JP4804675B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、脳神経外科等で微細部位の手術に用いられる手術用顕微鏡に係り、特に術部を拡大観察する観察光学系を持つ顕微鏡部と顕微鏡観察画像とは別の画像を顕微鏡観察視野に表示する視野内画像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、手術用顕微鏡を用いて微細な手術を行う所謂、マイクロサージャリにおいては、画像診断技術の発展もあり、それら診断画像を用いた手術前の手術計画作成、さらには手術中にもそれら画像情報を有効活用し、より安全な手術を目指して手術機器の改良が進められている。
【０００３】
特に、脳神経外科分野では、手術前の診断画像を基に、手術用顕微鏡での観察位置を検出し、その画像情報との統合が図られている。そして、例えば手術中に顕微鏡観察位置に対応する診断画像情報が得られるようになってきている。
【０００４】
先行技術として、例えば、特願２０００−１９３２２３号は、手術用顕微鏡を用いた手術で、術者が神経モニターなどの装置の画像表示やＶＴＲの動作状態を手術用顕微鏡視野に重畳して表示することで確認を行うことができるようにしたものである。
【０００５】
また、特願平１０−２４８６７２号は、手術用顕微鏡を用いた手術で、視野
内表示手段を用いて手術用顕微鏡視野内に内視鏡観察画像などを表示し、接眼部から術者の目を離すことなしに手術用顕微鏡観察像と内視鏡観察画像を確認できるようにしたものである。
【０００６】
また、視野内表示手段に加え、手術用顕微鏡の観察視野に画像情報を重畳する重畳手段と、手術用顕微鏡の観察視野外に第２の観察光学系を設けたものは、前記特願２０００−１９３２２３号に記載され、例えば、視野内表示手段には、内視鏡観察画像を表示し、第２の観察光学系には術前画像を表示することにより、術者は接眼部から少ない視線移動で内視鏡観察画像と術前画像と手術用顕微鏡観察像を観察することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２０００−１９３２２３号は、手術顕微鏡の観察視野内に重畳される画像が術部と重なり術部の観察がしづらくなる。手術用顕微鏡の観察視野内に重畳される画像が術部に挿入されている内視鏡などの挿入部と重なり内視鏡の挿入位置、特に内視鏡先端の位置の把握がしづらい等の問題がある。
【０００８】
また、手術用顕微鏡の観察視野内に重畳される画像と、手術用顕微鏡の視野の一部に挿入される視野内表示手段の画像が重なり、それぞれの画像の視認性が悪くなる。
【０００９】
この発明は、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、顕微鏡視野内に画像が表示される場合、その顕微鏡視野内にエネルギー処置具等の術部挿入具と視野内に表示される画像が重ならず、術部の観察視野を確保し、かつ視野内に表示される画像の視認性の高い手術用顕微鏡を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、術部を拡大観察する観察光学系を持つ顕微鏡部と、前記顕微鏡部による顕微鏡観察画像とは別の画像を前記顕微鏡部の観察視野に表示する視野内表示手段と、前記顕微鏡部の観察下で該顕微鏡部の観察視野内での術部挿入具の先端部の位置を検出する検出手段と、前記検出手段による手術器具の位置検出結果に基づき、前記視野内表示手段により前記顕微鏡の観察視野内に表示する画像が前記観察視野内での手術器具の先端部の表示位置と重なって遮らない位置に前記画像の表示位置を制御する視野内画像制御手段と、を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡である。
【００１１】
請求項２の発明は、前記視野内画像表示手段は、前記顕微鏡観察視野内に画像を導入して該顕微鏡観察視野内に画像を表示させる視野内導光手段と、画像重畳用モニターからの画像を前記顕微鏡観察視野内に重畳表示を行う画像重畳手段と、の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡である。
【００１２】
請求項３の発明は、前記視野内表示手段は、前記顕微鏡部による顕微鏡観察画像とは別の複数の画像を前記顕微鏡部の観察視野に表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手術用顕微鏡である。
【００１３】
前記構成によれば、観察視野内に複数の画像を同時に表示する場合においても、各々の画像を最適のサイズ及び位置に制御することができるため、手動による画像移動、サイズ変更を行う手間が無く、手術の効率化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図１４は第１の実施形態を示す。図１及び図２は手術用顕微鏡の接眼鏡筒の光学系の構成を示し、図１は双眼接眼鏡筒部の内部構成を示す図で、図２は、図１における側面図で、図中左側観察光学系を示している。
【００１６】
図１及び図２に示すように、図４に示す鏡体４の固定ハウジング７の内部には左右一対の結像レンズ８ａ，８ｂが配置されており、前記結像レンズ８ａ，８ｂは鏡体から出射される左右観察光束を入射させるベく、鏡体の観察光学系と光学的に接続されている。
【００１７】
また、９ａ，９ｂは前記結像レンズ８ａ，８ｂを介した光束を各々９０°外方に反射させるミラーで、その出射光軸上にはイメージローテータプリズム１０ａ，１０ｂが配置されている。前記イメージローテータプリズム１０ａ，１０ｂの後方には、両観察光束を各々１８０°反転させるプリズム１１ａ，１１ｂが配置されており、さらにその後方には前記プリズム１１ａ，１１ｂからの出射光軸を、後述する接眼光学系による観察光軸ＯＬ、ＯＲと並行方向に反射させる三角プリズム１２ａ，１２ｂが配置固定されている。三角プリズム１２ａ，１２ｂの後方には、前記結像レンズ８ａ，８ｂにより結像された第１の中間結像点１３ａ，１３ｂが位置する。
【００１８】
ここで、前記第１の中間結像点１３ａの近傍には後述する導光手段としてのプリズム１４ａ，１４ｂの上面が略一致するよう設けられるとともに、前記第１の中間結像点１３ａ，１３ｂの後方には像をリレーするリレーレンズ１５ａ，１５ｂが設置固定されている。ここで、前記プリズム１１ａ，１１ｂ、三角プリズム１２ａ，１２ｂ、リレーレンズ１５ａ，１５ｂは可動ハウジング１６内に内蔵されている。
【００１９】
前記可動ハウジング１６は、接続部１７ａ，１７ｂを介して軸Ｏ、すなわち前記プリズム１１ａ，１１ｂの入射光軸まわりに回転可能になっている。また、前記ローテータプリズム１０ａ，１０ｂは図示しないカム機構等により、前記可動ハウジング１６の固定ハウジング７に対する回転に対して１／２の角度だけ軸Ｏ中心に回転可能になっている。
【００２０】
また、符号１８ａ，１８ｂは入射反射面１９ａ，１９ｂと出射反射面２０ａ，２０ｂからなり、前記眼幅調整ハウジング４ａ，４ｂに内蔵された反射部材としての平行プリズムである。前記第１の中間結像点１３ａ，１３ｂから前記リレーレンズ１５ａ，１５ｂにより伝達された像は、前記平行プリズム１８ａ，１８ｂの出射反斜面２０ａ，２０ｂから各々第２の中間結像点２１ａ，２１ｂに結像される。そして、前記接眼ハウジング５ａ，５ｂに内蔵された一対の接眼光学系２２ａ，２２ｂに導かれ、顕微鏡光学観察像として観察光軸ＯＲ、ＯＬを構成している。
【００２１】
ここで前記眼幅調整ハウジング４ａ，４ｂは、前記可動ハウジング１６に対し三角プリズム１２ａ，１２ｂからの出射光軸（図中垂直方向）と略一致した軸周りに回転自在に、また、図２に示すように、抜け止め部村２３ａ，２３ｂ（図中２３ａのみ）により軸方向には不動に支持されている。本構造と前記平行プリズム１８ａ，１８ｂにより、いわゆるジーテントップ眼幅調整機構を構成している。
【００２２】
また、図３に示す鏡体４には、対物光学系２４と、変倍光学系２５と、接眼光学系とが内蔵され、各々左右一対の光路が設けられている。ここで、対物光学系２４には焦点可変機構及び焦点距離検出用センサが設けられている。さらに、変倍光学系２５には変倍機構及び変倍検出用センサが設けられている。
【００２３】
鏡体４には、後で述べる画像重畳手段となる、ハーフミラーからなる光路挿入手段２６及び画像挿入光学系２７が設けられ、この画像挿入光学系２７は画像重畳用モニター２８から出射した光束をアフォーカル光束にして光路挿入手段２６に入射させるようになっている。なお、２８ａは画像重畳用モニター２８に画像信号を送るためのケーブルである。
【００２４】
一方、図２に示すように、第１の観察光学系の外側には第２の観察光学系を収納する第２の接眼ハウジング３０が設けられている。第２の観察光学系は以下により構成されている。図中左側光路のみであるが、右側光路も同様の構成となっている。３１は図示しないコントローラからの制御により、内視鏡等の画像を電子画像として表示する小型ＬＣＤモニターで、前記眼幅調整ハウジング４ａの下方における可動ハウジング１６との間に配置固定されている。
【００２５】
３２，３３は前記ＬＣＤモニター３１からの出射光軸Ｏ２Ｌ上に配置されるリレー光学系で、その内部には該光軸Ｏ２Ｌを略９０°反射させる、プリズム３４が配置されている。
【００２６】
また、３５は前記プリズム３４によって反射せしめられた光軸を前記観察光軸ＯＬ方向に向かって偏向させるプリズムで、その出射光軸Ｏ２Ｌ上には、第２の接眼光学系３６が光学的に配置接続されており、前記観察光軸ＯＬとＯ２Ｌはその射出瞳位置近傍で各々交差している。
【００２７】
図４は、後述する視野内表示手段となる、ＬＣＤ光学系の斜視図であり、符号２４ａ，２４ｂは、図示しないコントローラからの制御により、内視鏡等の画像を電子画像として表示する小型ＬＣＤモニターである。符号２５ａ，２５ｂはＬＣＤモニター２４ａ，２４ｂの出射光軸上に配置される投影光学系としての結像レンズで、ＬＣＤモニター２４ａ，２４ｂの画像を前述した導光手段としての画像挿入用前記プリズム１４ａ，１４ｂの上面に結像させるよう配置固定されている。これらＬＣＤモニター２４ａ、結像レンズ２５ａ、プリズム１４ａは、ＬＣＤ光学系２６ａを構成している。
【００２８】
ＬＣＤ光学系２６ａ，２６ｂの固定板２７には前記ＬＣＤモニター２４ａ、結像レンズ２５ａ、プリズム１４ａからなるＬＣＤ光学系２６ａと同様な２６ｂが固定されている。前記固定板２７には光束を避ける穴部２７ａが設けられている。前記固定板２７は駆動手段としてのＸＹテーブル２８ａのＸテーブル２９ａ上に固定されており、前記Ｘテーブル２９ａは光軸と直交する平面をＸＹ方向に移動可能に設けられている。
【００２９】
図５はＸＹテーブル２８ａの内部構造を示す斜視図及び制御系のブロック図である。前記Ｘテーブル２９ａはラック部２９ａ’と軸受け部２９ａ”を備えている。ラック部２９ａ’にはモータ３０ａの回転軸に固定されたピニオンギア３１ａが噛み合っている。また、軸受け部２９ａ”にはガイド軸３２ａが貫通している。前記モータ３０ａとガイド軸３２ａは後述するＹテーブル３３ａに固定されている。
【００３０】
前記Ｙテーブル３３ａはラック部３３ａ’と軸受け部３３ａ”を備えている。ラック部３３ａ’にはモータ３４ａの回転軸に固定されたピニオンギア３５ａが噛み合っている。また、軸受け部３３ａ”にはガイド軸３６ａが貫通している。
【００３１】
前記モータ３０ａとモータ３４ａはエンコーダを内蔵するとともに、視野内表示用コントローラ５００に接続されている。すなわち、モータ３０ａはモータ駆動回路４１と接続され、エンコーダはＸテーブル位置検出回路４２に接続されている。また、モータ３４ａはモータ駆動回路４３と接続され、エンコーダはＸテーブル位置検出回路４４に接続されている。そして、モータ駆動回路４１、Ｘテーブル位置検出回路４２、モータ駆動回路４３及びＸテーブル位置検出回路４４はＸＹテーブル制御部４５に接続されている。
【００３２】
一方、５１は術者が操作する操作入力手段としての操作部であり、この操作部５１にはＸＹテーブル２８ａを操作するＸＹの４方向スイッチ５２、観察部選択スイッチ５３及び表示選択スイッチ５４が設けられている。
【００３３】
この操作部５１は表示制御部４６に接続されているとともに、この表示制御部４６には前記ＸＹテーブル制御部４５が接続されている。表示制御部４５は映像変換回路部３７及び視野内映像セレクタ３８に接続され、視野内映像セレクタ３８は内視鏡ＴＶカメラ５８及びナビゲーション装置５９に接続されている。映像変換回路部３７は表示駆動回路６５及び表示駆動回路６６に接続されている。
【００３４】
前記表示制御部４６には画像観察用映像セレクタ３９及び重畳画像処理部４０に接続されている。画像観察用映像セレクタ３９は内視鏡ＴＶカメラ５８及びナビゲーション装置５９とも接続されており、ナビゲーション画像重畳用映像セレクタ４０はナビゲーション装置５９と接続されているとともに、神経モニター１００と接続されている。
【００３５】
画像観察用映像セレクタ３９は表示駆動回路６７及び表示駆動回路６８に接続されている。さらに、ナビゲーション画像重畳用映像セレクタ４０は表示駆動回路６９に接続されている。
【００３６】
そして、前記表示駆動回路６５〜６９は、図示しないアナログデジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）と、パラレルシリアル変換器（以下、Ｐ／Ｓ変換器という）が内蔵されている。
【００３７】
図６は、図５の重畳画像処理部４０の構成図であり、表示制御部４６は、重畳画像処理部４０に内蔵された表示位置演算部２００に接続されている。表示位置演算部２００は、重畳画像処理部４０に内蔵された映像処理回路５０１に接続されている。映像処理回路５０１は、更に前記神経モニター１００及び表示駆動回路６９に接続されている。
【００３８】
図７は手術用顕微鏡装置のシステム全体構成を示す斜視図である。図７に示すように、手術用顕微鏡装置は実体顕微鏡を有する手術用顕微鏡１０１が設けられている。
【００３９】
また、手術用顕微鏡１０１には架台１０２と、この架台１０２の上部に配設されたバランスアーム１０３と、このバランスアーム１０３に支持された鏡体１０４とが設けられている。
【００４０】
ここで、バランスアーム１０３には複数の可動アームと、６軸の回動軸１０５ａ〜１０５ｆとが設けられている。さらに、各回動軸１０５ａ〜１０５ｆにはバランスアーム１０３の各回動アームの回動位置を固定するロック状態と、この回動位置のロックを解除するロック解除状態とに切り換える電磁鎖錠（図示しない）が設けられている。そして、鏡体１０４の電磁鎖錠のロック／ロック解除の切り換え動作に伴いバランスアーム１０３の各回動アームの６軸の各回動軸１０５ａ〜１０５ｆを中心に空間的に位置移動自在に支持されている。
【００４１】
また、鏡体１０４には、センサアーム１０６と、この鏡体１０４の位置操作用のグリップ１０７とが設けられている。このグリップ１０７には焦点調整用、変倍操作用、アーム操作用の各操作スイッチが設けられている。
【００４２】
また、手術用顕微鏡１０１には鏡体制御部１１１及びアーム制御部１１２が内蔵されている。グリップ１０７の各スイッチには鏡体制御部１１１及びアーム制御部１１２に接続されている。さらに、これらの鏡体制御部１１１及びアーム制御部１１２にはグリップ１０７の各スイッチと同様に焦点調整用、変倍操作用の各スイッチを有するフットスイッチ１１３が設けられている。また、ナビゲーション装置５９にはデジタイザ１３４及び表示用モニター１４１が接続されている。
【００４３】
図８はフットスイッチ１１３を示したものである。手術用顕微鏡の観察光学系のズームアップスイッチ２０５及びズームダウンスイッチ２０６と、観察光学系のフォーカスアップスイッチ２０７及びフォーカスダウンスイッチ２０８が設置されている。
【００４４】
図９に示すように、前記視野内表示用コントローラ５００に内蔵された表示駆動回路６５〜６９は、シリアル伝送ケーブル５０２を介して鏡体部１０４に設置された画像表示部３００に接続され、画像表示部３００に内蔵された映像信号受信部２０９〜２１３に各々接続されている。更に映像信号受信部２０９〜２１３は、更に鏡筒部乃至鏡体部１０４に内蔵されたＬＣＤモニター２４ａ、２４ｂ、３１ａ、３１ｂ、２８に各々接続されている。前述のシリアル伝送ケーブル５０２は、手術用顕微鏡の架台部１０１及びバランスアーム部１０３に内蔵されて鏡体部１０４まで導かれている。
【００４５】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
【００４６】
術者は鏡体部１０４に付けられたグリップ１０７を操作して回動軸１０５ａ〜１０５ｆを回動させ、鏡体部１０４を術部が観察できる位置に移動させる。
【００４７】
フットスイッチ１１３のスイッチ２０５〜２０８を操作して術部の観察を行う。
【００４８】
術者が神経モニター１００の表示画像を重畳手段を用いて観察したい場合の作用を以下に示す。神経モニター１００から出力されたモニター波形画像は、視野内表示用コントローラ５００の重畳画像処理部４０に入力される。
【００４９】
術者は、操作部５１に設けられた図示しない重畳手段の表示スイッチをＯＮにする。その信号は表示制御部４６に伝達され、表示制御部４６は重畳画像処理部４０に重畳画像を顕微鏡視野内の所定の位置に重畳するよう制御信号を出力する。制御信号は、重畳画像処理部４０に内蔵された表示位置演算部２００に入力され、モニター波形画像の表示位置が演算され、演算結果が映像処理回路５０１に入力される。
【００５０】
神経モニター１００からの映像信号は、重畳画像処理部４０に内蔵された映像処理回路５０１にて位置及び画像サイズが制御され、表示駆動回路６９に映像信号として出力する。表示駆動回路６９に伝達された映像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル映像信号（パラレル信号）に変換された後、Ｐ／Ｓ変換器によってシリアル信号に変換される。シリアル信号に変換された映像信号は、シリアル伝送ケーブル５０２を介して鏡体部１０４に設置された映像信号受信部２１３に入力される。映像信号受信部２１３に伝送されたシリアル信号は、パラレルの映像信号に変換され、ＬＣＤモニター２８に伝達される。
【００５１】
術者は、図１０のように、顕微鏡観察視野２１７の中に神経モニター１００の重畳画像２１６を観察し、神経モニター１００の表示画像を接眼部から目を離すことなく確認する。
【００５２】
次に、上記に加えて内視鏡ＴＶカメラ５８を用いた観察をするために視野内表示手段による画像観察をする場合の作用を説明する。
【００５３】
術者は、操作部５１に設けられた図示しない視野内表示手段の表示スイッチを操作する。操作信号は、表示制御部４６に伝達される。
【００５４】
表示制御部４６には、表示位置演算部２００より顕微鏡観察視野２１７内の重畳画像の位置情報を受信する。表示制御部４６は受信した重畳画像の位置情報をもとに、同じ位置に視野内表示手段による画像が表示されるようにモーター駆動回路４１及び４３を駆動させる。
【００５５】
内視鏡ＴＶカメラ５８の映像信号は、視野内映像セレクタ３８及び映像変換部３７を介して表示駆動回路６５及び６６に伝達される。表示駆動回路６５及び６６でシリアル信号に変換された内視鏡ＴＶカメラ５８の映像信号は、シリアル伝送ケーブル５０２を介して映像信号受信部２０９及び２１０に伝達される。映像信号受信部２０９及び２１０でパラレルの映像信号に変換された内視鏡ＴＶカメラ５８の映像信号は、ＬＣＤモニター２４ａ及び２４ｂに伝達され、内視鏡画像として視野内表示手段に表示される。
【００５６】
視野内表示手段の表示位置は、Ｘテーブル位置検出部４２及びＹテーブル位置検出部４４からエンコーダーデータとして出力された信号をＸＹテーブル制御部４５にて解析を行い表示制御部４６に伝達される。視野内表示手段の表示位置情報をもとに、表示制御部４６は表示位置演算部２００に表示位置を変えるように信号を出力する。すなわち、視野内表示手段に遮られない位置に重畳画像を表示するように移動命令を出力する。表示位置演算部２００は、重畳画像の表示位置を演算し映像処理回路５０１に出力する。これによって、重畳画像が視野内表示手段に遮られない位置に表示される。
【００５７】
術者は、図１１のように、視野内表示手段による画像２１８と神経モニター１００の重畳画像２１６を同時に観察する。
【００５８】
次に、視野内表示手段による画像２１８を視野内で移動させる場合の作用を説明する。
【００５９】
術者は、操作部５１に置かれた四方向スイッチ５２を操作して表示位置を入力する。例えば、図１１の神経モニター１００の重畳画像２１６の位置に視野内表示手段による画像を移動するべく操作した場合、表示制御部４６からＸＹテーブル制御部４５を介してモーター駆動回路４１及び４３に駆動信号が伝達される。これによってＸＹ各軸のモーターが駆動され、視野内表示手段の表示位置が視野右上に移動する。
【００６０】
視野内表示手段の表示位置情報は、Ｘテーブル位置検出回路４２及びＹテーブル位置検出回路４４からの位置情報をＸＹテーブル制御部４５を介して表示制御部４６に伝達される。その位置情報を表示位置演算部２００に伝達し、神経モニター１００の重畳画像２１６の表示位置を現在位置及び元々視野内表示手段があった位置以外の場所へ位置に変更すべく制御する。術者には図１２のように、視野内表示手段による画像２１８と神経モニター１００の重畳画像２１６が重なることなく観察する。
【００６１】
視野内表示手段による表示画像がいらなくなった場合には、操作部５１の図示しない視野内表示手段の表示スイッチによって視野内表示手段による画像を待避させる操作を行う。その信号は表示制御部４６に伝達され、ＸＹテーブル制御部４５によってＸＹモーターの駆動制御をし、視野内表示手段による画像を待避させる。
【００６２】
また、表示制御部４６は、表示位置演算部２００に待避されたことを伝達する信号と待避前の視野内表示手段による画像の表示位置情報を送信し、表示位置演算部２００はその表示位置情報と同じ位置に神経モニター１００の重畳画像２１６の表示位置を変更する。術者には図１３のように、神経モニター１００の重畳画像２１６を顕微鏡観察像と共に観察する。
【００６３】
視野内表示手段による画像と第２の観察手段による画像と重畳画像を同時に観察したい場合には操作部５１を操作し、その信号を表示制御部４６に伝達し、表示制御部４６は視野内映像セレクター３８と、画像観察用映像セレクター３９と、重畳画像処理部４０に動作を開始する信号を伝達する。視野内映像セレクター３８と、画像観察用映像セレクター３９と、重畳画像処理部４０は、それぞれに入力されている映像信号を表示駆動回路６５〜６９に伝達する。
【００６４】
表示駆動回路６５〜６９に伝達された映像信号がＬＣＤモニター２４ａ、２４ｂ、３１ａ、３１ｂ、２８に伝達される過程は、前述と同様である。例えば、視野内映像セレクター３８に内視鏡ＴＶカメラ５８が接続され、画像観察用映像セレクター３９にナビゲーション装置５９による術前画像が送信され、重畳画像処理部４０に神経モニター１００が接続されている場合には、図１４のように、それぞれを同時に観察することができる。
【００６５】
第１の実施形態によれば、重畳画像表示時に視野内表示手段を表示する場合、予め一部遮られていた重畳画像の表示位置に視野内表示手段による画像が表示され、かつ重畳画像の表示位置が視野内表示手段に遮られない位置に自動的に移動するため、視野内表示手段による顕微鏡光学像の遮る部分を気にして表示位置を手動で設定することなく、視野内表示手段及び重畳画像を表示することができる。
【００６６】
さらに、視野内表示手段による画像の待避時においても、視野内表示手段による画像が術部を遮っていた位置に重畳画像が移動するので、顕微鏡観察視野を有効に使うことができる。
【００６７】
顕微鏡部までの映像信号をデジタルのシリアル信号にしたことで伝送ケーブルの本数が少なくなり、顕微鏡部の回動／移動操作がスムーズとなるととに、また、映像信号の劣化を伴うことなく映像信号の伝送を行えるため、表示画像が鮮明になる。
【００６８】
図１５〜図１９は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
【００６９】
重畳画像処理部４０には、位置倍率演算部Ａ２３６及び位置倍率演算部Ｂ２３７及び画像合成部２３８が内蔵されている。位置倍率演算部Ａ２３６及び位置倍率演算部Ｂ２３７は各々画像合成部２３８に接続されている。
【００７０】
画像合成部２３８は、表示駆動回路６９に接続されている。また画像合成部２３８には優先順位設定スイッチ２３５が接続されている。神経モニター１００は位置倍率演算部Ａ２３６に接続されている。
【００７１】
キャラクタ制御部２３１は位置倍率演算部Ｂ２３７に接続されている。更にキャラクタ制御部２３１はＶＴＲ２３０及びエネルギー処置具ジェネレータ２３２に接続されている。
【００７２】
倍率設定部２３３が位置倍率演算部Ａ２３６と位置倍率演算部Ｂ２３７に接続されている。位置設定部２４３が位置倍率演算部Ａ２３６と位置倍率演算部Ｂ２３７に接続されている。表示制御部４６が位置倍率演算部Ａ２３６と位置倍率演算部Ｂ２３７に接続されている。また、画像合成部２３８には優先順位設定スイッチ２３５が接続されている。
【００７３】
倍率設定部２３３はフットスイッチ１１３に設けられたスイッチ２０３、位置設定部２４３はフットスイッチ１１３に設けられたスイッチ２０４とする（図８参照）。
【００７４】
次に、第２の実施形態の作用について説明する。
【００７５】
第１の実施形態と同様に、顕微鏡部を移動させ、ズームフォーカスなどの光学系の設定を行い、術部を観察する。術者が神経モニター１００のモニター波形画像を観察する場合の作用は、第１の実施形態と同様である。
【００７６】
術者がＶＴＲ２３０の録画状態の情報、またはエネルギー処置具ジェネレータ２３２の設定情報を観察したい場合は、録画状態の情報または出力の設定情報が通信によりキャラクタ制御部２３１に伝達される。
【００７７】
キャラクタ制御部２３１は、通信で受信した情報を適切なキャラクタ情報に変換し、位置倍率演算部Ｂ２３７に送信する。
【００７８】
位置倍率演算部Ｂ２３７は、表示制御部４６から視野内観察手段の位置情報を受信し、また、位置設定部２３４及び倍率設定部２３３から設定情報を受信して、前記キャラクタ情報の表示位置及びサイズを演算する。位置倍率演算部Ｂ２３７は、演算結果に応じた映像信号を画像合成部に出力し、画像合成部から映像信号が表示駆動回路６９に出力される。これ以降は、第１の実施形態と同様の作用で、適切な位置にＶＴＲ２３０の録画状態表示「ＲＥＣ」、又はエネルギー処置具ジェネレータ２３２の出力設定情報「Ｃｏｏｇ．３０」等のキャラクタデータが重畳画像として表示される。
【００７９】
ＶＴＲ２３０の録画状態を示すキャラクタ制御部２３１及び神経モニター１００のモニター波形画像２１７などの複数の重畳画像を顕微鏡視野内に同時に表示させる場合の作用を説明する。
【００８０】
術者は、優先順位設定スイッチ２３５により位置倍率演算部Ａ２３６もしくは位置倍率演算部Ｂ２３７に入力されている画像の優先順位を設定する。以下、神経モニター１００による画像を優先した場合の例を示す。
【００８１】
位置倍率演算部Ａ２３６を優先するには、優先順位設定スイッチ２３５で、優先画像を位置倍率演算部Ａ２３６に設定する。
【００８２】
重畳表示を始めるために、操作部５１を操作し、表示制御部４６を介して位置倍率演算部Ａ２３６及び位置倍率演算部Ｂ２３７の映像表示動作を開始する。神経モニター１００による表示画像は、位置倍率演算部Ａ２３６を介して画像合成部２３８に伝達される。また、ＶＴＲ２３０の録画状態を検知したキャラクタ制御部２３１が録画状態を示す「ＲＥＣ」の文字を生成して位置倍率演算部Ｂ２３７に文字映像情報を伝達し、画像合成部２３８に文字映像情報が入力される。
【００８３】
画像合成部２３８は、優先順位設定スイッチ２３５の設定に基づいて神経モニター１００による画像を優先し、位置倍率演算部Ｂ２３７より入力されたＲＥＣと神経モニター１００による画像を合成する。合成された画像は表示駆動回路６９に伝達され、第１の実施形態と同様に顕微鏡観察視野内に重畳表示される。
【００８４】
図１６に示すように、優先された神経モニター１００による画像は、顕微鏡視野内の中心部に近い側に表示され、録画状態を示すＲＥＣの文字は顕微鏡視野の端側に表示される。
【００８５】
図１６において、重畳画像の位置を変更したい場合には、位置設定部２３４を一度操作すると、位置倍率演算部Ａ２３６、位置倍率演算部Ｂ２３７の表示画像位置をＡ２に設定する。
【００８６】
位置倍率演算部Ａ２３６、位置倍率演算部Ｂ２３７から、画像合成部２３８に位置設定による位置情報と、映像信号が伝達され、優先する画像を顕微鏡視野の中心側に来るよう画像を合成する。合成した画像を表示駆動回路６９に伝達し、神経モニター１００による画像を顕微鏡視野の中心にくるよう画像を合成する。
【００８７】
また、表示画像の倍率を変えたい場合には、倍率設定部２３３により表示画像の倍率を変更する。倍率設定部２３３を押すと、位置倍率演算部Ａ２３６、位置倍率演算部Ｂ２３７に記録された文字サイズ情報を読み出し、神経モニタ１００のモニター波形画像２１７と録画状態を示す文字「ＲＥＣ」の表示倍率を変更する。
【００８８】
図１７に示すように、神経モニター１００による画像２４０及び録画状態を示す文字情報２４１は、図１８において神経モニター１００による画像２４２及び録画状態を示す文字情報２４３のように小さく表示される。更に、倍率設定部２３３を押すと、神経モニター１００による画像２４２は図１９の神経モニター１００による画像２４４のように小さく表示されるが、録画状態を示す文字情報２４５は倍率の変更を行わず、表示する。
【００８９】
例えば、位置倍率演算部Ａ２３６、位置倍率演算部Ｂ２３７にて、表示サイズ倍率を次のように設定しておくことで、表示映像のサイズを制御する。倍率設定部２３３を操作することで、▲１▼→▲２▼→▲３▼のように切替える。
【００９０】

第２の実施形態によれば、術者がよりはっきりと確認したい画像を選択しておくことで、重畳画像の表示位置を変更しても常に選択した画像が顕微鏡観察視野の中心方向に表示されているので、選択画像の観察の視認性が向上する。
【００９１】
文字情報に縮小限度を設けたことで必要以上に文字を小さくして、読み取れなくなることを防止することができる。
【００９２】
また、予め入力される画像の種類が決まっている場合には、入力された画像に応じて自動的に画像の優先順位をきめる構成にしても全く同じ効果が得られることは、周知である。
【００９３】
図２０〜図２２は第３の実施形態を示し、第１及び第２の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
【００９４】
位置倍率演算部Ａ２３６には、ワークステーション２５２と神経モニター１００が接続されている。位置倍率演算部Ｂ２３７には、ワークステーション２５２とエネルギー処置具コントローラ２５４が接続されている。
【００９５】
ワークステーション２５２には、デジタイザ１３４が接続されている。エネルギー処置具ジェネレータ２５４には、デジタイザ１３４によって位置検出される指標２５３を有したエネルギー処置具２５０が接続されている。
【００９６】
第３の実施形態の作用について説明する。
【００９７】
第１の実施形態と同様に、術者所望の観察位置に鏡体部１０４を移動させる。
第１の実施形態と同様に、操作部５１にある重畳画像の表示スイッチを押して重畳画像表示を行う。
【００９８】
エネルギー処置具ジェネレータ２５４が電源オフの際には、キャラクター画像データが通信出力されないため、神経モニター１００による画像２４２のみが顕微鏡視野内に表示される。
【００９９】
エネルギー処置具ジェネレータ２５４の電源をオンにすると、第２の実施形態と同様に視野内の所定の位置にエネルギー処置具２５０の出力設定情報がキャラクタ表示される。
【０１００】
エネルギー処置具２５０を術部に挿入し、処置を始める。エネルギー処置具２５０に付けられた指標２５３と鏡体部１０４に付けられたセンサアーム１０６をデジタイザ１３４が検出し、検出された位置情報をワークステーション２５２により演算することで顕微鏡観察視野にエネルギー処置具２５０が挿入されたことを検出する。ワークステーション２５２では、鏡体制御部１１１からの倍率・焦点情報と、デジタイザ１３４で検出されるセンサーアーム１０６とエネルギー処置具２５０の指標２５３の位置情報が入力され、顕微鏡視野におけるエネルギー処置具２５０の位置を算出する。算出された位置情報は、位置倍率演算部Ａ２３６に伝達される。
【０１０１】
位置倍率演算部Ａ２３６でエネルギー処置具２５０の先端位置と神経モニター１００の表示位置が重なることを検出すると、位置倍率演算部Ａ２３６は、手術用顕微鏡視野内におけるエネルギー処置具２５０の位置情報に基づいて、重畳用の画像の表示位置を変更し、神経モニター１００のモニター波形画像表示位置をエネルギー処置具２５０とを重ならない位置に移動させる。
【０１０２】
また、位置倍率演算部Ｂ２３７は、エネルギー処置具ジェネレータ２５４からエネルギー処置具２５０の設定条件を示すキャラクター映像情報を受信し、図２２に示すように、顕微鏡観察視野内でエネルギー処置具２５０上の神経モニター１００によるモニター波形画像２４２と重ならない位置にエネルギー処置具２５０の出力設定条件を表示する。
【０１０３】
第３の実施形態によれば、エネルギー処置具と重畳手段の組み合わせにおいて、エネルギー処置具等の手術機器の先端部を遮らない位置に自動的に重畳画像が移動するので、いちいち画像表示位置を手動で設定する手間が無く、手術の効率化が図れる。
【０１０４】
また、エネルギー処置具の出力設定条件を表示させる場合は、他の画像と重ならず、かつエネルギー処置具のハンドピース上（先端は遮らない位置）に設定状態が表示されるため、特に複数の処置具を同時に使用する場合等、容易に出力設定の確認が実施できる。
【０１０５】
図２３〜図２５は第４の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。従来技術にあるように、顕微鏡部に表示する画像表示手段が増えると、画像表示手段に表示する画像の映像信号を伝達するための伝送ケーブルの本数が増える。この伝送ケーブルは手術用顕微鏡の架台部とアーム部に内包されて顕微鏡部にある画像表示手段に接続される。伝送ケーブルの本数が増えることにより、アーム部の操作性が低下し、術者の負担となる。
【０１０６】
また、映像をアナログ信号で伝達すると映像信号の劣化を招き表示画像の質が低下する。特に映像信号の解像度が向上した場合、映像信号の周波数が高くなるためにアナログ信号による画像伝送では画質の劣化が激しくなるという問題がある。本実施形態は、前記事情についてなされたもので、その目的とするところは、顕微鏡の操作性を低下させずに、画像表示手段への映像信号の伝達を安定化させることにある。
【０１０７】
図２３は、図７に伝送中継部２６１が加わったものである。図２４は表示駆動手段６５から画像表示手段としてのＬＣＤ２４ａに映像信号を伝達するための構成を示したものである。
【０１０８】
視野内表示用コントローラ５００に内蔵された表示駆動回路６５は、伝送中継部２６１が接続されている。伝送中継部２６１は映像信号受信部２６０と接続されている。伝送中継部２６１は、手術用顕微鏡１０１の架台部１０２の背面に設けられている。映像信号受信部２６５は鏡体部１０４に設けられている。映像信号受信部２６５は、ＬＣＤモニター２４ａと接続されている。
【０１０９】
図２５は伝送中継部２６１の構成を示したものである。映像信号受信部２６２は、映像信号検出部２６３に映像信号配線で接続されている。映像信号検出部２６３は、映像信号送信部２６４と映像信号配線及びイネーブル信号配線によって接続されている。
【０１１０】
図２４、図２５の構成は、他の表示駆動回路６６〜６９の後段においても同様である。
【０１１１】
次に、第４の実施形態の作用について説明する。
【０１１２】
第１の実施形態と同様に、術者は鏡体部１０４を所望の観察状態に設定する。術者は、神経モニター１００の画像を顕微鏡視野内に重畳したい場合には、第１の実施形態のように、重畳処理手段４０の重畳動作を開始させる。神経モニター１００の画像は、表示駆動回路６９に伝達され、デジタルのパラレル信号からデジタルのシリアル信号に変換され、伝送中継部２６１に設けられた映像信号受信部２６２に伝達される。映像信号受信部２６２は、シリアル信号からパラレル信号に映像信号を変換し、映像信号検出部２６３に映像信号を伝達する。
【０１１３】
映像信号検出部２６３は、映像信号送信部２６４に映像信号を伝達する。映像信号検出部２６３は、受信した映像信号が規定の条件を満たすと（正常な映像信号として認識されると）映像信号送信部２６４に映像信号の送信許可信号（イネーブル信号）を送信する。映像信号送信部２６４は、送信許可信号を受信すると、映像信号をシリアル信号に変換して出力を開始する。
【０１１４】
これによって、伝送中継部２６１より正常なシリアル信号を映像信号受信部２６５に対して出力する。映像信号受信部２６５は、シリアル信号をパラレル信号に変換し、表示駆動回路６９に伝達して神経モニター１００による重畳画像を顕微鏡視野内に表示する。
【０１１５】
視野内表示手段に内視鏡画像、第２の光学系に術前画像を表示する場合には、表示駆動回路６５から６９より映像信号を送信し、ＬＣＤモニター２４ａ、２４ｂ、３１ａ、３１ｂに前述と同様の伝達方式によって伝達され、図１４のように同時にそれぞれの画像が表示される。
【０１１６】
第４の実施形態によれば、シリアル伝送を行った上に、シリアル信号の送信手段のイネーブルを映像信号の解析によって実施したため、映像を伝送するケーブル及びイネーブル信号の省略が可能となり、顕微鏡部の鏡体部の移動のための回動操作が楽に行える。
【０１１７】
伝送中継部を架台部に設けたので、架台部と表示駆動回路６５〜６９との分離が可能となり、収納時に長いケーブルの処理に困ることが無い。
【０１１８】
また、伝送中継部は架台部だけでなくその他の部分に配置することも可能である。例えばアーム部先端に設けることで、鏡体とアーム部の分離が可能となり、セットアップを容易に実施することができるようになる。
【０１１９】
前記各実施形態によれば、次のような構成が得られる。
【０１２０】
（付記１）術部を拡大観察する観察光学系を持つ顕微鏡部と、前記顕微鏡部による顕微鏡観察画像とは別の複数の画像を顕微鏡観察視野に表示する視野内画像表示手段とを有する手術用顕微鏡において、前記顕微鏡部の観察状態を検出する検出手段と、その検出手段の結果に基づき顕微鏡観察視野内に表示する複数の画像の表示位置を制御する視野内画像制御手段とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２１】
（付記２）付記１において、前記視野内画像表示手段は、前記顕微鏡観察視野内に電子画像を表示させる視野内表示手段と、前記顕微鏡観察視野内に重畳表示を行う画像重畳手段の少なくとも１つを有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２２】
（付記３）付記１において、前記検出手段は、顕微鏡観察視野内に表示されている視野内画像表示手段の複数画像のうちの少なくとも一つの表示位置を検出する視野内画像位置検出手段であることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２３】
（付記４）付記３において、前記視野内画像制御手段は、前記視野内画像位置検出手段の少なくとも一つの画像位置検出結果に応じて、他の画像位置を制御する制御手段であることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２４】
（付記５）付記１において、前記視野内画像制御手段は、前記顕微鏡視野内に表示されている複数画像の優先順位を設定する優先順位設定手段を有すること特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２５】
（付記６）付記１において、前記視野内画像制御手段は、前記視野内画像位置検出手段の検出結果及び前記優先順位設定手段の設定に応じて他の画像位置を制御する制御手段であることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２６】
（付記７）付記１において、前記検出手段は、顕微鏡の観察位置と術部に挿入される手術機器の先端部の位置を検出する位置検出手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２７】
（付記８）付記２において、前記画像重畳手段は、重畳画像の少なくとも一つの画像情報の表示倍率を変える表示倍率変更手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２８】
（付記９）付記２において、前記画像重畳手段は、重畳画像の少なくとも一つの画像位置を変える表示位置変更手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１２９】
（付記１０）付記８において、前記表示倍率変更手段は、重畳画像の少なくとも一つの画像情報の表示倍率の制限を設定する表示倍率制御手段を有することを特徴とする視野内表示装置。
【０１３０】
（付記１１）術部を拡大観察する顕微鏡部と、顕微鏡観察画像とは別の画像を表示する画像表示手段と、前記顕微鏡部を三次元空間の任意位置に移動可能とするアーム部と、前記画像表示手段に表示する画像の映像信号を生成する画像処理手段と、前記画像処理手段から前記画像表示手段に映像信号を伝達する伝達手段とを有する手術用顕微鏡において、前記伝達手段は、映像信号をシリアル信号に変換し、送信する映像信号送信手段と、前記シリアル信号を受信し、映像信号に変換する映像信号受信手段を含むシリアル伝達手段であることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１３１】
（付記１２）付記１１において、前記画像表示手段は、顕微鏡部の視野内に電子画像を表示させる視野内表示手段と、前記顕微鏡視野近傍に電子画像を表示する第２の観察光学手段と、顕微鏡観察視野内に重畳表示を行う画像重畳手段の少なくとも１つからなることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１３２】
（付記１３）付記１１において、前記伝達手段は、シリアル信号を受信する映像信号受信手段と、シリアル信号を伝送する映像信号送信手段を含む伝送中継手段を少なくとも１つ有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１３３】
（付記１４）付記１１において、少なくとも前記シリアル伝達手段の一部が、前記アーム部に配置されることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１３４】
（付記１５）付記１３において、前記映像信号受信手段は映像信号を受信したことを確認する映像信号検出手段と、前記映像信号検出手段の検出結果に基づいて、前記映像信号送信手段に映像信号の送信を許可する映像信号許可手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１３５】
（付記１６）付記１３において、前記伝送中継手段は、少なくとも前記アーム部の前段又は後段の何れかに配置されることを特徴とする視野内表示装置。
【０１３６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、顕微鏡視野内に画像が表示される場合、その顕微鏡視野内にエネルギー処置具等の術部挿入具の先端部と視野内に表示される画像が重ならず、術部の観察視野を確保し、かつ観察視野内に表示される画像の視認性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、手術用顕微鏡の双眼接眼鏡筒部の光学構成を示す図。
【図２】同実施形態を示し、図１における図中左側観察光学系を示す側面図。
【図３】同実施形態の鏡体の縦断面図。
【図４】同実施形態を示し、ＬＣＤ光学系の斜視図。
【図５】同実施形態を示し、ＸＹテーブルの斜視図及び制御系のブロック図。
【図６】同実施形態を示し、重畳画像処理部の構成図。
【図７】同実施形態を示し、手術用顕微鏡システムの斜視図。
【図８】同実施形態を示し、フットスイッチの平面図。
【図９】同実施形態を示し、視野内表示用コントローラ及び画像表示部の構成図。
【図１０】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１１】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１２】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１３】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１４】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１５】この発明の第２の実施形態を示し、重畳画像処理部の構成図。
【図１６】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１７】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１８】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図１９】
同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図２０】この発明の第３の実施形態を示し、重畳画像処理部の構成図。
【図２１】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図２２】同実施形態を示し、顕微鏡観察視野の作用説明図。
【図２３】この発明の第４の実施形態を示し、手術用顕微鏡システムの斜視図。
【図２４】同実施形態を示し、表示駆動回路と画像表示部の構成図。
【図２５】同実施形態を示し、伝送中継部の構成図。
【符号の説明】
４０…重畳画像処理部
４６…表示制御部
２００…表示位置演算部
５０１…画像処理回路

Claims (3)

1. 術部を拡大観察する観察光学系を持つ顕微鏡部と、
   前記顕微鏡部による顕微鏡観察画像とは別の画像を前記顕微鏡部の観察視野に表示する視野内表示手段と、
   前記顕微鏡部の観察下で該顕微鏡部の観察視野内での手術器具の先端部位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段による手術器具の位置検出結果に基づき、前記視野内表示手段により前記顕微鏡の観察視野内に表示する画像が前記観察視野内での手術器具の先端部の表示位置と重なって遮らない位置に前記画像の表示位置を制御する視野内画像制御手段と、
   を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
2. 前記視野内表示手段は、前記顕微鏡観察視野内に画像を導入して該顕微鏡観察視野内に画像を表示させる視野内導光手段と、
   画像重畳用モニターからの画像を前記顕微鏡観察視野内に重畳表示を行う画像重畳手段と、
   の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡。
3. 前記視野内表示手段は、前記顕微鏡部による顕微鏡観察画像とは別の複数の画像を前記顕微鏡部の観察視野に表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手術用顕微鏡。

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