(57)【要約】  本開示によれば、術野を観察するための観察光を出射する第１の光源（１９８）と、前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源（１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０）と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系（１９０）と、を有し、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する光源部（１０００）と、前記光源部によって照らされた術野を撮像する撮像部（２０１０）と、を備える、手術用観察装置（２０００）が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
術野を観察するための観察光を出射する第１の光源と、前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系と、を有し、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する光源部と、
前記光源部によって照らされた術野を撮像する撮像部と、
を備える、手術用観察装置。
【請求項２】
前記光源部は、各々で波長域が異なる複数の光源を有し、
前記第２の光源は、前記複数の光源から選択される、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項３】
前記第１の光源は、前記第２の光源として選択されなかった前記複数の光源のうち、少なくとも２以上の光源を含む、請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項４】
前記光学系は、前記複数の光源のうち、少なくとも前記第２の光源として選択可能な光源それぞれに対して、前記術野に対する出射角を変更可能にする、請求項２に記載の手術用観察装置。
【請求項５】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、
赤色光を生成する赤色レーザ光源、緑色光を生成する緑色レーザ光源、青色光を生成する青色レーザ光源、紫色光を生成する紫色レーザ光源及び赤外光を生成する赤外光レーザ光源の少なくともいずれかを備える、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項６】
前記第１の光源は、少なくとも前記赤色光、前記緑色光、及び前記青色光を合波して前記観察光を出射する、請求項５に記載の手術用観察装置。
【請求項７】
前記第２の光源は、前記特殊光として前記赤色光、前記緑色光、前記青色光、前記紫色光又は前記赤外光を出射する、請求項５に記載の手術用観察装置。
【請求項８】
前記第２の光源は、前記特殊光として前記紫色光又は前記赤外光を出射する、請求項７に記載の手術用観察装置。
【請求項９】
前記光学系は前記特殊光を屈折させるレンズを含み、当該レンズの光軸方向の移動により前記出射角を変更する、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項１０】
前記光学系は前記特殊光が反射するミラーを含み、当該ミラーの領域を変更することで前記出射角を変更する、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項１１】
前記光学系により前記出射角が狭められ、前記観察光よりも狭い範囲に前記特殊光を照射する、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項１２】
前記光学系により前記出射角が狭められ、前記術野の中心部に前記特殊光を照射する、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項１３】
前記光学系を制御して前記出射角を変更するための制御情報が入力される入力部を備える、請求項１に記載の手術用観察装置。
【請求項１４】
術野を観察するための観察光を出射することと、
前記観察光とは異なる波長域の特殊光を出射することと、
前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射することと、
前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更することと、
前記観察光及び前記特殊光によって照らされた術野を撮像することと、
を含む、手術用観察方法。
【請求項１５】
術野を観察するための観察光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系と、を備え、
前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する、手術用光源装置。
【請求項１６】
術野を観察するための観察光を出射することと、
前記観察光とは異なる波長域の特殊光を出射することと、
前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射することと、
前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更することと、
を含む、手術用の光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、手術用観察装置、手術用観察方法、手術用光源装置、及び手術用の光照射方法における方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、蛍光体を含む被写体の画像を高精度に短い露光時間で撮像することが可能な撮像装置、撮像システム、手術用ナビゲーションシステム及び撮像方法について記載されている。特許文献１には、撮影領域をズーミングし、その撮影領域の変更に連動して、照明領域の大きさを変更し、特殊光観察を行う方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年においては、蛍光剤などのバイオマーカーを例えば臓器などの観察対象物に導入し、蛍光剤を励起するための特殊光を照射する手法が利用されている。しかし、励起光によって発生する蛍光は微弱な場合があり、注視領域の蛍光を明確に視認するためには撮影領域をズーミングする必要が生じることがある。例えば、上記特許文献１に記載された手法では、ズーミングにより注視領域と注視した領域を詳細に観察するためには、画面表示エリアをズーミング等により拡大する必要がある。このとき、上記特許文献１に記載された手法では、特殊光により観察したい領域をズーミングするため、ズーミング中に周辺の観察ができなくなる問題がある。【０００５】
また、上記特許文献１に記載された手法では、観察者が注視したい領域が決まった後、ズーミングをした場合に、画面上に表示されていない領域に対しても特殊光が照射されてしまう問題がある。このため、例えば観察対象物が人体内部の臓器などの場合、特殊光の照射により観察していない領域にダメージが生じる懸念がある。【０００６】
そこで、特殊光の照射範囲を最適にすることが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、術野を観察するための観察光を出射する第１の光源と、前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系と、を有し、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する光源部と、前記光源部によって照らされた術野を撮像する撮像部と、を備える、手術用観察装置が提供される。【０００８】
また、本開示によれば、術野を観察するための観察光を出射することと、前記観察光とは異なる波長域の特殊光を出射することと、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射することと、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更することと、前記観察光及び前記特殊光によって照らされた術野を撮像することと、を含む、手術用観察方法が提供される。【０００９】
また、本開示によれば、術野を観察するための観察光を出射する第１の光源と、前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系と、を備え、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する、手術用光源装置が提供される。【００１０】
また、本開示によれば、術野を観察するための観察光を出射することと、前記観察光とは異なる波長域の特殊光を出射することと、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射することと、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更することと、を含む、手術用の光照射方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本開示によれば、特殊光の照射範囲を最適にすることが可能となる。  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】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態に係る光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】光源装置の他の例を示す模式図である。
【図３】内視鏡のカメラによって撮像された画像表示された画面表示エリアを示す模式図である。
【図４】特殊光をズームする様子を説明するための模式図である。
【図５】可視光の照射範囲及び特殊光の照射範囲と、画面表示エリアとの関係を示す模式図である。
【図６】可視光の照射範囲及び特殊光の照射範囲と、画面表示エリアとの関係を示す模式図である。
【図７】光源装置の外観を示す模式図である。
【図８】光源装置が適用される手術用観察装置の構成を示す模式図である。
【図９】本開示の一実施形態に係る光源装置が適用される医療用システムを説明するための説明図である。
【図１０】図９に示すロボットアーム装置の外観を示す概略図である。
【図１１】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．光源装置の構成
２．特殊光のズーミング
３．光源装置の外観
４．手術用観察装置の構成例
５．医療用システムの構成例
６．制御のバリエーション
【００１５】
１．光源装置の構成
図１は、本開示の一実施形態に係る光源装置１０００の構成を示す模式図である。光源装置１０００は、内視鏡システムや顕微鏡システムなどの医療用システムに適用され、撮像装置により撮影される観察対象物に可視光（白色光）と、蛍光剤（造影剤）を励起する励起光（以下、特殊光と称する）とを同じ出射口から照射する。なお、説明の便宜上、以下の説明では、光源装置１０００が主に内視鏡システムに適用される場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１に示すように、光源装置１０００は、赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０、紫色光源１４０、赤外光光源１５０、ミラー１６０、ダイクロイックミラー１７０，１７２，１７４，１７６，１７８、集光レンズ１８０、ズーム光学系１９０、ライトガイド１９５を有して構成されている。
【００１７】
また、図２は、光源装置１０００の別の例を示す模式図である。赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０、紫色光源１４０、赤外光光源１５０、ミラー１６０、ダイクロイックミラー１７０，１７２，１７４，１７６，１７８、集光レンズ１８０の構成は、図１と同様である。図２に示す構成では、図１のズーム光学系１９０の代わりに、ズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９とズーム用集光レンズ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２１９が設けられている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、赤外光光源１５０から出射された赤外光は、ミラー１６０にて９０°の角度で反射し、ダイクロイックミラー１７０，１７２，１７４，１７６，１７８を透過して集光レンズ１８０で集光される。赤色光源１００からの赤色光はダイクロイックミラー１７０に向けて出射され、黄色光源１１０からの黄色光はダイクロイックミラー１７２に向けて出射され、緑色光源１２０からの緑色光はダイクロイックミラー１７４に向けて出射され、青色光源１３０からの青色光はダイクロイックミラー１７６に向けて出射され、紫色光源１４０からの紫色光はダイクロイックミラー１７８に向けて出射される。なお、図２に示す構成では、各光源から出射された光は、各ズーム用分割ミラーで反射し、各ズーム用集光レンズで集光された後、各ダイクロイックミラーへ出射される。
【００１９】
ダイクロイックミラー１７０は、赤色波長のみを反射する光学特性を有している。ダイクロイックミラー１７２は、黄色波長のみを反射する光学特性を有している。ダイクロイックミラー１７４は、緑色波長のみを反射する光学特性を有している。ダイクロイックミラー１７６は、青色波長のみを反射する光学特性を有している。ダイクロイックミラー１７８は、紫色波長のみを反射する光学特性を有している。
【００２０】
赤外光光源１５０からの赤外光波長は、ダイクロイックミラー１７０にて赤色光源１００からの赤色波長と合波し、ダイクロイックミラー１７２にて黄色光源１１０からの青色波長と合波し、ダイクロイックミラー１７４にて緑色光源１２０からの緑色波長と合波し、ダイクロイックミラー１７６にて青色光源１３０からの青色波長と合波し、ダイクロイックミラー１７８にて紫色光源１４０からの紫色波長と合波する。合波された光は、集光レンズ１８０にて集光される。集光レンズ１８０で集光された光は、ライトガイド１９５を通り観察対象物に照射される。なお、ライトガイド１９５から照射された光を屈折させる観察光学系が更に備えられていても良い。以上のようにして、赤外光波長、赤色波長、黄色波長、緑色波長、青色波長、紫色波長が合波することで、集光レンズ１８０から白色の可視光のレーザ光を出射することができる。
【００２１】
図１において、赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０、紫色光源１４０、赤外光光源１５０から出射されたそれぞれの光は、ズーム光学系１９０により拡大又は縮小される。なお、ズーム光学系１９０の構成は汎用的なもので良く、例えば特開２０１３−３７１０５号公報に記載されている構成などを適宜適用することができる。
【００２２】
また、図２において、赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０、紫色光源１４０、赤外光光源１５０から出射されたそれぞれの光は、ズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９により拡大又は縮小される。ズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９により拡大又は縮小されたそれぞれの光は、ズーム用集光レンズ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２１９により集光されて、ダイクロイックミラー１７０，１７２，１７４，１７６，１７８とミラー１６０へ入射する。なお、ズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９の構成として、例えば国際公開第２０１８／０２９９６２号に記載されている構成を適宜適用することができる。
【００２３】
なお、ズーム光学系１９０またはズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９は、全ての光源に対応して設けられていなくても良く、蛍光剤の励起に使用する波長帯の光源のみに設けられていても良い。例えば、赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０を可視光の生成のみに用いる場合は、これらの光源に対応するズーム光学系またはズーム用分割ミラーを設けなくても良い。
【００２４】
２．特殊光のズーミング
本実施形態では、図１、図２に示したズーム光学系１９０またはズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９により、特殊光として用いる所定の色の光の照射範囲を変更することができる。例えば、赤色光を特殊光として用いる場合、赤色光だけを撮影領域の中心部のみに照射することができる。この場合、他の色の光の合波により得られる可視光は、撮影領域の全体を照射することになる。
【００２５】
具体的には、観察対象物に導入された蛍光剤に適合する波長の特殊光の光源の照射範囲が変更される。蛍光剤を励起する特殊光を拡大又は縮小することで、必要な範囲のみに特殊光を照射することができる。これにより、観察対象物の視認性を高めるとともに、観察対象物のダメージを抑制することができる。なお、特殊光として、赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０、紫色光源１４０、赤外光光源１５０のいずれの光も用いることができるが、赤色光源１００、黄色光源１１０、緑色光源１２０、青色光源１３０の光は合波により可視光も構成するため、ズームした場合に周囲の色合いが変化する可能性がある。この場合に、周囲の色合いの変化を抑えるために、図１に示すミラー１６０の代わりにダイクロイックミラーを配置するとともに、このダイクロイックミラーに向けて白色光を照射する光源１９８を別途設けても良い。この場合、光源１９８から出射される可視光に対して、特殊光が合波される。可視光は光源１９８から出射されるため、特殊光をズーミングした場合に、周囲の色合いの変化を抑制できる。
【００２６】
特に、本実施形態によれば、可視光については撮影領域の全体を照射しつつ、特殊光のみを臓器や腫瘍などの患部のみに照射することができる。従って、撮影領域の全体を視認しながら、蛍光を発光させた患部の領域を詳細に視認することが可能である。
【００２７】
図３は、内視鏡のカメラによって撮像されて表示された画面表示エリア２０を示す模式図である。画面表示エリア２０は、カメラによって撮影される撮影領域を示している。図３に示すように、特殊光でズーミングした後の照射範囲２４は、画面表示エリア２０内の中央に破線で示されている。特殊光でズーミングした後の照射範囲２４を画面表示エリア２０内に表示しておくことで、観察者は、ズーミングする前にズーミングした後の照射範囲２４を予め認識することができる。そして、特殊光をズーミングすることで、照射範囲２４内で励起光の視認性を高めるとともに、照射範囲２４外での観察対象物のダメージを抑制することができる。
【００２８】
本実施形態に係るシステムでは、特殊光を照射しない通常モードに設定することもできる。通常モードは、観察対象物に蛍光剤を導入しない通常の観察で選択される。一方、観察対象物に蛍光剤を導入して、特殊光の照射により蛍光を励起させて観察対象物を観察する場合は、特殊光を発光する特殊光発光モードが選択される。観察者は、光源装置１０００のモード切り換えスイッチを操作することで、通常モードと特殊光発光モードを切り換えることができる。なお、通常モードにおいては、例えば紫色光源１４０など可視光の生成のために特に必要のない光源については、電源オフにしても良い。特殊光発光モードにおいても、蛍光剤を励起するために特に必要のない光源については、電源オフにしても良い。
【００２９】
図４は、特殊光をズームする様子を説明するための模式図であって、画面表示エリア２０内に観察対象物が表示された様子を示している。なお、前提として、特殊光発光モードが設定される。可視光は、画面表示エリア２０を含む範囲に照射される。これにより、画面表示エリア２０の全体を明るくすることができる。
【００３０】
図４に示すステップＳ１０は、画面表示エリア２０に表示された観察対象物の中に、観察者が注視したい領域１０が含まれている様子を示しており、観察対象物に導入した蛍光体により、注視したい領域１０の蛍光が発光している様子を示している。この状態は、観察者が、蛍光剤が反応すると見込まれる箇所に内視鏡の視野を設定した状態に該当する。特殊光の照射範囲は可視光と同一とされ、ズームのワイド状態で撮影が行われる。ズームをワイド状態にすることで、より広い範囲から励起光が強い箇所を探索することができる。また、ズームをワイド状態にすることで、特殊光の強度が低下するため、観察対象物へのダメージを抑制することができる。
【００３１】
ここで、例えば、注視したい領域１０は、特定の臓器、腫瘍などの患部である。画面表示エリア２０内には、注視したい領域１０以外にも、蛍光体が発光している励起光部１２が存在する。
【００３２】
ステップＳ１０の画面表示エリア２０内に注視した領域１０を発見した観察者は、内視鏡を操作することにより、注視したい領域１０を画面表示エリア２０の中心に移動させる操作を行い、視野を固定する。ステップＳ１２は、注視したい領域１０が画面表示エリア２０の中心に移動した状態を示している。
【００３３】
ステップＳ１０、ステップＳ１２では、可視光と特殊光の照射範囲は同一とされている。つまり、蛍光を励起する波長の色の特殊光は、ズーム光学系１９０またはズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８によって拡大されていない状態である。図５は、ステップＳ１０，Ｓ１２における可視光の照射範囲２２及び特殊光の照射範囲２４と、画面表示エリア２０との関係を示す模式図である。図５に示すように、可視光の照射範囲２２と特殊光の照射範囲２４は同一であり、画面表示エリア２０よりも広い範囲とされる。このように、ステップＳ１０、ステップＳ１２では、注視したい領域１０を探索している状態であるため、可視光と特殊光の照射範囲を同一とし、画面表示エリア２０の全体に特殊光を照射することで、観察者による注視したい領域１０の探索を容易にしている。
【００３４】
次に、図４のステップＳ１４では、特殊光をズーム照射することにより、特殊光の照射範囲２４を可視光の照射範囲２２よりも縮小している。特殊光のズーミングは、観察者が光源装置１０００のズームボタン（後述する操作部３１０）を操作することによって行われる。これにより、特殊光のみが画面表示エリア２０の中央に集中する。図６は、ステップＳ１４における可視光の照射範囲２２及び特殊光の照射範囲２４と、画面表示エリア２０との関係を示す模式図である。図６に示すように、可視光の照射範囲２２は図５と同様であるが、特殊光の照射範囲２４は図５よりも縮小され、画面表示エリア２０の中央に集中している。
【００３５】
図４では、図３と同様に、特殊光をズーミングした後の照射範囲２４を破線で示している。特殊光でズーミングした後の照射範囲２４を画面表示エリア２０内に表示しておくことで、観察者は、ズーミングする前にズーミングした後の照射範囲２４を予め予測することができる。照射範囲２４を段階的に複数の大きさに縮小できる場合は、複数の照射範囲２４を破線で表示しても良い。また、照射範囲２４を連続的に縮小できる場合は、最小の照射範囲２４を破線で表示しても良い。特殊光の照射範囲２４を縮小することで、画面表示エリア２０の中心部は励起光が強くなり、周辺部は励起光が弱くなる。従って、注視したい領域１０の励起光が強くなることで、注視したい領域１０を詳細に観察することが可能となる。一方、注視したい領域１０以外の励起光部１２については、励起光が弱くなるため、特殊光による励起光部１２のダメージを抑制することができる。
【００３６】
図４に示す一連の動作により、観察者は、特殊光照射を開始した際には、広範囲に特殊光を照らすことで、励起光の強い場所を容易に探すことできる。また、注視したい領域１０を特定できた後は、特殊光のみズーム照射することで、鮮明な励起光画像を得ることができる。なお、図４では、特殊光のみをズームする場合を示したが、特殊光とともに可視光をズームしても良い。
【００３７】
特殊光をワイド状態にした場合、特殊光の強度は相対的に低下するため、励起光を観察するためには、カメラの絞りを開放にしたり、ＩＳＯ感度を最大にするなど、感度を高くするための設定が行われる。この場合、画像のノイズも増大してしまう弊害がある。一方、図４のステップＳ１４のように特殊光をズームして照射範囲２４を画面中央にした場合、特殊光の強度が高くなるため、カメラ側で感度を高める必要がなく、ノイズの発生を抑制して鮮明な画像を得ることができる。このように、特殊光の照射範囲を変更することで、特殊光の強度を変更して最適な画像を得ることができる。一方、カメラ側で感度のゲインを変更することにより、画質を調整することもできる。従って、本実施形態によれば、特殊光の照射範囲の変更と、カメラ側の感度のゲイン調整の双方を利用することで、最適な画質で観察を行うことが可能である。
【００３８】
３．光源装置の外観
図７は、光源装置１０００の外観を示す模式図である。図７に示すように、光源装置１０００は、可視光及び特殊光を出射する照射口３００を備える。ライトガイド１９５は、照射口３００から外部に延び、観察対象物の近傍まで延在する。また、光源装置１０００は、特殊光の照射範囲を変更するための操作部３１０を備える。観察者が操作部３１０を操作することにより、ズーム光学系１９０またはズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９を制御するための制御情報が操作部３１０を介して入力され、特殊光の照射範囲２４を拡大または縮小することが可能である。
【００３９】
また、光源装置１０００は、通信用コネクタ３２０を備える。通信用コネクタ３２０に接続される通信用ケーブルを介して、ズーム光学系１９０またはズーム用分割ミラー２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９を制御するための制御情報が光源装置１０００に入力される。通信用コネクタ３２０から制御情報を入力することで、特殊光の照射範囲２４を拡大または縮小することが可能である。
【００４０】
また、光源装置１０００は、モード切り換えスイッチ３３０、特殊光選択スイッチ３４０を備える。上述したように、観察者は、光源装置１０００のモード切り換えスイッチを操作することで、通常モードと特殊光発光モードを切り換えることができる。また、特殊光選択スイッチ３４０は、特殊光として用いる光源を選択するスイッチである。上述したように、本実施形態では、観察対象物に導入された蛍光剤に適合する波長の特殊光の光源の照射範囲が変更される。観察者は、特殊光選択スイッチ３４０を操作することで、蛍光剤に対応する光源を選択することができる。また、特殊光の波長と蛍光剤の種類は対応しているため、観察者が特殊光選択スイッチ３４０を操作することで、蛍光剤の種類が選択されるようにしても良い。この場合、選択された蛍光剤の種類に応じて、光源装置１０００側で蛍光剤に対応する光源を選択する。
【００４１】
４．手術用観察装置の構成例
図８は、光源装置１０００が適用される手術用観察装置２０００の構成を示す模式図である。手術用観察装置２０００は、光源装置（光源部）１０００に加えて、撮像部２０１０と撮像部２０１０を制御する制御部２０２０を備える。内視鏡システムに適用する場合、撮像部２０１０は内視鏡のカメラに相当し、制御部２０２０は内視鏡のカメラを制御するカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）に相当する。
【００４２】
５．医療用システムの構成例
図９は、本開示の一実施形態に係る光源装置１０００が適用される医療用システムを説明するための説明図である。図９は、ロボットアーム装置を用いた施術の様子を模式的に表している。具体的には、図９を参照すると、施術者（ユーザ）５２０である医師が、例えばメス、鑷子、鉗子等の手術用の器具５２１を使用して、施術台５３０上の施術対象（患者）５４０に対して手術を行っている様子が図示されている。なお、以下の説明においては、施術とは、手術や検査等、ユーザ５２０である医師が施術対象５４０である患者に対して行う各種の医療的な処置の総称であるとする。また、図９に示す例では、施術の一例として手術の様子を図示しているが、ロボットアーム装置５１０が用いられる施術は手術に限定されず、他の各種の施術、例えば内視鏡を用いた検査等であってもよい。
【００４３】
施術台５３０の脇には本実施形態に係るロボットアーム装置５１０が設けられる。ロボットアーム装置５１０は、基台であるベース部５１１と、ベース部５１１から延伸するアーム部５１２を備える。アーム部５１２は、複数の関節部５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃと、関節部５１３ａ、５１３ｂによって連結される複数のリンク５１４ａ、５１４ｂと、アーム部５１２の先端に設けられる撮像ユニット５１５を有する。図９に示す例では、簡単のため、アーム部５１２は３つの関節部５１３ａ〜５１３ｃ及び２つのリンク５１４ａ、５１４ｂを有しているが、実際には、アーム部５１２及び撮像ユニット５１５の位置及び姿勢の自由度を考慮して、所望の自由度を実現するように関節部５１３ａ〜５１３ｃ及びリンク５１４ａ、５１４ｂの数や形状、関節部５１３ａ〜５１３ｃの駆動軸の方向等が適宜設定されてよい。
【００４４】
関節部５１３ａ〜５１３ｃは、リンク５１４ａ、５１４ｂを互いに回動可能に連結する機能を有し、関節部５１３ａ〜５１３ｃの回転が駆動されることにより、アーム部５１２の駆動が制御される。ここで、以下の説明においては、ロボットアーム装置５１０の各構成部材の位置とは、駆動制御のために規定している空間における位置（座標）を意味し、各構成部材の姿勢とは、駆動制御のために規定している空間における任意の軸に対する向き（角度）を意味する。また、以下の説明では、アーム部５１２の駆動（又は駆動制御）とは、関節部５１３ａ〜５１３ｃの駆動（又は駆動制御）、及び、関節部５１３ａ〜５１３ｃの駆動（又は駆動制御）を行うことによりアーム部５１２の各構成部材の位置及び姿勢が変化される（変化が制御される）ことをいう。
【００４５】
アーム部５１２の先端には先端ユニットとして各種の医療用器具が接続される。図９に示す例では、先端ユニットの一例としてアーム部５１２の先端に撮像ユニット５１５が設けられている。撮像ユニット５１５は、撮影対象の画像（撮影画像）を取得するユニットであり、例えば動画や静止画を撮影できるカメラ等である。図９に示すように、アーム部５１２の先端に設けられた撮像ユニット５１５が施術対象５４０の施術部位の様子を撮影するように、ロボットアーム装置５１０によってアーム部５１２及び撮像ユニット５１５の姿勢や位置が制御される。なお、アーム部５１２の先端に設けられる先端ユニットは撮像ユニット５１５に限定されず、各種の医療用器具であってよい。当該医療用器具としては、例えば、内視鏡や顕微鏡、上述した撮像ユニット５１５等の撮像機能を有するユニットや、各種の施術器具、検査装置等、施術に際して用いられる各種のユニットが挙げられる。このように、本実施形態に係るロボットアーム装置５１０は、医療用器具を備えた医療用ロボットアーム装置であると言える。また、アーム部５１２の先端に、２つの撮像ユニット（カメラユニット）を有するステレオカメラが設けられ、撮像対象を３次元画像（３Ｄ画像）として表示するように撮影が行われてもよい。なお、先端ユニットとして、施術部位を撮影するための撮像ユニット５１５や当該ステレオカメラ等のカメラユニットが設けられるロボットアーム装置５１０のことをＶＭ（Ｖｉｄｅｏ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）ロボットアーム装置とも呼称する。
【００４６】
また、ユーザ５２０と対向する位置には、モニタやディスプレイ等の表示装置５５０が設置される。撮像ユニット５１５によって撮影された施術部位の撮影画像は、表示装置５５０の表示画面に表示される。ユーザ５２０は、表示装置５５０の表示画面に表示される施術部位の撮影画像を見ながら各種の処置を行う。
【００４７】
図１０は、図９に示すロボットアーム装置の外観を示す概略図である。図１０を参照すると、本実施形態に係るロボットアーム装置４００は、ベース部４１０及びアーム部４２０を備える。ベース部４１０はロボットアーム装置４００の基台であり、ベース部４１０からアーム部４２０が延伸される。また、図１０には図示しないが、ベース部４１０内には、ロボットアーム装置４００を統合的に制御する制御部が設けられてもよく、アーム部４２０の駆動が当該制御部によって制御されてもよい。当該制御部は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の各種の信号処理回路によって構成される。
【００４８】
アーム部４２０は、複数の関節部４２１ａ〜４２１ｆと、関節部４２１ａ〜４２１ｆによって互いに連結される複数のリンク４２２ａ〜４２２ｃと、アーム部４２０の先端に設けられる撮像ユニット４２３を有する。
【００４９】
リンク４２２ａ〜４２２ｃは棒状の部材であり、リンク４２２ａの一端が関節部４２１ａを介してベース部４１０と連結され、リンク４２２ａの他端が関節部４２１ｂを介してリンク４２２ｂの一端と連結され、更に、リンク４２２ｂの他端が関節部４２１ｃ、４２１ｄを介してリンク４２２ｃの一端と連結される。更に、撮像ユニット４２３が、アーム部４２０の先端、すなわち、リンク４２２ｃの他端に、関節部４２１ｅ、４２１ｆを介して連結される。このように、ベース部４１０を支点として、複数のリンク４２２ａ〜４２２ｃの端同士が、関節部４２１ａ〜４２１ｆによって互いに連結されることにより、ベース部４１０から延伸されるアーム形状が構成される。
【００５０】
撮像ユニット４２３は撮影対象の画像を取得するユニットであり、例えば動画、静止画を撮影するカメラ等である。アーム部４２０の駆動が制御されることにより、撮像ユニット４２３の位置及び姿勢が制御される。本実施形態においては、撮像ユニット４２３は、例えば施術部位である患者の体の一部領域を撮影する。ただし、アーム部４２０の先端に設けられる先端ユニットは撮像ユニット４２３に限定されず、アーム部４２０の先端には先端ユニットとして各種の医療用器具が接続されてよい。このように、本実施形態に係るロボットアーム装置４００は、医療用器具を備えた医療用ロボットアーム装置であると言える。
【００５１】
ここで、以下では、図１０に示すように座標軸を定義してロボットアーム装置４００の説明を行う。また、座標軸に合わせて、上下方向、前後方向、左右方向を定義する。すなわち、床面に設置されているベース部４１０に対する上下方向をｚ軸方向及び上下方向と定義する。また、ｚ軸と互いに直交する方向であって、ベース部４１０からアーム部４２０が延伸されている方向（すなわち、ベース部４１０に対して撮像ユニット４２３が位置している方向）をｙ軸方向及び前後方向と定義する。更に、ｙ軸及びｚ軸と互いに直交する方向をｘ軸方向及び左右方向と定義する。
【００５２】
関節部４２１ａ〜４２１ｆはリンク４２２ａ〜４２２ｃを互いに回動可能に連結する。関節部４２１ａ〜４２１ｆはアクチュエータを有し、当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸に対して回転駆動される回転機構を有する。各関節部４２１ａ〜４２１ｆにおける回転駆動をそれぞれ制御することにより、例えばアーム部４２０を伸ばしたり、縮めたり（折り畳んだり）といった、アーム部４２０の駆動を制御することができる。ここで、関節部４２１ａ〜４２１ｆは、全身協調制御及び理想関節制御によってその駆動が制御される。また、上述したように、本実施形態に係る関節部４２１ａ〜４２１ｆは回転機構を有するため、以下の説明において、関節部４２１ａ〜４２１ｆの駆動制御とは、具体的には、関節部４２１ａ〜４２１ｆの回転角度及び／又は発生トルク（関節部４２１ａ〜４２１ｆが発生させるトルク）が制御されることを意味する。
【００５３】
本実施形態に係るロボットアーム装置４００は、６つの関節部４２１ａ〜４２１ｆを有し、アーム部４２０の駆動に関して６自由度が実現されている。具体的には、図１０に示すように、関節部４２１ａ、４２１ｄ、４２１ｆは、接続されている各リンク４２２ａ〜４２２ｃの長軸方向及び接続されている撮像ユニット４７３の撮影方向を回転軸方向とするように設けられており、関節部４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｅは、接続されている各リンク４２２ａ〜４２２ｃ及び撮像ユニット４７３の連結角度をｙ−ｚ平面（ｙ軸とｚ軸とで規定される平面）内において変更する方向であるｘ軸方向を回転軸方向とするように設けられている。このように、本実施形態においては、関節部４２１ａ、４２１ｄ、４２１ｆは、いわゆるヨーイングを行う機能を有し、関節部４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｅは、いわゆるピッチングを行う機能を有する。
【００５４】
このようなアーム部４２０の構成を有することにより、本実施形態に係るロボットアーム装置４００ではアーム部４２０の駆動に対して６自由度が実現されるため、アーム部４２０の可動範囲内において撮像ユニット４２３を自由に移動させることができる。図１０では、撮像ユニット４２３の移動可能範囲の一例として半球を図示している。半球の中心点が撮像ユニット４２３によって撮影される施術部位の撮影中心であるとすれば、撮像ユニット４２３の撮影中心を半球の中心点に固定した状態で、撮像ユニット４２３を半球の球面上で移動させることにより、施術部位を様々な角度から撮影することができる。
【００５５】
図１１は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の概略的な構成の一例を示す図である。図１１では、術者（医師）５０６７が、内視鏡手術システム５０００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム５０００は、内視鏡５００１と、その他の術具５０１７と、内視鏡５００１を支持する支持アーム装置５０２７と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５０３７と、から構成される。
【００５６】
内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄから、内視鏡５００１の鏡筒５００３や、その他の術具５０１７が患者５０７１の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５０１７として、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３が、患者５０７１の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５０２１は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５０１７はあくまで一例であり、術具５０１７としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。
【００５７】
内視鏡５００１によって撮影された患者５０７１の体腔内の術部の画像が、表示装置５０４１に表示される。術者５０６７は、表示装置５０４１に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５０２１や鉗子５０２３を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３は、手術中に、術者５０６７又は助手等によって支持される。
【００５８】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃ、及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂから構成されており、アーム制御装置５０４５からの制御により駆動される。アーム部５０３１によって内視鏡５００１が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５００１の安定的な位置の固定が実現され得る。
【００５９】
（内視鏡）
内視鏡５００１は、先端から所定の長さの領域が患者５０７１の体腔内に挿入される鏡筒５００３と、鏡筒５００３の基端に接続されるカメラヘッド５００５と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５００３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５００１を図示しているが、内視鏡５００１は、軟性の鏡筒５００３を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【００６０】
鏡筒５００３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５００１には光源装置５０４３が接続されており、当該光源装置５０４３によって生成された光が、鏡筒５００３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５０７１の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５００１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【００６１】
カメラヘッド５００５の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera  Control  Unit）５０３９に送信される。なお、カメラヘッド５００５には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。
【００６２】
なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５００５には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５００３の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。
【００６３】
（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５０３９は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）等によって構成され、内視鏡５００１及び表示装置５０４１の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５０３９は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５０４１に提供する。また、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。
【００６４】
表示装置５０４１は、ＣＣＵ５０３９からの制御により、当該ＣＣＵ５０３９によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５００１が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５０４１としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５０４１として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５０４１が設けられてもよい。
【００６５】
光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ（light  emitting  diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５００１に供給する。
【００６６】
アーム制御装置５０４５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の駆動を制御する。
【００６７】
入力装置５０４７は、内視鏡手術システム５０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５０４７を介して、内視鏡手術システム５０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、アーム部５０３１を駆動させる旨の指示や、内視鏡５００１による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５０２１を駆動させる旨の指示等を入力する。
【００６８】
入力装置５０４７の種類は限定されず、入力装置５０４７は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５０４７としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５０５７及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５０４７としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５０４１の表示面上に設けられてもよい。
【００６９】
あるいは、入力装置５０４７は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head  Mounted  Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５０４７は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５０４７は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５０４７が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５０６７）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。
【００７０】
処置具制御装置５０４９は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５０２１の駆動を制御する。気腹装置５０５１は、内視鏡５００１による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５０７１の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５０１９を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５０５３は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５０５５は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【００７１】
以下、内視鏡手術システム５０００において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。
【００７２】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、基台であるベース部５０２９と、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１と、を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、複数の関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃと、関節部５０３３ｂによって連結される複数のリンク５０３５ａ、５０３５ｂと、から構成されているが、図１１では、簡単のため、アーム部５０３１の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５０３１が所望の自由度を有するように、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃ及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５０３１は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５０３１の可動範囲内において内視鏡５００１を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５００１の鏡筒５００３を患者５０７１の体腔内に挿入することが可能になる。
【００７３】
関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５０４５によって制御されることにより、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転角度が制御され、アーム部５０３１の駆動が制御される。これにより、内視鏡５００１の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５０４５は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５０３１の駆動を制御することができる。
【００７４】
例えば、術者５０６７が、入力装置５０４７（フットスイッチ５０５７を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５０４５によってアーム部５０３１の駆動が適宜制御され、内視鏡５００１の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５０３１の先端の内視鏡５００１を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５０３１は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５０３１は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５０４７を介してユーザによって遠隔操作され得る。
【００７５】
また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５０４５は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５０３１が移動するように、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５０３１に触れながらアーム部５０３１を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５０３１を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５００１を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００７６】
ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５００１が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５０２７を用いることにより、人手によらずに内視鏡５００１の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。
【００７７】
なお、アーム制御装置５０４５は必ずしもカート５０３７に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５０４５は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５０４５は、支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５０４５が互いに協働することにより、アーム部５０３１の駆動制御が実現されてもよい。
【００７８】
（光源装置）
光源装置５０４３は、内視鏡５００１に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５０４３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【００７９】
また、光源装置５０４３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【００８０】
また、光源装置５０４３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow  Band  Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５０４３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【００８１】
（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図１２を参照して、内視鏡５００１のカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能についてより詳細に説明する。図１２は、図１１に示すカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能構成の一例を示すブロック図である。
【００８２】
図１２を参照すると、カメラヘッド５００５は、その機能として、レンズユニット５００７と、撮像部５００９と、駆動部５０１１と、通信部５０１３と、カメラヘッド制御部５０１５と、を有する。また、ＣＣＵ５０３９は、その機能として、通信部５０５９と、画像処理部５０６１と、制御部５０６３と、を有する。カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９とは、伝送ケーブル５０６５によって双方向に通信可能に接続されている。
【００８３】
まず、カメラヘッド５００５の機能構成について説明する。レンズユニット５００７は、鏡筒５００３との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５００３の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５００５まで導光され、当該レンズユニット５００７に入射する。レンズユニット５００７は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５００７は、撮像部５００９の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。
【００８４】
撮像部５００９は撮像素子によって構成され、レンズユニット５００７の後段に配置される。レンズユニット５００７を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５００９によって生成された画像信号は、通信部５０１３に提供される。
【００８５】
撮像部５００９を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５０６７は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。
【００８６】
また、撮像部５００９を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５０６７は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５００９が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５００７も複数系統設けられる。
【００８７】
また、撮像部５００９は、必ずしもカメラヘッド５００５に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５００９は、鏡筒５００３の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【００８８】
駆動部５０１１は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５０１５からの制御により、レンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５００９による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【００８９】
通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０１３は、撮像部５００９から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５０６７が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５０１３には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信される。
【００９０】
また、通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９から、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５０１３は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５０１５に提供する。なお、ＣＣＵ５０３９からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５０１３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５０１５に提供される。
【００９１】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５０３９の制御部５０６３によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto  Exposure）機能、ＡＦ（Auto  Focus）機能及びＡＷＢ（Auto  White  Balance）機能が内視鏡５００１に搭載される。
【００９２】
カメラヘッド制御部５０１５は、通信部５０１３を介して受信したＣＣＵ５０３９からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５００５の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５００９の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５０１１を介してレンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５０１５は、更に、鏡筒５００３やカメラヘッド５００５を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。
【００９３】
なお、レンズユニット５００７や撮像部５００９等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５００５について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。
【００９４】
次に、ＣＣＵ５０３９の機能構成について説明する。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５から、伝送ケーブル５０６５を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５０５９には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５０５９は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５０６１に提供する。
【００９５】
また、通信部５０５９は、カメラヘッド５００５に対して、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。
【００９６】
画像処理部５０６１は、カメラヘッド５００５から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise  reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５０６１は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。
【００９７】
画像処理部５０６１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５０６１が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５０６１は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。
【００９８】
制御部５０６３は、内視鏡５００１による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５０６３は、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５０６３は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５００１にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５０６３は、画像処理部５０６１による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。
【００９９】
また、制御部５０６３は、画像処理部５０６１によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５０４１に表示させる。この際、制御部５０６３は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５０６３は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５０２１使用時のミスト等を認識することができる。制御部５０６３は、表示装置５０４１に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５０６７に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。
【０１００】
カメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９を接続する伝送ケーブル５０６５は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１０１】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル５０６５を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５０６５を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５０６５によって妨げられる事態が解消され得る。
【０１０２】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム５０００について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１０３】
本開示に係る技術は、図９〜図１２に示したような医療用システムに好適に適用され得る。具体的には、図９及び図１０に示すシステムでは、光源装置１０００は、例えばベース部５１１（またはベース部４１０）の内部に内蔵されている。光源装置１０００のライトガイド１９５は、複数のリンク５１４ａ、５１４ｂ（または複数のリンク４２２ａ〜４２２ｃ）の内側、あるいは外側を通り、撮像ユニット５１５（または撮像ユニット４２３）に導かれる。撮像ユニット５１５（または撮像ユニット４２３）は、図８に示した撮像部２０１０に相当する。
【０１０４】
また、本開示に係る光源装置１０００は、図１１及び図１２に示すシステムの光源装置５０４３に好適に適用され得る。光源装置５０４３によって生成された光は、ライトガイド１９５により鏡筒５００３の先端まで導光される。撮像部５００９は、図８に示した撮像部２０１０に相当する。
【０１０５】
６．制御のバリエーション
図１１及び図１２に示すシステムでは、入力装置５０４７から入力した情報によって光源装置５０４３を制御することができる。光源装置５０４３の制御は、ＣＣＵ５０３９を介して行われても良い。従って、図７に示したような光源装置１０００の外観に設けられた各種スイッチを操作する代わりに、入力装置５０４７を操作することで、特殊光のズームミング、モード切り換え、蛍光剤の選択等の各種操作を行うことができる。なお、入力装置５０４７は、タブレット装置などの携帯端末であっても良く、ＣＣＵ５０３９または光源装置５０４３と無線で通信するものであっても良い。
【０１０６】
また、特殊光のズームミングなどの各種操作は、フットスイッチ５０５７により行うことができる。これにより、施術を行いながら各種操作を行うことができ、施術時の利便性をより高めることができる。
【０１０７】
また、内視鏡５００１の撮像部５００９で撮像された画像を画像処理することにより、臓器（例えば、胃や肝臓など）、腫瘍の形状を認識し、臓器の部分のみに特殊光が当たるようにズーミングを行っても良い。臓器や腫瘍の形状認識の際には、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）による機械学習を用いることができる。
【０１０８】
また、特殊光を照射し続けると、観察対象物にダメージが生じるため、内視鏡５００１の撮像部５００９で撮像された画像を画像処理することによりダメージが検知された場合は、自動的にパン操作を行い、ズームをワイド側にすることで、ダメージを抑制しても良い。この際、ダメージは時間積分によって判定することもでき、例えば、一定時間経過後のダメージの度合いが、それ以前の同じ一定時間経過後のダメージの度合いよりも大きい場合は、特殊光によりダメージが生じていると判定し、自動的にパン操作を行う。
【０１０９】
特殊光の照射範囲の変更は、段階的に行うこともできるし、連続的に行うこともできる。段階的に行う場合、例えば１回の操作で照射範囲がプリセットした所定の倍率に瞬間的に変化する。一方、連続的に行う場合、操作部材の長押し等により照射範囲が連続的に縮小または拡大する。これらの照射範囲の変更の仕方については、光源装置１０００が使用される環境、ユーザの好み等に応じて適宜変更することができる。
【０１１０】
以上説明したように本実施形態によれば、特殊光と可視光を観察対象物に照射する際に、特殊光の照射範囲のみ拡大または縮小できるようにしたため、ユーザが注視したい部分のみに特殊光を照射することで、注視したい部分を確実に認識することが可能となる。また、ユーザが注視したい部分以外には特殊光が照射されないため、観察対象物のダメージを抑制することが可能となる。
【０１１１】
そして、可視光によって全体領域を観察しながらも、中心部の特殊光で観察したい領域の励起光を強くすることができ、この結果、励起光によって発生する蛍光を強くすることができるため、周囲の状況を確認しながらも、中心部の蛍光画像の確認が容易となる。
【０１１２】
また、励起光の照射範囲を変更できるため、初めは全体領域に特殊光を照射することで、注視するべき部位の探索がし易くなり、目標が見つかったところで、その目標に合わせて励起光の照射範囲を中心部にすることができる。従って、照明光の出力を変えることなく、手術したい部位の蛍光の強度を増すことができ、手術を容易に行うことができる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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）
術野を観察するための観察光を出射する第１の光源と、前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系と、を有し、前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する光源部と、
前記光源部によって照らされた術野を撮像する撮像部と、
を備える、手術用観察装置。
（２）
前記光源部は、各々で波長域が異なる複数の光源を有し、
前記第２の光源は、前記複数の光源から選択される、前記（１）に記載の手術用観察装置。
（３）
前記第１の光源は、前記第２の光源として選択されなかった前記複数の光源のうち、少なくとも２以上の光源を含む、前記（２）に記載の手術用観察装置。
（４）
前記光学系は、前記複数の光源のうち、少なくとも前記第２の光源として選択可能な光源それぞれに対して、前記術野に対する出射角を変更可能にする、前記（２）又は（３）に記載の手術用観察装置。
（５）
前記第１の光源及び前記第２の光源は、
赤色光を生成する赤色レーザ光源、緑色光を生成する緑色レーザ光源、青色光を生成する青色レーザ光源、紫色光を生成する紫色レーザ光源及び赤外光を生成する赤外光レーザ光源の少なくともいずれかを備える、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の手術用観察装置。
（６）
前記第１の光源は、少なくとも前記赤色光、前記緑色光、及び前記青色光を合波して前記観察光を出射する、前記（５）に記載の手術用観察装置。
（７）
前記第２の光源は、前記特殊光として前記赤色光、前記緑色光、前記青色光、前記紫色光又は前記赤外光を出射する、前記（５）又は（６）に記載の手術用観察装置。
（８）
前記第２の光源は、前記特殊光として前記紫色光又は前記赤外光を出射する、前記（７）に記載の手術用観察装置。
（９）
前記光学系は前記特殊光を屈折させるレンズを含み、当該レンズの光軸方向の移動により前記出射角を変更する、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の手術用観察装置。
（１０）
前記光学系は前記特殊光が反射するミラーを含み、当該ミラーの領域を変更することで前記出射角を変更する、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の手術用観察装置。
（１１）
前記光学系により前記出射角が狭められ、前記観察光よりも狭い範囲に前記特殊光を照射する、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の手術用観察装置。
（１２）
前記光学系により前記出射角が狭められ、前記術野の中心部に前記特殊光を照射する、前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の手術用観察装置。
（１３）
前記光学系を制御して前記出射角を変更するための制御情報が入力される入力部を備える、前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の手術用観察装置。
（１４）
術野を観察するための観察光を出射することと、
前記観察光とは異なる波長域の特殊光を出射することと、
前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射することと、
前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更することと、
前記観察光及び前記特殊光によって照らされた術野を撮像することと、
を含む、手術用観察方法。
（１５）
術野を観察するための観察光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源とは異なる波長域の特殊光を出射する第２の光源と、前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更可能な光学系と、を備え、
前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射する、手術用光源装置。
（１６）
術野を観察するための観察光を出射することと、
前記観察光とは異なる波長域の特殊光を出射することと、
前記観察光および前記特殊光を同一の出射口から前記術野に照射することと、
前記特殊光の前記術野に対する出射角を変更することと、
を含む、手術用の光照射方法。
【符号の説明】
【０１１６】
１００    赤色光源
１１０    黄色光源
１２０    緑色光源
１３０    青色光源
１４０    紫色光源
１５０    赤外光光源
１９０    ズーム光学系
２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２０９    ズーム用分割ミラー
３１０    操作部
３２０    通信用コネクタ
１０００    光源装置
２０００    手術用観察装置
２０１０    撮像部
【図１】
2019239942.tif 000003
【図２】
2019239942.tif 000004
【図３】
2019239942.tif 000005
【図４】
2019239942.tif 000006
【図５】
2019239942.tif 000007
【図６】
2019239942.tif 000008
【図７】
2019239942.tif 000009
【図８】
2019239942.tif 000010
【図９】
2019239942.tif 000011
【図１０】
2019239942.tif 000012
【図１１】
2019239942.tif 000013
【図１２】
2019239942.tif 000014
【国際調査報告】
2019239942.tif 000015
2019239942.tif 000016
2019239942.tif 000017
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