JP3429529B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents

手術用顕微鏡

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正煕 金田
豊治 榛澤
進 高橋
伸章 安久井
克行 斉藤
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、術部等の被観察部を撮
像する撮像手段およびこの撮像手段による画像を表示す
る表示手段を備えた手術用顕微鏡に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、手術方法、手術用具の発達に伴
い、微細な手術いわゆる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た。マイクロサージャリーに
は、眼科や脳神経外科に例を見るように、術部を拡大観
察するための観察光学系を有する鏡体を備えた手術用顕
微鏡が用いられる。 【0003】一般に手術用顕微鏡は、術部を拡大観察す
るための顕微鏡からなる鏡体と、この鏡体を所望の位
置、角度に移動し保持するための顕微鏡支持装置とで構
成されている。 【0004】また、手術用顕微鏡において、対物光学系
を備えた観察光学系と撮像手段とを備えたものも、例え
ば特開平3−39711号公報で知られている。これは
対物光学系による被観察体の結像位置に受光面を有する
撮像手段を有しており、撮像手段によって撮像された像
を表示手段としてのディスプレイに表示し、ディスプレ
イに表示された画像を観察できるようにしたものであ
る。 【0005】また、東独特許第259265号において
は、撮像手段によって得た画像を術者の頭部に取り付け
たヘッドマウントディスプレイやテレビモニタに表示
し、術者は反射鏡を利用してそれぞれ右眼、左眼のモニ
ター像を観察できるようにしたものである。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手術用
顕微鏡は接眼部に両眼を付け、被観察部としての術部を
観察する際に、その術部の位置と観察方向(視線)が異
なるため、慣れないと感覚がつかめないという問題があ
る。 【0007】また、ヘッドマウントディスプレイは前述
のような問題は解決できるが、術者自身と術部との距離
感覚が得られないため操作上の問題がある。本発明は、
前記事情に着目してなされたもので、その目的とすると
ころは、術者は術部の方向に視線があり、術者自身と術
部との距離感覚が得られ、違和感なく作業できる手術用
顕微鏡を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段および作用】本発明は前記
目的を達成するために、被検体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記被検体の画像を表示
可能な表示手段と、前記表示手段に表示される前記被検
体の画像に基づく前記被検体の虚像を観察者が観察可能
な観察部を有する観察手段と、前記観察手段に設けられ
前記表示手段に表示された前記被検体の画像を前記観察
部に投影する投影光学系と、前記撮像手段により撮像さ
れる前記被検体の被撮像位置を検出可能な撮像位置検出
手段と、前記観察者が認知する前記被検体の虚像の位置
と前記被撮像位置とを一致するように、前記投影光学系
により前記観察部に対して投影される投影像の位置を変
更する投影変更手段とを具備したことにある。 【0009】したがって、術者は表示手段に表示された
立体画像を観察しながら術部の手術ができるとともに、
術者は観察眼から術部までの距離と観察眼からモニタ像
までの距離を等しく感じる。 【0010】 【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説
明する。図1および図2は第1の実施例を示す。1は鏡
体で、この内部には立体撮像光学系2が設けられてい
る。立体撮像光学系2は、一対の対物レンズ3L,3
R、一対の変倍光学系4L,4R、一対の結像レンズ5
L,5Rおよび撮像手段としての撮像装置6L,6Rが
被観察部としての術部7に向かって斜めに配設されて構
成されている。 【0011】撮像装置6L,6Rは、色分解プリズムと
R撮像素子、G撮像素子、B撮像素子とから構成され、
このRGBの画像情報信号は画像生成回路によって画像
信号に変換され、表示手段としての後述するモニタ10
L,10Rに画像として表示されるようになっている。 【0012】前記鏡体1の一側部には鏡筒8が一体に設
けられ、この鏡筒8には左右瞳の間隔Sに調整可能な接
眼部9L,9Rが設けられているとともに、前記撮像装
置6L,6Rで得られた画像を表示するモニタ10L,
10Rが設けられている。 【0013】さらに、鏡筒8の内部には術者の内向角を
術部7に一致させ、かつモニタ10L,10Rに表示さ
れた画像を接眼部9L,9Rに導くミラー11L,11
Rおよびミラー11L,11Rと術部7の距離Lに等し
い位置にモニタ像の虚像を結ぶ投影レンズ12L,12
Rが配設され、左右一対の投影光学系13L,13Rを
構成している。 【0014】このように構成された手術用顕微鏡によれ
ば、術者は観察眼14L,14Rから術部7までの距離
Pと観察眼14L,14Rからモニタ像までの距離を等
しく感じる。また、射出瞳径Eをφ25mm以上、左右
瞳の間隔Sを65mmとすれば、眼幅を調整なしに術者
はだれでも観察が可能となる。 【0015】したがって、術者は術部7の方向に視線が
あっていて、かつ裸眼で術部7を見た場合の距離感と等
しく感じるため違和感がなく作業ができる。図3および
図4は第2の実施例を示し、手術室15の天井等に支持
された支持シャフト16には手術用顕微鏡の鏡体17が
取付けられており、この鏡体17には立体撮像光学系
(図示しない)が内蔵されている。 【0016】術者の頭部18にはヘッドマウントディス
プレイ19が装着され、このディスプレイ19には鏡体
17内の撮像素子(図示しない)によって得られた画像
を映し出すモニタ20およびモニタ20に対して対向
し、駆動手段21によって移動自在な投影レンズ22が
設けられている。 【0017】さらに、ヘッドマウントディスプレイ19
の前部には投影レンズ22と対向するミラー23および
術者の眼に対向するミラー24が設けられ、術者はミラ
ー23,24および投影レンズ22を介してモニタ20
に表示された画像を観察できるようになっている。ま
た、術部25の近傍には超音波位置センサの発信部26
が設置され、ヘッドマウントディスプレイ19の前部に
は受信部27が取付けられている。 【0018】術者は頭部18にヘッドマウントディスプ
レイ19を装着し、このディスプレイ19によって観察
しながら手術を行う場合、術部25の近傍に設置した発
信部26とヘッドマウントディスプレイ19に設けられ
た受信部27とからなる超音波位置センサによって距離
を検出し、距離算出部28によって術部25と術者の眼
との距離を算出する。そして、算出した距離に応じて駆
動手段21により投影レンズ22を前後方向に移動し、
術者へのモニタ虚像の提供位置を変えることができる。 【0019】また、術者はヘッドマウントディスプレイ
19を装着時でも術部25との相対距離変化が感じら
れ、実際の距離感覚が得られる。図5〜図7は開示例を
示すもので、図5は手術用顕微鏡の鏡体31であり、こ
の鏡体31には1つの対物レンズ32、一対の結像レン
ズ34L,34Rおよび撮像手段としての撮像装置35
L,35Rが被観察部としての術部36側から順に配設
されて構成されている。 【0020】撮像装置35L,35Rは、色分解プリズ
ムとR撮像素子、G撮像素子、B撮像素子とから構成さ
れ、このRGBの画像情報信号は画像生成回路であるプ
ロセッサ37L,37Rを含む画像処理部33に接続さ
れている。 【0021】さらに、プロセッサ37L,37Rは、左
右像における重なり位置(視差の生じていない部分)を
検出すべく認識回路からなる画像一致部分検出回路38
と左右の画像における動きを検出すべく動き検出回路3
9L,39Rと視差算出回路40および立体感可変演算
回路41が接続され、プロセッサ37L,37Rから画
像信号が伝送される。 【0022】視差算出回路40にはさらに画像一致部分
検出回路38の位置信号出力と動き検出回路39L,3
9Rの位置信号出力が入力されるように接続されてい
る。さらに、立体感可変演算回路41には視差算出回路
40による演算出力とメモリ42からの可変データβが
入力される。 【0023】図7は画像処理作用を示すもので、画像一
致部分検出回路38によって左眼用の像43Lと右眼用
の像43Rの左右像を合成し、その合成像44の左右の
像における動きを動き検出回路39L,39Rによって
検出して対応点を調べる。ここで、dは左右像のずれの
距離であり、左眼用の像43Lに対して右眼用の像43
Rは破線で示すようにずれている。片方の像を基準にし
た対応点間の距離dを視差算出回路40による演算出力
とメモリ42からの可変データβによってそれぞれβ倍
に拡大すると、45に示すように、ずれ量はd×βとな
る。さらに、左眼用の像45Lと右眼用の像45Rを分
離することによって大きな立体感が得られる。つまり、
46は融像した像の変化を示すもので、例えば、三角錘
の像がβ倍になる。 【0024】立体感を変えるためには、従来はミラー、
プリズムなどの移動または回転が必要で、光学系の移動
機構が必要であるが、前述のように構成することによ
り、光学系の移動機構が不要となり、その分だけ鏡体の
小形化が図られ、手術作業空間が広くなるとともに、操
作性を向上できる。 【0025】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の手術用顕
微鏡は、撮像手段により撮像された被検体の像は表示手
段に画像として表示され、表示手段に表示される画像は
投影光学系を介して観察部に投影され、術者は観察部を
介して観察することで表示手段に表示された被検体の画
像を虚像として認知することができる。また、投影変更
手段は撮像位置検出手段により検出される被検体の被撮
像位置に応じて、観察部に対して投影光学系により投影
される投影像の投影位置及び大きさの変更を行うこと
で、術者が認知する虚像の位置と被検体の被撮像位置と
を略一致させることができる。即ち、術者の観察方向が
被検体の被撮像位置に対してずれたときでも、虚像の位
置を被検体の位置に略一致するように変更することで、
術者は常に実際の被検体の位置を認知することができ
る。従って、術者自身と術部との距離間隔が得られ違和
感無く作業できる手術用顕微鏡を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施例に係わる手術用顕微鏡の
概略的平面図。 【図2】同実施例に係わる手術用顕微鏡の概略的側面図
および正面図。 【図3】本発明の第2の実施例に係わる手術用顕微鏡と
ヘッドマウントディスプレイの構成図。 【図4】同実施例の電気系の構成図。 【図5】手術用顕微鏡の開示例1を示す構成図。 【図6】同開示例の電気系のブロック図。 【図7】同開示例の作用説明図。 【符号の説明】 1…鏡体 2…立体撮像光学系 3L,3R…対物レンズ 4L,4R…変倍レンズ 6L,6R…撮像装置 10L,10R…モニタ 13L,13R…投影光学系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 宏 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 金田 正煕 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 榛澤 豊治 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 高橋 進 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 安久井 伸章 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 克行 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大明 義直 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−324409(JP,A) 特開 昭63−240851(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 21/00 A61B 19/00 506

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 被検体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段により撮像された前記被検体の画像を表示
    可能な表示手段と、 前記表示手段に表示される前記被検体の画像に基づく前
    記被検体の虚像を観察者が観察可能な観察部を有する観
    察手段と、 前記観察手段に設けられ前記表示手段に表示された前記
    被検体の画像を前記観察部に投影する投影光学系と、 前記撮像手段により撮像される前記被検体の被撮像位置
    を検出可能な撮像位置検出手段と、 前記観察者が認知する前記被検体の虚像の位置と前記被
    撮像位置とを一致するように、前記投影光学系により前
    記観察部に対して投影される投影像の位置を変更する投
    影変更手段と、 を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
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