JP2018036432A - 眼科用手術顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】生体の動きに関わらず観察対象を適切にユーザに観察させることが可能な眼科用手術顕微鏡を提供する。【解決手段】眼科用手術顕微鏡１は、観察光学系１０、移動部６、および制御部５０を備える。観察光学系１０は、観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳを撮影素子３５Ｒ，３５Ｌに導光する。移動部６は、観察光学系１０の位置を、少なくとも観察光束ＲＳ，ＬＳに交差する方向に移動させる。制御部は、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌによる撮影信号に基づいて、観察対象の画像をディスプレイ４０に表示させる。制御部は、観察光学系１０に対する観察対象の位置を検出し、検出結果に基づいて移動部６を可動させることで、観察対象に対する観察光学系１０の相対位置を補正する。【選択図】図１

Description

本開示は、手術において生体を観察するために用いられる眼科用手術顕微鏡に関する。

手術においてユーザ（例えば術者等）に生体を観察させるための手術顕微鏡が知られている。例えば、特許文献１に記載の眼科用手術顕微鏡では、アライメント操作部が術者によって操作されることで、観察対象に対する観察部および照明部の位置決めが行われる。その結果、術者は好適な位置を観察することができる。観察対象は、左右の接眼レンズを介して観察される。

特開２０１４−１５９号公報

手術顕微鏡で生体を観察する際に、観察中に生体が動いてしまい、観察位置が好適な位置からずれてしまう場合がある。従来の手術顕微鏡では、ユーザが各種操作を行うことで観察位置を補正することも可能であるが、術中の各種操作はユーザにとって煩わしい。また、観察対象の動きに応じて観察部の位置を自動で補正することも考えられる。しかし、観察部の位置が自動で動いてしまうと、観察部に設けられた接眼レンズの位置がユーザの視線からずれてしまい、ユーザが観察視野を見失う場合がある。従って、生体の動きに関わらず観察対象を適切にユーザに観察させることは、従来の手術顕微鏡では困難であった。

本開示の典型的な目的は、生体の動きに関わらず観察対象を適切にユーザに観察させることが可能な眼科用手術顕微鏡を提供することである。

本開示における典型的な実施形態が提供する眼科用手術顕微鏡は、観察対象である生体をユーザに観察させるための手術顕微鏡であって、観察対象からの右眼用の観察光束および左眼用の観察光束を撮影素子に導光する観察光学系と、前記観察光学系の位置を、少なくとも前記観察光束に交差する方向に移動させる移動部と、前記撮影素子による撮影信号に基づいて、ユーザの右眼で観察される観察画像と、ユーザの左眼で観察される観察画像を立体画像表示手段に表示させる表示制御手段と、前記観察光学系に対する観察対象の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段による検出結果に基づいて前記移動部を可動させることで、観察対象に対する前記観察光学系の相対位置のずれを補正する位置補正手段と、を備える。

本開示に係る眼科用手術顕微鏡によると、生体の動きに関わらず観察対象を適切にユーザに観察させることができる。

手術顕微鏡１の概略構成を示す図である。 手術顕微鏡１が実行する位置補正処理のフローチャートである。 手術顕微鏡１が実行する常時オート補正処理のフローチャートである。 患者眼Ｅの前眼部が撮影されている間の位置補正の方法の一例を説明するための説明図である。 患者眼Ｅの眼底が撮影されている間の位置補正の方法の一例を説明するための説明図である。 手術顕微鏡１が実行する条件付オート補正処理のフローチャートである。 患者眼Ｅの前眼部が撮影されている間に実行される条件付オート補正処理を説明するための説明図である。 患者眼Ｅの前眼部が撮影されている間に実行される条件付オート補正処理を説明するための説明図である。 患者眼Ｅの眼底が撮影されている間に実行される条件付オート補正処理を説明するための説明図である。 手術顕微鏡１が実行する指示時補正処理のフローチャートである。 観察対象の撮影画像に補助画像が重畳されている状態の一例を示す図である。

＜概要＞
本開示で例示する手術顕微鏡は、観察光学系、移動部、および、手術顕微鏡の制御を司る制御部を備える。観察光学系は、観察対象からの右眼用の観察光束および左眼用の観察光束を撮影素子に導光する。移動部は、観察光学系の位置を、少なくとも観察光束に交差する方向に移動させる。制御部は、撮影素子による撮影信号に基づいて、ユーザの右眼で観察される観察画像と、ユーザの左眼で観察される観察画像を立体画像表示手段に表示させる。また、制御部は、観察光学系に対する観察対象の位置を検出し、検出結果に基づいて移動部を可動させることで、観察対象に対する観察光学系の相対位置のずれを補正する。

この場合、ユーザは、生体が動いた場合でも、操作部等の細かい操作を行うことなく適切な位置を観察することができる。さらに、ユーザは、立体画像表示手段を見ることで観察対象を立体視することができる。従って、接眼レンズを通じてのみ観察対象を観察できる場合とは異なり、ユーザは、観察光学系の移動に合わせて視線または顔を移動させなくても、常に適切な位置で観察することができる。よって、ユーザは、生体の動きに関わらず観察対象を適切に観察することができる。

なお、制御部は、観察光束に交差する方向に観察光学系を移動させることに加え、観察光束に平行な軸を中心として観察光学系を回転させることで、相対位置のずれを補正してもよい。この場合、相対位置のずれがより適切に補正される。

制御部は、相対位置のずれの補正を実行するための条件が満たされた場合に、移動部を可動させて相対位置のずれを補正してもよい。観察光学系に対する観察対象の位置ずれが生じる毎に常に自動位置補正が行われると、観察画像を見ているユーザが違和感を覚える場合がある。例えば、ユーザが手術器具を固定した状態で生体が動いた場合に、生体の動きに合わせて常に自動位置補正が行われると、ユーザには、固定しているはずの手術器具が動いているように見えてしまう可能性がある。また、観察位置を変更するために、ユーザが生体を意図的に動かす場合には、自動位置補正が行われるのはユーザの意図に反する。しかし、制御部は、所定の条件が満たされた場合に相対位置のずれを補正することで、ユーザが違和感を覚える可能性を低下させつつ、観察対象を適切にユーザに観察させることができる。

制御部は、観察光学系に対する観察対象の位置ずれが許容範囲を超えることを条件として、自動位置補正を行ってもよい。この場合、観察対象の動きが僅かであり、位置ずれが許容範囲内に収まっていれば、自動位置補正が行われない。従って、不要な自動位置補正によってユーザが違和感を覚える可能性が低下する。

制御部は、表示手段に表示させる観察対象の画像の倍率（表示倍率）に応じて、位置ずれの許容範囲の大きさを変更してもよい。一例として、制御部は、表示倍率が大きい程、位置ずれの許容範囲が小さくなるように、許容範囲の大きさを変更してもよい。表示倍率が大きい場合には、相対位置が僅かにずれただけでも表示領域が変動し易い。逆に、表示倍率が小さい場合には、相対位置のずれが僅かであれば、ユーザが所望する領域が継続して表示手段に表示され易い。従って、位置ずれの許容範囲の大きさを表示倍率によって変更することで、より適切に位置ずれが補正される。

制御部は、相対位置のずれの補正を実行させるためのユーザからの指示が入力されることを条件として、自動位置補正を行ってもよい。この場合、ユーザは、自動位置補正が必要な場合にのみ指示を入力すればよいので、不要な自動位置補正によって違和感を覚えることがない。また、位置ずれの補正が必要な場合には、検出結果に応じた自動位置補正が指示を入力するだけで実行されるので、ユーザが複雑な操作を行うことなく適切に相対位置のずれが補正される。

制御部は、ユーザによる生体の手術を補助するための補助画像を、表示手段に表示される観察対象の撮影画像に重畳表示させてもよい。制御部は、観察光学系に対する観察対象の位置の検出結果に基づいて、観察対象の撮影画像に対する補助画像の重畳位置を補正してもよい。この場合、補助画像がより適切な位置に重畳表示される。

また、制御部は、観察対象と観察光学系の相対位置のずれを所定の条件が満たされた場合にのみ実行する制御と、補助画像の重畳位置を補正する制御とを共に実行してもよい。この場合、所定の条件が満たされず、観察対象と観察光学系の相対位置のずれが補正されない間でも、補助画像が適切な位置に重畳表示される。

制御部は、撮影素子によって撮影された画像のうち、生体に対して固定された位置に配置される光学素子または手術器具の位置を画像処理によって検出することで、観察光学系と観察対象の相対位置を検出してもよい。この場合、相対位置がより適切に検出される。

ただし、相対位置の検出方法を変更することも可能である。例えば、制御部は、撮影素子によって撮影された画像のうち、生体の特定部位（眼科用手術顕微鏡の場合は、例えば、患者眼の角膜輪部、瞳孔、虹彩、視神経乳頭、黄斑部、眼底血管等の少なくともいずれか）の位置を画像処理によって検出することで、相対位置を検出してもよい。ユーザが生体に施したマーキングの位置を画像処理によって検出することで、相対位置を検出してもよい。また、制御部は、撮影画像のうち、生体によって反射された照明光によって現れる輝点（眼科用手術顕微鏡の場合は、例えば角膜による反射によって現れるプルキンエ像等）の位置を検出することで、相対位置を検出してもよい。なお、これらの場合には、制御部は、生体の特徴部位または輝点の位置を、撮影素子上の座標と照合させることで、相対位置を検出してもよい。

また、制御部は、観察対象の位置が適切な位置にある際に撮影された基準画像と、リアルタイムに撮影された現時点の画像（リアルタイム画像）の相関関係に基づいて、相対位置を検出してもよい。この場合、制御部は、例えば、基準画像とリアルタイム画像の相関値を、位相限定相関法等の手法を用いて算出し、算出した相関値に基づいて相対位置を検出してもよい。

また、制御部は、観察光束によって観察可能な全体の領域である総視野領域と、総視野領域のうち実際に表示手段に表示される領域である表示視野領域の関係に基づいて、相対位置を検出してもよい。

また、制御部は、撮影素子によって撮影された画像を用いずに相対位置を検出してもよい。例えば、制御部は、生体の断層画像等を得るための光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）信号に基づいて相対位置を検出してもよい。

観察光学系は、ユーザの右眼用の観察光束を右眼用撮影素子に導光させると共に、左眼用の観察光束を左眼用撮影素子に導光してもよい。制御部は、右眼用撮影素子による撮影信号に基づいて、ユーザの右眼で観察される観察画像を立体画像表示手段に表示させると共に、左眼用撮影素子による撮影信号に基づいて、ユーザの左眼で観察される観察画像を立体画像表示手段に表示させてもよい。この場合、ユーザは、生体の動きに関わらず観察対象を適切に立体視することができる。

制御部は、相対位置のずれを補正する基準となる基準相対位置の指定指示の入力を受け付けてもよい。制御部は、移動部を可動させて、観察光学系に対する観察対象の相対位置を基準相対位置に近づけることで、相対位置のずれを補正してもよい。この場合、ユーザは、所望する領域が表示手段に表示されるように基準相対位置を指定することで、生体の動きに関わらず、所望する領域を適切に観察することができる。

ただし、基準相対位置が予め定められていてもよい。例えば、眼科用手術顕微鏡の場合には、瞳孔の中心位置が表示手段の表示領域の中心となる相対位置が、基準相対位置として予め定められていてもよい。

＜実施形態＞
以下、本開示における典型的な実施形態の１つについて、図面を参照して説明する。本実施形態では、眼科手術において患者眼を立体視するための眼科用手術顕微鏡１を例示する。しかし、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部は、眼科以外の用途に用いられる手術顕微鏡にも適用できる。図１に示すように、本実施形態の手術顕微鏡１は、ベース部２、アーム部４、移動部６、観察装置１０、および操作部４５を備える。

ベース部２は、手術顕微鏡１の土台となる部分である。本実施形態では、後述する制御部５０がベース部２内に内蔵されている。アーム部４は、少なくとも１つの関節部を有し、観察装置１０を可動可能に支持する。本実施形態では、アーム部４の基部はベース部２に接続されており、アーム部４の先端部は移動部６に接続されている。ユーザは、アーム部４の関節部を可動させることで、観察装置１０の位置を手動で移動させることもできる。

移動部６は、観察光学系３０を備えた観察装置１０の位置を移動させる。一例として、本実施形態の移動部６は、ＸＹ移動部７およびＺ移動部８を備える。ＸＹ移動部７は、アーム部４およびＺ移動部８に接続されている。さらに、Ｚ移動部８には観察装置１０が接続されている。ＸＹ移動部７に設けられたＸＹ移動モータ（図示せず）が制御部５０によって可動されると、Ｚ移動部および観察装置１０が、観察光束ＲＳ，ＬＳに交差する方向（ＸＹ方向）に移動する。また、Ｚ移動部８に設けられたＺ移動モータ（図示せず）が制御部５０によって可動されると、観察装置１０が観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸に沿う方向（Ｚ方向）に移動する。なお、移動部６の構成を変更することも可能である。例えば、ＸＹ移動部に回転機構を利用してもよい。また、観察装置１０をＺ方向に移動させるＺ移動部が省略されていてもよい。

観察装置１０は、照明光学系２０、ビームスプリッタ２５、および観察光学系３０を備える。照明光学系１０は、観察対象である生体（本実施形態では患者眼Ｅ）を照明する照明光を出射する。一例として、本実施形態では、白内障手術が実行される際に、照明光学系１０が備える照明光源の像を患者眼Ｅの眼底に結像させて、眼底の血管に由来する赤色で水晶体を明視野照明する技術（所謂レッドリフレックス）が採用されている。照明光学系１０は、観察光学系３０における右眼用の観察光束ＲＳの光軸と同軸とされる照明光と、観察光学系３０における左眼用の観察光束ＬＳの光軸と同軸とされる照明光を出射することが可能である。ただし、照明光は、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸とは異なる角度から観察対象に向けて照射される照明光であってもよい。

なお、本実施形態における観察光束ＲＳ，ＬＳとは、観察対象からの光束（例えば、観察対象によって反射された照明光の光束）のうち、ユーザＵによって観察される光を生成するために観察光学系３０によって導光される光束を言う。

ビームスプリッタ２５は、照明光学系１０が出射する照明光の光軸と、観察光学系３０における観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸を同軸とする光軸結合素子の一例である。図１に例示するビームスプリッタ２５は、照明光学系１０から出射された照明光の少なくとも一部を反射させると共に、観察対象からの観察光束ＲＳ，ＬＳの少なくとも一部を透過させることで、照明光の光軸と観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸を同軸とする。ビームスプリッタ２５によって反射された照明光は、観察光束ＲＳ，ＬＳの光路の一部と同じ光路を、観察光束ＲＳ，ＬＳの進行方向とは逆の方向に進み、観察対象に照射される。なお、ビームスプリッタ２５以外の光学素子（例えば、プリズムまたは部分反射ミラー等）によって、照明光を観察対象に向けて導光させてもよい。

観察光学系３０は、観察対象をユーザに観察（本実施形態では立体視）させるために、観察対象からの観察光束を導光する。本実施形態の手術顕微鏡１は、ユーザＵの右眼で観察される観察画像と、ユーザＵの左眼で観察される観察画像をディスプレイ（本実施形態では立体画像表示装置）４０に表示させることで、観察対象をユーザＵに立体視させる。従って、観察光学系３０は、観察対象からの右眼用の観察光束ＲＳを右眼用撮影素子３５Ｒに導光すると共に、左眼用の観察光束ＬＳを左眼用撮影素子３５Ｌに導光する。制御部５０は、２つの撮影素子３５Ｒ，３５Ｌによる撮影信号に基づいて、ディスプレイ４０の画像表示を制御する。なお、観察対象を立体視させるためのディスプレイには、例えば、３Ｄディスプレイ、ステレオビューア、またはヘッドマウントディスプレイ等の各種デバイスを採用できる。また、右眼用の観察光束ＲＳが導光される右眼用撮影素子３５Ｒと、左眼用の観察光束ＬＳが導光される左眼用撮影素子３５Ｌが別々に設けられている必要は無い。例えば、１つの撮影素子の撮影エリア内に、右眼用の観察光束ＲＳが導光されるエリアと、左眼用の観察光束ＬＳが導光されるエリアがそれぞれ設けられていてもよい。

観察光学系３０は、対物レンズ３１、レンズ群３３、および、前述した撮影素子３５Ｒ，３５Ｌを備える。本実施形態では、後述する前置レンズ４３等が設けられていない場合、対物レンズ３１の前側焦点は観察対象の物体面となる。この場合、対物レンズ３１の前側焦点に存在する観察対象からの観察光束３５Ｒ，３５Ｌは、対物レンズ３１によって平行光束とされて、レンズ群３３に導光される。なお、対物レンズ３１は、平行光束でない観察光束ＲＳ，ＬＳを下流側に出射して像を結ぶ有限共役系であってもよい。レンズ群３３は、対物レンズ３１から出射された観察光束ＲＳ，ＬＳを、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌに導光する。本実施形態では、レンズ群３３におけるレンズの少なくとも一部が、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸方向に移動される。その結果、ディスプレイ４０に表示される観察画像の倍率が変更される。また、本実施形態の手術顕微鏡１は、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌによって撮影された観察画像をディスプレイ４０に表示させる際の倍率を変更することもできる。つまり、手術顕微鏡１は、レンズ群３３の移動によって、撮影される画像の倍率を光学的に変更することもできるし、ディスプレイ４０に表示させる画像の倍率を電子的に変更することもできる。なお、観察光学系３０における観察光束ＲＳ，ＬＳの光路上には絞り等も設けられているが、この説明は省略する。

なお、図１に示す例では、患者眼Ｅの眼底をより広い角度でユーザに観察させるための広角観察ユニットが用いられる場合が示されている。例えば、硝子体手術を行う際に広角観察ユニットを用いるのが有用である。図１に示す例では、生体である患者眼Ｅに対して固定された位置に配置される前置レンズ４３が、広角観察ユニットの一部として図示されている。

また、観察光学系３０は、ユーザＵに接眼レンズを覗かせて観察対象を立体視させるための構成をさらに備えていてもよい。この場合、観察光学系３０は、右眼用の観察光束ＲＳをユーザＵの右眼用の接眼レンズに導光すると共に、左眼用の観察光束ＬＳをユーザＵの左眼用の接眼レンズに導光すればよい。

操作部４５は、ユーザＵが各種操作指示を手術顕微鏡１に入力するために、ユーザＵによって操作される。本実施形態では、操作部４５として、ユーザＵの足で操作されるフットスイッチが少なくとも設けられている。従って、ユーザＵは、手術器具を手で扱いながら、各種操作指示をフットスイッチ４５から入力することができる。ただし、フットスイッチと共に、またはフットスイッチの代わりに、他のデバイス（例えば、各種ボタンおよびタッチパネル等）が操作部４５として用いられてもよい。

制御部５０は、手術顕微鏡１の各種制御を司る。制御部５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３、および不揮発性メモリ５４を備える。ＣＰＵ５１は各種制御を行うコントローラである。ＲＡＭ５２は各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ５３には、ＣＰＵ５１が実行するプログラム、および各種初期値等が記憶されている。不揮発性メモリ５４は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。後述する位置補正処理（図２参照）を実行するための位置補正処理プログラムは、不揮発性メモリ５４に記憶されていてもよい。本実施形態では、制御部５０は、例えば、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌからの撮影信号に基づくディスプレイ４０の表示制御、移動部６の駆動制御、操作部４５から入力される操作信号の処理等を実行する。なお、これらの処理の少なくとも一部は、手術顕微鏡１以外のデバイス（例えば、手術顕微鏡に接続されたパーソナルコンピュータ）の制御部によって実行されてもよい。

図２から図１１を参照して、本実施形態の手術顕微鏡１が実行する位置補正処理について説明する。位置補正処理では、観察光学系１０に対する観察対象の位置の検出結果に基づいて、観察対象と観察光学系１０の相対位置のずれが補正される。制御部５０のＣＰＵ５１は、不揮発性メモリ５４に記憶されている位置補正処理プログラムに従って、図２に例示する位置補正処理を実行する。

まず、ＣＰＵ５１は、位置補正モードの選択指示の入力を受け付ける（Ｓ１）。本実施形態では、ユーザは、操作部４５等を操作することで、「常時オートモード」、「条件付オートモード」、「指示時補正モード」、および「位置補正ＯＦＦ」の４つの位置補正モードのいずれかを選択することができる。「常時オートモード」とは、観察対象と観察光学系３０の相対位置（以下、単に「相対位置」という場合がある）にずれが生じた場合に、常に位置ずれを補正するモードである。「条件付オートモード」とは、相対位置のずれが許容範囲を超えることを条件として、位置ずれの補正が実行されるモードである。「指示時補正モード」とは、位置補正の実行指示がユーザによって入力されることを条件として、位置ずれの補正が実行されるモードである。「位置補正ＯＦＦ」とは、制御部５０による自動位置補正が行われないモードである。ユーザは、実行する手術の種類等に応じて適切な位置補正モードを選択することができる。

ＣＰＵ５１は、ユーザによる選択指示に応じて、複数の位置補正モードのいずれかを実行する（Ｓ２〜Ｓ８）。「位置補正ＯＦＦ」が選択されている場合には（Ｓ６：ＮＯ）、位置補正は行われない（Ｓ８）。以下、常時オート補正処理、条件付オート補正処理、および指示時補正処理について詳細に説明する。

図３を参照して、常時オート補正処理について説明する。常時オート補正処理では、まず、基準相対位置を指定する指示が入力されたか否かが判断される（Ｓ２１）。基準相対位置とは、観察対象と観察光学系１０の相対位置のずれを補正する基準となる位置である。ＣＰＵ５１は、移動部６を可動させて、観察対象と観察光学系１０の相対位置を基準相対位置に近づけることで、相対位置のずれを補正する。従って、一般的には、ユーザにとって望ましい相対位置（つまり、観察対象における望ましい位置をユーザが適切に観察できる相対位置）が、基準相対位置とされる。基準相対位置を指定する指示が入力されると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、指定された相対位置を基準相対位置に設定する（Ｓ２２）。なお、本実施形態では、位置補正処理の開始時におけるデフォルトの基準相対位置が予め定められている。ユーザによる指示がなければ、デフォルトの基準相対位置がそのまま設定される。

図４を参照して、基準相対位置の設定方法の一例について説明する。図４では、ディスプレイ４０の表示領域４１に表示された撮影画像に、患者眼Ｅの瞳孔６１、虹彩６２、および瞼６３等が含まれている。また、患者眼Ｅの角膜で反射された照明光によって現れるプルキンエ像６８も撮影画像に含まれている。

ここで、瞳孔６１の中心６５が撮影素子３５Ｒ，３５Ｌの撮影範囲の中心Ｃとなる際の、観察対象（患者眼Ｅ）と観察光学系１０の相対位置を、基準相対位置としてユーザが指定する場合について例示する。例えば、ユーザは、瞳孔６１の中心６５が撮影範囲の中心Ｃに位置している状態で、基準相対位置の指定指示を入力する。この場合、ＣＰＵ５１は、指示が入力された際に撮影された画像（以下、「基準画像」という）を処理し、瞳孔６１の輪郭を検出することで、瞳孔６１の中心６５の位置を参照部位として検出する。ＣＰＵ５１は、基準画像における参照部位の位置を記憶することで、基準画像が撮影された際の観察対象と観察光学系１０の相対位置（つまり、瞳孔６１の中心６５が撮影範囲の中心となる相対位置）を基準相対位置として設定する。

なお、基準相対位置の設定方法を変更できることは言うまでもない。例えば、ＣＰＵ５１は、タッチパネル、マウス、または方向指示キー等をユーザに操作させることで、撮影画像のうち撮影範囲の中心Ｃに位置させたい部位を、ユーザに直接指定させてもよい。また、ＣＰＵ５１は、ユーザによる方向指示キー等の操作に応じて、基準相対位置をＸＹ方向に移動させてもよい。瞳孔６１の中心６５以外の部位（例えば、瞳孔６１の全体の領域、瞳孔６１の輪郭、虹彩６２の中心、角膜輪部、または瞼６３の輪郭等）を参照部位としてもよいことは言うまでもない。また、プルキンエ像６８が現れた位置を参照部位としてもよい。ユーザが生体に施したマーキングの位置を参照部位としてもよい。

図５を参照して、基準相対位置の指定方法の他の例について説明する。図５では、硝子体手術において、患者眼Ｅの眼底における視神経乳頭７１、黄斑７２、および眼底血管等を含む撮影画像が表示領域４１に表示されている。また、図５に示す例では、観察光束ＲＳ，ＬＳによって観察可能な全体の領域である総視野領域７５のうちの一部のみが、表示視野領域７６として表示されている。本実施形態では、総視野領域７５の輪郭は、患者眼Ｅに対して固定された位置に配置された前置レンズ４３（図１参照）の外周縁部、または、患者眼Ｅの虹彩６２の内周縁部によって定まる。

一例として、ＣＰＵ５１は、撮影画像を処理することで、表示領域４１に表示されている総視野領域７５の輪郭部分を検出する。ＣＰＵ５１は、検出した輪郭の一部に基づいて、表示されていない部分も含む総視野領域７５の全体の輪郭を算出する。次いで、ＣＰＵ５１は、総視野領域７５の全体の輪郭に基づいて、総視野領域７５の中心７８の位置を参照部位として検出する。図５に示す例では、位置補正処理の開始時に、総視野領域７５の中心７８が撮影範囲の中心Ｃとなる際の、観察対象と観察光学系１０の相対位置が、デフォルトの基準相対位置として定められている。ＣＰＵ５１は、ユーザによる方向指示キー等の操作に応じて、基準相対位置をＸＹ方向に移動させることができる。

なお、総視野領域７５の中心７８以外の部位（例えば、総視野領域７５の輪郭の少なくとも一部、視神経乳頭７１、黄斑７２、または眼底血管等）を参照部位としてもよいことは言うまでもない。

図３の説明に戻る。ＣＰＵ５１は、観察光学系１０に対する観察対象の相対位置を検出する（Ｓ２３）。例えば、図４および図５に示す方法では、ＣＰＵ５１は、リアルタイムで撮影された画像を処理し、リアルタイム画像における参照部位（瞳孔６１の中心６５、または総視野領域７５の中心７８）と、観察対象と観察光学系１０が基準相対位置にある場合の参照部位（図４および図５では、撮影範囲の中心Ｃに一致する）を、撮影素子上の座標で比較することで、相対位置を検出する。

なお、本実施形態のＣＰＵ５１は、ディスプレイ４０に表示させている画像でなく、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌによって撮影された画像を処理することで、相対位置を検出する。従って、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌによって撮影された画像の一部をディスプレイ４０に拡大表示させる際に、参照部位がディスプレイ４０の表示領域４１内に含まれていなくても、相対位置が適切に検出される。

また、相対位置の検出方法を変更することも可能である。例えば、観察対象（本実施形態では患者眼Ｅ）に対して固定された位置に配置される光学素子（本実施形態では前置レンズ４３）または手術器具（例えば開瞼器等）が撮影画像に写っている場合もある。この場合、ＣＰＵ５１は、光学素子または手術器具の位置を検出することで、観察対象と観察光学系１０の相対位置を検出してもよい。また、ＣＰＵ５１は、観察対象と観察光学系１０が基準相対位置にある時に撮影された基準画像と、その時点で撮影されたリアルタイム画像の相関関係に基づいて、相対位置を検出してもよい。この場合、ＣＰＵ５１は、基準画像とリアルタイム画像の相関値を、位相限定相関法等の手法を用いて算出し、算出した相関値に基づいて相対位置を検出してもよい。また、図５に示す例において、ＣＰＵ５１は、総視野領域７５の輪郭のうち、表示領域４１に表示されている輪郭の位置に基づいて、相対位置を検出してもよい。

次いで、ＣＰＵ５１は、相対位置の検出結果に基づいて移動部６を可動させることで、観察対象に対する観察光学系１０の相対位置のずれを補正する（Ｓ２４）。一例として、図４および図５に示す方法では、ＣＰＵ５１は、リアルタイム画像における参照部位（瞳孔６１の中心６５、または総視野領域７５の中心７８）が、基準画像における参照部位（撮影範囲の中心Ｃ）に近づくように、相対位置を基準相対位置に近づける。その結果、生体である患者眼Ｅの動きに関わらず、観察対象が適切に観察される。なお、相対位置の検出処理（Ｓ２３）および位置ずれの補正処理（Ｓ２４）が行われている間に、基準相対位置を変更する指示がユーザによって入力されると、ＣＰＵ５１は、指定された位置に基準相対位置を変更し（Ｓ２２）、変更した基準相対位置に基づいて、以後のＳ２３およびＳ２４の処理を実行する。

相対位置のずれを補正する方法を変更することも可能である。例えば、図５に示す方法では、総視野領域７５の輪郭と、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌの撮影領域の外周縁との隙間が均等になるように、移動部６が可動されてもよい。また、ＣＰＵ５１は、基準画像とリアルタイム画像の相関値が最大値に近づくように、移動部６を可動させてもよい。

また、ＣＰＵ５１は、観察光束ＲＳ，ＬＳの光軸に交差するＸＹ方向における相対位置のずれと共に、光軸に平行な軸を中心とする回転方向の相対位置のずれを検出してもよい。この場合、ＣＰＵ５１は、ＸＹ方向における相対位置を補正すると共に、回転方向の相対位置のずれも、移動部６を可動させることで補正してもよい。この場合、より適切に相対位置のずれが補正される。

図６から図９を参照して、条件付オート補正処理について説明する。前述したように、条件付オート補正処理では、相対位置のずれが許容範囲を超えることを条件として、位置ずれの補正が実行される。つまり、相対位置のずれが許容範囲内であれば自動位置補正が実行されないので、自動位置補正が常に行われてユーザが違和感を覚えることが抑制される。

まず、図７から図９を参照して、位置補正を実行する条件を規定する許容範囲について説明する。図７および図８では、図４と同様に、患者眼Ｅの瞳孔６１等が表示されている。ここで、図７および図８に示す例では、ユーザが観察したい領域として、患者眼Ｅの瞳孔６１が選択されている。また、図７および図８に示す例では、表示領域４１の縦幅および横幅のうち狭い方の幅は、縦幅である。この場合、ＣＰＵ５１は、図７に示すように、「（表示領域４１の狭い方の幅−ユーザが観察したい領域の幅Ｄ）／２＝Ｌ」を算出する。図８に示すように、撮影範囲の中心Ｃを中心とする円形の不感帯領域８０の半径ＲをＬに一致させると、瞳孔６１の中心６５が不感帯領域８０の内側に位置していれば、瞳孔６１は常に表示領域４１内に収まる。一方で、瞳孔６１の中心６５が不感帯領域８０の外側に位置すると、瞳孔６１の少なくとも一部が表示領域４１からはみ出す可能性がある。従って、図７および図８に示す例では、ＣＰＵ５１は、Ｃを中心とする半径Ｒ＝Ｌの不感帯領域８０を設定し、参照部位である瞳孔６１の中心６５が不感帯領域８０の外側に位置した場合に位置補正を実行する。換言すると、ＣＰＵ５１は、リアルタイム画像における参照部位と、基準画像による参照部位（中心Ｃ）の位置ずれがＲを超えた場合に、観察光学系１０に対する観察対象の位置ずれが許容範囲を超えたと判断し、位置補正を実行する。

なお、Ｒの値を変更することも可能である。前述した理由から、ＲはＬ以下とすることが望ましいが、ＲをＬの３分の２以下とすることがより望ましく、ＲをＬの２分の１以下とすることがさらに望ましい。また、図７および図８に示す例では、ユーザが観察したい領域である瞳孔６１の幅Ｄに基づいて、許容範囲の大きさ（つまり、不感帯領域８０の半径）Ｒが設定された。しかし、ユーザが観察したい領域の幅Ｄとして、例えば、角膜輪部の幅、または瞼６３の幅等が用いられてもよい。

また、図９では、総視野領域７５の半径Ｎに基づいて許容範囲の大きさ（不感帯領域８０の半径）Ｒを設定する方法の一例が示されている。例えば、Ｒは、総視野領域７５の半径Ｎ以下とすることが望ましく、半径Ｎの１／２以下とすることがより望ましく、半径Ｎの１／４以下とすることがさらに望ましい。

許容範囲の設定方法を変更することも可能である。例えば、総視野領域７５の面積に対する表示視野領域７６の比率（％）に基づいて、許容範囲の大きさを設定してもよい。この場合、ＣＰＵ５１は、比率がＴ％未満となった場合に位置ずれが許容範囲を超えたと判断し、位置補正を実行する。Ｔの値は、例えば５０％以上が望ましく、７５％以上がより望ましく、９０％以上がさらに望ましい。別の例では、総視野領域７５の輪郭と、撮影素子３５Ｒ，３５Ｌの撮影領域の外周縁との隙間に対して許容範囲を設定してもよい。

図６に示すように、ＣＰＵ５１は、基準相対位置を指定する指示が入力されたか否かを判断する（Ｓ３１）。指示が入力されると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、指定された相対位置が基準相対位置に設定される（Ｓ３２）。Ｓ３１およびＳ３２の処理には、図３で例示したＳ２１およびＳ２２と同様の処理を採用できる。従って、この説明は省略する。

次いで、ＣＰＵ５１は、ディスプレイ４１に表示させている撮影画像の倍率（表示倍率）を取得する（Ｓ３３）。前述したように、表示倍率は、光学的な方法および電子的な方法の少なくともいずれかによって変更できる。ＣＰＵ５１は、表示倍率に応じて、観察光学系１０に対する観察対象の位置ずれの許容範囲の大きさを変更する（Ｓ３４）。詳細には、本実施形態のＣＰＵ５１は、表示倍率が大きい程許容範囲が小さくなるように、許容範囲の大きさを変更する。表示倍率が大きい場合には、相対位置が僅かにずれただけでも、表示される画像が変動しやすい。逆に、表示倍率が小さい場合には、相対位置のずれが僅かであれば、ユーザが所望する領域が継続して表示領域４１に表示され易い。従って、許容範囲の大きさを表示倍率に応じて変更することで、より適切に位置ずれが補正される。

次いで、ＣＰＵ５１は、観察光学系１０に対する観察対象の相対位置を検出する（Ｓ３５）。Ｓ３５における相対位置の検出処理には、図３で例示したＳ２３の処理と同様の処理を採用できるので、この説明は省略する。次いで、ＣＰＵ５１は、検出された位置ずれが許容範囲内であるか否かを判断する（Ｓ３６）。位置ずれが許容範囲内であれば（Ｓ３６：ＹＥＳ）、位置補正は行われずに、処理はそのままＳ３５へ戻る。位置ずれが許容範囲を超えていれば（Ｓ３６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、相対位置の検出結果に基づいて移動部６を可動させることで、位置ずれを補正する（Ｓ３７）。Ｓ３７における位置ずれの補正処理には、図３で例示したＳ２４の処理と同様の処理を採用できる。ただし、Ｓ３７では、ＣＰＵ５１は、位置ずれが完全に解消されるまで相対位置を移動させてもよいし、位置ずれが許容範囲内に収まった時点で移動を停止させてもよい。

なお、Ｓ３５〜Ｓ３７の処理が行われている間に、基準相対位置を変更する指示がユーザによって入力されると、ＣＰＵ５１は、指定された位置に基準相対位置を変更し（Ｓ３２）、変更した基準相対位置に基づいて、以後のＳ３５〜Ｓ３７の処理を実行する。また、表示中の場像の倍率が変更されると、ＣＰＵ５１は、変更された倍率に応じて許容範囲の大きさも変更し（Ｓ３３、Ｓ３４）、変更した許容範囲に基づいて、以後のＳ３５〜Ｓ３７の処理を実行する。

図１０を参照して、指示時補正処理について説明する。前述したように、指示時補正処理では、位置補正の実行指示がユーザによって入力されることを条件として、位置ずれの補正が実行される。まず、ＣＰＵ５１は、基準相対位置を指定する指示が入力されたか否かを判断する（Ｓ４１）。指示が入力されると（Ｓ４１：ＹＥＳ）、指定された相対位置が基準相対位置に設定される（Ｓ４２）。Ｓ４１およびＳ４２の処理には、図３で例示したＳ２１およびＳ２２と同様の処理を採用できる。従って、この説明は省略する。

次いで、ＣＰＵ５１は、観察光学系１０に対する観察対象の相対位置を検出する（Ｓ４３）。Ｓ４３における相対位置の検出処理には、図３で例示したＳ２３の処理と同様の処理を採用できるので、この説明は省略する。次いで、ＣＰＵ５１は、位置補正の実行指示がユーザによって入力されたか否かを判断する（Ｓ４４）。本実施形態では、ユーザは、フットスイッチである操作部４５を足で操作することで、位置補正の実行指示を入力することができる。従って、ユーザは、手術器具等を扱いながら位置補正の実行指示を入力することも可能である。実行指示が入力されていなければ（Ｓ４４：ＮＯ）、位置補正は行われずに、処理はそのままＳ４３へ戻る。位置補正の実行指示が入力されると（Ｓ４４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、相対位置の検出結果に基づいて移動部６を可動させることで、位置ずれを補正する（Ｓ４５）。Ｓ４５の処理には、図３で例示したＳ２４の処理と同様の処理を採用できる。なお、Ｓ４３〜Ｓ４５の処理が行われている間に、基準相対位置を変更する指示がユーザによって入力されると、ＣＰＵ５１は、指定された位置に基準相対位置を変更し（Ｓ４２）、変更した基準相対位置に基づいて、以後のＳ４３〜Ｓ４５の処理を実行する。

図２の説明に戻る。観察対象と観察光学系１０の相対位置の補正に関する処理（Ｓ１〜Ｓ８）が終了すると、ＣＰＵ５１は、補助画像を表示させるか否かを判断する（Ｓ１０）。補助画像とは、ユーザによる生体の手術を補助するために、観察対象の撮影画像上に重畳表示される画像である。図１０に、眼科用の手術顕微鏡１において用いられる補助画像の一例を示す。図１０で例示する補助画像には、患者眼Ｅの乱視軸の方向を示す直線８２が含まれている。従って、ユーザは、乱視を矯正するトーリック眼内レンズを、補助画像を見ながら患者眼Ｅの眼内に挿入することで、適切な方向にトーリック眼内レンズを配置することができる。なお、補助画像の態様は適宜変更できる。例えば、水晶体の前嚢切開を行う位置を案内するための円形のマーク、または、角膜の切開位置を案内するためのマーク等が、補助画像に含まれていてもよい。本実施形態では、操作部４５がユーザによって操作されることで、補助画像を表示させるか否か、および、表示させる補助画像の種類が選択される。

補助画像を表示させる場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、観察対象の撮影画像の所定位置に、ユーザによって選択された補助画像が重畳表示される（Ｓ１１）。さらに、観察光学系１０に対する観察対象の位置の検出結果に基づいて、撮影画像に対する補助画像の重畳位置が補正される（Ｓ１２）。例えば、図１０に示す例では、直線８２の中心が、瞳孔６１の中心６５に一致するように、補助画像が撮影画像に重畳表示される（Ｓ１１）。さらに、観察対象である生体が動いた場合には、観察対象の位置の検出結果に基づいて、直線８２の中心が瞳孔６１の中心６５に位置し続けるように補助画像の重畳位置が補正される。なお、図１０に示す例では、ＣＰＵ５１は、補助画像の重畳位置をＸＹ方向に補正するだけでなく、Ｚ方向に平行な軸を中心とする回転方向にも補正する。従って、乱視軸の方向がより適切に表示される。

本実施形態では、条件付オート補正処理（図６参照）および指示時補正処理（図１０参照）において、位置補正の条件が満たされていない間でも、補助画像の重畳位置の補正は常に行われる。従って、観察対象と観察光学系１０の相対位置の補正が実行されているか否かに関わらず、補助画像は常に適切な位置に表示される。よって、ユーザはより適切に補助画像を利用することができる。

次いで、ＣＰＵ５１は、位置補正処理の終了指示が入力されたか否かを判断する（Ｓ１３）。終了指示が入力されていなければ（Ｓ１３：ＮＯ）、処理はＳ１０へ戻る。終了指示が入力されると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、位置補正処理は終了する。

上記実施形態で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で例示された技術を変更することも可能である。例えば、上記実施形態で例示された手術顕微鏡１は、眼科手術に適している。しかし、上記実施形態で例示した技術の少なくとも一部は、眼科以外の分野で使用可能な手術顕微鏡にも適用できる。

１ 手術顕微鏡
６ 移動部
１０ 観察装置
２０ 照明光学系
３０ 観察光学系
３５Ｒ，３５Ｌ 撮影素子
４０ ディスプレイ
４１ 表示領域
４３ 前置レンズ
４５ 操作部
５０ 制御部
５１ ＣＰＵ
７５ 総視野領域
７６ 表示視野領域
８０ 不感帯領域

Claims (8)

1. 観察対象である生体をユーザに観察させるための眼科用手術顕微鏡であって、
   観察対象からの右眼用の観察光束および左眼用の観察光束を撮影素子に導光する観察光学系と、
   前記観察光学系の位置を、少なくとも前記観察光束に交差する方向に移動させる移動部と、
   前記撮影素子による撮影信号に基づいて、ユーザの右眼で観察される観察画像と、ユーザの左眼で観察される観察画像を立体画像表示手段に表示させる表示制御手段と、
   前記観察光学系に対する観察対象の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段による検出結果に基づいて前記移動部を可動させることで、観察対象に対する前記観察光学系の相対位置のずれを補正する位置補正手段と、
   を備えたことを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
2. 請求項１に記載の眼科用手術顕微鏡であって、
   前記位置補正手段は、
   前記相対位置のずれの補正を実行するための条件が満たされた場合に、前記相対位置のずれを補正することを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
3. 請求項２に記載の眼科用手術顕微鏡であって、
   前記位置補正手段は、
   前記観察光学系に対する観察対象の位置ずれが許容範囲を超えた場合に、前記相対位置のずれを補正することを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
4. 請求項３に記載の眼科用手術顕微鏡であって、
   前記位置補正手段は、
   前記表示手段に表示させる前記観察対象の画像の倍率に応じて、前記許容範囲の大きさを変更することを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
5. 請求項２に記載の眼科用手術顕微鏡であって、
   前記相対位置のずれの補正を実行させるためのユーザからの指示の入力を受け付ける実行指示受付手段をさらに備え、
   前記位置補正手段は、
   前記指示が入力された場合にのみ、前記相対位置のずれを補正することを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の眼科用手術顕微鏡であって、
   ユーザによる生体の手術を補助するための補助画像を、前記表示手段に表示される前記観察対象の画像に重畳表示させる補助画像表示制御手段と、
   前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記観察対象の画像に対する前記補助画像の重畳位置を補正する重畳位置補正手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
7. 請求項１から６のいずれかの眼科用手術顕微鏡であって、
   前記位置検出手段は、前記撮影素子によって撮影された画像のうち、前記生体に対して固定された位置に配置される光学素子または手術器具の位置を検出することで、前記観察光学系に対する観察対象の位置を検出することを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の眼科用手術顕微鏡であって、
   前記相対位置のずれを補正する基準となる基準相対位置の指定指示の入力を受け付ける基準指定指示受付手段をさらに備え、
   前記位置補正手段は、前記移動部を可動させて前記相対位置を前記基準相対位置に近づけることで、前記相対位置のずれを補正することを特徴とする眼科用手術顕微鏡。
   
   
   

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