CN106572892A - 医用观察装置 - Google Patents

Abstract

一种医用观察装置，包括：成像部(110)，拍摄手术部位的图像；保持部(120)，与成像部连接并且具有可以利用至少六个自由度操作的旋转轴。在旋转轴当中，至少两个轴是以基于旋转轴的状态来控制的方式驱动的主动轴(220、230)，并且至少一个轴是在与来自外部的直接操纵接触时并根据来自外部的直接操纵而旋转的从动轴。

Description

医用观察装置

技术领域

本公开涉及一种医用观察装置。

背景技术

对于颅神经外科的手术操作，在过去已经使用医学显微镜(手术显微镜)来进行操作，使得能够放大并观察微小的操作部位。例如，由于在颅神经外科的手术操作中操作部位是非常小的区域，因此需要高精度地移动并固定手术显微镜的位置和姿态。因此，已经开发了利用平衡臂或机械臂保持手术显微镜的技术。

同时，在手术操作中需要在观察点固定的情况下(换句话说，在观察点始终位于手术显微镜的光轴上的情况下)通过倾斜移动手术显微镜，使能够从不同角度观察相同的操作部位。这种在观察点固定的情况下移动手术显微镜的操作也称为点锁定操作或枢转操作，并且使用点锁定操作和枢转操作观察操作部位也称为点锁定观察或枢转观察。已经开发了用于实现用于保持手术显微镜的平衡臂和机械臂的点锁定操作的技术。

例如，专利文献1公开了一种平衡臂，通过该平衡臂机械地调节手术显微镜的可移动范围，并且通过配置保持手术显微镜的保持单元(臂单元)实现点锁定操作，其中手术显微镜要与多个平行四边形连杆机构组合。另外，例如，专利文献2公开了具有六个自由度的机械臂，其基于附接至患者的标记来检测患者的位置和姿态，并且驱动机械臂以使用连接到其前端的医疗仪器对患者自动进行预定治疗。专利文献2所描述的技术具有通过设置医疗显微镜来代替治疗仪器，并通过例如位置控制适当地控制保持单元的各个接合部的驱动而实现点锁定操作的可能性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP H8-266555A

专利文献2：JP 2011-502807T

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，为了在上述专利文献1所描述的技术中机械地调节手术显微镜的移动，保持单元具有包括双平衡臂的复杂配置，并且因此存在装置尺寸增大的可能性。另外，在如上述专利文献2所描述的具有六个自由度的机械臂中，应该驱动接合部的保持单元的配置从前端的接合部(在连接治疗仪器或医用显微镜的一侧上)朝向后侧(与保持单元的基座对应的一侧)的接合部变得更大，并且因此，当装置进一步向后定位时要求安装在接合部中的驱动装置(例如致动器)产生更大的输出。因此，当接合部进一步向后定位时，具有六个自由度的机械臂趋向于具有更大结构的接合部，并且因此存在整个装置尺寸增大的问题。

在专利文献1和2所描述的技术中，存在如上所述的装置尺寸增大的配置的可能性。同时，假设在手术操作中进行多次点锁定观察，并且这些次的观察点和观察方向也可以不同地变化。因此，期望在点锁定观察中通过手动操纵简单地移动显微镜。考虑到上述情况，需要用于实现用户的期望操作的技术，诸如点锁定操作，其以更小和更简单的配置确保良好的操纵性能。

因此，本公开提出了一种新颖的和改进的医用观察装置，其以更小和更简单的配置确保优异的操纵性能。

问题的解决方案

根据本公开，提供了一种医用观察装置，包括：成像单元，被配置为拍摄操作部位的图像；保持单元，被配置为与成像单元连接并且具有利用至少六个自由度可操作的旋转轴。在旋转轴中，至少两个轴是基于旋转轴的状态来控制驱动的主动轴，并且至少一个轴是根据伴随接触的直接外部操纵而旋转的从动轴。

根据本公开，提供了一种医用观察装置，包括：成像单元，被配置为拍摄操作部位的图像；以及保持单元，被配置为与成像单元连接并且具有利用至少六个自由度可操作的旋转轴。在旋转轴中，作为与成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与光轴和第一旋转轴正交的第二旋转轴的至少两个轴是主动轴，主动轴的驱动基于旋转轴的状态来控制，并且至少一个轴是根据伴随接触的直接外部操纵而旋转的从动轴，并且第一旋转轴和第二旋转轴具有被配置为检测第一旋转轴和第二旋转轴的旋转角的编码器、被配置为检测至少加载在第一旋转轴和第二旋转轴上的外力的力传感器、以及被配置为驱动第一旋转轴和第二旋转轴的旋转的致动器。

根据本公开，设置在保持单元中的具有至少六个自由度的旋转轴中的至少两个轴用作基于各个旋转轴的状态驱动的主动轴，并且至少一个轴用作根据直接操纵而旋转的从动轴。通过以这种方式适当地控制主动轴的驱动，同时采用主动轴的数量减少的更简单的配置，可以在操作者的(用户的)期望的操作中实现令人满意的操纵性能。

发明的有益效果

根据如上所述的本公开，能够以更小且更简单的配置确保优异的操纵性能。应当注意，上述效果不必是限制性的。使用或代替上述效果，可以实现本说明书中所描述的效果中的任何一个或者可以从本说明书掌握的其他效果。

附图说明

[图1]图1是用于描述在点锁定观察时的显微镜的移动的示意图。

[图2]图2是示出根据本发明的第一实施方式的医用观察装置的配置的实例的图。

[图3]图3是示出图2所示的成像单元的配置的实例的图。

[图4]图4是示出与图2所示的旋转轴单元的主动轴对应的旋转轴单元的配置的实例的图。

[图5]图5是示出根据第一实施方式的医用观察装置的功能配置的实例的功能框图。

[图6]图6是示出根据本公开的第二实施方式的医用观察装置的配置的实例的图。

[图7]图7是示出与图6所示的旋转轴部的主动轴对应的旋转轴部的配置的实例的图。

[图8]图8是示出根据第二实施方式的医用观察装置的功能配置的实例的功能框图。

[图9]图9是示出根据本公开的第三实施方式的医用观察装置的配置的实例的图。

[图10]图10是示意性地示出为了确保工作空间而将成像单元从观察点移开的操纵的图。

[图11]图11是用于描述当应用了基于感测应力的力控制移动成像单元的变形例时的成像单元的移动的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在本说明书和附图中，具有基本上相同的功能和结构的结构元件用相同的参考标号表示，并且省略对这些结构元件的重复说明。

应当注意，描述将按照以下顺序提供。

1.普通医用观察装置的述评

2.第一实施方式

2-1.装置的配置

2-2.使用中的操作

2-3.装置的功能配置

3.第二实施方式

3-1.装置的配置

3-2.使用中的操作

3-3.装置的功能配置

4.第三实施方式

4-1.装置的配置

4-2.使用中的操作

5.变型例

5-1.成像单元具有AF功能的变型例

5-2.使用基于感测应力的力控制来移动成像单元的变型例

6.补充

(1.普通医用观察装置的述评)

在描述本公开的示例性实施方式之前，将描述本发明人对普通医用观察装置的述评结果，并且将描述用于构思以下要描述的实施方式的原因。

如上所述，在颅神经外科手术等中的手术操作中存在这样的情况，其中例如使用手术显微镜(下文中也简称为显微镜)拍摄操作部位，并且操作者在查看所拍摄的图像的情况下执行手术操作。为了高精度地调节显微镜的位置和姿态，使用利用平衡臂或机械臂保持显微镜的医用观察装置。例如，通过配置保持单元(臂单元)，其中保持单元利用具有配重的平衡臂来保持显微镜，操作者可以移动显微镜，感觉就像显微镜没有重量一样。

这里，将考虑通常利用具有六个自由度的保持单元保持显微镜的情况。显微镜的移动可分为两种，即平移移动和倾斜移动。显微镜的位置在平移移动中的平面内变化，并且显微镜的姿态(即观察方向(其光轴的方向))在倾斜移动中改变。同样根据显微镜的姿态，例如，通过使六个自由度当中的1至3个自由度起作用，可以实现平移移动。通过在查看由显微镜拍摄的图像(捕捉的图像)的同时平移地移动显微镜，操作者可以相对容易地进行显微镜的移动，使得视野的中心从观察点移动到距其预定距离的下一个观察点，同时在视野内捕捉前一观察点。

同时，在手术操作期间，期望从不同的角度观察相同的操作部位，即期望进行点锁定观察，例如观察诸如血管的目标对象的侧面或观察盲区的部位。图1示意性地示出在点锁定观察时的显微镜的移动。图1是用于描述在点锁定观察时的显微镜的移动的示意图。

如图所示，当进行点锁定观察时，移动显微镜761使得观察点762始终位于显微镜761的光轴上，即相对于移动之后的显微镜761的观察点762与相对于移动之前的显微镜761的观察点762一致。为了实现该操作，显微镜761需要进行组合平移移动和倾斜移动的复杂移动。

将考虑例如操作者使用现有的普通平衡臂手动移动显微镜761以进行点锁定观察的情况。在这种情况下，由于操作者难以预先确定要在移动之后设置的显微镜761的精确位置和姿态，因此操作者必须在查看由显微镜761捕捉的图像的同时执行平移移动显微镜761的操纵和倾斜移动显微镜761的操纵的组合，并且搜索显微镜761的期望位置和姿态。

因为操作者使用平衡臂以较小的力气移动显微镜761，所以操纵移动显微镜761本身不是一个沉重的负担。然而，例如，在颅神经外科的手术操作中进行的所谓的微手术中，操作者可以在以高放大率查看具有约30(mm)的直径的小范围的放大部分的同时进行手术操作。因此，当显微镜761的位置和姿态改变时，观察点容易离开其视野。因此，很难说，在显微镜的视野中包括观察点的同时，从期望方向搜索可以观察到观察点的显微镜761的位置和姿态是简单的操纵。此外，通常假设在手术操作期间，在观察点变化的同时频繁地进行点锁定观察。因此，期望在点锁定观察中能够简单地通过手动操纵来使显微镜761移动。

因此，通过研究保持单元的配置并机械地调节显微镜的移动以实现关于以上专利文献1中描述的平衡臂的点锁定操作，通过在点锁定观察期间的相对简单的操纵，显微镜761的移动是可能的。然而，由于专利文献1中描述的平衡臂机械地调节显微镜的移动，因此存在保持单元的配置变得复杂并且装置的尺寸和重量增大的可能性。另外，通过诸如布线的传输构件传输手术显微镜的姿态的控制，并且因此由于构件之间的机械偏移，例如由于老化导致的这种布线的劣化而引起的观察点的偏移，存在未按预期实现点锁定操作的可能性。

另外，如上所述，专利文献2也公开了对于具有六个自由度的机械臂的技术，其中安装在保持单元的前端的治疗仪器通过使用安装在各个接合部中的驱动装置主动控制各个接合部的驱动而根据预定程序自动移动。在专利文献2所描述的技术中，由于显微镜安装为治疗仪器并且通过例如位置控制来适当地控制各个接合部的驱动，因此不需要操作者的麻烦的操纵，并且可以实现与点锁定操作对应的显微镜的移动。然而，在所有接合部都包括驱动装置的配置中，布置在保持单元的后侧(对应于保持单元的基座的侧)的接合部的驱动装置要求产生足够的输出用于支撑和移动保持单元中位于驱动装置的更靠前侧的构成元件，并且因此也存在装置尺寸增大的可能性。

这里，由于存在在手术室中执行或辅助手术操作的其他装置和许多工作人员，因此通常要求在手术操作中使用的装置更小。然而，在上述专利文献1或2所例示的现有的医用观察装置中，虽然存在在点锁定观察期间进行的显微镜的移动操纵相对简单的可能性，但是装置倾向于大型化，并且因此很难说始终满足对于装置的小型化的要求。

另一方面，在能够以相同的方式主动控制每个接合部的驱动的机械臂中，存在能够通过力控制来控制接合部中的每一个的驱动以实现接近于平衡臂的操纵性能的机械臂，使得保持单元中的力矩的动态不平衡抵消。然而，在大多数情况下这种机械臂的接合部配置有致动器和减速机构，并且与其中每个旋转轴简单地配置有轴承(轴承(bearing))的平衡臂相比，这种配置可能难以实现平滑移动并且具有较差的操纵性能。

作为述评如上所述的普通医用观察装置的结果，本发明人已经认识到，存在对于能够以更小和更简单的配置实现用户的期望操作(诸如点锁定操作)同时维持优异的操纵性能的技术的需求。在认真讨论了关于满足上述要求的配置之后，本发明人构思了本公开的示例性实施方式。在下文中，将详细描述本发明人构思的本公开的几个示例性实施方式。

(2.第一实施方式)

(2-1.装置的配置)

将参照图2至图4描述根据本公开的第一实施方式的医用观察装置的配置。图2是示出根据本发明的第一实施方式的医用观察装置的配置的实例的图。图3是示出图2所示的成像单元的配置的实例的图。图4是示出与图2所示的旋转轴部的主动轴对应的旋转轴部的配置的实例的图。应当注意，为了方便起见，在下文中进行医用观察装置的各种操纵的用户将描述为操作者。然而，描述不限制使用医用观察装置的用户，并且可以由所有用户(诸如医务人员的其他成员)执行医用观察装置的各种操纵。

参考图2，根据第一实施方式的医用观察装置10包括：成像单元110，拍摄患者的操作部位；保持单元120(臂单元120)，保持成像单元110；基座130(基座130)，支撑保持单元120和与保持单元120的一端连接的成像单元110；以及控制器140，控制医用观察装置10的操作。图2示出医用观察装置10的成像单元110拍摄躺在手术台710上的患者720的操作部位730(观察点730)的状态。

基座130支撑成像单元110和保持单元120。基座130具有板形状，并且保持单元120的一端连接到基座的上表面。从基座130延伸的保持单元120的另一端(前端)与成像单元110连接。在基座130的下表面上设置有多个脚轮131，并且医用观察装置10经由脚轮131与地板接触。医用观察装置10被配置为利用脚轮131在地板上可移动。

应当注意，在以下的描述中，与安装了医用观察装置10的地面垂直的方向将定义为z轴方向。另外，与z轴方向正交的两个方向将分别定义为x轴方向和y轴方向。在示出的实例中，成像单元110的光轴方向基本上与z轴方向一致。

例如，控制器140配置有处理器，诸如中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP)、其中安装有这样的处理器的微计算机等，并且处理器根据预定程序执行算术运算处理以控制医用观察装置10的操作。例如，在第一实施方式中，保持单元120具有多个操作模式(固定模式、全自由模式以及点锁定模式)。控制器140可以根据操作者的操纵输入来切换保持单元120的操作模式。这里，固定模式是通过利用制动器调节设置在保持单元120中的各个旋转轴的旋转而固定成像单元110的位置和姿态的操作模式。全自由模式是设置在保持单元120中的各个旋转轴可以通过松开制动器而自由旋转的状态，并且是成像单元110的位置和姿态可以根据操作者的直接手动操纵而调节的操作模式。这里，直接操纵意味着操作者的操纵，例如，利用他或她的手与成像单元110接触以移动成像单元110。点锁定模式是这样的模式，其中设置在保持单元120中的旋转轴中的一些用作根据来自操作者的直接操纵而旋转的从动轴，并且其他旋转轴用作基于预定条件控制其旋转驱动的主动轴，从而执行成像单元110的点锁定操作。

另外，控制器140在上述点锁定模式下控制主动轴的驱动。具体地，控制器140可以基于成像单元110的焦距的信息来计算从成像单元110到观察点730的距离。另外，检测旋转轴的旋转角的编码器(以下描述的编码器212、222、232、292、252以及262)设置在保持单元120的各个旋转轴中，并且控制器140可以基于这些编码器的检测值计算成像单元110的三维位置和姿态。控制器140基于所计算的从成像单元110到观察点730的距离以及成像单元110的三维位置和姿态，控制设置在主动轴中的致动器的驱动，使得相对于移动之后的成像单元110的观察点730与相对于移动之前的成像单元110的观察点730一致。因此，成像单元110在点锁定模式下移动以进行点锁定操作。

应当注意，将在(2-3.装置的功能配置)中再次详细描述控制器140的功能。

例如，成像单元110是显微镜并且拍摄患者的操作(operation，手术)部位。成像单元110被配置为能够将图像信息传输到显示装置(未示出)，诸如显示装置。操作者观察操作部位，并且在查看由成像单元110拍摄并显示在显示装置上的捕捉的图像的同时对操作部位进行各种治疗。

成像单元110包括用于调节成像单元110的拍摄条件的变焦开关151(变焦SW 151)和聚焦开关152(聚焦SW 152)，以及用于改变保持单元120的操作模式的全自由开关153(全自由SW 153)和点锁定开关154(点锁定SW 154)。操作者操纵变焦SW 151和聚焦SW 152，从而可以分别调节成像单元110的放大率和焦距。另外，操作者操纵全自由SW 153和点锁定SW154，从而可以将保持单元120的操作模式切换到固定模式、全自由模式以及点锁定模式中的任一个。

应当注意，这些开关可以不必设置在成像单元110中。在第一实施方式中，具有与接收操纵输入的开关等同的功能的机构可以设置在医用观察装置10中，并且该机构的具体配置不限于此。例如，这些开关可以设置在医用观察装置10的其他部分中。另外，可以使用诸如遥控器的输入装置将对应于这些开关的命令远程输入到医用观察装置10。

另外，尽管为了避免附图的复杂性而未在图2中示出，但是可以在成像单元110的部分区域中设置操作者抓握的抓握部。在手持抓握部的情况下，操作者可以手动进行成像单元的平移移动和倾斜移动。应当注意，如将在以下(2-2.使用中的操作)所描述的，在第一实施方式中在操作者抓握抓握部的同时操纵全自由SW 153和点锁定SW 154。因此，期望考虑到它们的相对位置关系和对于操作者的操纵性能，来决定布置抓握部、全自由SW 153以及点锁定SW 154的位置。

将参考图3描述成像单元110的配置。图3示出在穿过光轴的平面内查看的成像单元110的截面图。参考图3，对应于所谓的立体照相机的一对图像传感器111a和111b设置在成像单元110的壳体115内。可以应用各种已知的图像传感器(例如，电荷耦合器件(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等)中的任一种作为图像传感器111a和111b。当由图像传感器111a和111b拍摄的图像的信息传输到安装在手术室内的显示装置时，在显示装置上显示操作部位的捕捉图像。

构成物镜光学系统的一对凹透镜112a和凸透镜112b，构成可变放大率光学系统的凸透镜113a、凹透镜113b和凸透镜113c，以及构成成像光学系统的凸透镜114a布置在图像传感器111a和111b的前级中。另外，凸透镜113a、凹透镜113b、以及凸透镜113c和凸透镜114a设置成对应于各个图像传感器111a和111b的2组。光穿过构成物镜光学系统的凹透镜112a和凸透镜112b、入射到成像单元110上，并且除了按顺序在对应于图像传感器111a和111b中的每一个而设置的构成可变放大率光学系统的凸透镜113a、凹透镜113b和凸透镜113c、以及构成成像光学系统的凸透镜114a上之外，光还在图像传感器111a和111b上形成图像。应当注意，尽管为了避免附图的复杂性而未在图3中示出，但是设置在成像单元110的壳体115内的构成构件中的每一个通过各种支撑构件相对于壳体115适当地支撑。

构成物镜光学系统的凹透镜112a和凸透镜112b中的一个，例如布置在壳体115的外侧上的凹透镜112a固定到壳体115，并且另一个，例如布置在更内侧的凸透镜112b被配置为在z轴方向(光轴方向)上可移动。如图3所示，用于移动支撑构件116的导螺杆117和用于在作为旋转轴方向的z轴方向上旋转导螺杆117的电机118布置在支撑构件116中，其中支撑构件116相对于壳体115和凸透镜112b在z轴方向上支撑凸透镜112b。当根据对上述聚焦SW152的操纵输入来驱动电机118时，凸透镜112b在光轴上的位置移动，并且调节成像单元110的焦距。另外，在电机118中设置有用于检测电机118的转数的编码器119。当需要时，可以向控制器140提供编码器119的检测值。由于编码器119的检测值是指示凸透镜112b在光轴上的位置的值，因此控制器140可以基于编码器119的检测值计算成像单元110的焦距和/或工作距离(WD)。

应当注意，尽管在上述实例中已经描述了随着凹透镜112a被配置为固定并且凸透镜112b可移动而调节成像单元110的焦距的情况，但是第一实施方式不限于此。可以使用凹透镜112a与凸透镜112b之间的在光轴上的相对距离以便调节成像单元110的焦距，只要该距离是可调节的，并且因此凹透镜112a或凸透镜112b或两者可以配置为可移动，并且其具体配置不受限制。另外，用于移动凹透镜112a或凸透镜112b或两者的移动机构不限于上述实例，并且可以使用各种已知机构中的任一种。

构成可变放大率光学系统的凸透镜113a、凹透镜113b以及凸透镜113c中的一些或全部配置为在z轴方向上可移动。通过在光轴上移动凸透镜113a、凹透镜113b和/或凸透镜113c，可以调节由成像单元110捕捉的图像的放大率。应当注意，尽管为了简单起见而未在图3中示出，但是像凸透镜112b一样，也设置有用于使凸透镜113a、凹透镜113b和/或凸透镜113c在z轴方向上移动的移动机构。当根据对上述变焦SW 151的操纵输入来驱动移动机构时，凸透镜113a、凹透镜113b和/或凸透镜113c在光轴上的位置移动，并且因此可以调节成像单元110的放大率。

以上已经参考图3详细描述了成像单元110的配置。

返回图2，将继续医用观察装置10的配置的描述。保持单元120保持成像单元110、使成像单元110三维移动、并且帮助固定移动之后的成像单元110的位置和姿态。在所示实例中，保持单元120配置为具有六个自由度的平衡臂。然而，第一实施方式不限于此。保持单元120可以配置为具有至少六个自由度、并且具有所谓的冗余自由度，像七个或更多个自由度。另外，保持单元120可以不必配置为平衡臂。即使在第一实施方式中保持单元120没有配置为平衡臂时，也可以执行点锁定操作。然而，如果保持单元120被配置为平衡臂，并且成像单元110和保持单元120被配置为作为整体建立力矩的平衡，则可以利用较轻的外力移动成像单元110，并且可以进一步增强对于操作者的操纵性能。

实现六个自由度的六轴旋转轴设置在保持单元120中。为了便于描述，构成旋转轴的构件将统称为旋转轴部。例如，旋转轴部可以由轴承(轴承)、可旋转地插入轴承中的轴、检测旋转轴的状态(例如旋转角等)的传感器构件、调节旋转轴的旋转的制动器等构成。旋转轴部的配置可以根据其旋转轴是以下要描述的主动轴还是从动轴而不同。另外，关于以下描述的平行四边形连杆机构240，因为平行四边形连杆机构240可以构成旋转轴，所以平行四边形连杆机构240可以视为旋转轴部。

保持单元120由以下构成：与旋转轴和平行四边形连杆机构240对应的旋转轴部210、220、230、250以及260(下文中简称为旋转轴部210至260)，连接旋转轴部210至260和平行四边形连杆机构240的臂271至274，以及用于建立整个成像单元110和保持单元120的力矩的平衡的配重280。在下文中，将分别提供关于称为O1轴到O6轴的旋转轴的描述。最靠近成像单元110的旋转轴是O1轴，并且最靠近基座130的旋转轴是O6轴。

旋转轴部210设置为能够使用与作为旋转轴方向的成像单元110的光轴(O1轴)基本上一致的旋转轴，使成像单元110转动。当旋转轴部210围绕O1轴使成像单元110转动时，调节了成像单元110的捕捉图像的方向。

制动器211和编码器212安装在旋转轴部210中。编码器212检测O1轴的旋转角。制动器211通过对上述全自由SW 153和点锁定SW 154的操纵来驱动，以在必要时调节围绕O1轴的旋转。当制动器211工作时，例如即使当操作者手动施加外力时，也可以防止发生成像单元110围绕O1轴的旋转。像旋转轴部210一样，不设置诸如致动器的主动驱动机构的旋转轴部也可以构成在没有制动器工作(例如，在上述全自由模式或点锁定模式下)时根据操作者的手动操纵而旋转的旋转轴。在本说明书中，根据这种直接操作而旋转的旋转轴也将称为从动轴。

旋转轴部210与在基本上正交于O1轴的方向上延伸的臂271的一端连接。另外，在臂271的另一端设置有旋转轴部220，旋转轴部220利用臂271的延伸方向作为旋转轴方向(O2轴方向)使臂271能够转动。O2轴布置为基本上垂直于O1轴，并且在图2所示的实例中设置为基本上平行于y轴的旋转轴。当旋转轴部220使用O2轴作为旋转轴来使成像单元110和臂271转动时，调节了成像单元110在x轴方向上的位置。

旋转轴部220包括制动器221、编码器222和致动器223。由于制动器221和编码器222的功能类似于设置在旋转轴部210中的制动器211和编码器212的功能，因此将省略其详细描述。例如，致动器223配置有诸如伺服电机的电机，在上述点锁定模式下致动器223在控制器140的控制之下驱动，并且使旋转轴部220以给定角度旋转。旋转轴部220的旋转角设为移动成像单元110所必需的值，使得基于旋转轴O1至O6中的每一个的旋转角通过控制器14移动成像单元110之前和之后，观察点730不变。像旋转轴部220一样，设置有诸如致动器的主动驱动机构的旋转轴部可以构成旋转轴，该旋转轴随着在例如点锁定模式下控制的致动器的驱动而主动旋转。在本说明书中，通过驱动机构主动控制旋转的驱动的旋转轴也称为主动轴。应当注意，在图2中，为了与其他旋转轴部区分，对应于主动轴的旋转轴部220和230用阴影线示出。

在与O1轴和O2轴基本上垂直的方向上延伸的臂272的一端与旋转轴部220连接。另外，设置在臂272的另一端的旋转轴部230被配置为能够使用臂272的延伸方向作为旋转轴方向(O3轴方向)使臂272转动。O3轴布置为基本上垂直于O1轴和O2轴，并且设置为基本上平行于图2所示的实例中的x轴的旋转轴。当旋转轴部230使用O3轴作为旋转轴使成像单元110、臂271和臂272转动时，调节成像单元110在y轴方向上的位置。像旋转轴部220一样，旋转轴部230具有制动器231、编码器232以及致动器233。如上所述，作为与旋转轴部230对应的旋转轴的O3轴用作主动轴。

在第一实施方式中，保持单元120被配置为使得O1轴至O6轴的旋转轴中的至少两个轴用作主动轴，并且至少一个轴用作从动轴。在图2所示的实例中，与旋转轴部220和230对应的O2轴和O3轴用作主动轴，并且与旋转轴部210、250、260以及平行四边形连杆机构240对应的其他的O1轴、O4轴、O5轴以及O6轴用作从动轴。如上所述，旋转轴部220和230可以使用x轴和y轴作为旋转轴来控制旋转，x轴和y轴是基本上垂直于成像单元110的光轴的两个轴。因此，在O1轴到O6轴中，O2轴和O3轴可以说是能够决定成像单元110的倾斜(即成像单元110的光轴方向)的两个轴。如果可以控制围绕基本上垂直于成像单元110的光轴的两个轴的旋转，则可以将成像单元110设为面向任意方向，而与成像单元110的位置无关。因此，通过配置保持单元120使得O2轴和O3轴用作主动轴，并且基于O1轴至O6轴的旋转角的检测值适当地控制围绕O2轴和O3轴的旋转，可以控制成像单元110的移动以实现点锁定操作。

这里，将参照例示旋转轴部230的图4描述旋转轴部210至260的配置。图4示出在穿过旋转轴(O3轴)的平面内查看的旋转轴部230的截面图。

参考图4，致动器233设置在旋转轴部230的壳体234内，使得其旋转轴(输出轴)与O3轴平行。轴承235布置在致动器233的一侧与壳体234的内壁之间，并且致动器233配置为当松开以下描述的制动器231时可相对于壳体234转动。

致动器233的输出轴经由制动器231在O3轴方向上连接到壳体234的内壁。以这种方式，壳体234用作根据致动器233的驱动而旋转的旋转体。臂272在O3轴方向上连接到壳体234的壁表面的外壁，并且臂272根据致动器233的驱动随着壳体234一起转动。应当注意，例如，制动器231可以配置为机械离合器机构。当使制动器231工作时，离合器机构松开致动器233的输出轴与壳体234的内壁之间的机械连接，并且因而致动器233的驱动不传输到作为旋转体的壳体234。另一方面，当制动器231松开时，离合器机构将致动器233的输出轴与壳体234的内壁机械地连接，并且因此壳体234不受外力旋转，而是致动器233的驱动使壳体234能够旋转。然而，制动器231的这种配置不限于此，并且可以使用诸如电调节壳体234的旋转的电磁制动器的另一制动机构作为制动器231。

构成以下要描述的平行四边形连杆机构240的臂241，例如经由未示出的轴承在输出轴的相反侧上与致动器233的端部连接。换句话说，致动器233与臂241可转动地连接。因此，臂272经由旋转轴部230可转动地连接到臂241。

另外，编码器232经由支撑构件236在连接臂241的一侧上与致动器233的旋转轴连接。编码器232检测致动器233的转数和/或旋转角。编码器232的检测值提供给控制器140。例如，控制器140可以基于编码器232的检测值计算臂241相对于O3轴上的参考位置的旋转角。

以上已参照图4描述了旋转轴部230的配置。应当注意，尽管以上已经描述了旋转轴部230的配置作为旋转轴部210至260的实例，但是例如，与像旋转轴部230的主动轴对应的旋转轴部220，可以具有类似于图4所示的配置。另外，对应于从动轴的旋转轴部210、250和260可以具有与从图4所示的配置中移除致动器233的配置相似的配置。然而，由于致动器233没有设置在旋转轴部210、250和260中，因此不可能使用配置为上述机械离合器机构的制动器231，并且因此，可以适当地使用能够令人满意地停止旋转轴部210、250和260的旋转动作的各种机构中的任一个作为制动机构。例如，可以使用电磁制动器作为旋转轴部210、250和260的制动机构。

返回图2，将继续描述保持单元120的配置。平行四边形连杆机构240连接到旋转轴部230在未连接臂272的方向上的端部。平行四边形连杆机构240由布置成平行四边形形状的四个臂241、242、243和244以及各自设置在与平行四边形的顶点基本上对应的位置处的轴承245、246、247和248构成。

具体地，在与O3轴基本上平行的方向上延伸的臂241的一端与旋转轴部230连接。换句话说，臂272和臂241布置为用作在基本上相同的方向上延伸的臂。轴承245设置在臂241的一端，并且轴承246设置在另一端。臂242和243的端部分别与轴承245和246连接，使得臂可以围绕贯穿轴承245和轴承246的旋转轴(O4轴)转动并且基本上彼此平行。

此外，轴承247和248分别设置在臂242和243的另一端。臂244将这些轴承247和248连接成围绕贯穿轴承247和248的旋转轴(O4轴)可转动并且与臂241基本上平行。如上所述，平行四边形连杆机构240由这四个臂241至244和四个轴承245至248构成。

这里，臂244形成为比臂241长，并且臂244的一端延伸到平行四边形连接机构240的外侧。另外，优选地，各个臂242和243形成为比臂244的轴承247与248之间的间隙长。也就是说，优选地，臂242和243形成为比臂241长。

在第一实施方式中，作为与平行四边形连杆机构240对应的旋转轴的O4轴用作从动轴。因此，像用作从动轴的旋转轴部210、250、260一样，制动器291和编码器292设置在平行四边形连杆机构240中。在图2所示的实例中，用于调节平行四边形连杆机构240围绕O4轴的旋转的制动器291设置在轴承247中。另外，用于检测平行四边形连杆机构240围绕O4轴的旋转角的编码器292设置在平行四边形连杆机构240的轴承245中。然而，制动器291和编码器292的布置位置不限于此，并且它们可以设置在平行四边形连杆机构240的四个轴承245至248中的任一个内。

在与设为旋转轴方向(O5轴的方向)的臂242的延伸方向垂直的方向上可转动地支撑平行四边形连杆机构240的旋转轴部250，设置在距设置有轴承247的臂242的端部预定距离的部分处。O5轴是与O4轴基本上平行的旋转轴，并且在图2所示的实例中设置为与y轴基本上平行的旋转轴。调节围绕O5轴的旋转的制动器251和检测相对于O5轴的旋转角的编码器252安装在旋转轴部250中。在z轴方向上伸展的臂273的端部与旋转轴部250连接，并且平行四边形连杆机构240配置为经由旋转轴部250相对于臂273可转动。

臂273具有基本上L形状，并且其相对于设置有旋转轴部250的一侧的相对侧弯曲成与地板基本上平行。能够使臂273围绕与O5轴正交的旋转轴(O6轴)转动的旋转轴部260设置在臂273中的与地板基本上平行的表面上。在图2所示的实例中，O6轴设置为与z轴基本上平行的旋转轴。调节围绕O6轴的旋转的制动器261和检测相对于O6轴的旋转角的编码器安装在旋转轴部260中。在垂直方向上延伸的臂274的一端插入到旋转轴部260中，并且臂274的另一端与基座130连接。

这里，配重280(平衡件280)整体地安装在臂244的比轴承248更向外突出的端部处，轴承248与设置在平行四边形连杆机构240中的连接旋转轴部230的侧面处的轴承245对角地相对定位。调节配重280的质量和布置位置，使得围绕O4轴生成的旋转力矩和围绕O5轴生成的旋转力矩可以由布置在平行四边形连杆机构240的更前侧的各个构成构件(即成像单元110、旋转轴部210、220和230、以及臂271和臂272)的质量抵消。应当注意，配重280可以是可拆卸的。例如，当提供具有不同质量的几种类型的配重280、并且改变布置在比平行四边形连杆机构240更靠前端侧的构成元件时，可以根据改变选择能够抵消旋转力矩的适当的配重280。

另外，调节与O5轴对应的旋转轴部250的布置位置，使得布置在比旋转轴部250更靠前端侧的各个构成元件(即成像单元110、旋转轴部210、220和230、臂271和272以及平行四边形连杆机构240)的质量的中心位于O5轴上。此外，调节与O6轴对应的旋转轴部260的布置位置，使得布置在比旋转轴部260更靠前端侧的各个构成元件(即成像单元110、旋转轴部210、220、230和250、臂271、272和273以及平行四边形连杆机构240)的质量的中心位于O6轴上。通过如上所述配置配重280以及旋转轴部250和260，当操作者试图手动移动成像单元110时，他或她可以用较轻的力来移动成像单元110，就好像成像单元110没有重量一样。因此，可以增强对于用户的操纵性能。

以上已经描述了保持单元120的配置。如上所述，调节旋转轴的旋转的制动器211、221、231、291、251以及261(下文中简称为制动器211至261)设置在保持单元120的各个旋转轴中。由于根据来自控制器140的控制来控制制动器211至261，因此可以切换保持单元120的操作模式。应当注意，作为主动轴的旋转轴部220和230可以不必具有制动器221和231。当没有设置制动器221和231时，可以通过控制致动器223和233的驱动来固定旋转轴部220和230的旋转，使得生成用于维持旋转轴部220和230的位置(旋转角)的足够的扭矩。以这种方式，在第一实施方式中，可以不在主动轴中设置机械制动机构，并且可以通过驱动致动器来实现制动功能。

另外，检测旋转轴的旋转角的编码器212、222、232、292、252以及262(下文中简称为编码器212至262)设置在保持单元120的各个旋转轴中。此外，致动器223和233设置在对应于主动轴的旋转轴部220和230中。在必要时，编码器212至262的检测值以预定间隔提供给控制器140，并且控制器140可以始终监视各个旋转轴的旋转角。基于各个旋转轴的旋转角，控制器140可以计算成像单元110和保持单元120的当前状态，即成像单元110和保持单元120的位置和姿态。在点锁定模式下，控制器140基于所计算的成像单元110和保持单元120的位置和姿态来控制旋转轴部220和230的致动器223和233的驱动，使得相对于移动之后的成像单元110的观察点730与相对于移动之前的成像单元110的观察点730一致。

以上参照图2至图4描述了根据第一实施方式的医用观察装置10的配置。如上所述，根据第一实施方式，在不主动控制所有的旋转轴的情况下，通过使O2轴和O3轴两个轴用作主动轴而实现点锁定操作。因此，例如，与以上专利文献1和2所描述的具有在所有旋转轴中设置驱动装置的保持单元和机械臂的复杂配置的平衡臂相比，能够以更小且更简单的配置执行点锁定操作。

另外，根据第一实施方式的保持单元120可以配置为平衡臂。因此，即使当操作者在点锁定操作中移动成像单元110时，他或她也可以用较轻的力容易地移动成像单元。以这种方式，可以以根据第一实施方式的更小和更简单的配置来确保令人满意的操纵性能。

另外，在第一实施方式中，在点锁定模式下，在观察点与成像单元110之间的距离上不执行主动控制。也就是说，在点锁定操作中，成像单元110在以观察点为中心、面向观察点的半球上移动，但是此时，对于成像单元110在球的直径方向上的移动不施加管制。因此，如果需要可以在点锁定操作期间自由地改变观察点与成像单元110之间的距离，并且因此可以提高操作者的便利性。

应当注意，虽然在上面省略了图示和描述，但是医用观察装置10可以进一步包括普通的现存医用观察装置可以包括的其他构成元件。例如，医用观察装置10可以包括如下构成元件，诸如：输入单元，可以将包括用于手术操作中的信息和用于控制医用观察装置10的驱动所必需的信息的各种信息输入到医用观察装置10；输出单元，能够视觉化和听觉化地向操作者呈现各种信息；通信单元，向外部设备传输并从外部设备接收各种信息；存储单元，存储各种信息；以及记录单元，将各种类型的信息写入可移除记录介质中或从可移除记录介质读取信息。

(2-2.使用中的操作)

接下来，将描述根据第一实施方式的医用观察装置10的使用中的操作。首先，作为使用前(手术操作前)的准备，使用脚轮131移动整个医用观察装置10接近手术台710。

当开始手术操作时，首先，操作者按下保持成像单元110的抓握部的全自由SW153。例如，医用观察装置10的保持单元120的操作模式配置为，当全自由SW 153和点锁定SW154均未按下时是固定模式，以及当按下全自由SW 153和点锁定SW 154时分别是全自由模式和点锁定模式。当按下全自由SW 153时，各个旋转轴部210至260以及平行四边形连杆机构240的制动器211至261松开，并且因此操作者可以通过直接手动操纵自由地移动成像单元110。以这种方式，在全自由模式下，所有旋转轴用作好像它们是从动轴一样。

例如，操作者在查看显示装置上显示的由成像单元110捕捉的图像的同时，利用按下全自由SW 153来移动成像单元110，使得操作部位位于成像单元110的视野内。如在以上(2-1.装置的配置)所述，医用观察装置10是平衡臂，并且因此操作者能够以较轻的力容易地移动成像单元110。如果成像单元110已经移动到适当位置，例如操作部位(观察点)设在视野的中心的位置，那么操作者松开全自由SW 153。因此，各个旋转轴部210至260以及平行四边形连杆机构240的制动器211至261起作用，并且保持单元120的操作模式转换为固定模式。

在该状态下，操作者操纵变焦SW 151和聚焦SW 152以适当地调节成像单元110的放大率和焦距。在查看调节之后所捕捉的图像的情况下，操作者对操作部位进行各种治疗。

当操作者想要进行点锁定操作时，即想要在观察点固定的情况下从不同的方向观察观察点时，他或她按下点锁定SW 154。当点锁定SW 154按下时，对应于作为从动轴的O1轴、O4轴、O5轴以及O6轴的旋转轴部210、250和260以及平行四边形连杆机构240的制动器211、291、251和261松开。另外，保持与作为主动轴的O2轴和O3轴对应的旋转轴部220和230的制动器211和231的状态没有改变。因此，通过由操作者直接进行的手动操纵，能够围绕O1轴、O4轴、O5轴和O6轴旋转。

另一方面，图2所示的控制器140监视为图3所示的成像单元110的物镜光学系统设置的编码器119的检测值(即表示凸透镜112b在光轴上的位置的值)，并且始终监视旋转轴部210至260以及平行四边形连杆机构240的编码器212至262的检测值(即O1轴至O6轴的旋转角的值)。基于编码器119和编码器212至262的检测值，控制器140计算在点锁定SW 154按下的时间点处观察点相对于保持单元120的三维位置。另外，当操作者试图在点锁定SW 154按下的情况下移动成像单元110时，在必要时控制器140基于旋转轴部210到260以及平行四边形连杆机构240的编码器212至262的检测值，计算移动之后的成像单元110和保持单元120的位置和姿态。如上所述，在成像单元110和保持单元120的位置和姿态改变时，控制器140始终可以在按下点锁定SW 154的时间点处检测观察点相对于保持单元120的三维位置。基于该信息，控制器140执行点锁定操作，其中在按下点锁定SW 154的时间点处的观察点设为参考点(点锁定点)。具体地，基于所检测的点锁定点相对于保持单元120的三维位置信息，控制器140可以控制旋转轴部220和230的致动器223和233的驱动，使得在成像单元110的位置改变之前和之后成像单元110的光轴始终穿过观察点。

如上所述，当操作者在点锁定SW 154按下的同时(即在点锁定操作期间)移动成像单元110时，通过操作者的操作而发生围绕作为从动轴的O1轴、O4轴、O5轴和O6轴的旋转，并且因此进行围绕光轴的旋转和成像单元110的三维平移移动。另一方面，从这些从动轴的移动量(旋转量)来计算观察点与移动之后的成像单元110和保持单元120之间的相对位置关系，并且基于所计算的信息，控制围绕作为主动轴的O2轴和O3轴的旋转(即成像单元110的倾斜移动)，使得在移动之前和之后成像单元110的光轴穿过相同的观察点。因此，即使操作者宽松地移动成像单元110的位置，成像单元110也始终面向观察点倾斜，而不会失去观察点的视线。

当成像单元110移动到期望位置时，操作者松开点锁定SW 154，以使保持单元120的操作模式转换到固定模式，并且从而固定成像单元110的位置。在从不同方向观察操作部位的情况下，操作者可以对操作部位进行适当的治疗。

以上描述了根据第一实施方式的医用观察装置10的使用中的操作。由于操作者在按下全自由SW 153的情况下移动成像单元110以调节视野，所以希望全自由SW 153布置在当操作者手持成像单元110的抓握部时能够容易地按下的位置。另一方面，当进行点锁定操作时，操作者可以以他或她自己的感觉宽松地进行移动成像单元110的位置的操纵，而不必进行精细的操纵(诸如视野的调节)，并且因此点锁定SW 155可以布置在成像单元110上操作者的手指到达的范围内的任何部位处，而无需具体考虑相对于抓握部的位置关系。

(2-3.装置的功能配置)

接下来，将参照图5描述参考图2所描述的根据第一实施方式的医用观察装置10的功能配置。图5是示出根据第一实施方式的医用观察装置10的功能配置的实例的功能框图。

参考图5，医用观察装置10包括成像单元110、操纵单元150、旋转轴部160和170、存储单元180以及控制单元190。

例如，成像单元110是显微镜并且拍摄患者的操作部位。成像单元110对应于图2和图3所示的成像单元110。如参考图3所描述，成像单元110具有：用于使物镜光学系统的凸透镜112b的位置在光轴上移动的电机118，以及检测电机118的转数的编码器119。成像单元110的放大率和焦距根据对操纵单元150的操纵输入(更具体地，图2所示的变焦SW 151和聚焦SW 152的操纵)来调节。例如，驱动电机118并且根据变焦SW 151的按压来调节成像单元110的焦距。编码器119检测电机118的转数，并将检测值提供给以下要描述的控制单元190的观察点位置计算单元193。应当注意，在第一实施方式中，成像单元110可以不配置为显微镜，而是可以配置为具有成像功能的另一装置，诸如相机。

操纵单元150是接收操作者相对于医用观察装置10的操纵的输入的输入接口。操纵单元150由操作者操纵的装置构成，例如鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关、控制杆等。操作者可以通过操纵单元150向医用观察装置10输入各种信息或各种指令。操纵单元150对应于图2所示的配置中的变焦SW 151、聚焦SW 152、全自由SW 153以及点锁定SW 154。例如，当用户按下变焦SW 151或聚焦SW 152时，可以根据操纵来调节成像单元110的放大率或焦距。另外，当用户按下全自由SW 153或点锁定SW 154时，将开关已按下的信息提供给以下要描述的控制单元190的操作模式控制单元191，并且从而控制医用观察装置10的保持单元(臂单元)的操作模式。

旋转轴部160和170表示与构成设置在医用观察装置10的保持单元中的旋转轴的构件对应的功能。如参考图2所描述，医用观察装置10的旋转轴的O1轴至O6轴可以区分为从动轴和主动轴。旋转轴部160表示对应于从动轴的旋转轴部(即图2所示的旋转轴部210、250和260以及平行四边形连杆机构240)的功能，并且旋转轴部170表示对应于主动轴的旋转轴部(即图2所示的旋转轴部220和230)的功能。为了便于描述，在下文中旋转轴部160还将称为从动旋转轴部160，并且旋转轴部170称为主动旋转轴部170。

从动旋转轴部160具有作为功能的状态检测单元161和操作单元163。状态检测单元161检测从动旋转轴部160的状态，即从动旋转轴部160的旋转角。状态检测单元161配置有编码器162，编码器162可以检测旋转轴部160的旋转角。例如，编码器162对应于图2所示的编码器212、292、252和262。状态检测单元161将由编码器162所检测的旋转角的值提供给以下要描述的控制单元190的臂状态获取单元192。

操作单元163具有与从动旋转轴部160的旋转操作相关的功能。操作单元163配置有调节从动旋转轴部160的旋转的制动器164。如上所述，操作单元163不具有像致动器那样主动地驱动从动旋转轴部160的功能。例如，制动器164对应于图2所示的制动器211、291、251和261。操作单元163根据通过来自以下要描述的控制单元190的操作模式控制单元191的指令所选择的操作模式，使制动器164起作用或松开它。具体地，当操作模式是固定模式时，操作单元163使制动器164起作用，使得从动旋转轴部160不会根据外力自由旋转。另一方面，当操作模式是全自由模式和点锁定模式时，操作单元163松开制动器164，使得从动旋转轴部160根据操作者的直接操纵而自由旋转。

主动旋转轴部170具有作为功能的状态检测单元171和操作单元173。状态检测单元171检测主动旋转轴部170的状态，即主动旋转轴部170的旋转角。状态检测单元171配置有编码器172，编码器172可以检测主动旋转轴部170的旋转角。例如，编码器172对应于图2和图4所示的编码器222和232。状态检测单元171将由编码器172所检测的旋转角的值提供给以下要描述的控制单元190的臂状态获取单元192。

操作单元173具有与主动旋转轴部170的旋转操作相关的功能。操作单元173由致动器174和制动器175构成，致动器174驱动主动旋转轴部170围绕旋转轴的旋转，并且制动器175调节主动旋转轴部170的旋转。如上所述，操作单元173具有像致动器174那样主动地驱动主动旋转轴部170的功能。例如，致动器174对应于图2和图4所示的致动器223和233。另外，例如，制动器175对应于图2和图4所示的制动器221和231。

操作单元173根据通过来自以下要描述的控制单元190的操作模式控制单元191的指令所选择的操作模式，使制动器175起作用或松开它。具体地，当操作模式是固定模式和点锁定模式时，操作单元173使制动器175起作用，使得主动旋转轴部170不会根据外力自由旋转。另一方面，当操作模式是全自由模式时，操作单元173松开制动器175，使得主动旋转轴部170根据操作者的直接操纵而自由旋转。另外，操作单元173根据来自以下将在点锁定模式中描述的控制单元190的驱动控制单元194的指令驱动致动器174，使得进行点锁定操作，即相对于移动之后的成像单元110的观察点与相对于移动之前的成像单元110的观察点一致。

例如，存储单元180配置有诸如硬盘驱动器(HDD)的磁存储单元装置、半导体存储装置、光存储装置或磁光存储装置，并且存储由医用观察装置10处理的各种信息。例如，存储单元180可以存储与控制医用观察装置10的保持单元的驱动有关的各种信息。与驱动控制有关的各种信息包括各种类型的信息，例如，与对应于保持单元的内部模型、成像单元110的编码器119的检测值以及状态检测单元161和状态检测单元171的编码器162和编码器172的检测值、以及以下要描述的臂的状态有关的信息，观察点的位置信息，关于操作单元173的致动器174的控制量的信息等。控制单元190配置为能够访问存储单元180，并且控制单元190可以使用存储在存储单元180中的各种信息进行各种算术处理。

例如，控制单元190配置有诸如CPU或DSP的处理器，并且在操作预定程序时控制医用观察装置10的操作。应当注意，控制单元190和存储单元180可以由图2所示的控制器140实现。例如，存储单元180的功能可以通过诸如设置在控制器140中的存储器的存储装置来实现，并且控制单元190的功能可以通过设置在控制器140中的处理器来实现。

控制单元190具有作为功能的操作模式控制单元191、臂状态获取单元192、观察点位置计算单元193以及驱动控制单元194。

操作模式控制单元191控制医用观察装置10的保持单元的操作模式。操作模式控制单元191根据经由操纵单元150来自操作者的操纵的输入来确定保持单元的操作模式，并且向旋转轴部160和170的操作单元163和173发出实现所决定的操作模式的指令。例如，当全自由SW 153和点锁定SW 154都没有按下时，操作模式控制单元191将保持单元的操作模式决定为固定模式，并且发出指令使制动器164和175对操作单元163和173起作用。另外，例如，当按下全自由SW 153时，操作模式控制单元191将保持单元的操作模式决定为全自由模式，并且向操作单元163和173发出松开制动器164和175的指令。此外，例如，当按下点锁定SW 154时，操作模式控制单元191将保持单元的操作模式决定为点锁定模式，向对应于从动轴的操作单元163发出松开制动器164的指令，并且发出指令使制动器175对与主动轴对应的操作单元173起作用。

臂状态获取单元192基于旋转轴部160和170的状态获取保持单元的状态(臂的状态)。这里，臂的状态可以指示保持单元120的位置和姿态。臂状态获取单元192基于从状态检测单元161和171提供的编码器162和172的检测值(即旋转轴部160和170的旋转角)以及存储在存储单元180中的内部模型，获取臂的状态。内部模型包括保持单元的几何参数，即关于保持单元的旋转轴的布置位置、臂271至臂274的长度和形状等的信息，并且因此臂状态获取单元192可以基于编码器162和172的检测值以及内部模型来获取臂的状态。这里，臂状态获取单元192获取在点锁定操作已开始的时间点处的臂的状态，并且始终在进行点锁定操作的同时继续获取臂的状态。臂状态获取单元192将关于在点锁定操作已开始的时间点处的臂的状态的信息提供给观察点位置计算单元193。另外，臂状态获取单元192将在进行点锁定操作的同时获取的臂的状态提供给驱动控制单元194。

观察点位置计算单元193计算在点锁定操作开始时的观察点的三维位置。观察点位置计算单元193可以基于从臂状态获取单元192提供的关于在点锁定操作已开始的时间点处的臂的状态的信息(即指示保持单元的位置和姿态的信息以及从成像单元110提供的编码器119的检测值)来计算观察点的三维位置。具体地，由编码器119检测的电机118的转数是指示图3所示的物镜光学系统的凸透镜112b在光轴上的位置的值，并且因此观察点位置计算单元193可以基于编码器119的检测值计算成像单元110的工作距离，即从成像单元110到观察点的距离。另外，观察点位置计算单元193可以基于关于臂的状态的信息，计算附接在保持单元的前端的成像单元110的三维位置。基于所计算的信息，观察点位置计算单元193可以计算观察点的三维位置。例如，观察点的三维位置可以表示为内部模型在坐标系中的坐标。由观察点位置计算单元193计算的观察点的三维位置也可以说是指示观察点相对于保持单元的位置，即保持单元与观察点之间的相对位置关系。观察点位置计算单元193将所计算的在点锁定操作开始时的观察点的位置信息提供给驱动控制单元194。

驱动控制单元194控制在点锁定操作中进行的主动旋转轴部170的驱动。驱动控制单元194可以基于在点锁定操作开始时的观察点的位置信息来控制主动旋转轴部170的驱动，使得观察点位于成像单元110的光轴上，即相对于移动之后的成像单元110的观察点与相对于移动之前的成像单元110的观察点一致。具体地，驱动控制单元194提供有来自观察点位置计算单元193的在点锁定操作已开始的时间点处的观察点的三维位置信息。另外，在必要时驱动控制单元194提供有来自臂状态获取单元192的关于在点锁定操作中的臂的状态的信息(即保持单元的位置和姿态)。因此，基于该信息，驱动控制单元194可以根据成像单元110和保持单元的位置和姿态的改变，在必要时计算在点锁定操作已开始的时间点处的观察点与成像单元110和保持单元的位置和姿态之间的相对位置关系。基于所计算的位置关系，驱动控制单元194计算在移动之后的成像单元110的位置处的旋转轴部170(即图2所示的旋转轴部220和230)的旋转角(即当主动旋转轴部170驱动时的控制量)，在该位置处在点锁定操作开始时的观察点可能位于成像单元110的光轴上。然后，驱动操作单元173的致动器174以实现该旋转角。当根据由驱动控制单元194计算的控制量来控制主动旋转轴部170的驱动时，实现点锁定操作。应当注意，例如，当驱动控制单元194计算控制量时，可以应用通常使用的位置控制理论，并且因此省略其详细描述。

以上，已参照图5描述了根据第一实施方式的医用观察装置10的功能配置。

(3.第二实施方式)

接下来，将描述本公开的第二实施方式。第二实施方式对应于这样的实施方式，其中对应于第一实施方式的主动轴的旋转轴部的配置改变，并且因此用于控制点锁定模式下的旋转轴部的方法改变。其他配置与第一实施方式的配置类似，并且因此在以下第二实施方式的描述中将主要描述与第一实施方式的区别，并且将省略关于相对于第一实施方式重复的情况的详细描述。

(3-1.装置的配置)

将参照图6和图7描述根据本公开的第二实施方式的医用观察装置的配置。图6是示出根据本公开的第二实施方式的医用观察装置的配置的实例的图。图7是示出与图6所示的旋转轴部的主动轴对应的旋转轴部的配置的实例的图。

参考图6，根据第二实施方式的医用观察装置30包括成像单元110、保持单元320(臂单元320)、基座130(基座130)以及控制器140。应当注意，由于除了保持单元320以外的构成元件与参照图2描述的根据第一实施方式的医用观察装置10的构成元件类似，因此将省略其描述。

保持单元320支持成像单元110、使成像单元110三维地移动、并且固定移动之后的成像单元110的位置和姿态。如图6所示，根据第二实施方式的保持单元320对应于这样的保持单元，其中与图2所示的根据第一实施方式的保持单元120中的主动轴对应的旋转轴部220和230分别变为旋转轴部420和430。由于其他构成元件与保持单元120的构成元件类似，因此将省略详细描述。

在第二实施方式中，与第一实施方式中一样，O2轴和O3轴可以用作与旋转轴部420和430对应的主动轴。然而，旋转轴部420和430的具体配置不同于第一实施方式的旋转轴部的配置。具体地，旋转轴部420和430分别具有力传感器421和431、以及致动器223和233。

通过参照图7例示旋转轴部430，将描述旋转轴部420和430的配置。图7示出在穿过旋转轴(O3轴)的平面内查看的旋转轴部430的截面图。参考图7，旋转轴部430对应于这样的旋转轴部，其中在图4所示的旋转轴部230中没有设置制动器231，并且应变仪438设置在将致动器233的输出传输到后级的构件的传输构件437中。由于其他构成元件与旋转轴部230的构成元件类似，因此将省略详细描述。

传输构件437具有将致动器233的输出传输到壳体234的功能，壳体234用作输出侧的旋转体。应变仪438固定到传输构件437的表面。应变仪438可以检测施加到传输构件437的力作为应力值(扭矩值)。例如，应变仪438可以根据壳体234和臂272的旋转来检测施加于旋转轴部430上的外力。例如，当操作者手动地移动成像单元110时，外力可以是施加于旋转轴部430上的外力。如上所述，应变仪438用作检测旋转轴部430上的外力的力传感器，并且对应于上述力传感器431。应当注意，对应于力传感器431的具体配置不限于应变仪438。在第二实施方式中，可以提供能够检测施加到传输构件437的应力值的装置，并且可以应用不限于应变仪的各种已知的应力检测装置中的任一种作为该装置。

不同于旋转轴部230，在旋转轴部430中没有设置机械制动机构。随着控制器140适当地控制旋转轴部430中的致动器233的驱动，制动控制可以起作用。例如，当期望如固定模式那样调节旋转轴部430的旋转时，在不驱动致动器233的情况下，进行控制以防止致动器233的输出轴旋转。因此，连接到致动器233的输出轴的壳体234不旋转，并且因此旋转轴部430的旋转固定。

另外，当旋转轴部430旋转时，可以通过控制器140在所谓的力控制中控制旋转轴部430的驱动，在该力控制中力设为控制目标值。例如，在全自由模式下，基于应变仪438的检测值来控制致动器233的驱动，使得应变仪438的检测值变得基本上是零(即，使得施加以使旋转轴部430旋转的外力被抵消)。因此，由于根据操作者的直接手动操纵，旋转轴部430在基本上没有阻力的状态下平滑地旋转，所以对应于旋转轴部430的O3轴就好像是从动轴一样起作用。另外，在点锁定模式下，控制致动器233的驱动使得观察点始终位于成像单元110的光轴上，换言之，相对于移动之后的成像单元110的观察点与相对于移动之前的成像单元110的观察点一致。这里，如图6所示，与第一实施方式一样，根据第二实施方式的医用观察装置30也可以配置为具有配重280的所谓的平衡臂。因此，在点锁定模式下，操作者可以在利用力控制实现点锁定操作的同时用较轻的力移动成像单元110，感觉就像它没有重量一样，并且因此可以增强对于用户的操纵性能。

以上已参照图6和图7描述了根据第二实施方式的医用观察装置30的配置。应当注意，虽然以上已参照图7描述了旋转轴部430的配置作为实例以便描述对应于主动轴的旋转轴部420和430，但是旋转轴部420具有与旋转轴部430类似的配置，并且也可以在各个操作模式下进行类似的操作。

(3-2.使用中的操作)

接下来，将描述根据第二实施方式的医用观察装置30的使用中的操作。应当注意，在使用根据第二实施方式的医用观察装置30的操作中，由操作者进行的操纵与在以上(2-2.使用中的操作)所描述的使用根据第一实施方式的医用观察装置10的操作中的操作者的操纵基本上类似。然而，在第二实施方式中，与全自由模式和点锁定模式下的主动轴对应的旋转轴部420和430的控制方法与第一实施方式中的控制方法不同。

从移动医用观察装置30接近手术台到按下全自由SW 153所进行的操纵与第一实施方式的操纵类似。当按下全自由SW 153时，旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构240的制动器211、291、251和261松开，因此操作者进行直接的手动操纵，并且从而成像单元110可以自由移动。这里，松开对应于从动轴的旋转轴部210、250和260以及平行四边形连杆机构240的制动器与第一实施方式中的松开制动器类似。另一方面，关于第二实施方式中的旋转轴部420和430，控制旋转轴部420和430的致动器223和233(例如图7所示的致动器233)的驱动，使得安装在旋转轴部420和430中的力传感器421和431(例如图7所示的应变仪438)的检测值在按下全自由SW 153时变得基本上是零。因此，当按下全自由SW153时，即在全自由模式下，包括与旋转轴部420和430对应的O2轴和O3轴的所有旋转轴用作从动轴，从动轴根据操作者的直接操纵而旋转。应当注意，例如，可以基于一般力控制理论执行对上述旋转轴部420和430的驱动的控制。

操作者在查看由成像单元110拍摄并显示在显示装置上的图像的同时，在按下全自由SW 153的状态下移动成像单元110，使得操作部位位于成像单元110的视野内。由于医用观察装置30是与第一实施方式中一样的平衡臂，并且进行上述驱动控制使旋转轴部420、430作为从动轴起作用，因此操作者能够容易地用较轻的力使成像单元110移动。

在成像单元110移动到适当位置之后，操作者松开全自由SW 153。因此，各个旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构240的制动器211、291、251和261起作用，并且保持单元320的操作模式转换到固定模式。在固定模式下，操作者使用变焦SW 151和聚焦SW152适当地调节由成像单元110所捕捉的图像的放大率和焦距，并且然后在查看所捕捉的图像的同时对操作部位进行各种治疗。这里，对应于从动轴的旋转轴部210、250、和260以及平行四边形连杆机构240的制动机构与第一实施方式中的制动机构类似。另一方面，关于与第二实施方式中的主动轴对应的旋转轴部420和430，控制安装在旋转轴部420和430中的致动器223和233的驱动，使得旋转轴部420和430不旋转，并且因此它们的旋转固定。

当期望进行点锁定操作时，即当期望在观察点固定的情况下从不同方向观察观察点时，操作者按下点锁定SW 154。当点锁定SW 154按下时，松开与从动轴对应的旋转轴部210、250和260以及平行四边形连杆机构240的制动器211、291、251和261。另外，控制与主动轴对应的旋转轴部420和430的致动器223和233的驱动，使得观察点始终位于成像单元110的光轴上。

在如上所述的点锁定操作中对于旋转轴部420和430的驱动的控制，可以由图6所示的控制器140执行。如在第一实施方式中那样，控制器140监视设置在成像单元110的物镜光学系统中的编码器119的检测值，以及旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构240中的编码器212至262的检测值。基于编码器119和212至262的检测值，控制器140计算在按下点锁定SW 154的时间点处的观察点相对于保持单元320的三维位置。另外，当操作者试图在点锁定SW 154按下的情况下移动成像单元110时，在必要时控制器140基于旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构240的编码器212至262的检测值，计算成像单元110和保持单元320在移动期间的位置和姿态的变化。如上所述，当成像单元110和保持单元320的位置和姿态改变时，控制器140始终可以检测在按下点锁定SW 154的时间点处的观察点相对于保持单元320的三维位置。基于该信息，控制器140执行点锁定操作，其中在按下点锁定SW 154的时间点处的观察点设为参考点(点锁定点)。具体地，基于所检测的点锁定点相对于保持单元320的三维位置信息，控制器140可以控制旋转轴部420和430的致动器223和233的驱动，使得在成像单元110的位置变化之前和之后成像单元110的光轴始终穿过观察点。

如上所述，当操作者在点锁定SW 154按下的同时(即在点锁定操作期间)移动成像单元110时，通过操作者的操纵进行围绕作为从动轴的O1轴、O4轴、O5轴以及O6轴的旋转，并且因此进行围绕光轴的旋转和成像单元110的三维平移移动。另一方面，从这些从动轴的移动量(旋转量)计算观察点与移动之后的成像单元110和保持单元320之间的相对位置关系，并且基于所计算的信息，控制围绕作为主动轴的O2轴和O3轴的旋转(即成像单元110的倾斜移动)，使得光轴穿过观察点。因此，即使操作者宽松地移动成像单元110的位置，成像单元110也始终面向观察点倾斜，而不会失去观察点的视线。

当成像单元110移动到期望位置时，操作者松开点锁定SW 154，使保持单元320的操作模式转换到固定模式，并且从而固定成像单元110的位置。在从不同方向观察操作部位的情况下，操作者可以对操作部位进行适当的治疗。

以上已描述了根据第二实施方式的医用观察装置30的使用中的操作。根据第二实施方式，力传感器设置在对应于主动轴的旋转轴部420和430中，并且基于如上所述的力传感器的检测值，通过力控制来控制旋转轴部420和430的驱动，并且因此可以获得如第一实施方式的点锁定操作中的优异的操纵性能。

应当注意，在第二实施方式中，也可以通过力控制来进行对旋转轴部420和430的驱动的控制，而执行以下控制。例如，可以根据施加在成像单元110上的外力的幅度来切换操作模式。具体地，在点锁定模式下当大于预定值的外力施加在成像单元110上并且旋转轴部420和430的力传感器421和431检测到大于预定值的外力时，操作模式可以切换到全自由模式。因此，例如，当操作者想要在点锁定操作中进行观察点的位置的精细调节时，他或她可以不使用操纵单元150有意地进行操纵的输入，而是通过利用一定程度或更大的力直接进行操纵来移动成像单元110，而暂时地将操作模式改变为全自由模式，并且因此在没有点锁定的调节的情况下，可以将成像单元110移动到期望位置。当完成成像单元110上的直接操纵时，操作模式再次自动切换到点锁定模式。通过该控制，在进行点锁定操作的同时，可以利用更简单的操纵在xy平面内移动成像单元110，可以精细地调节成像单元110的光轴与观察点之间的位置关系，并且因此可以增强操作者的便利性。

(3-3.装置的功能配置)

接下来，将参照图8描述参照图6所描述的根据第二实施方式的医用观察装置30的功能配置。图8是示出根据第二实施方式的医用观察装置30的功能配置的实例的功能框图。应当注意，根据第二实施方式的医用观察装置30的功能配置对应于这样的功能配置，其中主动旋转轴部170和控制单元190的功能配置与图5所示的根据第一实施方式的医用观察装置10的功能配置有变化。因此，将主要描述医用观察装置30的功能配置与第一实施方式的功能配置不同的功能。

参考图8，医用观察装置30包括成像单元110、操纵单元150、从动旋转轴部160、主动旋转轴部370、存储单元180以及控制单元390。这里，由于成像单元110、操纵单元150、从动旋转轴部160以及存储单元180与图5所示的医用观察装置10的构成元件的功能类似，将省略其详细描述。

主动旋转轴部370具有作为功能的状态检测单元371和操作单元374。状态检测单元371检测主动旋转轴部370的状态，即施加在主动旋转轴部370上的外力和主动旋转轴部370的旋转角。状态检测单元371由力传感器372和编码器373构成，力传感器372可以检测施加在主动旋转轴部370上的外力，并且编码器373可以检测主动旋转轴部370的旋转角。例如，力传感器372对应于图6所示的力传感器421和431以及图7所示的应变仪438，并且可以检测施加在主动旋转轴部370上的外力作为应力值(扭矩值)。另外，例如，编码器373对应于图6和图7所示的编码器222和232。状态检测单元371将由力传感器372所检测的应力值提供给以下要描述的控制单元390的操作模式控制单元391和驱动控制单元394。另外，状态检测单元371将由编码器373所检测的旋转角的值提供给以下要描述的控制单元390的臂状态获取单元192。

操作单元374具有与主动旋转轴部370的旋转操作相关的功能。操作单元374由驱动主动旋转轴部370围绕旋转轴的旋转的致动器375构成。例如，致动器375对应于图6和图7所示的致动器223和233。

操作单元374根据通过来自以下要描述的控制单元390的操作模式控制单元391的指令所选择的操作模式，来驱动致动器375。具体地，当操作模式是固定模式时，操作单元374停止驱动致动器375，使得导致致动器375不旋转，从而使主动旋转轴部370不根据外力自由旋转。另一方面，当操作模式是全自由模式时，操作单元374驱动致动器375，使得力传感器372的检测值变为基本上是零，即，使得施加在主动旋转轴部370上的外力无效。因此，主动旋转轴部370可以根据操作者的直接手动操纵而自由旋转。另外，当操作模式是点锁定模式时，操作单元374根据来自以下要描述的控制单元390的驱动控制单元394的指令驱动致动器375，使得进行点锁定操作，即相对于移动之后的成像单元110的观察点与相对于移动之前的成像单元110的观察点一致。

例如，控制单元390配置有诸如CPU或DSP的处理器，并且在操作预定程序时控制医用观察装置30的操作。应当注意，控制单元390和存储单元180可以由图6所示的控制器140实现。例如，存储单元180的功能可以通过诸如设置在控制器140中的存储器的存储装置来实现，并且控制单元390的功能可以通过设置在控制器140中的处理器来实现。

控制单元390具有作为功能的操作模式控制单元391、臂状态获取单元192、观察点位置计算单元193以及驱动控制单元394。这里，由于臂状态获取单元192和观察点位置计算单元193的功能与图5所示的医用观察装置10的构成元件的功能类似，将省略其详细描述。

操作模式控制单元391控制医用观察装置30的保持单元的操作模式。操作模式控制单元391根据操作者使用操纵单元150进行的操纵的输入来决定保持单元的操作模式，并且向从动旋转轴部160和主动旋转轴部370的操作单元163和374发出指令以实现所决定的操作模式。例如，当全自由SW 153和点锁定SW 154都没有按下时，操作模式控制单元391将保持单元的操作模式决定为固定模式，向操作单元163发出指令以使制动器164起作用，并且向操作单元374发出指令以使致动器375不旋转。另外，例如，当全自由SW 153按下时，操作模式控制单元391将保持单元的操作模式决定为全自由模式，向操作单元163发出指令以松开制动器并且向操作单元374发出指令以驱动致动器375，使得力传感器372的检测值变得基本上是零。另外，例如，当点锁定SW 154按下时，操作模式控制单元391将保持单元的操作模式决定为点锁定模式，向操作单元163发出指令以松开制动器164，并且向操作单元374发出指令以驱动致动器375，以根据驱动控制单元394的控制实现点锁定操作。由于通常使用的力控制理论可以应用于在全自由模式和点锁定模式下控制致动器375的驱动，因此将省略其详细描述。

另外，在第二实施方式中，操作模式控制单元391可以基于由力传感器372检测到的施加在主动旋转轴部370上的外力，来决定保持单元的操作模式。例如，当在点锁定模式下施加在主动旋转轴部370上的外力超过预定值时，操作模式控制单元391可以将操作模式切换到全自由模式。通过进行这种控制，在进行点锁定操作的同时，可以通过更简单的操纵在xy平面内平行移动成像单元110，因此可以精细调节成像单元110的光轴与观察点之间的位置关系，并且因此能够增强操作者的便利性。

驱动控制单元394控制在点锁定操作中进行的主动旋转轴部370的驱动。驱动控制单元394可以基于在点锁定操作开始时的观察点的位置信息来控制主动旋转轴部370的驱动，使得观察点位于成像单元110的光轴上。具体地，在必要时驱动控制单元394从观察点位置计算单元193提供有在点锁定操作已开始的时间点处的观察点的三维位置信息。另外，在必要时驱动控制单元394从臂状态获取单元192提供有关于在点锁定操作中的臂的状态的信息(即保持单元的位置和姿态)。因此，基于该信息，在必要时驱动控制单元394可以根据成像单元110和保持单元的位置和姿态的改变计算在点锁定操作已开始的时间点处的观察点与成像单元110和保持单元的位置和姿态之间的相对位置关系。基于所计算的位置关系，驱动控制单元394计算用于驱动主动旋转轴部370(即图6所示的旋转轴部420和430)的扭矩值(即当主动旋转轴部370驱动时的控制量)，其中在点锁定操作开始时的观察点可能位于成像单元110在移动之后的位置处的成像单元110的光轴上。然后，驱动操作单元374的致动器375以实现扭矩值。当根据由驱动控制单元394计算的控制量来控制主动旋转轴部370的驱动时，实现点锁定操作。应当注意，当驱动控制单元394计算以上控制量时，例如可以应用通常使用的力控制理论，并且因此省略其详细描述。

以上，参照图8已描述了根据第二实施方式的医用观察装置30的功能配置。

(4.第三实施方式)

接下来，将描述本公开的第三实施方式。第三实施方式对应于这样的实施方式，其中在第二实施方式中用作从动轴的平行四边形连杆机构240的配置改变为对应于主动轴的配置。其他配置与第二实施方式中的配置类似，并且因此以下将主要描述第三实施方式与第二实施方式的区别，并将省略与第二实施方式重复的情况的详细描述。

(4-1.装置的配置)

接下来将参照图9描述根据第三实施方式的医用观察装置的配置。图9是示出根据本公开的第三实施方式的医用观察装置的配置的实例的图。

参考图9，根据第三实施方式的医用观察装置50包括成像单元110、保持单元520(臂单元520)、基座130(基座130)以及控制器140。应当注意，由于除了保持单元520之外的构成元件与参照图2和图6分别描述的根据第一实施方式和第二实施方式的医用观察装置10、30的构成元件类似，将省略其描述。

保持单元520保持成像单元110、三维地移动成像单元110、并且固定移动之后的成像单元110的位置和姿态。如图9所示，根据第三实施方式的保持单元520对应于，从图6所示的根据第二实施方式的保持单元320的平行四边形连杆机构240的配置改变的保持单元。具体地，虽然平行四边形连杆机构240在第一实施方式和第二实施方式中用作从动轴，但是根据第三实施方式的平行四边形连杆机构640用作主动轴。保持单元520的其他配置类似于保持单元320的配置，并且因此将省略其详细描述。

参考图9，平行四边形连杆机构640的臂241至244和轴承245至248的形状和布置可以与第一实施方式和第二实施方式的平行四边形连杆机构240的形状和布置类似。然而，在第三实施方式中，为平行四边形连杆机构640的轴承245至248设置类似的旋转轴部420和430的配置，即力传感器641、编码器642以及致动器643。因此，平行四边形连杆机构640可以用作主动轴。在图9所示的实例中，力传感器641、编码器642和致动器643设置在轴承245中。然而，力传感器641、编码器642和致动器643的布置位置不限于此，并且这些构件可以设置在轴承245至248中的任一个内。

在第三实施方式中，根据控制器140的控制来驱动平行四边形连杆机构640。例如，当控制器140适当地控制平行四边形连杆机构640的致动器643的驱动时，制动控制可以起作用。当希望如在固定模式下那样调节平行四边形连杆机构640的旋转时，进行控制使得致动器643不驱动，并且因此致动器643的输出轴不旋转。

另外，当平行四边形连杆机构640旋转时，可以通过控制器140在力设为控制目标值的所谓力控制中，控制平行四边形连杆机构640的驱动。在全自由模式下，例如，基于力传感器641的检测值控制致动器643的驱动，使得力传感器641的检测值变得基本上是零(即，使得从外部施加使平行四边形连杆机构640旋转的力无效)。因此，由于平行四边形连杆机构640在基本上没有阻力的状态下根据操作者的直接手动操纵而平滑地旋转，所以对应于平行四边形连杆机构640的O4轴好像是从动轴一样起作用。另外，在点锁定模式下，控制致动器643的驱动，使得观察点与成像单元110之间的距离维持为预定距离。

已参照图9描述了根据本发明的第三实施方式的医用观察装置50的配置。通过采用上述配置，在医用观察装置50中，与旋转轴部420、430和平行四边形连杆机构640对应的旋转轴(即O2轴、O3轴、O4轴)用作主动轴，并且与旋转轴部210、250和260对应的旋转轴(即O1轴、O5轴和O6轴)用作从动轴。这里，如在(2-1.装置的配置)中所描述，作为与旋转轴部420和430对应的旋转轴的O2轴和O3轴，可以说是能够决定成像单元110的倾斜(即成像单元110的光轴方向)的两个轴。因此，当控制围绕O2轴和O3轴的旋转时，可以与成像单元110的位置无关地进行使成像单元110面向观察点的方向的操作，即点锁定操作。另一方面，如图9所示，作为与平行四边形连杆机构640对应的旋转轴的O4轴，可以说是能够决定成像单元110在z轴方向上的位置(即成像单元110与观察点之间的距离)的轴。如上所述，由于第三实施方式配置为使得O2轴、O3轴和O4轴用作主动轴，所以可以进行控制观察点与成像单元110之间的距离的点锁定操作。

(4-2.使用中的操作)

接下来，将描述根据第三实施方式的医用观察装置50的使用中的操作。应当注意，在其使用中进行的操作者操作第三实施方式的医用观察装置50的操纵，与在以上(2-2.使用中的操作)和(3-2.使用中的操作)中所描述的在其使用中的操作者操作根据第一实施方式和第二实施方式的医用观察装置10和30的操纵基本上类似。然而，第三实施方式与第一实施方式和第二实施方式的不同之处在于，由于除了旋转轴部420和430之外，平行四边形连杆机构640也用作主动轴，所以在每个操作模式下控制平行四边形连杆机构640的驱动。

从移动靠近手术台的医用观察装置50到按下全自由SW 153所进行的操纵与第一实施方式和第二实施方式中的操纵类似。当按下全自由SW153时，旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构640的制动器211、251和261松开，因此，操作者可以通过直接手动操纵自由地移动成像单元110。这里，松开对应于从动轴的旋转轴部210、250和260的制动器与第一实施方式和第二实施方式中的松开制动器类似。另一方面，关于在第三实施方式中对应于主动轴的旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640，控制旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640的致动器223、233和643的驱动，使得在全自由SW153按下时安装在旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640中的力传感器421、431和641的检测值变得基本上是零。因此，当全自由SW 153按下时，即在全自由模式下，包括与旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640对应的O2轴、O3轴和O4轴的所有旋转轴，用作根据操作者的直接操纵而旋转的从动轴。应当注意，例如，可以基于一般力控制理论来执行对上述旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640的驱动的控制。

例如，操作者在查看由成像单元110拍摄的显示装置上显示的图像的同时，在全自由SW 153按下的状态下移动成像单元110，使得操作部位位于成像单元110的视野内。医用观察装置50是像第一实施方式和第二实施方式中那样的平衡臂，并且通过上述驱动控制，使旋转轴部420、430和平行四边形连杆机构640用作从动轴，操作者可以用较轻的力容易地移动成像单元110。

在将成像单元110移动到适当位置之后，操作者松开全自由SW 153。因此，各个旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构640的制动器211、251和261起作用，并且保持单元520的操作模式转换为固定模式。在固定模式下，操作者通过使用变焦SW151和聚焦SW152来适当地调节由成像单元110捕捉的图像的放大率和焦距，并且然后在查看所捕捉的图像的情况下对操作部位进行各种治疗。这里，对应于从动轴的旋转轴部210、250和260的制动功能类似于第一实施方式和第二实施方式中的制动功能。另一方面，关于第三实施方式中对应于主动轴的旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640，控制安装在旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640中的致动器223、233和643的驱动以防止旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640的旋转，并且因此它们的旋转固定。

当操作者想要进行点锁定操作时，换句话说，当他或她想在观察点固定的情况下从不同方向观察观察点时，操作者按下点锁定SW 154。虽然点锁定SW 154按下了，但是对应于从动轴的旋转轴部210、250和260的制动器211、251和261松开。另外，关于对应于主动轴的旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640，控制致动器223、233和643的驱动以实现点锁定操作。具体地，控制旋转轴部420和430的致动器223和233的驱动，使得观察点始终位于成像单元110的光轴上。另外，关于平行四边形连杆机构640，控制平行四边形连杆机构640的致动器643的驱动，使得观察点与成像单元110之间的距离维持恒定。

在如上所述的点锁定操作期间对旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640的驱动的控制可以由图9所示的控制器140执行。如在第一实施方式和第二实施方式中那样，控制器140始终监视设置在成像单元110的物镜光学系统中的编码器119的检测值，以及旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构640的编码器212、222、232、642、252和262的检测值。控制器140基于各个编码器119、212、222、232、642、252和262的检测值，计算在点锁定SW 154按下的时间点处的观察点相对于保持单元320的三维位置。另外，如果操作者试图在点锁定SW 154按下的同时移动成像单元110，则在必要时控制器140基于旋转轴部210、420、430、250和260以及平行四边形连杆机构640的编码器212、222、232、642、252和262的检测值，计算移动中的成像单元110和保持单元520的位置和姿态的变化。如上所述，当成像单元110和保持单元520的位置和姿态发生变化时，控制器140始终可以检测在点锁定SW 154按下的时间点处的观察点相对于保持单元520的三维位置。基于该信息，控制器140允许执行点锁定操作，在该点锁定操作中，参考点(点锁定点)设为在点锁定SW 154按下的时间点处的观察点，距离维持为基本上恒定。具体地，控制器140基于所检测的点锁定点相对于保持单元520的三维位置的信息来控制旋转轴部420和430的致动器223、233和643的驱动，使得在成像单元110的位置改变之前和改变之后，成像单元110的光轴始终穿过点锁定点并且点锁定点与成像单元110之间的距离维持为恒定。

如上所述，当操作者在点锁定SW 154按下的同时(换句话说在点锁定操作期间)移动成像单元110时，根据操作者的操纵进行作为从动轴的O1轴、O5轴和O6轴的旋转，并且进行围绕成像单元110的光轴的旋转和三维平移移动。另一方面，从这些从动轴的移动量(旋转量)计算观察点与移动之后的成像单元110和保持单元520之间的相对位置关系，并且基于所计算的信息控制围绕作为主动轴的O2轴和O3轴的旋转(即成像单元110的倾斜移动)，使得光轴穿过观察点。此外，基于由围绕O5轴和O6轴的旋转导致的成像单元110的移动量，控制围绕O4轴的旋转使得观察点与成像单元110之间的距离维持恒定，换句话说，成像单元110在半径设为在点锁定SW 154按下的时间点处的观察点与成像单元110之间的距离(即工作距离)的球体的表面上移动。因此，即使操作者宽松地移动成像单元110的位置，成像单元110也移动为使得在始终面对观察点的同时工作距离保持恒定，而不丢失观察点的视线。

当成像单元110移动到期望位置时，操作者松开点锁定SW 154，以使保持单元320的操作模式转换到固定模式，并且从而成像单元110的位置固定。通过从不同方向观察操作部位，操作者可以对操作部位进行适当的治疗。

以上已描述了根据第三实施方式的医用观察装置50的使用中的操作。根据第三实施方式，可以执行涉及观察点与成像单元110之间的距离的点锁定操作。由于可以在观察点与成像单元110之间的距离维持恒定的状态下进行点锁定操作，例如，即使成像单元110移动，也始终可以将生动的捕捉的图像提供给操作者而不会失去焦点，并且因此可以进一步提高操作者的便利性。

应当注意，医用观察装置50的功能配置可以与图8所示的根据第二实施方式的医用观察装置30的功能配置基本上类似。然而，在医用观察装置50中，平行四边形连杆机构640对应于主动旋转轴部370，而不是从动旋转轴部160。另外，控制单元390的驱动控制单元394在点锁定模式下对旋转轴部420和430进行的控制(即驱动控制)与在第二实施方式中的控制类似，以使观察点始终位于成像单元110的光轴上，并且对于平行四边形连杆机构640的驱动的控制使得观察点与成像单元110之间的距离维持恒定。例如，驱动控制单元394基于从观察点位置计算单元193提供的在点锁定操作开始的时间点处的观察点的三维位置信息以及从臂状态获取单元192提供的关于在点锁定操作期间的臂的状态(即保持单元的位置和姿态)的信息，计算用于驱动平行四边形连杆机构640的控制量，使得观察点与成像单元110之间的距离维持恒定作为扭矩值。然后，驱动控制单元394驱动平行四边形连杆机构640的致动器375以实现扭矩值。应当注意，例如，通常使用的力控制理论可以应用于驱动控制单元394以计算控制量。

至此已描述了与第二实施方式所示的配置相比具有增加的主动轴数量的第三实施方式的配置。然而，第三实施方式不限于此。例如，在图2所示的根据第一实施方式的医用观察装置10的配置中，可以通过在平行四边形连杆机构240中设置致动器来配置根据第三实施方式的医用观察装置。在这种情况下，O2轴、O3轴和O4轴同样用作主动轴并且可以实现点锁定操作，其中观察点与成像单元110之间的距离按如上所述控制。然而，在将根据第一实施方式的医用观察装置10的配置改变为使得平行四边形连杆机构240用作主动轴时，与对应于其它主动轴的旋转轴部220和230类似，可以通过位置控制执行对移动之后的平行四边形连杆机构的驱动的控制。在这种情况下，例如，可以通过使用常用的位置控制技术，将用于驱动平行四边形连杆机构使得观察点与成像单元110之间的距离维持恒定的控制量作为平行四边形连杆机构的旋转角的值计算。

(5.变形例)

将描述上述第一实施方式至第三实施方式的几个变形例。

(5-1.成像单元具有AF功能的变形例)

首先，将描述其中成像单元具有自动聚焦(AF)功能的变形例。这里，将描述图2所示的根据第一实施方式的医用观察装置10的成像单元110具有AF功能的情况作为实例。

如在以上(2.第一实施方式)所述，成像单元110可以通过控制O2轴和O3轴，使得在第一实施方式中的保持单元120内设置的旋转轴中O2轴和O3轴进行主动驱动而进行点锁定操作。以这种方式，由于通过控制O2轴和O3轴的驱动来进行第一实施方式的点锁定操作，所以即使控制了成像单元110的倾斜移动，观察点与成像单元110之间的距离也不必是恒定的。

另一方面，例如，存在使用凿子或锤子进行诸如切割或研磨诸如骨骼的硬组织的治疗的手术操作的情况。当进行这种治疗时，需要确保观察点(即操作部位)与成像单元110之间的相对宽的工作空间，并且因此需要在点锁定操作继续的情况下进行将成像单元110远离观察点移动的操纵。

图10是示意性地示出为了确保工作空间而将成像单元110远离观察点移动的操纵的图。如图10所示，当使用凿子741和锤子742对观察点743(操作部位743)进行治疗时，成像单元110可以倾斜移动，并且可以在点锁定操作继续(即观察点743固定)的情况下进行将成像单元110远离观察点743移动的进一步操纵。

这里，调节成像单元110的焦距，使得例如成像单元110在移动之前的位置与观察点743一致。因此，如果成像单元110与观察点743之间的距离改变，焦点失去，并且因此不可能对观察点743进行正常观察。

因此，例如，在本变形例中当成像单元110具有AF功能时，在点锁定SW 154按下时(即点锁定操作期间)调节焦距，使得由于AF功能导致成像单元110的焦点始终处于观察点743上。因此，即使在点锁定操作中成像单元110与观察点743之间的距离改变时，观察点743的捕捉的生动的图像始终提供给操作者，并且因此可以提高操作者的便利性。

这里，操作者实际进行治疗的时间是在点锁定操作中成像单元110的位置改变为从不同的方向观察观察点743之后，并且然后模式转换到固定模式。因此，成像单元110的AF功能可以配置为当通过松开点锁定SW 154而被触发时是有效的，而不是在点锁定操作期间始终有效地起作用。利用该配置，在从点锁定模式转换到固定模式的同时，将成像单元110的焦点设在观察点743上，并且因此，操作者不需要使用聚焦SW 152手动调节焦距，手术操作可以更平滑地执行。

已经描述了成像单元110具有AF功能的变形例。应当注意，尽管已作为实例描述了根据第一实施方式的医用观察装置10的成像单元110具有AF功能的情况，但是当根据第二实施方式的医用观察装置30的成像单元110具有AF功能时，本变形例可以展现类似的效果。

(5-2.使用基于感测应力的力控制来移动成像单元的变形例)

接下来，将描述使用基于感测应力的力控制来移动成像单元的变形例。这里，将本变形例应用于图1所示的第二实施方式的医用观察装置30的情况。将作为示例描述图6。

如在以上(3.第二实施方式)所述，力传感器421和431设置在与保持单元320中的O2轴和O3轴对应的旋转轴部420和430中，并且基于第二实施方式中的力传感器421和431的检测值在全自由模式和点锁定模式下通过所谓的力控制来控制旋转轴部420和430的驱动。在上述实施方式中，在全自由模式下控制旋转轴部420和430的驱动，使得力传感器421和431的检测值变得基本上是零。通过进行这种控制，操作者可以在全自由模式下手动移动成像单元110，基本上感觉不到阻力。另外，在点锁定模式下控制旋转轴部420和430的驱动，以实现点锁定操作。然而，通过力控制可以实现的控制不限于此。通过在本变形例中使用力控制进行不同的控制以进行对旋转轴部420和430的驱动的控制，可以进一步提高用户的便利性。

图11是用于描述应用了本变形例的成像单元110的移动的示意图。图11示出图6所示的医用观察装置30的配置中的旋转轴部430的前端侧的构成元件(即成像单元110、旋转轴部210、420和430以及臂271和272)在z轴方向上提取并查看的状态。另外，还示出了显示装置中的在其上显示由成像单元110捕捉的图像的显示屏751。

例如，假设在紧接全自由模式或点锁定模式完成并转换到固定模式之后的时间处，待处理的操作部位753(即观察点753)偏离如图11(a)所示的显示屏751的中心752。在这种情况下，操作者必须在x-y平面内精细地调节成像单元110的位置，使得操作部位753基本上与显示屏751的中心752一致。

这里，根据在以上(3-2.使用中的操作)中描述的第二实施方式的操纵方法，操作者可以将保持单元320的操作模式改变为全自由模式，并且精细地调节成像单元110的位置。然而，显示在显示屏751上的捕捉图像可以是以预定放大率放大的图像。因此，不同于显示屏751上出现的距离，例如，实际需要的成像单元110的移动距离可能是约几毫米(mm)。虽然在全自由模式下，可以使用非常轻的力而基本上没有阻力地使成像单元110移动，但是当期望仅将成像单元110移动很小的距离时，不可能说全自由模式必然提供最佳操纵性能。

因此，在本变形例中，当操作者在固定模式下施加其值大于预定值的外力以使成像单元110移动时，控制旋转轴部420和430的驱动使得成像单元110在外力的方向上移动，同时向操作者的手部施加预定水平的阻力。例如，如图11(b)所示，如果操作者施加外力F以移动成像单元110，则可以通过力传感器421和431检测外力F作为施加在旋转轴部420和430上的应力值f1和f2。控制器140可以通过组合所检测的应力f1和f2来计算加载的外力F的幅度。此外，控制器140可以使用应力f1和f2之间的比率来计算外力F加载的方向。

当所计算的外力F的幅度大于预定值时，控制器140控制致动器423和433的驱动使得成像单元110在外力的方向上移动，给予操作者的手部一定水平的阻力，同时在必要时将力传感器421和431以及编码器422和432的检测值反馈回来。旋转轴部420和430是分别与作为与成像单元110的光轴正交的两个轴的O2轴和O3轴对应的旋转轴部，并且因此通过适当地控制旋转轴部420和430的驱动，可以控制成像单元110在xy平面内的移动。这里，控制器140仅在操作者施加外力时执行驱动控制，并且控制旋转轴部420和430的驱动使得当进行加载时成像单元110在操作者停止加载外力的位置处停止。因此，操作者可以在感觉到一定水平的阻力的同时移动成像单元110，并且如果他或她停止移动成像单元的操纵，则成像单元110可以在当前位置停止。因此，可以更平滑地执行仅使成像单元110移动很小距离的操纵。应当注意，由于可以通过应用例如一般力控制理论来实现对上述旋转轴部420和430的驱动的控制，因此将省略其详细描述。

这里，如本变形例中那样，当他或她例如通过采用在旋转轴部420和430的旋转移动上机械地产生轻摩擦的配置而手动移动成像单元110时，有可能对操作者施加一定水平的阻力。然而，当使用这种机械摩擦时，出现由静摩擦系数和动摩擦系数之间的差异所引起的粘滑现象，并且因此存在难以平稳地移动成像单元110的问题。另外，由于成像单元110在xy平面内的移动可以实现为与旋转轴部420和430的旋转移动互连，因此当使用机械摩擦时，存在成像单元110在x轴方向上的移动和其在y轴方向上的移动不是彼此平滑地互连而是转变为阶梯状移动的可能性。

另一方面，根据本变形例，通过控制致动器423和433，允许操作者在感觉到一定水平的阻力的同时移动成像单元110。由于致动器423和433的输出可以互连并连续改变，所以给予操作者的阻力不会急剧变化，并且成像单元110可以在x-y平面内线性移动。

以上已经描述了通过基于感测应力的力控制移动成像单元110的变形例。根据本变形例，通过进行不同类型的控制以移动使用如上所述的力控制的成像单元110，可以进一步提高操作者的便利性。应当注意，尽管以上已作为实例描述了将本变形例应用于根据第二实施方式的医用观察装置30中的情况，但是只要在作为控制目标的旋转轴部中设置力传感器并且通过力控制来驱动旋转轴部，本变形例还可以应用于具有其他配置的医用观察装置。例如，本变形例可以应用于上述根据第三实施方式的医用观察装置50。在这种情况下，基于由图9所示的旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640的力传感器421、431和641所检测的应力，控制旋转轴部420和430以及平行四边形连杆机构640的驱动，使得成像单元110在加载外力的方向上给予了一定水平的阻力的状态下移动，并且可以对成像单元110的三维移动执行类似控制。

(6.补充)

以上已经参照附图描述了本公开的优选实施方式，但本公开不限于以上实例。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内找到各种改变和修改，并且应当理解它们将自然地落入本公开的技术范围内。

此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性或示例性的效果，而不是限制性的。也就是说，利用或代替以上效果，基于本说明书的描述，根据本公开的技术可以实现本领域技术人员清楚的其他效果。

应当注意，上述实施方式和变形例中的每一个可以在可能的范围内彼此组合。例如，一些主动轴可以配置为通过位置控制来控制其驱动的主动轴(例如，图2所示的旋转轴部220和230)，并且剩余的主动轴可以配置为通过力控制来控制其驱动的主动轴(例如，图6所示的旋转轴部420和430)。在这种情况下，通过适当地组合位置控制和力控制以控制主动轴的驱动，可以进行与实施方式和变形例中的控制类似的保持单元的驱动控制。

另外，本技术还可以如下配置。

(1)

一种医用观察装置，包括：

成像单元，被配置为拍摄操作部位的图像；

保持单元，被配置为与成像单元连接并且具有能够利用至少六个自由度操作的旋转轴，

其中，在旋转轴当中，至少两个轴是基于旋转轴的状态来控制驱动的主动轴，并且至少一个轴是根据伴随接触的直接外部操纵而旋转的从动轴。

(2)

根据(1)所述的医用观察装置，其中，基于预定条件，通过控制主动轴的驱动来控制成像单元的位置和姿态。

(3)

根据(1)或(2)所述的医用观察装置，其中，当成像单元移动时，控制主动轴的驱动，使得相对于移动之后的成像单元的观察点与相对于移动之前的成像单元的观察点一致并且观察点位于成像单元的光轴上。

(4)

根据(1)至(3)中任一项所述的医用观察装置，其中，主动轴包括能够决定成像单元的倾斜的至少两个旋转轴。

(5)

根据(1)至(4)中的任一项所述的医用观察装置，其中，主动轴包括与成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与光轴和第一旋转轴正交的第二旋转轴。

(6)

根据(1)至(5)中任一项所述的医用观察装置，其中，保持单元是具有配重的平衡臂。

(7)

根据(1)至(6)中任一项所述的医用观察装置，

其中，旋转轴具有被配置为检测旋转轴的状态的状态检测单元，

用作主动轴的旋转轴进一步具有被配置为驱动旋转轴的旋转的致动器，以及

基于由状态检测单元所检测的各个旋转轴的状态，控制主动轴的致动器的驱动。

(8)

根据(7)所述的医用观察装置，

其中，状态检测单元包括被配置为检测旋转轴的旋转角的编码器，并且

基于由编码器所检测的各个旋转轴的旋转角控制主动轴的致动器的驱动。

(9)

根据(8)所述的医用观察装置，

其中，设置在主动轴中的状态检测单元进一步包括力传感器，力传感器被配置为检测至少加载在主动轴上的外力，并且

基于由编码器所检测的各个旋转轴的旋转角和由力传感器所检测的各个主动轴的应力值，控制主动轴的致动器的驱动。

(10)

根据(1)至(9)中任一项所述的医用观察装置，

其中，主动轴包括能够决定成像单元的倾斜的至少两个旋转轴和能够决定成像单元与观察点之间的距离的一个旋转轴，以及

当成像单元移动时，控制主动轴的驱动，使得相对于移动之后的成像单元的观察点与相对于移动之前的成像单元的观察点一致并且成像单元与观察点之间的距离保持恒定。

(11)

根据(1)至(10)中任一项所述的医用观察装置，其中，保持单元的操作模式能够切换为点锁定模式和固定模式中的至少一个，在点锁定模式下，控制主动轴的驱动使得当成像单元移动时相对于移动之后的成像单元的观察点与相对于移动之前的成像单元的观察点一致，并且在固定模式下旋转轴的旋转固定。

(12)

根据(11)所述的医用观察装置，

其中，成像单元具有AF功能，并且

AF功能始终工作使得在点锁定模式下当所述成像单元移动时焦点处于观察点上。

(13)

根据(11)所述的医用观察装置，

其中，成像单元具有AF功能，并且

AF功能工作使得当模式从点锁定模式转换到固定模式时，焦点处于观察点上。

(14)

根据(1)或(2)所述的医用观察装置，

其中，主动轴包括与成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与光轴和第一旋转轴正交的第二旋转轴，

第一旋转轴和第二旋转轴具有：编码器，被配置为检测第一旋转轴和第二旋转轴的旋转角；力传感器，被配置为检测至少加载在第一旋转轴和第二旋转轴上的外力；以及致动器，被配置为驱动第一旋转轴和第二旋转轴的旋转，以及

基于主动轴的编码器和力传感器的检测值控制主动轴的致动器的驱动，使得当加载外力以移动成像单元时，成像单元在基于加载外力时的第一旋转轴和第二旋转轴的力传感器的检测值所检测的外力的方向上移动。(15)

一种医用观察装置，包括：

成像单元，被配置为拍摄操作部位的图像；以及

保持单元，被配置为与成像单元连接并且具有能够利用至少六个自由度操作的旋转轴，

其中，在旋转轴当中，作为与成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与光轴和第一旋转轴正交的第二旋转轴的至少两个轴是主动轴，主动轴的驱动基于旋转轴的状态来控制，并且至少一个轴是根据伴随接触的直接外部操纵而旋转的从动轴，以及

第一旋转轴和第二旋转轴具有：编码器，被配置为检测第一旋转轴和第二旋转轴的旋转角；力传感器，被配置为检测至少加载在第一旋转轴和第二旋转轴上的外力；以及致动器，被配置为驱动第一旋转轴和第二旋转轴的旋转。

(16)

根据(15)所述的医用观察装置，其中，基于编码器和力传感器的检测值控制致动器的驱动，使得当加载外力以移动成像单元时，成像单元在基于加载外力时的第一旋转轴和第二旋转轴的力传感器的检测值所检测的外力的方向上移动。

符号说明

10、30、50 医用观察装置

110 成像单元

120、320、520 保持单元(臂单元)

130 基座

140 控制器

160 从动旋转轴部

161、171、371 状态检测单元

163、173、374 操作单元

170、370 主动旋转轴部

180 存储单元

190、390 控制单元

191、391 操作模式控制单元

192 臂状态获取单元

193 观察点位置计算单元

194、394 驱动控制单元

210、220、230、250、260、420、430 旋转轴部

240、640 平行四边形连杆机构

211、221、231、251、261、291 制动器

119、212、222、232、252、262、292、422、432、642 编码器

118、223、233、423、433、643 致动器

280 配重

421、431、641 力传感器

241、242、243、244、271、272、273、274 臂

245、246、247、248 轴承。

Claims (16)

1.一种医用观察装置，包括：

成像单元，被配置为拍摄操作部位的图像；

保持单元，被配置为与所述成像单元连接并且具有能够利用至少六个自由度操作的旋转轴，

其中，在所述旋转轴当中，至少两个轴是基于所述旋转轴的状态来控制驱动的主动轴，并且至少一个轴是根据伴随接触的直接外部操纵而旋转的从动轴。

2.根据权利要求1所述的医用观察装置，其中，基于预定条件，通过控制所述主动轴的驱动来控制所述成像单元的位置和姿态。

3.根据权利要求2所述的医用观察装置，其中，当所述成像单元移动时，控制所述主动轴的驱动，使得相对于移动之后的所述成像单元的观察点与相对于移动之前的所述成像单元的观察点一致。

4.根据权利要求3所述的医用观察装置，其中，所述主动轴包括能够决定所述成像单元的倾斜的至少两个旋转轴。

5.根据权利要求4所述的医用观察装置，其中，所述主动轴包括与所述成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与所述光轴和所述第一旋转轴正交的第二旋转轴。

6.根据权利要求1所述的医用观察装置，其中，所述保持单元是具有配重的平衡臂。

7.根据权利要求1所述的医用观察装置，

其中，所述旋转轴具有被配置为检测所述旋转轴的状态的状态检测单元，

用作主动轴的所述旋转轴进一步具有被配置为驱动所述旋转轴的旋转的致动器，以及

基于由所述状态检测单元所检测的各个旋转轴的状态，控制所述主动轴的致动器的驱动。

8.根据权利要求7所述的医用观察装置，

其中，所述状态检测单元包括被配置为检测所述旋转轴的旋转角的编码器，并且

基于由所述编码器所检测的各个旋转轴的旋转角控制所述主动轴的所述致动器的驱动。

9.根据权利要求8所述的医用观察装置，

其中，设置在所述主动轴中的所述状态检测单元进一步包括力传感器，所述力传感器被配置为检测至少加载在所述主动轴上的外力，并且

基于由所述编码器所检测的各个旋转轴的旋转角和由所述力传感器所检测的各个主动轴的应力值，控制所述主动轴的所述致动器的驱动。

10.根据权利要求1所述的医用观察装置，

其中，所述主动轴包括能够决定所述成像单元的倾斜的至少两个旋转轴和能够决定所述成像单元与观察点之间的距离的一个旋转轴，以及

当所述成像单元移动时，控制所述主动轴的驱动，使得所述观察点位于所述成像单元的光轴上，使得相对于移动之后的成像单元的观察点与相对于移动之前的成像单元的观察点一致并且所述成像单元与所述观察点之间的距离保持恒定。

11.根据权利要求1所述的医用观察装置，其中，所述保持单元的操作模式能够切换为点锁定模式和固定模式中的至少一个，在所述点锁定模式下，控制所述主动轴的驱动使得当所述成像单元移动时相对于移动之后的所述成像单元的观察点与相对于移动之前的所述成像单元的观察点一致，并且在所述固定模式下所述旋转轴的旋转固定。

12.根据权利要求11所述的医用观察装置，

其中，所述成像单元具有AF功能，并且

所述AF功能始终工作使得在所述点锁定模式下当所述成像单元移动时焦点处于观察点上。

13.根据权利要求11所述的医用观察装置，

其中，所述成像单元具有AF功能，并且

所述AF功能工作使得当模式从所述点锁定模式转换到所述固定模式时，焦点处于观察点上。

14.根据权利要求1所述的医用观察装置，

其中，所述主动轴包括与所述成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与所述光轴和所述第一旋转轴正交的第二旋转轴，

所述第一旋转轴和所述第二旋转轴具有：编码器，被配置为检测所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的旋转角；力传感器，被配置为检测至少加载在所述第一旋转轴和所述第二旋转轴上的外力；以及致动器，被配置为驱动所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的旋转，以及

基于所述主动轴的所述编码器和所述力传感器的检测值控制所述主动轴的所述致动器的驱动，使得当加载外力以移动所述成像单元时，所述成像单元在基于加载所述外力时的所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的力传感器的检测值所检测的外力的方向上移动。

15.一种医用观察装置，包括：

成像单元，被配置为拍摄操作部位的图像；以及

保持单元，被配置为与所述成像单元连接并且具有能够利用至少六个自由度操作的旋转轴，

其中，在所述旋转轴当中，作为与所述成像单元的光轴正交的第一旋转轴以及与所述光轴和所述第一旋转轴正交的第二旋转轴的至少两个轴是主动轴，所述主动轴的驱动基于所述旋转轴的状态来控制，并且至少一个轴是根据伴随接触的直接外部操纵而旋转的从动轴，以及

所述第一旋转轴和所述第二旋转轴具有：编码器，被配置为检测所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的旋转角；力传感器，被配置为检测至少加载在所述第一旋转轴和所述第二旋转轴上的外力；以及致动器，被配置为驱动所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的旋转。

16.根据权利要求15所述的医用观察装置，其中，基于所述编码器和所述力传感器的检测值控制所述致动器的驱动，使得当加载外力以移动所述成像单元时，所述成像单元在基于加载所述外力时的所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的所述力传感器的检测值所检测的外力的方向上移动。