JP4721981B2

JP4721981B2 - 立体顕微鏡

Info

Publication number: JP4721981B2
Application number: JP2006217083A
Authority: JP
Inventors: 勝重中村
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: JP2008036277A; EP1887403B1; US20110170178A1; US8144393B2; EP1887403A1; US20080037113A1

Description

本発明は立体顕微鏡、特に取外し自在な助手用カメラを有する立体顕微鏡に関するものである。

脳神経外科等において使用される立体顕微鏡は、術部から反射された右目用及び左目用の光束を、顕微鏡本体の下部に形成された光束取入口より内部に取り入れ、対物光学系、ズーム光学系、接眼光学系を介して主術者の２つの瞳に導き、術部の光学像を肉眼により観察できるようになっている。

また、手術は主術者だけでなく、助手も協力して行われるため、立体顕微鏡の顕微鏡本体の側面には助手用の側視鏡が一般に取付けられ、助手は側視鏡から術部の光学像を肉眼で観察しながら手術の補助が行えるようになっている（特許文献１）。

側視鏡は顕微鏡本体内の左右の光束のうち、一本だけをビームスプリッタにより側視鏡へ導き、術部の光学像を観察できるようになっている。一本の光束しか導かないため、側視鏡では立体観察をすることができない。また、側視鏡は顕微鏡本体の側面に一体的に取付けられているため、主術者が顕微鏡本体を傾けたりすると、側視鏡も一緒に動くこととなり、助手は常に主術者による顕微鏡本体の操作を気にしなければならない。

そこで、近年では、対物光学系及びズーム光学系を備えた立体撮影カメラにより、術部の光学像を電子映像に変換し、それを立体撮影カメラとは別に独立して支持された複数のステレオビュア（立体表示装置）にリアルタイムで表示して、主術者及び助手が、それぞれのステレオビュアを観察しながら、手術が行えるようにした装置が開発されている（特許文献２）。この装置によれば、主術者も助手も立体的に術部を同時に観察でき、主術者が立体撮影カメラを傾けても、助手が見ているステレオビュアは、それとは別に独立して支持されているため、ステレオビュアが傾くことはなく、助手は安心して立体撮影カメラで撮影された電子映像を観察することができる。
特開平１１−２４４３０１号公報特開２００１−１１７０４９号公報

しかしながら、従来のように、専用の立体撮影カメラで術部を撮影し、その電子映像を、個々に設けられたステレオビュアで、主術者と助手が個々に観察する装置では、立体撮影カメラに接眼光学系がないため、主術者が術部の光学像を肉眼により観察したくてもできない。本来、主術者側には不都合はなく、助手側だけの都合で、主術者側も電子映像の観察を強いられるため、主術者側には以前のように術部の光学像を肉眼で観察したいという要望がある。

そこで、主術者は以前のように顕微鏡本体の接眼光学系から術部の光学像を肉眼で観察でき、助手だけが助手用カメラで撮影した術部の電子映像を専用のステレオビュアで観察可能にした立体顕微鏡の開発が望まれている。

特に、助手は主術者の側方に位置し、主術者とは術部を観察する方向が９０°相違するため、助手用カメラを顕微鏡本体内に組み込むと、主術者用の一対の光束と、助手用の一対の光束とがそれぞれ直交し、合計４本の光束を顕微鏡本体内において光学的に処理しなければならず、顕微鏡本体の内部構造が複雑化し、製造が困難となる。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、助手用カメラを顕微鏡本体の内部へ組み込まずに済み、主術者は術部の光学像を肉眼で観察できながら、助手は術部の電子映像をステレオビュアで観察することができる立体顕微鏡を提供するものである。

請求項１記載の発明は、対物光学系、ズーム光学系、接眼光学系を有する顕微鏡本体を備え、接眼光学系から主術者用の方向性での両眼視差を有する一対の光学像が得られる立体顕微鏡において、前記顕微鏡本体の光束取入口に対して、主術者とは角度が９０°異なる助手用の方向性での両眼視差を有する一対の電子映像を撮影可能な助手用カメラが、取外し可能な状態で取付けられ、前記顕微鏡本体は、先端リンクの下端部に取付けられた支持アームに回転自在に取付けられ、前記先端リンクの前記下端部に取付け自在な保持アームを設け、該保持アームの下端に上下反転自在なステレオビュアを、前記顕微鏡本体の助手側又は逆側に位置するように支持し、該助手用カメラから顕微鏡本体とは別に設置された前記ステレオビュアに対して助手用の一対の電子像を出力可能にしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、助手用カメラが、顕微鏡本体とは別の対物光学系及びズーム光学系を独立して有していることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、顕微鏡本体には、対物光学系、ズーム光学系、接眼光学系が備えられているため、主術者は接眼光学系から主術者の方向性での両眼視差を有する一対の光学像を左右の瞳に導き、肉眼により術部を立体的に観察することができる。顕微鏡本体には本来の光学系が備えられているだけで、その他の複雑な光学系が組み込まれないため、構造が簡単で、製造が容易である。助手がステレオビュアで術部の電子映像を観察する場合には、助手用カメラを顕微鏡本体の光束取入口に取付ける。そして、助手が観察する方向性での両眼視差を有する一対の電子映像を撮影し、それをステレオビュアに出力して表示することができる。従って、助手はステレオビュアで主術者とは異なる方向で術部を立体的に観察することができる。また、助手用カメラで得られる一対の電子映像の両眼視差の方向性が、主術者用の一対の光学像の両眼視差の方向性と９０°相違しているため、助手の一般的な観察方向に対応し、助手が利用しやすい。

請求項２記載の発明によれば、助手用カメラが顕微鏡本体とは別の対物光学系及びズーム光学系を独立して有しているため、それらを主術者側の顕微鏡本体と連動させることも、独立して駆動させることもでき、助手にとって、都合の良い、操作を行うことができる。

助手用カメラを顕微鏡本体の内部へ組み込まずに済み、主術者は術部の光学像を肉眼で観察できながら、助手は術部の電子映像をステレオビュアで観察することができる立体顕微鏡を提供するという目的を、対物光学系、ズーム光学系、接眼光学系を有する顕微鏡本体を備え、接眼光学系から主術者用の方向性での両眼視差を有する一対の光学像が得られる立体顕微鏡において、前記顕微鏡本体の光束取入口に対して、主術者とは異なる助手用の方向性での両眼視差を有する一対の電子映像を撮影可能な助手用カメラが、取外し可能な状態で取付けられ、該助手用カメラから顕微鏡本体とは別に設置されたステレオビュアに対して助手用の一対の電子像を出力可能にしたことで、実現した。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。尚、図中、Ａ方向が主術者Ｄ１の観察方向であり、その反対のＢ方向が対向位置にいる対向者Ｄ２の観察方向である。このＡ、Ｂ方向を前後方向とし、主術者Ｄ１側を前側、その反対を後側とする。Ａ方向から見た場合の右側９０°位置からのＣ方向が右側の助手Ｄ３の観察方向であり、その反対側のＤ方向が図示せぬ左側の助手の観察方向である。このＣ、Ｄ方向を左右方向とし、主術者Ｄ１から見た方向で、右側と左側を判断する。

符号１は、手術室のフロアに設置されたスタンド装置の先端リンクを示しており、この先端リンク１は垂直状態を維持したまま任意の位置に移動させることができる。

この先端リンク１の下端部２には、概略コ字型の支持アーム３が取付けられており、該支持アーム３の下端部に電磁クラッチ４を介して立体顕微鏡５が支持されている。立体顕微鏡５は電磁クラッチ４部分の支持構造により、軸αを中心に前後（θ１方向）に回転可能であると共に、左右（θ２方向）に傾くことができる。立体顕微鏡５は、顕微鏡本体６と助手用カメラ７とから構成されている。

顕微鏡本体６の右側には、右側に位置する助手Ｄ３用のステレオビュアＳ１が支持されている。このステレオビュアＳ１は先端リンク１の下端部２から延びる保持アーム８により支持されている。ステレオビュアＳ１自体は、公知のもので、内部に一対の表示画面（小型ＬＣＤ）を備え、そこに表示された術部Ｔの観察方向Ｃからの一対の電子映像Ｅ１を接眼部で見ることにより、術部Ｔを立体的に観察することができる（例えば、特許第２６０７８２８号参照）。

更に、顕微鏡本体６の後側には、対向者Ｄ２用のステレオビュアＳ２が支持されている。このステレオビュアＳ２も先端リンク１の下端部２から延びる保持アーム９により支持されている。ステレオビュアＳ２も、内部に一対の表示画面を備え、そこに表示された術部Ｔの観察方向Ｂからの電子映像Ｅ２を接眼部で見ることができる。

顕微鏡本体６の主術者Ｄ１側の下部には、術部Ｔからの光束Ｌ１を取り入れる光束取入口１０が形成されている。光束取入口１０とは反対側の上部には、上下方向にチルト可能な可変鏡筒１１が設けられ、この可変鏡筒１１には目幅調整可能な一対の接眼部１２が設けられている。

そして、顕微鏡本体６の後端の上部には、対向者用カメラ１３が上方へ突出した状態で形成されている。また、顕微鏡本体６の光束取入口１０には、概略Ｌ型の助手用カメラ７が取付けられている。

次に、光学系について説明する。顕微鏡本体６は、術部Ｔを真上から観察するもので、術部Ｔには図示せぬ照明手段からの照明光があてられる。図１中、術部Ｔは、その方向性を示すために十字クロスの一方端に矢印を、他方端に丸印を有するマークで示されている。

術部Ｔで反射された光束のうち、左右一対の光束Ｌ１は、顕微鏡本体６の光束取入口１０に対して下側から縦向き方向で導入される。この光束Ｌ１は、助手用カメラ７側のプリズム１４の非反射部を通過して、顕微鏡本体６の光束取入口１０内に導入される。助手用カメラ７側の光学系は後述することとし、顕微鏡本体６側の光学系を先に説明する。

主術者Ｄ１の観察方向Ａで、顕微鏡本体６により術部Ｔを立体観察をするには、左右方向で所定の両眼視差を有する一対の光学像Ｋが必要になるため、左右方向での一対の光束Ｌ１を顕微鏡本体６内に導入している。

顕微鏡本体６内に導入された光束Ｌ１は、３枚のレンズ１５、１６、１７から構成された縦向きの対物光学系１８で焦点調整される。対物光学系１８を経た光束Ｌ１はプリズム１９により後側へ反射され、水平方向で並列した２系統のズーム光学系２０に導かれる。各ズーム光学系２０は、小径のレンズの間に移動自在な更に小径な一対のレンズを配した構造で、ズーム光学系２０自体の上下寸法は小さくなっている。

ズーム光学系２０を通過した光束Ｌ１は、プリズム２１とビームスプリッタ２２により前側へ折り返され、２つのレンズ２３、２４を通過した後、可変鏡筒１１側の接眼光学系２５に至り、接眼部１２で結像する。従って、主術者Ｄ１は自分の観察方向Ａから見て、左右方向で所定の両眼視差を有する一対の光学像Ｋが得られ、それを左右の瞳に導くことにより、術部Ｔを肉眼で立体的に観察することができる。

ビームスプリッタ２２で折り返されず透過した光束Ｌ１は対向者用カメラ１３へ導入される。対向者用カメラ１３は、レンズ２６、２７と、カメラ本体２８などから構成され、レンズ２６、２７を経た光束Ｌ１はカメラ本体２８により撮影される。対向者用カメラ１３で撮影された電子映像Ｅ２は、対向位置にあるステレオビュアＳ２に出力される。

対向者用カメラ１３では、術部Ｔが主術者Ｄ１の光学像Ｋと同じ向きで撮影されるが、ステレオビュアＳ２を保持アーム９に対して上下反転させることができるため、光学像Ｋを変換した電子映像Ｅ２も上下反転される。上下反転とは、ステレオビュアＳ２を水平方向で１８０°回転させ、その後に、上下方向で１８０°回転させることである。上下反転させることで、対向者Ｄ２のステレオビュアＳ２により、対向者Ｄ２の実際の観察方向Ｂから見たのと同じ左右方向で所定の両眼視差を有する電子映像Ｅ２が得られ、術部Ｔを立体観察できる。対向者Ｄ２にとって、電子映像Ｅ２が自分の観察方向Ｂと一致しているため、手術の補助が行い易い。

次に、助手用カメラ７側の光学系を説明する。まず、この助手用カメラ７は、公知のアタッチメント手段により、光束取入口１０に取付けられており、不要時は取り外すことができる。

そして、術部Ｔで反射された光束のうち、前後方向で一対の光束Ｌ２を、助手用カメラ７側のプリズム１４の反射部１４ａで反射して、助手用カメラ７内に導く。一対の光束Ｌ２を助手用カメラ７側に導入する反射手段は、プリズム１４に限定されず、ミラー等でも良い。

プリズム１４と同じ高さ位置には、２つのレンズ２９、３０から構成される横向きの対物光学系３１が配置されている。光束Ｌ２は、この対物光学系３１を経た後、ミラー３２により、上方へ反射され、前後２系統のズーム光学系３３に導かれる。ズーム光学系３３を経た光束Ｌ２は、レンズ３４、３５を介して、カメラ本体３６により撮影される。助手用カメラ７の対物光学系３１とズーム光学系３３は、顕微鏡本体６とは独立しており、独自に焦点調整及びズーム調整を行うことができる。

助手用カメラ７では、最初から、主術者Ｄ１に対して９０°右側に位置する助手Ｄ３からの観察方向Ｃで、術部Ｔを撮影しているため、助手用カメラ７で撮影された電子映像Ｅ１は、助手Ｄ３の観察方向Ｃから見たのと同じ両眼視差を有する。従って、その電子映像Ｅ１を助手Ｄ３用のステレオビュアＳ１に出力することにより、ステレオビュアＳ１で観察方向Ｃと一致した状態で術部Ｔを立体的に観察でき、手術の補助が行い易い。例えば、助手Ｄ３が術部Ｔに対して左手３７を手前側から出せば、観察している電子映像Ｅ１内にも、左手３７が手前側から出ることとなり、手術の補助が行いやすい。

また、助手用カメラ７の対物光学系３１とズーム光学系３３が、顕微鏡本体６とは独立しているため、主術者Ｄ１用の光学像Ｋと、助手Ｄ３用の電子映像Ｅ１の倍率を別個に調整できるため、例えば、主術者Ｄ１が術部Ｔの深い部分を手術して、助手Ｄ３が術部Ｔの浅い部分の処理を行うなど、２人のコンビネーションによる手術が行いやすくなる。

尚、助手Ｄ３が主術者Ｄ１の左側から観察する場合は、助手用カメラ７はそのままで、ステレオビュアＳ１及び保持アーム８だけを、先端リンク１の下端部２の逆側（主術者Ｄ１の左側）に付け替える。そして、ステレオビュアＳ１を保持アーム８に対して上下反転させて使用する。そうしないと、ステレオビュアＳ１で見る電子映像Ｅ１が、左側からの観察方向Ｄと一致しないからである。

次に、この実施例の効果を説明する。この実施例によれば、顕微鏡本体６が対物光学系１８、ズーム光学系２０、接眼光学系２５を備えているため、主術者Ｄ１は接眼光学系２５から主術者Ｄ１の観察方向Ａでの両眼視差を有する一対の光学像Ｋを見て、術部Ｔを立体的に観察することができる。顕微鏡本体６には本来の光学系が備えられているだけで、その他の複雑な光学系が組み込まれているいないため、構造が簡単で、製造が容易である。

助手Ｄ３がステレオビュアＳ１で術部Ｔの電子映像Ｅ１を観察する場合には、助手用カメラ７を顕微鏡本体６の光束取入口１０に取付けることにより、助手Ｄ３の観察方向Ｃでの両眼視差を有する一対の電子映像Ｅ１を撮影でき、それをステレオビュアＳ１に出力することができる。従って、助手Ｄ３はステレオビュアＳ１で主術者Ｄ１とは右側へ９０°相違する自分の観察方向Ｃで立体的な電子映像Ｅ１を観察することができ、手術の補助が行いやすい。

また、この助手用カメラ７は顕微鏡本体６から取外し自在なため、必要のない時に外しておけば、主術者Ｄ１が顕微鏡本体６の接眼部１２から眼を若干ずらして術部Ｔを斜め方向から直接的に肉眼視する場合において、助手用カメラ７がその視線を遮ることがなく、主術者Ｄ１の顕微鏡本体６周辺における肉眼観察の視野が広く確保される。

以上の実施例では、助手用カメラ７の対物光学系３１とズーム光学系３３を顕微鏡本体６とは別に独立して制御できるようにしたが、顕微鏡本体６と連動させても良い。そうすることにより、助手Ｄ３が主術者Ｄ１と同じ倍率で術部Ｔを観察することができる。

本発明の実施例に係る立体顕微鏡を使用している状態を示す斜視図。立体顕微鏡の斜視図。顕微鏡本体及び助手用カメラの光学系を示す分解斜視図。

符号の説明

５立体顕微鏡
６顕微鏡本体
７助手用カメラ
１０光束取入口
１３対向者用カメラ
１８対物光学系
２０ズーム光学系
２５接眼光学系
Ｄ１主術者
Ｄ２対向者
Ｄ３助手
Ａ主術者の観察方向
Ｂ対向者の観察方向
Ｃ助手の観察方向
Ｄ助手の反対側の観察方向
Ｓ１ステレオビュア（助手用）
Ｓ２ステレオビュア（対向者用）
Ｔ術部
Ｋ光学像
Ｅ１、Ｅ２電子映像
Ｌ１顕微鏡本体への光束
Ｌ２助手用カメラへの光束

Claims

対物光学系、ズーム光学系、接眼光学系を有する顕微鏡本体を備え、接眼光学系から主術者用の方向性での両眼視差を有する一対の光学像が得られる立体顕微鏡において、
前記顕微鏡本体の光束取入口に対して、主術者とは角度が９０°異なる助手用の方向性での両眼視差を有する一対の電子映像を撮影可能な助手用カメラが、取外し可能な状態で取付けられ、
前記顕微鏡本体は、先端リンクの下端部に取付けられた支持アームに回転自在に取付けられ、
前記先端リンクの前記下端部に取付け自在な保持アームを設け、該保持アームの下端に上下反転自在なステレオビュアを、前記顕微鏡本体の助手側又は逆側に位置するように支持し、該助手用カメラから顕微鏡本体とは別に設置された前記ステレオビュアに対して助手用の一対の電子像を出力可能にしたことを特徴とする立体顕微鏡。
請求項１記載の立体顕微鏡であって、
助手用カメラが、顕微鏡本体とは別の対物光学系及びズーム光学系を独立して有していることを特徴とする立体顕微鏡。