JP2017038285A - 医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって医療器具が医療用観察装置の視野領域から外れた場合であってもユーザに医療器具の位置を容易にかつ正確に把握させることができる医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラムを提供する。【解決手段】第１視野領域を撮像する第１撮像部21と、第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を第１撮像部21よりも低い倍率で撮像する第２撮像部22と、第１撮像部21が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知部311と、検知部311の検知結果に応じて、第１画像の信号を表示装置4に出力して第１画像を表示装置4に表示させる第１表示制御と、少なくとも第２撮像部22が撮像した第２画像の信号を表示装置4に出力して第２画像を表示装置4に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御部341と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、被観察体の微小部位を観察するための医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラムに関する。

従来、例えば患者に対して手術を行う際に、その患者の患部を拡大した像を医師等の術者が観察しながら手術を行う手術用顕微鏡等の医療用観察装置が知られている。手術用顕微鏡は、拡大された患部の像が接眼部に表示され、術者が接眼部を介して患部を観察するタイプと、術者がモニタに表示される拡大された撮像画像によって患部を観察するタイプに大別される。術者が手術用顕微鏡を使用する際には、視線を接眼部やモニタへ向けることにより、患部の拡大観察を行う。

手術用顕微鏡を用いた手術において、術者が鉗子等の医療器具（術具ともいう）を手術用顕微鏡の視野領域（以下、単に視野領域という）へ導入する場合、術者は、接眼部やモニタからいったん視線を離して、視線を被観察体の視野領域付近に向け、被観察体を直接目視しながら医療器具を視野領域へ近づけた後、視線を再度接眼部やモニタへ向けて観察を行うことによって医療器具を視野領域へ導入する。

一般に、手術用顕微鏡のズーム倍率が高倍率であればあるほど術者が目視によって被観察体上の視野領域を判別するのは難しい。このような場合、術者は視線を移動させ、接眼部やモニタを介した被観察体の間接的な観察と目視による被観察体の直接的な観察とを何度も繰り返すことによって医療器具を視野領域へ導入しなければならなかった。この状況は、例えば術者が手術を開始する際に医療器具を最初に視野領域へ導入する場合や、手術中に術者が意図せず医療器具を視野領域外へ移動させてしまった場合などに発生する可能性がある。後者の場合、術者は手術中にも関わらず、医療器具を視野領域へ再度導入するために、視線を何度も繰り返し移動させなければならない。

医療器具を手術用顕微鏡の視野領域へ容易に導入するための技術として、医療器具を検知した場合に撮像部のズーム光学系のズーム倍率を変更することにより、医療器具が視野領域内に含まれるようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４−１１７５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、患部等の被観察体を拡大観察するための通常の手術用顕微鏡における拡大観察の視野領域を確保するズーム倍率の可変範囲よりも広い範囲、すなわち医療器具を導入しやすい広角の視野範囲までズーム倍率を変更する必要がある。ここで、広角側のズーム倍率の可変範囲が小さく広角側の視野範囲が狭いと、医療器具を導入するための視野領域が狭くなり、医療器具の導入を補助し難い。また、広角側のズーム倍率の可変範囲が大きく広角側の視野範囲が広いと、医療器具の導入がしやすい反面、ズーム光学系の構成やズーム光学系を駆動するための構成を複雑にせざるを得ない。

さらに、特許文献１に記載の技術では、ズーム倍率を変更する際に倍率変更の操作と医療器具の動きとの間にタイムラグが生じてしまい、医療器具の位置を正確に把握することができないおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成によって医療器具が医療用観察装置の視野領域から外れた場合であってもユーザに医療器具の位置を容易にかつ正確に把握させることができる医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る医療用観察装置は、第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知部と、前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記表示制御部は、前記検知部が前記第１画像内に前記医療器具が写っていることを検知した場合、前記第１表示制御を実行し、前記検知部が前記第１画像内に前記医療器具が写っていないことを検知した場合、前記第２表示制御を実行することを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記表示制御部は、前記第２表示制御として、前記第２画像を主画面として前記表示装置に表示させるとともに、前記第１画像を前記主画面よりも小さい領域で表示する副画面として前記表示装置に表示させることを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記表示制御部は、前記第２表示制御として、前記第２画像を表示する際、該第２画像に前記第１視野領域に関する情報を重畳して前記表示装置に表示させることを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第１画像を表示し続ける第１画像表示モードを設定可能であり、前記表示制御部は、前記第１画像表示モードが設定されている場合、前記第１表示制御を実行することを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、ユーザによる前記第１撮像部の移動指示を受け付ける操作部に設けられ、前記第１画像表示モードの設定入力を受け付ける入力部をさらに備えたことを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記検知部は、前記第１画像に対して画像処理を行うことによって前記第１画像に前記医療器具が写っているか否かを検知することを特徴とする。

本発明に係る制御装置は、第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置であって、前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知部と、前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とを切り替えて実行する表示制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る制御装置の作動方法は、第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置の作動方法であって、検知部が、前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、表示制御部が、前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る制御装置の作動プログラムは、第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置に、検知部が、前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、表示制御部が、前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成によって医療器具が医療用観察装置の視野領域から外れた場合であってもユーザに医療器具の位置を容易にかつ正確に把握させることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムである手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、顕微鏡装置が有する顕微鏡部とその周辺の構成を示す拡大斜視図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察システムである手術用顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。 図４は、顕微鏡装置が有する第１撮像部および第２撮像部の構成を模式的に示す図である。 図５は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察システムである手術用顕微鏡システムを用いた手術の状況を模式的に示す図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係る制御装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図７は、表示装置が低倍率画像を表示する際の別な表示例（第１例）を模式的に示す図である。 図８は、表示装置が低倍率画像を表示する際の別な表示例（第２例）を模式的に示す図である。 図９は、表示装置が低倍率画像を表示する際の別な表示例（第３例）を模式的に示す図である。 図１０は、第１および第２撮像部の別な構成例を示す図である。 図１１は、図１０の矢視Ａ方向における第２撮像部の側面図である。 図１２は、第２撮像部のさらに別な構成例を示す図である。 図１３は、図１２の矢視Ｂ方向における第１および第２撮像部の側面図である。 図１４は、本発明の別な実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムである内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムの一例である手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示す手術用顕微鏡システム１は、所定の視野領域を拡大して撮像し、撮像した画像を表示する機能を有する。手術用顕微鏡システム１は、被観察体を観察するための画像を撮像することによって取得する画像取得装置である顕微鏡装置２と、手術用顕微鏡システム１の動作を制御する制御装置３と、顕微鏡装置２が撮像した画像を表示する表示装置４とを備える。顕微鏡装置２および制御装置３は手術用顕微鏡であり、本実施の形態に係る医療用観察装置１００を構成する。なお、制御装置３と表示装置４の少なくともいずれか一方を顕微鏡装置２と一体に構成することも可能である。

顕微鏡装置２は、被観察体の微小部位を拡大して撮像する顕微鏡部５と、顕微鏡部５の基端部に接続し、被観察体に対し顕微鏡部５を移動可能に支持すべく顕微鏡部５を回動可能に支持する支持部６と、支持部６の基端部を回動可能に保持し、床面上を移動可能なベース部７と、を有する。なお、ベース部７は、床面上に移動可能に設けるのではなく、天井や壁面やベッド等に固定して支持部６を支持する構成としてもよい。

図２は、顕微鏡部５とその周辺の構成を示す拡大斜視図である。顕微鏡部５は、円柱状をなし、その内部に撮像手段を有する。撮像手段の詳細な構成については後述する。所望の撮像範囲を撮像させるために、ユーザは顕微鏡部５を把持し、顕微鏡部５を移動させる。顕微鏡部５の側面には、顕微鏡装置２の動作指示の入力を受け付ける入力部２４を構成する各種スイッチが設けられている。顕微鏡部５の下端部の開口面には、内部を保護するカバーガラスが設けられている（図示せず）。なお、図２に示すスイッチは入力部２４を構成する各種スイッチやボタンの一部を記載しているに過ぎない。

術者等のユーザは、顕微鏡部５を把持した状態で各種スイッチを操作しながら、顕微鏡部５を移動したりズーム操作を行ったりする。換言すれば、顕微鏡部５は、後述する第１撮像部２１を含む顕微鏡部５のユーザによる移動指示を受け付けるとともに、入力部２４が設けられた操作部である。なお、顕微鏡部５の形状はユーザが把持して視野方向を変更しやすいように、観察方向に細長く延びる形状であれば好ましい。このため、顕微鏡部５の形状は、円柱状以外の形状であってもよく、例えば多角柱状であってもよい。また、本実施の形態では、顕微鏡部５が操作部を兼ねているが、これに限らず、顕微鏡部５の移動指示を受け付けるとともに各種スイッチが設けられた操作部を、例えばリモコンやフットスイッチのような、顕微鏡部５とは離間した位置に設けてもよい。

支持部６は、複数の関節部およびアーム部が交互に連結されてなり、顕微鏡部５の並進または回転を実現する。図２では、先端側から順に、第１関節部６１、第１アーム部７１、第２関節部６２、第２アーム部７２が連結されている。

第１関節部６１は、先端側で顕微鏡部５の光軸と一致する第１軸Ａ₁のまわりに回動可能に該顕微鏡部５を保持するとともに、基端側で第１アーム部７１の先端部に固定された状態で第１アーム部７１に保持される。第２関節部６２は、先端側で第１アーム部７１を第１軸Ａ₁と直交する第２軸Ａ₂のまわりに回動可能に保持するとともに、基端側で第２アーム部７２に保持される。

図２は、支持部６が有する少なくとも一部の関節部およびアーム部の構成を示したものである。例えば、支持部６が全体で６つの関節部と５つのアーム部とを有する場合、支持部６は、並進３自由度および回転３自由度の６自由度の動きを実現することができる。

図３は、手術用顕微鏡システム１の機能構成を示すブロック図である。以下、図３を参照して手術用顕微鏡システム１の機能構成を説明する。

まず、顕微鏡装置２の機能構成を説明する。顕微鏡装置２は、第１撮像部２１と、第２撮像部２２と、レンズ駆動部２３と、入力部２４と、信号処理部２５と、ブレーキ部２６と、制御部２７とを有する。

図４は、顕微鏡部５に設けられた第１撮像部２１および第２撮像部２２の構成を模式的に示す図である。
第１撮像部２１は、被観察体を高画質で拡大観察するための撮像部である。第１撮像部２１は、ズーム機能を有する変倍光学系２１１と、変倍光学系２１１を通過した光を結像する第１結像光学系２１２と、第１結像光学系２１２が結像した被観察体の像を電気的な撮像信号に変換する第１撮像素子２１３とを有する。

変倍光学系２１１および第１結像光学系２１２は、それぞれ１または複数のレンズを用いて構成される。変倍光学系２１１を構成するレンズは、レンズ駆動部２３によって駆動される。変倍光学系２１１により変倍され、第１撮像素子２１３により結像される被観察体像の最も狭角側および最も広角側の倍率は、予め設定されている。

第１撮像素子２１３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いて構成される。第１撮像素子２１３は、被観察体を観察するために用いられ、高画質で撮像するために８メガピクセル前後（例えば３８４０×２１６０ピクセル）の有効画素数、換言すればいわゆる４Ｋの解像度以上の有効画素数を有することが好ましい。

以上の構成を有する第１撮像部２１が生成する撮像信号は、伝送ケーブルを介して制御装置３に伝送される。なお、画像の倍率変更は、変倍光学系２１１に限らず、画像信号の処理による電子ズームにより行ってもよい。

第２撮像部２２は、医療器具を第１撮像部２１の視野範囲へ容易に導入するための撮像部である。第２撮像部２２は、被観察体からの光を集光して結像する第２結像光学系２２１と、第２結像光学系２２１が結像した被観察体の像を電気的な撮像信号に変替して出力する第２撮像素子２２２とを有する。

本実施の形態において、第２撮像部２２の光軸Ｏ₂₂は、第１撮像部２１の光軸Ｏ₂₁に対して傾斜している。第２撮像部２２は、第１撮像部２１の近傍に位置し、第１撮像部２１の視野領域（第１視野領域）を含み該第１視野領域よりも広い視野領域（第２視野領域）を有する。第２撮像部２２は、第１撮像部２１が設定可能なズーム倍率よりも低くかつ固定された倍率の画像（低倍率画像）を撮像する。換言すれば、第２結像光学系２２１により第２撮像素子２２２に結像される被観察体像の倍率は、第１撮像部２１が設定可能な最も広角側の所定倍率よりも低い倍率に設定される。

第２撮像素子２２２は、第１撮像素子２１３と同様に、例えばＣＣＤやＣＭＯＳを用いて構成される。第２撮像素子２２２は、第１撮像素子２１３と同等の有効画素数を有してもよいが、例えば医療器具を第１撮像部２１の視野範囲へ容易に導入するため、第１撮像素子の有効画素数以下である２メガピクセル前後（例えば１９２０×１０８０ピクセル）の有効画素数、換言すればいわゆるＨＤの解像度以下の有効画素数であってもよく、それ以下の有効画素数であっても構わない。

なお、本実施の形態においては、第２撮像部２２を顕微鏡部５に設けているが、これに限らず、第１撮像部２１の視野領域（第１視野領域）を含み、該第１視野領域よりも広い視野領域（第２視野領域）を有する位置であれば、顕微鏡部５以外に第２撮像部２２を設けてもよい。具体的には、例えば支持部６やベース部７やその他第２撮像部２２専用の設置場所等に第２撮像部２２を設けることも可能である。

以上の構成を有する第２撮像部２２が生成する撮像信号は、伝送ケーブルを介して制御装置３に伝送される。なお、第２撮像部２２が第１撮像部２１と同様にズーム機能を具備するようにしてもよい。ただし、第２撮像部２２はユーザによる医療器具の検出を容易にするための構成であり、手術の際に患部の観察のために高画質の画像を生成するわけではない。この意味で、第２撮像部２２は、ズーム機能を有しない単純な構成を有している方がより好ましい。

第１撮像部２１および第２撮像部２２は、常時並行して画像を撮像している。手術用顕微鏡システム１は、第１撮像部２１が撮像した第１画像（高倍率画像）を表示し続ける第１画像表示モード（高倍率表示モード）と、高倍率画像における医療器具の有無を検知し、検知結果に応じて高倍率画像と、第２撮像部２２が撮像した第２画像（低倍率画像）とを切り替えて表示する切替表示モードとを設定可能である。

高倍率表示モードは、例えばユーザが手術を開始する前に、顕微鏡部５を移動させて所望の患部付近を表示装置４に表示させ、顕微鏡部５の概略の位置合わせを行った後、その患部をより見やすい位置へ微調整するような場合に設定される。本実施の形態において、高倍率表示モードの設定は、ユーザが入力部２４の高倍率表示ボタンを押下して設定信号を入力することにより行われる。

切替表示モードは、例えばユーザが手術を開始する前や、手術中に設定されるモードである。本実施の形態では、入力部２４の高倍率表示ボタンが押下されていない場合、切替表示モードが設定される。

レンズ駆動部２３は、制御部２７の制御のもとで第１撮像部２１の変倍光学系２１１を構成するレンズを駆動するアクチュエータを有する。

入力部２４は、図２を参照して説明したように、少なくとも一部が操作部である顕微鏡部５の側面に設けられる。入力部２４は、表示装置４に高倍率表示モードで表示させるための指示入力を受け付ける高倍率表示ボタンや、ズーム操作の指示入力を受け付けるズームスイッチ等を有する。手術用顕微鏡システム１は、高倍率表示ボタンが押されている状態で高倍率表示モードに設定される一方、高倍率表示ボタンが押されていない状態で切替表示モードに設定される。高倍率表示ボタンおよびズームスイッチは、操作部である顕微鏡部５の側面に設けて、ユーザが顕微鏡部５を把持した状態で指が届くようにしておくことが望ましい。なお、入力部２４として、顕微鏡部５の側面以外に、ユーザが足で操作可能なフットスイッチを設けてもよい。フットスイッチには、高倍率画像におけるズーム倍率を変更するためのズームスイッチを具備させてもよい。

信号処理部２５は、第１撮像部２１および第２撮像部２２がそれぞれ撮像した画像に対して所定の信号処理を施して出力する。

ブレーキ部２６は、支持部６の関節部ごとに設けられる複数の電磁ブレーキを有する。電磁ブレーキは、入力部２４が入力を受け付ける解除指示信号に応じて、制御部２７の制御のもとで解除される。電磁ブレーキが解除されると、顕微鏡部５および各アーム部は、対応する関節部に対して回動可能な状態となる。顕微鏡部５および全てのアーム部が対応する関節部に対して回動可能な状態を、オールアームフリーという。なお、ブレーキ部２６として電磁ブレーキの代わりにエアブレーキを適用してもよい。

制御部２７は、制御装置３の制御部３４と通信可能であり、制御部３４と連携して顕微鏡装置２の動作を制御する。制御部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。なお、信号処理部２５や制御部２７は、顕微鏡部５や支持部６やベース部７の任意の場所に設けてもよく、制御装置３に設けてもよい。

次に、制御装置３の機能構成を説明する。制御装置３は、顕微鏡装置２から送られてきた撮像信号に所定の画像処理を施す画像処理部３１と、各種指示信号の入力を受け付ける入力部３２と、手術用顕微鏡システム１の動作に必要な情報を含む各種情報を記憶する記憶部３３と、手術用顕微鏡システム１を統括して制御する制御部３４とを有する。

画像処理部３１は、顕微鏡装置２から送られてきた高倍率画像内に写っている鉗子等の医療器具の存在を検知する検知部３１１を有する。検知部３１１は、高倍率画像に対して画像処理を行うことによって医療器具に対応する色を検知する。ここでいう医療器具に対応する色とは、具体的には銀色である。また、例えば医療器具の先端部等に予め特定の色マーカを設け、検知部３１１がその色マーカの色を検知することにより、視野領域内の医療器具の存在を検知するようにしてもよい。なお、検知部３１１は、パターンマッチングを行うことによって医療器具を検出してもよい。パターンマッチングを適用する場合には、記憶部３３に予め医療器具のテンプレートを記憶させておけばよい。画像処理部３１は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の集積回路等を用いて実現される。

記憶部３３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を用いて構成され、手術用顕微鏡システム１を動作させるための各種プログラムや、手術用顕微鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を記憶する。検知部３１１がパターンマッチングを行うことによって高倍率画像における医療器具の有無を検知する場合、記憶部３３は医療器具のテンプレートを記憶している。

各種プログラムの中には、制御装置３の作動方法を実行するための作動プログラムも含まれる。なお、各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。また、各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

制御部３４は、顕微鏡装置２の制御部２７と通信可能であり、制御部２７と連携して顕微鏡装置２を含む手術用顕微鏡システム１全体を統括して制御する。制御部３４は、表示装置４が行う画像等の表示を制御する表示制御部３４１を有する。表示制御部３４１は、検知部３１１の検知結果に応じて、第１撮像部２１が撮像した高倍率画像の信号を表示装置４に出力してその高倍率画像を表示装置４に表示させる第１表示制御と、少なくとも第２撮像部２２が撮像した低倍率画像の信号を表示装置４に出力してその低倍率画像を表示装置４に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する。なお、本実施の形態においては、表示制御部３４１を制御装置３の制御部３４に設けているが、これに限らず例えば制御部２７等、顕微鏡装置２に設けてもよい。

制御部３４は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の集積回路等を用いて構成される。制御部３４の少なくとも一部と画像処理部３１の少なくとも一部を共通のＣＰＵまたはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡを用いて構成してもよい。

以上の構成を有する制御装置３は、１または複数のコンピュータを用いて構成される。複数のコンピュータを用いて制御装置３を構成する場合には、通信ネットワークを介して、複数のコンピュータを通信可能に接続すればよい。

顕微鏡装置２と制御装置３との間のデータ伝送は、電気信号により行ってもよいし、光信号により行ってもよい。また、画像データのようにデータ量が大きい信号を光信号として伝送し、それ以外の信号を電気信号として伝送してもよい。

次に、表示装置４の機能構成を説明する。表示装置４は、制御装置３が生成した動画データを制御装置３から受信し、該動画データに対応する画像を表示する。このような表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）からなる表示パネルを有する。表示装置４は、観察時の没入感を得やすくするために、画像を表示する表示部が５５インチ以上を有するものが好ましいが、これに限らない。

以上の機能構成を有する手術用顕微鏡システム１を用いて行われる手術の概要を説明する。まず、ユーザが手術を開始する前に行う動作の概略を説明する。ユーザは、入力部２４の高倍率表示ボタンを押下せず動作モードを切替表示モードに設定し、顕微鏡部５を把持するとともに表示装置４に表示される画像を目視し、入力部２４を操作して解除指示信号を入力することによってブレーキ部２６の動作を解除して顕微鏡部５を動かしながら、対象患部に視野範囲を合わせる。この段階では医療器具は患部付近に存在せず、第１撮像部２１が撮像した高倍率画像の視野範囲内に医療器具が検知されないため、表示装置４には低倍率画像が表示される。

その後、所望する患部付近が表示装置４に表示されると、ユーザは把持している顕微鏡部５に設けられた高倍率表示ボタンを押下して高倍率表示モードへ切り替える。これにより表示装置４では、第１撮像部２１が撮像した高倍率画像が表示装置４に表示される。この高倍率画像の状態でユーザは、所望する患部付近が表示装置４に表示されるように顕微鏡部５の位置を微調整するとともに、必要に応じ入力部２４を操作して第１撮像部２１のズーム等を調整し、適切な観察画像が得られる状態にする。その後、入力部２４を介した解除指示信号の入力を終了してブレーキ部２６を作動させ、顕微鏡部５の位置を固定する。

このように、手術用顕微鏡システム１では、適切な観察画像が得られる位置に顕微鏡部５の位置を固定するまでの間にユーザからの顕微鏡部５の移動指示を受け付ける部位やユーザが操作する入力部２４を、１か所の顕微鏡部５（操作部）にまとめて設けている。このため、顕微鏡部５の位置調整に係る各種動作を簡易に行うことができる。

図５は、手術用顕微鏡システム１を用いた手術時の状況を模式的に示す図である。具体的には、図５は、ユーザである術者４０１が被観察体である患者４０２の頭部を手術している状況を模式的に示す図である。術者４０１は、顕微鏡部５の位置が固定された状態で、入力部２４の高倍率表示ボタンを押下せず切替表示モードを設定し、表示装置４を見ながら手術を行う。第１撮像部２１が撮像した高倍率画像の視野範囲内に医療器具が検知されない状態では、第２撮像部２２が撮像した広範囲の低倍率画像が表示装置４に表示される。この状態で医療器具を患部に近づけると、第１撮像部２１が撮像した高倍率画像の視野範囲内に医療器具が検知され、その高倍率画像が表示装置４に表示される。

このように、手術用顕微鏡システム１では、術者４０１は視線を表示装置４に向けたまま視線を移動させることなく、医療器具を高倍率画像の視野範囲内に導くことができる。また、手術中は術者４０１が両手に医療器具を把持している状態が想定されるが、手術中に医療器具が高倍率画像の視野範囲から外れた際に、術者４０１が顕微鏡部５の入力部２４を操作してズーム倍率を広角側に変更する必要がなく、術者４０１は両手に医療器具を把持したままで、医療器具を患部近傍から離間移動させることなく、医療器具を高倍率画像の視野範囲内に導くことができる。

以下、制御装置３が行う処理の概要を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。手術用顕微鏡システム１が切替表示モードに設定されている場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、検知部３１１は、第１撮像部２１が撮像した高倍率画像に医療器具が写っているか否かを検知する処理を行う（ステップＳ２）。

検知部３１１が検知した結果、医療器具が高倍率画像に写っている場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、表示制御部３４１は、第１撮像部２１が撮像した高倍率画像を表示装置４に表示させる第１表示制御を行う（ステップＳ４）。一方、検知部３１１が検知した結果、医療器具が高倍率画像に写っていない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、表示制御部３４１は、第２撮像部２２が撮像した低倍率画像を表示装置４に表示させる第２表示制御を行う（ステップＳ５）。例えば、ユーザが手術を開始する前に対象患部に視野範囲を合わせた状態では、高倍率画像内に医療器具が写っていない。したがって、このような場合に表示制御部３４１は、第２表示制御を行う。

ステップＳ４またはＳ５の後、入力部２４が終了指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、手術用顕微鏡システム１は一連の動作を終了する。一方、ステップＳ４またはＳ５の後、入力部２４が終了指示信号の入力を受け付けていない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、手術用顕微鏡システム１はステップＳ１に戻る。

ステップＳ１において、入力部２４の高倍率表示ボタンが押されて手術用顕微鏡システム１が高倍率表示モードに設定されている場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、手術用顕微鏡システム１はステップＳ４へ移行し、表示制御部３４１が第１表示制御を行う。このような第１表示制御を行う場合として、例えば、ユーザが手術を開始する前に高倍率表示ボタンを押しながら、患部がより見やすい位置へ顕微鏡部５の位置を微調整するような場合を挙げることができる。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、第１撮像部２１と第２撮像部２２が並行して画像を撮像し、第１撮像部２１による高倍率画像で医療器具の存在を検知した場合には高倍率画像を表示装置４に表示させる一方、高倍率画像で医療器具の存在を検知しない場合には第２撮像部２２による低倍率画像を表示装置４に表示させるため、簡易な構成を追加するだけでタイムラグを生じることなく高倍率画像と低倍率画像の表示を切り替えることができる。したがって、本実施の形態によれば、簡易な構成によって、医療器具が医療用観察装置１００の第１視野領域から外れた場合であってもユーザに医療器具の位置を容易にかつ正確に把握させることができる。その結果、ユーザは第１視野領域への医療器具の導入を容易に行うことができる。

本実施の形態では、切替表示モードに設定されている場合、高倍率画像における医療器具の検知の有無に応じて高倍率画像と低倍率画像の表示を切り替えていたが、低倍率画像を表示する際に高倍率画像の情報を含めて表示するようにしてもよい。以下、そのような表示例を説明する。図７は、表示装置４が低倍率画像を表示する際の別な表示例（第１例）を模式的に示す図である。図７に示す場合、低倍率画像５０１は主画面として表示される一方、低倍率画像５０１の右下領域に高倍率画像５０２が副画面として縮小して重畳表示されている。なお、表示装置４が、低倍率画像５０１と高倍率画像５０２を重畳することなく、図７に示す大小関係のまま左右または上下に並べて表示するようにしてもよい。

図８は、表示装置４が低倍率画像を表示する際の別な表示例（第２例）を模式的に示す図である。図８に示す場合、低倍率画像５０３の中に、第１視野領域に関する情報として、第１視野領域の視野中心Ｐが表示されている。

図９は、表示装置４が低倍率画像を表示する際の別な表示例（第３例）を模式的に示す図である。図９に示す場合、低倍率画像５０４の中に、第１視野領域に関する情報として、第１視野領域の外郭Ｆが重畳して表示されている。

以上説明した表示装置４の表示例（第１例〜第３例）によれば、低倍率画像を表示している最中に高倍率画像の情報を得ることができるため、ユーザはその後で高倍率画像に切り替わっても違和感を感じないで済む。

なお、第１撮像部２１と第２撮像部２２が並行して画像を撮像する代わりに、例えば第２撮像部２２の動作をオンオフさせて常時撮像しない構成としてもよい。この場合、第１撮像部２１による高倍率画像の最外郭より内側に検知対象とする閾領域を設定し、この閾領域内に医療器具を検知した場合は第２撮像部２２の撮像動作を中止する一方、この閾領域内に医療器具を検知しない場合は第２撮像部２２の撮像動作を実行するようにしてもよい。これにより、医療器具が高倍率画像内に入っている場合に不要な第２撮像部２２の撮像を行わず、医療器具が高倍率画像から外れそうな場合や外れた場合のみ、第２撮像部２２の撮像を駆動させることができ、より効率的な駆動制御を行うことができる。

（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、第１撮像部および第２撮像部の構成は上述したものに限られるわけではない。図１０は、第１撮像部および第２撮像部の別な構成例を示す図である。図１０において、第１撮像部２１ＬＲは、互いの視野領域の一部が重なりを有し、視差を有する２つの画像を生成可能なステレオ光学系を備え、３次元画像を生成する。また、第２撮像部２２Ａは、第１撮像部２１ＬＲよりも広い視野領域を有するとともに第１撮像部２１ＬＲよりも低倍率の画像を生成する。

第１撮像部２１ＬＲは、変倍光学系２１１Ｌおよび第１結像光学系２１２Ｌと、変倍光学系２１１Ｒおよび第１結像光学系２１２Ｒとが対をなし、各々が互いに平行な光軸Ｏ_1L、Ｏ_1Rを有するステレオ光学系を形成している。変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒをそれぞれ構成するレンズは、レンズ駆動部２３によって駆動される。第１結像光学系２１２Ｌおよび２１２Ｒがそれぞれ結像した被観察体像は、１つの第１撮像素子２１３ＬＲの異なる受光面においてそれぞれ電気信号に変換され、視差を有する２つの画像信号として出力される。変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒの前段すなわち被観察体側には、凹レンズと凸レンズの組からなり、視差を有する２つの画像を生成可能な被観察体までの距離の範囲を広げる機能を有する光学系２１４が設けられている。

図１１は、第２撮像部２２Ａの構成を模式的に示す図であり、図１０の矢視Ａ方向における第２撮像部２２Ａの側面図である。第２撮像部２２Ａは、第２結像光学系２２１Ａと、第２撮像素子２２２Ａと、ミラー２２３Ａとを有する。ミラー２２３Ａは、第２結像光学系２２１Ａおよび第１撮像部２１ＬＲの光学系２１４の光軸Ｏ_2A上であり、かつ第２結像光学系２２１Ａと第１撮像部２１ＬＲの光学系２１４との間であり、かつ第１撮像部２１ＬＲの対をなすステレオ光学系の間に設けられ、光学系２１４を通過した光を反射して第２結像光学系２２１Ａへ導く。

図１０および図１１に示す構成を有する撮像部の場合にも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、ステレオ光学系の構成は図１０に示すもの以外の公知の構成を採用することも可能である。また、ステレオ光学系の間にミラー２２３Ａを設置するスペースを確保できない場合には、イメージファイバ等を用いて第２撮像部を構成することも可能である。

図１２は、第２撮像部のさらに別な構成例を示す図である。図１３は、図１２の矢視Ｂ方向における第１および第２撮像部の側面図である。図１２および図１３において、第１撮像部２１ＬＲの構成は図１０および図１１と同様である。

第２撮像部２２ＬＲは、変倍光学系２１１Ｒと光学系２１４との間に設けられ、視差を有する２つの画像を生成可能なステレオ光学系を備え、３次元画像を生成する。第２撮像部２２ＬＲは、光学系２１４からの光を変倍光学系２１１Ｒへ透過するとともにその透過光と直交する方向へ反射するプリズム２２３Ｒと、プリズム２２３Ｒによって反射された光を結像する第２結像光学系２２１Ｒとを有する。また、第２撮像部２２ＬＲは、変倍光学系２１１Ｌと光学系２１４との間に設けられ、光学系２１４からの光を変倍光学系２１１Ｌへ透過するとともにその透過光と直交する方向へ反射するプリズム２２３Ｌと、プリズム２２３Ｌによって反射された光を結像する第２結像光学系２２１Ｌとを有する。なお、第２結像光学系２２１Ｌは図示しないが、第２結像光学系２２１Ｒと同様の構成を有することはいうまでもない。第２撮像部２２ＬＲは、第２結像光学系２２１Ｌおよび２２１Ｒがそれぞれ結像した被観察体像を異なる受光面でそれぞれ受光して電気信号に変換し、視差を有する２つの画像信号として出力する第２撮像素子２２２ＬＲをさらに有する。

プリズム２２３Ｌ、２２３Ｒは、第１撮像部２１ＬＲへ透過する光量が第２撮像部２２ＬＲに反射する光量より多くなるような分光を行う機能を有しているのが好ましい。この場合、第２撮像素子２２２ＬＲで画像生成に用いられる画素数を第１撮像素子２１３ＬＲで画像生成に用いられる画素数よりも少なくすることにより、第２撮像部２２ＬＲが撮像する画像の明るさを適切な範囲とすることが可能になる。

なお、図１２および図１３に示す構成において、２つのプリズムの代わりに２つのハーフミラーを適用することも可能である。

図１４は、本発明の別な実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムである内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示す内視鏡システム８１は、被観察体の内部に先端部が挿入されることによって該被観察体の体内画像を撮像することによって取得する画像取得装置である内視鏡装置８２と、内視鏡装置８２に接続され、内視鏡装置８２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施して表示用の画像データを生成するとともに、内視鏡システム８１全体の動作を統括して制御する制御装置８３と、内視鏡装置８２の先端から被観察体へ照射する照明光を発生する光源装置８４と、内視鏡装置８２が撮像した画像等を表示する表示装置８５と、を備える。内視鏡装置８２、制御装置８３および光源装置８４は、医療用観察装置２００を構成する。

内視鏡装置８２は、硬質で細長形状をなし、先端部が被観察体の内部へ挿入される挿入部８２１と、挿入部８２１の基端に着脱自在に接続され、挿入部８２１を介して集光される被観察体の像を撮像して撮像信号を出力するカメラヘッド８２２と、カメラヘッド８２２が出力する撮像信号を制御装置８３に伝送するケーブル８２３と、ケーブル８２３の基端部に設けられて制御装置８３に着脱自在に装着されるコネクタ８２４と、光源装置８４が発生した照明光を挿入部８２１の先端部まで伝送するライトガイド８２５と、を有する。カメラヘッド８２２の内部には、高倍率画像を撮像する第１撮像部と、低倍率画像を撮像する第２撮像部が設けられている。また、使用時にユーザによって把持される操作部であるカメラヘッド８２２の表面には、高倍率表示ボタンやズームスイッチ等を含む入力部８２２ａが設けられている。

以上の構成を有する医療用観察装置２００においても、切替表示モードに設定されている場合には、制御装置８３が、高倍率画像に医療器具が写っているか否かを検知し、検知結果に応じて高倍率画像と低倍率画像の表示を切り替える制御を行うことにより、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、１つの内視鏡装置８２に第１撮像部および第２撮像部を設ける代わりに、第１撮像部を備えて患部付近を高倍率で撮像する第１内視鏡装置と、患部を含む範囲を低倍率で撮像する第２内視鏡装置とを備えた構成としてもよい。この場合、制御装置は第１および第２内視鏡装置にそれぞれ接続されて両内視鏡装置の動作を制御し、各内視鏡装置が撮像した体内画像に画像処理を施して表示用の画像データを生成する。また、光源装置は第１および第２内視鏡装置にそれぞれ照明光を供給するように構成される。このような構成を有する医療用観察装置においても、上記同様の効果を得ることができる。

また、高倍率画像中の医療器具の有無を画像処理によって検知する代わりに、第１撮像部と医療器具との相対位置に基づいて検知するようにしてもよい。この場合には、例えば上記特許文献１に記載されている構成を採用することができる。具体的には、顕微鏡部５および医療器具にマーカをそれぞれ取り付けるとともに、各マーカの位置情報を検出して顕微鏡部５と医療器具との相対位置を検出するナビゲーション装置を具備させることにより、高倍率画像中の医療器具の有無を検知する。

また、例えば手術中に医療器具が第１視野領域から外れた場合や、医療器具が第１視野領域に導入され始めた場合のように、表示装置４が表示する画像が切り替わったタイミングをメタデータとして高倍率画像および低倍率画像の少なくとも一方のデータに付加して記憶させておくようにしてもよい。これにより、手術の動画を編集する際、実際の手術中に表示が切り替わったタイミングを容易に把握して編集することができる。

このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、さまざまな実施の形態等を含み得るものである。

１ 手術用顕微鏡システム
２ 顕微鏡装置
３、８３ 制御装置
４、８５ 表示装置
５ 顕微鏡部
２１、２２ＬＲ 第１撮像部
２２、２２Ａ、２２ＬＲ 第２撮像部
２３ レンズ駆動部
２４、３２、８２２ａ 入力部
２５ 信号処理部
２６ ブレーキ部
２７、３４ 制御部
３１ 画像処理部
３３ 記憶部
８１ 内視鏡システム
８２ 内視鏡装置
８４ 光源装置
１００、２００ 医療用観察装置
２１１、２１１Ｌ、２１１Ｒ 変倍光学系
２１２、２１２Ｌ、２１２Ｒ 第１結像光学系
２１３、２１３ＬＲ 第１撮像素子
２１４ 光学系
２２１、２２１Ａ、２２１Ｌ、２２１Ｒ 第２結像光学系
２２２、２２２Ａ、２２２ＬＲ 第２撮像素子
２２３Ａ ミラー
２２３Ｌ、２２３Ｒ プリズム
３１１ 検知部
３４１ 表示制御部
５０１、５０３、５０４ 低倍率画像
５０２ 高倍率画像
８２１ 挿入部
８２２ カメラヘッド
Ｆ 外郭
Ｐ 視野中心

Claims (10)

1. 第１視野領域を撮像する第１撮像部と、
   前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、
   前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御部と、
   を備えたことを特徴とする医療用観察装置。
2. 前記表示制御部は、
   前記検知部が前記第１画像内に前記医療器具が写っていることを検知した場合、前記第１表示制御を実行し、前記検知部が前記第１画像内に前記医療器具が写っていないことを検知した場合、前記第２表示制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の医療用観察装置。
3. 前記表示制御部は、
   前記第２表示制御として、前記第２画像を主画面として前記表示装置に表示させるとともに、前記第１画像を前記主画面よりも小さい領域で表示する副画面として前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１または２に記載の医療用観察装置。
4. 前記表示制御部は、
   前記第２表示制御として、前記第２画像を表示する際、該第２画像に前記第１視野領域に関する情報を重畳して前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の医療用観察装置。
5. 前記第１画像を表示し続ける第１画像表示モードを設定可能であり、
   前記表示制御部は、
   前記第１画像表示モードが設定されている場合、前記第１表示制御を実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用観察装置。
6. ユーザによる前記第１撮像部の移動指示を受け付ける操作部に設けられ、前記第１画像表示モードの設定入力を受け付ける入力部をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の医療用観察装置。
7. 前記検知部は、
   前記第１画像に対して画像処理を行うことによって前記第１画像に前記医療器具が写っているか否かを検知することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の医療用観察装置。
8. 第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置であって、
   前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とを切り替えて実行する表示制御部と、
   を備えたことを特徴とする制御装置。
9. 第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置の作動方法であって、
   検知部が、前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、
   表示制御部が、前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御ステップと、
   を含むことを特徴とする制御装置の作動方法。
10. 第１視野領域を撮像する第１撮像部と、前記第１視野領域を含み該第１視野領域よりも広い第２視野領域を前記第１撮像部よりも低い倍率で撮像する第２撮像部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置に、
    検知部が、前記第１撮像部が撮像した第１画像内に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、
    表示制御部が、前記検知部の検知結果に応じて、前記第１画像の信号を表示装置に出力して前記第１画像を前記表示装置に表示させる第１表示制御と、少なくとも前記第２撮像部が撮像した第２画像の信号を前記表示装置に出力して前記第２画像を前記表示装置に表示させる第２表示制御とのいずれか一方を実行する表示制御ステップと、
    を実行させることを特徴とする制御装置の作動プログラム。

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