(57)【要約】【課題】ユーザの動きが阻害されることを抑制しつつ、不要な照明光の照射を抑制し必要な領域に照明光を集中させることを可能にする。【解決手段】観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、前記手術領域に照明光を照射する照射部と、複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するアーム部と、前記アーム部の他端が接続され、前記アーム部を支持する支持部と、を備え、前記支持部は、光源部および照射光学系を有し、前記アーム部は、前記光源部から出射され前記照射光学系を通る光線を前記照射部に導く光導波路を有し、前記照射光学系は、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲を可変にする、手術用観察装置が提供される。【選択図】図２
2019187762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、
前記手術領域に照明光を照射する照射部と、
複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するアーム部と、
前記アーム部の他端が接続され、前記アーム部を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、光源部および照射光学系を有し、
前記アーム部は、前記光源部から出射され前記照射光学系を通る光線を前記照射部に導く光導波路を有し、
前記照射光学系は、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲を可変にする、
手術用観察装置。
【請求項２】
前記照射光学系を制御し、前記照射光学系を通る光線の前記光導波路への入射角度を変化させることによって、前記照射範囲を変更する制御部をさらに備える、
請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項３】
前記照射光学系は、前記光源部から出射された光線を反射させる反射光学系または前記光線を屈折させる屈折光学系と、前記光線を前記光導波路へと結合させる結合光学系と、を備えており、
前記制御部は、前記反射光学系または前記屈折光学系を移動させることで、前記結合光学系への入射面において、前記結合光学系の光軸と前記光線の入射位置との間の離隔距離を変化させて、前記入射角度を変化させる、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記照射光学系の光軸と、前記光導波路の光軸と、のなす角を変化させることで、前記入射角度を変化させる、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光導波路への前記光線の入射面における前記光線のビームサイズを変化させることで、前記入射角度を変化させる、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項６】
前記照射光学系には、前記入射角度が制御された前記光線を前記光導波路へと結合させる結合光学系が設けられており、
前記制御部は、前記結合光学系の倍率を変化させることで、前記光線のビームサイズを変化させる、
請求項５に記載の手術用観察装置。
【請求項７】
前記照射光学系は、前記照射光学系に入射した光線のビームサイズを変化させるビームサイズ変換機構を有しており、
前記制御部は、前記ビームサイズ変換機構を制御することで、前記光線のビームサイズを変化させる、
請求項５に記載の手術用観察装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記光源部から出射された前記光線の発散角を変化させることで、前記入射角度を変化させる、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項９】
前記照射光学系は、拡散板を有しており、
前記制御部は、前記拡散板を制御することで、前記発散角を変化させる、
請求項８に記載の手術用観察装置。
【請求項１０】
前記制御部は、異なる種類の前記拡散板の入れ替え、又は、配設される前記拡散板の個数の変更、の少なくともいずれかを行うことで、前記発散角を変化させる、
請求項９に記載の手術用観察装置。
【請求項１１】
前記照射光学系は、複数のレンズがアレイ状に配設されたマルチレンズアレイを備えており、
前記制御部は、前記マルチレンズアレイを制御することで、前記発散角を変化させる、
請求項８に記載の手術用観察装置。
【請求項１２】
前記制御部は、異なる種類の前記マルチレンズアレイの入れ替え、又は、配設される前記マルチレンズアレイの個数の変更、の少なくともいずれかを行うことで、前記発散角を変化させる、
請求項１１に記載の手術用観察装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記撮像画像に応じて前記入射角度を制御する、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記撮像画像が表示画面に表示される際の画角が変化した場合に、当該画角の変化に応じて前記入射角度を制御する、
請求項１３に記載の手術用観察装置。
【請求項１５】
前記制御部は、デジタルズームによって前記画角が変化した場合に、当該画角の変化に応じて前記入射角度を制御する、
請求項１４に記載の手術用観察装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記表示画面での前記撮像画像の大きさの変化率に応じて、前記入射角度を制御する、
請求項１４に記載の手術用観察装置。
【請求項１７】
前記制御部は、ユーザ操作に応じて前記入射角度を制御する、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記照射範囲の変化に応じて、前記光源部から出射される光線の強度を変化させる、
請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項１９】
観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、前記手術領域に照明光を照射する照射部と、複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するとともに、光源部から前記照射部に光を導く光導波路を有するアーム部と、前記アーム部の他端が接続され、内部に該光源部および照射光学系を有するとともに前記アーム部を支持する支持部と、照射の制御を行う制御部と、を備える手術用観察装置により手術領域の観察を行う観察工程と、
前記照射光学系を前記制御部を介して制御し、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲を変更する照明制御工程と、
を有する手術用観察装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、手術用観察装置、および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、手術において広く一般に使用されている光学顕微鏡は、そのヘッド部または支持台が大きく、ユーザ（例えば執刀医等）の動きを阻害していた。そこで、以下の特許文献１に示すように、近年、ヘッド部に撮像部（イメージセンサを含む）を搭載し、画像表示装置に撮像した画像を表示する撮像顕微鏡（または「ビデオ顕微鏡」とも呼称される）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２９４７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１等に開示されている撮像顕微鏡は、撮像に用いられる照明光を照射する照射部をヘッド部に備えているが、ヘッド部の体積が増大することが原因でユーザの動きが阻害されることを抑制するために、基本的にヘッド部のサイズの小型化が求められている。そのため、一般的な光学顕微鏡のヘッド部に備えられている、照明光の照射範囲を調整する照射光学系等は、撮像顕微鏡には備えられていない場合が多かった。したがって、例えば、電気的に撮像画像を拡大するデジタルズームが行われ、撮像画像の一部が画像表示装置に表示される場合、観察対象外として画像表示装置に表示しない領域、すなわち照射不要な領域が生じても照明光が照射され続けることになり、照明光の無駄が発生していた。【０００５】
そこで、本開示は上記に鑑みてなされたものであり、本開示は、ユーザの動きが阻害されることを抑制しつつ、不要な照明光を必要な照明領域の照明光として利用することで、効率的な照射を制御することが可能な、新規かつ改良された手術用観察装置、および制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、前記手術領域に照明光を照射する照射部と、複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するアーム部と、前記アーム部の他端が接続され、前記アーム部を支持する支持部と、を備え、前記支持部は、光源部および照射光学系を有し、前記アーム部は、前記光源部から出射され前記照射光学系を通る光線を前記照射部に導く光導波路を有し、前記照射光学系は、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲（または照射角）を可変にする、手術用観察装置が提供される。【０００７】
また、本開示によれば、観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、前記手術領域に照明光を照射する照射部と、複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するとともに、光源部から前記照射部に光を導く光導波路を有するアーム部と、前記アーム部の他端が接続され、内部に該光源部および照射光学系を有するとともに前記アーム部を支持する支持部と、照射の制御を行う制御部と、を備える手術用観察装置により手術領域の観察を行う観察工程と、前記照射光学系を前記制御部を介して制御し、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲を変更する照明制御工程と、を有する手術用観察装置の制御方法が提供される。【０００８】
本開示によれば、ヘッド部ではなく支持部に照射光を制御する光学系を有することによって、アーム部の一端に備えられるヘッド部のサイズ増大を抑制することができる。これによって、本開示は、ユーザの動きが阻害されることを抑制することができる。また、照射光学系が制御されることによって、照射部による照明光の照射範囲が制御される。これによって、本開示は、効率的な照明光の照射を可能にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本開示によれば、ユーザの動きが阻害されることを抑制しつつ、不要な照明光を必要な照明領域の照明光として利用することで、効率的な照射を制御することが可能になる。【００１０】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態に係る手術用観察装置１の部位を示す説明図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る手術用観察装置１の構成例を示すブロック図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る支持部１０の構成例を示すブロック図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る撮像装置３０１の構成例を示すブロック図である。
【図５】光導波路２０１への光線の入射角度の制御処理について説明するための説明図である。
【図６Ａ】照射光学系１０３の構成を模式的に示した説明図である。
【図６Ｂ】照射光学系１０３の構成を模式的に示した説明図である。
【図６Ｃ】照射光学系１０３の構成を模式的に示した説明図である。
【図６Ｄ】照射光学系１０３の構成を模式的に示した説明図である。
【図７】照射光学系１０３の第１の具体例を模式的に示した説明図である。
【図８】光導波路２０１への光線の入射角度と光導波路２０１からの放射角方向との関係を示したグラフ図である。
【図９】照射光学系１０３の第２の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１０】照射光学系１０３の第３の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１１】照射光学系１０３の第４の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１２】照射光学系１０３の第５の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１３】照射光学系１０３の第５の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１４】照射光学系１０３の第５の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１５】照射光学系１０３の第６の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１６】照射光学系１０３の第６の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１７】照射光学系１０３の第７の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１８】照射光学系１０３の第８の具体例を模式的に示した説明図である。
【図１９】照射範囲の制御処理フローの一例を示したフローチャートである。
【図２０】照射範囲の制御処理フローの一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．背景
２．実施形態
２．１．構成例
２．２．照射範囲の制御原理
２．３．照射範囲の制御処理フロー
３．まとめ
【００１４】
＜１．背景＞
まず、本開示の背景について説明する。
【００１５】
手術用拡大鏡（サージカルルーペ）が用いられる手術において、拡大視と目視の頻繁な切り替えは、ユーザ（例えば執刀医等）の負担となる。しかし、上記のとおり、現在、手術において広く一般に使用されている光学顕微鏡は、そのヘッド部または支持台が大きく、ユーザの動きを阻害しており、かつ、視野も狭かった。
【００１６】
そこで、上記の特許文献１に示すように、近年、ヘッド部に高精細の撮像部（イメージセンサを含む）を搭載し、撮像部によって出力された撮像画像をモニター（画像表示装置）に表示することが可能な撮像顕微鏡が提案されている。ユーザは、撮像顕微鏡を用いることで、１人または２人以上で、モニターに映された撮像画像を確認しながら顕微鏡の接眼部に目を合わせた状態を維持する必要が無いため姿勢を制限されることなく、自由な姿勢で手術を行うことができる。
【００１７】
ここで、現在流通している高機能な光学顕微鏡は、光学系を制御することで対物レンズの観察領域を可変とし、観察領域の変化に応じて照明光の照射領域も可変とする機構をヘッド部に備えている。これによって、光学顕微鏡は、照射の必要な領域にのみ照明光が照射されるように光線を制御することができる。しかしながら上記のとおり、特許文献１等に開示されている撮像顕微鏡は、撮像に用いられる照明光を照射する照射部を備えているが、ヘッド部の体積が増大することが原因でユーザの動きが阻害されることを抑制するために、ヘッド部のサイズの小型化が求められている。そのため、撮像顕微鏡のヘッド部に観察領域を可変にする光学系（例えば、ズームレンズ等）を搭載することは困難であった。すなわち、基本的に、撮像顕微鏡に搭載される光学系は光学的に可変する部分の無い固定光学系であったため、照明光の照射範囲を可変にすることは求められていなかった。
【００１８】
しかし、イメージセンサの解像度が上がるにつれて、撮像画像に対してデジタルズームを行ってもある程度の解像度の維持ができるようになってきた。例えば、４Ｋの撮像画像を取得可能なイメージセンサの中心部から全面積の１／４が切り出されると、その部分の解像度は、ＨＤ（High Definition）画像の解像度と略同一となる（または、ＨＤ画像の解像度に近くなる）。撮像画像にてＨＤ画像程度の解像度が確保されていれば、当該撮像画像は、手術に十分耐え得るものであると考えられる。デジタルズームが行われる場合には、撮像レンズの焦点距離を変えるためにレンズの一部を動かすなどの機械的機構をヘッド部に追加することが不要なため、ヘッド部のサイズを小さいまま維持することができる。
【００１９】
しかし、デジタルズームが行われる場合であっても、照明光の照射領域を調整可能な機構が備えられていない場合には、画像表示装置に表示されない照射不要な領域にまで照明光が照射されることになり、照明光の無駄が発生することになる。
【００２０】
そこで、本件の開示者は、上記事情に鑑みて本開示に係る技術を創作するに至った。本開示に係る手術用観察装置（撮像顕微鏡の一種）は、一端にヘッド部が接続されているアーム部を支持する支持部に、ヘッド部から照射される照明光の照射範囲を変更可能とする照射光学系を備える。これによって、本開示に係る手術用観察装置は、ヘッド部を小型化することができるため、ユーザの動きが阻害されることを抑制することができる。
【００２１】
また、本開示に係る手術用観察装置は、照射光学系を制御することによって、照明光の照射範囲を変化させることができる。これによって、本開示に係る手術用観察装置は、不要な照明光の照射を遮蔽することなく、有効な照明光として制御することができる。以降では、本開示の実施形態である手術用観察装置について詳細に説明していく。
【００２２】
＜２．実施形態＞
（２．１．構成例）
上記では、本開示の背景について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る構成例について説明する。
【００２３】
（手術用観察装置１の部位）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る手術用観察装置１の部位について説明する。図１は、本実施形態に係る手術用観察装置１の部位を示す説明図である。
【００２４】
図１に示すように、手術用観察装置１は、ヘッド部３０と、アーム部２０と、支持部１０と、を備える。
【００２５】
ヘッド部３０は、観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部、および手術領域に照明光を照射する照射部等を備える部位である。
【００２６】
アーム部２０は、複数のリンク部２１（図中では、リンク部２１ａ〜リンク部２１ｃ）、および複数のリンク部２１を接続する１または複数の関節部２２（図中では、関節部２２ａと関節部２２ｂ）を有し、一端にヘッド部３０を保持する部位である。リンク部２１が複数備えられ、関節部２２が１または複数備えられることで、ユーザは、アーム部２０の形状を変化させてヘッド部３０を所望の位置に配置することができるため、手術に用いるのにより適した撮像画像を得ることができる。また、アーム部２０は、支持部１０に備えられる光源部から出射された照明光をヘッド部３０に導く光導波路（例えばライトガイド）を備える。
【００２７】
支持部１０は、アーム部２０の他端が接続され、アーム部２０を支持する部位である。そして、本実施形態に係る支持部１０は、照明光を出射する光源部と、照明光の照射範囲を変更可能な照射光学系を備える。
【００２８】
なお、上記はあくまで一例であり、手術用観察装置１の外観、または各部位は、図１の例に限定されない。例えば、手術用観察装置１は上記以外の部位を備えていてもよく、または手術用観察装置１の各部位は上記以外の構成を備えていてもよい。
【００２９】
（手術用観察装置１の構成例）
上記では、本実施形態に係る手術用観察装置１の部位について説明した。続いて、図２を参照して、本実施形態に係る手術用観察装置１の構成例について説明する。図２は、本実施形態に係る手術用観察装置１の構成例を示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、手術用観察装置１は、光源部１０１と、照射光学系１０３と、光導波路２０１と、撮像装置３０１と、画像処理部４０１、制御部１０９と、を備える。このうち、光源部１０１および照射光学系１０３、画像処理部４０１、制御部１０９は支持部１０に備えられ、光導波路２０１はアーム部２０に備えられ、撮像装置３０１はヘッド部３０に備えられる。
【００３１】
なお、画像処理部４０１が備えられる手術用観察装置１中の部位は特に限定されない。例えば、画像処理部４０１は、支持部１０に備えられてもよいし、支持部１０、アーム部２０、またはヘッド部３０以外の部位に備えられてもよい。また、各構成が備えられる部位についての上記説明は厳密なものではない。例えば、光導波路２０１は、支持部１０の照射光学系１０３、およびヘッド部３０の撮像装置３０１に接続されるために、その全てがアーム部２０に備えられるのではなく、一部が支持部１０、またはヘッド部３０に備えられてもよい。また、手術用観察装置１が備える構成は、図２の例に限定されない。例えば、手術用観察装置１は、支持部１０において照射光学系１０３を駆動させる駆動機構等を備えていてもよい（詳細については後述する）。
【００３２】
光源部１０１は、少なくとも１つ以上の固体光源を有しており、かかる固体光源からの光を照明光として出射する。また、光源部１０１が２つ以上の固体光源を有している場合、光源部１０１は、各固体光源からの光を混色することで白色光を出射することも可能である。光源部１０１から出射された照明光は、後述する照射光学系１０３へと導光される。
【００３３】
なお、固体光源が複数存在する場合、各固体光源が出射する光の波長の組み合わせは、特に限定されるものではない。また、各固体光源は、可視光以外の光を出射してもよい。例えば、固体光源のいずれか一つは、赤外光を射出してもよい。これによって、各種バイオマーカの検出等が可能となる。また、光源部１０１が有する固体光源とは、レーザ光源であってもよいし、発光ダイオード（Light Emitting Diode：LED）であってもよいし、その両方が併用されてもよい。また、それらの固体光源とその光源光によって励起される蛍光体光の組み合わせで有っても良い。
【００３４】
照射光学系１０３は、アーム部２０に設けられた光導波路２０１（例えばライトガイド）に対して接続される構成であり、かかる光導波路２０１と接続可能なように設けられる。光源部１０１から出射された照明光は、この照射光学系１０３を介して光導波路２０１へと導光される。また、本実施形態に係る手術用観察装置１では、後に詳述するように、この照射光学系１０３が中心となって機能することにより、光導波路２０１へと入射する光線の入射角度が制御される。この照射光学系１０３の詳細な構成については、以下で改めて説明する。
【００３５】
光導波路２０１は、例えばライトガイドであり、通常、インデックスガイド型の１０μｍ〜１００μｍ程度のコア径を有するマルチモード光ファイバが数十〜数百本束ねられて直径１ｍｍ〜１０ｍｍ程度にまとめられて被覆で覆われたものである（当該ライトガイドは、「バンドルファイバ」とも呼称される）。なお、光導波路２０１は、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の可撓性を有するチューブの中に液体が封止され、液体が導光体として用いられた液体ライトガイドであってもよい。液体ライトガイドは、特に短波長の光について高い透過性を有するものが多く、光源部１０１が出射する照明光の波長によっては有用となる。
【００３６】
照射光学系１０３から出射された照明光は、この光導波路２０１によって伝搬されて、撮像装置３０１まで達し、撮像装置３０１の内部に設けられたバンドルファイバを介して、撮像対象物である被検体の所定の領域を照明することとなる。かかる光導波路２０１については、特に限定されるものではなく、公知のライトガイドを利用することが可能である。
【００３７】
撮像装置３０１は、撮像対象物（被検体）における手術領域に向けられ、手術領域を撮像する構成である。光導波路２０１によって導光された照明光は、撮像装置３０１内に設けられたバンドルファイバを伝搬して撮像装置３０１の先端部まで達し、撮像対象物における手術領域を照明する。また、撮像装置３０１の先端部には、撮像対象物を観察するための観察窓が設けられており、観察窓を介した撮像対象物の像は、撮像装置３０１の内部を伝搬して、撮像装置３０１のもう一方の端部に設けられた撮像部まで伝搬される。撮像対象物の像は、撮像部の内部に設けられた各種のイメージセンサによってデジタルデータ化され、後述する画像処理部４０１へと随時出力される。この撮像装置３０１が備える構成については後に詳述する。
【００３８】
画像処理部４０１は、撮像装置３０１によって撮像された、撮像対象物に関する撮像画像に対して画像処理を行い、また、手術用観察装置の外部に設けられた各種ディスプレイ等の画像表示装置に表示する際の表示制御を実施する。この画像処理部４０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた各種コンピュータ等の情報処理装置によって実現することが可能である。画像処理部４０１は、手術用観察装置１のユーザによって実施された操作に応じて、画像表示装置に表示させる撮像画像の画角を変化させて（すなわち、画像を拡大／縮小させて）、画像表示装置に表示させる。なお、画像処理は例えば、現像処理、ホワイトバランス処理、画像補正処理、拡大縮小処理である。
【００３９】
制御部１０９は、光源部１０１または照射光学系１０３を制御する。制御部１０９は、例えばＣＰＵ（Central Processing
Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた各種コンピュータ等の情報処理装置によって実現することが可能である。なお、画像処理部４０１の機能を実現する情報処理装置に制御部１０９の機能を実現させてもよい。制御部１０９の処理の詳細については後述する。
【００４０】
以上、本実施形態に係る手術用観察装置１の構成例について説明した。なお、図２を参照して説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る手術用観察装置１の構成例は係る例に限定されない。例えば、各構成の機能の全部または一部は、他の構成によって実現されてもよい。例えば、光導波路２０１による光の伝搬機能の一部は、照射光学系１０３、または撮像装置３０１によって実現されてもよい。本実施形態に係る手術用観察装置１の構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。
【００４１】
（支持部１０の構成例）
上記では、本実施形態に係る手術用観察装置１の構成例について説明した。続いて、図３を参照して、手術用観察装置１に係る支持部１０の構成例について説明する。図３は、本実施形態に係る支持部１０の構成例を示すブロック図である。
【００４２】
図３に示すように、支持部１０は、図２を参照しながら説明した光源部１０１および照射光学系１０３に加えて、制御部１０９を有しており、また、マルチモード光ファイバ１０５と、駆動機構１０７と、記憶部１１１と、を更に有していることが好ましい。
【００４３】
マルチモード光ファイバ１０５は、１０μｍ以上のコア径を有するマルチモード光ファイバであり、光源部１０１から出射された照明光を、照射光学系１０３まで導光する。光源部１０１と照射光学系１０３とを、マルチモード光ファイバ１０５を用いて接続することで、光源部１０１から出射された照明光を効率良く照射光学系１０３へと導光することが可能となるとともに、照明光の取り扱いが容易なものとなる。また、図３に示したように、照射光学系１０３と光導波路２０１とを、１０μｍ以上のコア径を有するマルチモード光ファイバ１０５で接続してもよい。
【００４４】
駆動機構１０７は、アクチュエータ、移動ステージ等の公知の駆動部材により実現される。駆動機構１０７は、制御部１０９による制御のもとで、照射光学系１０３に設けられる入射角度調整機構を以下で詳述するように制御して、照射光学系１０３において光導波路２０１へと入射する光線（すなわち、照明光の光線）の入射角度が適切な値となるように設定する。
【００４５】
制御部１０９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる各種ＩＣチップ等により実現される。制御部１０９は、本実施形態に係る手術用観察装置１の動作を統括的に制御する処理部であり、例えば、光源部１０１からの照明光の出射処理、及び、駆動機構１０７による照射光学系１０３の制御処理等を管理する。これにより、制御部１０９は、照射光学系１０３において光導波路２０１へと入射する光線の入射角度が可変となるように、制御を行うことができる。
【００４６】
より詳細には、制御部１０９は、所定の制御信号を光源部１０１へと出力することで、光源部１０１から照明光を出射させる。また、制御部１０９は、画像処理部４０１から、表示画面に表示させる撮像画像の画角が変更となった旨の情報を取得すると、かかる情報に基づいて駆動機構１０７を制御して、画角の変化率（画像の大きさの変化率）に応じた照明光の照射範囲（または照射角）が実現されるようにする。これによって、制御部１０９は、デジタルズームが行われる場合等において、照射不要な領域に照射される光を、遮蔽することなく、照射必要な領域の照明光として利用することで、消費電力の抑制や効率的な照射を行うことができる。また、照射角（または照射領域）が変化することで、患者の周辺で執刀医と共にモニターを見ている作業者も、現在どの部位がモニターに表示されているのかを容易に認識することができる。なお、例えば、照明光が特殊光である場合等においては、制御部１０９は、必ずしも画角の変化に応じて照明光の照射範囲を変化させなくてもよい。
【００４７】
また、制御部１０９は、かかる照射範囲（または照射角）の制御とともに、必要に応じて光源部１０１を制御して、適切な光量の照明光が出射されるようにしてもよい。すなわち、照明光の照射範囲が減少する方向に変化した際に、変化後の照射範囲において照明光の光量が増加する。この光量増加が多すぎる場合（すなわち、明るすぎる場合）には、制御部１０９は、光源部１０１を制御して、適切な光量となるように、光源部１０１から出射される照明光の強度を低下させる。例えば、２倍のデジタルズームが行われた場合、撮像領域の面積はズーム前の１／４となるため、理論的には、照射光を遮蔽することなく照射領域に光量を集めた場合は、光源の光量もズーム前の１／４に低下しても照射面ではズーム前と同様の輝度を維持することができる。これによって、制御部１０９は、消費電力を低減させたり、光源部１０１における発光部材の発熱を抑制したり、照明光の放射熱による患部の損傷を抑制したりすることができる。また、照明光の照射範囲が変化した際に、変化後の照射範囲において照明光の光量が少なすぎる場合（すなわち、暗すぎる場合）には、制御部１０９は、光源部１０１を制御して、適切な光量となるように、光源部１０１から出射される照明光の強度を増加させる。
【００４８】
ここで、照明光の光量が適切であるか否かについては、照明光の光量について、予め所定の閾値を設定しておき、変更後の照射範囲の照明光の光量と、予め設定した閾値との大小判断を行うことで、適切であるか否かを判断することが可能である。また、照射範囲の大きさ及び照明光の適切な光量についても、画像の大きさの変化率に応じた適切な照射範囲の大きさ、及び、照射範囲の大きさに応じた適切な光量の値を、例えばルックアップテーブルのような形式でデータベース化しておき、かかるデータベースを参照することで、適切に設定することが可能である。
【００４９】
なお、制御部１０９は、各種制御処理を実施するに際し、記憶部１１１に格納されている各種のパラメータ及びデータベース、並びに、各種のプログラム等を利用することが可能である。また、制御部１０９は、画像処理部４０１を確認したユーザが実施した各種の操作に応じて、照射光学系１０３において光導波路２０１へと入射する光線の入射角度を制御してもよい。
【００５０】
記憶部１１１は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ装置等により実現される。記憶部１１１には、制御部１０９が各種制御処理を実施するに際して参照可能な、各種のパラメータ及びデータベース、並びに、各種のプログラム等が格納されている。また、かかる記憶部１１１には、制御部１０９が各種制御処理を実施する際に生成される一時的なデータや各種の履歴情報等が格納されていてもよい。この記憶部１１１は、制御部１０９が自由にデータのリード／ライト処理を実施することが可能である。
【００５１】
以上、本実施形態に係る支持部１０の構成例について説明した。なお、図３を参照して説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る支持部１０の構成例は係る例に限定されない。例えば、各構成の機能の全部または一部は、他の構成によって実現されてもよい。例えば、制御部１０９による各種制御処理は駆動機構１０７等によって実現されてもよい。本実施形態に係る支持部１０の構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。
【００５２】
（撮像装置３０１の構成例）
上記では、本実施形態に係る支持部１０の構成例について説明した。続いて、図４を参照して、ヘッド部３０に備えられる撮像装置３０１の構成例について説明する。図４は、本実施形態に係る撮像装置３０１の構成例を示すブロック図である。
【００５３】
図４に示すように、撮像装置３０１は、照射部３０３と、対物光学系３０５と、リレー光学系３０７と、結像光学系３０９と、撮像部３１１と、を備える。
【００５４】
照射部３０３は、手術領域に照明光を照射する構成である。より具体的には、照射部３０３は、光導波路２０１によって伝播された照明光を撮像対象物へ照射する光学系である。かかる照射部３０３については、特に限定されるものではなく、公知の様々な照射方向を制御する光学部材を利用することが可能である。
【００５５】
対物光学系３０５は、照明光の照射領域の観察像を得るための光学系である。かかる対物光学系３０５については、特に限定されるものではなく、公知の各種の光学系を利用することが可能である。対物光学系３０５により伝播された観察像は、リレー光学系３０７によって、更に結像光学系３０９へと導光される。
【００５６】
リレー光学系３０７は、対物光学系３０５で観察された像を結像光学系３０９へとリレーする光学系である。なお、リレー光学系３０７は、特に限定されるものではなく、公知の様々なリレー光学系を利用することが可能である。
【００５７】
結像光学系３０９は、リレー光学系３０７により伝播された撮像対象物の観察像を、撮像部３１１に結像させるための光学系であり、後段の撮像部３１１と光学的に接続されている。かかる結像光学系３０９については、特に限定されるものではなく、公知の様々な結像光学系を利用することが可能である。
【００５８】
撮像部３１１は、光導波路２０１からの照明光により照射された撮像対象物の観察像を撮像して、撮像画像を生成する構成である。より具体的には、撮像部３１１は、可視光帯域の波長に感度のあるイメージセンサ（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等）を用いることで、人間の眼で直接観察する状況に近い画像を撮像し、かかる画像を適切に現像した上で、撮像画像として画像処理部４０１に提供することで、ユーザが画像表示装置(図示せず)を介して撮像画像を確認することができるようにする。
【００５９】
以上、本実施形態に係る撮像装置３０１の構成例について説明した。なお、図４を参照して説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る撮像装置３０１の構成例は係る例に限定されない。例えば、各構成の機能の全部または一部は、他の構成によって実現されてもよい。例えば、リレー光学系３０７の機能が結像光学系３０９等によって実現されてもよい。本実施形態に係る撮像装置３０１の構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。例えば、撮像装置３０１は、各構成を制御する制御部（図示なし）を備えていてもよい。
【００６０】
（２．２．照射範囲の制御原理）
上記では、ヘッド部３０に備えられる撮像装置３０１の構成例について説明した。続いて、照射範囲（または照射角）の制御原理について説明する。
【００６１】
本開示者らは、照明光が照射される領域の広さを可変とすることが可能な手術用観察装置１について鋭意検討を行った結果、光導波路２０１に入射する光線の入射角度（光導波路２０１の光軸に対して入射光線のなす角度）を変化させることで、光導波路２０１から出射する光線の放射角度を制御可能であるとの知見を得た。
【００６２】
すなわち、図５に模式的に示したように、光線が光導波路２０１に対して、相対的に小さな入射角度で入射する場合には、光導波路２０１から出射する光線の放射角度は小さな値となり（図５上段）、光線が光導波路２０１に対して、相対的に大きな入射角度で入射する場合には、光導波路２０１から出射する光線の放射角度は大きな値となる（図５下段）。上記のとおり、光導波路２０１は、インデックスガイド型の１０μｍ〜１００μｍ程度のコア径を有する複数のマルチモード光ファイバが束ねられたバンドルファイバや液体ライトガイドであるところ、これらは、入射端面に入射した光線の角度を保存したまま出射端面から光線を放射するという特性を有するからである。ただし、光ファイバ等では、光線の入射角度は保存されるものの、光線の入射位置は保存されないため、ある入射角度で入射した光線は、その角度を維持したままリング状の光線となって出射端面から放射される。
【００６３】
かかる現象により、図５上段に模式的に示したように、光導波路２０１への光線の入射角度を相対的に小さくすることで、光導波路２０１からの光線の放射角度が小さくなる結果、光導波路２０１から放射された光線の照射領域を小さく絞ることが可能となる。逆に、図５下段に模式的に示したように、光導波路２０１への光線の入射角度を相対的に大きくすることで、光導波路２０１からの光線の放射角度が大きくなる結果、光導波路２０１から放射された光線の照射領域を大きく広げることが可能となる。
【００６４】
本実施形態に係る照射光学系１０３では、上記のように光導波路２０１への光線の入射角度を制御することで、照明光の照射範囲（または照明角）を可変とする。
【００６５】
ここで、照射光学系１０３は、光導波路２０１に入射する光線の入射角度を、例えば、平行光に近い入射角度と、光導波路２０１の開口数ＮＡに近い入射角度と、の２種類に制御してもよいし、平行光に近い入射角度から光導波路２０１の開口数ＮＡに近い入射角度までを、多段階に制御してもよい。
【００６６】
このような機能を有する照射光学系１０３は、図６Ａに示したように、コリメータレンズ１３１と、入射角度調節機構１３３と、を少なくとも有することが好ましい。コリメータレンズ１３１は、照射光学系１０３へと入射した光源部１０１からの照明光を、平行光とする光学素子である。また、入射角度調節機構１３３は、図５を参照しながら説明したような、光導波路２０１への照明光の入射角度を調節する機構である。この入射角度調節機構１３３は、図３に示した駆動機構１０７が機能することによって、入射角度調節機構１３３の状態が変化し、例えば、照射光学系１０３に入射した光のビームサイズや発散角を変化させることで、光導波路２０１への照明光の入射角度が変化する。かかる入射角度調節機構１３３の具体例については、以下で改めて説明する。
【００６７】
また、本実施形態に係る照射光学系１０３は、図６Ｂに示したように、入射角度調節機構１３３の後段に、結合光学系１３５を更に有することが好ましい。結合光学系１３５は、光導波路２０１への入射角度が制御された光線を光導波路２０１へと結合させる光学系である。このような光学系を設けることで、光導波路２０１への入射角度が制御された光線を、より確実に光導波路２０１へと結合させることが可能となる。このような光学系としては、制御された照明光の入射角度を変化させてしまわないものであれば、例えば固定倍率光学系等の公知の光学系を適用することが可能である。
【００６８】
また、本実施形態に係る照射光学系１０３は、図６Ｃに示したように、結合光学系１３５が、入射角度調節機構１３３の機能を兼ね備えていてもよい。すなわち、結合光学系１３５の倍率を変化させることで、光導波路２０１の入射面における照明光のビームサイズを変化させることができる。このようなビームサイズの変化によって、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度が変化することとなるため、図５を参照しながら説明したような照射領域の制御を実現することができる。
【００６９】
また、本実施形態に係る照射光学系１０３は、図６Ｄに示したように、コリメータレンズ１３１および結合光学系１３５を備えることなく、入射角度調節機構１３３のみを備えていてもよい。すなわち、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度が制御可能であれば、照射光学系１０３がコリメータレンズ１３１を備えることによって平行光が生成されなくてもよい。なお、これに限定されず、照射光学系１０３は、上記の例のように、併せて結合光学系１３５を備えていてもよい。
【００７０】
このようにして照明光の照射範囲（または照射角）の制御を行い、照射範囲を小さくした場合（または照射角を小さく場合）には、変更前には広い照射範囲（または大きい照射角）に分散していた照明光の光量が、変更後の小さい照射範囲（または小さい照射角）に集中することとなる。その結果、照射領域をより明るくすることが可能となるとともに、照明光をより効率良く利用することが可能となる。
【００７１】
（照射光学系１０３の第１の具体例）
上記のような機能を有する照射光学系１０３の第１の具体例について、図７および図８を参照しながら説明する。
【００７２】
図７に示した照射光学系１０３の第１の具体例では、入射角度調節機構１３３として、拡散板が用いられている。入射角度調節機構１３３として拡散板を用いることで、拡散板に入射する光線（すなわち、照明光）の発散角を変化させることができ、これにより、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【００７３】
すなわち、第１の具体例における照射光学系１０３では、コリメータレンズ１３１の後段に拡散板が入射角度調節機構１３３として設けられており、拡散板の後段に、結合光学系１３５の一例として、固定倍率光学系が設けられている。この場合に、図７上段に示したように、拡散角の小さな拡散板が光路上に配設された場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に小さな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。一方で、図７下段に示したように、拡散角の大きな拡散板が光路上に配設された場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に大きな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。
【００７４】
図８に、拡散板を設けない場合、拡散角度が１０度（半値全幅）である拡散板を設けた場合、拡散角度が２０度（半値全幅）である拡散板を設けた場合、の３つの場合について、一般的な光導波路２０１の出射端から放射される光線の放射角度を測定した結果を示す。図８に示したように、光量が５０％まで低下する放射角の値は、拡散板を設けない場合で約５．５度であり、拡散角度が１０度の拡散板を設けた場合で約７．５度であり、拡散角度が２０度の拡散板を設けた場合で約１２．５度であった。この結果からも明らかなように、拡散板を利用して光導波路２０１に入射する照明光の発散角を制御することで、照明光の照射範囲を変化させることが可能となる。
【００７５】
従って、照射光学系１０３において、拡散角度が異なる複数の拡散板を準備しておき、駆動機構１０７により光路上に配設される拡散板を入れ替えることで、上記のような機能を実現することが可能となる。なお、拡散角度が異なる複数の拡散板を入れ替えるのではなく、光路上に配設される拡散板の個数を増減することでも、上記と同様の効果を得ることが可能である。
【００７６】
（照射光学系１０３の第２の具体例）
次に、照射光学系１０３の第２の具体例について、図９を参照しながら説明する。
【００７７】
第１の具体例では、入射角度調節機構１３３として拡散板を設けるものであったが、第２の具体例では、入射角度調節機構１３３として、複数のレンズがアレイ状に配設されたマルチレンズアレイ（Ｍｕｌｔｉ  Ｌｅｎｓ  Ａｒｒａｙ：ＭＬＡ）が設けられている。光路上に設けられるマルチレンズアレイの焦点距離を変化させることで、マルチレンズアレイに入射する光線（すなわち、照明光）の発散角を変化させることができ、これにより、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【００７８】
すなわち、第２の具体例における照射光学系１０３では、コリメータレンズ１３１の後段にマルチレンズアレイが入射角度調節機構１３３として設けられており、マルチレンズアレイの後段に、結合光学系１３５の一例として、固定倍率光学系が設けられている。図９上段に示したように、焦点距離の長いマルチレンズアレイが光路上に配設された場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に小さな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。一方で、図９下段に示したように、焦点距離の短いマルチレンズアレイが光路上に配設された場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に大きな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。
【００７９】
従って、照射光学系１０３において、焦点距離の異なる複数のマルチレンズアレイを準備しておき、駆動機構１０７により光路上に配設されるマルチレンズアレイを入れ替えることで、上記のような機能を実現することが可能となる。なお、焦点距離の異なる複数のマルチレンズアレイを入れ替えるのではなく、光路上に配設されるマルチレンズアレイの個数を増減することでも、上記と同様の効果を得ることが可能である。
【００８０】
（照射光学系１０３の第３の具体例）
次に、照射光学系１０３の第３の具体例について、図１０を参照しながら説明する。
【００８１】
第３の具体例では、入射角度調節機構１３３として、円錐面を有するレンズと、円錐面に対応する凹面を有するレンズと、に分離可能なビームサイズ変換機構と、拡散板と、が設けられている。このビームサイズ変換機構は、２つのレンズを分離させて、２つのレンズ間の距離を変化させることで、入射する照明光のビームサイズを変換することができる。すなわち、２つのレンズが一体となっている場合には、入射する照明光のビームサイズは、入射した状態のままで維持される一方で、円錐面を有するレンズを離隔させることで、入射する照明光のビームサイズを大きなサイズへと変換することができる。従って、このビームサイズ変換機構は、仮想光面を光学的に作成することが可能な光学素子であるといえる。ビームサイズ変換機構を透過した照明光を拡散板により更に拡散させ、拡散板の後段に設けられた結合光学系（この場合、結合光学系は、固定倍率光学系及び縮小光学系で構成される。）により光導波路２０１の入射面に結合させることで、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【００８２】
すなわち、第３の具体例における照射光学系１０３では、図１０上段に示したように、ビームサイズ変換機構を２つに分離させない場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に小さな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。一方で、図１０下段に示したように、ビームサイズ変換機構を２つに分離させた場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に大きな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。
【００８３】
従って、照射光学系１０３において、駆動機構１０７によりビームサイズ変換機構の分離状態を制御することで、上記のような機能を実現することが可能となる。
【００８４】
（照射光学系１０３の第４の具体例）
次に、照射光学系１０３の第４の具体例について、図１１を参照しながら説明する。
【００８５】
第４の具体例では、入射角度調節機構１３３として、ミラー等の反射光学系が設けられており、結合光学系１３５への入射位置を制御することにより、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【００８６】
すなわち、図１１上段に示したように、反射光学系の位置を制御して、光源部１０１からの照明光が結合光学系１３５の光軸近傍に入射するように制御することで、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に小さな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。一方、図１１下段に示したように、反射光学系の位置を制御して、光源部１０１からの照明光が結合光学系１３５の光軸から離れた位置に入射するように制御することで、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に大きな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。なお、図１１下段に示した場合には、照明光は、光導波路２０１に対してある一方向から入射することとなるが、複数の光ファイバからなる光導波路２０１では、先だって説明したように、入射角度は保存されるが入射位置は保存されないため、一方向から入射した照明光は全周にわたって回折することとなり、所望の領域の全体を照明することが可能となる。
【００８７】
従って、照射光学系１０３において、駆動機構１０７によりミラー等の反射光学系の位置を制御することで、上記のような機能を実現することが可能となる。
【００８８】
（照射光学系１０３の第５の具体例）
次に、照射光学系１０３の第５の具体例について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【００８９】
第４の具体例では、ミラーの制御方法として、図１１に示したような単純な横移動のみを記載したが、ミラーを分割して両方を逆方向に動かす、片方のみを径方向に動かすなどの制御を実施することで、第４の具体例と同様にして入射角度を様々に制御することが可能である。以下では、このようなミラーを分割する具体例について、簡単に説明する。
【００９０】
本具体例では、図１２に模式的に示したように、入射角度調節機構１３３として、分割されたミラー等の反射光学系（以下、単に「分割ミラー」ともいう。）が設けられており、かかる分割ミラーの少なくとも何れか一方を移動させることで、結合光学系１３５への照明光の入射角度を制御することにより、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させる。
【００９１】
具体的には、第４の具体例では１枚のミラーであった反射光学系を、紙面と平行な平面で紙面手前側と紙面奥側に位置する２つのミラーへと分割して、図１３に示したような形態としても良いし、第４の具体例では１枚のミラーであった反射光学系を、紙面と垂直な平面で紙面上側と紙面下側に位置する２つのミラーへと分割して、図１４に示したような形態としても良い。
【００９２】
その上で、図１３に示した例では、何れか一方の分割ミラーを径方向（すなわち、紙面における上下方向）に移動させることで、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度を変化させることが可能となる。同様に、図１４に示した例では、少なくとも何れか一方の分割ミラーを移動させる（例えば、上側の分割ミラーの位置は固定しておいて、下側の分割ミラーを移動させる、上側の分割ミラーは下側に移動させ、かつ、下側の分割ミラーは上側に移動させる、等）ことで、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度を変化させることが可能となる。
【００９３】
従って、照射光学系１０３において、駆動機構１０７により分割ミラー等の反射光学系の位置を制御することで、上記のような機能を実現することが可能となる。
【００９４】
（照射光学系１０３の第６の具体例）
次に、照射光学系１０３の第６の具体例について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。
【００９５】
第６の具体例では、図１５に模式的に示したように、入射角度調節機構１３３として、構造プリズム等の屈折光学系が設けられており、結合光学系１３５への照明光の入射角度を制御することにより、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【００９６】
図１６Ａ及び図１６Ｂに、構造プリズムの構造の一例を示す。入射角度調節機構１３３として利用可能な構造プリズムは、図１６Ａ及び図１６Ｂに示したように、光学的透過面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有している。光学的透過面Ｓ１と光学的透過面Ｓ３とは、互いに平行である。また、光学的透過面Ｓ２と光学的透過面Ｓ３とは、非平行であり、光学的透過面Ｓ２は、所定の角度の傾斜面となっている。図１６Ｂに示すように、光学的透過面Ｓ１に入射し、光学的透過面Ｓ３から出射する光の光軸は、光学的透過面Ｓ１及び光学的透過面Ｓ３が、かかる構造プリズムの設けられる光学系の光軸に対して垂直となっているために、光学系の光軸に対して平行であり、光の進行方向に変化はない。しかしながら、光学的透過面Ｓ２に入射し、光学的透過面Ｓ３から出射する光の光軸は、光学的透過面Ｓ２が、かかる構造プリズムの設けられる光学系の光軸に対して傾斜しているため、屈折の効果により、光学的透過面Ｓ２の傾斜角に応じた角度を持つこととなる。
【００９７】
このような構造プリズムを利用し、図１５上段に示したように、屈折光学系（構造プリズム）の位置を制御して、光源部１０１からの照明光が結合光学系１３５の光軸に略平行に入射するように制御することで、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に小さな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。一方、図１５下段に示したように、屈折光学系の位置を制御して、光源部１０１からの照明光が結合光学系１３５の光軸に角度を持って入射するように制御することで、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に大きな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。
【００９８】
なお、図１５下段に示した場合には、照明光は、光導波路２０１に対してある一方向から入射することとなるが、複数の光ファイバからなる光導波路２０１では、先だって説明したように、入射角度は保存されるが入射位置は保存されないため、一方向から入射した照明光は全周にわたって回折することとなり、所望の領域の全体を照明することが可能となる。
【００９９】
従って、照射光学系１０３において、駆動機構１０７により構造プリズム等の屈折光学系の位置を制御することで、上記のような機能を実現することが可能となる。
【０１００】
なお、第６の具体例では、構造プリズム等の屈折光学系をコリメータレンズ１３１と結合光学系１３５との間に配置したが、構造プリズム等の屈折光学系を光導波路２０１入射面直前に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
（照射光学系１０３の第７の具体例）
次に、照射光学系１０３の第７の具体例について、図１７を参照しながら説明する。
【０１０２】
第７の具体例では、図１７に模式的に示したように、入射角度調節機構１３３として、屈折光学系（例えば複数枚の組レンズ）等からなるズーム光学系が設けられており、ズーム光学系における各光学素子(レンズ)の位置等を制御することにより、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【０１０３】
例えば、図１７上段の状態から図１７下段の状態に遷移するように、入射角度調節機構１３３として設けられるズーム光学系の一部の位置を、光導波路２０１側へ光軸方向に移動させることで光導波路２０１への光線の入射角度を相対的に大きくすることができる。これによって、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。また、逆に、図１７下段の状態から図１７上段の状態に遷移するように、入射角度調節機構１３３として設けられるズーム光学系の一部の位置を、光源部１０１側へ光軸方向に移動させることで光導波路２０１への光線の入射角度を相対的に小さくすることができる。これによって、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。
【０１０４】
従って、照射光学系１０３において、駆動機構１０７により入射角度調節機構１３３として設けられるズーム光学系の各光学素子の位置等を制御することで、上記のような機能を実現することが可能となる。なお、図１７の例では、コリメータレンズ１３１および結合光学系１３５は設けられていないが、これらの構成も適宜設けられてもよい。また、ズーム光学系が設ける光学素子の種類は特に限定されない（例えば、屈折光学系に限定されない）。
【０１０５】
（照射光学系１０３の第８の具体例）
次に、照射光学系１０３の第８の具体例について、図１８を参照しながら説明する。
【０１０６】
第１〜第７の具体例では、入射角度調節機構１３３を設け、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させていたが、図１８に示したように、結合状態にある光導波路２０１の光軸と、照射光学系１０３の光軸と、のなす角を変化させることでも、光導波路２０１への光線の入射角度を変化させることができる。
【０１０７】
すなわち、図１８上段に示したように、照射光学系１０３の光軸と光導波路２０１の光軸とが一致するように照射光学系１０３を光導波路２０１に結合させた場合には、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に小さな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に小さくなる。一方で、図１８下段に示したように、光導波路２０１に対して照射光学系１０３を斜めに傾けると、光導波路２０１の入射面における照明光の入射角度は、相対的に大きな角度となり、照明光の照射範囲は相対的に大きくなる。
【０１０８】
従って、駆動機構１０７により照射光学系１０３の傾斜状態を制御することで、上記のような機能を実現することが可能となる。
【０１０９】
以上、図５〜図１８を参照しながら、本実施形態に係る照射光学系１０３の構成について、詳細に説明した。
【０１１０】
（２．３．照射範囲の制御処理フロー）
続いて、図１９及び図２０を参照しながら、照射範囲（または照射角）の制御処理フローについて、簡単に説明する。図１９は、照射範囲の制御処理フローの一例を示したフローチャートである。
【０１１１】
照射範囲の制御処理フローの説明に先立ち、本実施形態に係る手術用観察装置１のユーザが行った各種の操作によるデジタルズームによって、画像表示装置(図示せず)に表示される撮像画像の画角が変化したものとする。
【０１１２】
画像処理部４０１において、画像表示装置に表示されている撮像画像の画角がデジタルズームによって変化した場合、撮像画像の画角が変化した旨を表す情報が、手術用観察装置１の制御部１０９へと出力される。
【０１１３】
手術用観察装置１の制御部１０９は、画像処理部４０１から、画角が変化した旨を表す情報を取得すると、かかる情報に含まれている変更後の画角の大きさに関する情報を参照する。その後、制御部１０９は、駆動機構１０７により照射光学系１０３の入射角度調節機構１３３等を適切に駆動させて、光導波路２０１への光線（照明光）の入射角度を制御する（ステップＳ１０１）。これにより、照明光の照射範囲の大きさが、画角に応じて変化することとなる。
【０１１４】
その後、制御部１０９は、必要に応じ、照射範囲の大きさに応じて、光線の強度を制御する（ステップＳ１０３）。すなわち、変更後の照明領域において、照明領域が明るすぎる場合には、制御部１０９は、光源部１０１を制御して、光源部１０１から出射される照明光の強度を低下させる。また、変更後の照明領域において、照明領域が暗すぎる場合には、制御部１０９は、光源部１０１を制御して、光源部１０１から出射される照明光の強度を増加させる。これにより、照明領域の広さに応じて、照明光の明るさが適切に制御されることとなる。
【０１１５】
また、図２０は、照射範囲の制御処理フローの別の一例を示したフローチャートである。
【０１１６】
本実施形態に係る手術用観察装置１のユーザが行った各種の操作によって、画像表示装置(図示せず)に撮像画像が表示される。撮像画像を確認した手術用観察装置１のユーザは、各種ユーザ操作を実施して、制御部１０９を介して照射光学系１０３において光導波路２０１へと入射する光線の入射角度を制御する（ステップＳ１１１）。これにより、照明光の照射範囲の大きさが、ユーザ操作に応じて変化することとなる。その後、制御部１０９は、撮像画像の変化に応じたユーザ操作に基づき、光線の強度の制御も行う（ステップＳ１１３）。これにより、照明光の明るさが適切に制御されることとなる。
【０１１７】
以上、図１９及び図２０を参照しながら、照射範囲の制御処理フローの一例について、簡単に説明した。
【０１１８】
＜３．まとめ＞
以上説明したように、本開示に係る手術用観察装置１は、一端にヘッド部３０が接続されているアーム部２０を支持する支持部１０に、照明光の照射範囲を変更可能な照射光学系１０３を備える。これによって、本開示に係る手術用観察装置１は、ヘッド部３０を小型化することができるため、ユーザの動きが阻害されることを抑制することができる。
【０１１９】
また、本開示に係る手術用観察装置１は、照射光学系１０３を制御することによって、照明光の照射範囲を変化させることができる。これによって、本開示に係る手術用観察装置１は、デジタルズームによって撮像画像の画角を変化させた場合において、必要な領域に照明光を集中させることで、不要な照明光の照射を抑制することができる。
【０１２０】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２１】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１２２】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、
前記手術領域に照明光を照射する照射部と、
複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するアーム部と、
前記アーム部の他端が接続され、前記アーム部を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、光源部および照射光学系を有し、
前記アーム部は、前記光源部から出射され前記照射光学系を通る光線を前記照射部に導く光導波路を有し、
前記照射光学系は、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲を可変にする、
手術用観察装置。
（２）
前記照射光学系を制御し、前記照射光学系を通る光線の前記光導波路への入射角度を変化させることによって、前記照射範囲を変更する制御部をさらに備える、
前記（１）に記載の手術用観察装置。
（３）
前記照射光学系は、前記光源部から出射された光線を反射させる反射光学系または前記光線を屈折させる屈折光学系と、前記光線を前記光導波路へと結合させる結合光学系と、を備えており、
前記制御部は、前記反射光学系または前記屈折光学系を移動させることで、前記結合光学系への入射面において、前記結合光学系の光軸と前記光線の入射位置との間の離隔距離を変化させて、前記入射角度を変化させる、
前記（２）に記載の手術用観察装置。
（４）
前記制御部は、前記照射光学系の光軸と、前記光導波路の光軸と、のなす角を変化させることで、前記入射角度を変化させる、
前記（２）に記載の手術用観察装置。
（５）
前記制御部は、前記光導波路への前記光線の入射面における前記光線のビームサイズを変化させることで、前記入射角度を変化させる、
前記（２）に記載の手術用観察装置。
（６）
前記照射光学系には、前記入射角度が制御された前記光線を前記光導波路へと結合させる結合光学系が設けられており、
前記制御部は、前記結合光学系の倍率を変化させることで、前記光線のビームサイズを変化させる、
前記（５）に記載の手術用観察装置。
（７）
前記照射光学系は、前記照射光学系に入射した光線のビームサイズを変化させるビームサイズ変換機構を有しており、
前記制御部は、前記ビームサイズ変換機構を制御することで、前記光線のビームサイズを変化させる、
前記（５）に記載の手術用観察装置。
（８）
前記制御部は、前記光源部から出射された前記光線の発散角を変化させることで、前記入射角度を変化させる、
前記（２）に記載の手術用観察装置。
（９）
前記照射光学系は、拡散板を有しており、
前記制御部は、前記拡散板を制御することで、前記発散角を変化させる、
前記（８）に記載の手術用観察装置。
（１０）
前記制御部は、異なる種類の前記拡散板の入れ替え、又は、配設される前記拡散板の個数の変更、の少なくともいずれかを行うことで、前記発散角を変化させる、
前記（９）に記載の手術用観察装置。
（１１）
前記照射光学系は、複数のレンズがアレイ状に配設されたマルチレンズアレイを備えており、
前記制御部は、前記マルチレンズアレイを制御することで、前記発散角を変化させる、
前記（８）に記載の手術用観察装置。
（１２）
前記制御部は、異なる種類の前記マルチレンズアレイの入れ替え、又は、配設される前記マルチレンズアレイの個数の変更、の少なくともいずれかを行うことで、前記発散角を変化させる、
前記（１１）に記載の手術用観察装置。
（１３）
前記制御部は、前記撮像画像に応じて前記入射角度を制御する、
前記（２）から（１２）のいずれか１項に記載の手術用観察装置。
（１４）
前記制御部は、前記撮像画像が表示画面に表示される際の画角が変化した場合に、当該画角の変化に応じて前記入射角度を制御する、
前記（１３）に記載の手術用観察装置。
（１５）
前記制御部は、デジタルズームによって前記画角が変化した場合に、当該画角の変化に応じて前記入射角度を制御する、
前記（１４）に記載の手術用観察装置。
（１６）
前記制御部は、前記表示画面での前記撮像画像の大きさの変化率に応じて、前記入射角度を制御する、
前記（１４）または（１５）に記載の手術用観察装置。
（１７）
前記制御部は、ユーザ操作に応じて前記入射角度を制御する、
前記（２）から（１６）のいずれか１項に記載の手術用観察装置。
（１８）
前記制御部は、前記照射範囲の変化に応じて、前記光源部から出射される光線の強度を変化させる、
前記（２）から（１７）のいずれか１項に記載の手術用観察装置。
（１９）
観察対象である手術領域を撮像することで撮像画像を出力する撮像部と、前記手術領域に照明光を照射する照射部と、複数のリンク部、及び前記複数のリンク部を接続する１または複数の関節部を有し、一端に前記撮像部および前記照射部を保持するとともに、光源部から前記照射部に光を導く光導波路を有するアーム部と、前記アーム部の他端が接続され、内部に該光源部および照射光学系を有するとともに前記アーム部を支持する支持部と、照射の制御を行う制御部と、を備える手術用観察装置により手術領域の観察を行う観察工程と、
前記照射光学系を前記制御部を介して制御し、前記照射部により照射される前記照明光の照射範囲を変更する照明制御工程と、
を有する手術用観察装置の制御方法。
【符号の説明】
【０１２３】
１    手術用観察装置
１０    支持部
２０    アーム部
２１    リンク部
２２    関節部
３０    ヘッド部
１０１    光源部
１０３    照射光学系
１０５    マルチモード光ファイバ
１０７    駆動機構
１０９    制御部
１１１    記憶部
１３１    コリメータレンズ
１３３    入射角度調節機構
１３５    結合光学系
２０１    光導波路
３０１    撮像装置
３０３    照射部
３０５    対物光学系
３０７    リレー光学系
３０９    結像光学系
３１１    撮像部
４０１    画像処理部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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