(57)【要約】【課題】使用環境温度に応じた焦点距離を取得することができる医療用観察装置及び医療用観察システムを提供すること。【解決手段】一つ又は複数のレンズからなる光学系と、光学系が結像した像を撮像する撮像素子と、光学系の環境温度を検出する温度センサと、温度センサの検出結果に基づいて温度情報を生成する温度情報生成部と、温度情報と、レンズの位置をもとに算出される第１の焦点距離とに基づいて、該第１の焦点距離を補正した第２の焦点距離を算出する焦点距離算出部と、を備える。【選択図】図２
2020160185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ又は複数のレンズからなる光学系と、
前記光学系が結像した像を撮像する撮像素子と、
前記光学系の環境温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出結果に基づいて温度情報を生成する温度情報生成部と、
前記温度情報と、前記レンズの位置をもとに算出される第１の焦点距離とに基づいて、該第１の焦点距離を補正した第２の焦点距離を算出する焦点距離算出部と、
を備える医療用観察装置。
【請求項２】
前記光学系の少なくとも一部のレンズを駆動させるアクチュエータ部、
をさらに備え、
前記焦点距離算出部は、前記アクチュエータ部から取得したレンズの位置情報に基づいて前記第１の焦点距離を算出する、
請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項３】
前記焦点距離算出部は、前記温度情報と、前記第１の焦点距離と、前記光学系の光学特性値とを用いて前記第１の焦点距離を補正する、
請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項４】
前記光学系を保持する筐体を備え、
前記温度センサは、前記筐体に設けられる、
請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項５】
前記温度センサは、前記撮像素子に設けられる、
請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項６】
前記温度センサは、前記光学系が有するレンズに設けられる、
請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項７】
前記焦点距離算出部によって算出された前記第２の焦点距離に関する情報を、外部のナビゲーション装置に出力する、
請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項８】
一つ又は複数のレンズからなる光学系と、
前記光学系が結像した像を撮像する撮像素子と、
前記光学系の環境温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出結果に基づいて温度情報を生成する温度情報生成部と、
前記温度情報と、前記レンズの位置をもとに算出される第１の焦点距離とに基づいて、該第１の焦点距離を補正した第２の焦点距離を算出する焦点距離算出部と、
を備える医療用観察装置と、
前記撮像素子が設けられる筐体の３次元的な位置を測定する位置測定装置と、
前記撮像素子が撮像した画像とともに、前記位置測定装置が測定した前記筐体の３次元的な位置に関する情報を表示する表示装置と、
を備える医療用観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被観察体の微小部位を観察する医療用観察装置及び医療用観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被観察体である患者の脳や心臓等における微小部位の手術を行う際に該微小部位を観察するための医療用観察システムとして、複数のアーム部を有し、並進３自由度及び回転３自由度の計６自由度の動きを実現する支持部と、支持部の先端に設けられ、該微小部位を拡大する拡大光学系や撮像素子を有する顕微鏡部とを備えた光学式の顕微鏡システムが知られている。
【０００３】
近年、顕微鏡システムを用いて手術を行う際、より正確な手術を行うための補助手段として、顕微鏡部の観察位置や、処置具の位置を検出し、術前の画像上に、観察位置等を表示するナビゲーション装置が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。ナビゲーション装置では、例えば、顕微鏡部に３つ以上の発光ダイオードを取り付けて、その位置をＣＣＤカメラで測距するとともに、顕微鏡部の光学系の焦点距離を加味して観察位置を算出している。
また、顕微鏡システムによっては、現在の顕微鏡部の位置における焦点距離等の撮像に関する情報を表示する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７５２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、顕微鏡部が備える光学系では、使用中の環境温度の変化等によって、レンズの特性が変化して、同じレンズ位置であっても焦点距離が変化する場合がある。焦点距離が変化してしまうと、レンズ位置に基づく焦点距離と、実際の焦点距離とが異なり、正確な情報が得られない場合があった。
【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、使用環境温度に応じた焦点距離を取得することができる医療用観察装置及び医療用観察システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる医療用観察装置は、一つ又は複数のレンズからなる光学系と、前記光学系が結像した像を撮像する撮像素子と、前記光学系の環境温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出結果に基づいて温度情報を生成する温度情報生成部と、前記温度情報と、前記レンズの位置をもとに算出される第１の焦点距離とに基づいて、該第１の焦点距離を補正した第２の焦点距離を算出する焦点距離算出部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本開示にかかる医療用観察装置は、上記開示において、前記光学系の少なくとも一部のレンズを駆動させるアクチュエータ部、をさらに備え、前記焦点距離算出部は、前記アクチュエータ部から取得したレンズの位置情報に基づいて前記第１の焦点距離を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本開示にかかる医療用観察装置は、上記開示において、前記焦点距離算出部は、前記温度情報と、前記第１の焦点距離と、前記光学系の光学特性値とを用いて前記第１の焦点距離を補正することを特徴とする。
【００１０】
また、本開示にかかる医療用観察装置は、上記開示において、前記光学系を保持する筐体を備え、前記温度センサは、前記筐体に設けられることを特徴とする。
【００１１】
また、本開示にかかる医療用観察装置は、上記開示において、前記温度センサは、前記撮像素子に設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、本開示にかかる医療用観察装置は、上記開示において、前記温度センサは、前記光学系が有するレンズに設けられることを特徴とする。
【００１３】
また、本開示にかかる医療用観察装置は、上記開示において、前記焦点距離算出部によって算出された前記第２の焦点距離に関する情報を、外部のナビゲーション装置に出力することを特徴とする。
【００１４】
また、本開示にかかる医療用観察システムは、一つ又は複数のレンズからなる光学系と、前記光学系が結像した像を撮像する撮像素子と、前記光学系の環境温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出結果に基づいて温度情報を生成する温度情報生成部と、前記温度情報と、前記レンズの位置をもとに算出される第１の焦点距離とに基づいて、該第１の焦点距離を補正した第２の焦点距離を算出する焦点距離算出部と、を備える医療用観察装置と、前記撮像素子が設けられる筐体の３次元的な位置を測定する位置測定装置と、前記撮像素子が撮像した画像とともに、前記位置測定装置が測定した前記筐体の３次元的な位置に関する情報を表示する表示装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、使用環境温度に応じた焦点距離を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態１に係る医療用観察システムの外観構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る医療用観察システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る顕微鏡部における撮像部の要部の構成を示す部分断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る医療用観察システムの制御装置が行う焦点距離算出処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、温度による焦点距離の違いを説明する図である。
【図６】図６は、温度別の補正結果の一例を説明する図である。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例に係る焦点距離算出処理時に用いる補正値を算出するためのテーブルの一例を説明する図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る医療用観察システムの顕微鏡部の光学ユニットの構成を示す部分断面図である。
【図９】図９は、実施の形態３に係る医療用観察システムの顕微鏡部の光学ユニットの構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、図面はあくまで模式的なものであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合がある。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る医療用観察システムの構成を示す図である。同図に示す医療用観察システム１は、被観察体の微細構造を拡大して撮像する顕微鏡としての機能を有する顕微鏡装置２と、医療用観察システム１の動作を統括して制御する制御装置３と、顕微鏡装置２が撮像した画像を表示する表示装置４と、顕微鏡装置２の顕微鏡部の３次元的な位置を測定する位置測定装置９とを備える。顕微鏡装置２及び制御装置３によって医療用観察装置を構成する。また、表示装置４と位置測定装置９とによってナビゲーション装置が構成される。
【００１９】
顕微鏡装置２は、床面上を移動可能なベース部５と、ベース部５に支持される支持部６と、支持部６の先端に設けられて被観察体の微小部位を拡大して撮像する柱状の顕微鏡部７と、を備える。また、顕微鏡装置２には、光ファイバ等によって構成されたライトガイド８１を介して顕微鏡装置２に照明光を供給する光源装置８が接続される。光源装置８は、制御装置３の制御のもと照明光を出射する。
【００２０】
顕微鏡装置２において、例えば、制御装置３と顕微鏡部７との間の信号伝送を行うための信号線（同軸ケーブル）を含む伝送ケーブルや、光源装置８から顕微鏡部７までの照明光の導光を行うためのライトガイドケーブル等を含むケーブル群が、ベース部５から顕微鏡部７にわたって配設されている。ケーブル群は、支持部６に沿って配設されている。
【００２１】
支持部６は、第１関節部１１、第１アーム部２１、第２関節部１２、第２アーム部２２、第３関節部１３、第３アーム部２３、第４関節部１４、第４アーム部２４、第５関節部１５、第５アーム部２５、および第６関節部１６を有する。
【００２２】
支持部６は、２つのアーム部および２つのアーム部の一方（先端側）を他方（基端側）に対して回動可能に連結する関節部からなる組を４組有する。この４組は、具体的には、（第１アーム部２１、第２関節部１２、第２アーム部２２）、（第２アーム部２２、第３関節部１３、第３アーム部２３）、（第３アーム部２３、第４関節部１４、第４アーム部２４）、（第４アーム部２４、第５関節部１５、第５アーム部２５）である。
【００２３】
第１関節部１１は、先端側で顕微鏡部７を回動可能に保持するとともに、基端側で第１アーム部２１の先端部に固定された状態で第１アーム部２１に保持される。第１関節部１１は円筒状をなし、高さ方向の中心軸である第１軸Ｏ1のまわりに回動可能に顕微鏡部７を保持する。第１アーム部２１は、第１関節部１１の側面から第１軸Ｏ1と直交する方向に延びる形状をなす。
【００２４】
第２関節部１２は、先端側で第１アーム部２１を回動可能に保持するとともに、基端側で第２アーム部２２の先端部に固定された状態で第２アーム部２２に保持される。第２関節部１２は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第１軸Ｏ1と直交する軸である第２軸Ｏ2のまわりに回動可能に第１アーム部２１を保持する。第２アーム部２２は略Ｌ字状をなし、Ｌ字の縦線部分の端部で第２関節部１２に連結する。
【００２５】
第３関節部１３は、先端側で第２アーム部２２のＬ字の横線部分を回動可能に保持するとともに、基端側で第３アーム部２３の先端部に固定された状態で第３アーム部２３に保持される。第３関節部１３は、円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第２軸Ｏ2と直交する軸であり、かつ第２アーム部２２が延びる方向と平行な軸である第３軸Ｏ3のまわりに回動可能に第２アーム部２２を保持する。第３アーム部２３は先端側が円筒状をなしており、基端側に先端側の円筒の高さ方向と直交する方向に貫通する孔部が形成されている。第３関節部１３は、この孔部を介して第４関節部１４に回動可能に保持される。
【００２６】
第４関節部１４は、先端側で第３アーム部２３を回動可能に保持するとともに、基端側で第４アーム部２４に固定された状態で第４アーム部２４に保持される。第４関節部１４は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第３軸Ｏ3と直交する軸である第４軸Ｏ4のまわりに回動可能に第３アーム部２３を保持する。
【００２７】
第５関節部１５は、先端側で第４アーム部２４を回動可能に保持するとともに、基端側で第５アーム部２５に固定して取り付けられる。第５関節部１５は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第４軸Ｏ4と平行な軸である第５軸Ｏ5のまわりに第４アーム部２４を回動可能に保持する。第５アーム部２５は、Ｌ字状をなす部分と、Ｌ字の横線部分から下方へ延びる棒状の部分とからなる。第５関節部１５は、基端側で第５アーム部２５のＬ字の縦線部分の端部に取り付けられる。
【００２８】
第６関節部１６は、先端側で第５アーム部２５を回動可能に保持するとともに、基端側でベース部５の上面に固定して取り付けられる。第６関節部１６は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第５軸Ｏ5と直交する軸である第６軸Ｏ6のまわりに第５アーム部２５を回動可能に保持する。第６関節部１６の先端側には、第５アーム部２５の棒状の部分の基端部が取り付けられる。
【００２９】
以上説明した構成を有する支持部６は、顕微鏡部７における並進３自由度および回転３自由度の計６自由度の動きを実現する。
【００３０】
第１関節部１１〜第６関節部１６は、顕微鏡部７および第１アーム部２１〜第５アーム部２５の回動をそれぞれ禁止する電磁ブレーキを有する。各電磁ブレーキは、顕微鏡部７に設けられるアーム操作スイッチ（後述）が押下された状態で解除され、顕微鏡部７および第１アーム部２１〜第５アーム部２５の回動を許容する。なお、電磁ブレーキの代わりにエアブレーキを適用してもよい。
【００３１】
各関節部には、上述した電磁ブレーキのほか、エンコーダ及びアクチュエータを搭載してもよい。エンコーダは、例えば、第１関節部１１に設けられている場合、第１軸Ｏ1における回転角度を検出する。アクチュエータは、例えばサーボモータ等の電動モータによって構成され、制御装置３からの制御により駆動され、関節部における回転を所定の角度だけ生じさせる。関節部における回転角度は、例えば顕微鏡部７を移動させるために必要な値として、各回転軸（第１軸Ｏ1〜第６軸Ｏ6）における回転角度に基づいて制御装置３によって設定される。このように、アクチュエータ等の能動的な駆動機構が設けられる関節部は、当該アクチュエータの駆動が制御されることにより能動的に回転する回転軸を構成する。
【００３２】
顕微鏡部７は、円筒状をなす筐体に、被観察体の像を拡大して撮像する撮像部や、第１関節部１１〜第６関節部１６における電磁ブレーキを解除して各関節部の回動を許容する操作入力を受け付けるアーム操作スイッチ、撮像部における拡大倍率および被観察体までの焦点距離を変更可能な十字レバーが設けられる。ユーザがアーム操作スイッチを押下している間、第１関節部１１〜第６関節部１６の電磁ブレーキが解除される。撮像部の構成については後述する。
【００３３】
制御装置３は、顕微鏡装置２が出力した撮像信号を受信し、この撮像信号に所定の信号処理を施すことによって表示用の画像データを生成する。なお、制御装置３をベース部５の内部に設置して顕微鏡装置２と一体化してもよい。
【００３４】
図２は、実施の形態１に係る医療用観察システムの制御装置の構成を示すブロック図である。制御装置３は、画像処理部３１と、温度情報生成部３２と、焦点距離算出部３３と、入力部３４と、出力部３５と、記憶部３６と、制御部３７とを備える。なお、制御装置３には、顕微鏡装置２及び制御装置３を駆動するための電源電圧を生成し、制御装置３の各部にそれぞれ供給するとともに、伝送ケーブルを介して顕微鏡装置２に供給する電源部（図示略）などが設けられていてもよい。
【００３５】
画像処理部３１は、顕微鏡部７が出力した撮像信号に対してノイズ除去や、必要に応じてＡ／Ｄ変換等の信号処理を行う。画像処理部３１は、信号処理後の撮像信号をもとに、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。画像処理部３１は、撮像信号に対して、所定の信号処理を実行して被写体画像を含む表示用の画像信号を生成する。ここで、画像処理部３１は、検波処理や、補間処理、色補正処理、色強調処理、及び輪郭強調処理等の各種画像処理等の公知の画像処理を行う。画像処理部３１は、生成した画像信号を表示装置４に出力する。
【００３６】
また、画像処理部３１が、入力されたフレームの撮像信号を基に、各フレームの所定のＡＦ用評価値を出力するＡＦ処理部、及び、ＡＦ処理部からの各フレームのＡＦ用評価値から、最も合焦位置として適したフレームまたはフォーカスレンズ位置等を選択するようなＡＦ演算処理を行うＡＦ演算部を有していてもよい。
【００３７】
温度情報生成部３２は、顕微鏡部７に設けられる温度センサ７４から検出信号を取得して、温度情報を生成する。温度情報生成部３２は、温度センサからアナログ／デジタルの検出信号から検出値を抽出し、該検出値から温度情報を生成する。温度情報は、レンズユニット７１におけるレンズ周辺の環境温度として出力される。
【００３８】
焦点距離算出部３３は、温度情報生成部３２が生成した温度情報と、顕微鏡部７のアクチュエータ部７３から取得したレンズユニット７１におけるレンズの位置情報とに基づいて、実際の焦点距離を算出する。焦点距離の算出方法については、後述する。
【００３９】
入力部３４は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける。
【００４０】
出力部３５は、スピーカーやプリンタ、ディスプレイ等を用いて実現され、各種情報を出力する。
【００４１】
記憶部３６は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等の半導体メモリを用いて実現され、通信情報データ（例えば、通信用フォーマット情報など）や、音声の周波数と特徴データとが対応付けられた音声認識テーブルと、音声認識結果と処理内容とが対応付けされた処理テーブル等が記録されている。なお、記憶部３６は、制御部３７が実行する各種プログラム等が記録されていてもよい。
【００４２】
制御部３７は、制御装置３及び顕微鏡部７を含む各構成部の駆動制御、及び各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部３７は、記憶部３６に記録されている通信情報データ（例えば、通信用フォーマット情報など）を参照して制御信号を生成し、該生成した制御信号を顕微鏡装置２へ送信する。
【００４３】
なお、制御部３７は、顕微鏡部７及び制御装置３の同期信号、及びクロックを生成する。顕微鏡部７への同期信号（例えば、撮像タイミングを指示する同期信号等）やクロック（例えばシリアル通信用のクロック）は、図示しないラインで顕微鏡部７に送られ、この同期信号やクロックを基に、顕微鏡部７が駆動する。
【００４４】
上述した画像処理部３１、温度情報生成部３２、焦点距離算出部３３及び制御部３７は、プログラムが記録された内部メモリ（図示略）を有するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて実現される。また、プログラマブル集積回路の一種であるＦＰＧＡ(Field  Programmable  Gate  Array：図示略)を用いて構成するようにしてもよい。なお、ＦＰＧＡにより構成される場合は、コンフィグレーションデータを記憶するメモリを設け、メモリから読み出したコンフィグレーションデータにより、プログラマブル集積回路であるＦＰＧＡをコンフィグレーションしてもよい。
【００４５】
次に、顕微鏡部７の撮像部の構成を説明する。顕微鏡部７は、図２に示すように、レンズユニット７１と、撮像素子７２と、アクチュエータ部７３と、温度センサ７４と、発光部７５とを備える。
【００４６】
レンズユニット７１は、複数のレンズを用いて構成され、レンズユニット７１を通過した被写体像を、撮像素子７２の撮像面に結像する。当該複数のレンズは、少なくとも一部が光軸に沿って移動可能に構成されている。
【００４７】
図３は、実施の形態１に係る顕微鏡部における撮像部の要部の構成を示す部分断面図である。レンズユニット７１には、光軸ＮLに沿って第１レンズ７１１〜第５レンズ７１５が設けられる。第１レンズ７１１〜第５レンズ７１５は、撮像部における光学系を構成する。実施の形態１において、第１レンズ７１１は、対物レンズとして機能する。また、第５レンズ７１５は、撮像素子７２の撮像面に結像する結像レンズとして機能する。第１レンズ７１１〜第５レンズ７１５は、第１保持部７２１〜第５保持部レンズ７２５にそれぞれ保持される。また、第１保持部７２１〜第５保持部７２５は、筒状をなす筐体７１０の内部に保持されている。このうち、第３保持部７２３及び第４保持部７２４は、アクチュエータ部７３によって光軸ＮL方向に移動可能である。
また、筐体７１０は、第５レンズ７１５の結像位置に合わせて撮像素子７２を保持している。
【００４８】
撮像素子７２は、制御装置３による制御の下、被写体を撮像する。撮像素子７２は、レンズユニット７１が結像した被写体像を受光して電気信号（撮像信号）に変換する。撮像素子７２は、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサにより構成される。撮像素子７２がＣＣＤの場合は、例えば、当該撮像素子からの電気信号（アナログ信号）に対して信号処理（Ａ／Ｄ変換等）を行って撮像信号を出力する信号処理部（図示略）がセンサチップなどに実装される。撮像素子７２がＣＭＯＳの場合は、例えば、光から電気信号に変換された電気信号（アナログ信号）に対して信号処理（Ａ／Ｄ変換等）を行って撮像信号を出力する信号処理部（図示略）が撮像素子に含まれる。顕微鏡部７は、生成した撮像信号を画像処理部３１に出力する。
【００４９】
アクチュエータ部７３は、制御装置３からの制御信号に基づいて、１または複数のレンズを移動させて、画角を変化させる光学ズーム処理や、焦点位置を変化させるフォーカス処理を実施する。実施の形態１では、第３レンズ７１３を保持する第３保持部７２３と、第４レンズ７１４を保持する第４保持部７２４との少なくとも一方を光軸ＮL方向に移動させる。アクチュエータ部７３は、レンズを移動させるアクチュエータやエンコーダを用いて構成される。
また、アクチュエータ部７３は、制御装置３にレンズの位置情報を出力する。
【００５０】
温度センサ７４は、サーミスタ等の公知の温度検出器を用いて構成される。温度センサ７４は、例えば、温度によって変化する起電力や抵抗を数値化する。温度センサ７４は、数値化した検出結果を、温度情報生成部３２に出力する。
温度センサ７４は、筐体７１０の外表面に設けられる。実施の形態１において、温度センサ７４は、光軸ＮL方向における第３レンズ７１３の移動範囲内、かつ筐体７１０の外周面に設けられる。なお、レンズの移動に影響のない位置であれば、筐体７１０の内壁に設けてもよい。
【００５１】
発光部７５は、顕微鏡部７の側面の所定位置に固定され、赤外線をそれぞれ発光する３つのＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）を用いて構成される。発光部７５が発光する赤外線は、位置測定装置９が顕微鏡装置２の３次元位置を測定する際に使用される。
【００５２】
表示装置４は、制御装置３が生成した３次元画像データを制御装置３から受信し、該３次元画像データに対応する３次元画像を表示する。このような表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）からなる表示パネルを備える。
なお、表示装置４のほか、スピーカーやプリンタ等を用いて情報を出力する出力装置を備えてもよい。
【００５３】
位置測定装置９は、顕微鏡部７の３次元的な位置を測定する装置である。位置測定装置９は、撮像部９１と、測定部９２と、記憶部９３と、制御部９４とを備える。
【００５４】
撮像部９１は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等のイメージセンサを用いて構成され、顕微鏡部７の発光部７５によって照射される赤外線を検知する。
【００５５】
測定部９２は、撮像部９１が取得した赤外線を用いて、顕微鏡装置２の顕微鏡部７の３次元的な位置を測定する。
【００５６】
記憶部９３は、位置測定装置９が実行する各種プログラムを記憶するとともに、位置測定装置９が演算処理中のデータを一時的に記憶する。記憶部９３は、ＲＯＭやＲＡＭ等を用いて構成される。
【００５７】
制御部９４は、位置測定装置９の動作を制御する。制御部９４は、測定部９２とともに、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、およびＡＳＩＣ等の一つまたは複数のプロセッサを用いて構成される。
【００５８】
次に、以上の構成を有する医療用観察システム１を用いて行われる手術の概要を説明する。ユーザである術者が被観察体である患者の頭部を手術する場合、術者は、表示装置４が表示する画像を目視しながら、顕微鏡部７のアーム操作スイッチを押下した状態で顕微鏡部７を把持して所望の位置まで移動させ、顕微鏡部７の撮像視野を決定した後、アーム操作スイッチから指を離す。これにより、第１関節部１１〜第６関節部１６では電磁ブレーキが動作し、顕微鏡部７の撮像視野が固定される。その後、術者は、拡大倍率および被観察体までの焦点距離の調整等を行う。
【００５９】
続いて、制御装置３が行う焦点距離算出処理について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１に係る医療用観察システムの制御装置が行う焦点距離算出処理を示すフローチャートである。制御部３７は、焦点距離算出指示が入力されると、焦点距離算出処理を開始する。
【００６０】
制御部３７は、レンズ位置情報を取得する（ステップＳ１０１）。制御部３７は、アクチュエータ部７３から、レンズの位置情報を取得する。
【００６１】
焦点距離算出部３３は、アクチュエータ部７３から取得したレンズユニット７１におけるレンズの位置情報に基づいて、焦点距離（補正前焦点距離）を算出する（ステップＳ１０２）。この補正前焦点距離は、第１の焦点距離に相当する。
【００６２】
また、温度情報生成部３２は、温度センサ７４から検出信号を取得して、温度情報を生成する（ステップＳ１０３）。
【００６３】
焦点距離算出部３３は、ステップＳ１０３において生成された温度情報から、補正値を算出する（ステップＳ１０４）。焦点距離算出部３３は、下式（１）によって、補正値を算出する。
補正値＝（Ｘ−Ｔ）×Ｑ    ・・・（１）
ここで、Ｑ＝Ｂ（Ｙ）
Ｘ：取得したレンズユニット７１の温度（℃）
Ｔ：基準温度（℃）
Ｑ：単位温度あたりの、焦点距離のずれ量
Ｂ（）：ずれ量換算式
Ｙ：補正前焦点距離
である。
【００６４】
図５は、温度による焦点距離の違いを説明する図である。図５の（ａ）は、レンズユニット７１の温度（環境温度）が１０℃である場合の焦点距離を示す図である。図５の（ｂ）は、レンズユニット７１の温度（環境温度）が２５℃である場合の焦点距離を示す図である。図５の（ｃ）は、レンズユニット７１の温度（環境温度）が４０℃である場合の焦点距離を示す図である。図５では、駆動対象の第３レンズ７１３のみを図示し、他のレンズの図示は省略している。
また、本実施の形態１では、基準温度を２５℃とする。
【００６５】
第３レンズ７１３を含むすべてのレンズが同じ位置に配置されている場合であっても、温度によるレンズ特性に変化によって、焦点位置が変化する。図５では、環境温度が１０℃のときの焦点位置Ｐ2と、環境温度が４０℃のときの焦点位置Ｐ2とが、基準温度である２５℃のときの焦点位置Ｐ1とは異なる。このように、レンズ位置が同じであっても、環境温度によって焦点位置が異なる。このため、環境温度によって実際の焦点距離も異なってくる。具体的には、基準温度（２５℃）の焦点距離に対し、１０℃のときの焦点距離は小さく、４０℃のときの焦点距離は大きくなっている。
【００６６】
焦点距離算出部３３は、レンズ位置から算出される焦点位置に対して、上述した温度によるずれ量を補正値として算出し、焦点位置を補正する（ステップＳ１０５）。
図６は、温度別の補正結果の一例を説明する図である。例えば、基準温度である２５℃における焦点距離が５００ｍｍ（ＷＤ５００）であり、式（１）によって、環境温度が１０℃のときの補正値が−１０ｍｍ、環境温度が４０℃のときの補正値が＋１０ｍｍ（２５℃は基準温度のため補正値は０）と算出された場合、１０℃のときの実際の焦点距離（補正後焦点距離）が４９０ｍｍ（ＷＤ４９０）となり、４０℃のときの実際の焦点距離（補正後焦点距離）が５１０ｍｍ（ＷＤ５１０）となる。一方、補正しない場合は、環境温度によらず、焦点距離（補正後焦点距離）は５００ｍｍ（ＷＤ５００）となる。この補正後焦点距離は、第２の焦点距離に相当する。
ここで、ＷＤは、作動距離（Working  Distance）を示している。
【００６７】
焦点距離算出部３３によって補正後焦点距離が算出されると、制御部３７は、算出された補正後の焦点距離情報を、表示装置４やナビゲーション装置に出力する（ステップＳ１０６）。これにより、実際の焦点距離により近い値が出力されることになる。
例えば、位置測定装置９の制御部９４は、位置測定装置９によって測定された顕微鏡部７の位置と、この位置における顕微鏡部７の光軸の方向とに基づいて画像における焦点の位置を算出し、顕微鏡部７によって撮像された画像に、算出した情報等を追加した表示画像を生成する。表示装置４には、顕微鏡部７によって撮像された画像において、補正後の焦点距離とともに、その焦点位置が表示される。画像における焦点位置は、例えば矢印によって表示される。
また、顕微鏡部７によって撮像された画像上に、補正後の焦点距離に関する情報を重畳した表示画像を、表示装置４に表示させてもよい。
【００６８】
以上説明した実施の形態１は、焦点距離算出部３３が、レンズ位置から求まる補正前焦点距離と、レンズユニット７１において検出された環境温度とに基づいて焦点距離を補正するようにしたので、使用環境温度に応じた焦点距離を取得することができる。
【００６９】
また、実施の形態１は、温度センサ７４を、駆動対象のレンズ（ここでは第３レンズ７１３）の近傍に配置するようにしたので、焦点距離が変化する一因となるレンズの温度が焦点距離の補正に用いられるため、焦点距離の補正を正確に行うことができる。
【００７０】
上述した実施の形態１では、焦点距離算出部３３が、補正前焦点距離と、温度情報とによって補正値を算出する例を説明したが、補正前焦点距離と、温度情報とに加え、レンズの熱膨張係数や、屈折率、レンズの温度特性値などの光学特性値を加味して補正値を算出するようにしてもよい。これらの光学特性値は、例えば、工場における製品出荷時に、基準温度（ここでは２５℃）において測定した値が校正値（基準温度における値）として用いられる。
【００７１】
（実施の形態１の変形例）
次に、実施の形態１の変形例について、図７を参照して説明する。図７は、実施の形態１の変形例に係る焦点距離算出処理時に用いる補正値を算出するためのテーブルの一例を説明する図である。変形例に係る医療用観察システムは、上述した実施の形態１の医療用観察システム１と同じ構成であるため、説明を省略する。上述した実施の形態１では、式（式（１））を用いて補正値を算出する例を説明したが、変形例では、予め設定されている補正値出力テーブルを用いて補正値を取得する。補正値出力テーブルの各値は、補正前焦点距離と、温度情報とに加え、レンズの熱膨張係数や、屈折率、レンズの温度特性値などの光学特性値を加味して設定される。
【００７２】
変形例において、焦点距離を算出する処理の流れは、図４に示すフローチャートと同じである。ここで、焦点距離算出部３３は、ステップＳ１０４において、式（１）による補正値の算出に代えて、図７に示す補正値出力テーブルを用いて補正値を取得する。焦点距離算出部３３は、補正値出力テーブルを参照して、補正前焦点距離が２００ｍｍ（ＷＤ２００）以上４００ｍｍ（ＷＤ４００）未満の場合と、補正前焦点距離が４００ｍｍ（ＷＤ４００）以上６００ｍｍ（ＷＤ６００）以下の場合とに分けて、温度ごとの補正値を出力する。
その後の処理は、図４と同じである。
【００７３】
以上説明した変形例は、上述した実施の形態１と同様に、焦点距離算出部３３が、レンズ位置から求まる補正前焦点距離と、レンズユニット７１において検出された環境温度とに基づいて焦点距離を補正するようにしたので、使用環境温度における正確な焦点距離を取得することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図８を参照して説明する。図８は、実施の形態２に係る医療用観察システムの顕微鏡部の光学ユニットの構成を示す部分断面図である。実施の形態２に係る医療用観察システムは、上述した実施の形態１の医療用観察システム１に対し、温度センサ７４の配設位置を変えた以外は同じ構成であるため、各部の構成の説明を省略する。以下、実施の形態１とは異なる部分について説明する。
【００７５】
温度センサ７４は、撮像素子７２の表面であって、筐体７１０側と反対側の表面に設けられる。温度センサ７４は、実施の形態１と同様に、数値化した検出結果を、温度情報生成部３２に出力する。
【００７６】
実施の形態２において、焦点距離を算出する処理の流れは、図４に示すフローチャートと同じである。補正値の算出は、式（１）を用いてもよいし、補正値出力テーブル（図７参照）を用いてもよい。
【００７７】
以上説明した実施の形態２は、上述した実施の形態１と同様に、焦点距離算出部３３が、レンズ位置から求まる補正前焦点距離と、レンズユニット７１において検出された環境温度とに基づいて焦点距離を補正するようにしたので、使用環境温度における正確な焦点距離を取得することができる。
【００７８】
また、実施の形態２は、温度センサ７４を、撮像素子７２に配置するようにしたので、レンズの温度を変化させる一因となる部材の温度が焦点距離の補正に用いられるため、焦点距離の補正を正確に行うことができる。
【００７９】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図９を参照して説明する。図９は、実施の形態３に係る医療用観察システムの顕微鏡部の光学ユニットの構成を示す部分断面図である。実施の形態３に係る医療用観察システムは、上述した実施の形態１の医療用観察システム１に対し、温度センサ７４の配設位置を変えた以外は同じ構成であるため、各部の構成の説明を省略する。以下、実施の形態１とは異なる部分について説明する。
【００８０】
温度センサ７４は、複数のレンズのうちのいずれかに設けられる。実施の形態３において、温度センサ７４は、屈折率の温度依存性の高いレンズ、具体的には熱膨張係数が最も高いレンズ（ここでは第４レンズ７１４）に設けられる。なお、温度センサ７４は、レンズの光通過領域外に設けられる。
温度センサ７４は、実施の形態１と同様に、数値化した検出結果を、温度情報生成部３２に出力する。
【００８１】
実施の形態３において、焦点距離を算出する処理の流れは、図４に示すフローチャートと同じである。補正値の算出は、式（１）を用いてもよいし、補正値出力テーブル（図７参照）を用いてもよい。
【００８２】
以上説明した実施の形態３は、上述した実施の形態１と同様に、焦点距離算出部３３が、レンズ位置から求まる補正前焦点距離と、レンズユニット７１において検出された環境温度とに基づいて焦点距離を補正するようにしたので、使用環境温度における正確な焦点距離を取得することができる。
【００８３】
また、実施の形態３は、温度センサ７４を、レンズ、具体的には屈折率の温度依存性の高いレンズに直接配置するようにしたので、焦点距離の誤差に直接影響するレンズの温度が焦点距離の補正に用いられるため、焦点距離の補正を正確に行うことができる。
【００８４】
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、支持部６は、２つのアーム部および該２つのアーム部の一方を他方に対して回動可能に連結する関節部からなる組を少なくとも１組有していればよい。
【００８５】
なお、実施の形態１〜３では、レンズを移動させて焦点距離を変更可能な構成を例に説明したが、焦点距離が固定の光学系とし、温度センサによる検出結果に基づいて焦点距離を補正する構成としてもよい。
【００８６】
また、実施の形態１〜３では、温度センサを一つ有する構成を例に説明したが、複数の温度センサを設けて、平均値や最頻値等を温度情報として補正値の取得に用いる構成としてもよい。
【００８７】
また、顕微鏡装置を、設置場所の天井から吊り下げて配置する構成としてもよい。
【００８８】
このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、さまざまな実施の形態等を含み得るものである。
【００８９】
以上のように、本開示にかかる医療用観察装置及び医療用観察システムは、使用環境温度に応じた焦点距離を取得するのに有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１  医療用観察システム
２  顕微鏡装置
３  制御装置
４  表示装置
５  ベース部
６  支持部
７  顕微鏡部
８  光源装置
９  位置測定装置
１１  第１関節部
１２  第２関節部
１３  第３関節部
１４  第４関節部
１５  第５関節部
１６  第６関節部
２１  第１アーム部
２２  第２アーム部
２３  第３アーム部
２４  第４アーム部
２５  第５アーム部
３１  画像処理部
３２  温度情報生成部
３３  焦点距離算出部
３４  入力部
３５  出力部
３６、９３  記憶部
３７、９４  制御部
７１  レンズユニット
７２  撮像素子
７３  アクチュエータ部
７４  温度センサ
９１  撮像部
９２  測定部
７１０  筐体
７１１〜７１５  第１レンズ〜第５レンズ
７２１〜７２５  第１保持部〜第５保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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