JP6043639B2 - 手術顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は手術顕微鏡システムに関するものである。

スタンド装置により上下動自在に支持された手術用顕微鏡に撮像装置としてのカメラを組み込み、該カメラにより立体視可能な所定の両眼視差を有する一対の電子映像を撮像し、その電子映像をそれぞれ電子映像表示装置の左右一対の表示パネルに表示し、それを左右の接眼部から見ることにより立体的な映像観察が行える手術顕微鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２０７２２号公報

しかしながら、このような関連する技術にあっては、手術顕微鏡を蛍光観察を行う場合は、フィルターを手術顕微鏡の内部に設けなければならず、手術顕微鏡の設計が困難であった。また手術顕微鏡の大型化を招いていた。

本発明は、このような関連する技術に着目してなされたものであり、フィルターを手術顕微鏡側の設けずに電子映像表示装置による蛍光観察が行える手術顕微鏡システムを提供するものである。

請求項１記載の発明は、対物光学系と変倍光学系を通過した左右一対の光束を左右の接眼部に導く２本のメイン光路と、該メイン光路の両方又は一方をサブ光路として分岐可能で、上下動自在に支持された手術顕微鏡と、該手術顕微鏡に組み付けられ、サブ光路を導入して左右一対の撮像素子により電子映像を撮像するカメラと、内蔵された左右一対の表示パネルにカメラで撮像された電子映像を表示可能で且つ表示された電子映像を一対の接眼部から両眼で観察可能な電子映像表示装置と、を備えた手術顕微鏡システムであって、前記カメラの撮像素子に特定波長域の光束のみ透過させるフィルターを出し入れ自在に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、フィルターを回転体に設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、カメラの撮像素子に特定波長域の光束のみ透過させるフィルターが出し入れ自在に設けられているため、フィルターを手術顕微鏡側に設けずに済む。フィルターが出し入れ自在なため通常観察も行える。

請求項２記載の発明によれば、フィルターを回転板に設けたため出し入れ機構が簡略である。

本発明の第１実施形態に係る手術顕微鏡システムを示す斜視図。 手術顕微鏡の内部構造を示す断面図。 手術顕微鏡の内部構造を示す斜視図。 手術顕微鏡の光学系を示す説明図。 カメラと表示パネル等との関係を示す図。 カメラの内部構造を示す断面図。 フィルターを示す図。 電子映像表示装置の内部構造を示す側面図。 電子映像表示装置の内部構造を示す平面図。 本発明の第２実施形態に係る手術顕微鏡を示す斜視図。 手術顕微鏡の内部構造を示す斜視図。 カメラの内部構造を示す断面図。

（第１実施形態）
図１〜図９は、本発明の第１実施形態を示す図である。

手術室に設置された図示せぬスタンド装置の横方向に延びる支持アーム１の先端２には、概略コ字形に曲がった吊下げアーム３が取付けられており、該吊下げアーム３の下端部にはドクターＤ１用の手術顕微鏡４が支持されている。

また、手術顕微鏡４の右側には、ドクターＤ１に対して右側に位置するアシスタントＤ２用の電子映像表示装置５が、同様に先端２から延びる保持アーム６により支持されている。

この手術顕微鏡４は立体観察可能な構造で、そのために左右２本のメイン光路Ａが内部に形成されている。手術顕微鏡４の下部には光束取入口７が形成されており、その光束取入口７の上部には対物光学系８としてのレンズ群が垂直方向に設けられている。対物光学系８の上部にはプリズム９が設置され、そのプリズム９から後方へ向けて水平な変倍光学系１０としてのレンズ群が設けられている。

変倍光学系１０の後方にはビームスプリッタ１１とプリズム１２が上下に設けられ、これらによりメイン光路Ａは上方に向けられた後に前方へ向けて折り返される。上方へ折り返されたメイン光路Ａは結像光学系１３を経た後、いったん一次像Ｆ１を形成し、その後に接眼部１４に導かれる。接眼部１４には接眼光学系１５が設けられ、そこからドクターＤ１が一次像Ｆ１を光学的に立体観察できるようになっている。

すなわち、図４に示すように、術部Ｔから所定の輻輳角θで対物光学系８に導かれた光束Ｌは対物光学系８を透過してから、ドクターＤ１の左右の瞳に対応して二系統に別れ、それぞれ前述のようにプリズム９等を経て、最終的には左右一対の接眼部１４に導びかれる。輻輳角θにより接眼部１４から観察できる一次像Ｆ１には両眼視差が生じており立体観察が可能となる。

メイン光路Ａ中のビームスプリッタ１１から一部の光束がサブ光路Ｂとして分岐される。サブ光路Ｂはプリズム１６やレンズ１７等を介して前側へ折り返され、更にリレーレンズ１８と断面平行四辺形状のプリズム１９（図５）を介して手術顕微鏡４の上部に取付けられたカメラ２０に導入される。

カメラ２０の内部には二次元撮像素子としての左右一対のＣＣＤイメージセンサ２１（以下ＣＣＤという。）が設けられている。このＣＣＤ２１により両眼視差を有する一対の電子映像が撮影される。カメラ２０の前方にはフォーカス調整用のレンズ４１、４２が設けられ、その一方のレンズ４２はサーボ機構４３により可動自在である。レンズ４１、４２とサーボ機構４３により「フォーカス機構」が構成される。

また、レンズ４１、４２の前方には更に４つの孔を有する回転板４４が設けられ、観察用の透過ガラス（赤外線カット機能付き）４５と蛍光観察用のフィルター４６がそれぞれ対で設けられている。フィルター４６は蛍光物質に応じて必要な波長を選択的に透過するバンドパスフィルターである。回転板４４をモータ４７で回転させることにより、透過ガラス４５とフィルター４６を選択することができる。カメラ２０のＣＣＤ２１で撮像された電子映像はコントローラ２２を介して電子映像表示装置５に出力される。

電子映像表示装置５は、ケース２３の内部に左右一対の表示パネル２４を備えている。表示パネル２４は有機ＥＬで、それぞれ基板２５に組み付けられている。この基板２５に前記コントローラ２２からの信号が入力される。ケース２３の内部には空間を左右に仕切る仕切壁２６が設けられている。ケース２３における表示パネル２４の反対側には左右一対の接眼部２７が設けられている。この接眼部２７の内部には接眼光学系２８が設けられている。

このケース２３には接眼部２７だけでなく対物光学系２９及び結像光学系３０も設けられている。対物光学系２９と結像光学系３０の間にはリレー光学系Ｒも設けられている。対物光学系２９は表示パネル２４からの光束を受け、結像光学系３０は対物光学系２９を透過した光束を結像させて一次像Ｆ２を形成する。この一次像Ｆ２は接眼光学系２８で拡大観察されてアシスタントＤ２の瞳に導入される。瞳は接眼光学系２８からの光束が交差するアイポイントにおかれて一次像Ｆ２の観察をする。左右一対の表示パネル２４が両眼視差を有する電子映像を表示するため、それらを接眼部２７から立体的に観察することができる。

電子映像表示装置５のケース２３の側面には、カメラ２０のサーボ機構４３のための操作スイッチ４８が設けられている。この操作スイッチ４８を操作することによりレンズ４２が可動し、ＣＣＤ２１に対する焦点合わせを行うことができる。

この実施形態によれば、アシスタントＤ２が観察する電子映像表示装置５が手術顕微鏡４とは別に支持されているため、ドクターＤ１が手術顕微鏡４の向きを変えたりしても、電子映像表示装置５自体は動かない。そのため、ドクターＤ１とアシスタントＤ２は、それぞれ手術顕微鏡４と電子映像表示装置５の向きを自由に変更できるようになり、両者の操作性が向上する。

そして電子映像表示装置５のケース２３の内部には、対物光学系２９と結像光学系３０が設けられ、それらにより形成された一次像Ｆ２を接眼光学系２８を介して観察するため、電子映像表示装置５で観察する場合も、通常の手術顕微鏡４で観察する場合と同様の感覚で違和感なく観察を行うことができる。従って、電子映像表示装置５の観察性能が向上し、長時間観察しても疲れない。

またケース２３の内部に対物光学系２９と結像光学系３０が設けられているため光学性能が向上し、表示パネル２４側の解像度や応答速度等の性能向上に応じて、より精細な電子映像を観察することができる。すなわち表示パネル２４が有機ＥＬ方式で、液晶方式に比べて応答性能及びコンストラスト性能に優れるが、対物光学系２９及び結像光学系３０を介して接眼部２７より観察することにより、その優れた性能をそのまま引き出すことができる。

更にカメラ２０のＣＣＤ２１近傍に特定波長域の光束のみ透過させるフィルター４６が出し入れ自在に設けられているため、フィルター４６を手術顕微鏡４側に設けずに済む。回転板４４を回転させることにより、透過ガラス４５による通常観察も行える。

加えて、カメラ２０にフォーカス機構が設けられているため、ドクターＤ１が自分の瞳の特性に合わせて、手術顕微鏡４の内部の光学系の調整でなく、手術顕微鏡４自体を上下させて焦点合わせを行い、それがカメラ２０の焦点と合致していない場合が生じても、カメラ２０側で内部のＣＣＤ２１に対する焦点合わせを独立して行えるため、電子映像表示装置５では明瞭な電子映像を表示することができる。

しかもカメラ２０の焦点合わせ操作を電子映像表示装置５の側面の操作スイッチ４８で行うことができるため、アシスタントＤ２は表示を見ながら正確な焦点合わせを行うことができる。

そしてＣＣＤ２１の近傍には回転板４４が設けられ、それを回転させることにより、特定波長域の光束のみ透過させるフィルター４６を介してＣＣＤ２１による撮像を行うことができるため、蛍光観察も可能となる。従って、手術顕微鏡の光路Ａとは独立な光路Ｂ上でフィルター４６を切り換えて観察することができる。

（第２実施形態）
図１０〜図１２は、本発明の第２実施形態を示す図である。本実施形態は前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よってそれら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

この実施形態に係る手術顕微鏡４０では、メイン光路Ａはプリズム３１により上方へ全反射されて接眼部１４へ折り返され、先の第１実施形態のようなサブ光路は形成されない。

その代わりにメイン光路Ａの結像光学系１３の手前にビームスプリッタ３２が設けられ、そこからメイン光路Ａの一部を左右両側へ直角に分岐したサブ光路Ｃが形成される。このサブ光路Ｃは手術顕微鏡４の左右両側に設けられた光束取出部３３から外部へ取り出すことができる。この実施形態では右側だけの光束取出部３３を使用し、反対側は塞いでいる。そして、この右側の光束取出部３３にはカメラ３４が取付けられている。

カメラ３４の内部には、スリットプレート３５と、断面平行四辺形状で左右一対のプリズム３６とリレーレンズ３７が設けられ、これらにより光分割手段が構成されている。

スリットプレート３５には左右一対の孔３８が形成されており、手術顕微鏡４内のビームスプリッタ３２から分岐された一つのサブ光路Ｃを更に２つの平行な光束Ｌに分割する。

ＣＣＤ３９の手前には、先の実施形態同様に、フィルター４６等を有する回転板４４と、レンズ４１、４２が設けられ、レンズ４２を可動させるサーボ機構４３が設けられている。レンズ４１、４２及び回転板４４を透過した平行な光束ＬはそれぞれＣＣＤ３９に導入される。ＣＣＤ３９で撮像された電子映像は先の実施形態同様にコントローラを介して電子映像表示装置５に出力される。

メイン光路Ａのうちの１つの一部をサブ光路Ｃとして分岐し、そのサブ光路Ｃを更に２つの平行な光束Ｌに分岐するため、平行な光束Ｌ間に僅かな視差ｄが生じる。この視差ｄにより電子映像表示装置５では単純な２Ｄでなく擬似的に立体感のある電子映像が得られる。

以上の各実施形態では、電子映像表示装置５を手術顕微鏡４の右側に支持したが、電子映像表示装置５の位置は手術顕微鏡４に対してどの位置に支持しても良く、手術顕微鏡４の左側でも、ドクターＤ１の対向位置でも良い。

また、電子映像表示装置５はアシスタントＤ２用として使用されるだけでなく、手術室とは異なる場所に設置して、それを看護士や研修医等が学習用として見るようにしても良い。

更に、電子映像表示装置５の表示パネル２４は有機ＥＬパネルに限定されず、透過型又は反射側の液晶パネルでも良く、それ以外の方式でも良い。

４ 手術顕微鏡
５ 手術顕微鏡システム
２１，３９ ＣＣＤイメージセンサ（二次元撮像素子）
２３ ケース
２４ 表示パネル
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 接眼部
２８ 接眼光学系
２９ 対物光学系
３０ 結像光学系
２３ ケース
４１ レンズ（フォーカス機構）
４２ レンズ（フォーカス機構）
４３ サーボ機構（フォーカス機構）
４４ 回転板
４５ 透過ガラス
４６ フィルター
４７ モータ
４８ 操作スイッチ
Ａ メイン光路
Ｂ サブ光路
Ｃ サブ光路
Ｄ１ ドクター
Ｄ２ アシスタント
Ｆ１、Ｆ２ 一次像

Claims (2)

1. 対物光学系と変倍光学系を通過した左右一対の光束を左右の接眼部に導く２本のメイン光路と、該メイン光路の両方又は一方をサブ光路として分岐可能で、上下動自在に支持された手術顕微鏡と、
   該手術顕微鏡に組み付けられ、サブ光路を導入して左右一対の撮像素子により電子映像を撮像するカメラと、
   内蔵された左右一対の表示パネルにカメラで撮像された電子映像を表示可能で且つ表示された電子映像を一対の接眼部から両眼で観察可能な電子映像表示装置と、を備えた手術顕微鏡システムであって、
   前記カメラの内部における撮像素子の近傍に特定波長域の光束のみ透過させるフィルターを出し入れ自在に設けたことを特徴とする手術顕微鏡システム。
2. フィルターを回転体に設けたことを特徴とする請求項１記載の手術顕微鏡システム。
   
   

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