは、前記駆動スリーブが回転すると前記駆動スリーブが前記ピンを前記レンズスロット内で移動させるように、前記レンズピンと係合する位置に設けたことを特徴とする請求項１６に記載の内視鏡アセンブリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡ビューシステムであって、
この内視鏡ビューシステムには、その近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、
その内視鏡近傍端を越えたところに位置するカメラヘッドを設け、
このカメラヘッドには光学的内視鏡イメージを受け取るとともに取得イメージに基づいたトランスデューサー出力信号を発信するトランスデューサを設け、
前記内視鏡の近傍端と前記カメラとの間にはカプラを設け、
このカプラには、前記内視鏡からのイメージを受け取る一つ以上のレンズを設け、
この複数のレンズは、選択的に変化した内視鏡イメージを前記トランスデューサに送るように前記カメラヘッドを基準として相対的に移動可能に設け、
前記一つ以上の前記レンズに取り付けて前記レンズを任意に前記トランスデューサを基準として相対的に移動させる第１モータを設け、
前記レンズの位置を監視するように構成するとともに前記レンズ位置を表す第１レンズ状態信号を発信する第１レンズ状態センサを設け、
また、前記内視鏡ビューシステムには、前記トランスデューサの出力信号を受け取るように連通したビデオ信号回路を設け、
このビデオ信号回路は、受け取ったトランスデューサの出力信号に基づいてモニタに伝送するディスプレイ信号を生成するように構成して設け、
前記ビデオ信号回路は、受け取ったビデオ信号処理指令に基づいてディスプレイ信号を選択的に発生するように構成して設け、
前記第１レンズ状態センサから前記第１レンズ状態信号を受け取るよう連結し、
前記第１モータを駆動するよう連結し、ビデオ信号処理指令を前記ビデオ信号回路に与えるように連結したカメラ制御処理装置を設けたことを特徴とする内視鏡ビューシステム。
【請求項２】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成されており、
前記レンズが前記イメージを拡大する程度は、前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて定まり、
前記レンズの最大拡大位置は、内視鏡イメージの拡大が最大限となる位置であり、
前記ビデオ信号回路は、ビデオ信号処理指令に基づいて、受け取ったトランスデューサ出力信号に含まれるイメージを拡大したディスプレイ信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項３】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的にフォーカスするように構成して設け、
焦点が合った内視鏡イメージは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じて定まり、
前記ビデオ信号回路は、受け取った指令に応じて、トランスデューサの信号を電子的にフォーカスしてディスプレイ信号を生成するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置または前記ビデオ信号回路は、前記ビデオ信号回路が生成したディスプレイ信号が示すイメージのフォーカス程度を監視するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、このディスプレイ信号が示すイメージの焦点が外れる程度の監視に基づいて、選択的にまず前記第１モータを駆動して前記レンズを前記トランスデューサに向かう側あるいは離れる側に移動するか、前記ビデオ信号回路にフォーカス指令を生成するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項４】
前記カメラ制御処理装置は、ディスプレイ信号が示すイメージの焦点の外れ程度の監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、前記カメラ制御処理装置が前記ビデオ信号回路に前記フォーカス指令を生成するように構成するとともに、
引き続き行ったイメージ監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、前記カメラ制御処理装置は、前記第１モータを駆動して前記レンズのトランスデューサを基準とした位置が変化するように構成して設けたことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項５】
前記カプラには、少なくとも二つのレンズが設けられており、前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第１運動パターンを行う場合には、前記レンズは前記トランスデューサの内視鏡イメージをフォーカスするとともに、
前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第２運動パターンを行う場合には、前記レンズは前記トランスデューサへの内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
前記カプラには、前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記レンズに取り付けた第１リンクアセンブリを設け、
この第１リンクアセンブリは、第１リンク機構を備えるとともに所定の移動領域を有しており、前記第１モータは、前記第１リンク機構を駆動し前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記第１リンク機構に連結して設け、
前記第１レンズ状態センサは、前記第１リンクアセンブリを監視するとともに、前記第１リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第１レンズ状態信号を生成するように構成して設け、
第２リンク機構を備えた第２リンクアセンブリは、前記カプラに装着かつ前記レンズに取り付けて設けるとともに、前記レンズが第２運動パターンで移動するように構成して設け、
前記第２リンクアセンブリは、所定の移動領域を有するように設け、
前記カプラに取り付けるとともに前記第２リンク機構に連通して前記第２リンク機構を駆動して前記レンズを第２運動パターンで移動させる第２モータを設け、
前記第２リンクアセンブリを監視するとともに前記第２リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第２レンズ状態信号を生成するように構成した第２レンズ状態センサを前記カプラに取り付けて設け、
前記カメラ制御処理装置は、前記第２モータに連通して前記第２モータを駆動するとともに、前記第２レンズ状態センサに連通して前記第２レンズ状態を受け取るように設け、前記カメラ制御処理装置は、
前記第１レンズ状態信号に示される前記第１リンクアセンブリの位置に基づき前記第１モータを選択的に駆動するように、
また前記第２レンズ状態信号に示される前記第２リンクアセンブリの位置に基づき前記第２モータを選択的に駆動するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項６】
前記カメラ制御処理装置は、前記ビデオ信号回路により生成されたディスプレイ信号を変更する外部からの指令を受け取るように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、この外部指令に応じて、また前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて、前記第１モータが所定のシーケンスで駆動して前記レンズを移動するとともに前記ビデオ信号回路への前記ビデオ信号処理指令を発信するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項７】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、
前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してそのトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップと、
モニタに表示される内視鏡イメージ部分の拡大率を選択的に調整するステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項８】
モニタに表示される内視鏡イメージ部分の拡大率を選択的に調整する前記ステップは、少なくとも一つの前記レンズの監視に基づき前記トランスデューサを基準とした前記レンズの位置を判断するステップと、
この判断に基づき、前記レンズ位置を再設定して前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージの拡大率を再設定するとともに、前記ビデオ信号回路が処理する前記トランスデューサ出力信号の拡大率を再調整するステップとを備えたことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項９】
前記モニタに表示される前記内視鏡イメージの拡大は、前記監視に基づき、前記一つ以上のレンズがそれ以上前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージを拡大すべく移動できないという移動領域限界に達したか否かを判断するステップと、
もしこの判断ステップで前記レンズがまだその移動限界領域に達していないと判断された場合は、前記トランスデューサに送られるイメージの拡大率を増加すべく前記レンズの位置を再設定するステップと、
もし前記判断ステップで前記レンズがその移動限界領域に達したと判断された場合は、ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号を処理してトランスデューサ出力信号の拡大率を増加するステップとにより拡大されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１０】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、
前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
ディスプレイ信号が示すイメージの質を監視するステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１１】
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が徐々に悪化したことが示された場合は、前記一つ以上のレンズを選択的に再配置するとともにビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号を強化処理して補正し、
前記レンズ再配置およびビデオ信号回路の信号処理のシーケンスは、イメージ悪化の程度、前記レンズの位置、および前記ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化の現在のレベルに応じて行われることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１２】
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が少し悪化したことが示された場合は、ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化処理を補正し、
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が前記少悪化よりも大きく悪化したことが示された場合は、前記一つ以上のレンズが再配置されることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１３】
遠方端を有するとともにその近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、
カプラを設け、このカプラには、
ハウジングを設け、このハウジングは対向する近傍端と遠方端と長手方向軸を備えており、
前記ハウジングの遠方端を前記内視鏡の遠方端に取り外し可能に保持する結合部材を前記ハウジングに取り付けて設け、
前記内視鏡からの内視鏡イメージを受け取るように位置する少なくとも二つの離間したレンズを前記ハウジング内で前記長手方向軸に沿って設け、
このレンズは、前記ハウジング内で長手方向軸に沿って移動可能であって、第１レンズは、この第１レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージの焦点を合わせるとともに、第２レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
長手方向軸に沿って前記第１レンズを選択的に移動させるように前記第１レンズに連通した第１駆動アセンブリを前記ハウジング内に設け、
長手方向軸に沿って前記第２レンズを選択的に移動させるように前記第２レンズに連通した第２レンズアセンブリを前記ハウジング内に設け、
前記第１駆動アセンブリを駆動して前記第１レンズを移動するように前記第１駆動アセンブリに連通した第１モータを前記ハウジングに取り付けて設け、前記第２駆動アセンブリを駆動して前記第２レンズを移動するように前記第２駆動アセンブリに連通した第２モータを前記ハウジングに取り付けて設けたことを特徴とする内視鏡アセンブリ。
【請求項１４】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記カプラを基準としてまた相互を基準にして移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが相互に一定距離で離間しつつ前記カプラを基準として移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設けたことを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
レンズスリーブを前記ハウジング内に設け、
このレンズスリーブは、前記ハウジングの長手方向軸を中心に配置するとともに前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記ハウジングに移動可能に固着して設け、
前記第１レンズおよび第２レンズは、前記レンズスリーブ内に配置するとともに、レンズ相互を基準におよびレンズスリーブを基準に長手方向に移動可能なように前記レンズスリーブに移動可能に取り付けて設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記レンズスリーブを基準にかつレンズ相互を基準に移動するように連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記レンズスリーブが前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記レンズスリーブに連通して設けたことを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１】
内視鏡ビューシステムであって、
この内視鏡ビューシステムには、その近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、
その内視鏡近傍端を越えたところに位置するカメラヘッドを設け、
このカメラヘッドには光学的イメージを受け取るとともに取得イメージに基づいた出力信号を発信するトランスデューサを設け、
前記内視鏡の近傍端と前記カメラとの間にはカプラを設け、
このカプラには、前記内視鏡からのイメージを受け取る一つ以上のレンズを設け、
この複数のレンズは、選択的に変化した内視鏡イメージを前記トランスデューサに送るように前記カメラヘッドを基準として相対的に移動可能に設け、
前記一つ以上の前記レンズに取り付けて前記レンズを任意に前記トランスデューサを基準として相対的に移動させる第１モータを設け、
前記レンズの位置を監視するように構成するとともに前記レンズ位置を表す第１レンズ状態信号を発信する第１レンズ状態センサを設け、
また、前記内視鏡ビューシステムには、前記トランスデューサの出力信号を受け取るように連通したビデオ信号回路を設け、
このビデオ信号回路は、受け取ったトランスデューサの出力信号に基づいてモニタに伝送するディスプレイ信号を生成するように構成して設け、
前記ビデオ信号回路は、受け取ったビデオ信号処理指令に基づいてディスプレイ信号を選択的に発生するように構成して設け、
前記第１レンズ状態センサから前記第１レンズ状態信号を受け取るよう連結し、
前記第１モータを駆動するよう前記第１モータに連結し、
前記ビデオ信号処理器に連結したカメラ制御処理装置を設け、
このカメラ制御処理装置は、前記ビデオ信号により生成されたディスプレイ信号を変更する外部からの指令を受け取るように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、この外部指令に応じて、また、前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて、前記第１モータが所定のシーケンスで駆動して前記レンズを移動するとともに前記ビデオ信号回路への前記ビデオ信号処理指令を発信するように構成して設けたことを特徴とする内視鏡ビューシステム。
【請求項２】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成されており、
前記レンズが拡大する程度は、前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて定まり、
前記レンズの最大拡大位置は、内視鏡イメージの拡大が最大限となる位置であり、
前記ビデオ信号回路は、ビデオ信号処理指令に基づいて、受け取ったトランスデューサ出力信号に含まれるイメージを拡大したディスプレイ信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項３】
前記カメラ制御処理装置は、
ディスプレイ信号の拡大率を増加する指令を受け取ること、
このディスプレイ信号拡大率増加指令を受け取ると、前記第１レンズ状態センサにより前記レンズが最大拡大位置か否かを判断すること、
もし、前記レンズが最大拡大位置ではない場合は、前記モータを駆動して前記レンズを最大拡大位置側に移動すること、
もし、前記レンズが最大拡大位置にある場合は、前記ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号に含まれるイメージを拡大したディスプレイ信号を伝送するように、前記ビデオ信号回路にビデオ信号処理指令を発することを行うように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項４】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的にフォーカスするように構成して設け、
内視鏡イメージの焦点は、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じて定まり、
前記ビデオ信号回路は、受け取ったフォーカス指令に応じて、トランスデューサの出力信号を電子的にフォーカスしてディスプレイ出力信号を生成するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置または前記ビデオ信号は、前記ビデオ信号回路が生成したディスプレイ信号が示すイメージのフォーカス程度を監視するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、このディスプレイ信号が示すイメージ焦点が外れる程度の監視に基づいて、選択的にまず前記第１モータを駆動して前記レンズを前記トランスデューサに向かう側あるいは離れる側に移動するか、前記ビデオ信号回路に前記フォーカス指令を生成するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項５】
前記カメラ制御処理装置は、前記ディスプレイ信号が示すイメージ焦点の外れ程度の監視結果においてイメージが第１程度外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置が前記ビデオ信号回路にフォーカス指令を生成するように構成するとともに、
ディスプレイ信号が示すイメージ焦点の外れ程度の監視結果においてイメージが前記第１程度よりもさらにフォーカス外れ度合いの大きい第２程度外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置は、前記第１モータを駆動して前記レンズのトランスデューサを基準とした位置が変化するように構成して設けたことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項６】
前記カメラ制御処理装置は、ディスプレイ信号が示すイメージの焦点の外れ程度の監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置が前記ビデオ信号回路に前記フォーカス指令を生成するように構成するとともに、
引き続き行ったディスプレイ信号が示すイメージ監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、
前記カメラ制御処理装置は、前記第１モータを駆動して前記レンズのトランスデューサを基準とした位置が変化するように構成して設けたことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項７】
前記カプラには、少なくとも二つのレンズが設けられており、
前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第１運動パターンを行う場合には、
前記レンズは前記トランスデューサの内視鏡イメージをフォーカスするとともに、
前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第２運動パターンを行う場合には、
前記レンズは前記トランスデューサへの内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
前記カプラには、前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記レンズに取り付けた第１リンクアセンブリを設け、
この第１リンクアセンブリは、所定の移動領域を有しており、
前記第１モータは、前記第１リンクアセンブリを駆動し前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記第１リンクアセンブリに連結して設け、
前記第１レンズ状態センサは、前記第１リンクアセンブリを監視するとともに、
前記第１リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第１レンズ状態信号を生成するように構成して設け、
第２リンクアセンブリは、前記カプラに装着かつ前記レンズに取り付けて設けるとともに、前記レンズが第２運動パターンで移動するように構成して設け、
前記第２リンクアセンブリは、所定の移動領域を有するように設け、
前記カプラに取り付けるとともに前記第２リンクアセンブリに連通して前記第２リンクアセンブリをして前記レンズを第２運動パターンで移動させる第２モータを設け、
前記第２リンクアセンブリを監視するとともに前記第２リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第２レンズ状態信号を生成するように構成した第２レンズ状態センサを前記カプラに取り付けて設け、
前記カメラ制御処理装置は、前記第２モータに連通して前記第２モータを駆動するとともに、前記第２レンズ状態センサに連通して前記第２レンズ状態を受け取るように設け、
前記カメラ制御処理装置は、前記第１レンズ状態信号に示される前記第１リンクアセンブリの位置に基づき前記第１モータを選択的に駆動するように、また、前記第２レンズ状態信号に示される前記第２リンクアセンブリの位置に基づき前記第２モータを選択的に駆動するように構成して設けたことをことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項８】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、
前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、
前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、
このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してそのトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップと、
前記レンズの監視に基づき前記トランスデューサを基準とした前記レンズの位置を判断し、
この判断に基づいて前記レンズ位置を再設定して前記トランスデューサを基準に送られる内視鏡イメージの拡大率を再調整するとともに、前記ビデオ信号回路が処理する前記トランスデューサ出力信号の拡大率を再調整するという所定の手順で選択的にモニタに表示される内視鏡イメージ部分の拡大率を調整するステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項９】
前記モニタに表示される前記内視鏡イメージの拡大は、
前記監視に基づき、前記一つ以上のレンズがそれ以上前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージを拡大すべく移動できないという移動領域限界に達したか否かを判断し、
もし、この判断ステップで前記レンズが、まだその移動限界領域に達していないと判断された場合は、
前記トランスデューサに送られるイメージの拡大率を増加すべく前記レンズの位置を再設定し、
もし、前記判断ステップで前記レンズが、その移動限界領域に達したと判断された場合は、ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号を処理してトランスデューサ出力信号の拡大率を増加することで拡大されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１０】
モニタに表示される前記内視鏡イメージの拡大率の減少は、前記監視に基づき、前記一つ以上のレンズが、それ以上前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージの拡大率を減少すべく移動できないという移動領域限界に達したか否かを判断し、
もし、この判断ステップで前記レンズがまだその移動限界領域に達していないと判断された場合は、前記トランスデューサに送られるイメージの拡大率を減少すべく前記レンズの位置を再設定し、
もし、前記判断ステップで前記レンズがその移動限界領域に達したと判断された場合は、ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号を処理してトランスデューサ出力信号の拡大率を減少することで縮小されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１１】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、
前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、
前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、
このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
ディスプレイ信号が示すイメージの質を監視するステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップと、
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が徐々に悪化したことが示された場合は、前記一つ以上のレンズを選択的に再配置するとともにビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号を強化処理して補正するステップであって、
前記レンズ再配置およびビデオ信号回路の信号処理のシーケンスは、
イメージ悪化の程度、前記レンズの位置、および前記ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化の現在のレベルに応じて行われる前記ステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１２】
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が少し悪化したことが示された場合は、
ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化処理を補正し、
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が前記少悪化よりも大きく悪化したことが示された場合は、
前記一つ以上のレンズが再配置されることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１３】
ビデオ信号回路による前記トランスデューサ信号の強化補正した後、ディスプレイ信号が示すイメージの質を以後監視し、
もし、この前記ディスプレイ信号が示すイメージ質の監視から、イメージ質が所定レベルにまで改善されていないことが判明した場合は、前記レンズが再配置されることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１４】
内視鏡アセンブリであって、
この内視鏡アセンブリには、その近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、カプラを設け、
このカプラには、ハウジングを設け、
このハウジングは、対向する近傍端と遠方端と長手方向軸を備えており、
前記ハウジングの遠方端を前記内視鏡の遠方端に取り外し可能に保持するクランプを前記ハウジングに取り付けて設け、
前記内視鏡からのイメージを受け取るように位置する少なくとも二つの離間したレンズを前記ハウジング内で前記長手方向軸に沿って設け、
このレンズは、前記ハウジング内で長手方向軸に沿って移動可能であって、
第１レンズは、前記レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージの焦点を合わせるとともに、
第２レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
長手方向軸に沿って前記第１レンズを選択的に移動させるように前記第１レンズに連通した第１駆動アセンブリを前記ハウジング内に設け、
長手方向軸に沿って前記第２レンズを選択的に移動させるように前記第２レンズに連通した第２レンズアセンブリを前記ハウジング内に設け、
また、前記内視鏡アセンブリには、前記第１駆動アセンブリを駆動して前記第１レンズを移動するように前記第１駆動アセンブリに連通した第１モータを前記ハウジングに取り付けて設け、
前記第２駆動アセンブリを駆動して前記第２レンズを移動するように前記第２駆動アセンブリに連通した第２モータを前記ハウジングに取り付けて設けたことを特徴とする内視鏡アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また、前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記カプラを基準として、また、相互を基準にして移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが相互に一定距離で離間しつつ前記カプラを基準として移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設けたことを特徴とする請求項１４に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１６】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また、前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
レンズスリーブを前記ハウジング内に設け、
このレンズスリーブは、前記ハウジングの長手方向軸を中心に配置するとともに前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記ハウジングに移動可能に固着して設け、
前記第１レンズおよび第２レンズは、前記レンズスリーブ内に配置するとともに、レンズ相互を基準におよびレンズスリーブを基準に長手方向に移動可能なように前記レンズスリーブに移動可能に取り付けて設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記レンズスリーブを基準にかつレンズ相互を基準に移動するように連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記レンズスリーブが前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記レンズスリーブに連通して設けたことを特徴とする請求項１４に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１７】
前記レンズスリーブは、二つ以上の螺旋状スロットを備えるように設け、
前記第１レンズおよび第２レンズから延長する独立したピンを設け、
前記ピンは、前記レンズスリーブのそれぞれ独立したスロット内に延長するとともに前記レンズスリーブ外に延長して設け、
前記第１駆動アセンブリには、回転可能に前記レンズスリーブ上に装着した駆動スリーブを設け、
この駆動スリーブは、前記駆動スリーブが回転すると前記駆動スリーブが前記ピンを前記レンズスロット内で移動させるように、前記レンズピンと係合する位置に設けたことを特徴とする請求項１６に記載の内視鏡アセンブリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡ビューシステムであって、
この内視鏡ビューシステムには、その近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、
その内視鏡近傍端を越えたところに位置するカメラヘッドを設け、
このカメラヘッドには光学的内視鏡イメージを受け取るとともに取得イメージに基づいたトランスデューサー出力信号を発信するトランスデューサを設け、
前記内視鏡の近傍端と前記カメラとの間にはカプラを設け、
このカプラには、前記内視鏡からのイメージを受け取る一つ以上のレンズを設け、
この複数のレンズは、選択的に変化した内視鏡イメージを前記トランスデューサに送るように前記カメラヘッドを基準として相対的に移動可能に設け、
前記一つ以上の前記レンズに取り付けて前記レンズを任意に前記トランスデューサを基準として相対的に移動させる第１モータを設け、
前記レンズの位置を監視するように構成するとともに前記レンズ位置を表す第１レンズ状態信号を発信する第１レンズ状態センサを設け、
また、前記内視鏡ビューシステムには、前記トランスデューサの出力信号を受け取るように連通したビデオ信号回路を設け、
このビデオ信号回路は、受け取ったトランスデューサの出力信号に基づいてモニタに伝送するディスプレイ信号を生成するように構成して設け、
前記ビデオ信号回路は、受け取ったビデオ信号処理指令に基づいてディスプレイ信号を選択的に発生するように構成して設け、
前記第１レンズ状態センサから前記第１レンズ状態信号を受け取るよう連結し、
前記第１モータを駆動するよう連結し、ビデオ信号処理指令を前記ビデオ信号回路に与えるように連結したカメラ制御処理装置を設けたことを特徴とする内視鏡ビューシステム。
【請求項２】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成されており、
前記レンズが前記イメージを拡大する程度は、前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて定まり、
前記レンズの最大拡大位置は、内視鏡イメージの拡大が最大限となる位置であり、
前記ビデオ信号回路は、ビデオ信号処理指令に基づいて、受け取ったトランスデューサ出力信号に含まれるイメージを拡大したディスプレイ信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項３】
前記レンズは、前記レンズが前記トランスデューサに送る内視鏡イメージを選択的にフォーカスするように構成して設け、
焦点が合った内視鏡イメージは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じて定まり、
前記ビデオ信号回路は、受け取った指令に応じて、トランスデューサの信号を電子的にフォーカスしてディスプレイ信号を生成するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置または前記ビデオ信号回路は、前記ビデオ信号回路が生成したディスプレイ信号が示すイメージのフォーカス程度を監視するように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、このディスプレイ信号が示すイメージの焦点が外れる程度の監視に基づいて、選択的にまず前記第１モータを駆動して前記レンズを前記トランスデューサに向かう側あるいは離れる側に移動するか、前記ビデオ信号回路にフォーカス指令を生成するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項４】
前記カメラ制御処理装置は、ディスプレイ信号が示すイメージの焦点の外れ程度の監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、前記カメラ制御処理装置が前記ビデオ信号回路に前記フォーカス指令を生成するように構成するとともに、
引き続き行ったイメージ監視結果においてイメージの焦点が外れていることを示した場合、前記カメラ制御処理装置は、前記第１モータを駆動して前記レンズのトランスデューサを基準とした位置が変化するように構成して設けたことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項５】
前記カプラには、少なくとも二つのレンズが設けられており、前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第１運動パターンを行う場合には、前記レンズは前記トランスデューサの内視鏡イメージをフォーカスするとともに、
前記レンズが前記トランスデューサを基準とした第２運動パターンを行う場合には、前記レンズは前記トランスデューサへの内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
前記カプラには、前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記レンズに取り付けた第１リンクアセンブリを設け、
この第１リンクアセンブリは、第１リンク機構を備えるとともに所定の移動領域を有しており、前記第１モータは、前記第１リンク機構を駆動し前記レンズを第１運動パターンで移動させるように前記第１リンク機構に連結して設け、
前記第１レンズ状態センサは、前記第１リンクアセンブリを監視するとともに、前記第１リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第１レンズ状態信号を生成するように構成して設け、
第２リンク機構を備えた第２リンクアセンブリは、前記カプラに装着かつ前記レンズに取り付けて設けるとともに、前記レンズが第２運動パターンで移動するように構成して設け、
前記第２リンクアセンブリは、所定の移動領域を有するように設け、
前記カプラに取り付けるとともに前記第２リンク機構に連通して前記第２リンク機構を駆動して前記レンズを第２運動パターンで移動させる第２モータを設け、
前記第２リンクアセンブリを監視するとともに前記第２リンクアセンブリが運動領域限界に達したことを示す前記第２レンズ状態信号を生成するように構成した第２レンズ状態センサを前記カプラに取り付けて設け、
前記カメラ制御処理装置は、前記第２モータに連通して前記第２モータを駆動するとともに、前記第２レンズ状態センサに連通して前記第２レンズ状態を受け取るように設け、前記カメラ制御処理装置は、
前記第１レンズ状態信号に示される前記第１リンクアセンブリの位置に基づき前記第１モータを選択的に駆動するように、
また前記第２レンズ状態信号に示される前記第２リンクアセンブリの位置に基づき前記第２モータを選択的に駆動するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項６】
前記カメラ制御処理装置は、前記ビデオ信号回路により生成されたディスプレイ信号を変更する外部からの指令を受け取るように構成して設け、
前記カメラ制御処理装置は、この外部指令に応じて、また前記レンズの前記トランスデューサを基準とした位置に応じて、前記第１モータが所定のシーケンスで駆動して前記レンズを移動するとともに前記ビデオ信号回路への前記ビデオ信号処理指令を発信するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡ビューシステム。
【請求項７】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、
前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してそのトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップと、
モニタに表示される内視鏡イメージ部分の拡大率を選択的に調整するステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項８】
モニタに表示される内視鏡イメージ部分の拡大率を選択的に調整する前記ステップは、少なくとも一つの前記レンズの監視に基づき前記トランスデューサを基準とした前記レンズの位置を判断するステップと、
この判断に基づき、前記レンズ位置を再設定して前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージの拡大率を再設定するとともに、前記ビデオ信号回路が処理する前記トランスデューサ出力信号の拡大率を再調整するステップとを備えたことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項９】
前記モニタに表示される前記内視鏡イメージの拡大は、前記監視に基づき、前記一つ以上のレンズがそれ以上前記トランスデューサに送られる内視鏡イメージを拡大すべく移動できないという移動領域限界に達したか否かを判断するステップと、
もしこの判断ステップで前記レンズがまだその移動限界領域に達していないと判断された場合は、前記トランスデューサに送られるイメージの拡大率を増加すべく前記レンズの位置を再設定するステップと、
もし前記判断ステップで前記レンズがその移動限界領域に達したと判断された場合は、ビデオ信号回路がトランスデューサ出力信号を処理してトランスデューサ出力信号の拡大率を増加するステップとにより拡大されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１０】
内視鏡からこの内視鏡に取り付けたレンズアセンブリを通ってトランスデューサへ内視鏡イメージを受け取るステップであって、前記レンズアセンブリには、トランスデューサを基準とした所定の移動領域を有する一つ以上のレンズを設け、
この一つ以上のレンズは、
前記レンズの前記トランスデューサからの距離に応じた前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設けた前記ステップと、
前記一つ以上のレンズの前記トランスデューサを基準とした位置を監視するステップと、前記トランスデューサへ送られる内視鏡イメージをトランスデューサがトランスデューサ出力信号に変換するステップと、
トランスデューサ出力信号をビデオ信号回路に送るステップであって、このビデオ信号回路は、トランスデューサ出力信号を選択的に拡大してトランスデューサ出力信号に基づいたディスプレイ信号を生成するように構成された前記ステップと、
ディスプレイ信号が示すイメージの質を監視するステップと、
モニタに内視鏡イメージの少なくとも一部を表示するように前記ディスプレイ信号をモニタに送るステップとを備えたことを特徴とする内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１１】
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が徐々に悪化したことが示された場合は、前記一つ以上のレンズを選択的に再配置するとともにビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号を強化処理して補正し、
前記レンズ再配置およびビデオ信号回路の信号処理のシーケンスは、イメージ悪化の程度、前記レンズの位置、および前記ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化の現在のレベルに応じて行われることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１２】
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が少し悪化したことが示された場合は、ビデオ信号回路が処理するトランスデューサ出力信号の強化処理を補正し、
もし、ディスプレイ信号が示すイメージ質を監視してイメージの質が前記少悪化よりも大きく悪化したことが示された場合は、前記一つ以上のレンズが再配置されることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡で取得したイメージを表示する方法。
【請求項１３】
遠方端を有するとともにその近傍端が患者の体外に位置する内視鏡を設け、
カプラを設け、このカプラには、
ハウジングを設け、このハウジングは対向する近傍端と遠方端と長手方向軸を備えており、
前記ハウジングの遠方端を前記内視鏡の遠方端に取り外し可能に保持する結合部材を前記ハウジングに取り付けて設け、
前記内視鏡からの内視鏡イメージを受け取るように位置する少なくとも二つの離間したレンズを前記ハウジング内で前記長手方向軸に沿って設け、
このレンズは、前記ハウジング内で長手方向軸に沿って移動可能であって、第１レンズは、この第１レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージの焦点を合わせるとともに、第２レンズの移動によって前記ハウジングの近傍端側へ向かう内視鏡イメージを選択的に拡大するように構成して設け、
長手方向軸に沿って前記第１レンズを選択的に移動させるように前記第１レンズに連通した第１駆動アセンブリを前記ハウジング内に設け、
長手方向軸に沿って前記第２レンズを選択的に移動させるように前記第２レンズに連通した第２レンズアセンブリを前記ハウジング内に設け、
前記第１駆動アセンブリを駆動して前記第１レンズを移動するように前記第１駆動アセンブリに連通した第１モータを前記ハウジングに取り付けて設け、前記第２駆動アセンブリを駆動して前記第２レンズを移動するように前記第２駆動アセンブリに連通した第２モータを前記ハウジングに取り付けて設けたことを特徴とする内視鏡アセンブリ。
【請求項１４】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記カプラを基準としてまた相互を基準にして移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが相互に一定距離で離間しつつ前記カプラを基準として移動するように前記第１レンズおよび第２レンズに連通して設けたことを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１レンズおよび第２レンズは、これらのレンズ相互を基準とした移動およびこれらのレンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの拡大率を変更するように、また前記レンズの一定距離の離間を維持しつつなす前記レンズの前記カプラを基準とした移動により、前記レンズが内視鏡イメージの焦点を変化させるように集合的に構成して設け、
レンズスリーブを前記ハウジング内に設け、
このレンズスリーブは、前記ハウジングの長手方向軸を中心に配置するとともに前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記ハウジングに移動可能に固着して設け、
前記第１レンズおよび第２レンズは、前記レンズスリーブ内に配置するとともに、レンズ相互を基準におよびレンズスリーブを基準に長手方向に移動可能なように前記レンズスリーブに移動可能に取り付けて設け、
前記第１駆動アセンブリは、前記第１レンズおよび第２レンズが前記レンズスリーブを基準にかつレンズ相互を基準に移動するように連通して設け、
前記第２駆動アセンブリは、前記レンズスリーブが前記ハウジング内を長手方向に移動するように前記レンズスリーブに連通して設けたことを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡アセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２００６−５０３６６３（Ｐ２００６−５０３６６３Ａ）
【公表日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４８２３８（Ｐ２００４−５４８２３８）
【出願日】平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００２／０３４２２１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３９２５０
【国際公開日】平成１６年５月１３日（２００４．５．１３）
【出願人】（５９５１４８８８８）ストライカー・コーポレーション (52)
【氏名又は名称原語表記】ＳＴＲＹＫＥＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】２７２５ Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ Ｒｏａｄ，Ｋａｌａｍａｚｏｏ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００２／０３４２２１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３９２５０
【国際公開日】平成１６年５月１３日（２００４．５．１３）
【出願人】（５９５１４８８８８）ストライカー・コーポレーション (52)
【氏名又は名称原語表記】ＳＴＲＹＫＥＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】２７２５ Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ Ｒｏａｄ，Ｋａｌａｍａｚｏｏ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
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