JP6666467B2 - 医療用観察装置、及び制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、医療用観察装置、及び制御方法に関する。
近年では、手術手法、手術器具の発達により、手術用顕微鏡や内視鏡等のような医療用の観察装置により患部を観察しながら、各種処置を施す手術（所謂、マイクロサージャリー）が頻繁に行われるようになってきている。また、このような医療用の観察装置の中には、患部を光学的に観察可能とする装置に限らず、撮像部（カメラ）等により撮像された患部の画像を、モニタなどの表示部に電子画像として表示させる装置もある。
また、観察装置の撮像部により撮像された患部の画像を表示部に表示させる場合には、当該画像を平面的な２次元（２Ｄ）画像として表示されることが多い。しかしながら、２Ｄ画像は遠近感がつかみにくく、患部と処置具との相対的な距離が把握しにくいため、近年では、撮像された患部の画像を立体的な３次元（３Ｄ）画像として表示させる技術も開発されている。
このように、撮像された患部の画像を立体的な３Ｄ画像として表示させる観察装置（以降では、「立体観察装置」と称する場合がある）では、例えば、複数の撮像部により、互いに異なる視点から患部の画像（以降では、「視点画像」とも称する）を撮像する。そして、左右の眼に互いに異なる撮像部により撮像された視点画像を観測させることで、患部の画像を、当該視点画像間の視差に基づく立体的な３Ｄ画像としてユーザに観測させることが可能となる。
例えば、特許文献１には、複数の撮像部により被写体の視差画像を撮像することで、当該視差画像に基づき被写体の立体的な３Ｄ画像を観測させるための仕組みの一例が開示されている。また、特許文献１に開示される立体観察装置は、対物光学系と、対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、対物光学系により集光された光を結像させる右眼用、及び左眼用の２の結像光学系と、を含む撮像光学系を備えている。
特開２０１５−１２６２８８号公報
上記のように、１の対物レンズと、対物レンズの光軸とは異なる光軸を有し、対物レンズにより集光された光を結像させる光学系と、を含む撮像光学系を備える観察装置において、オートフォーカス機能を実現することが求められていた。
本開示によれば、被写体からの光を集光する対物光学系と、前記対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、前記対物光学系により集光された光を結像させる２の結像光学系と、を含む撮像光学系と、前記対物光学系に含まれる合焦用光学部材を移動させることにより、オートフォーカス動作を実行させる制御部と、を備える、医療用観察装置が提供される。
また、本開示によれば、被写体からの光を集光する対物光学系と、前記対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、前記対物光学系により集光された光を結像させる２の結像光学系と、を含む撮像光学系と、を含む撮像光学系における前記フォーカスレンズを移動させることによりオートフォーカス動作をプロセッサが実行させること、を含む制御方法が提供される。
以上説明したように本開示によれば、１の対物レンズと、対物レンズの光軸とは異なる光軸を有し、対物レンズにより集光された光を結像させる光学系と、を含む撮像光学系を備える観察装置において、オートフォーカス機能を実現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。
本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の一適用例について説明するための説明図である。 本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の外観の一例を示す概略図である。 像移動現象について説明するための説明図である。 像移動現象について説明するための説明図である。 ＡＦ動作時の像移動について説明するための説明図である。 本実施形態の概要を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の機能構成の一例を示したブロック図である。 制御部２４０の機能構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の動作例を示すフローチャートである。 ハードウェア構成例を示す説明図である。
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。
また、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複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜＜１．概要＞＞
＜１−１．医療用観察装置の適用例＞
＜１−２．医療用観察装置の外観＞
＜１−３．医療用観察装置についての検討＞
＜＜２．構成＞＞
＜＜３．動作＞＞
＜＜４．変形例＞＞
＜４−１．変形例１＞
＜４−２．変形例２＞
＜＜５．ハードウェア構成例＞＞
＜＜６．むすび＞＞
＜＜１．概要＞＞
＜１−１．医療用観察装置の適用例＞
まず、本開示をより明確なものとするために、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の適用例について説明する。
例えば、図１は、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の一適用例について説明するための説明図である。図１には、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置が用いられる場合の一適用例において、当該医療用観察装置として、アームを備えた手術用ビデオ顕微鏡装置が用いられる場合の一例について示されている。
例えば、図１は、本実施形態に係る手術用ビデオ顕微鏡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１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ものとする。また、図１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、手術用ビデオ顕微鏡装置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。
施術台５３０の脇には本実施形態に係る手術用ビデオ顕微鏡装置５１０が設けられる。手術用ビデオ顕微鏡装置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と、アーム部５１２の先端に先端ユニットとして接続される撮像ユニット５１５とを備える。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１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もよい。
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、手術用ビデオ顕微鏡装置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、のいずれかまたは両方をいう。
アーム部５１２の先端には、先端ユニットとして撮像ユニット５１５が接続されている。撮像ユニット５１５は、撮像対象の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像できるカメラ等である。図１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像するように、手術用ビデオ顕微鏡装置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の先端に先端ユニットとして接続される撮像ユニット５１５の構成は特に限定されず、例えば、撮像ユニット５１５は、内視鏡や顕微鏡として構成されていてもよい。また、撮像ユニット５１５は、当該アーム部５１２に対して着脱可能に構成されていてもよい。このような構成により、例えば、利用用途に応じた撮像ユニット５１５が、アーム部５１２の先端に先端ユニットとして適宜接続されてもよい。なお、本説明では、先端ユニットとして撮像ユニット５１５が適用されている場合に着目して説明するが、アーム部５１２の先端に接続される先端ユニットは、必ずしも撮像ユニット５１５に限定されないことは言うまでもない。
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によって撮像された施術部位の画像は、表示装置５５０の表示画面に電子画像として表示される。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電子画像を見ながら各種の処置を行う。
このように、本実施形態においては、医療分野において、手術用ビデオ顕微鏡装置５１０によって施術部位の撮像を行いながら手術を行うことが提案される。
特に、本開示の一実施形態に係る手術用ビデオ顕微鏡装置５１０（即ち、医療用観察装置）は、撮像対象を３次元画像（３Ｄ画像）として表示するための画像データを取得可能に構成されている。
具体的な一例として、手術用ビデオ顕微鏡装置５１０は、撮像ユニット５１５として、２系統の撮像部（例えば、カメラユニット）を有するステレオカメラを設けることで、各撮像部を介して、異なる複数の視点からの画像（即ち、視点画像）を取得する。
撮像ユニット５１５により取得された複数の視点画像のそれぞれは、例えば、手術用ビデオ顕微鏡装置５１０に内蔵または外付けされた画像処理装置により、各種画像処理が施されたうえで、表示装置５５０上に右眼用画像及び左眼用画像として表示される。なお、本説明において、右眼用画像は、ユーザに３Ｄ画像を観測させるために、当該ユーザの右眼に相当する視点に観測させるための視差が設定された所謂視差画像を示している。同様に、左眼用画像は、ユーザに３Ｄ画像を観測させるために、当該ユーザの左眼に相当する視点に観測させるための視差が設定された視差画像を示している。
なお、表示装置５５０上に右眼用画像及び左眼用画像として表示された画像を、ユーザ５２０に３Ｄ画像として観測させるための仕組みとしては多様な方式が提案されている。具体的な一例として、専用の眼鏡を用いることで、左右の眼に互いに異なる画像（即ち、右眼用画像及び左眼用画像）を観測させる方式が挙げられる。また、近年では、専用の眼鏡を用いずに３次元画像を観測させることが可能な裸眼３Ｄ映像技術も提案されている。
また、上記に説明したような医療用の観察装置が使用される状況としては、患部の画像を含め、各種情報の確認を要する場合もあり、このような状況下では、複数の表示部それぞれに画像を表示させたり、表示部中に複数の画像を表示させる等の使用形態が想定され得る。具体的な一例として、一部の表示部には、患部の全体像を表示させ、他の表示部には、患部の拡大画像を表示させる場合が想定される。また、他の一例として、一部の表示部に、患部の画像を表示させ、他の表示部には、ＣＴ（Computed Tomography）画像や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像等のような、他の撮像装置により撮像された画像を表示させる場合も想定され得る。そのため、表示装置５５０が複数設けられている場合もある。
以上、図１を参照して、本実施形態に係る医療用観察装置が用いられる場合の一適用例として、当該医療用観察装置として、アームを備えた手術用ビデオ顕微鏡装置が用いられる場合の一例について説明した。
＜１−２．医療用観察装置の外観＞
次に、図２を参照して、本開示の一実施形態に係る医療用観察システムにおいて、撮像対象を３Ｄ画像として表示するための画像データ（即ち、複数の視点から撮像された視点画像）を取得する手術用ビデオ顕微鏡装置（即ち、医療用観察装置）の一例として、アームを備えた手術用ビデオ顕微鏡装置について概略構成を説明する。図２は、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の外観の一例を示す概略図である。
図２に示すように、本実施形態に係る医療用観察装置の一例である観察装置４００は、ベース部４０５と、支持部４０６と、撮像ユニット４０７とを含む。ベース部４０５は、例えば、床面上を移動可能に構成されており、支持部４０６を支持する。また、支持部４０６の先端には、撮像ユニット４０７が支持されている。
撮像ユニット４０７は、撮像対象の画像を取得するユニットであり、例えば動画、静止画を撮像するカメラ等により構成され得る。撮像ユニット４０７は、例えば、顕微鏡部として構成される。また、支持部４０６の駆動が制御されることにより、撮像ユニット４０７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４０７は、例えば施術部位である患者の体の一部領域を撮像する。なお、前述したように、本実施形態に係る観察装置４００では、撮像ユニット４０７は、例えば、ステレオカメラのように、異なる複数の視点からの画像（即ち、撮像対象を３次元画像として表示するための画像データ）を取得可能に構成されている。
支持部４０６は、例えば、関節部４１１〜４１６と、アーム部４２１〜４２５とを含む。例えば、図２に示す例では、２つのアーム部と、当該２つのアーム部の一方（先端側）を他方（基端側）に対して回動可能に連結する関節部とからなる組を４組有している。
関節部４１１は、先端側で撮像ユニット４０７を回動可能に保持するとともに、基端側でアーム部４２１の先端部に固定された状態でアーム部４２１に保持される。関節部４１１は、円筒状をなし、高さ方向の中心軸である第１軸Ｏ１のまわりに回動可能に撮像ユニット４０７を保持する。アーム部４２１は、関節部４１１の側面から第１軸Ｏ１と直交する方向に延びる形状をなす。
関節部４１２は、先端側でアーム部４２１を回動可能に保持するとともに、基端側でアーム部４２２の先端部に固定された状態でアーム部４２２に保持される。関節部４１２は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第１軸Ｏ１と直交する軸である第２軸Ｏ２のまわりに回動可能にアーム部４２１を保持する。アーム部４２２は略Ｌ字状をなし、Ｌ字の縦線部分の端部で関節部４１２に連結する。
関節部４１３は、先端側でアーム部４２２のＬ字の横線部分を回動可能に保持するとともに、基端側でアーム部４２３の先端部に固定された状態でアーム部４２３に保持される。関節部４１３は、円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第２軸Ｏ２と直交する軸であり、かつアーム部４２２が延びる方向と平行な軸である第３軸Ｏ３のまわりに回動可能にアーム部４２２を保持する。アーム部４２３は先端側が円筒状をなしており、基端側に先端側の円筒の高さ方向と直交する方向に貫通する孔部が形成されている。関節部４１３は、この孔部を介して関節部４１４に回動可能に保持される。
関節部４１４は、先端側でアーム部４２３を回動可能に保持するとともに、基端側でアーム部４２４に固定された状態でアーム部４２４に保持される。関節部４１４は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第３軸Ｏ３と直交する軸である第４軸Ｏ４のまわりに回動可能にアーム部４２３を保持する。
関節部４１５は、先端側でアーム部４２４を回動可能に保持するとともに、基端側でアーム部４２５に固定して取り付けられる。関節部４１５は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第４軸Ｏ４と平行な軸である第５軸Ｏ５のまわりにアーム部４２４を回動可能に保持する。アーム部４２５は、Ｌ字状をなす部分と、Ｌ字の横線部分から下方へ延びる棒状の部分とからなる。関節部４１５は、基端側でアーム部４２５のＬ字の縦線部分の端部に取り付けられる。
関節部４１６は、先端側でアーム部４２５を回動可能に保持するとともに、基端側でベース部４０５の上面に固定して取り付けられる。関節部４１６は円筒状をなしており、高さ方向の中心軸であって第５軸Ｏ５と直交する軸である第６軸Ｏ６のまわりにアーム部４２５を回動可能に保持する。関節部４１６の先端側には、アーム部４２５の棒状の部分の基端部が取り付けられる。
以上説明した構成を有する支持部４０６は、撮像ユニット４０７（顕微鏡部）における並進３自由度および回転３自由度の計６自由度の動きを実現する。
＜１−３．医療用観察装置についての検討＞
被写体（観察対象）の画像を立体的な３Ｄ画像として観測させる立体観察装置では、前述したように、例えば、複数の撮像素子（撮像部）を有する撮像ユニット（所謂ステレオカメラ）により、異なる複数の視点から被写体の画像（即ち、視点画像）を取得する。そして、各撮像素子により撮像された視点画像は、ユーザの左眼及び右眼のうち互いに異なる眼に観測されるように制御される。このような構成により、ユーザは、被写体の画像を、立体的な３Ｄ画像として観測することが可能となる。
このような立体観察装置は、例えば対物光学系と、対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、対物光学系により集光された光を結像させる右眼用、及び左眼用の２つの結像光学系とを含む撮像光学系を備えることで、実現可能である。また上記の撮像光学系は、対物光学系に合焦用のフォーカスレンズ（合焦用光学部材の一例）が含まれ、結像光学系に係る焦点距離（または倍率）を変更可能であってもよい。
係る構成により、結像光学系に係る焦点距離（または倍率）を変更するズーム動作が行われてもピントがずれないため、ズーム動作に伴ってフォーカスレンズを移動させなくてよい、という利点がある。なお、以降では結像光学系に係る焦点距離、または結像光学系に係る倍率を、ズーム動作に関係する情報と呼ぶ場合がある。
一方で、上述した撮像光学系では、対物光学系に含まれるフォーカスレンズの移動に伴い、被写体が移動していないにも関わらず、撮像により得られる被写体像が移動する像移動現象が生じる場合がある。
図３、図４は、像移動現象について説明するための説明図である。図３には、対物光学系の一例として、フォーカスレンズ１０２が示され、左眼用の結像光学系の一例として、ズームレンズ１０３Ｌが、右眼用の結像光学系の一例として、ズームレンズ１０３Ｒが示されている。また、図３には、左眼用の撮像素子１０５Ｌ、及び右眼用の撮像素子１０５Ｒが示されている。
図３に示すように、被写体Ｔ１０からの光はフォーカスレンズ１０２により集光されて、ズームレンズ１０３Ｌ、及びズームレンズ１０３Ｒに入射する。また、フォーカスレンズ１０２により集光された光は、ズームレンズ１０３Ｌによって撮像素子１０５Ｌの受光面上に結像し、またはズームレンズ１０３Ｒによって撮像素子１０５Ｒの受光面上に結像する。なお、図３に示す状態Ｃ１は、被写体Ｔ１０に合焦した状態である。また、状態Ｃ２は状態Ｃ１と比較して焦点がFar（遠距離）側にずれた状態であり、状態Ｃ３は状態Ｃ１と比較して焦点がNear（近距離）側にずれた状態である。
状態Ｃ１において、図４に示すように撮像素子１０５Ｌにより得られる左眼用画像Ｇ１０Ｌと、撮像素子１０５Ｒにより得られる右眼用画像Ｇ１０Ｒでは、被写体Ｔ１０の像が中央に写っている。
一方、状態Ｃ２において、撮像素子１０５Ｌにより得られる左眼用画像Ｇ２０Ｌと、撮像素子１０５Ｒにより得られる右眼用画像Ｇ２０Ｒでは、被写体Ｔ１０の像がボケた状態で、それぞれ右側、左側に移動している。
また、状態Ｃ３において、撮像素子１０５Ｌにより得られる左眼用画像Ｇ３０Ｌと、撮像素子１０５Ｒにより得られる右眼用画像Ｇ３０Ｒでは、被写体Ｔ１０の像がボケた状態で、それぞれ左側、右側に移動している。
ここで、状態Ｃ１における左眼用画像Ｇ１０Ｌから状態Ｃ２における左眼用画像Ｇ２０Ｌへの像移動量Δｘは、図３に示すズームレンズ１０３Ｒに係る焦点距離ｆ、角度Δω、及び撮像素子１０５Ｌの画素ピッチｄを用いて、次式（１）で得られる。
Δｘ＝ｆ × ｔａｎΔω ÷ ｄ …（１）
なお、図３に示す状態Ｃ２において、角度Δωは、ズームレンズ１０３Ｒの光軸Ａ２と、フォーカスレンズ１０２と光軸Ａ２の交点Ｐ２を通りズームレンズ１０３Ｒに入射する光線Ｂ２とのなす角の角度を示している。
続いて、上記のように像移動現象が発生する撮像光学系を備える観察装置において、フォーカスレンズを移動させることにより自動的に合焦させるオートフォーカス（ＡＦ）機能を実現させることを考える。オートフォーカス（ＡＦ）動作に伴い、フォーカスレンズが移動すると像移動現象が発生し得る。例えばＡＦ動作は、所定の対象領域（以下、ＡＦ測距領域と呼ぶ場合がある）を対象として、焦点を合わせるように（合焦するように）フォーカスレンズを移動させることで実行されるため、像移動現象が発生すると、ＡＦ動作が正常に機能しない恐れがある。図５は、ＡＦ動作時の像移動について説明するための説明図である。
図５に示す画像Ｇ１（例えば左眼用画像）では、画面中央にＡＦ測距領域Ｒ１が配置されており、被写体Ｔ１がＡＦ測距領域Ｒ１に含まれている。ここで、ＡＦ動作が開始されると、ＡＦ測距領域Ｒ１に含まれる被写体Ｔ１に合焦するようにフォーカスレンズが移動し、画像中の被写体Ｔ１（被写体像）が移動する。その結果、図５に示す画像Ｇ２のように、被写体Ｔ１が画面中央のＡＦ測距領域Ｒ１に含まれなくなってしまうと、被写体Ｔ１に合焦させることが出来ない（ＡＦ動作が正常に機能しない）恐れがある。
また、上記式（１）に示したように、被写体像の移動量（像移動量）は、結像光学系に係る焦点距離ｆに応じた大きさであるため、より長い焦点距離で観察可能な観察装置では、被写体に合焦させることがより困難となり得る。例えば、ズーム機能を有する観察装置は、長い焦点距離で観察可能な場合も多い。
そこで、上記事情を一着眼点にして本開示の一実施形態を創作するに至った。本実施形態によれば、ＡＦ動作に伴って被写体像が移動した場合であっても、被写体に合焦させることが可能である。図６は、本実施形態の概要を説明するための説明図である。
図６に示す画像Ｇ１は、図５に示す画像Ｇ１と同様である。ここで、ＡＦ動作が開始されると画像中の被写体Ｔ１が移動するが、本実施形態では、画像中の被写体Ｔ１の移動に伴いＡＦ測距領域が移動する。その結果、図６に示す画像Ｇ３のように、画像中の被写体Ｔ１がＡＦ測距領域Ｒ３に含まれるため、ＡＦ動作を継続することで被写体Ｔ１に合焦させることが可能となる。以下、本開示の一実施形態において、上記の効果を実現するための構成例を説明する。
＜＜２．構成＞＞
まず、図７は、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の機能構成の一例について説明する。図７は、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
図７に示すように、本実施形態に係る医療用観察装置１は、撮像装置１０と、当該撮像装置１０の動作に係る各種の制御処理、及び信号処理を行う制御装置２０と、を備える。なお、図７に示す例では、撮像装置１０と制御装置２０が１つの筐体に含まれる例を示している。
以下、撮像装置１０及び制御装置２０の構成についてより詳細に説明する。まず、撮像装置１０の構成について説明する。
撮像装置１０は、撮像光学系１０１と、撮像素子１０５Ｒと、撮像素子１０５Ｌと、を有する。なお、本説明では、便宜上、撮像素子１０５Ｒが右眼用画像を撮像し、撮像素子１０５Ｌが左眼用画像を撮像するものとして説明し、撮像素子１０５Ｒ、及び撮像素子１０５Ｌを合わせて撮像素子１０５と呼ぶ場合がある。
また、撮像装置１０は、その機能として、フォーカスレンズ駆動部１０７と、ズームレンズ駆動部１１１と、撮像素子駆動部１１５と、を有する。
撮像光学系１０１は、合焦用光学部材であるフォーカスレンズ１０２と、ズーム用光学部材であるズームレンズ１０３Ｒ、及びズームレンズ１０３Ｌとを含む。なお、以下では、ズームレンズ１０３Ｒ、及びズームレンズ１０３Ｌを合わせてズームレンズ１０３と呼ぶ場合がある。
また、図７では、代表的にフォーカスレンズ１０２、及びズームレンズ１０３のみを図示しているが、撮像光学系１０１は、他のレンズやフィルター等、各種の光学部材を含んでもよい。
フォーカスレンズ１０２は、撮像光学系１０１に含まれる対物光学系の一部であってもよい。また、ズームレンズ１０３Ｒ、及びズームレンズ１０３Ｌは、それぞれ撮像光学系１０１に含まれる２の結像光学系（右眼用の結像光学系、及び左眼用の結像光学系）の一部であってもよい。すなわち、図７に示すように、ズームレンズ１０３Ｒ、及びズームレンズ１０３Ｌは、フォーカスレンズ１０２により集光された光を、それぞれ撮像素子１０５Ｒ，撮像素子１０５Ｌの受光面上に結像させる。
フォーカスレンズ１０２は、撮像光学系１０１の合焦距離を調整するためのレンズである。フォーカスレンズ１０２は光軸上を移動可能に構成されており、フォーカスレンズ１０２の光軸上での位置が制御されることにより、撮像光学系１０１の合焦距離が調整される。なお、フォーカスレンズ１０２は、撮像光学系１０１の合焦距離を調整するための調整用光学部材の一例である。フォーカスレンズ１０２が移動することにより、左眼用の合焦距離、及び右眼用の合焦距離が同時に調整され得る。
ズームレンズ１０３は、撮像光学系１０１の倍率を調整するためのレンズである。ズームレンズ１０３は光軸上を移動可能に構成されており、ズームレンズ１０３の光軸上での位置が制御されることにより、撮像光学系１０１の倍率が調整される。なお、図７に示すように、ズームレンズ１０３Ｒ、及びズームレンズ１０３Ｌの光軸は互いに異なっている。
また、ズームレンズ１０３は、撮像光学系１０１の倍率を調整するための光学部材の一例である。本実施形態では、各結像光学系に含まれる少なくとも１つの光学部材の光軸上での位置が調整されることにより当該撮像光学系１０１の倍率が調整されればよく、倍率の調整のために移動可能に構成される光学部材の数及び種類は限定されない。
撮像素子１０５（撮像素子１０５Ｒ、及び撮像素子１０５Ｌ）は、観察光をその受光面で受光することにより、被写体を撮影する。具体的には、撮像素子１０５は、ホトダイオード等の受光素子が配列されてなる受光面を有し、当該受光面で観察光を受光することにより、光電変換により、当該観察光に対応する電気信号、すなわち被写体像に対応する電気信号である撮像信号を取得する。撮像素子１０５の構成は限定されず、撮像素子１０５としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の、各種の公知の撮像素子が用いられてよい。撮像素子１０５によって取得された撮像信号は、後述する制御装置２０の撮像信号処理部２１０に送信される。
フォーカスレンズ駆動部１０７は、例えばモータ、及び当該モータに対して駆動電流を供給するドライバ回路等によって構成され、フォーカスレンズ１０２を光軸に沿って移動させる。フォーカスレンズ駆動部１０７の動作は、図示しないフォーカスレンズ駆動制御部によって制御される。当該フォーカスレンズ駆動制御部は、ＣＰＵやＤＳＰ等の各種のプロセッサ、又はマイコン等によって構成され、フォーカスレンズ駆動部１０７の動作を制御する。当該フォーカスレンズ駆動制御部は、ＦＰＧＡ、ドライバＩＣ、及び／又は専用のＬＳＩ（すなわちＡＳＩＣ）等の各種の集積回路によって構成されてもよい。当該フォーカスレンズ駆動制御部の機能は、当該フォーカスレンズ駆動制御部を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより実現され得る。
具体的には、医療用観察装置１は、オートフォーカス（ＡＦ）機能を有している。後述する制御装置２０の制御部２４０によって所定のＡＦの方式に従って算出されるフォーカスレンズ１０２の移動量に従って、当該フォーカスレンズ駆動制御部によってフォーカスレンズ駆動部１０７の駆動が制御されることにより、当該移動量の分だけフォーカスレンズ１０２が移動し、撮像光学系１０１の合焦距離が調整される。
ズームレンズ駆動部１１１は、例えばモータ、及び当該モータに対して駆動電流を供給するドライバ回路等によって構成され、ズームレンズ１０３を光軸に沿って移動させる。ズームレンズ駆動部１１１の動作は、図示しないズームレンズ駆動制御部によって制御される。当該ズームレンズ駆動制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の各種のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子とがともに搭載されてなるマイコン等によって構成され、ズームレンズ駆動部１１１の動作を制御する。当該ズームレンズ駆動制御部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、及び／又は専用のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）（すなわちＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））等の各種の集積回路によって構成されてもよい。当該ズームレンズ駆動制御部の機能は、当該ズームレンズ駆動制御部を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより実現され得る。
具体的には、後述する制御装置２０の制御部２４０によって算出されるズームレンズ１０３の移動量に従って、当該ズームレンズ駆動制御部によってズームレンズ駆動部１１１の駆動が制御されることにより、当該移動量の分だけズームレンズ１０３が移動し、撮像光学系１０１の倍率が調整される。なお、撮像光学系１０１の倍率の調整のためにズームレンズ１０３以外の他の光学部材も移動可能に構成される場合であれば、当該ズームレンズ駆動制御部からの制御により、ズームレンズ駆動部１１１によって、当該他の光学部材も光軸上を移動してよい。
撮像素子駆動部１１５は、撮像素子１０５を駆動するためのドライバに対応する。撮像素子駆動部１１５は、所定のタイミングで撮像素子１０５に対して駆動信号（撮像素子１０５に搭載されるトランジスタ等を駆動するための信号）を供給することにより、撮像素子１０５に、撮影動作、リセット動作等の動作を所定のタイミングで実行させ、被写体像に対応する撮像信号を取得させる。なお、図示は省略するが、撮像素子駆動部１１５の動作を制御する撮像素子駆動制御部が、撮像装置１０又は制御装置２０に設けられ得る。撮像素子駆動制御部は、ＣＰＵやＤＳＰ等の各種のプロセッサ、又はマイコン等によって構成され、上記駆動信号を撮像素子１０５に供給するタイミングを撮像素子駆動部１１５に対して指示することにより、撮像素子駆動部１１５を介して、撮像素子１０５の駆動を制御する。なお、当該撮像素子駆動制御部の機能は、当該撮像素子駆動制御部を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより実現され得る。
医療用観察装置１では、撮影の開始及び終了は、スイッチ等の入力装置（図示せず）を介した術者による指示に従って制御され得る。具体的には、医療用観察装置１には、撮影を開始する旨の指示信号を入力するための入力装置が設けられており、当該入力装置を介した術者の指示に従って、上記撮像素子駆動制御部によって撮像素子１０５の駆動が制御されることにより、撮影の開始及び終了が実行され得る。
なお、上述したズームレンズ駆動制御部、フォーカスレンズ駆動制御部及び／又は撮像素子駆動制御部に対応する構成は、撮像装置１０に搭載されてもよいし、制御装置２０に搭載されてもよい。
以上、撮像装置１０の構成について説明した。続いて、制御装置２０の構成について説明する。制御装置２０は、その機能として、撮像信号処理部２１０と、制御部２４０と、記憶部２５０と、を有する。
制御装置２０は、例えば各種のプロセッサ及びメモリ等の記憶素子によって構成される。上記の制御装置２０の各機能は、制御装置２０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより実現される。
撮像信号処理部２１０は、撮像素子１０５によって取得された撮像信号に対して、ガンマ補正処理やホワイトバランスの調整処理等、被写体像を表示装置（図示せず）に表示するための各種の信号処理を行う。撮像信号処理部２１０によって各種の信号処理が施された後の右眼用撮像信号、及び左眼用撮像信号（以下、映像信号（Ｒ）、及び映像信号（Ｌ）と呼称する）が表示装置に送信され、当該表示装置において、当該映像信号（Ｒ）、及び映像信号（Ｌ）に基づいて被写体の立体的な３Ｄ映像が映し出される。また、撮像信号処理部２１０は、映像信号（Ｒ）、及び映像信号（Ｌ）を、後述する制御部２４０にも提供する。なお、以下の説明において、映像信号（Ｒ）、及び映像信号（Ｌ）を単に映像信号と呼称する場合もある。
制御部２４０は、撮像装置１０のＡＦ動作、ズーム動作に係る各種の制御を行う。制御部２４０の機能について、図８を参照して詳細に説明する。図８は、制御部２４０の機能構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、制御部２４０は、ＡＦ測距ゲート部２４１、ＡＦ測距部２４３、フォーカスレンズ移動量決定部２４５、ＡＦ測距領域特定部２４７、及びズーム動作制御部２４９としての機能を有する。
ＡＦ測距ゲート部２４１、ＡＦ測距部２４３、フォーカスレンズ移動量決定部２４５、及びＡＦ測距領域特定部２４７は、ＡＦ動作を制御するための機能である。制御部２４０は、ユーザ（例えば術者）によって入力されるＡＦ動作を行う旨の指示信号（ＡＦ指示信号）に従って、ＡＦ動作に係る一連の処理を実行する。当該ＡＦ指示信号は、例えばスイッチ等、医療用観察装置１に設けられる図示しない各種の入力装置を介して入力され得る。
制御部２４０が行うＡＦの方式は限定されないが、以下では、制御部２４０が行うＡＦの方式がコントラスト方式である例を説明する。コントラスト方式とは、撮像光学系１０１に含まれる合焦用の光学部材（図示する例ではフォーカスレンズ１０２）を移動させながら、被写体像のコントラストが最大になる当該光学部材の位置を探索し、当該コントラストが最大になる位置に当該光学部材を移動させることにより合焦動作を行う方式である。
ＡＦ測距ゲート部２４１は、撮像信号処理部２１０によって得られた映像信号、及びＡＦ測距領域特定部２４７により特定されるＡＦ測距領域に基づき、ＡＦ測距領域の画像データを抽出し、ＡＦ測距部２４３に提供する。なお、ＡＦ測距ゲート部２４１は、映像信号（Ｒ）、及び映像信号（Ｌ）のうちいずれか一方から、ＡＦ測距領域の画像データを抽出し、ＡＦ測距部２４３に提供してもよい。
ＡＦ測距部２４３は、ＡＦ測距領域の画像データに基づいて、撮像光学系１０１の合焦度合を示すＡＦ評価値を特定する。ＡＦ測距部２４３は、例えばＡＦ測距領域の画像データからコントラストを検出し、当該コントラストについての情報をフォーカスレンズ移動量決定部２４５に提供する。
フォーカスレンズ移動量決定部２４５は、ＡＦ測距部２４３によって検出されたコントラストについての情報に基づいて、フォーカスレンズ１０２の移動量を決定する。具体的には、フォーカスレンズ移動量決定部２４５は、前回ステップにおけるコントラストと、現在ステップにおけるコントラストと、に基づいて、当該コントラストがより大きくなる方向に所定の距離だけフォーカスレンズ１０２が光軸上を移動するように、当該フォーカスレンズ１０２の移動量を決定する。なお、最初のステップでは（前回ステップにおけるコントラストについての情報が存在しない場合には）、予め設定される所定の方向に所定の距離だけフォーカスレンズ１０２を移動させるように、当該フォーカスレンズ１０２の移動量が決定されればよい。
決定されたフォーカスレンズ１０２の移動量についての情報は、図示しないフォーカスレンズ駆動制御部に送信される。当該フォーカスレンズ駆動制御部によって、フォーカスレンズ駆動部１０７を介して、決定された移動量の分だけフォーカスレンズ１０２が移動される。
ＡＦ測距領域特定部２４７は、フォーカスレンズ１０２の位置または移動量に基づいて、ＡＦ動作のためのＡＦ測距領域を特定する。例えば、ＡＦ測距領域特定部２４７は、ＡＦ動作の開始からの移動積算値（移動量の一例）に基づいて、図３〜図６を参照して説明したＡＦ動作に伴う被写体像の像移動方向、及び像移動量を特定し、当該像移動方向、及び像移動量に基づいて、ＡＦ測距領域を特定してもよい。
また、ＡＦ測距領域特定部２４７は、ズーム動作制御部２４９から提供されるズーム動作に関係する情報にさらに基づいて像移動方向、及び像移動量を特定してもよい。図３，図４を参照して説明した式（１）のように、像移動量は、ズームレンズ１０３Ｒに係る焦点距離（ズーム動作に関係する情報の一例）に基づいて特定され得る。
例えば、ＡＦ測距領域特定部２４７は、ズーム動作に関係する情報と、フォーカスレンズ１０２を所定方向に所定量（例えばフォーカスレンズ１０２の最小移動単位）だけ移動させた場合の像移動方向、及び像移動量とが対応付けられたデータテーブルに基づいて、移動量を特定してもよい。係る場合、例えば後述する記憶部２５０に上記のデータテーブルが記憶されていてもよい。
また、ＡＦ測距領域特定部２４７は、例えば式（１）を用いて像移動方向、及び像移動量を算出してもよい。係る場合、式（１）における角度Δωと、フォーカスレンズの位置の対応に関する情報、及び撮像素子１０５の画素ピッチｄに関する情報が、例えば後述する記憶部２５０に記憶されていてもよい。
ＡＦ測距領域特定部２４７は、像移動方向、及び像移動量に基づいて、ＡＦ動作の開始時点におけるＡＦ測距領域から、当該像移動方向に、像移動量分だけ移動させた領域を、ＡＦ測距領域として特定して、ＡＦ測距領域の特定に関する情報をＡＦ測距ゲート部２４１へ提供してもよい。
なお、像移動方向、像移動量、及びＡＦ測距領域は、映像信号（Ｒ）、映像信号（Ｌ）のそれぞれについて特定されてもよいし、ＡＦ測距ゲート部２４１が抽出の対象とする一方の映像信号についてのみ特定されてもよい。
また、ＡＦ測距領域のサイズが予め定まっている場合、ＡＦ測距領域特定部２４７は、ＡＦ測距領域に係る位置を特定し、当該ＡＦ測距領域に係る位置の情報をＡＦ測距ゲート部２４１へ提供してもよい。
ズーム動作制御部２４９は、医療用観察装置１のズーム動作に係る各種の制御を行う。具体的には、医療用観察装置１には、ユーザ（例えば術者）によって、ズーム動作を行う旨の指示信号（ズーム指示信号）が入力され得る。当該ズーム指示信号は、例えばスイッチ等、医療用観察装置１に設けられる図示しない各種の入力装置を介して入力される。ズーム指示信号には、例えば倍率についての指示も含まれており、ズーム動作制御部２４９は、ズーム指示信号に基づいて、指示された倍率を実現し得るズームレンズ１０３の移動量を決定する。決定された移動量についての情報は、図示しないズームレンズ駆動制御部に送信される。当該ズームレンズ駆動制御部によって、ズームレンズ駆動部１１１を介して、決定された移動量の分だけズームレンズ１０３が移動されることにより、ユーザの指示に従って撮像光学系１０１の倍率が調整される。なお、撮像光学系１０１の倍率の調整のためにズームレンズ１０３以外の他の光学部材も移動可能に構成される場合であれば、ズーム動作制御部１２７は、当該他の光学部材の光軸上での移動量も併せて決定してよい。
また、ズーム動作制御部２４９はズーム指示信号に基づくズーム動作に関係する情報（例えばズーム動作後の倍率、またはズームレンズ１０３に係る焦点距離）をＡＦ測距領域特定部２４７へ提供する。
なお、図７に示す記憶部２５０は、制御装置２０の各構成が機能するためのプログラムやパラメータを記憶する。例えば、記憶部２５０は上述したデータテーブルを記憶していてもよい。
＜＜３．動作＞＞
以上、本実施形態の構成例について説明した。続いて、本実施形態の動作例について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態の動作例を示すフローチャートである。なお、図９では、本実施形態に係る処理の内、主に制御部２４０によるＡＦ動作の制御方法に関する処理を示している。
まず、図９に示すように、ユーザによるＡＦ指示信号が入力され、制御部２４０によりＡＦ動作が開始される（Ｓ１０２）。続いて、ＡＦ測距領域においてＡＦ評価値が特定される（Ｓ１０４）。なお、ＡＦ開始直後のＡＦ測距領域は、例えば予め設定される所定の領域であってもよく、当該ＡＦ測距領域に基づいて、ＡＦ評価値が特定されてもよい。
続いて、ＡＦ評価値に基づいて、合焦したか否かが判定される（Ｓ１０６）。合焦したと判定された場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、フォーカスレンズ１０２の移動は停止し、ＡＦ動作は終了する。
一方、合焦していないと判定された場合（Ｓ１０６においてＮＯ）、ＡＦ評価値に基づいて、フォーカスレンズ１０２の移動量が算出される（Ｓ１０８）。
続いて、ステップＳ１０８で算出された移動量に基づいて、ＡＦ開始からのフォーカスレンズ１０２の移動積算値（移動量の一例）と、移動方向が算出される（Ｓ１１０）。さらに、フォーカスレンズ１０２の移動積算値と移動方向に基づいて、像移動量と像移動方向が特定される（Ｓ１１２）。
さらに、像移動量と像移動方向に基づき、ＡＦ測距領域が特定される（Ｓ１１４）。続いて、フォーカスレンズ駆動制御部によってフォーカスレンズ駆動部１０７の駆動が制御されて、フォーカスレンズ１０２が移動する（Ｓ１１６）。
続いて、図９に示すように処理はステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１１４で特定されたＡＦ測距領域において、ＡＦ評価値が特定される。
以上説明した一連の処理が繰り返し実行されることにより、ＡＦ動作が実行される。なお、図９に示す動作は一例であって、本実施形態は係る例に限定されない。例えば、フォーカスレンズ１０２の移動は、ステップＳ１０８の後、ステップＳ１１６までのいずれの時点で行われてもよい。
＜＜４．変形例＞＞
以上、本開示の一実施形態を説明した。以下では、本開示の一実施形態の幾つかの変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本開示の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本開示の実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本開示の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本開示の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
＜４−１．変形例１＞
上記実施形態では、ＡＦ方式として、コントラスト方式が用いられる例を説明したが、他のＡＦ方式が用いられてもよい。以下では、変形例１として、他のＡＦ方式が用いられる場合について説明する。
（位相差方式が用いられる場合）
図７に示す医療用観察装置１において、ＡＦの方式として位相差方式が用いられた場合について説明する。位相差方式とは、観察光を受光面内の互いに異なる位置に結像させて得られた２つの被写体像の像間隔に基づいて被写体との距離を算出し、算出された当該被写体との距離に基づいて当該被写体に対して焦点が合うようにフォーカスレンズ１０２を移動させることにより合焦動作を行う方式のことである。
ＡＦの方式として位相差方式が適用された撮像システムは、図７に示す医療用観察装置１の構成において、制御部２４０におけるＡＦ動作に係る機能が変更されたものに対応する。具体的には、位相差方式が適用された撮像システムでは、例えば、図７に示す制御部２４０は、ＡＦ動作に係る処理として、機能２つの被写体像の像間隔を取得する処理、当該像間隔に基づいて被写体との距離を算出する処理、及び、算出された当該被写体との距離に基づいて当該被写体に対して焦点が合う位置までのフォーカスレンズ１０２の移動量を算出する処理、を実行する。
なお、位相差方式が用いられる場合には、撮像装置１０内に、撮影用の撮像素子１０５とは別に測距のために他の撮像素子が設けられてもよく、当該他の撮像素子によって得られた２つの被写体像に基づいてＡＦ動作が行われてもよい。あるいは、撮像素子１０５の受光面の中の一部に測距用の領域が確保されており、当該測距用の領域に対応する受光面において得られた２つの被写体像に基づいてＡＦ動作が行われてもよい。この場合には、１つの撮像素子１０５によって、被写体の撮影と、ＡＦ動作のための測距と、をともに行うことができるため、撮像装置１０の構成をより簡易なものとすることができる。
（デプスマップ方式が用いられる場合）
図７に示す医療用観察装置１において、ＡＦの方式としていわゆるデプスマップ方式が用いられた場合について説明する。デプスマップ方式とは、空間認識技術を用いたＡＦの方式であり、被写体像のぼけ具合（デフォーカス度合い）に基づいて被写体との距離を算出し、算出された当該被写体との距離に基づいて当該被写体に対して焦点が合うようにフォーカスレンズ１０２を移動させることにより合焦動作を行う方式のことである。
ＡＦの方式としてデプスマップ方式が適用された撮像システムは、図７に示す医療用観察装置１の構成において、制御部２４０におけるＡＦ動作に係る機能が変更されたものに対応する。具体的には、デプスマップ方式が適用された撮像システムでは、例えば、図７に示す制御部２４０は、ＡＦ動作に係る処理として、被写体像のデフォーカス度合いを検出する処理、検出された被写体像のデフォーカス度合いに基づいて被写体との距離を算出する処理、及び、算出された当該被写体との距離に基づいて当該被写体に対して焦点が合う位置までのフォーカスレンズ１０２の移動量を算出する処理、を実行する。
（三角測距方式が用いられる場合）
図７に示す医療用観察装置１において、ＡＦの方式としていわゆる三角測距方式が用いられた場合について説明する。三角測距方式とは、３Ｄステレオグラムの技術を用いたＡＦの方式であり、観察光を受光面内の互いに異なる位置に結像させて得られた２つの被写体像から得られる視差情報に基づいて三角測量の原理により被写体との距離を算出し、算出された当該被写体との距離に基づいて当該被写体に対して焦点が合うようにフォーカスレンズ１０２を移動させることにより合焦動作を行う方式のことである。
ＡＦの方式として三角測距方式が適用された撮像システムは、図７に示す医療用観察装置１の構成において、制御部２４０におけるＡＦ動作に係る機能が変更されたものに対応する。具体的には、三角測距方式が適用された撮像システムでは、例えば、図７に示す制御部２４０は、ＡＦ動作に係る処理として、２つの被写体像から視差情報を取得する処理、当該視差情報及び基線距離（２つの被写体像の結像位置に対応する受光素子間の距離）に基づいて三角測量の原理に基づいて被写体との距離を算出する処理、及び、算出された当該被写体との距離に基づいて当該被写体に対して焦点が合う位置までのフォーカスレンズ１０２の移動量を算出する処理、を実行する。
なお、三角測距方式が用いられる場合には、撮像装置１０内に、撮影用の撮像素子１０５とは別に測距のために他の撮像素子が設けられてもよく、当該他の撮像素子によって得られた２つの被写体像に基づいてＡＦ動作が行われてもよい。あるいは、撮像素子１０５の受光面の中の一部に測距用の領域が確保されており、当該測距用の領域に対応する受光面において得られた２つの被写体像に基づいてＡＦ動作が行われてもよい。この場合には、１つの撮像素子１０５によって、被写体の撮影と、ＡＦ動作のための測距と、をともに行うことができるため、撮像装置１０の構成をより簡易なものとすることができる。
＜４−２．変形例２＞
上記実施形態では、像移動に関する情報（像移動量、及び像移動方向）がＡＦ動作の制御に用いられる例を説明したが、本実施形態は係る例に限定されない。例えば、制御部２４０により特定された像移動に関する情報が、撮像信号処理部２１０による信号処理に用いられてもよい。
例えば、図７に示す撮像信号処理部２１０は、像移動に関する情報に基づいて、表示に用いられる画像をシフト（移動）させてもよい。特に、撮像信号処理部２１０から出力される、映像信号（Ｒ）、または映像信号（Ｌ）のみが表示に用いられる２Ｄ表示が行われる場合、例えば像移動に関する情報に基づいて、画像全体をシフトすることにより、被写体（観察対象）を画像の中心で観察することが可能となる。
＜＜５．ハードウェア構成＞＞
以上、本開示の実施形態を説明した。最後に、図１０を参照して、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成について説明する。図１０は、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。なお、図１０に示す情報処理装置９００は、例えば、医療用観察装置１、制御装置２０を実現し得る。本実施形態に係る医療用観察装置１、制御装置２０による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現されてもよい。
図１０に示すように、情報処理装置９００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０３及びホストバス９０４ａを備える。また、情報処理装置９００は、ブリッジ９０４、外部バス９０４ｂ、インタフェース９０５、入力装置９０６、出力装置９０７、ストレージ装置９０８、ドライブ９０９、接続ポート９１１、通信装置９１３、及びセンサ９１５を備える。情報処理装置９００は、ＣＰＵ９０１に代えて、又はこれとともに、ＤＳＰ若しくはＡＳＩＣ等の処理回路を有してもよい。
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って情報処理装置９００内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ９０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ９０２は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。ＣＰＵ９０１は、例えば、制御部２４０を形成し得る。
ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２及びＲＡＭ９０３は、ＣＰＵバスなどを含むホストバス９０４ａにより相互に接続されている。ホストバス９０４ａは、ブリッジ９０４を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９０４ｂに接続されている。なお、必ずしもホストバス９０４ａ、ブリッジ９０４および外部バス９０４ｂを分離構成する必要はなく、１つのバスにこれらの機能を実装してもよい。
入力装置９０６は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ及びレバー等、ユーザによって情報が入力される装置によって実現される。また、入力装置９０６は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器であってもよい。さらに、入力装置９０６は、例えば、上記の入力手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などを含んでいてもよい。情報処理装置９００のユーザは、この入力装置９０６を操作することにより、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
出力装置９０７は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で形成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプ等の表示装置や、スピーカ及びヘッドホン等の音声出力装置や、プリンタ装置等がある。出力装置９０７は、例えば、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
ストレージ装置９０８は、情報処理装置９００の記憶部の一例として形成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９０８は、例えば、ＨＤＤ等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等により実現される。ストレージ装置９０８は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。このストレージ装置９０８は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ及び外部から取得した各種のデータ等を格納する。上記ストレージ装置９０８は、例えば、記憶部２５０を形成し得る。
ドライブ９０９は、記憶媒体用リーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９０９は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０３に出力する。また、ドライブ９０９は、リムーバブル記憶媒体に情報を書き込むこともできる。
接続ポート９１１は、外部機器と接続されるインタフェースであって、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などによりデータ伝送可能な外部機器との接続口である。
通信装置９１３は、例えば、ネットワーク９２０に接続するための通信デバイス等で形成された通信インタフェースである。通信装置９１３は、例えば、有線若しくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１３は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ又は各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１３は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。
なお、ネットワーク９２０は、ネットワーク９２０に接続されている装置から送信される情報の有線、または無線の伝送路である。例えば、ネットワーク９２０は、インターネット、電話回線網、衛星通信網などの公衆回線網や、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を含む各種のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含んでもよい。また、ネットワーク９２０は、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの専用回線網を含んでもよい。
以上、本実施形態に係る情報処理装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて実現されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより実現されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
なお、上述のような本実施形態に係る情報処理装置９００の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、ＰＣ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
＜＜６．むすび＞＞
以上説明したように、本開示の実施形態によれば、１の対物レンズと、対物レンズの光軸とは異なる光軸を有し、対物レンズにより集光された光を結像させる光学系と、を含む撮像光学系を備える観察装置において、オートフォーカス機能を実現することが可能である。
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。
例えば、上記実施形態では、撮像光学系が、右眼用、及び左眼用の結像光学系を含む例を説明したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、撮像光学系は、対物光学系の光軸と異なる光軸を有する、より多数の結像光学系を含んでもよいし、１の結像光学系のみを含んでもよい。
また、上記実施形態では、本技術が医療用観察装置としてビデオ顕微鏡装置を有する医療用観察システムに適用される例を説明したが、本技術は係る例に限定されない。例えば、本技術は内視鏡システムにも適用され得る。係る場合、図７を参照して説明した撮像装置１０が内視鏡システムのカメラヘッドに相当し、制御装置２０が内視鏡システムのＣＣＵ（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に相当し得る。
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。
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）
被写体からの光を集光する対物光学系と、前記対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、前記対物光学系により集光された光を結像させる２の結像光学系と、を含む撮像光学系と、
前記対物光学系に含まれる合焦用光学部材を移動させることにより、オートフォーカス動作を実行させる制御部と、
を備える、医療用観察装置。
（２）
前記制御部は、前記合焦用光学部材の位置または移動量に基づいて、前記オートフォーカス動作のための測距領域を特定する、前記（１）に記載の医療用観察装置。
（３）
前記制御部は、前記合焦用光学部材の位置または移動量に基づいて、前記オートフォーカス動作に伴う被写体像の像移動方向、及び像移動量を特定し、前記像移動方向、及び前記像移動量に基づいて、前記測距領域を特定する、前記（２）に記載の医療用観察装置。
（４）
前記制御部は、前記２の結像光学系に含まれるズーム用光学部材を移動させることにより、ズーム動作をさらに実行させ、前記ズーム動作に関係する情報にさらに基づいて、前記像移動方向、及び前記像移動量を特定する、前記（３）に記載の医療用観察装置。
（５）
前記制御部は、前記ズーム動作に関係する情報と、前記合焦用光学部材を所定方向に所定量だけ移動させた場合の像移動方向、及び像移動量と、が対応付けられたデータテーブルに基づいて、前記像移動量を特定する、前記（４）に記載の医療用観察装置。
（６）
前記ズーム動作に関係する情報は、前記結像光学系に係る焦点距離、または前記結像光学系に係る倍率のうち、いずれか一方を含む、前記（４）または（５）に記載の医療用観察装置。
（７）
前記医療用観察装置は、前記像移動方向、または前記像移動量に基づいて、信号処理を行う撮像信号処理部をさらに備える、前記（３）〜（６）のいずれか一項に記載の医療用観察装置。
（８）
被写体からの光を集光する対物光学系と、前記対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、前記対物光学系により集光された光を結像させる２の結像光学系と、を含む撮像光学系における前記対物光学系に含まれる合焦用光学部材を移動させることによりオートフォーカス動作をプロセッサが実行させること、を含む制御方法。
１ 医療用観察装置
１０ 撮像装置
２０ 制御装置
１０１ 撮像光学系
１０２ フォーカスレンズ
１０３ ズームレンズ
１０５ 撮像素子
１０７ フォーカスレンズ駆動部
１１１ ズームレンズ駆動部
１１５ 撮像素子駆動部
２１０ 撮像信号処理部
２４０ 制御部
２４１ 測距ゲート部
２４３ 測距部
２４５ フォーカスレンズ移動量決定部
２４７ 測距領域特定部
２４９ ズーム動作制御部
２５０ 記憶部

Claims (4)

  1. 被写体からの光を集光する対物光学系と、前記対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、前記対物光学系により集光された光を結像させる２の結像光学系と、を含む撮像光学系と、
    前記対物光学系に含まれる合焦用光学部材を移動させることにより、オートフォーカス動作を実行させ、さらに、前記２の結像光学系に含まれるズーム用光学部材を移動させることにより、ズーム動作を実行させる制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記ズーム動作に関係する情報であって、前記２の結像光学系に係る焦点距離または倍率を含む前記情報と、前記合焦用光学部材を所定方向に所定量だけ移動させた場合の像移動方向、及び像移動量とに基づいて、前記オートフォーカス動作に伴う被写体像の像移動方向、及び像移動量を特定し、前記像移動方向、及び前記像移動量に基づいて、前記オートフォーカス動作のための測距領域を特定する、
    医療用観察装置。
  2. 前記制御部は、前記ズーム動作に関係する情報と、前記合焦用光学部材を所定方向に所定量だけ移動させた場合の像移動方向、及び像移動量と、が対応付けられたデータテーブルまたは数式に基づいて、前記像移動量を特定する、請求項１に記載の医療用観察装置。
  3. 前記医療用観察装置は、前記像移動方向、または前記像移動量に基づいて、信号処理を行う撮像信号処理部をさらに備える、請求項１に記載の医療用観察装置。
  4. 被写体からの光を集光する対物光学系と、前記対物光学系の光軸とは異なる光軸を有し、前記対物光学系により集光された光を結像させる２の結像光学系と、を含む撮像光学系における前記対物光学系に含まれる合焦用光学部材を移動させることによりオートフォーカス動作をプロセッサが実行させ、さらに、前記２の結像光学系に含まれるズーム用光学部材を移動させることにより、ズーム動作をプロセッサがさらに実行させること、を含み、
    前記ズーム動作に関係する情報であって、前記２の結像光学系に係る焦点距離または倍率を含む前記情報と、前記合焦用光学部材を所定方向に所定量だけ移動させた場合の像移動方向、及び像移動量と、が対応付けられたデータテーブルまたは数式に基づいて、前記オートフォーカス動作に伴う被写体像の像移動方向、及び像移動量が特定され、前記像移動方向、及び前記像移動量に基づいて、前記オートフォーカス動作のための測距領域が特定される、
    制御方法。
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