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【発明の名称】 被検体観察装置
【発明者】 【氏名】星野 義亜

【氏名】▲高▼橋 俊一郎

【氏名】石川 朝規

【氏名】深谷 孝
【要約】 【課題】より安全で確実な手術が行える手術用顕微鏡装置を提供する。

【解決手段】被検体像を撮像する撮像装置１０と、画像信号に基づき被検体像を表示可能な液晶モニタ１７ａ、１７ｂを有し、撮像装置１０の撮像軸に対して任意の周方向位置に移動可能なＦＭＤ４と、周方向位置上でＦＭＤ４が第１の領域に位置したときに適合する第１の表示形態の第１の画像信号を生成すると共に、ＦＭＤ４が第２の領域に位置したときに適合する第２の表示形態の第２の画像信号を生成可能な画像回転装置１２と、ＦＭＤ４が第１の領域に位置したときに液晶モニタ１７ａ、１７ｂに第１の画像信号に基づく第１の画像を表示させ、ＦＭＤ４が第２の領域に位置したときに液晶モニタ１７ａ、１７ｂに第２の画像信号に基づく第２の画像を表示させるように画像信号を出力する画像切り換え回路１３とを具備する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被検体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に移動可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が第１の領域に位置したときに適合する第１の表示形態の第１の画像信号を生成すると共に、前記表示手段が第２の領域に位置したときに適合する第２の表示形態の第２の画像信号を生成可能な画像信号生成手段と、前記表示手段が前記第１の領域に位置したときに前記表示部に前記第１の画像信号に基づく第１の画像を表示させ、前記表示手段が前記第２の領域に位置したときに前記表示部に前記第２の画像信号に基づく第２の画像を表示させるように画像信号を出力する画像信号出力手段と、を具備したことを特徴とする被検体観察装置。
【請求項２】 被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被検体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に移動可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が位置する位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記表示手段が前記周方向位置上で第１の領域に位置したときに適合する第１の表示形態の第１の画像信号を生成すると共に、前記表示手段が第２の領域に位置したときに適合する第２の表示形態の第２の画像信号を生成可能な画像信号生成手段と、前記位置情報検出手段の検出出力に基づき、前記表示手段が第１の領域に位置したときに前記表示部に前記第１の画像信号に基づく第１の画像を表示させ、前記表示手段が前記第２の領域に位置したときに前記第２の画像信号に基づく第２の画像を表示させるよう画像信号を出力する画像信号出力手段とを具備したことを特徴とする被検体観察装置。
【請求項３】 被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被検体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に位置可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が位置する位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手段の検出出力に基づき、前記表示手段が前記周方向位置上の所定の位置に位置したときに、当該位置に適合する表示形態の画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記画像信号生成手段で生成された画像信号を前記表示手段に出力する画像信号出力手段と、を具備したことを特徴とする被検体観察装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被検体観察装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より種々の被検体観察装置が知られている。特開平３−３９７１１号公報は、被観察体を観察するための対物光学系と、少なくとも一つの接眼光学系とを備えた顕微鏡において、対物光学系による被観察体の結像位置に受光面を有する撮像手段によって撮像された像を表示手段に表示し、接眼光学系によって表示される像を観察する構成を開示している。
【０００３】また、特開平４−１６６１４６号公報は、微細部位を拡大する顕微鏡と、この顕微鏡の接眼レンズ部に取り付けた拡大画像の撮影装置と、この撮影装置と連結した画像表示装置と、この画像表示装置と連結し表示画像の焦点距離を遠方にするレンズ系と、このレンズ系と連結した表示装置を手術者の顔前に映し出させる反射光と、画像表示装置、レンズ系、反射鏡を頭部に固定するための固定具とからなるマイクロサージャリ用表示装置を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際にマイクロサージャーリーを行う場合には、術者は単独で手術を行うのではなく助手と共に手術を行う場合が多い。この場合助手は、手術器具の受け渡しや術部への水かけ等の作業を行うために術者と同等な手術部位の拡大観察像を観察することが望ましい。
【０００５】しかし、前述した特開平３−３９７１１号公報及び特開平４−１６６１４６号公報に記載の被検体観察装置では、助手が術者と同様の表示装置を装着したとしても、術者と同じ観察方向からの拡大観察画像しか得られないという問題がある。すなわち、通常、マイクロサージャリーの手術部位は非常に小さく助手が術者と同じ位置に立つことは不可能であるため、術者と助手の観察方向は一致することがない。このため、助手は術部に対して常に異なった方向からの拡大観察像で作業を行うことになるため、作業が容易でないばかりか、ほとんど手術に参加することができない。
【０００６】また、前述した特開平３−３９７１１号公報及び特開平４−１６６１４６号公報に記載の被検体観察装置では、術者が手術用顕微鏡の光学観察像を一切観察することが出来ないという問題がある。現状の表示装置における表示能力は、飛躍的に向上しているが、まだまだ光学観察像には及ばない。術者が電子画像による観察像しか観察できないと微細な組織などを見落としてしまう可能性があるが、これは術者の疲労を招くものであり、ひいては手術時間の増加の原因ともなる。
【０００７】本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、顕微鏡観察手術における助手位置の自由度を向上させると共に、術部に対してどのような位置で作業を行ったとしても、常に自身の方向と拡大観察像の方向を一致させることにより、より安全で確実な手術が行える被検体観察装置を提供することにある。
【０００８】また、本発明の他の目的は、術者が手術部位や進行状況に応じて、解像度の高い光学観察像と位置自由度の高い電子画像観察像のいずれか一方を選択可能にして、手術の疲労度の低減及び手術時間の短縮を実現できる被検体観察装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、第１の発明に係る被検体観察装置は、被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被検体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に移動可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が第１の領域に位置したときに適合する第１の表示形態の第１の画像信号を生成すると共に、前記表示手段が第２の領域に位置したときに適合する第２の表示形態の第２の画像信号を生成可能な画像信号生成手段と、前記表示手段が前記第１の領域に位置したときに前記表示部に前記第１の画像信号に基づく第１の画像を表示させ、前記表示手段が前記第２の領域に位置したときに前記表示部に前記第２の画像信号に基づく第２の画像を表示させるように画像信号を出力する画像信号出力手段とを具備する。
【００１０】また、第２の発明に係る被検体観察装置は、被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被検体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に移動可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が位置する位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記表示手段が前記周方向位置上で第１の領域に位置したときに適合する第１の表示形態の第１の画像信号を生成すると共に、前記表示手段が第２の領域に位置したときに適合する第２の表示形態の第２の画像信号を生成可能な画像信号生成手段と、前記位置情報検出手段の検出出力に基づき、前記表示手段が第１の領域に位置したときに前記表示部に前記第１の画像信号に基づく第１の画像を表示させ、前記表示手段が前記第２の領域に位置したときに前記第２の画像信号に基づく第２の画像を表示させるよう画像信号を出力する画像信号出力手段とを具備する。
【００１１】また、第３の発明に係る被検体観察装置は、被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被検体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に位置可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が位置する位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手段の検出出力に基づき、前記表示手段が前記周方向位置上の所定の位置に位置したときに、当該位置に適合する表示形態の画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記画像信号生成手段で生成された画像信号を前記表示手段に出力する画像信号出力手段とを具備する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の被検体観察装置を適用した手術用顕微鏡について詳細に説明する。
【００１３】（第１の実施形態）図１〜図３に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。
【００１４】（構成）図１は本実施形態の概略構成を示す図である。鏡体１には術者が術部の立体拡大光学観察画像を観察するための双眼観察鏡筒２が接続されている。また鏡体１の側面には、それぞれ異なった方向に、例えばフォトダイオードである光−電流変換素子３ａ，３ｂ，３ｃが設置されている。鏡体１の近傍には助手もしくは介助者が頭部に装着して使用する表示手段としてのＦＭＤ（フェイスマウントディスプレー）４が用意されている。本実施形態ではＦＭＤ４は、後述する撮像装置の撮像軸に対して任意の周方向位置に位置可能であるとする。
【００１５】図２は本実施形態の手術用顕微鏡の鏡体部の構成を示す図である。鏡体１の内部には、左右共通の対物レンズ５、左右一対のズーム光学系６ａ，６ｂ、光束を分割するビームスプリッタ７ａ，７ｂ及び図示しない光源装置からの照明光を術部Ｐに導くための、図示しない照明光学系が設けられている。一方ビームスプリッタ７ａ，７ｂの透過側には術者が術部Ｐの立体拡大光学観察画像を観察するための双眼観察鏡筒２が接続されている。またビームスプリッタ７ｂの撮影側には結像レンズ８が配設されており、ミラー９にて反射された観察光は撮像手段としての撮像装置１０上に結像するように構成されている。
【００１６】図３は、本実施形態の手術用顕微鏡の電気的構成を示す図である。鏡体１内に設けられた撮像装置１０は色分解プリズムとＲ撮像素子、Ｇ撮像素子、Ｂ撮像素子とから構成されその電気信号は、画像信号を生成するための画像生成回路１１、画像信号の観察方向を変換するための画像回転回路１２（画像処理手段）を経て画像切り換え回路１３（画像送信手段）に入力するように構成されている。画像切り換え回路１３にて選択された画像信号は、電気的な導通を有する接続ケーブル１８を介してＦＭＤ４に向けて送信される。
【００１７】一方、光−電流変換素子３ａ，３ｂ，３ｃから出力された電流においても、電気的な処理に十分なレベルにまで増幅するための増幅回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを経て画像切り換え回路１３に入力するように構成されている。
【００１８】またＦＭＤ４内には、接続ケーブル１８からの画像信号を受信し表示するための左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂ（画像受信手段）が設けられている。更にはＬＥＤである電流−光変換素子１４が、発光するための発光素子ドライバ回路１６に接続されている。
【００１９】（作用）手術用顕微鏡の使用時、即ち術者が術部Ｐを観察する場合には、図示しない光源装置及び照明光学系を経由して、鏡体１から射出された照明光は対物レンズ５により術部Ｐに集光する。
【００２０】術部Ｐからの反射光は、対物レンズ５に入射したのち、左右一対のズーム光学系６ａ，６ｂにより術者の所望の観察倍率に変換された後、ビームスプリッタ７ａ，７ｂにそれぞれ入射する。
【００２１】ビームスプリッタ７ａ，７ｂでは、それぞれ左右の光束を術者観察用及び助者観察用の２系統に分割する。透過した術者観察用の左右一対の観察光は双眼観察鏡筒２に入射し、図示しない結像レンズ及び接眼レンズにて１回結像したのち、更に拡大されて術者の左右眼に入射する。これにより術者は術部Ｐを立体観察することが可能となる。
【００２２】一方ビームスプリッタ７ｂで助手観察用に分割された観察光は、撮影光学系へと入射する。具体的には、結像レンズ８にて投影倍率を決定した後、ミラー９にて観察像の向きを変換された後に撮像装置１０上に結像する。
【００２３】次に、撮像装置１０に入射した観察光の電気的処理について説明する。
【００２４】撮像装置１０に入射した観察光は、色分解プリズムにより、色調別にＲ撮像素子、Ｇ撮像素子及びＢ撮像素子に入力される。このＲＧＢ画像情報は画像生成装置１１に導かれ画像信号に変換される。
【００２５】画像信号生成手段としての画像回転回路１２は、例えばデジタルスキャンコンバータで構成され、本実施形態では入力された画像信号を３種類の異なった観察方向の画像として生成するため、以下の処理を行う。
【００２６】（１）助手が術者の右側に位置した場合の画像（領域Ｄ）→画像を１８０°回転処理（２）助手が術者の向かい側に位置した場合の画像（領域Ｅ）→画像を９０°反時計まわりに回転処理（３）助手が術者の左側に位置した場合の画像（領域Ｆ）→処理なし（そのまま映像信号を出力）
画像信号出力手段としての画像切り換え回路１３は、画像回転回路１２にて生成された３種類の画像信号のいずれかの信号を選択し、ＦＭＤ４へと接続ケーブル１８を介して画像信号を出力する。ＦＭＤ４に出力される画像信号は、これを装着する助手もしくは介助者の位置によって観察方向が異なるため、常にＦＭＤ４の位置を検出して最適な画像選択して出力する。
【００２７】具体的には、ＦＭＤ４内には例えばＬＥＤである電流−光変換素子１４及び駆動手段である発光素子ドライバ回路１６が内蔵されているため、常にＦＭＤ４の位置を伝達すべく光信号を発している。
【００２８】一方、鏡体１の表面部に設けられた光−電流変換素子３ａ，３ｂ，３ｃは、ＦＭＤ４内に設けられた電流−光変換素子１４からの光信号を受信し、光信号の光量に応じたレベルの電流を発生する。ＦＭＤ４からの光信号は指向性が強いため、領域Ｄに存在する場合は３ａ、領域Ｅでは３ｂ、領域Ｆでは３ｃと、光信号を受光する素子は領域によって決まっている。
【００２９】光−電流変換素子３ａ，３ｂ，３ｃからの電気信号は、増幅回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃにより演算に必要なレベルまで増幅された後、画像切り換え回路１３へ入力される。
【００３０】位置情報検出手段としての画像切り換え回路１３は、増幅回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃからの電気信号に基づいてＦＭＤ４の位置を検出して出力すべき画像信号を決定する。すなわち、（１）増幅回路１５ａから入力→領域ＤにＦＭＤ４があると判断し、画像を１８０°回転処理したものを出力（２）増幅回路１５ｂから入力→領域ＥにＦＭＤ４があると判断し、画像を９０°反時計まわりに回転処理したものを出力（３）増幅回路１５ｃから入力→領域ＦにＦＭＤ４があると判断し、そのままの画像信号を出力画像切り換え回路１３から選択され送信された画像信号は接続ケーブル１８を通じて、左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂにより受信される。左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂではこの画像信号を画像として再生する。
【００３１】以上のような作用により、ＦＭＤ４の装着者である助手もしくは介助者は鏡体１に対してどのような方向に位置していても、常に観察方向と自身の向きが一致した術部Ｐの拡大観察画像を見ることが可能となる。
【００３２】（効果）上記した第１実施形態によれば次の効果を有する。
【００３３】本実施形態では、助手もしくは介助者は術部に対してどのような位置から作業を行う場合においても、常に観察方向と自身の向きが一致した術部の画像を観察することが可能である。
【００３４】また、手術の進行に合わせてやむをえず助手が術中に位置を変更しなければならない場合があるが、このような場合においても何ら操作を行わなくても、常に観察方向と自身の向きが一致した術部の画像を観察することが可能となるため、効率的な手術を行うことができるという効果を有する。
【００３５】更には助手が複数存在するような大規模な手術においても、すべての助手が観察方向と自身の向きが一致した術部の画像を観察することが可能であるため、手術手技の教育用システムとしても多大なる効果を有する。
【００３６】なお、本実施形態では、画像を伝達する手段として電気的な導通を有する接続ケーブルでの例を示したが、例えば画像送受信手段としてＬＥＤ及びフォトダイオードを用いた光信号による光学的な送受信を、空気中もしくはガラスファイバーによって行った場合においても同等の効果を有する。あるいは、画像送受信手段として電波を用いた電磁波を介した送受信を、空気中で行った場合においても同等の効果を有することは言うまでもない。
【００３７】（第２の実施形態）図４〜図７に基づいて本発明の第２実施形態を説明する。但し、第１実施形態と同一の構成は、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３８】（構成）図４は本実施形態の概略構成を示す図である。鏡体１には術者が術部の立体拡大光学観察画像もしくは立体拡大電子観察画像を観察するための光学／電子画像観察鏡筒３０が接続されている。
【００３９】光学／電子画像観察鏡筒（ファインダー）３０は、術者が装着可能とすべく図７に示すような頭部装着手段４１を有している。また鏡体１の側面には、それぞれ異なった方向に、鋭い指向性を有する微弱電波発信手段であるホーンアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ（画像送信手段）が設置されている。鏡体１の近傍には助手もしくは介助者が頭部に装着して使用するＦＭＤ４が用意されている。
【００４０】図５は本実施形態の手術用顕微鏡の鏡体部の構成を示す図である。鏡体１の内部には、全光束共通の対物レンズ５、３本のズーム光学系６ａ，６ｂ，６ｃ、光束を分割するビームスプリッタ７ａ，７ｂ，７ｃ及び図示しない光源装置からの照明光を術部Ｐに導くための、図示しない照明光学系が設けられている。一方ビームスプリッタ７ａ，７ｂの透過側には術者が術部Ｐの立体拡大光学観察画像もしくは立体拡大電子観察画像を観察するための光学／電子画像観察鏡筒３０が接続されている。
【００４１】鏡体１と光学／電子画像観察鏡筒３０は、着脱が容易で再装着時に確実な位置決めが行える例えばメスアリである凹側接続手段３５（着脱手段）及びオスアリである凸側接続手段３６（着脱手段）により、着脱自在な構成となっている。
【００４２】光学／電子画像観察鏡筒３０には、左右一対で観察光束中に挿脱可能に配設されている切り換えミラー３２ａ，３２ｂ（切り換え手段）、結像レンズ３３ａ，３３ｂ、接眼レンズ３４ａ，３４ｂが、左右光束中に順次配設されている。切り換えミラー３２ａ，３２ｂは回転軸Ｃを中心とする回転運動が可能なように構成されており、図中実線の位置から破線の位置まで図示しない入力手段により切り換え可能となっている。
【００４３】一方、光学／電子画像観察鏡筒３０内には立体拡大電子観察画像用として、左右一対の液晶モニタ４２ａ，４２ｂ、全反射ミラーであるミラー４３ａ，４３ｂ及び投影レンズ４４ａ，４４ｂも内蔵されている。
【００４４】鏡体１内のビームスプリッタ７ａ，７ｂ，７ｃの反射側には結像レンズ８ａ，８ｂ，８ｃ、ミラー９ａ，９ｂ，９ｃが設けられており、撮像手段である撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ上に観察方向の異なった観察像が結像するよう構成されている。
【００４５】図６は本実施形態の手術用顕微鏡の電気的構成を示す図である。鏡体１内に設けられた撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃには画像生成回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、変調手段である前処理回路４５が接続されている。前処理回路（画像処理手段）にて電波化された画像信号は、増幅回路３７ａ，３７ｂ，３７ｃを経由し、ホーンアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに入力するように構成されている。一方で画像生成回路１１ａ，１１ｃからの画像信号は、液晶モニタ４２ａ，４２ｂにも出力されている。またＦＭＤ４内には、受信用アンテナ３８（画像受信手段）、変換された電流を復調に十分なレベルにまで増幅するための増幅回路３９、入力された電気信号を整流するための検波回路４０及び復調手段である後処理回路１６及び画像を表示するための左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂが設けられている。
【００４６】（作用）手術用顕微鏡の使用時、即ち術者が術部Ｐを観察する場合には、図示しない光源装置及び照明光学系を経由して、鏡体１から射出された照明光は対物レンズ５により術部Ｐに集光する。
【００４７】術部Ｐからの反射光は、対物レンズ５に入射したのち、３本のズーム光学系６ａ，６ｂ，６ｃにより術者の所望の観察倍率に変換された後、ビームスプリッタ７ａ，７ｂ，７ｃにそれぞれ入射する。
【００４８】ビームスプリッタ７ａ，７ｂ，７ｃでは、それぞれ左右の光束を術者観察用及び撮像用の２系統に分割する。ビームスプリッタ７ａ，７ｂを透過した術者観察用の観察光は光学／電子画像観察鏡筒３０に入射し、切り換えミラー３２ａ，３２ｂ（図５中破線位置に退避）の側面を通過したのち、結像レンズ３３ａ，３３ｂ及び接眼レンズ３４ａ，３４ｂにて１回結像したのち、更に拡大されて術者の左右眼に入射する。これにより術者は術部Ｐを光学画像として立体観察することが可能となる。
【００４９】一方、ビームスプリッタ７ａ，７ｂ，７ｃで撮像用に分割された観察光は、それぞれ結像レンズ８ａ，８ｂ，８ｃにて投影倍率を決定した後、ミラー９ａ，９ｂ，９ｃにて観察像の向きを変換された後に撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ上に結像する。
【００５０】次に、撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃに入射した観察光受光時の電気的処理について説明する。
【００５１】撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃに入射した観察光は、内部の色分解プリズムにより、色調別にＲ撮像素子、Ｇ撮像素子及びＢ撮像素子に入力する。このＲＧＢ画像情報は画像生成装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃに導かれ画像信号に変換される。
【００５２】画像生成装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃにて生成された３種類の画像信号は前処理回路４５にて、フレーミング（フレーム構造化）、信号レベルの変換及びＦＭ変調などの前処理を施されたのち、増幅回路３７ａ，３７ｂ，３７ｃにて微弱電波として伝達するために必要な空中線出力に増幅された後、ホーンアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにて空間へと放出される。
【００５３】ホーンアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃから放出された電波は、鋭い指向性を有しているため、領域ＤとＥの境界付近及び領域Ｅと領域Ｆの境界付近においてもほとんど混在することがない。
【００５４】一方ＦＭＤ４は助手もしくは介助者が装着するため、手術中は領域Ｄ〜Ｆのいずれかに位置することになる。ＦＭＤ４に設けられた受信用アンテナ３８は、送信側アンテナであるホーンアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃのいずれかにより空間に放出された電波を受信する。この電波信号は増幅回路３９により映像信号化に必要なレベルまで増幅された後、検波回路４０を経て後処理回路１６へと入力する。
【００５５】検波回路４０は、受信した信号を電気信号として整流するための回路であり、後処理回路１６では整流された電気信号をデフレーミング（フレーム構造の解体・復元）や信号レベルの変換などの後処理を行い、元信号と同様な画像信号に復元されたのち、左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂにより画像として再生する。これにより装着者である助手もしくは介助者は鏡体１に対してどのような方向に位置していても、常に観察方向の一致した術部Ｐの拡大観察画像を見ることが可能となる。
【００５６】一方、症例によっては術者が光学／電子画像観察鏡筒３０を見ながら手術するのには、患者及び手術用顕微鏡の位置の物理的な制約により、最適なポジションを取ることが難しい場合がある。
【００５７】このような場合、術者は光学／電子画像観察鏡筒３０に設けられている凸側接続手段３６を、鏡体１側の凹側接続手段３５から取り外して、頭部装着手段４１により術者自身の頭に装着する。この場合、術者は同時に図示しない入力手段により切り換えミラー３２ａ，３２ｂを図５中の実線位置に切り換えておく。画像生成装置１１ａ，１１ｃからの画像信号は、有線にて光学／電子画像観察鏡筒３０にも接続されているため、術部Ｐの拡大電子観察画像は、液晶モニタ４２ａ，４２ｂに表示されることになる。
【００５８】液晶モニタ４２ａ，４２ｂに表示された拡大電子観察画像は、ミラー４３ａ，４３ｂにより像の向きを修正された後、投影レンズ４４ａ，４４ｂにてアフォーカル光に変換される。切り換えミラー３２ａ，３２ｂにより光束の方向を修正された後は、結像レンズ３３ａ，３３ｂ及び接眼レンズ３４ａ，３４ｂにて１回結像したのち、更に拡大されて術者の左右眼に入射する。
【００５９】以上により、術者が光学／電子画像観察鏡筒３０を鏡体１から取り外した場合においても、術部Ｐの拡大電子観察画像を立体で観察することが可能となる。
【００６０】（効果）上記した第２実施形態によれば次の効果を有する。
【００６１】すなわち本実施形態では、第１の実施形態の効果に加えて、通常マイクロサージャリが不可能であったり非常に苦痛を強いられるようなポジショニングにおいても、観察鏡筒を取り外すことにより拡大電子観察画像を立体で観察することが可能となる。このように、術者が手術部位や進行状況に応じて、解像度の高い光学観察像と位置自由度の高い電子画像観察像のいずれか一方を選択することが可能になるので、術者の疲労度の低減及び手術時間の短縮、手術成績の向上に対して多大なる効果を有する。
【００６２】また、撮像手段を３個使用したため画像の回転などを行うための複雑な電気処理回路を必要とせずに同等の効果を発揮することが可能なため、画像の劣化が少なく高画質の拡大電子観察画像を観察することが出来るという効果を有する。
【００６３】なお、本実施形態では、画像伝達手段として電波を用いた例を示したが、例えば画像送受信手段としてＬＥＤ及びフォトダイオードを用いた光信号による伝達方式を用いても同等の効果を有する。
【００６４】（第３の実施形態）図８〜図１２に基づいて本発明の第３実施形態を説明する。但し、第１及び第２実施形態と同一の構成は、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６５】（構成）図８は本実施形態の概略構成を示す図である。鏡体１には術者が術部の立体拡大光学観察画像もしくは立体拡大電子観察画像を観察するための光学／電子画像観察鏡筒３０が接続されている。
【００６６】光学／電子画像観察鏡筒３０は、術者及び助手もしくは介助者が装着可能とすべく、頭部装着手段４１（図７）を有している。
【００６７】また鏡体１の両側面には、それぞれ異なった方向に、比較的広い指向性を有する微弱電波発信手段であるディスコーンアンテナ６０ａ，６０ｂ（画像送信手段）が設置されている。更に鏡体１には、自身の振動を検知する振動検知センサ６１（位置検出手段）が用意されている。
【００６８】この他、鏡体１の近傍には助手もしくは介助者が装着する光学／電子画像観察鏡筒３０が用意されている。
【００６９】図９は本実施形態の手術用顕微鏡の鏡体部の構成を示す図である。鏡体１の内部には、全光束共通の対物レンズ５、１対のズーム光学系６ａ，６ｂ、光束を分割するビームスプリッタ７ａ，７ｂ及び図示しない光源装置からの照明光を術部Ｐに導くための、図示しない照明光学系が設けられている。
【００７０】一方ビームスプリッタ７ａ，７ｂの透過側には術者が術部Ｐの立体拡大光学観察画像もしくは立体拡大電子観察画像を観察するための光学／電子画像観察鏡筒３０が接続されている。光学／電子画像観察鏡筒３０には、左右一対の結像レンズ３３ａ，３３ｂ、接眼レンズ３４ａ，３４ｂが、左右光束中に順次配設されている。
【００７１】鏡体１と光学／電子画像観察鏡筒３０は、例えばメスアリである凹側接続手段３５及びオスアリである凸側接続手段３６により、着脱自在な構成となっている。
【００７２】一方、光学／電子画像観察鏡筒３０内には、左右一対で観察光束中に挿脱可能に配設されている液晶モニタ６２ａ，６２ｂが図中実線の位置から破線の位置まで入力手段６３により切り換え可能に左右光束中に配設されている。この時、液晶モニタ６２ａ，６２ｂが挿入される光束の位置は、結像レンズ３３ａ，３３ｂの結像点である。
【００７３】鏡体１内のビームスプリッタ７ａ，７ｂの反対側には結像レンズ８ａ，８ｂ、ミラー９ａ，９ｂが設けられており、撮像手段である撮像装置１０ａ，１０ｂ上に、左右それぞれの術部Ｐの観察像が結像するよう構成されている。
【００７４】図１０は、本実施形態の手術用顕微鏡の電気的構成を示す図である。鏡体１内に設けられた撮像装置１０ａ，１０ｂには画像生成回路１１ａ，１１ｂ、振動検知センサ６１及び例えば足で操作すべくフットスイッチである入力手段６３（入力手段）により画像の位置を変更するという制御を行うための画像処理制御回路６４（制御手段）、そして前処理回路１３が接続されている。前処理回路１３にて電波化された画像信号は、増幅回路３７ａ，３７ｂを経由し、ディスコーンアンテナ６０ａ，６０ｂに入力するように構成されている。
【００７５】術者、助手もしくは介助者が使用する光学／電子画像観察鏡筒３０内には、２系統の回路が組み込まれている。一対の受信用アンテナ３８ａ，３８ｂ、受信した信号を増幅するための増幅回路３９ａ，３９ｂ、信号を整流するための検波回路４０ａ，４０ｂ及び復調手段である後処理回路１６ａ，１６ｂ、受信用アンテナ３８ａ，３８ｂ（画像受信手段）からの受信信号に応じて、表示画像の観察方向の制御を行うための画像回転制御回路６５及び画像を表示するための左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂが設けられている。
【００７６】（作用）手術用顕微鏡の使用時、即ち術者が術部Ｐを観察する場合には、第２の実施形態と同様の作用であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７７】症例によっては術者が光学／電子画像観察鏡筒３０を見ながら手術するのには、患者及び手術用顕微鏡の位置の物理的な制約により、最適なポジションを取ることが難しい場合がある。
【００７８】このような場合、術者は光学／電子画像観察鏡筒３０に設けられている凸側接続手段３６を、鏡体１側の凹側接続手段３５から取り外して、頭部装着手段４１により術者自身の頭に装着する。このように術者が光学／電子画像観察鏡筒３０を頭部に装着した場合の作用について詳細に説明する。
【００７９】撮像装置１０ａ，１０ｂに入射した観察光は、色分解プリズムにより、色調別にＲ撮像素子、Ｇ撮像素子及びＢ撮像素子に入力する。このＲＧＢ画像情報は画像生成装置１１ａ，１１ｂに導かれ画像信号に変換される。
【００８０】画像生成装置１１ａ，１１ｂ、にて生成された２種類の画像信号は画像処理制御回路６４に入力する。画像処理制御回路６４では、振動検知センサ６１もしくは術者により操作される入力手段６３からの信号により、それぞれ画像処理の方法を変更する。
【００８１】まずは振動検知センサ６１からの信号による画像処理制御の方法を図１１に基づき説明する。図中で領域Ｉは撮像装置１０ａ，１０ｂの全撮像範囲を示す。撮像装置１０ａ，１０ｂの通常の撮像領域は図中２重線で表示されている領域Ｋである。
【００８２】振動検知センサ６１は鏡体１に接続されており、常に鏡体１の微振動を検知している。例えば鏡体１に術中手術器具が接触して鏡体１が振動してしまった場合、撮像装置１０ａ，１０ｂから出力される電気信号も振動している画像を出力することになる。画像生成装置１１ａ，１１ｂでは振動している画像信号を画像処理回路６４に入力するが、画像処理回路６４には振動検知センサ６１からの鏡体１の振動情報も同時に入力される。
【００８３】画像処理回路６４では、振動検知センサ６１による鏡体１の振動情報に従って、これを打ち消す方向に画像処理を行う。これが図中での領域Ｊである。このようにして位置を修正された画像は、鏡体１が静止している場合と全く同じ観察画像となる。
【００８４】次に術者が入力手段６３を操作した場合の画像処理の方法を図１２に基づき説明する。図中で領域Ｌは撮像装置１０ａ，１０ｂの全撮像範囲を示す。撮像装置１０ａ，１０ｂの通常の撮像領域は図中２重線で表示されている領域Ｎである。
【００８５】術者が現在より右斜め上方を観察するために、入力手段６３を右斜め上方（図１２中、太矢印方向）に操作を行うとそれに対応した操作信号が画像処理制御回路６４に入力される。画像処理制御回路６４では、入力手段６３からの振動情報に従って、これに対応した方向に画像を移動する処理を行う。これが図中での領域Ｍである。術者は、観察画像が所望の位置に移動した後には、入力手段６３の操作を中止する。画像処理回路６４では、何の入力信号も受け入れていない状態となるため、画像の移動をこの位置で終了する。本操作により術者は、拡大観察視野の微細な移動をすることが可能となる。
【００８６】以上のように処理されて画像処理制御回路６４から出力された映像信号は、前処理回路１３にて、フレーミング（フレーム構造化）、信号レベルの変換及びＦＭ変調などの前処理を施されたのち、増幅回路３７ａ，３７ｂにて微弱電波として伝達するために必要な空中線出力に増幅された後、ディスコーンアンテナ６０ａ，６０ｂにて空間へと放出される。
【００８７】ディスコーンアンテナ６０ａ，６０ｂから放出された電波は、比較的広い指向性を有しているため、領域ＧとＨという幅広い領域においても、十分に電波を送信することが可能である。
【００８８】一方、光学／電子画像観察鏡筒３０は術者をはじめとして助手や介助者が装着するため、手術中は領域ＧもしくはＨのいずれか及び両方の領域にまたがった位置に存在することになる。光学／電子画像観察鏡筒３０に設けられた受信用アンテナ３８ａ，３８ｂは、送信側アンテナであるディスコーンアンテナ６０ａ，６０ｂにより空間に放出された電波を受信する。この電波信号は増幅回路３９ａ，３９ｂにより映像信号化に必要なレベルにまで増幅された後、検波回路４０ａ，４０ｂを経て後処理回路１６ａ，１６ｂへと入力する。
【００８９】検波回路４０ａ，４０ｂでは、受信した信号を電気信号として整流するための回路であり、後処理回路１６ａ，１６ｂでは整流された電気信号をデフレーミング（フレーム構造の解体・復元）や信号レベルの変換などの後処理を行い、元信号と同様な画像信号に復元されたのち、画像回転制御回路６５により適切な方向に画像の向きを回転させた後、左右一対の液晶モニタ１７ａ，１７ｂにより画像として再生する。
【００９０】画像回転制御回路６５では以下の様な処理を制御回路内で行うことにより、観察画像の方向を的確に修正している。
【００９１】（１）光学／電子画像観察鏡筒３０が領域Ｇに位置する場合（鏡体１の右側）
受信アンテナ３８ａ，３８ｂ共にディスコーンアンテナ６０ａからの電波を受信→受信した画像信号をそのまま液晶モニタ１７ａ，１７ｂに表示（２）光学／電子画像観察鏡筒３０が領域Ｇ及びＨの中間に位置する場合（鏡体１の後方）
受信アンテナ３８ａはアンテナ６０ｂを、受信アンテナ３８ｂはディスコーンアンテナ６０ａからの電波を受信→受信アンテナ３８ａからの画像信号を、時計周りに９０°回転し液晶モニタ１７ａに表示→受信アンテナ３８ｂからの画像信号を、反時計周りに９０°回転し液晶モニタ１７ｂに表示（３）光学／電子画像観察鏡筒３０が領域Ｈに位置する場合（鏡体１の左側）
受信アンテナ３８ａ，３８ｂ共にディスコーンアンテナ６０ｂからの電波を受信→受信した画像信号をそのまま液晶モニタ１７ａ，１７ｂに表示（４）光学／電子画像観察鏡筒３０が領域Ｈ及びＧの中間に位置する場合（鏡体１の前方）
受信アンテナ３８ａはディスコーンアンテナ６０ａを、受信アンテナ３８ｂはディスコーンアンテナ６０ｂからの電波を受信→受信アンテナ３８ａからの画像信号を、時計周りに９０°回転し液晶モニタ１７ａに表示→受信アンテナ３８ｂからの画像信号を、反時計周りに９０°回転し液晶モニタ１７ｂに表示この場合、術者は同時に入力手段６３により液晶モニタ６２ａ，６２ｂを図示しない液晶モニタ駆動手段にて図９中の実線位置に切り換えておく。液晶モニタ１７ａ，１７ｂに表示された拡大電子観察画像は、光学像観察時の結像レンズ３３ａ，３３ｂの結像位置と同じ位置に切り換えられているため、接眼レンズ３４ａ，３４ｂにて拡大されて観察者の左右眼に入射する。
【００９２】以上の作用により、鏡体１に対して正面及び後方に位置する術者及び助手は、術部Ｐの電子拡大観察画像を立体で観察することが可能となる。鏡体１の側面に位置する助手もしくは介助者においても、常に観察方向と自身の向きが一致した術部Ｐの電子拡大観察画像を見ることが可能となる。
【００９３】（効果）上記した第３実施形態によれば次の効果を有する。
【００９４】すなわち本実施形態では、第１及び第２の実施形態の効果に加えて、術者の観察鏡筒までもが鏡体とケーブルレスで接続されているため、手術のポジショニング自由度が飛躍的に向上するという効果を有する。
【００９５】また、拡大電子画像観察時には鏡体の振動を事前にキャンセルすることが出来るため、術者及び助手の疲労低減に対して多大なる効果を有する。
【００９６】更には、複雑な機構を使用しないで拡大電子画像の微細な視野移動が可能となるので鏡体部に余分な駆動機構が存在せず、操作性の向上においても多大なる効果を有する。
【００９７】本実施形態では撮像手段を２個としたため、撮像素子を３個必要とする第２の実施形態と同等の効果を安価で達成できるという効果も有する。
【００９８】また、本実施形態の画像送信手段であるディスコーンアンテナは、比較的広い指向性を有するため、少ない個数で幅広い領域を網羅することが可能である。このため、第２実施形態と同等の効果を簡単な構成で実現できるという効果も有する。
【００９９】なお、本実施形態では入力手段の例として足で操作を行うべくフットスイッチを示したが、手で操作を行うハンドスイッチや音声で操作を行う音声認識手段を用いても同等の効果を有する。また、位置検出手段として、振動を検出する重力センサーや、機構のひずみを検出するひずみゲージを使用しても良い。
【０１００】なお、上記した具体的実施形態から以下のような構成の発明が抽出される。
【０１０１】１． 被検体像を撮像する撮像手段と、画像信号に基づき前記被写体像を表示可能な表示部を有し、前記撮像手段の撮像軸に対して任意の周方向位置に位置可能な表示手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が第１の領域に位置したときに適合する第１の表示形態の画像信号を生成する第１の画像信号生成手段と、前記周方向位置上で前記表示手段が第２の領域に位置したときに適合する第２の表示形態の画像信号を生成する第２の画像信号生成手段と、前記第１の領域に位置する表示手段に対して、前記第１の画像信号生成手段で生成された第１の画像信号を出力する第１の画像信号出力手段と、前記第２の領域に位置する表示手段に対して、前記第２の画像信号生成手段で生成された第２の画像信号を出力する第２の画像信号出力手段と、を具備したことを特徴とする被検体観察装置。
【０１０２】２． 術部を観察するための観察光学系と、術部を撮像するための撮像光学系と、この撮像光学系と光学的に結合された撮像手段と、この撮像手段から得られる画像信号を処理するための画像処理手段と、この画像処理手段から得られる画像信号を送信するための電子画像送信手段と、この電子画像送信手段からの電子画像を受信するための電子画像受信手段を有し、受信した電子画像を表示する表示手段とを具備することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１０３】３． 術部を観察するための観察光学系と、術部を撮像するための撮像光学系と、この撮像光学系と光学的に結像された撮像手段と、この撮像手段による電子画像を表示するための表示手段と、光学観察像もしくは前記表示手段からの電子画像を観察するための共通のファインダーと、光学観察像と前記表示手段からの電子画像を切り換えるための切り換え手段と、前記観察光学系上から前記ファインダーを着脱可能にする着脱手段と、を具備することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１０４】４． 術部を観察するための観察光学系と、術部を撮像するための撮像光学系と、撮像光学系と光学的に結像された撮像手段と、この撮像手段による電子画像を表示するための表示手段と、鏡体部の位置を検出する位置検出手段もしくは外部から操作入力を行うための入力手段のいずれか一方を有し、これらと画像信号を相関させて前記表示手段に出力するべく制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１０５】５． 前記電子画像送信手段及び電子画像受信手段は、電気的な導通を有する接続ケーブルにて接続されていることを特徴とする２．記載の手術用顕微鏡。
【０１０６】６． 前記電子画像送信手段及び電子画像受信手段は、赤外光受発光素子であることを特徴とする２．記載の手術用顕微鏡。
【０１０７】７． 前記電子画像送信手段及び電子画像受信手段は、光学的な導通を有するガラスファイバーにて接続されていることを特徴とする２．記載の手術用顕微鏡。
【０１０８】８． 前記電子画像送信手段及び電子画像受信手段は、電波波長発信回路及び電波波長受信回路であることを特徴とする２．記載の手術用顕微鏡。
【０１０９】９． 前記着脱手段は、頭部装着手段を具備していることを特徴とする３．記載の手術用顕微鏡。
【０１１０】１０． 前記切り換え手段は、光学的反射部材であることを特徴とする３．記載の手術用顕微鏡。
【０１１１】１１． 前記着脱手段は、固定と共に位置決めを行うための位置決め手段を有することを特徴とする３．記載の手術用顕微鏡。
【０１１２】１２． 前記位置検出手段は振動を検出するための重力センサーであることを特徴とする４．記載の手術用顕微鏡。
【０１１３】１３． 前記位置検出手段は機構のひずみを検出するひずみゲージであることを特徴とする４．記載の手術用顕微鏡。
【０１１４】１４． 前記入力手段は足で操作を行うフットスイッチであることを特徴とする４．記載の手術用顕微鏡。
【０１１５】１５． 前記入力手段は手で操作を行うハンドスイッチであることを特徴とする４．記載の手術用顕微鏡。
【０１１６】１６． 前記入力手段は音声で操作を行う音声認識手段であることを特徴とする４．記載の手術用顕微鏡。
【０１１７】
【発明の効果】請求項１〜３に記載の発明によれば、顕微鏡観察手術における助手位置の自由度が向上し、術部に対してどのような位置で作業を行ったとしても、常に自身の方向と拡大観察像の方向を一致させることができるので、より安全で確実な手術が行えるようになる。
【出願人】 【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【出願日】 平成１１年１１月１９日（１９９９．１１．１９）
【代理人】 【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
【公開番号】 特開２００１−１４５６４０（Ｐ２００１−１４５６４０Ａ）
【公開日】 平成１３年５月２９日（２００１．５．２９）
【出願番号】 特願平１１−３３０１８８