JP5274100B2 - 医療用観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、手術に際し撮像した電子画像を画面に表示して観察を行う手術用顕微鏡等の医療用観察装置に関するものである。

従来、この種の医療用観察装置としては、架台と、架台の上部に配設された可動アームに支持されたＣＣＤ等の撮像素子を備えた観察手段と、可動アームとは別体の支持アーム等に支持されていて観察手段で撮像した観察画像を表示する画像表示装置を有し、可動アームを介して観察手段の位置を自在に手動又は電動で移動可能な手術用顕微鏡システムが知られている。この種の手術用顕微鏡システムでは、観察手段の鏡体部にハンドルを備え、ハンドルにロック・フリースイッチを備えている。そして、観察手段の手動による移動・固定の切り替えは、ロック・フリースイッチのＯＮ、ＯＦＦを介して電磁ブレーキを動作させることによって行う。このような医療用観察装置としては、例えば、次の特許文献１、２に記載のものがある。
特開２００６−０２６２２９号公報 特開２００６−２１８１０３号公報

また、特許文献１，２に記載のような、ＣＣＤ等の撮像素子を備えた観察手段を有する電子画像顕微鏡では、観察手段を介して撮像され、画像表示装置を介して表示される画像は、電子シャッター等を介して予め一定の明るさになるように、観察状態において、常時、自動調光制御されるようになっている。

ところで、手術中においては、術野にさまざまな処置器具が出入りする。このため、手術用顕微鏡装置における画像表示部における画面全体の明るさが常に変化する。

そして、例えば、コールドナイフを術野に入れた場合、コールドナイフの面の向きによっては、術部を照明しコールドナイフの面で反射する光が、撮像素子に入射してしまう。コールドナイフの面からの反射光は、術部からの反射光に比べて格段に強い光である。このため、従来の手術用顕微鏡では、コールドナイフの面からの反射光に反応した自動調光制御によって、観察画面内における肝心の術部の画像が相対的に暗くなり、却って観察し難くなってしまうという問題が生じる。

このような問題を回避するためには、術者はコールドナイフでの反射光が撮像素子から外れるように注意を払いながら、シャッターによる明るさ制御が術部に合った状態なるようにしてから手術に取り掛からざるを得ず、作業が煩雑化し、手術者に与える精神的、肉体的負担が大きかった。

一方、電子シャッターの絞りを固定したのでは、例えば、術部表面の観察から体腔内深部の観察に至るまで画像の明るさが変化しうるあらゆる状況に応じて、術者がその都度最適な明るさに調整しなければならず、操作が煩雑化してしまう。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、手術中、術野に様々な処置器具が出入りしても、観察画面内における患部・術部の画像を最適な明るさに制御して、術者の負担を軽減することが可能な医療用観察装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による医療用観察装置は、対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、前記観察手段を所望の位置に移動・固定可能に支持する支持部と、前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、前記観察手段の観察視野の変動・停止状態を検出する観察状態検出手段と、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、該観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態が検出されているときよりも前記観察視野の停止状態が検出されているときのほうが該被写体像の調光状態の変動が抑えられるように、異なる制御に切換える調光制御切換え手段と、を有することを特徴としている。

また、本発明の医療用観察装置においては、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、前記調光手段を介して測光された前記被写体像の明るさを記憶する明るさ記憶手段を有し、前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の停止状態が検出されている間、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、前記明るさ記憶手段を介して記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有するのが好ましい。

また、本発明による医療用観察装置は、対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、前記観察手段を所望の位置に移動・固定可能に支持する支持部と、前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、前記観察手段の観察視野の変動・停止状態を検出する観察状態検出手段と、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を異なる制御に切換える調光制御切換え手段と、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、前記調光手段を介して測光された前記被写体像の明るさを記憶する明るさ記憶手段を有し、前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の停止状態が検出されている間、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、前記明るさ記憶手段を介して記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有し、前記明るさ記憶手段に記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御が、前記調光手段による調光を、該明るさ記憶手段を介して記憶された該被写体像の明るさに対応した一定の明るさに固定する制御であることを特徴としている。

また、本発明による医療用観察装置は、対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、前記観察手段を所望の位置に移動・固定可能に支持する支持部と、前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、前記観察手段の観察視野の変動・停止状態を検出する観察状態検出手段と、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を異なる制御に切換える調光制御切換え手段と、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、前記調光手段を介して測光された前記被写体像の明るさを記憶する明るさ記憶手段を有し、前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の停止状態が検出されている間、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、前記明るさ記憶手段を介して記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有し、前記明るさ記憶手段に記憶された前記被写体像の明るさに基づいた制御が、前記調光手段による調光可能範囲を、該明るさ記憶手段を介して記憶された該被写体像の明るさを基準とした所定範囲の明るさに制限する制御であることを特徴としている。

また、本発明の医療用観察装置においては、前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段の測光から調光終了に要する処理時間を、該観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態が検出されているときよりも前記観察視野の停止状態が検出されているときのほうが長くなるように、異ならせる機能を有するのが好ましい。

また、本発明の医療用観察装置においては、前記観察状態検出手段が、前記支持部の操作信号及び／又は動作制御信号を検出するのが好ましい。

また、本発明の医療用観察装置においては、前記観察状態検出手段が、前記観察手段の操作信号及び／又は動作制御信号を検出するのが好ましい。

本発明によれば、手術中、術野に様々な処置器具が出入りしても、観察画面内における患部・術部の画像を最適な明るさに制御して、術者の負担を軽減することが可能な医療用観察装置が得られる。

第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかる医療用観察装置の全体構成を示す説明図、図２は図１の医療用観察装置における内部の構成を示す説明図、図３は図１の医療用観察装置における観察手段及び支持部を示す説明図、図４は図１の医療用観察装置における画像表示装置の要部の構成を示す説明図、図５は図１の医療用観察装置における調光手段による測光、調光の制御処理手順を示すフローチャートであり、(a)はその一例を示すフローチャート、(b)は(a)の変形例を示すフローチャートである。

第一実施形態の医療用観察装置１は、観察手段としての鏡体２と、支持部としての鏡体支持アーム３と、調光手段（図１において省略）と、画像表示部としての３Ｄモニタ４と、観察状態検出手段（図１において省略）と、調光制御切換え手段（図１において省略）を有している。図１中、５はモニタ支持アーム、６は術部、７は術者、１６はＣＣＵ（カメラコントロールユニット）、１７はフットスイッチである。

鏡体２は、図２に示すように、その内部に対物レンズ１２と、左右一対のズーム光学系１３Ｌ（１３Ｒ）と、左右一対の結像レンズ１４Ｌ（１４Ｒ）と、左右一対のＣＣＤ１５Ｌ（１５Ｒ）を有する。そして、術部６の像をこれらの光学部材を介して撮像する。
鏡体支持アーム３は、図３に示すように、関節９ａ〜９ｆとアーム部材９ａ’〜９ｅ’で構成されている。関節９ａは、鏡体２をアーム部材９ａ’の軸を中心として回動可能に、鏡体２に接続している。アーム部材９ａ’は、その両端に関節９ａと関節９ｂを備えている。関節９ｂは、アーム部材９ａ’，９ｂ’を関節９ｂの軸を中心として回動可能に、アーム部材９ａ’，９ｂ’に接続している。アーム部材９ｂ’は、その両端に関節９ｂと関節９ｃを備えている。関節９ｃは、アーム部材９ｂ’，９ｃ’を関節９ｃの軸を中心として回動可能に、アーム部材９ｂ’，９ｃ’に接続している。アーム部材９ｃ’は、その両端に関節９ｃと関節９ｄを備えている。関節９ｄは、アーム部材９ｃ’，９ｄ’を関節９ｄの軸を中心として回動可能に、アーム部材９ｃ’，９ｄ’に接続している。アーム部材９ｄ’は、その両端に関節９ｄと関節９ｅを備えている。関節９ｅは、アーム部材９ｄ’，９ｅ’を関節９ｅの軸を中心として回動可能に、アーム部材９ｄ’，９ｅ’に接続している。アーム部材９ｅ’は、架台８の上端部にアーム部材９ｅ’の軸を中心として回動可能に設けられている。また、各関節９ａ〜９ｂには、図示しない電磁ブレーキが設けられており、電磁ブレーキのロックが解除されたときに回動可能となり、電磁ブレーキがロックされたときに回動しなくなるようになっている。

図３中、１０は鏡体を把持するグリップ、１１はグリップスイッチである。グリップスイッチ１１は、ＯＮ、ＯＦＦにより鏡体支持アーム３の各関節９ａ〜９ｆに対する電磁ブレーキのロック、ロック解除の切換えを行うことができるようになっている。
そして、グリップスイッチ１１をＯＮにすると、アーム３の各関節９ａ〜９ｆにおける図示しない電磁ブレーキのロックが解除されて、夫々回動可能となり、グリップ１０を把持しながら鏡体２を所望の位置に移動可能になる。また、グリップスイッチ１１をＯＦＦにすると、鏡体支持アーム３の各関節９ａ〜９ｆにおける図示しない電磁ブレーキがロックされて、夫々回動不能となり、鏡体２の位置が固定される。

ＣＣＵ１６は、図４に示すようにＣＣＤ１５Ｌ，１５Ｒと、３Ｄモニタ４とに接続されている。そして、ＣＣＤ１５Ｌ，１５Ｒを介して撮像された画像信号に対して所定の画像処理を施して、画像処理した信号を３Ｄモニタ４に供給する。また、ＣＣＵ１６には、調光手段として、被写体像の明るさを測光して調光制御するための調光制御回路が内蔵されている。

３Ｄモニタ４は、ＣＣＤ１５Ｌ，１５Ｒを介して撮像され（、ＣＣＵ１６を介して画像処理を施され）た画像を表示する。

観察状態検出手段は、グリップスイッチ１１のＯＮ、ＯＦＦの信号を検出する回路で構成されている。そして、グリップスイッチ１１がＯＮのときに鏡体２の観察視野の変動状態を検出し、ＯＦＦのときに鏡体２の観察視野の停止状態を検出するようになっている。

調光制御切換え手段は、観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、調光手段による被写体像の調光制御を、該観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態が検出されているときよりも前記観察視野の停止状態が検出されているときのほうが該被写体像の調光状態の変動が抑えられるように、異なる制御に切換える回路で構成されている。
詳しくは、調光制御切換え手段は、例えば、図５(a)に示すように、グリップスイッチ１１をＯＮにしたときの調光制御時間ｔ１と、グリップスイッチ１２をＯＦＦにしたときの調光制御時間ｔ２とで、ｔ１＜ｔ２となるように回路構成されている。
調光制御時間ｔ１，ｔ２は、ここでは、測光から調光が完了するまでの処理時間としてある。なお、調光制御時間ｔ１，ｔ２は、測光開始〜調光開始までの処理時間、あるいは、調光開始〜調光終了までの処理時間としてもよい。また、調光制御時間ｔ１，ｔ２としての処理時間は、入力手段を介して処理時間を設定できるようにすると、多様な調光制御ができるので好ましい。
また、調光制御切換え手段は、例えば、図５(b)に変形例として示すように、グリップスイッチ１１をＯＮにしたときの測光サンプリング回数ｎ１と、グリップスイッチ１２をＯＦＦにしたときの測光サンプリング回数ｎ２とで、ｎ１＜ｎ２となるように回路構成してもよい。

フットスイッチ１７には、フォーカススイッチ１７ａとズームスイッチ１７ｂが設けられている。
フォーカススイッチ１７ａは、その操作により焦準機構のＵＰ／ＤＯＷＮ動作を指示するように設けられている。そして、フォーカススイッチ１７ａの操作を介してＵＰ又はＤＯＷＮ動作を指示することにより、図示しない電動の対物レンズ駆動手段を介して対物レンズ１２が光軸方向に移動して、焦準調整を行うようになっている。
ズームスイッチ１７ｂは、その操作により変倍機構のＵＰ／ＤＯＷＮ動作を指示するように設けられている。そして、フォーカススイッチ１７ｂの操作を介してＵＰ又はＤＯＷＮ動作を指示することにより、図示しない電動のズームレンズ駆動手段を介してズームレンズ１３Ｌ，１３Ｒが光軸方向に移動して、倍率調整を行うようになっている。

このように構成された第一実施形態の医療用観察装置では、術部６からの光は、鏡体２内部の対物レンズ１２、ズーム光学系１３Ｌ（１３Ｒ）、結像レンズ１４Ｌ（１４Ｒ）を経てＣＣＤ１５Ｌ（１５Ｒ）に結像し、ＣＣＤ１５Ｌ（１５Ｒ）で撮像される。ＣＣＤ１５Ｌ（１５Ｒ）で撮像された術部の画像信号は、ＣＣＵ１６を介して所定の画像処理が施されて３Ｄモニタに送られる。３Ｄモニタ４は、送られた画像を３Ｄ表示する。術者７は、３Ｄモニタ４に表示された３Ｄ画像を観察することができる。
また、グリップスイッチ１１をＯＮにすると、アーム３の各関節９ａ〜９ｆの図示しない電磁ブレーキのロックが解除されて、関節が回動可能となる。これにより、術者７は、グリップスイッチ１１をＯＮにしながら、グリップ１０を把持して鏡体２を所望の観察視野に移動可能となる。
グリップスイッチ１１がＯＮのとき、観察状態検出手段は、鏡体２の観察視野の変動状態を検出する。また、調光制御切換え手段は、グリップスイッチ１１がＯＮの間、調光手段による被写体像の調光制御として、調光制御時間ｔ１をかけた測光〜調光を随時行うように制御する（ステップＳ１２）。

鏡体２を所望の観察位置に移動し終えたときに、術者７は、グリップスイッチ１１をＯＦＦにする。グリップスイッチ１１をＯＦＦにすると、アーム３の各関節９ａ〜９ｆの図示しない電磁ブレーキがロックして、各関節が回動不能となり、鏡体２の位置が固定される。
グリップスイッチ１１がＯＦＦのとき、観察状態検出手段は、鏡体２の観察視野の固定状態を検出する。また、調光制御切換え手段は、グリップスイッチ１１がＯＦＦの間、調光手段による被写体像の調光制御として、調光制御時間ｔ１よりも長い調光制御時間ｔ２をかけた測光〜調光を随時行うように制御する（ステップＳ１３）。

このように、第一実施形態の医療用観察装置によれば、鏡体の移動を停止して観察視野を固定した状態と、鏡体を移動させて観察視野が変動した状態とを検出し、鏡体２の移動を停止して観察視野を固定した状態における調光制御時間を、鏡体２を移動させて観察視野が変動した状態における調光制御時間よりも長くなるようにしたので、手術時における処置器具からの一瞬の反射光が撮像素子に入射しても、調光状態の変動を抑えることができ、観察画面内における所望の術部の画像を明るさが安定した状態で観察することができる。
しかも、第一実施形態の医療用観察装置によれば、上述のような効果を、調光時間の長さを異ならせるという簡単な構成及び制御で得ることができる。

第二実施形態
図６は本発明の第二実施形態にかかる医療用観察装置の要部の構成を示す説明図、図７は図６の医療用観察装置における調光手段による測光、調光の制御処理手順を示すフローチャートである。なお、第一実施形態と同じ構成部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

第二実施形態の医療用観察装置は、図６に示すように、ＣＣＵ１６にメモリ１８を備えている。
メモリ１８は、観察状態検出手段を介して鏡体２の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、調光手段を介して測光された被写体像の明るさを記憶する。
調光制御切換え手段は、観察状態検出手段を介して鏡体２の観察視野の停止状態が検出されている間、調光手段による被写体像の調光制御を、メモリ１８を介して記憶された被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有する。

グリップスイッチ１１をＯＮにすると、上述のように、鏡体２は任意の位置に移動可能となる。また、観察状態検出手段は、鏡体２の観察視野の変動状態を検出する。
ここで、第二実施形態の医療用観察装置では、調光制御切換え手段は、図７に示すように、グリップスイッチ１１がＯＮの間、調光手段による被写体像の調光制御として、調光、測光を随時行うように制御する（ステップＳ３２）。また、グリップスイッチ１１をＯＮからＯＦＦに切換えたとき、術部の明るさ（情報）を調光制御の基準値（調光制御を一定の明るさに固定させるための基準値）としてメモリ１８に記憶させる（ステップＳ３４）。そして、グリップスイッチ１１がＯＦＦの間、調光手段による被写体像の調光制御として、メモリ１８に記憶された術部の明るさに対応した一定の明るさに調光を固定する（ステップＳ３５）。
その他の構成は第一実施形態の医療用観察装置と略同じである。

このように構成された第二実施形態の医療用観察装置によれば、処置具が医療用観察装置の観察視野に入る前の状態、つまり術部のみの明るさに基づいて調光が固定されるので、観察視野への処置具の出し入れによって明るさが変わることなく、所望の観察対象を安定した明るさで観察することが可能となる。

第三実施形態
図８は本発明の第三実施形態にかかる医療用観察装置の要部説明図であり、(a)は調光手段による測光、調光の制御処理手順を示すフローチャート、(b)は調光の範囲を示す説明図である。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同じ構成部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第三実施形態の医療用観察装置も、第二実施形態の医療用観察装置と同様、ＣＣＵ１６にメモリ１８を備えている。
メモリ１８は、第二実施形態と同様、観察状態検出手段を介して鏡体２の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、調光手段を介して測光された被写体像の明るさを記憶する。
調光制御切換え手段は、観察状態検出手段を介して鏡体２の観察視野の停止状態が検出されている間、調光手段による被写体像の調光制御を、メモリ１８を介して記憶された被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有する。

グリップスイッチ１１をＯＮにすると、上述のように、鏡体２は任意の位置に移動可能となる。また、観察状態検出手段は、鏡体２の観察視野の変動状態を検出する。
ここで、第三実施形態の医療用観察装置では、調光制御切換え手段は、図８(a)に示すように、グリップスイッチ１１がＯＮの間、調光手段による被写体像の調光制御として、調光、測光を随時行うように制御する（ステップＳ４２）。また、グリップスイッチ１１をＯＮからＯＦＦに切換えたとき、術部の明るさ（情報）を調光制御の基準値（調光制御を所定範囲の明るさで行うための基準値）としてメモリ１８に記憶させる（ステップＳ４４）。そして、グリップスイッチ１１がＯＦＦの間、調光手段による被写体像の調光制御として、図８(b)に示すように、メモリ１８に記憶された術部の明るさを基準として予め設定した所定範囲の明るさに調光可能範囲を制限して調光を行う(ステップＳ４５)。
その他の構成は第一実施形態及び第二実施形態の医療用観察装置と略同じである。

このように構成された第三実施形態の医療用観察装置によれば、処置具が医療用観察装置の観察視野に入る前の状態、つまり術部だけの明るさに基づいた所定範囲に制限して調光が行われるので、観察視野への処置具の出し入れによって必要以上（即ち、観察対象の観察に悪影響を与える程度）に明るさが変わることなく、所望の観察対象を安定した明るさで観察することが可能となる。

なお、第一実施形態〜第三実施形態の医療用観察装置では、観察状態検出手段は、アーム３の各関節９ａ〜９ｆに対する電磁ブレーキのロック、ロック解除の切換えを行うグリップスイッチ１１のＯＮ、ＯＦＦの信号を検出する回路で構成したが、この他にも、例えば、フォーカスやズームの操作スイッチのＯＮ、ＯＦＦの信号などの、観察視野を変更させる操作スイッチの信号を検出する回路で構成してもよい。
即ち、例えば、図１に示したフットスイッチ１７には、フォーカス、ズームを任意に変更するための操作スイッチとしてフォーカススイッチ１７ａ、ズームスイッチ１７ｂが設けられている。そこで、観察状態検出手段をフォーカススイッチ１７ａ、ズームスイッチ１７ｂのＯＮ、ＯＦＦ信号を検出する回路で構成し、フォーカス、ズームの動作、停止状態に応じて、図５、図７、図８に示した調光制御の切換えと同様の調光制御手段による調光制御の切換えを行うようにしてもよい。このようにしても、観察状態検出手段をグリップスイッチ１１のＯＮ、ＯＦＦの信号を検出する回路で構成した場合と同様の効果が得られる。

また、第一実施形態〜第三実施形態の医療用観察装置において、アーム３の各関節９ａ〜９ｆを、電動で微動させることによって鏡体２の観察視野を微動させるためのアーム微動手段（図示省略）をさらに備え、観察状態検出手段が、回路内においてアーム微動手段を駆動するためのアーム微動スイッチのＯＮ、ＯＦＦの信号を検出するようにしてもよい。

さらには、第一実施形態〜第三実施形態の医療用観察装置における観察状態検出手段を、支持部の動作制御信号を検出する回路で構成してもよい。例えば、鏡体支持アーム３の移動や振動などの動作状態を検出するための検出手段（図示省略）を備えておき、その検出手段で得られた信号に基づいて、観察状態を検出するようにしてもよい。

また、第一実施形態〜第三実施形態の医療用観察装置における調光制御手段による調光制御の切換え処理を任意に組み合わせてもよい。

第四実施形態
図９は本発明の第四実施形態にかかる医療用観察装置の全体構成を示す説明図、図１０は図９の医療用観察装置における観察部位近傍の説明図であり、(a)は断面図、(b)は観察手段の観察視野を通して観察部位をみた図である。

第四実施形態の医療用観察装置は、観察手段としての鏡体２と、調光手段（図９において省略）と、画像表示部としての３Ｄモニタ４と、医療器具としてのシース２１と、観察手段と医療器具との相対位置を検出する相対位置検出手段と、観察視野内相対位置演算手段と、調光範囲演算手段と、調光範囲制御手段を有している。
鏡体２、３Ｄモニタ４の構成は、第一〜第三実施形態の医療用観察装置におけるものと略同じである。
調光手段は、ＣＣＵ１６’に内蔵された調光制御回路で構成されている。調光制御回路は、被写体像の明るさを測光して調光制御する。
シース２１は、内視鏡手術用の外套管であり、ステンレスなどの素材を用いて環状に形成されている。患者２２における術部の入り口より体内に挿し込まれている。図９中、２３は術部において観察対象となっている部位（患部）である。

相対位置検出手段は、マーカ１９，２０，２６と、デジタイザ２４と、コンピュータ２８とで構成されている。マーカ１９は鏡体２に、マーカ２０はシース２１に、マーカ２６は患者２２に、夫々取り付けられている。また、マーカ１９，２０，２６は、夫々、３点の指標を備えている。デジタイザ２４は赤外線カメラ２５ａ，２５ｂを備えている。赤外線カメラ２５ａ，２５ｂは、夫々のマーカの指標を撮像する。コンピュータは、赤外線カメラ２５ａ，２５ｂによって撮像された夫々のマーカの指標位置を用いて、三角法の原理を用いて鏡体２、シース２１、患者２２の夫々の位置を演算するとともに、これらの相対的位置を演算する機能を備えている。ここでは、患者２２の位置を基準として、鏡体２及びシース２１の相対位置を演算するものとする。

調光範囲演算手段は、コンピュータ２８で構成されている。
コンピュータ２８は、鏡体２と接続しており、焦準距離や倍率を基に鏡体２の観察視野の大きさを演算する機能を備えている。
またコンピュータ２８には、シース２１の外形情報とマーカ２０の取り付け位置情報が予め記録されている。そして、コンピュータ２８は、鏡体２とシース２１の相対的位置から、鏡体２の観察視野内におけるシース２１の位置・姿勢を演算する機能も備えている。
そして、コンピュータ２８は、画像表示部４に画像として表示された鏡体２の観察視野がシース２１と重ならない部分２７を基にその部分の内部にとりうる最大の円形領域を演算し、演算した円形領域２９を調光エリアとしてＣＣＵ１６’に送信する。
調光範囲制御手段は、ＣＣＵ１６’に内蔵されている調光制御回路を介して、調光エリア２９のみを対象として明るさを測定し、調光するように制御する回路で構成されている。

第四実施形態の医療用観察装置によれば、観察視野におけるシースなどの反射する処置具の相対的位置を演算し、その他の患者が映っている部分のみで調光を行うようにしたので、不必要な光を測光することがなく正確な測光が可能となる。

なお、第四実施形態の医療用観察装置では、観察視野におけるシースなどの反射する処置具の相対的位置を演算することによって、調光エリアを自動的に算出されるようにしたが、本発明の医療用観察装置は、これに限定されるものではなく、例えば、観察者が、マウスなどのポインタ等の調光範囲指定手段を介して設定できるようにしてもよい。また、その場合の調光エリアは、所定の領域でも、あるいは、所定のスポットであってもよい。

第五実施形態
図１１は本発明の第六実施形態にかかる医療用観察装置の概略構成を示すブロック図である。
第五実施形態の医療用観察装置は、観察手段２と、調光手段（図１１において省略）と、画像表示部４と、調光範囲設定手段と、調光範囲制御手段を有している。
鏡体２、３Ｄモニタ４の構成は、第一〜第三実施形態の医療用観察装置におけるものと略同じである。
調光手段は、ＣＣＵ１６”に内蔵された調光制御回路で構成されている。調光制御回路は、被写体像の明るさを測光して調光制御する。

調光範囲設定手段は、画面表示部４に表示されたポインタと、フットスイッチ１７’で構成されている。フットスイッチ１７’は、その操作により、画面表示部４に表示されたポインタを所望の位置に移動させることができるように構成されている。そして、第五実施形態の医療用観察装置では、フットスイッチ１７'を介して位置が調整された画面表示部４に表示されたポインタの位置を調光ポイントとしてＣＣＵ１６”に送信する。
調光範囲制御手段は、ＣＣＵ１６”に内蔵されている調光制御回路を介して、調光ポイントのみを対象として明るさを測定し、調光するように制御する回路で構成されている。

第五実施形態の医療用観察装置によれば、観察視野における部分のうち観察に必要な調光ポイントのみをスポット測光し、調光するようにしたので、不必要な光を測光することがなく極く微細な部位での正確な測光が可能となる。また、フットスイッチを介して調光ポイントの位置を設定できるようにしたので、手術者に対する操作の煩わしさを極力軽減することができる。

なお、第五実施形態の医療用観察装置においては、さらに、調光手段による測光を指示する測光指示手段を有するとともに、調光手段は、測光指示手段による測光指示がされる度に測光を１回行うとともに、次の測光指示がされるまでの間は、直前の測光値に基づいて調光制御を行う機能を有するのが好ましい。
このようにすれば、設定した調光ポイントの部位に処置を行うために使用される処置具からの反射光が観察鏡体２内部の撮像素子に不意に入射しても、所望の部位における画像が暗くなるのを防ぐことができる。
なお、このような構成は、第四実施形態の医療用観察装置に適用しても有効である。

以上の各実施形態にかかる医療用観察装置の説明からもわかるように、本発明の医療用観察装置は、特許請求の範囲に記載のものに限定されず、次のような特徴も備えている。

（１）前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段の測光開始から調光開始までの処理時間を異ならせる機能を有することを特徴とする請求項５に記載の医療用観察装置。

（２）前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段の調光開始から調光終了までの処理時間を異ならせる機能を有することを特徴とする請求項５に記載の医療用観察装置。

（３）前記処理時間を設定するための入力手段を備えたことを特徴とする請求項５、上記（１）、（２）のいずれかに記載の医療用観察装置。

（４）前記支持部の操作信号及び／又は動作制御信号が、前記支持部における前記観察手段を支持する関節を固定・解除する制御信号であることを特徴とする請求項６に記載の医療用観察装置。

（５）前記支持部を操作するときの操作信号及び該支持部の動作制御信号又は該支持部を操作するときの操作信号若しくは該支持部の動作制御信号が、前記観察手段の観察視野を電動で微動させるための制御信号であることを特徴とする請求項６に記載の医療用観察装置。

（６）前記観察状態検出手段が、前記観察手段の位置・姿勢を検出する位置検出装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の医療用観察装置。

（７）前記観察手段を操作するときの操作信号及び該観察手段の動作制御信号又は該観察手段を操作するときの操作信号若しくは該観察手段の動作制御信号が、前記対物レンズの移動に伴う焦準駆動信号であることを特徴とする請求項７に記載の医療用観察装置。

（８）前記観察手段が、変倍レンズを有し、前記観察手段を操作するときの操作信号及び該観察手段の動作制御信号又は該観察手段を操作するときの操作信号若しくは該観察手段の動作制御信号が、前記変倍レンズの移動に伴う焦準駆動信号であることを特徴とする請求項７に記載の医療用観察装置。

（９）前記観察手段が、立体像を撮像可能な光学系を有することを特徴とする請求項１〜７、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の医療用観察装置。

（１０）前記観察手段が、少なくとも二つの撮像素子を有し、前記調光手段が、前記少なくとも二つの撮像素子のうちの少なくとも一つの撮像素子を介して前記被写体像の明るさを測光することを特徴とする請求項１〜７、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の医療用観察装置。

（１１）対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、前記撮像素子を介して撮像された画像を表示する画像表示部と、前記観察手段の観察視野内で術部に固定して使用する医療器具と、前記観察手段と前記医療器具との相対位置を検出する相対位置検出手段と、前記相対位置検出手段を介して検出された前記観察手段と前記医療器具との相対位置に基づいて、前記画像表示部に表示された画像上での前記観察手段の観察視野内における前記医療器具の位置を演算する観察視野内相対位置演算手段と、前記観察視野内相対位置演算手段を介して演算された前記観察手段の観察視野内における前記医療器具の位置に基づいて、前記画像表示部に画像として表示された前記観察手段の観察視野内の被写体に対する前記調光手段による測光〜調光制御範囲を演算する調光範囲演算手段と、前記調光範囲演算手段を介して演算された範囲に対してのみ測光〜調光制御するように、前記調光手段を制御する調光範囲制御手段を有することを特徴とする医療用観察装置。

（１２）対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、前記撮像素子を介して撮像された画像を表示する画像表示部を有する医療用観察装置において、前記画像表示部に表示された前記観察手段の観察視野内における前記調光手段による所望の測光〜調光制御範囲を設定する調光範囲設定手段と、前記観察手段の観察視野内における前記調光範囲設定手段を介して設定した範囲に対してのみ測光〜調光制御するように、前記調光手段を制御する調光範囲制御手段を有することを特徴とする医療用観察装置。

（１３）前記調光範囲設定手段を介して設定する範囲が、前記画像表示部に表示された前記観察手段の観察視野内における所定のポイントであることを特徴とする上記（１２）に記載の医療用観察装置

（１４）前記調光手段による測光を指示する測光指示手段を有し、
前記調光手段は、前記測光指示手段による測光指示がされる度に測光を１回行うとともに、次の測光指示がされるまでの間は、直前の測光値に基づいて調光制御を行う機能を有することを特徴とする上記（１２）又は（１３）に記載の医療用観察装置。

（１５）前記観察手段が、手術用顕微鏡又は内視鏡であることを特徴とする請求項１〜７、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の医療用観察装置。

本発明の医療用観察装置は、手術に際し撮像した電子画像を画面に表示して観察を行う手術用顕微鏡等を用いる医療、医学の分野に有用である。

本発明の第一実施形態にかかる医療用観察装置の全体構成を示す説明図である。 図１の医療用観察装置における内部の構成を示す説明図である。 図１の医療用観察装置における観察手段及び支持部を示す説明図である。 図１の医療用観察装置における画像表示装置の要部の構成を示す説明図である。 図１の医療用観察装置における調光手段による測光、調光の制御処理手順を示すフローチャートであり、(a)はその一例を示すフローチャート、(b)は(a)の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態にかかる医療用観察装置の要部の構成を示す説明図である。 図６の医療用観察装置における調光手段による測光、調光の制御処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第三実施形態にかかる医療用観察装置の要部説明図であり、(a)は調光手段による測光、調光の制御処理手順を示すフローチャート、(b)は調光の範囲を示す説明図である。 本発明の第四実施形態にかかる医療用観察装置の全体構成を示す説明図である。 図９の医療用観察装置における観察部位近傍の説明図であり、(a)は断面図、(b)は観察手段の観察視野を通して観察部位をみた図である。 本発明の第六実施形態にかかる医療用観察装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 医療用観察装置
２ 鏡体（観察手段）
３ 鏡体支持アーム（支持部）
４ ３Ｄモニタ（画像表示部）
５ モニタ支持アーム
６ 術部（患部）
７ 術者
８ 架台
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ 関節
９ａ’、９ｂ’、９ｃ’、９ｄ’、９ｅ’ アーム部材
１０ グリップ
１１ グリップスイッチ
１２ 対物レンズ
１３Ｌ、１３Ｒ ズーム光学系
１４Ｌ、１４Ｒ 結像レンズ
１５Ｌ、１５Ｒ ＣＣＤ
１６、１６’、１６” ＣＣＵ（カメラコントロールユニット）
１７、１７’ フットスイッチ
１７ａ フォーカススイッチ
１７ｂ ズームスイッチ
１８ メモリ
１９、２０、２６ マーカ
２１ シース
２２ 患者
２３ 患部
２４ デジタイザ
２５ａ、２５ｂ 赤外線カメラ
２７ 画像表示部４に画像として表示された鏡体２の観察視野がシース２１と重ならない部分
２８ コンピュータ
２９ 円形領域（調光エリア）

Claims (7)

1. 対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、
   前記観察手段を所望の位置に移動・固定可能に支持する支持部と、
   前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、
   前記観察手段の観察視野の変動・停止状態を検出する観察状態検出手段と、
   前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、該観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態が検出されているときよりも前記観察視野の停止状態が検出されているときのほうが該被写体像の調光状態の変動が抑えられるように、異なる制御に切換える調光制御切換え手段と、
   を有することを特徴とする医療用観察装置。
2. 前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、前記調光手段を介して測光された前記被写体像の明るさを記憶する明るさ記憶手段を有し、
   前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の停止状態が検出されている間、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、前記明るさ記憶手段を介して記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有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. 対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、
   前記観察手段を所望の位置に移動・固定可能に支持する支持部と、
   前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、
   前記観察手段の観察視野の変動・停止状態を検出する観察状態検出手段と、
   前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を異なる制御に切換える調光制御切換え手段と、
   前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、前記調光手段を介して測光された前記被写体像の明るさを記憶する明るさ記憶手段を有し、
   前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の停止状態が検出されている間、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、前記明るさ記憶手段を介して記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有し、
   前記明るさ記憶手段に記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御が、前記調光手段による調光を、該明るさ記憶手段を介して記憶された該被写体像の明るさに対応した一定の明るさに固定する制御であることを特徴とする医療用観察装置。
4. 対物レンズを介して被写体像を撮像する、少なくとも一つの撮像素子を備えた観察手段と、
   前記観察手段を所望の位置に移動・固定可能に支持する支持部と、
   前記被写体像の明るさを測光して調光制御する調光手段と、
   前記観察手段の観察視野の変動・停止状態を検出する観察状態検出手段と、
   前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を異なる制御に切換える調光制御切換え手段と、
   前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態から停止状態への変化が検出されたときの、前記調光手段を介して測光された前記被写体像の明るさを記憶する明るさ記憶手段を有し、
   前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の停止状態が検出されている間、前記調光手段による前記被写体像の調光制御を、前記明るさ記憶手段を介して記憶された前記被写体像の明るさに基づく制御に切換える機能を有し、
   前記明るさ記憶手段に記憶された前記被写体像の明るさに基づいた制御が、前記調光手段による調光可能範囲を、該明るさ記憶手段を介して記憶された該被写体像の明るさを基準とした所定範囲の明るさに制限する制御であることを特徴とする医療用観察装置。
5. 前記調光制御切換え手段は、前記観察状態検出手段による観察状態の検出結果に応じて、前記調光手段の測光から調光終了に要する処理時間を、該観察状態検出手段を介して前記観察手段の観察視野の変動状態が検出されているときよりも前記観察視野の停止状態が検出されているときのほうが長くなるように、異ならせる機能を有することを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の医療用観察装置。
6. 前記観察状態検出手段が、前記支持部の操作信号及び／又は動作制御信号を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の医療用観察装置。
7. 前記観察状態検出手段が、前記観察手段の操作信号及び／又は動作制御信号を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の医療用観察装置。

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