(57)【要約】【課題】白色光観察像と特殊光観察像とを重ね合わせて表示する場合において、画像のちらつきがなく、観察性のよい手術用観察システムを提供する。【解決手段】タイミングジェネレータ３８の制御により観察対象部位の白色光観察像と特殊光観察像を交互に生成し、リアルタイムでメモリー３０、３４及び画像合成回路３１、３５へ出力する。メモリー３０、３４は、受信した白色光観察像又は特殊光観察像を記録し、タイミングジェネレータ３８からの信号を受信するたびに、直前に記録した画像を画像合成回路３１、３５へ出力する。画像合成回路３１、３５で、リアルタイムで受信する白色光観察像と、メモリー３０、３４から出力される記録された特殊光観察像、または、リアルタイムで受信する特殊光観察像と、メモリー３０、３４から出力される記録された白色光観察像とを重ね合わせ、画像表示手段６に表示する。【選択図】図５
2005305046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を含む白色光を出力する光源装置と、
前記光源装置から照射された前記白色光と、前記励起光とを交互に透過させる第１のフィルタと、
前記第1のフィルタを透過した光を被検査対象領域に導くライトガイドと、
前記被検査対象領域からの光を撮像する撮像部と、
前記撮像部と前記被検査対象領域の間に配置され、前記白色光による観察像と、前記励起光による観察像を交互に透過させる第２のフィルタと、
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタを透過する光を同期して切り替える切替部と、
前記切替部による切り替えのタイミングに同期して前記撮像部からの画像を記録する記録部と、
前記記録部が記録した画像と、前記撮像部からの画像を重ね合わせる画像処理部と、
前記画像処理部による画像を表示する画像表示部とを有することを特徴とする手術用観察システム。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記白色光による観察像と前記励起光による観察像の重像を、静止画と動画の重ね合わせにより行うことを特徴とする請求項１に記載の手術観察システム。
【請求項３】
前記画像処理部は、前記白色光による観察像と前記励起光による観察像の重像を、それぞれの動画の重ね合わせにより行うことを特徴とする請求項１に記載の手術観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色光を観察対象部位へ照射して得られる白色光観察像と、特殊な波長の光を同部位へ照射して得られる特殊光観察像とを重ね合わせて表示する手術用観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、外科手術の分野では、特殊な波長の光を観察対象部位へ照射し、対象部位からの反射光や蛍光を検出して像を得ることで、正常組織と腫瘍等とを判別及び診断する特殊光観察技術が用いられつつある。特殊光観察技術の代表的なものとして、蛍光観察技術と赤外線観察技術がある。
【０００３】
蛍光観察技術は、観察対象部位にレーザ光や水銀ランプなどの励起光を照射し、生体組織から直接発生する自家蛍光や、観察前に生体へ注入しておいた薬物の蛍光を検出することで、癌等の疾患状態を診断する技術である。赤外線観察技術は、可視光に比べて透過率の高い赤外光を観察対象部位に照射することで、可視光では観察できない組織下に走行している血管やリンパ節、リンパ管などを検出する技術である。
【０００４】
特殊光による観察は、特定の波長に反応する物質の性質や、波長による透過性を利用していることから、一般に反応部位以外は不鮮明な画像になるため、観察対象部位全体の外観がつかみにくい。そこで、観察対象部位の反射光と、蛍光とを検出して重ね合わせて表示することができる観察システムが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００５】
その提案においては、反射光により観察対象部位全体の外観をつかむことが可能になるものの、その観察像は背景が青色、患部が赤色であり、白色光の反射光による白色光観察像に比べて不鮮明である。よって、微細な血管や神経の吻合を行う脳神経外科などの外科手術には用いることができないという問題があった。
【０００６】
また、特殊光による観察対象部位の蛍光と反射光を検出し、蛍光を色分割して反射光の強度を調整することにより、白色光観察像とほぼ同等の観察像を作り出し、蛍光観察像と重ね合わせて表示させる観察システムも提案されている(例えば、特許文献２)。しかし、その提案において作り出された観察像も、通常の白色光観察像に比べて色再現性に劣るという問題があった。
【０００７】
一方、白色光観察像と特殊光観察像を同時に観察及び撮像し、モニター上に表示させる観察システムも提案されている(例えば、特許文献３)。しかし、両観察像を左右に並べて表示させるために、それぞれの画像を見比べながら手術しなければならないという問題があった。
【０００８】
また、白色光観察像と特殊光観察像とを重ね合わせて表示することが可能な観察システムも提案されている(例えば、特許文献４)。
【特許文献１】特開平１０−２９５６３３号（図１）
【特許文献２】特開平１０−３０９２８２号（図１）
【特許文献３】特開２００３−２５０７５９号（図１）
【特許文献４】特開平６−１２５９１１号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これらの提案においては、白色光観察像と特殊光観察像を交互に高速に切り替えることで、錯覚を利用して視覚的に両観察像を重ね合わせて表示させる手法を用いているため、フリッカーが生じて画像が見づらいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明においては、白色光観察像と特殊光観察像とを重ね合わせて表示する場合において、画像のちらつきがなく、観察性のよい手術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】
【００１１】
本発明の手術用観察システムは、励起光を含む白色光を出力する光源装置と、前記光源装置から照射された前記白色光と、前記励起光とを交互に透過させる第１のフィルタと、前記第1のフィルタを透過した光を被検査対象領域に導くライトガイドと、前記被検査対象領域からの光を撮像する撮像部と、前記撮像部と前記被検査対象領域の間に配置され、前記白色光による観察像と、前記励起光による観察像を交互に透過させる第２のフィルタと、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタを透過する光を同期して切り替える切替部と、前記切替部による切り替えのタイミングに同期して前記撮像部からの画像を記録する記録部と、前記記録部が記録した画像と、前記撮像部からの画像を重ね合わせる画像処理部と、前記画像処理部による画像を表示する画像表示部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
白色光観察像と特殊光観察像とを重ね合わせて表示する場合において、画像のちらつきがなく、観察性のよい手術用観察システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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）  
まず、図１に基づき、本発明の第１の実施の形態に係わる手術用観察システムの全体構成を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる手術用観察システムの全体構成を概略的に示した説明図である。図１に示すように、本実施の形態の手術用観察システムは、被検査対象領域である患者の術部ａを観察するための顕微鏡鏡体１と、励起光を含む白色光である照明光を顕微鏡鏡体１に供給、すなわち出力する光源装置２と、顕微鏡鏡体１からの画像が入力される右目用カメラコントロールユニット(以下、ＣＣＵとよぶ)３及び左目用ＣＣＵ４と、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４で処理された画像データが入力され、三次元画像を生成する画像処理部としてのコントロールボックス５と、コントロールボックス５からの三次元画像を表示する画像表示部である３次元の画像表示装置６から構成されている。顕微鏡鏡体１は、アーム７によって移動可能に支持固定されている。また、画像表示装置６も、アーム８によって移動可能に支持固定されている。
【００１４】
図２は、顕微鏡鏡体１の内部を概略的に示した説明図である。顕微鏡鏡体１は、光源装置２より照射される照射光を術部ａへ導くライトガイド９と、ライトガイド９の途中に配置され、照射光から所望の波長の光を透過させるためのフィルタユニット１０と、照射光によって発生した、術部ａからの光束を伝達する対物レンズ１１と、プリズム１２と、ズーム光学系１３と、光束から所望の波長の光を透過させるためのフィルタユニット１４と、フィルタユニット１４を透過した光を受光する右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６と、それぞれのレンズの結像点に固定配置された撮像部としての右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８から構成されている。プリズム１２は、対物レンズ１１からの光束を９０度曲げるためのプリズムである。ズーム光学系１３は、プリズム１２からの光束を拡大または縮小するための光学系である。フィルタ手段であるフィルタユニット１０は、モータ１９のドライブシャフト２０に接続されたピニオン２１に対し、フィルタユニット１０を通過する光束の光軸に沿った回転軸２２を中心に回転するよう接続されている。また、フィルタ手段であるフィルタユニット１４もモータ１９のドライブシャフト２０に接続されたピニオン２３に対し、フィルタユニット１４を通過する光束の光軸に沿った回転軸２４を中心に回転するよう接続されている。
【００１５】
図３は、光源装置からの照射光を透過するフィルタユニット１０の構成を説明するための図である。フィルタユニット１０は、励起用フィルタ２５を２枚、白色光観察用フィルタ２６を２枚有する。２枚の励起用フィルタ２５及び２枚の白色光観察用フィルタ２６は、光軸に直交する平面内において、回転軸２２を中心にして９０度間隔で交互に配置されている。すなわち、光軸に直交する平面内において、２枚の励起用フィルタ２５は回転軸２２に対して対称に配置されており、２枚の白色光観察用フィルタ２６も、光軸に直交する平面内において、回転軸２２に対して対称に配置されている。
【００１６】
励起用フィルタ２５及び白色光観察用フィルタ２６は交換可能で、目的の観察法に応じて自由に選択することができる。励起用フィルタ２５としては、例えば蛍光観察時においては、４０５ｎｍ付近の波長域の光を透過するフィルタを使用し、例えば赤外光観察時においては、８０５ｎｍ付近の波長域の光を透過するフィルタを使用する。また、白色光観察用フィルタ２６としては、例えば赤外光カットフィルタを使用する。フィルタユニット１０の各フィルタを透過した光は、透過光伝達手段、例えば、ライトガイド、レンズ、プリズム等の光学系を通して観察対象部位に導かれる。
【００１７】
図４は、観察対象部位の観察像を透過するフィルタユニット１４の構成を説明するための図である。フィルタユニット１４は、特殊光観察用フィルタ２７を２枚、白色光観察用フィルタ２８を２枚有する。２枚の特殊光観察用フィルタ２７及び２枚の白色光観察用フィルタ２８は、光軸に直交する平面内において、回転軸２４を中心にして９０度間隔で交互に配置されている。すなわち、光軸に直交する平面内において、２枚の特殊光観察用フィルタ２７は回転軸２４に対して対称に配置されており、２枚の白色光観察用フィルタ２８も、光軸に直交する平面内において、回転軸２４に対して対称に配置されている。
【００１８】
特殊光観察用フィルタ２７及び白色光観察用フィルタ２８も交換可能で、目的の観察法に応じて自由に選択することができる。特殊光観察用フィルタ２７としては、例えば蛍光観察時においては、６３５ｎｍ付近の波長域の光を透過するフィルタを使用し、例えば赤外光観察時においては、８０５ｎｍ付近の波長域の光を透過するフィルタを使用する。また、白色光観察用フィルタ２８としては、例えば熱線吸収フィルタを使用する。
【００１９】
次に、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４の内部構成について説明する。図５は、右目用ＣＣＵ３及び左目用ＣＣＵ４の内部構成を示すブロック図である。右目用ＣＣＵ３は、右目用ＣＣＤ１７と電気的に接続されており、画像が入力される入力部２９と、入力部２９と電気的に接続されており、入力された画像を記録する記録手段としてのメモリー３０と、入力部２９及びメモリー３０と電気的に接続されており、双方から入力された画像を合成処理する画像合成回路３１とから構成されている重像部３２を有する。一方、左目用ＣＣＵ４は、左目用ＣＣＤ１８と電気的に接続されており、画像が入力される入力部３３と、入力部３３と電気的に接続されており、入力された画像を記録するメモリー３４と、入力部３３及びメモリー３４と電気的に接続されており、双方から入力された画像を合成処理する画像合成回路３５とから構成されている重像部３６を有する。さらに、左目用ＣＣＵ４は、モータ１９に電気的に接続されたモータドライバ３７と、モータドライバ３７、入力部２９、及び入力部３３と電気的に接続され、これらのタイミングを制御するタイミングジェネレータ３８とから構成されている。従って、タイミングジェネレータ３８、モータドライバ３７、モータ１９及びモータ１９に連結されたドライブシャフト、ピニオンなどが、２つのフィルタを同期して切り替える切替部を構成する。また、画像処理手段としての画像合成回路３１と画像合成回路３５はコントロールボックス５と電気的に接続されており、処理された画像を出力している。
【００２０】
次に、上述のように構成した手術用観察システムの作用について説明する。上述した手術用観察システムを用いて各種観察、具体的には、白色光観察、特殊光観察及び重像観察を行うことができる。以下、一般的な観察順序に沿って、手術用観察システムの作用について説明する。
【００２１】
術者はまず術部aの白色光観察を行う。光源装置２から照射された照明光はライトガイド９によって伝送されフィルタユニット１０を通過した後に、術部aに照射される。白色光観察時、照明光の光路中にはフィルタユニット１０の白色光観察用フィルタ２６が配置される。術部aからの照明光の反射光は、対物レンズ１１，プリズム１２、ズーム光学系１３及びフィルタユニット１４を通り、右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６に到達する。白色光観察時、反射光の光路中にはフィルタユニット１４の白色光観察用フィルタ２８が配置されている。右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６によって結像した白色光観察像は、それぞれ右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、生成された画像信号が入力部２９及び入力部３３に入力される。
【００２２】
入力部２９及び３３は、それぞれ入力された画像信号をそのまま画像合成回路３１及び３５と、さらに、メモリー３０及び３４とに出力する。この時、メモリー３０及び３４は、受信した画像信号のデータを出力することはない。画像合成回路３１及び３５は、受信した画像信号のデータをそのままコントロールボックス５へ出力する。コントロールボックス５は、入力された画像信号のデータから３次元画像データを作成し、３次元画像表示装置６へ出力することによって、画像表示装置６の画面上に３次元画像を表示させる。術者は、表示された３次元画像をみながら術部aの処置を行う。
【００２３】
次に、術者は、腫瘍等の病変部が存在することを確認するために、特殊光による観察を行う。術者が図示しない特殊光観察モードのスイッチを押すと、タイミングジェネレータ３８は、１回分の信号をモータドライバ３７へ出力する。その結果、モータドライバ３７は、モータ１９に９０度だけ回転する駆動信号を出力する。モータ１９は、ドライブシャフト２０に接続されたピニオン２１と２３を９０度回転させ、その結果ピニオン２１と２３は、フィルタユニット１０と１４を回転軸２２と２４を中心に回転させる。これにより、フィルタユニット１０によって照明光路中に励起用フィルタ２５が配置され、特定波長域の照明光、例えば蛍光観察では４０５nｍ付近の波長であり、赤外光観察では８０５nm付近の波長の照明光が術部aに照射される。
【００２４】
一方、フィルタユニット１４により観察光路中に特殊光観察用フィルタ２７が配置され、手術室内の照明による光をカットし腫瘍等の病変部に反応した波長域の観察光、例えば、蛍光観察では６３５nm付近の波長であり、赤外光観察では８０５nm付近の波長の観察光が結像レンズ１５と１６により結像される。特殊光観察は、白色光観察と配置されるフィルタがそれぞれ異なることを除くと、光源装置２から３次元表示装置６までの表示までの作用は白色光観察と同一であるので、詳しい説明は省略する。
【００２５】
次に、術者は、特殊光観察により、術部aに腫瘍等の病変部が存在することを確認すると、白色光観察像に特殊光観察像を重ね合わせて３次元表示装置６に表示し、病変部の処置を行う。そのために、術者は、図示しない重像モードスイッチを押すと、タイミングジェネレータ３８は、一定の時間間隔で入力部２９と入力部３３、さらにモータドライバ３７へ、同時に信号を出力する。モータドライバ３７は、その信号を受信するたびにモータ１９を９０度回転させる信号をモータ１９に出力する。タイミングジェネレータ３８が、信号を出力するたびに、モータ１９はドライブシャフト２０に接続されたピニオン２１と２３を９０度回転させ、その結果、ピニオン２１とピニオン２３はフィルタユニット１０とフィルタユニット１４を同期して９０度回転させる。そのため、フィルタユニット１０とフィルタユニット１４における、白色光観察用フィルタ２６と白色光観察用フィルタ２８は同じタイミングで、並びに特殊光観察用フィルタ２７と励起用フィルタ２５も同じタイミングで、観察光路と照明光路にそれぞれ挿入される。
【００２６】
これにより、タイミングジェネレータ３８から信号が出力されるたびに、右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８で撮像される画像は白色光画像から特殊光画像へ、そして、特殊光画像から白色光画像へと切り替わっていく。  
ここで、図６のタイミングチャートを参照しながら白色光観察像に特殊光観察像を重ね合わせて３次元表示装置６に表示する方法について説明する。図６は、画像の入出力を示すタイミングチャートである。図６の（Ａ）は時間軸における各タイミングの時間ｔ１、ｔ２・・を示す。図６の（Ｂ）は、タイミングジェネレータ３８から出力される信号の状態を時系列で示す。図６の（Ｃ）は、右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８において撮像され、ＣＣＵ３と４に出力される画像の状態、具体的には白色光観察画像であるか特殊光観察画像であるかを時系列で示す。図６の（Ｄ）は、メモリー３０と３４に記録され、メモリー３０と３４から出力される観察画像の状態が、具体的には白色光観察画像であるか特殊光観察画像であるかを時系列で示す。図６の（Ｅ）は、（Ｃ）と（Ｄ）を足し合わせた重像状態を示す。
【００２７】
光源装置２から照明光が照射され、ライトガイド９に導かれて、フィルタユニット１０に到達する。フィルタユニット１０は回転可能で励起用フィルタ２５と白色光観察用フィルタ２６とを有しており、照明光の光路上にはいずれかが配置される。
【００２８】
図６（Ｂ）に示すように、タイミングジェネレータ３８はモータドライバ３７に対し、一定間隔で信号を出力している。モータドライバ３７は、信号を受信する都度、モータ１９に対してモータ１９を９０度回転させる信号を遅滞なく出力する。モータ１９は、モータドライバ３７からの信号を受信する都度、ドライビングシャフト２０に接続されたピニオン２１を９０度回転させる。ピニオン２１が９０度回転することで、フィルタユニット１０も光軸に直交する平面内において、中心軸２２を中心に９０度回転する。  フィルタユニット１０には、回転軸２２を中心にして、９０度間隔で励起用フィルタ２５と白色光観察用フィルタ２６が交互に配置されているので、タイミングジェネレータ３８が一定間隔で信号を出力するたびに、照明光の光路上に励起用フィルタ２５と白色光観察用フィルタ２６が交互に挿入される。すなわち、時間ｔ１からｔ２まで、ｔ３からｔ４まで、ｔ５からｔ６まで、ｔ７からｔ８までの間は白色光観察用フィルタ２６が、時間ｔ２からｔ３まで、ｔ４からｔ５まで、ｔ６からｔ７までの間は励起用フィルタ２５が光路上に配置される。
【００２９】
照明光は、フィルタユニット１０の光路上に配置された励起用フィルタ２５又は白色光観察用フィルタ２６を透過して術部ａに到達する。照明光によって術部ａから発生した反射光は、対物レンズ１１、プリズム１２、及びズーム光学系１３、を通過してフィルタユニット１４に到達する。フィルタユニット１４は回転可能で特殊光観察用フィルタ２７と白色光観察用フィルタ２８とを有しており、反射光の光路上にはいずれかが配置される。
【００３０】
フィルタユニット１４は、フィルタユニット１０において、励起用フィルタ２５を特殊光観察用フィルタ２７に、白色光観察用フィルタ２６を白色光観察用フィルタ２８に置き換えればその他の構成は同じである。また、フィルタユニット１０が接続されているドライビングシャフト２０に、ピニオン２３を介して接続されている。よって、フィルタユニット１０と同じタイミング、すなわち、フィルタユニット１０において光路上に白色光観察用フィルタ２６が配置される時間ｔ１からｔ２まで、ｔ３からｔ４まで、ｔ５からｔ６まで、ｔ７からｔ８までの間は、フィルタユニット１４においては白色光観察用フィルタ２８が光路上に配置され、フィルタユニット１０において、光路上に励起用フィルタ２５が配置される時間ｔ２からｔ３まで、ｔ４からｔ５まで、ｔ６からｔ７までの間はフィルタユニット１４においては特殊光観察用フィルタ２７が、光路上に配置される。
【００３１】
反射光は、フィルタユニット１４の光路上に配置された特殊光観察用フィルタ２７又は白色光観察用フィルタ２８を透過し、右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６に到達して結像される。
【００３２】
右目用結像レンズ１５で結像された白色光観察像は、右目用ＣＣＤ１７によって撮像され、右目用ＣＣＵ３の入力部２９へ出力される（図６（Ｃ）参照）。入力部２９で受信された白色光観察像は、メモリー３０と画像合成回路３１へ出力される。ここで、タイミングジェネレータ３８は、モータドライバ３７に対して信号を出力するのと同じタイミングで入力部２９にも信号を出力している。入力部２９は、タイミングジェネレータ３８から信号を受信すると、メモリー３０に対してその時点での受信画像を静止画として記録するよう遅滞なく信号を出力する。メモリー３０は、入力部２９から信号を受信すると、その時点で受信した画像を静止画として記録するとともに、次の信号が入力されるまでの間、画像合成回路３１に対して前記静止画を出力する。
【００３３】
まず、時間ｔ１からｔ２までの作用について説明する。特殊光観察状態で、タイミング時間ｔ１の時点においてタイミングジェネレータ３８からの信号がモータドライバ３７と、入力部２９と入力部３３に出力されると、これにより、フィルタユニット１０と１４はそれぞれ９０度回転して白色光観察状態となる。入力部２９と３０は、それぞれメモリー３０と３４に右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８からの画像情報を常に出力している。そして、入力部２９と３０は、それぞれタイミングジェネレータ３８からのタイミング時間ｔ１の時点での信号を受信すると、その信号が入力された時点での特殊光観察像を記録させる信号をメモリー３０と３４に出力する。
【００３４】
よって、メモリー３０と３４は、タイミング時間ｔ１の時点での信号を受信すると、その時点での画像を静止画として記録し、記録した静止画データをそれぞれ画像合成回路３１と３５に次のタイミングジェネレータ３８からの信号が入力されるまで出力する。つまり、図６（Ｄ）に示すように、時間ｔ１の時点で、入力部２９からメモリー３０に対して信号が出力されると、メモリー３０はその時点で入力部２９から受信していた特殊光観察像を静止画として記録し、画像合成回路３１に対して時間ｔ２までの間出力する。尚、図６（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）において、リアルタイムの画像の入出力は実線で、記録された静止画像の入出力は矢印付きの破線で示している。また、入出力される静止画像は、矢印付き破線の始点の時点で記録された画像である。
【００３５】
画像合成回路３１では、図６（Ｅ）に示すように、入力部２９から受信したリアルタイムの白色光観察像の動画と、メモリー３０から受信した時間ｔ１の時点での特殊光観察像の静止画が重像され、コントロールボックス５へと出力される。尚、タイミングジェネレータ３８が信号を出力する間隔、すなわち時間ｔ１からｔ２までの時間は非常に短く設定されているため、白色光観察像の動画と特殊光観察像の静止画の描画範囲がずれることはない。
【００３６】
左目用結像レンズ１６で結像された白色光観察像も、左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、左目用ＣＣＵ４の入力部３３へ出力される。入力部３３で受信された白色光観察像は、メモリー３４と画像合成回路３５へ出力される。ここで、タイミングジェネレータ３８は、モータドライバ３７及び入力部２９へ信号を出力するのと同じタイミングで入力部３３にも信号を出力している。入力部３３からメモリー３４に対する信号の出力、及び、メモリー３４の動作は、右目用ＣＣＵ３の入力部２９とメモリー３０の動作と同様である。よって、画像合成回路３５では、入力部３３から受信したリアルタイムの白色光観察像の動画と、メモリー３４から受信した時間ｔ１の時点での特殊光観察像の静止画が重像され、コントロールボックス５へと出力される。
【００３７】
コントロールボックス５では、右目用ＣＣＵ３から出力された画像と、左目用ＣＣＵ４から出力された画像に基づいて、三次元画像が作成される。作成された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。
【００３８】
次に、時間ｔ２からｔ３までの作用について説明する。光源装置２から照射されている照明光は、時間ｔ２以前と同様に、ライトガイド９に導かれて、フィルタユニット１０に到達する。タイミングジェネレータ３８からのタイミング時間ｔ２の時点での信号を受信すると、上述の通り、時間ｔ２の時点でフィルタユニット１０が９０度回転し、光路上には励起用フィルタ２５が配置されるので、照明光は励起用フィルタ２５を透過して、特定の波長域の特殊光へとフィルタリングされた後に術部ａに到達する。特殊光によって術部ａから発生した観察光は、対物レンズ１１、プリズム１２、ズーム光学系１３、を通過してフィルタユニット１４に到達する。上述の通り、時間ｔ２の時点でフィルタユニット１４も９０度回転し、光路上には特殊光観察用フィルタ２７が配置されているので、観察光は特殊光観察用フィルタ２７を透過し、手術室内の照明による光がカットされ、観察域の腫瘍等の病変部に反応した波長域の観察光へとフィルタリングされた後、右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６に到達して結像される。
【００３９】
右目用結像レンズ１５で結像された特殊光観察像は、右目用ＣＣＤ１７によって撮像され、右目用ＣＣＵ３の入力部２９へ出力される（図６（Ｃ）参照）。入力部２９で受信された特殊光観察像は、メモリー３０と画像合成回路３１へ出力される。一方、時間ｔ２の時点で、タイミングジェネレータ３５から入力部２９へ信号が出力され、入力部２９は信号を受信すると、メモリー３０に対してその時点での受信画像を静止画として記録するよう遅滞なく信号を出力するため、メモリー３０はその時点で入力部２９から受信していた白色光観察像を静止画として記録し、画像合成回路３１に対して時間ｔ３までの間出力する（図６（Ｄ）参照）。
【００４０】
画像合成回路３１では、図６（Ｅ）に示すように、入力部２９から受信したリアルタイムの特殊光観察像の動画と、メモリー３０から受信した時間ｔ２の時点での白色光観察像の静止画が重像され、コントロールボックス５へと出力される。
【００４１】
左目用結像レンズ１６で結像された特殊光観察像も、左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、左目用ＣＣＵ４の入力部３３へ出力される。入力部３３で受信された特殊光観察像は、メモリー３４と画像合成回路３５へ出力される。ここで、タイミングジェネレータ３８は、モータドライバ３７及び入力部２９へ信号を出力するのと同じタイミングで入力部３３にも信号を出力している。入力部３３からメモリー３４に対する信号の出力、及び、メモリー３４の動作は、右目用ＣＣＵ３の入力部２９とメモリー３０の動作と同様である。よって、画像合成回路３５では、入力部３３から受信したリアルタイムの特殊光観察像の動画と、メモリー３４から受信した時間ｔ２の時点で白色光観察像の静止画が重像され、コントロールボックス５へと出力される。
【００４２】
コントロールボックス５では、右目用ＣＣＵ３から出力された画像と、左目用ＣＣＵ４から出力された画像に基づいて、三次元画像が作成工される。作成された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。
【００４３】
時間ｔ３以降も、タイミングジェネレータ３８からモータドライバ３７、入力部２９、及び入力部３３へ信号が短い間隔で出力され、その出力の度に、上述した時間ｔ１からｔ２までの作用と時間ｔ２からｔ３までの間の作用が交互に繰り返し行われる。つまり、画像表示装置６には、タイミングジェネレータ３８が短い間隔で信号を発信するたびに、リアルタイムの白色光観察像の動画に、直前に記録された特殊光観察像の静止画を重ねた画像と、リアルタイムの特殊光観察像の動画に、直前に記録された白色光観察像の静止画を重ねた画像が、高速に交互に表示される。
【００４４】
このように、本実施の形態の手術用観察システムでは、白色光と特殊光を交互に発生させて観察対象部位に照射し、白色光観察像がリアルタイムで観察されるときは、直前に記録した特殊光観察像を重像して表示し、特殊光観察像がリアルタイムで観察されるときは、直前に記録した白色光観察像を重像して表示することにより、白色光観察像と特殊光観察像がそれぞれ単独で交互に表示されることにより生じるフリッカーを抑制するため、画像の観察性が向上する。また、特殊光観察像は白色光観察像と比べて暗い画像であり、白色光観察像と特殊光観察像がそれぞれ単独で交互に表示する場合は、白色光観察像のみを表示する場合の約半分の明るさの画像となっていたが、本実施の形態の手術用観察システムでは、常に白色光観察像と同等の明るさの画像を表示することができる。よって、術者は術部ａに存在する腫瘍などの病変部や、血管やリンパ管など可視光では観察できない皮下の組織の位置を正確に把握することができ、手術の正確さが向上する。すなわち、白色光観察像と特殊光観察像がフリッカーがなく重像されるので、その画像を立体視しながら術者は微細な手術を行うことができる。
【００４５】
また、片目に対して一つのＣＣＤカメラで撮像部を構成しているので、顕微鏡鏡体１が小型化できる。よって、脳神経外科手術など、顕微鏡鏡体１の下で手術する必要がある外科手術においては、術空間を十分確保することができ、手術の作業性が向上する。さらにまた、上述した実施の形態によれば、２つのフィルタユニットを１つのモータで切り替えるので、両者の同期が容易にとることができる。また、フィルタユニット１０を光源装置２に内蔵する構成への変更も可能であり、この場合、顕微鏡鏡体１の更なる小型化を図ることができる。さらに、フィルタの組み合わせを適宜選択することにより、さまざまな特殊光観察に対応することもできる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。手術用観察システムの全体構成と顕微鏡鏡体内部の構成は、第１の実施の形態と同じであるため、ここでは特徴となる右目用ＣＣＵ３a及び左目用ＣＣＵ４aの内部構成についてのみ説明し、同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。
【００４７】
図７は、第２の実施の形態に係わる右目用ＣＣＵ３a及び左目用ＣＣＵ４aの内部構成を示すブロック図である。右目用ＣＣＵ３aは、右目用ＣＣＤ１７と電気的に接続されており、重像部５８を有する。重像部５８は、画像が入力される入力部５１と、入力部５１と電気的に接続されており、入力された画像のうち、白色光観察像が出力される白色光画像入力部５２と、入力部５１と電気的に接続されており、入力された画像のうち、特殊光観察像が出力される特殊光画像入力部５３と、白色光画像入力部５２と電気的に接続されており、入力された画像を記録するメモリー５４と、特殊光画像入力部５３と電気的に接続されており、入力された画像を記録するメモリー５５と、特殊光画像入力部５３及びメモリー５５と電気的に接続されており、受信した画像データの色合いや強度などを調整する画像強調回路５６と、白色光画像入力部５２、メモリー５４、及び画像強調回路５６と電気的に接続されており、入力された画像を合成処理する画像合成回路５７から構成されている。
【００４８】
一方、左目用ＣＣＵ４aは、右目用ＣＣＵ３aの重像部５８と同じ構成を持つ重像部５９と、モータ１９に電気的に接続されたモータドライバ３７と、タイミングジェネレータ３８aとから構成されている。タイミングジェネレータ３８aは、重像部５８における入力部５１、白色光画像入力部５２、特殊光画像入力部５３、重像部５９におけるこれらと同様の図示しない入力部、及びモータドライバ３７と電気的に接続され、これらの動作タイミングを制御する。また、重像部５８の画像合成回路５７と、重像部５９における図示しない画像合成回路はコントロールボックス５と電気的に接続されており、処理された画像を出力している。
【００４９】
上述のように構成した手術用観察システムの作用について説明する。本実施の形態にかかる手術用観察システムを用いて各種観察、具体的には、上述した第１の実施の形態と同様に、白色光観察、特殊光観察及び重像観察を行うことができる。以下、一般的な観察順序に沿って、手術用観察システムの作用について説明する。
【００５０】
術者はまず術部aの白色光観察を行う。術部aからの照明光の反射光は、顕微鏡鏡体１の内部で右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、生成された画像データが右目用ＣＣＵ３a及び左目用ＣＣＵ４aに入力される。白色光観察では、右目用ＣＣＵ３aにおいて、入力部５１に入力された右目用ＣＣＤ１７からの画像データはそのまま順次、白色光画像入力部５２、画像合成回路５７に出力される。このとき、白色画像入力部５２は、メモリー５４に画像データを出力しているが、メモリー５４は入力された画像データは出力しない。画像合成回路５７も受信した画像データをそのままコントロールボックス５に出力する。同様に、左目用ＣＣＵ４aにおいても、右目用ＣＣＵ３aと同様に、左目用ＣＣＤ１８から受信した画像データをそのままコントロールボックス５に出力する。コントロールボックス５では、入力された右目用画像データと左目用画像データとから３次元画像データを作成し、画像表示手段である３次元画像表示装置６へ出力することによって、画像表示装置６の画面上に３次元画像を表示させる。術者は、表示された３次元画像をみながら術部aの処置を行う。
【００５１】
次に、術者は、腫瘍等の病変部が存在することを確認するために、特殊光による観察を行う。術者が図示しない特殊光観察モードのスイッチを押すと、タイミングジェネレータ３８aは、１回分の信号をモータドライバ３７、入力部５１、左目用ＣＣＵ４a内部の入力部へ出力する。その１回分の信号により、フィルタユニット１０と１４が切り替わり、顕微鏡鏡体１内部で、右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、生成された特殊光画像データが、それぞれ右目用ＣＣＵ３a及び左目用ＣＣＵ４aに入力される。
【００５２】
特殊光観察では、右目用ＣＣＵ３aにおいて、入力部５１に入力された右目用ＣＣＤ１７からの画像データはそのまま順次、特殊光画像入力部５３、画像強調回路５６に出力される。このとき、特殊光画像入力部５２は、メモリー５５に画像データを出力しているが、メモリー５５は入力された画像データは出力しない。画像強調回路５６は、受信した画像データの色合い、強度等を調整し、調整後の画像データを画像合成回路５７へ出力する。画像合成回路５７も受信した画像データをそのままコントロールボックス５に出力する。同様に、左目用ＣＣＵ４aにおいても、右目用ＣＣＵ３aと同様に、左目用ＣＣＤ１８から受信した画像データを重像部５９内部の図示しない画像強調回路５６において調整した後にコントロールボックス５に出力する。コントロールボックス５では、入力された右目用画像データと左目用画像データとから３次元画像データを作成し、画像表示手段である３次元画像表示装置６へ出力することによって、画像表示装置６の画面上に３次元画像を表示させる。
【００５３】
次に、術者は、特殊光観察により、術部aに腫瘍等の病変部が存在することを確認すると、白色光観察像に特殊光観察像を重ね合わせて３次元画像表示装置６に表示し、病変部の処置を行う。そのために、術者は、図示しない重像モードスイッチを押すと、タイミングジェネレータ３８aは、一定の時間間隔で入力部５１、白色光画像入力部５２、特殊光画像入力部５３、モータドライバ３７へ、さらに重像部５９にも、同時に信号を出力する。モータドライバ３７は、その信号を受信するたびにモータ１９を９０度回転させる信号をモータ１９に出力する。タイミングジェネレータ３８aが、信号を出力するたびに、モータ１９はドライブシャフト２０に接続されたピニオン２１と２３を９０度回転させ、その結果、ピニオン２１と２３はフィルタユニット１０と１４を同期して９０度回転させる。そのため、フィルタユニット１０と１４における、白色光観察用フィルタ２６と２８は同じタイミングで、並びに特殊光観察用フィルタ２７と励起用フィルタ２５も同じタイミングで、観察光路と照明光路にそれぞれ挿入される。
【００５４】
これにより、タイミングジェネレータ３８aから信号が出力されるたびに、右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８で撮像される画像は白色光画像から特殊光画像へ、そして、特殊光画像から白色光画像へと切り替わっていき、これが繰り返される。
【００５５】
ここで、図８のタイミングチャートを参照しながら白色光観察像に特殊光観察像を重ね合わせて３次元画像表示装置６に表示する方法について説明する。図８は、画像の入出力を示すタイミングチャートである。図８（Ａ）は時間軸における各タイミングの時間ｔ１１、ｔ１２・・を示す。図８の（Ｂ）は、タイミングジェネレータ３８aからの信号出力の状態を時系列で示す。図８の（Ｃ）は、右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８において撮像され、ＣＣＵ３aと４aに出力される画像の状態、具体的には白色光観察画像であるか特殊光観察画像であるかを時系列で示す。図８の（Ｄ）は、白色光画像入力部からの出力画像の出力状況を時系列で示す。図８の（Ｄ）において、白色光観察像の出力時は、動画が出力される。図８の（Ｅ）は、静止画である、メモリーからの白色光画像の出力状況を時系列で示す。図８の（Ｆ）は、特殊光画像入力部からの出力画像の出力状況を時系列で示す。図８の（Ｆ）において、特殊光観察像の出力時は、動画が出力される。図８の（Ｇ）は、静止画である、メモリーからの特殊光画像の出力状況を時系列で示す。図８の（Ｈ）は、（Ｃ）と（Ｄ）を足し合わせた重像状態を示す。なお、図８（Ｈ）において、リアルタイムの画像の入出力は実線で、記録された静止画像の入出力は矢印付きの破線で示している。また、入出力される静止画像は、矢印付き破線の始点の時点で記録された画像である。光源装置２から照明光が照射され、ライトガイド９に導かれて、フィルタユニット１０に到達する。フィルタユニット１０は回転可能であり、図８（Ｂ）に示すように、タイミングジェネレータ３８aが信号を発信する度に、第１の実施の形態と同様の動作を行う。よって、照明光は、フィルタユニット１０の光路上に配置された白色光観察用フィルタ２６を透過して術部ａに到達する。
【００５６】
照明光によって術部ａから発生した反射光は、対物レンズ１１、プリズム１２、ズーム光学系１３、を通過してフィルタユニット１４に到達する。フィルタユニット１４は回転可能であり、タイミングジェネレータ３８aが信号を発信する度に、第１の実施の形態と同様の動作を行う。よって、反射光は、フィルタユニット１４の光路上に配置された白色光観察用フィルタ２８を透過し、右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６に到達して結像される。
【００５７】
右目用結像レンズ１５で結像された白色光観察像は、右目用ＣＣＤ１７によって撮像され、右目用ＣＣＵ３aの入力部５１へ出力される。ここで、タイミングジェネレータ３８aは、モータドライバ３７に対して信号を出力するのと同じタイミングで入力部５１、白色光画像入力部５２、及び特殊光画像入力部５３にも信号を出力している。入力部５１は、タイミングジェネレータ３８aからの信号を受信するたびに、右目用ＣＣＵ３aから受信した画像の出力先を、白色光画像入力部５２から特殊光画像入力部５３へ、もしくは特殊光画像入力部５３から白色光画像入力部５２へと交互に切り替える。つまり、入力部５１はある時点までの間、右目用ＣＣＵ３aから受信した画像を特殊光画像入力部５３へ出力しているが、次の時点でタイミングジェネレータ３８aから信号を受信すると、画像の出力先を白色光画像入力部５２へと切り替える。入力部５１が受信する画像は、図８（Ｃ）に示すとおり、例えば、時間ｔ１１までは特殊光観察像、時間ｔ１１からｔ１２までは白色光観察像と、タイミングジェネレータ３８aが信号を発信するたびに交互に切り替わる。要するに、特殊光観察像は入力部５１から特殊光画像入力部５３へ、白色光観察像は入力部５１から白色光画像入力部５２へと、振り分けて出力される。
【００５８】
まず、時間ｔ１１からｔ１２までの作用について説明する。特殊光観察状態で、時間ｔ１１においてタイミングジェネレータ３８aからの信号がモータドライバ３７と、入力部５１と、白色光画像入力部５２と、特殊光画像入力部５３に出力されると、これにより、フィルタユニット１０と１４はそれぞれ９０度回転して白色光観察状態となる。入力部５１は、タイミングジェネレータ３８aからの信号を受信するまで、受信した特殊光画像データを特殊光画像入力部５３に出力しており、タイミングジェネレータ３８aからの信号を時間ｔ１１において受信すると、切り替わった白色光画像データを白色光画像入力部５２に出力する。
【００５９】
また、タイミング時間ｔ１１の時点での信号を受信すると、図８（Ｄ）に示すように、白色光画像入力部５２で受信された白色光観察像は、メモリー５４と画像合成回路５７へ出力される。ここで、白色光画像入力部５２は、時間ｔ１１の時点でタイミングジェネレータ３８aから信号を受信すると、メモリー５４に対して、受信画像を画像合成回路５７へ出力しないよう、信号を出力する。メモリー５４は、白色光画像入力部５２から信号を受信すると、次の信号が入力されるまでの間、画像合成回路５７に対して画像の出力を停止する（ 図８（Ｅ）参照）。
【００６０】
一方、時間ｔ１１からｔ１２までの間、入力部５１から特殊光画像入力部５３には画像が出力されず、従って、図８（Ｆ）に示すように、特殊光画像入力部５３からメモリー５５及び画像強調回路５６に対しても画像が出力されない。ここで、特殊光画像入力部５３は、時間ｔ１１の時点でタイミングジェネレータ３８aから信号を受信すると、メモリー５５に対して、その時点での受信画像を静止画として記録するよう遅滞なく信号を出力する。メモリー５５は、特殊光画像入力部５３から信号を受信すると、その時点で受信した画像を静止画として記録するとともに、次の信号が入力されるまでの間、画像強調回路５６に対して前記静止画データを出力する。つまり、図８（Ｇ）に示すように、時間ｔ１１の時点で、特殊光画像入力部５３からメモリー５５に対して信号が出力されると、メモリー５５はその時点で特殊光画像入力部５３から受信していた特殊光観察像を静止画として記録し、画像強調回路５６に対して時間ｔ１２までの間出力する。尚、図８（Ｃ）ないし（Ｈ）において、リアルタイムの画像の入出力は実線で、記録された静止画像の入出力は矢印付きの破線で示している。また、入出力される静止画像は、矢印付き破線の始点の時点で記録された画像である。
【００６１】
画像強調回路５６は、メモリー５５から受信した特殊光観察像の色合い、強度などを調整する。調整後の特殊光観察像は、画像合成回路５７へ出力される。画像合成回路５７では、図８（Ｈ）に示すように、白色光画像入力部５２から受信したリアルタイムの白色光観察像の動画と、画像強調回路５６から受信した時間ｔ１１の時点での特殊光観察像の調整された静止画が重像され、コントロールボックス５へと出力される。尚、タイミングジェネレータ３８aが信号を出力する間隔、すなわち時間ｔ１１からｔ１２までの時間は非常に短く設定されているため、白色光観察像の動画と特殊光観察像の静止画の描画範囲がずれることはない。
【００６２】
また、左目用結像レンズ１６で結像された白色光観察像も、左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、左目用ＣＣＵ４aの重像部５９へ出力される。重像部５９での作用は、右目用ＣＣＵ３aの重像部５８での作用と同様であり、重像された白色光観察像の動画と特殊光観察像の調整された静止画が、重像部５９からコントロールボックス５へと出力される。コントロールボックス５へ出力された画像データに基づいて、三次元画像が作成される。作成された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。
【００６３】
次に、時間ｔ１２からｔ１３までの作用について説明する。光源装置２から照射されている照明光は、時間ｔ１２以前と同様に、ライトガイド９に導かれて、フィルタユニット１０に到達する。白色光観察状態で、時間ｔ１２においてタイミングジェネレータ３８aからの信号がモータドライバ３７と、入力部５１と、白色光画像入力部５２と、特殊光画像入力部５３に出力されると、時間ｔ１２の時点でフィルタユニット１０が９０度回転し、光路上には励起用フィルタ２５が配置されるので、照明光は励起用フィルタ２５を透過して、特定の波長域の特殊光へとフィルタリングされた後に術部ａに到達する。特殊光によって術部ａから発生した観察光は、対物レンズ１１、プリズム１２、ズーム光学系１３、を通過してフィルタユニット１４に到達する。時間ｔ１２の時点でフィルタユニット１４が９０度回転し、光路上には特殊光観察用フィルタ２７が配置されているので、観察光は特殊光観察用フィルタ２７を透過し、手術室内の照明による光がカットされ、観察域の腫瘍等の病変部に反応した波長域の観察光へとフィルタリングされた後、右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６に到達して結像される。
【００６４】
右目用結像レンズ１５で結像された特殊光観察像は、右目用ＣＣＤ１７によって撮像され、右目用ＣＣＵ３aの入力部５１へ出力される（図８（Ｃ）参照）。ここで、時間ｔ１２の時点で、タイミングジェネレータ３８aから入力部５１へ信号が出力され、上述の通り、入力部５１からの画像の出力先が白色光画像入力部５２から特殊光画像入力部５３へと切り替わる。従って、入力部５１で受信された特殊光観察像は、特殊光画像入力部５３へ出力される。
【００６５】
よって、入力部５１から白色光画像入力部５２には画像が出力されず、従って、図８（Ｄ）に示すように、白色光画像入力部５２からメモリー５４及び画像合成回路５７に対しても画像が出力されない。ここで、白色光画像入力部５２は、時間ｔ１２の時点でタイミングジェネレータ３８aから信号を受信すると、メモリー５４に対して、その時点での受信画像を静止画として記録するよう遅滞なく信号を出力する。メモリー５４は、白色光画像入力部５２から信号を受信すると、その時点で受信した画像を静止画として記録するとともに、次の信号が入力されるまでの間、画像合成回路５７に対して前記静止画を出力する。つまり、図８（Ｅ）に示すように、時間ｔ１２の時点で、白色光画像入力部５２からメモリー５４に対して信号が出力されると、メモリー５４はその時点で白色光画像入力部５２から受信していた白色光観察像を静止画として記録し、画像合成回路５７に対して時間ｔ１３までの間出力する。
【００６６】
一方、図８（Ｆ）に示すように、特殊光画像入力部５３で受信された特殊光観察像は、メモリー５５と画像強調回路５６へ常に出力されるが、特殊光画像入力部５３は、時間ｔ１２の時点でタイミングジェネレータ３８aから信号を受信すると、メモリー５５に対して、受信画像を画像強調回路５６へ出力しないよう、信号を出力する。メモリー５５は、特殊光画像入力部５３から信号を受信すると、次の信号が入力されるまでの間、画像強調回路５６に対して画像の出力を停止する（ 図８（Ｇ）参照）。
【００６７】
しかし、画像強調回路５６は、特殊光画像入力部５３から受信した特殊光観察像の色合い、強度などを調整する。調整後の特殊光観察像は、画像合成回路５７へ出力される。画像合成回路５７では、図８（Ｈ）に示すように、メモリー５４から受信した白色光観察像の静止画と、画像強調回路５６から受信したリアルタイムの特殊光観察像の調整された動画が重像され、コントロールボックス５へと出力される。
【００６８】
また、左目用結像レンズ１６で結像された特殊光観察像も、左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、左目用ＣＣＵ４aの重像部５９へ出力される。重像部５９での作用は、右目用ＣＣＵ３aの重像部５８での作用と同様であり、重像された白色光観察像の静止画とリアルタイムの特殊光観察像の調整された動画が、重像部５９からコントロールボックス５へと出力される。コントロールボックス５へ出力された画像は、三次元画像として加工される。加工された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。
【００６９】
時間ｔ１３以降も、タイミングジェネレータ３８aから信号が発信される度に、上述した時間ｔ１１からｔ１２までの作用と時間ｔ１２からｔ１３までの間の作用が交互に繰り返し行われる。つまり、画像表示装置６には、タイミングジェネレータ３８aが短い間隔で信号を発信するたびに、リアルタイムの白色光観察像の動画に、直前に記録された特殊光観察像の静止画を重ねた画像と、リアルタイムの特殊光観察像の動画に、直前に記録された白色光観察像の静止画を重ねた画像が、交互に表示される。よって、白色光観察像と特殊光観察像がフリッカーがなく重像されるので、その画像を立体視しながら術者は微細な手術を行うことができる。
【００７０】
このように、第２の実施の形態の手術用観察システムでは、画像強調回路５６によって、特殊光観察像の色合いや強度などを調整可能にすることで、術部ａの状況によって見え方が異なる特殊光観察像を、術者の好みに合わせたり、見やすくなるように明るさを調整することができる。このため、画像の観察性が更に向上する。
【００７１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。手術用観察システムの全体構成と顕微鏡鏡体内部の構成は、他の実施の形態と同じであるため、ここでは特徴となる右目用ＣＣＵ３b及び左目用ＣＣＵ４bの内部構成についてのみ説明し、同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。
【００７２】
図９は、第３の実施の形態に係わる右目用ＣＣＵ３b及び左目用ＣＣＵ４bの内部構成を示すブロック図である。右目用ＣＣＵ３bは、右目用ＣＣＤ１７と電気的に接続されており、画像が入力される入力部６１を有する。一方、左目用ＣＣＵ４bは、左目用ＣＣＤ１８と電気的に接続されており、画像が入力される入力部６２と、入力部６２と電気的に接続されており、入力された画像を記録するメモリー６３と、モータ１９に電気的に接続されたモータドライバ３７と、入力部６２、及びメモリー６３と電気的に接続され、これらのタイミングを制御するタイミングジェネレータ３８ｂから構成されている。また、入力部６１、入力部６２、及びメモリー６３はコントロールボックス５と電気的に接続されており、画像を出力している。入力部６１を含む回路が、右目用の画像処理部６４を構成し、入力部６２とメモリー６３を含む回路が、左目用の画像処理部６５を構成する。
【００７３】
次に、上述のように構成した手術用観察システムの作用について説明する。上述した手術用観察システムを用いて各種観察、具体的には、上述した第１及び第２の実施の形態と同様に、白色光観察、特殊光観察及び重像観察を行うことができる。以下、一般的な観察順序に沿って、手術用観察システムの作用について説明する。
【００７４】
術者はまず術部aの白色光観察を行う。光源装置２から照射された照明光はライトガイド９によって伝送されフィルタユニット１０を通過した後に、術部aに照射される。白色光観察時、照明光の光路中にはフィルタユニット１０の白色光観察用フィルタ２６が配置される。術部aからの照明光の反射光は、対物レンズ１１，プリズム１２、ズーム光学系１３及びフィルタユニット１４を通り、右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６に到達する。白色光観察時、反射光の光路中にはフィルタユニット１４の白色光観察用フィルタ２８が配置されている。右目用結像レンズ１５及び左目用結像レンズ１６によって結像した白色光観察像は、それぞれ右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８によって撮像され、生成された画像信号が右目用ＣＣＵ３bの入力部６１及び左目用ＣＣＵ４bの入力部６２に入力される。
【００７５】
入力部６１は、入力された画像信号をそのままコントロールボックス５に出力する。入力部６２も、入力された画像信号をそのままコントロールボックス５に出力する。このとき、入力部６２は、入力された画像データをメモリー６３には出力しない。コントロールボックス５は、入力された右目用と左目用の画像信号のデータから３次元画像データを作成し、画像表示手段である３次元画像表示装置６へ出力することによって、画像表示装置６の画面上に３次元画像を表示させる。術者は、表示された３次元画像をみながら術部aの処置を行う。
【００７６】
次に、術者は、腫瘍等の病変部が存在することを確認するために、特殊光による観察を行う。術者が図示しない特殊光観察モードのスイッチを押すと、タイミングジェネレータ３８ｂは、１回分の信号をモータドライバ３７へ出力する。その結果、モータドライバ３７は、モータ１９に９０度だけ回転する駆動信号を出力する。モータ１９は、ドライブシャフトに接続されたピニオン２１と２３を９０度回転させ、その結果ピニオン２１と２３は、フィルタユニット１０と１４を回転軸２２と２４を中心に回転させる。これにより、フィルタユニット１０によって照明光路中に励起用フィルタ２５が配置され、特定波長域の照明光、例えば蛍光観察では４０５nｍ付近の波長であり、赤外光観察では８０５nm付近の波長の照明光が術部aに照射される。
【００７７】
一方、フィルタユニット１４により観察光路中に特殊光観察用フィルタ２７が配置され、手術室内の照明による光をカットし腫瘍等の病変部に反応した波長域の観察光、例えば、蛍光観察では６３５nm付近の波長であり、赤外光観察では８０５nm付近の波長の観察光が結像レンズ１５と１６により結像される。特殊光観察は、白色光観察と配置されるフィルタがそれぞれ異なることを除くと、光源装置２から３次元表示装置６までの表示までの作用は白色光観察と同一であるので、詳しい説明は省略する。
【００７８】
次に、術者は、特殊光観察により、術部aに腫瘍等の病変部が存在することを確認すると、白色光観察像に特殊光観察像を重ね合わせて３次元表示装置６に表示し、病変部の処置を行う。そのために、術者は、図示しない重像モードスイッチを押すと、タイミングジェネレータ３８ｂは、一定の時間間隔で入力部６２、メモリー６３、さらにモータドライバ３７へ、同時に信号を出力する。モータドライバ３７は、その信号を受信するたびにモータ１９を９０度回転させる信号をモータ１９に出力する。タイミングジェネレータ３８ｂが、信号を出力するたびに、モータ１９はドライブシャフト２０に接続されたピニオン２１と２３を９０度回転させ、その結果、ピニオン２１と２３はフィルタユニット１０と１４を同期して９０度回転させる。そのため、フィルタユニット１０と１４における、白色光観察用フィルタ２６と２８は、同じタイミングで、並びに特殊光観察用フィルタ２７と励起用フィルタ２５も、同じタイミングで観察光路と照明光路に挿入される。
【００７９】
これにより、タイミングジェネレータ３８ｂから信号が出力されるたびに、右目用ＣＣＤ１７及び左目用ＣＣＤ１８で撮像される画像は白色光画像から特殊光画像へ、そして、特殊光画像から白色光画像へと切り替わっていく。  
ここで、図１０のタイミングチャートを参照しながら白色光観察像に特殊光観察像を重ね合わせて３次元表示装置６に表示する方法について説明する。図１０は、画像の入出力を示すタイミングチャートである。図１０の（Ａ）は時間軸における各タイミングの時間ｔ２１、ｔ２２・・を示す。図１０の（Ｂ）は、タイミングジェネレータ３８ｂからの信号出力の状態を時系列で示す。図１０の（Ｃ）は、右目用ＣＣＤ１７において撮像され、ＣＣＵ３ｂに出力される画像の状態、具体的には白色光観察画像であるか特殊光観察画像であるかを時系列で示す。図１０の（Ｄ）は、左目用ＣＣＤ１８において撮像され、ＣＣＵ４ｂに出力される画像の状態、具体的には白色光観察画像であるか特殊光観察画像であるかを時系列で示す。図１０の（Ｅ）は、メモリー６３に記録され、メモリー６３から出力される観察画像の状態が、具体的には白色光観察画像であるか特殊光観察画像であるかを時系列で示す。図６の（Ｆ）は、（Ｃ）と（Ｅ）を足し合わせた重像状態を示す。
【００８０】
光源装置２から照明光が照射され、ライトガイド９に導かれて、フィルタユニット１０に到達する。フィルタユニット１０は回転可能で励起用フィルタ２５と白色光観察用フィルタ２６とを有しており、照明光の光路上にはいずれかが配置される。  
なお、図１０（Ａ）において、時間ｔ２１からｔ２２まで、ｔ２２からｔ２３まで、ｔ２３からｔ２４まで、ｔ２４からｔ２５まで、ｔ２５からｔ２６まで、ｔ２６からｔ２７まで、ｔ２７からｔ２８までの時間間隔は全て同一である。
【００８１】
まず、時間ｔ２１からｔ２２までの作用について説明する。特殊光観察状態で、時間ｔ２１のタイミングにおいてタイミングジェネレータ３８ｂからの信号がモータドライバ３７と、入力部６２とメモリー６３に出力されると、これにより、フィルタユニット１０と１４はそれぞれ９０度回転して白色光観察状態となる。入力部６２は、タイミングジェネレータ３８ｂからの信号を受信すると、それまでコントロールボックス５に出力していた画像データをメモリー６３への出力に切り替える。メモリー６３は、タイミングジェネレータ３８ｂからの信号を受信すると、その受信時点からメモリー６３に入力される画像データを記録する。そのとき、メモリー６３は、次のタイミングジェネレータ３８ｂからの信号が入力されるまで、画像データを記録しつつも画像データをコントロールボックス５へ順次出力する。
【００８２】
時間ｔ２１後、図１０（Ｃ）に示すように、右目用ＣＣＤ１７で撮像された白色光観察像は、右目用ＣＣＵ３bの入力部６１へ出力される。入力部６１は、受信した白色光観察像をそのままコントロールボックス５へ出力する。一方、左目用ＣＣＤ１８で撮像された白色光観察像は、左目用ＣＣＵ４bの入力部６２へ出力される。入力部６２は、受信した白色光観察像をメモリー６３へ出力する。ここで、タイミングジェネレータ３８ｂは、モータドライバ３７に対して信号を出力するのと同じタイミングでメモリー６３にも信号を出力している。メモリー６３は、タイミングジェネレータ３８ｂから信号を受信すると、次の信号が入力されるまでの間、入力部６２から出力された画像データを記録すると同時に、その画像データを、コントロールボックス５へ出力する。つまり、メモリー６３は、時間ｔ２１からｔ２２までの間、入力部６２から出力されたリアルタイムの白色光観察像を動画として記録すると同時に、出力白色光観察像を、コントロールボックス５に対して出力する（ 図１０（Ｄ）（Ｅ）参照） 。
【００８３】
コントロールボックス５では、入力部６１から出力されたリアルタイムの白色光観察像の動画と、メモリー６３から出力された白色光観察像の動画が合成され、三次元画像が作成される。作成された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。尚、図１０（Ｃ）ないし（Ｆ）において、リアルタイムの画像の入出力は実線で、記録された動画画像の入出力は破線で示している。
【００８４】
時間ｔ２２のタイミングでタイミングジェネレータ３８ｂからの信号がモータドライバ３７と、入力部６２とメモリー６３に出力されると、フィルタユニット１０と１４はそれぞれ９０度回転して特殊光観察状態となる。時間ｔ２２からｔ２３までの間は、右目用ＣＣＤ１７で撮像された特殊光観察像が、右目用ＣＣＵ３bの入力部６１を経由してコントロールボックスへ出力される。左目用ＣＣＤ１８で撮像された特殊光観察像は、左目用ＣＣＵ４bの入力部６２を経由してメモリー６３に出力される。メモリー６３は、時間ｔ２２の時点でタイミングジェネレータ３８ｂからの信号を受信すると、入力部６２から受信したリアルタイムの特殊光観察像を動画として記録すると共に、時間ｔ２１からｔ２２までの間記録していた白色光観察像をコントロールボックス５に対して出力する。コントロールボックス５では、入力部６１から出力されたリアルタイムの特殊光観察像の動画と、メモリー６３から出力された、記録された白色光観察像の動画が合成され、三次元画像が作成される。作成された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。
【００８５】
時間ｔ２３のタイミングでタイミングジェネレータ３８ｂからの信号がモータドライバ３７と、入力部６２とメモリー６３に出力されると、フィルタユニット１０と１４はそれぞれ９０度回転して白色光観察状態となる。時間ｔ２３からｔ２４までの間は、右目用ＣＣＤ１７で撮像された白色光観察像が、右目用ＣＣＵ３bの入力部６１を経由してコントロールボックスへ出力される。左目用ＣＣＤ１８で撮像された白色光観察像は、左目用ＣＣＵ４bの入力部６２を経由してメモリー６３に出力される。メモリー６３は、時間ｔ２３の時点でタイミングジェネレータ３８ｂからの信号を受信すると、入力部６２から受信したリアルタイムの白色光観察像を動画として記録すると共に、時間ｔ２２からｔ２３までの間記録していた特殊光観察像をコントロールボックス５に対して出力する。
【００８６】
コントロールボックス５では、入力部６１から出力されたリアルタイムの白色光観察像の動画と、メモリー６３から出力された、記録された特殊光観察像の動画が合成され、三次元画像が作成される。作成された三次元画像は、３Ｄディスプレーなどの画像表示装置６に出力され、表示される。  時間ｔ２４以降も、タイミングジェネレータ３８ｂから信号が発信される度に、上述した時間ｔ２２からｔ２３までの作用と時間ｔ２３からｔ２４までの間の作用が交互に繰り返し行われる。つまり、画像表示装置６には、リアルタイムの白色光観察像の動画と、タイミングジェネレータ３８ｂから発信される一信号分前の特殊光観察像の動画を重ねた立体画像と、リアルタイムの特殊光観察像の動画と、タイミングジェネレータ３８bから発信される一信号分前の白色光観察像の動画を重ねた立体画像とが、タイミングジェネレータ３８ｂが短い間隔で信号を発信するたびに、交互に表示される。以上のように、一つの目に１つのＣＣＤを用いて、特殊光観察像と白色光観察像の動画同士の重像が可能となる。よって、白色光観察像と特殊光観察像がフリッカーがなく重像されるので、その画像を立体視しながら術者は微細な手術を行うことができる。
【００８７】
このように、第３の実施の形態の手術用観察システムでは、ＣＣＵの内部構成を簡略にし、タイミングジェネレータ３８bで同期をとる部分を極力少なくしたことで、画像切り替え時のちらつきを更に抑制することができる。このため、画像の観察性が更に向上する。
【００８８】
以上の実施の形態から次の付記項に記載の点に特徴がある。
【００８９】
（付記項１）被検査対象に通常の白色光を照射した場合に得られる白色光観察像と、特定の波長域の励起光を照射した場合に得られる特殊光観察像とを表示する手術用観察システムにおいて、
励起光を含む前記白色光を出射する光源手段と、
前記光源手段から出射された前記白色光と、前記白色光に含まれる前記励起光とを交互に透過させる第１のフィルタ手段と、
前記光源手段白色光と、前記第１のフィルタ手段を透過した光を被検査対象に導くライトガイドと、
前記被検査対象からの反射光により、前記被検査対象を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段と前記被検査対象との間に配置され、前記白色光観察像と前記特殊光観察像を交互に透過する第２のフィルタ手段と、
前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段を透過する光を切り替える制御手段と、
前記制御手段の切り替えタイミングに同期して、前記撮像手段で撮像された画像を記録する記録手段と、
前記撮像手段で撮像された前記画像と、前記記録手段で記録された前記画像とを重ね合わせる画像処理手段と、
前記画像処理手段によって処理された画像を表示する画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする手術用観察システム。
【００９０】
（付記項２）前記撮像手段は、右目用撮像手段と左目用撮像手段からなり、
前記記録手段が、右目用記録手段と、左目用記録手段からなり、
前記画像処理手段は、前記右目用記録手段が記録した画像と、前記右目用撮像手段からの画像を重ね合わせる右目用画像処理部と、前記左目用記録手段が記録した画像と、前記左目用撮像手段からの画像を重ね合わせる左目用画像処理部とを有し、
前記画像表示手段は、前記右目用画像処理部と前記左目用画像処理部からのそれぞれの画像に基づいて３次元画像を表示することを特徴とする付記項１に記載の手術用観察システム。
【００９１】
（付記項３）前記画像処理手段は、前記撮像手段からの画像の強度とコントラストを調整する画像強調部を有することを特徴とする付記項１又は付記項２に記載の手術用観察システム。
【００９２】
（付記項４）前記画像処理手段は、前記撮像手段からの特殊光観察像にのみ画像処理を行うことを特徴とする付記項３に記載の手術用観察システム。
【００９３】
（付記項５）前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段は、少なくとも２種類以上の異なるフィルタが内蔵され、該フィルタが交換可能であることを特徴とする付記項１から付記項４のいずれかに記載の手術用観察システム。
【００９４】
（付記項６）前記記録手段は、記録した画像を前記制御手段の切り替えのタイミングからタイミングをずらして、前記画像処理手段へ記録した画像を出力することを特徴とする付記項１から付記項４のいずれかに記載の手術用観察システム。
【００９５】
（付記項７）前記撮像手段は、右目用撮像手段と左目用撮像手段からなり、
前記記録手段が、右目用記録手段と、左目用記録手段のいずれかからなり、
前記記録手段が記録した画像を、前記制御手段の切り替えのタイミングからタイミングをずらして、前記画像処理手段へ記録した画像を出力し、
前記画像処理手段は、前記記録手段が記録した画像と、もう一方の前記撮像手段からの画像を重ね合わせることを特徴とする付記項１に記載の手術用観察システム。
【００９６】
（付記項８）観察対象部位に白色照明光を照射して得られる白色光観察像と、特定の波長域の特殊光を照射して得られる特殊光観察像とを表示する手術用観察システムであって、
前記特殊光を含む前記白色照明光を照射可能な光源手段と、
前記光源手段と前記観察対象部位との間に配置され、前記光源手段から照射された前記白色照明光と、前記白色照明光に含まれる前記特殊光とを交互に透過させる第１のフィルタ手段と、
前記第1のフィルタを透過した前記白色照明光を前記観察対象部位に照射して得られる観察像に含まれる前記白色光観察像と、前記第1のフィルタを透過した前記特殊光を前記観察対象部位に照射して得られる観察像に含まれる前記特殊光観察像とを、交互に透過させる第２のフィルタ手段と、
前記白色光観察像、及び前記特殊光観察像を撮像する撮像手段と、
前記第１のフィルタ手段において前記白色照明光を透過させる場合には、前記第２のフィルタ手段において前記白色光観察像を透過させ、前記第１のフィルタ手段において前記特殊光を透過させる場合には、前記第２のフィルタ手段において前記特殊光観察像を透過させるように、前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段とを同期して切り替える制御手段と、
前記制御手段の切り替えタイミングに同期して、前記撮像手段で撮像された前記白色光観察像と、前記撮像手段で撮像された前記特殊光観察像とを交互に記録する記録手段と、
前記撮像手段で撮像された前記特殊光観察像と、前記記録手段で記録された前記白色光観察像との重ね合わせ、及び、前記撮像手段で撮像された前記白色光観察像と、前記記録手段で記録された前記特殊光観察像との重ね合わせを行う画像処理手段と、
前記画像処理手段によって処理された画像を表示する画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする手術用観察システム。
【００９７】
（付記項９）前記画像処理手段は、前記撮像手段で撮像された前記特殊光観察像、及び前記記録手段で記録された前記特殊光観察像に対し、色調及び強度を調整する画像処理部を有することを特徴とする、付記項８に記載の手術用観察システム
（付記項１０）前記画像処理手段は、前記撮像手段で撮像された前記特殊光観察像と、前記特殊光観察像に切り替わる直前のタイミングに前記撮像手段で撮像され、前記記録手段で記録された前記白色光観察像との重ね合わせ、及び、前記撮像手段で撮像された前記白色光観察像と、前記白色光観察像に切り替わる直前のタイミングに前記撮像手段で撮像され、前記記録手段で記録された前記特殊光観察像との重ね合わせを行うことを特徴とする、付記項８又は付記項９に記載の手術用観察システム
（付記項１１）
励起光を含む白色光を出力する光源装置と、
前記光源装置から照射された前記白色光と、前記励起光とを交互に透過させる第１のフィルタと、
前記第1のフィルタを透過した光を被検査対象領域に導く透過光伝達手段と、
前記被検査対象領域からの光を撮像する撮像部と、
前記撮像部と前記被検査対象領域の間に配置され、前記白色光による観察像と、前記励起光による観察像を交互に透過させる第２のフィルタと、
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタを透過する光を同期して切り替える切替部と、
前記白色光による観察像と、前記励起光による観察像を表示する表示手段おとを具備することを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる手術用観察システムの全体構成を概略的に示した説明図である。
【図２】顕微鏡鏡体内部を概略的に示した説明図である。
【図３】光源装置からの照射光を透過するフィルタユニットの構成を説明するための図である。
【図４】観察対象部位の観察像を透過するフィルタユニットの構成を説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わるＣＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係わる画像の入出力を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係わるＣＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる画像の入出力を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係わるＣＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係わる画像の入出力を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
３    右目用ＣＣＵ
４    左目用ＣＣＵ
５    コントロールボックス    
６    画像表示手段
１０、１４  フィルタユニット  
１７  右目用ＣＣＤ
１８  左目用ＣＣＤ
１９  モータ
２９、３３  入力部
３０、３４  メモリー
３１、３５  画像合成回路
３２、３６  重像部
３７  モータドライバ  
３８  タイミングジェネレータ
代理人    弁理士    伊  藤    進
【図１】
2005305046.tif 000003
【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】
2005305046.tif 000008
【図７】
2005305046.tif 000009
【図８】
2005305046.tif 000010
【図９】
2005305046.tif 000011
【図１０】
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