(57)【要約】【課題】処置器具の術部等への出し入れが容易な顕微鏡システムを提供する。【解決手段】手術用顕微鏡における観察領域を変更可能とする変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを含む光学系を内蔵した鏡体３には、位置マーカ７が設けてあり、また、術部５に対する切除等の処置を行う処置機能部を先端部に設けた鉗子６にも位置マーカ８が設けてあり、両位置マーカ７，８により鏡体３と鉗子６の先端部との相対位置をナビゲーション装置１０により検出して、変倍制御ユニット１２の演算部２８に伝達し、演算部２８は相対位置が予め設定した観察範囲内か否かを判断して、その判断結果に応じて変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒによる観察倍率を変更する制御動作を行うようにして、鉗子６の先端部を術部５付近に簡単に出し入れできるようにして、手術の操作性を向上した。【選択図】　図１
2004117596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を観察可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の観察領域を縮小及び拡大可能な観察領域変更手段と、
前記顕微鏡の観察領域内で所定の処置を行うことが可能な機能部を有する処置器具と、
前記機能部と前記顕微鏡との相対的な位置関係を検出可能な相対位置検出手段と、
前記相対位置検出手段により検出された前記位置関係に応じて前記観察領域変更手段を制御する観察領域制御手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記観察領域制御手段は前記観察領域変更手段を制御して前記機能部を観察するために前記観察領域を所定の大きさに変更することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記相対位置検出手段は、
前記観察領域に配置された前記機能部を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記機能部の画像を解析することで前記機能部と前記顕微鏡との相対位置を算出可能な相対位置算出手段を有することを特徴とする請求項１、請求項２に記載の顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は顕微鏡の観察下で、手術等の処置を行う顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
手術用顕微鏡を用いた手術は、術部を高倍率に拡大し、様々に術具を使用して微細な手術を行う。手術の進行に合わせて、また、薄膜の剥離、腫瘍の切除、止血などの複合した操作を順次要求されるため、術者は頻繁に術具を交換しながら手術を進行する。
【０００３】
しかし、顕微鏡の倍率が高倍率であると、観察視野内に医療器具（術具ともいう）をスムーズに誘導するのが困難であり、一度顕微鏡から眼を離して慎重に術具を視野内に導く必要があり、手術の進行を妨げていた。
【０００４】
このような問題を解決するために予め設定した高倍率と低倍率の所定の２つの倍率をスイッチ操作で交互に入れ替えることが出来る手術用顕微鏡が実用化されており、公知である。ただこの場合も倍率を切り替える度にスイッチ操作が必要となり、完全な自動化には至っていない。
【０００５】
即ち、高倍率で微細な作業を必要とする中でのスイッチ操作は非常に煩わしいものである。また、これ以外に術者が手足を使用せずに倍率の制御が行える手術用顕微鏡として以下の技術が開示されている。
【０００６】
特表平１１−５０１４０３号公報には、術者の視線を検出して倍率等の制御が行える技術が開示されている。
特開平６−１１４０７７号公報には、術者が発声する音声により倍率の制御が行える技術が開示されている。
【０００７】
特開平４−１６５３２２号公報には、術者と顕微鏡との距離を検出して倍率の制御が行える技術が開示されている。
特開２０００−８３９６５号公報には、術部を観察する観察光学系の周囲に術部の周辺画像を表示する表示手段を備えた手術用顕微鏡が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特表平１１−５０１４０３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−１１４０７７号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平４−１６５３２２号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２０００−８３９６５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、視線を検出して倍率を制御する例では、術部から視線を離して操作することになるため術部を注視し続けることが出来ず手術の流れを妨げる。また、顕微鏡の鏡体周辺が複雑となり、大型化及び高価格化を招く。
音声による倍率の制御では、術者が発声してから制御が始まるまでにタイムラグがあり、迅速な処置が要求される手術場面では手術の流れを妨げる。また、音声の認識率が１００％ではないため誤動作をする可能性があり、煩わしい。
【００１３】
顔と鏡体の距離を検出して倍率を制御する例では、顔と鏡体の距離を一定に保っていないと倍率が変化してしまうため、術者の疲労が大きいという問題がある。
視野周辺に術部周辺画像を表示する例では、術具の出し入れには非常に効果があるが、鏡体の大型化及び高価格化を招く。
【００１４】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、手術器具等の処置器具の術部等への出し入れが容易な顕微鏡システムを提供することを目的とする。
さらに、処置器具の術部等への出し入れが容易で、且つ小型で安価にすることも可能な顕微鏡システムを提供することが目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
被検体を観察可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の観察領域を縮小及び拡大可能な観察領域変更手段と、
前記顕微鏡の観察領域内で所定の処置を行うことが可能な機能部を有する処置器具と、
前記機能部と前記顕微鏡との相対的な位置関係を検出可能な相対位置検出手段と、
前記相対位置検出手段により検出された前記位置関係に応じて前記観察領域変更手段を制御する観察領域制御手段と、
を具備したことにより、相対位置検出手段により処置器具の機能部と顕微鏡との位置関係に応じて観察領域を変更できるようにしているので、処置器具を被検体の術部等への導入を円滑に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の手術用顕微鏡システムの全体構成を示し、図２は図１の主要部の構成を示し、図３は術部付近を示し、図４は図３の状態に対応する観察視野を示し、図５は動作の内容のフローチャートを示す。
【００１７】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の手術用顕微鏡システム１は手術用顕微鏡２と、この手術用顕微鏡２の鏡体３に内蔵された光学系による観察下で、患者４の術部５に対する処置を行う処置具（処置器具）としての例えば鉗子６と、鏡体３及び鉗子６にそれぞれ設けた位置マーカ７，８の各位置情報を検出するデジタイザ９を備えたナビゲーション装置１０と、鏡体３に内蔵された光学系の倍率を設定する倍率設定手段１１と、ナビゲーション装置１０からの情報により、前記光学系の倍率の制御を行う変倍制御ユニット１２とを備えている。
【００１８】
手術用顕微鏡２は、架台１３に取り付けられた６自由度を持つアーム１４と、このアーム１４の先端に取り付けられた鏡体３とを有し、例えば架台１３の途中部分には変倍制御ユニット１２が設けてあり、この変倍制御ユニット１２は変倍操作等を行うフットスイッチ１５と、デジタイザ９とでナビゲーション装置１０を構成するワークステーション（図面中ではＷＳと略記）１６と接続されている。
【００１９】
また、術部５に対する処置を行う鉗子６は、例えば図示の例ではピンセット形状で、その先端部には切除や止血等の処置（医療行為）を行うための処置機能部が設けてあり、その後端側の把持部を術者は把持して切除等の処置を行う。
【００２０】
また、この鉗子６の後端には、この鉗子６の位置及び姿勢、より具体的には鉗子６の処置機能部（機能部と略記）の位置及び姿勢を検出させるための位置マーカ８が設けてある。
【００２１】
位置マーカ８は例えば磁界を発生する複数の（磁界発生）コイル等で形成され、各コイルにより発生した磁界をデジタイザ９に内蔵した検出コイルにより、各コイルの位置を検出し、複数のコイルを用いることにより、実際のコイルが設けられている位置から所定距離だけ異なる検出対象位置となる機能部が設けられた先端部を検出することができる。
位置マーカ７においても同様に複数のコイルで形成され、この場合の検出対象位置としては、鏡体３の光学系による例えば観察視野の中心位置等に設定することもできる。
【００２２】
そして、ワークステーション１６はデジタイザ９により検出された鏡体３の位置情報と鉗子６の機能部或いは先端部の位置情報とから両者の相対位置情報を算出して、変倍制御ユニット１２に送る。
【００２３】
図２に示すように鏡体３には、例えば左右で共通となる口径の大きな対物レンズ２１と、この対物レンズ２１に対向して左右の光路上に配置され、倍率を可変（換言すると観察範囲を拡大、縮小等変更が）できる一対の変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒと、結像を行う一対の結像レンズ２３Ｌ、２３Ｒと、結像レンズ２３Ｌ、２３Ｒにより結像された左右の光学像を拡大観察するための一対の接眼レンズ２４Ｌ、２４Ｒとが順次配置されている。
【００２４】
一対の変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒには、図示しない変倍機構を介してモータ２５が取り付けられ、このモータ２５を回転駆動することにより、一対の変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を変更できるようになっている。このモータ２５は変倍制御ユニット１２を構成する駆動部２６からの駆動信号で回転駆動される。
【００２５】
また、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒには、図示しない変倍機構を介してエンコーダ２７が取り付けられ、エンコーダ２７の出力信号により、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒが設定されている倍率を算出することができる。このエンコーダ２７の出力信号は変倍制御ユニット１２を構成し、演算や制御を行う演算（＆制御）部２８に入力され、演算部２８は変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒが設定されている倍率を算出する。
【００２６】
また、倍率設定手段１１により設定しようとする所定倍率に設定する指示操作を行うことにより、その指示信号が演算部２８に入力され、この演算部２８は駆動信号を生成して駆動部２６を介してモータ２５を回転駆動して、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを倍率設定手段１１により設定された所定倍率に設定する。
【００２７】
この場合、エンコーダ２７の出力信号が演算部２８に入力されることにより、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒが実際に設定されている倍率を参照し、その倍率が所定倍率に設定されると、演算部２８は駆動部２６への駆動信号の出力を停止する。そして変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒは所定倍率に設定される。
【００２８】
また、この演算部２８にはフットスイッチ（図面中ではＦＳと略記）１５のズームアップスイッチやズームダウンスイッチを操作した場合の操作信号が入力され、その操作信号に対応して駆動部２６を介してモータ２５の回転駆動動作を制御し、フットスイッチ１５の操作により、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを所望の倍率に設定することすることができる。
【００２９】
本実施の形態では、さらに演算部２８にはワークステーション１６から鏡体３と、術部５に対する処置を行う処置具としての鉗子６の先端部との相対位置情報が入力され、演算部２８はその相対位置情報が予め設定した閾値（より具体的には、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒが高倍率に設定された状態で、鉗子６の先端部が観察視野から外れる境界付近の値）以内に在るか否かを監視する。
【００３０】
そして、閾値以内に設定されている状態から閾値を越えた状態になると（つまり、術部５付近から観察視野の境界を越える側に移動されると）、演算部２８は駆動部２６を介してモータ２５の動作を制御し、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を所定倍率、或いは最低倍率の状態に設定する制御動作を行う。
また、閾値を越えた状態から閾値以内に設定された場合にも、演算部２８は駆動部２６を介してモータ２５の動作を制御し、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を高い所望倍率に設定する制御動作を行うこともできるようにしている。
【００３１】
このような構成による本実施の形態の動作を以下に説明する。
術者は手術用顕微鏡２を使用して手術をするためにアーム１４を移動して鏡体３を術部５に対向して、その術部５を接眼レンズ２４Ｌ、２４Ｒから覗いた場合に観察でき、（鉗子６等による）処置し易いような所望の位置、具体的には術部５を観察視野の中心位置でフォーカスした状態で観察できるような位置等に設定する。
【００３２】
この時、初期状態では変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒのズーム倍率は最低倍率に設定されており、エンコーダ２７の出力信号は演算部２８へ出力されている。また、デジタイザ９は鏡体３に取付けられたマーカ７の位置を検出しており、ナビゲーション装置１０は術部５に対する鏡体３の位置を検出している。
【００３３】
次に、術者が手術を進めるために鉗子６を術部５に近づける。デジタイザ９は鉗子６に取付けられたマーカ８の位置を検出し、ナビゲーション装置１０は術部５に対する鉗子６の先端部（機能部）の位置を検出する。即ち、ナビゲーション装置１０は鏡体３と鉗子６の先端部の相対位置を検出する。
【００３４】
ナビゲーション装置１０は、この相対位置の情報を変倍制御ユニット１２に内蔵された演算部２８に伝達する。この段階では変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率は最低倍率であるから術者は術部５にスムーズに鉗子６を導くことができる。
【００３５】
次に、手術の進行に合わせてより微細な処置が要求されるため、術者はフットスイッチ１５の図示しないズームアップスイッチを操作し、所望の倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定する。
【００３６】
即ち、フットスイッチ１５のズームアップスイッチを操作した操作信号は変倍制御ユニット１２の演算部２８に伝達され、演算部２８で駆動信号に変換され、駆動部２６に出力される。
【００３７】
従って、駆動部２６はモータ２５を駆動し、図示しない変倍機構を介して変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒがズームアップ方向に駆動され、微細な処置をするのに適した（高い倍率の）所望倍率に設定することができる。この倍率アップにより、倍率アップ前よりも観察領域は縮小される。
術者はその所望倍率において、例えば薄膜の剥離等の処置を行う。このときの状態は、図３の実線状態及び図４（Ａ）に示す。
【００３８】
次に、術者が術部５で剥離等の処置を行った場合における出血部の止血を行うために、鉗子６を図示しないバイポーラメスに持ち換える場合に術者が鉗子６を術部５から遠ざける。
【００３９】
ナビゲーション装置１０から鏡体３と鉗子６の先端部との相対位置情報が演算部２８に伝達されており、演算部２８は相対位置（相対距離）の値が予め設定した閾値（より具体的には、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒが高倍率に設定された状態で、鉗子６が観察視野から外れる境界付近の値）内にあるか否かを監視しており、上記のように鉗子６を他の処置具に取り換える操作をする際には、鏡体３とその鉗子６の先端部との相対位置が閾値を超える。
【００４０】
このように鏡体３と鉗子６の先端部との相対位置が閾値を超えた場合には、演算部２８は駆動部２６に対して、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を低倍率の状態に設定する駆動信号を出力する（以下では、この信号をズームダウン信号と呼ぶ）。換言すると、術者がフットスイッチ１５のズームダウンスイッチを操作した場合のように演算部２８は変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を低倍率の状態に設定する制御動作を（ナビゲーション装置１０からの相対位置情報に基づいて）自動で行う。
【００４１】
つまり駆動部２６によりモータ２５を駆動し、図示しない変倍機構を介して変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒをズームダウン方向に駆動する。そして、エンコーダ２７からの倍率検出信号が最低倍率に達した場合に演算部２８はズームダウン信号の出力を停止し、モータ２５の駆動が停止される。
【００４２】
従って、術者が鉗子６の先端部を術部５から遠ざけることによって変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒは最低倍率に設定される。このときの状態を、図３の破線状態及び図４（Ｂ）に示す。
図４（Ｂ）における破線は最低倍率の観察視野中に、術者による高倍率としての所望倍率の範囲を模式的に示したものであり、倍率を変化させることにより、観察範囲（観察領域）を拡大、縮小することができる。
【００４３】
次に、術者が図示しないバイポーラメスを術部５に近づける場合、観察倍率が最低倍率に設定されているため、スムーズに近づけることが出来る。図示しないバイポーラメスにもマーカが取付けられており、ナビゲーション装置１０によって鏡体３とバイポーラメスの先端部との相対位置が検出されている。
【００４４】
演算部２８は鏡体３とバイポーラメスの先端部との相対位置（相対距離）が所定の閾値以下になった時に、駆動部２６に対して（変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を高くする）ズームアップ信号を出力し、モータ２５をズームアップ方向に駆動する。
【００４５】
演算部２８はエンコーダ９からの倍率情報を監視し、鉗子６の先端部を術部５付近から外す前に術者が設定していた所望倍率に達するまでズームアップ信号を出力し、所望倍率に達したらズームアップ信号の出力を停止する。
【００４６】
これによって、術者は図示しないバイポーラメスを用いた止血作業を所望倍率にて円滑に実施することが出来る。
【００４７】
また、術者は倍率設定手段１１を用いて最低倍率ではない所定倍率に設定することも出来る。倍率設定手段１１で設定された倍率情報は、演算部２８に伝達され、術者が鉗子６の先端部を術部５付近から外した場合に駆動するズームダウン動作を所定倍率で停止させることが出来る。この一連の動作フローを、図５に示す。
【００４８】
図１に示すように手術用顕微鏡システム１による手術を行う場合、最初のステップＳ１で術者は倍率設定手段１１により、手術用顕微鏡２の初期状態での倍率を設定する。
【００４９】
つまり、倍率設定手段１１を構成するキーボード等により、設定しようとする所定倍率の値を入力すると、演算部２８は駆動部２６を介してモータ２５の回転を制御し、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を入力された所定倍率に設定する。この操作は省略可能であり、この操作を行わない場合には、手術用顕微鏡２の初期状態での倍率は最低倍率に設定される。
【００５０】
そして、この（最低或いは）低倍率の状態で、術部５を観察し、その観察状態で術者は鉗子６を術部５に近づける。上述したように、（最低或いは）低倍率の状態であるので、鉗子６を術部５にスムーズに導くことができる。
【００５１】
そして、術部５付近に導いた後、術者は微細な処置を行い易いようにステップＳ２に示すようにフットスイッチ１５のズームアップスイッチを踏む操作をして、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を高倍率となる所望倍率に設定する。
【００５２】
この場合、ズームアップスイッチを踏む操作をすると、その操作信号が演算部２８に入力され、演算部２８はその操作信号を受けて駆動部２６を介してモータ２６を回転駆動し、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を高倍率側の所望倍率に設定する。
【００５３】
具体的には、ズームアップスイッチを踏む操作が停止されるまで、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの倍率を高倍率側に設定するようにモータ２６で変倍機構を駆動する。そして、ズームアップスイッチを踏む操作が停止された場合の設定された所望倍率の値が演算部２８の図示しない記憶手段に記憶される。
【００５４】
ステップＳ３に示すように鏡体３及び鉗子６の先端部の相対位置はナビゲーション装置１０により検出され、その検出された相対位置の情報は演算部２８に常時入力される。なお、図面上では簡単化のため、鏡体３及び鉗子６の先端部の相対位置を鏡体３及び鉗子６の相対位置のように略記して示す。
【００５５】
そして、ステップＳ４に示すように演算部２８は相対位置の値が、予め設定した閾値（より具体的には、高倍率の所望倍率に設定された状態で、鉗子６が観察視野の境界付近の値）内にあるか否かを演算する。
【００５６】
そして、演算結果からステップＳ５に示すように観察視野内に鉗子６の先端部があるか否かを判断する。その判断により観察視野内にあると判断した場合には、ステップＳ３に戻る。なお、ステップＳ３でなくＳ２に戻り、フットスイッチ１５でさらに異なる所望倍率に設定することもできることを経てステップＳ３に進むようにしても良い。
この状態では、高倍率の状態であり、微細な処置を行うことができる。
【００５７】
一方、この鉗子６での処置を終えて他の鉗子に取り換えようとした場合には、この鉗子６を観察視野から外す方向に移動する。そして、観察視野内から外れたと判断した場合には、ステップＳ６に進む。
【００５８】
ステップＳ６では演算部２８は（初期設定で）所定倍率の設定ありか否かの判断を行い、所定倍率の設定ありと判断した場合には、演算部２８はズームダウン信号を発生し、ステップＳ７に示すように変倍光学系２２Ｌ，２２Ｒの倍率を所定倍率に設定するように制御し、ステップＳ９に進む。
【００５９】
一方、所定倍率の設定なしと判断した場合には、演算部２８はズームダウン信号を発生し、ステップＳ８に示すように変倍光学系２２Ｌ，２２Ｒの倍率を最低倍率に設定するように制御し、ステップＳ９に移る。
ステップＳ７或いはＳ８の場合には、低倍率の状態に設定されるので、別の鉗子に取り換えて術部５側へのアプローチをスムーズに行うことができる。
【００６０】
ステップＳ９ではナビゲーション装置１０により、鏡体３と鉗子の先端部との相対位置検出を行い、演算部２８に出力する。ステップＳ１０に示すように演算部２８はその出力に基づいて、鉗子の先端部が所望倍率での視野内にあるかの演算を行い、その演算結果からステップＳ１１に示すように視野内に鉗子の先端部があるかの判断を行う。
【００６１】
その判断結果により、視野内にある場合には、ステップＳ１２に示すようにズープアップ信号を発生して、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを所望倍率に設定するように制御した後、ステップＳ３に戻る。一方、視野内にないと判断した場合にはステップＳ９に戻り、鏡体３と鉗子の先端部との相対位置の検出の処理を行うようになる。
【００６２】
このように動作する本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、ナビゲーション装置１０を用いて鏡体３と処置具の先端部との相対距離を検出し、その状態に応じて観察倍率を自動制御するようにしているので、特別な装置を付加することなく、且つ鏡体３が大型化することなく、処置具の術部付近への出し入れを容易にできるシステムを安価に実現が可能である。
【００６３】
上述の説明では、処置具或いは処置器具として鉗子６を用いて手術を行う場合で説明したが、鉗子６以外に内視鏡や超音波プローブ等の観察手段、つまり観察処置を行う処置具の場合にも適用することができる。
従って、処置具による所定の処置としては、鉗子６等による被検体の切除等の処置の他に把持することや、さらには光学的或いは音響的に観察する観察処置等の行為も含まれる。
【００６４】
また、上記説明では観察領域変更手段として、光学系の倍率を変更する手段を用いているが、例えばＣＣＤなどの撮像手段を用いた顕微鏡で、ＣＣＤの撮像範囲を広げることで観察範囲（観察領域）を広げる等の変更しても良い。
【００６５】
また、通常の顕微鏡でも単純に筐体を移動させることで観察範囲を広げる等の変更をしても良いし、視野絞りを広げることで、観察領域を広げる等の変更を行うようにしても良い。
このような場合においても、上述したように術部付近への処置具の出し入れを容易にできる効果がある。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図６〜図１０を参照して説明する。なお、第１実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態の手術用顕微鏡システム１Ｂは、図１の手術用顕微鏡２における鏡体３内に、図６に示すように変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒと結像レンズ２３Ｌ、２３Ｒとの間にビームスプリッタ３１Ｌ、３１Ｒが設けらた構成にしている。
【００６７】
ビームスプリッタ３１Ｒの反射方向には結像レンズ３２を内蔵したアダプタ３３を介して撮像素子３４が配置され、結像レンズ２３で結像される光学像と同等の光学像を、この結像レンズ３２により撮像素子３４に結像する。
【００６８】
この撮像素子３４の撮像面には、術者が接眼レンズ２４Ｒを覗いた場合の視野範囲と殆ど一致する光学像が結像されるように設定されている。つまり、術者が観察する視野範囲と撮像素子３４による撮像範囲とは殆ど等価であ（り、読み替えることもでき）る。
【００６９】
この撮像素子３４は画像解析手段３５に接続され、撮像素子３４で撮像した画像が入力される。画像解析手段３５は撮像素子３４で撮像された画像を解析する。この画像解析手段３５は変倍制御ユニット１２の演算部２８に接続されている。
【００７０】
また、図７にも示すように処置を行う鉗子３６の先端部（機能部）には例えばその鉗子３６の固有の色、具体例では緑色の色マーカ（緑）３７が設けられている。図示しない他の鉗子には、先端部にはその色で識別できるように例えば青色のマーカ（青）が設けられている。つまり、本実施の形態では処置具には色指標を設け、色指標により処置具の有無、処置具の識別を行うようにしている。
【００７１】
第１の実施の形態では筐体３と鉗子６の先端部の相対位置をナビゲーション装置１０により検出し、演算部２８はその検出出力を参照することにより、手術用顕微鏡２の観察倍率を制御するようにしていたが、本実施の形態では撮像素子３４で撮像された画像を画像解析手段３５に入力し、画像解析手段３５では色マーカを抽出する画像解析を行い、その画像解析結果を演算部２８に送り、演算部２８はその解析結果に応じて観察倍率を制御する構成にしている。
【００７２】
このため、本実施の形態では第１の実施の形態におけるナビゲーション装置１０と、位置マーカ７，８は設けていない。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
次に本実施の形態の作用を説明する。
術者は、倍率設定手段１１を用いて、術前に鉗子毎に所定倍率を設定する。この場合、各鉗子に固有の色マーカ（緑）、（青）に対応して所定倍率が設定されることになる。
【００７４】
術者が鉗子３６を術部５付近に設定している場合、その鉗子３６の先端に設けられた色マーカ（緑）３７が、撮像素子３４により撮影される。撮像素子３４で撮影された映像信号は画像解析手段３５に伝達される。画像解析手段３５は撮像素子３４で撮影された映像信号を解析し、映像信号から色マーカ（緑）３７を抽出する。
【００７５】
画像解析手段３５は撮像範囲内に色マーカ（緑）３７があるか否かを判別し、その情報を演算部２８に伝達する。演算部２８は色マーカ（緑）３７が撮像範囲内にある場合は術者がフットスイッチ１５で設定した所望倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを駆動するようにズームアップ信号を駆動部２６に出力する。この状態を、図８（Ａ）に示す。
【００７６】
色マーカ（緑）３７が撮像範囲から外れた場合は倍率設定手段１１で設定した所定倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを駆動するようにズームダウン信号を駆動部２６に出力する。
この状態を、図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）における破線は所定倍率の視野内における術者の所望倍率の視野を模式的に示したものである。
【００７７】
術者が異なる図示しない鉗子の先端部を術部５付近に接近させた場合、その鉗子の先端部には異なる色の色マーカ（青）を使用することで、鉗子の種類に応じた倍率設定をすることが出来る。
【００７８】
即ち、剥離鉗子（青の色マーカ）とバイポーラ（緑の色マーカ）を併用する場合、鉗子の挿入後にズームアップ制御をする際に高倍における剥離操作と中倍における止血操作を使い分けることが可能である。
【００７９】
この場合、剥離操作時に剥離鉗子を用いて術者がフットスイッチ１５で設定した倍率（高倍）と止血操作時にバイポーラを用いて術者がフットスイッチ１５で設定した倍率（中倍）の倍率情報（エンコーダ２７からの倍率情報）を図示しないメモリに記憶させておくことで、術部５付近に設定された鉗子の種類に応じた倍率設定を行うことができる。
【００８０】
図９は本実施の形態の代表的な動作例のフローチャートを示す。
ステップＳ３１に示すように倍率設定手段１１で所定倍率に設定する。この場合、各鉗子の先端部には色マーカが設けてあるので、色マーカ毎に異なる所定倍率に設定することができる。なお、この初期設定の処理は省略可能であり、この場合には所定倍率は最低倍率となる。
【００８１】
そして、最初に使用する鉗子の先端部を術部５に近づける。その場合、撮像素子３４の撮像範囲内に挿入されると、鉗子の先端側も撮像される状態になる。術者は観察状態において、鉗子の先端側を術部５付近に設定されたことを確認して、微細な処置を行う時に、ステップＳ３２に示すようにフットスイッチ１５を踏んで、所望倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定する。
【００８２】
ステップＳ３３に示すように撮像素子３４で撮像された画像は画像解析手段３５に入力され、画像解析手段３５は（所望倍率に設定された状態の）撮像範囲内に色マーカがあるかを画像解析する。
【００８３】
その解析結果は演算部２８に送られ、ステップＳ３４に示すように演算部２８は撮像範囲内に色マーカがあるか判断する。撮像範囲内に色マーカがあると判断した場合には、演算部２８はステップＳ３５に示すように検出した色マーカ毎に、設定されているその所望倍率の情報を、（演算部２８の内部等に設けた）メモリに記録し、ステップＳ３３に戻る。
【００８４】
一方、撮像範囲内に色マーカがないと判断した場合には、演算部２８はステップＳ３６に示すように、初期設定で所定倍率の設定がされたか否かを判断する。そして、所定倍率の設定がされていないと、演算部２８はズームダウン信号を発生してステップＳ３７に示すように最低倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定する。
【００８５】
これに対して、所定倍率の設定がされていると、さらにステップＳ３８に進み、演算部２８は色マーカの色の判断を行う。そして、判断した色に対応して初期設定で設定した所定倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定する。
【００８６】
具体的には、色マーカの色が緑色であると、演算部２８はズームダウン信号を発生してステップＳ３９に示すようにその緑色の鉗子で設定された所定倍率（これを所定倍率（緑）と略記）に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定し、ステップＳ４１に進む。
【００８７】
また、色マーカの色が青色であると、演算部２８はズームダウン信号を発生してステップＳ４０に示すようにその青色の鉗子で設定された所定倍率（これを所定倍率（青）と略記）に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定し、ステップＳ４１に進む。
この状態においては、視野範囲は広い状態であり、別の処置を行う場合にはその処置に適した鉗子に交換する。
【００８８】
また、この状態においてもステップＳ４１に示すように画像解析手段３５は所望倍率の視野範囲内に色マーカがあるかの画像解析を行っている。そして、その解析結果は演算部２８に送られ、演算部２８はステップＳ４２に示すようにその範囲内に色マーカありか否かの判断を行う。
【００８９】
そして、その範囲内に色マーカがないと判断した場合には、ステップＳ４１に戻る。一方、その範囲内に色マーカがあると判断した場合には、ステップＳ４３に進み、演算部２８はメモリから検出された色マーカに対応した所望倍率の情報を読み出し、その倍率に変倍光学系を設定する。その後、ステップＳ３３に戻る。
【００９０】
本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、相対位置検出手段として鉗子に設けられた色マーカを用いているので、鉗子にかさばる位置マーカを付加することなく（つまり、より操作性が良く）第１の実施の形態と同様の効果を有するシステムを実現でき、鉗子操作を妨げない。また、鉗子の種類によって設定倍率（所望倍率、所定倍率とも）を制御出来るため使用する鉗子に応じて最適な倍率設定が可能となる。
【００９１】
更に、本実施の形態の変形例として、各色マーカに応じて所定倍率の優先順位をつけても良い。例えば止血処置を行う図示しないバイポーラを高優先度、術部の吸引を行う図示しない吸引管を低優先度とする。
【００９２】
術者が所望倍率にて吸引管とバイポーラを併用している場合、観察視野は図１０（Ａ）のようになっている。この状態から、吸引管を術部に残したままバイポーラを他の鉗子に持ち替えるために術部（観察視野）から引き抜く（引き出す）と、バイポーラの優先度が高く設定されているので、バイポーラ用に設定した所定倍率に変倍光学系２２ｌ、２２Ｒが駆動設定される。この状態を、図１０（Ｂ）に示す。
この状態では、緊急に止血が必要な場合に即座にバイポーラを挿入することにより、所望倍率に駆動設定することができる。
【００９３】
バイポーラが引き抜かれた状態で、更に優先度の低い吸引管を術部（所望倍率範囲）から引き抜いた場合、吸引管用に設定した所定倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒが駆動設定される。この場合、術部には何の術具も挿入されていないため、より広い視野を提供することで、迅速な術具の導入を行うことが出来る。この状態を、図１０（Ｃ）に示す。また、この一連のフローを図１１に示す。
【００９４】
図１１のステップＳ５１に示すように倍率設定手段１２により鉗子毎に所定倍率に設定する。この場合、鉗子の種類毎にマーカ色が異なり、また鉗子毎に優先順位の設定を行う。例えば、バイポーラには高優先度、吸引管には低優先度の設定をする。
【００９５】
次のステップＳ５２で、フットスイッチ１５により、所望倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの設定を行う。また、ステップＳ５３に示すように画像解析手段３５は、撮像素子の撮像範囲内に色マーカがあるかの画像解析を行う。
その解析結果は演算部２８に送られ、演算部２８はステップＳ５４に示すようにその範囲内に高優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【００９６】
そして、その範囲内に高優先度の色マーカがあると判断した場合にはステップＳ５３に戻る。一方、その範囲内に高優先度の色マーカがないと判断した場合にはステップＳ５５に進み、演算部２８はさらに低優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【００９７】
そして、低優先度の色マーカがあると判断した場合にはステップＳ５６に示すように所定倍率（高優先度）に変倍光学系２２Ｌ，２２Ｒを設定してステップＳ５８に進む。一方、低優先度の色マーカがないと判断した場合にはステップＳ５７に示すように所定倍率（低優先度）に変倍光学系２２Ｌ，２２Ｒを設定してステップＳ５８に進む。
【００９８】
ステップＳ５８では画像解析手段３５は所望倍率の視野範囲内に色マーカがあるかを画像解析する。その解析結果は演算部２８に送られ、演算部２８はステップＳ５９に示すようにその範囲内に高優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【００９９】
そして、高優先度の色マーカがあると判断した場合には、ステップＳ６０に示すように所望倍率（高優先度）に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを移動設定した後、ステップＳ５３に戻る。一方、高優先度の色マーカがないと判断した場合には、ステップＳ６１に示すようにさらに低優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【０１００】
そして、低優先度の色マーカがないと判断した場合には、ステップＳ５８に戻り、逆に低優先度の色マーカがあると判断した場合には、ステップＳ６２に示すように所望倍率（低優先度）に変倍光学系２２Ｌ，２２Ｒを移動設定した後、ステップＳ５８に戻る。
【０１０１】
本変形例によれば、優先度も考慮した第１の実施の形態と同様の効果を有すると共に、さらに操作性の良いシステムを実現できる。
なお、第１の実施の形態でも説明したように、鉗子３６以外の処置具や、観察を行う内視鏡等の処置具の場合にも適用できる。
【０１０２】
（第３実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は本発明の第３の実施の形態の手術用顕微鏡システム１Ｃの主要部を示す。　この手術用顕微鏡システム１Ｃは第１の実施の形態の手術用顕微鏡２の鏡体３におけるその下面に赤外線発光器４１と赤外線受光器４２とから構成される赤外線センサ４３を取付け、この赤外線受光器４２の検出信号を解析部４４に入力するようにしている。
【０１０３】
また、図１３にも示すように処置を行うのに使用される鉗子４５の例えば後端には赤外線を反射する反射マーカ４６が取り付けられている。従って、赤外線受光器４２は鉗子４５の反射マーカ４６で反射された赤外線を受光し、その検出信号が入力される解析部４４は、検出信号から解析を行い、鏡体３と鉗子４５の先端部との相対位置を検出する。
【０１０４】
この相対位置の情報は演算部２８に伝達される。演算部２８は解析部４４からの情報により、変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒの制御を行う。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【０１０５】
次に本実施の形態の作用を説明する。
術者が鉗子４５を術部に挿入している場合は赤外線発光器４１から射出された赤外線が鉗子４５に設けられた反射マーカ４６で反射され、赤外線受光器４２に入射する。赤外線受光器４２に入射された反射マーカ４６の信号は解析部４４に伝達され、鏡体３と鉗子３２の先端部の相対位置が検出される。
【０１０６】
解析部４４は相対位置情報を演算部２８に伝達する。術者が鉗子４５の先端部を術部から抜去した場合、赤外線受光器４２は反射マーカ４６の反射信号を受光しないため相対位置情報は不定となる。
【０１０７】
この情報も演算部２８に伝達される。演算部２８は鏡体３と鉗子４５の先端部の相対位置が検出されている場合は術者がフットスイッチ１５で設定した所望倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定し、相対位置が不定となった場合は最低倍率ないし倍率設定手段１１で設定した所定倍率に変倍光学系２２Ｌ、２２Ｒを設定するよう制御する。
【０１０８】
本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、相対位置検出手段として赤外線センサを使用したため非常に安価に第１の実施の形態と同様の効果を有するシステムを実現することが出来る。
【０１０９】
なお、赤外線センサを使用する代わりに超音波センサを用いて構成することもできる。また、鉗子４５の先端部の位置に限らず、その他の所定位置を検出するようにしても良い。また、鏡体側に関しても同様である。
また、上述した各実施の形態等を部分的に組み合わせる等した実施の形態等も本発明に属する。
【０１１０】
［付記］
１．前記機能部は色指標を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【０１１１】
２．前記相対位置検出手段は、前記観察領域に配置された前記機能部を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記機能部の前記色指標の画像を解析することで前記色指標の色を識別可能な色解析手段を有することを特徴とする付記１に記載の顕微鏡システム。
【０１１２】
３．前記観察領域変更手段は変倍光学系であることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【０１１３】
４．被検体を観察可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の観察領域を縮小及び拡大可能な観察領域変更手段と、
前記顕微鏡の観察領域内で所定の処置を施すことが可能な機能部を有する医療器具と、
前記機能部等の所定位置と前記顕微鏡との相対的な位置関係を検出可能な相対位置検出手段と、
前記相対位置検出手段により検出された前記位置関係に応じて前記観察領域変更手段を制御する観察領域制御手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡システム。
【０１１４】
５．術部の拡大観察を行う観察光学系と、
この観察光学系の観察倍率を変更する変倍光学系と、
術部の処置等を行う術具と、
この術具の前記観察光学系との相対位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段の検出結果の応じて前記変倍光学系の駆動制御を行う制御部とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１１５】
６．付記５において、
前記位置検出手段は、所定座標空間内における観察光学系と術具の各々の位置を検出するナビゲーション装置であることを特徴とする手術用顕微鏡。
７．付記５において、
前記位置検出手段は、術具に設けられたマーカと、
前記観察光学系の途中に設けられた前記マーカを撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮影された画像から前記術具と観察光学系の相対位置を検出する画像解析手段から成ることを特徴とした手術用顕微鏡。
【０１１６】
８．付記５において、
前記位置検出手段は、前記観察光学系または術具のいづれか一方に設けられたセンサ出力手段と、
前記観察光学系または術具のいづれかに設けられたセンサ受信手段と、
このセンサ受信手段の検出状態から前記観察光学系と術具の相対位置を演算する演算手段とから成ることを特徴とする手術用顕微鏡。
９．付記８において、
センサ出力手段及びセンサ受信手段は、超音波センサ乃至は赤外線センサであることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１１７】
１０．付記５において、
前記制御部は、術具が前記観察光学系の観察視野内にある場合は、術者の設定した第１の倍率に変倍光学系を設定し、術具が前記観察光学系の視野から外れた場合は最低倍ないしは予め設定した第２の倍率（第１の所定の倍率よりは低倍である）に設定することを特徴とする手術用顕微鏡。
１１．付記１０において、
前記制御部は、前記変倍光学系の前記第１の倍率が予め定められたしきい値より高倍である場合に前記最低倍乃至第２の倍率への駆動制御を行う倍率判定手段を有する事を特徴とする手術用顕微鏡。
【０１１８】
１２．付記１０において、
前記位置検出手段は、術部に挿入された複数の術具を各々識別する識別手段を有し、この識別手段の識別結果と、前記位置検出手段の位置検出結果に応じて、少なくとも前記第１の倍率または前記第２の倍率の何れかを設定する倍率設定手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、術部からの鉗子等の処置器具の挿抜（出し入れ）に応じて顕微鏡の観察領域を制御するため、特に術部への処置器具の挿入が非常に容易になり、手術等の効率向上に寄与する。また、構造が単純で小型、安価に実現できるという極めて高い効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の手術用顕微鏡システムの全体構成図。
【図２】図１の主要部の構成を示すブロック図。
【図３】術部付近を示す図。
【図４】図３の状態に対応する観察視野を示す図。
【図５】動作の内容を示すフローチャート図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の手術用顕微鏡システムの主要部の構成を示すブロック図。
【図７】色マーカを設けた鉗子を示す図。
【図８】観察視野を示す図。
【図９】代表的な動作の内容を示すフローチャート図。
【図１０】変形例における観察視野の例を示す図。
【図１１】変形例における代表的な動作の内容を示すフローチャート図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の手術用顕微鏡システムの主要部の構成を示すブロック図。
【図１３】反射マーカを設けた鉗子を示す図。
【符号の説明】
１…手術用顕微鏡システム
２…手術用顕微鏡
３…鏡体
５…術部
６…鉗子
７，８…位置マーカ
９…デジタイザ
１０…ナビゲーション装置
１１…倍率設定手段
１２…変倍制御ユニット
１５…フットスイッチ
１６…ワークステーション
２１…対物レンズ
２２Ｌ、２２Ｒ…変倍光学系
２３Ｌ、２３Ｒ…結像レンズ
２４Ｌ、２４Ｒ…接眼レンズ
２５…モータ
２６…駆動部
２７…エンコーダ
２８…演算部
【図１】
2004117596.tif 000003
【図２】
2004117596.tif 000004
【図３】
2004117596.tif 000005
【図４】
2004117596.tif 000006
【図５】
2004117596.tif 000007
【図６】
2004117596.tif 000008
【図７】
2004117596.tif 000009
【図８】
2004117596.tif 000010
【図９】
2004117596.tif 000011
【図１０】
2004117596.tif 000012
【図１１】
2004117596.tif 000013
【図１２】
2004117596.tif 000014
【図１３】
2004117596.tif 000015