JPH0970406A - 手術用観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は使用前の位置合わせ等のセッティング
操作や、観察視野の移動時等の操作性が良く、術者の負
担を軽減できる手術用観察装置を提供することを最も主
要な特徴とする。 【解決手段】術部を撮像する鏡体部１１と、術者が術部
の立体映像を観察する接眼鏡筒１２を別体に設け、鏡体
部１１と、接眼鏡筒１２とをそれぞれ相対的に移動させ
ることにより、視野移動のために鏡体部１１を動かして
も術者の観察位置及びアイポイントが変わらないため、
術者の楽な姿勢で手術を行うことができ、術者の疲労を
大幅に軽減するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外科手術の際に使
用され、微小物体を立体的にビデオ観察する手術用観察
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、外科手術の際に使用される手術
用観察装置として例えば特開平３−３９７１１号公報に
は対物光学系が組込まれた対物鏡筒と、接眼光学系が組
込まれた接眼鏡筒とが各々別体に設けられた構成の装置
が示されている。

【０００３】また、上記特開平３−３９７１１号公報、
特開平４−１６６１４６号公報および東独特許ＤＤ２５
９２６５Ａ１には対物光学系の結像部に撮像素子を設置
するとともに、術者等の頭部に取り付けるヘッドマウン
トディスプレイを設け、対物光学系の撮像素子で撮像し
た映像を術者等の頭部のヘッドマウントディスプレイに
よって観察する構成の装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の特開平
３−３９７１１号公報の構成の装置では対物光学系が組
込まれた対物鏡筒と、接眼光学系が組込まれた接眼鏡筒
とが各々別体に設けられているので、この装置の使用時
には術者は先ず対物鏡筒を観察位置に合わせた後、接眼
鏡筒を所望の位置に動かして位置合わせする２回の位置
合わせ作業が必要になる。そのため、使用前の装置の位
置合わせ等のセッティング操作が二度手間になるので、
操作性が悪い問題がある。

【０００５】また、上記特開平３−３９７１１号公報、
特開平４−１６６１４６号公報、及び東独特許ＤＤ２５
９２６５Ａ１等に開示されているようなヘッドマウント
ディスプレイを使用する構成の観察装置では手術中、術
者の頭部には常にディスプレイ等が装着されている状態
で保持されるので、術者にとっては大変煩わしい問題が
ある。特に、術者が頭部にヘッドマウントディスプレイ
等を装着した状態で長時間の手術を行う場合には術者の
負担が一層大きくなる問題がある。

【０００６】更に、上記各従来技術では、対物鏡筒と接
眼鏡筒（ヘッドマウントディスプレイを含む）との間の
相対的な位置関係を検出する手段が格別に設けられてい
ないので、術者が観察視野を移動する操作が難しい問題
がある。すなわち、上記各従来技術では、対物鏡筒と接
眼鏡筒との位置関係が全く相関が取れていないため、術
者が観察視野を移動する場合に対物鏡筒をどの方向に移
動操作すれば所望の視野移動が行われるかを判断するこ
とが困難であり、手術の長時間化を招き、ひいては術者
及び患者に対する負担を増大する問題がある。

【０００７】また、接眼鏡筒を覗く際の観察方向と、実
際の作業方向との相関も格別に取られていないため、観
察者（術者）にとっては観察像の立体感が不自然に感じ
ることがあり、術者の負担をさらに増大させる問題があ
る。

【０００８】さらに、ヘッドマウントディスプレイを使
用して手術する場合には、次のような問題もある。すな
わち、ヘッドマウントディスプレイには処置部の周辺部
位のみの狭い範囲の観察像が表示されている状態で保持
されることが多いので、術者が手術作業中に術部全体の
広範囲の視野を確認したり、鉗子等を交換する場合に
は、術者はヘッドマウントディスプレイと顔との間の隙
間から広範囲の視野や、鉗子等の位置を確認するか、或
いは術者以外の助手等の補助作業者が手動でヘッドマウ
ントディスプレイの表示画面を直視モードに切り換えて
確認する等の煩わしい作業が必要になる問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、使用前の位置合わせ等のセッティング
操作や、観察視野の移動時等の操作性が良く、術者の負
担を軽減することができる手術用観察装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は対物レンズと結
像レンズを有する対物光学系と、この対物光学系による
観察像を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した
観察像を表示する表示手段とを有する手術用観察装置に
おいて、前記対物光学系及び前記撮像手段が組込まれた
鏡体部と、前記表示手段を有する表示部とをそれぞれ相
対的に移動可能に支持する支持手段を設けるとともに、
前記鏡体部および前記表示部のうち少なくとも一方の動
きを任意に制御する動き制御手段を設けたことを特徴と
するものである。

【００１１】そして、上記構成により、鏡体部と、表示
部とをそれぞれ相対的に移動させることにより、視野移
動のために鏡体部を動かしても術者の観察位置及びアイ
ポイントが変わらないようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１乃至図５を参照して説明する。図１は本実施の形
態の手術用観察装置全体の概略構成を示すものである。
この手術用観察装置には移動可能な架台１が設けられて
いる。この架台１の上端には操作アームユニット（支持
手段）２が装着されている。

【００１３】この操作アームユニット２には複数の操作
アーム、本実施の形態では５つのアーム３〜７が設けら
れている。ここで、第１アーム３の一端部は架台１の上
端に鉛直方向の軸ａを中心に回動可能に取り付けられて
いる。さらに、第１アーム３の他端部には連結部材８を
介して第２アーム４の一端部が鉛直方向の軸ｂ及び水平
方向の軸ｃを中心に回動可能に取り付けられている。

【００１４】また、第２アーム４の他端部には連結部材
９の上端部が鉛直方向の軸ｄを中心に回動可能に取り付
けられている。この連結部材９の下端部にはＸＹ駆動装
置１０が取り付けられている。このＸＹ駆動装置１０に
は軸ｄと直交する平面上で直交する２方向、すなわちＸ
方向およびＹ方向にそれぞれ駆動される図示しない可動
部が設けられている。そして、このＸＹ駆動装置１０の
図示しない可動部には第３アーム５を介して鏡体部１１
が取り付けられている。そのため、鏡体部１１は３次元
空間の所望の位置に設定することができる。

【００１５】また、連結部材９には第４アーム６の一端
部が取り付けられている。この第４アーム６の他端部に
は第５アーム７の一端部が軸ｅを中心に回動可能に取り
付けられている。さらに、第５アーム７の他端部には接
眼鏡筒（表示部）１２が軸ｆを中心に回動可能に取り付
けられている。そのため、接眼鏡筒１２は鏡体部１１に
対して相対的に移動可能に支持されている。

【００１６】また、手術用観察装置の鏡体部１１には図
２に示すように鏡筒１３が設けられている。この鏡筒１
３の内部には左右の観察光路１４，１５と、左右の観察
光路１４，１５に共通の対物レンズ１６とが設けられて
いる。ここで、対物レンズ１６は鏡筒１３内の最下端位
置に配置されている。

【００１７】さらに、左側の観察光路１４にはズーム
（変倍）光学系１７ａ、絞り機構１８ａ、結像レンズ１
９ａおよび撮像素子（撮像手段）２０ａが対物レンズ１
６側から順次配設されている。同様に、右側の観察光路
１５にはズーム光学系１７ｂ、絞り機構１８ｂ、結像レ
ンズ１９ｂおよび撮像素子２０ｂが対物レンズ１６側か
ら順次配設されている。これにより、鏡筒１３の内部に
立体撮像光学系が構成されている。なお、鏡筒１３の内
部には照明光学系２１（図４に示す）が装着されてい
る。

【００１８】また、手術用観察装置の接眼鏡筒１２には
図３に示すように左右一対のディスプレイ（表示手段）
２２ａ，２２ｂが内蔵されているとともに、左右一対の
接眼レンズ２３ａ，２３ｂが配設されている。ここで、
左側の接眼レンズ２３ａの光軸上には左側のディスプレ
イ２２ａ、右側の接眼レンズ２３ｂの光軸上には右側の
ディスプレイ２２ｂがそれぞれ配設されている。

【００１９】さらに、この接眼鏡筒１２の外面には手掴
み用のグリップ２４が取り付けられている。このグリッ
プ２４には鏡体部１１の移動機構部のロック状態と、ロ
ック解除状態とを切換える押しボタンである第１のスイ
ッチ２５及び接眼鏡筒１２の移動機構部のロック状態
と、ロック解除状態とを切換える押しボタンである第２
のスイッチ２６がそれぞれ設けられている。

【００２０】また、第１のスイッチ２５及び第２のスイ
ッチ２６は図５に示すように電磁ブレーキ制御部２７に
接続されている。この電磁ブレーキ制御部２７は架台１
に内蔵された制御ユニット２８に設けられている。さら
に、電磁ブレーキ制御部２７には操作アームユニット２
の軸ａ、軸ｂ、軸ｃ、軸ｄ、軸ｅ、及び軸ｆにそれぞれ
内蔵された電磁ブレーキ２９が接続されている。

【００２１】また、鏡体部１１内の一対の撮像素子２０
ａ，２０ｂは図４に示すように左右のプロセッサ３０
ａ，３０ｂにそれぞれ接続されている。さらに、左側の
プロセッサ３０ａは左側のディスプレイ２２ａに、また
右側のプロセッサ３０ｂは右側のディスプレイ２２ｂに
それぞれ接続されている。ここで、左右のプロセッサ３
０ａ，３０ｂはそれぞれ接続された撮像素子２０ａ，２
０ｂの図示しない駆動回路、図示しない映像信号生成回
路、及びこの映像信号生成回路からの映像信号に従い輝
度レベルを算出する図示しない輝度算出回路で構成され
ている。

【００２２】また、左右のプロセッサ３０ａ，３０ｂは
架台１に取り付けられた光源３１にそれぞれ接続されて
いる。この光源３１には図示しない光量調整手段が内蔵
されている。そして、左右のプロセッサ３０ａ，３０ｂ
からは光量調整手段に対して輝度信号を出力するように
なっている。

【００２３】さらに、光源３１には図示しない集光光学
系が内蔵されている。この集光光学系の集光点にはライ
トガイド３２の入射端面が設置されている。このライト
ガイド３２の出射端は鏡体部１１の照明光学系２１に接
続されている。

【００２４】また、架台１にはフットスイッチ（動き制
御手段）３３が接続されている。このフットスイッチ３
３にはジョイスティックスイッチ３４、フォーカス（照
準）スイッチ３５及びズーム（変倍）スイッチ３６がそ
れぞれ設けられている。

【００２５】さらに、架台１に内蔵された制御ユニット
２８には視野移動制御部３７、フォーカス（照準）制御
部３８及びズーム（変倍）制御部３９がそれぞれ設けら
れている。ここで、視野移動制御部３７にはフットスイ
ッチ３３のジョイスティックスイッチ３４と、鏡体部１
１をＸＹ平面上で移動するＸＹ駆動装置１０とがそれぞ
れ接続されている。また、フォーカス制御部３８にはフ
ットスイッチ３３のフォーカススイッチ３５と、撮像素
子２０ａ，２０ｂに結像される観察像のフォーカス位置
を調整するフォーカス調整手段４１とがそれぞれ接続さ
れている。さらに、ズーム制御部３９にはフットスイッ
チ３３のズームスイッチ３６と、鏡体部１１内のズーム
光学系１７ａ，１７ｂの図示しないレンズ群を駆動して
撮像素子２０ａ，２０ｂに結像される観察像の拡大率を
調整するズーム調整手段４２とがそれぞれ接続されてい
る。

【００２６】次に、上記構成の手術用観察装置の作用に
ついて説明する。本実施の形態の手術用観察装置の使用
時には、まず、鏡体部１１及び接眼鏡筒１２を手術に適
した位置に移動させる使用前のセッティング操作が行わ
れる。ここで、術部を観察するのに適した位置に鏡体部
１１を移動する作業時には接眼鏡筒１２のグリップ２４
の第１のスイッチ２５がオン操作される。これにより、
第１アーム３及び第２アーム４の各軸ａ〜ｄに設けられ
た各電磁ブレーキ２９がフリーになるので、術者は鏡体
部１１を３次元空間の所望の位置に移動することができ
る。

【００２７】次に、術者が観察するために適した位置に
接眼鏡筒１２を移動する作業が行なわれる。この作業時
には接眼鏡筒１２のグリップ２４の第２のスイッチ２６
がオン操作される。これにより、第４アーム６及び第５
アーム７の各軸ｅ、ｆに設けられた各電磁ブレーキ２９
がフリーになるので、術者は接眼鏡筒１２を鏡体部１１
に対して所望の距離及び高さに移動した位置に設定する
ことができる。

【００２８】このように鏡体部１１及び接眼鏡筒１２の
セッティング操作の終了後、本実施の形態の手術用観察
装置による術部の観察が行われる。この場合には、光源
３１が点灯される。この光源３１から出射される照明光
は図示しない集光光学系によりライトガイド３２の入射
端面に集光される。さらに、ライトガイド３２を通して
伝送された照明光は鏡体部１１の鏡筒１３内の照明光学
系２１に入射される。そして、この照明光学系２１から
外部に照射される照明光によって術部が均一に照明され
る。

【００２９】このとき、術部から反射された反射光は対
物レンズ１６により集光され、左右の観察光路１４，１
５に観察像が入射される。そして、左側の観察光路１４
に入射された入射光はズーム光学系１７ａおよび絞り機
構１８ａを経て結像レンズ１９ａ側に導かれ、この結像
レンズ１９ａにより撮像素子２０ａの撮像面に左側の観
察像が結像される。同様に、右側の観察光路１５に入射
された入射光はズーム光学系１７ｂおよび絞り機構１８
ｂを経て結像レンズ１９ｂ側に導かれ、この結像レンズ
１９ｂにより撮像素子２０ｂの撮像面に右側の観察像が
結像される。

【００３０】さらに、鏡体部１１内の一対の撮像素子２
０ａ，２０ｂの撮像面で結像された光学像は、左右の各
撮像素子２０ａ，２０ｂにより電気信号に変換され、左
右のプロセッサ３０ａ，３０ｂにそれぞれ伝達される。
このとき、左右のプロセッサ３０ａ，３０ｂによって撮
像素子２０ａ，２０ｂからの電気信号が映像信号に変換
される。そして、左側のプロセッサ３０ａから出力され
る映像信号は左側のディスプレイ２２ａに入力され、同
様に右側のプロセッサ３０ｂから出力される映像信号は
右側のディスプレイ２２ｂに入力される。

【００３１】従って、左右のディスプレイ２２ａ，２２
ｂには術部の左右の映像がそれぞれ表示されるので、術
者は左右のディスプレイ２２ａ，２２ｂの表示映像を左
右の接眼レンズ２３ａ，２３ｂにより拡大して観察する
ことができる。また、術者は一対のディスプレイ２２
ａ，２２ｂの映像を左右の目で各々観察することによ
り、術部の映像を立体的に認識することができる。すな
わち、術者は接眼鏡筒１２の左右の接眼レンズ２３ａ，
２３ｂを覗き込むことにより、術部の立体映像を認識す
ることができる。

【００３２】また、術部の観察中に術者が術部の映像の
視野移動・フォーカス（照準）調整及びズーム（変倍）
調整等の作業を行いたい場合には、フットスイッチ３３
のジョイスティックスイッチ３４・フォーカススイッチ
３５及びズームスイッチ３６がそれぞれ操作される。こ
れにより、所望の観察視野・フォーカス調整・観察倍率
を選択することが可能である。

【００３３】さらに、術者が視野を大きく移動したい場
合には、グリップ２４の第１のスイッチ２５がオン操作
される。これにより、操作アームユニット２の軸ａ〜軸
ｄの各電磁ブレーキがフリーになるため、第１アーム３
及び第２アーム４を大きく移動することができるので、
第１アーム３及び第２アーム４の移動にともない観察視
野を容易に大きく移動することができる。

【００３４】また、光源３１に内蔵された図示しない光
量調整手段に対して左右のプロセッサ３０ａ，３０ｂか
ら図示しない輝度算出回路により輝度信号が出力されて
いる。そして、左右のプロセッサ３０ａ，３０ｂから出
力される輝度信号に対して最適な光量になるように光量
調整手段により光源３１が制御される。

【００３５】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態では、架台１の上
の操作アームユニット２によって接眼鏡筒１２を鏡体部
１１に対して相対的に移動可能に支持させたので、術者
の任意の観察位置で術部の立体観察が可能となる。その
ため、ヘッドマウントディスプレイを使用する場合のよ
うにモニターを術者の頭部に装着する必要がないので、
術者に対する負担が大幅に軽減される。

【００３６】また、撮像手段である鏡体部１１と観察手
段である接眼鏡筒１２とが各々独立して操作可能であ
り、自由度も高いため、術者の体格によらず楽な姿勢で
観察を行うことができる。

【００３７】更に、鏡体部１１による観察位置を変更す
る場合、ＸＹ駆動装置１０を用いることにより、撮像手
段である鏡体部１１のみを接眼鏡筒１２とは独立して移
動することが可能であるため、術者は接眼鏡筒１２によ
る観察位置を変えることなく術部の視野移動が可能であ
る。

【００３８】更に、本実施の形態によれば、観察像の明
るさを光源３１の光量により調整しているため、絞り調
整による焦点深度の変化がなく、画質も最適な状態に保
たれ、非常に観察しやすい立体像を得ることができる。
そのため、術者は観察において負担が少ない。

【００３９】なお、本実施の形態では、観察像の明るさ
を光源３１の光量により調整しているが、撮像手段であ
る鏡体部１１の撮像素子２０ａ，２０ｂの感度を調整し
て観察像の明るさを調整しても良い。同様に、プロセッ
サ３０ａ，３０ｂによる映像信号の輝度レベルを一定に
保つ増幅回路、即ちオートゲインコントロール回路を用
いても良い。この場合、感度を上げると観察像が劣化す
るため、一定のレベル以上の感度アップが必要な場合に
は自動的に撮像光学系の絞り１８ａ，１８ｂを開ける手
段を設けても良い。

【００４０】この変形例によると、光源３１の光量を調
整する場合に比べ、比較的安価で容易に実現可能であ
る。また、応答速度を考慮すると、反応が早いため、観
察時の明るさ調整による違和感が生じない。

【００４１】また、眼科における手術のように術部に大
きな光量を与えると網膜障害等のおそれがある場合に
は、光量に一定の上限値を設けておき、上限値を越える
程度の光量が必要となった場合に自動的に鏡体部１１に
内蔵されている絞り１８ａ，１８ｂを開き、光量を上限
値以下にするような機構を設けても良い。

【００４２】この変形例によると、一定以上の光量が患
部に照射されるおそれがないため、特に眼科のように大
きな光量を与えると問題があるような症例に適用する場
合にも安全である。

【００４３】さらに、本実施の形態では鏡体部１１に内
蔵されている絞り１８ａ，１８ｂを一定に保ち、観察像
の焦点深度を変えないようにする手段を述べたが、脳神
経外科における手術のように高倍観察の多い場合は、観
察倍率が高くなるに従って撮像光学系の絞り１８ａ，１
８ｂを閉じ、焦点深度を深くするような構成としても良
い。この変形例によると、術者は高倍観察時でも焦点深
度の深い観察し易い像を得ることができる。

【００４４】また、図６乃至図８は本発明の第２の実施
の形態を示すものである。本実施の形態の手術用観察装
置は図６に示すように第１の実施の形態の撮像手段であ
る鏡体部１１を支持する鏡体部支持機構（支持手段）５
１と、図７に示すように観察手段である接眼鏡筒１２を
支持する接眼鏡筒支持機構（支持手段）５２とをそれぞ
れ独立に設けたものである。なお、図６乃至図８中で、
第１の実施の形態（図１乃至図５）と同一部分には、同
じ番号を付してその説明を省略する。

【００４５】本実施の形態の鏡体部支持機構５１には図
６に示すように移動可能な架台５３が設けられている。
この架台５３の上端には第１の操作アームユニット５４
が装着されている。

【００４６】この第１の操作アームユニット５４には複
数の操作アーム、本実施の形態では３つのアーム５５〜
５７が設けられている。ここで、第１アーム５５の一端
部は架台５３の上端に鉛直方向の軸ａを中心に回動可能
に取り付けられている。さらに、第１アーム５５の他端
部には連結部材５８を介して第２アーム５６の一端部が
鉛直方向の軸ｂ及び図６の紙面に垂直な水平方向の軸ｃ
を中心に回動可能に取り付けられている。

【００４７】また、第２アーム５６の他端には第３アー
ム５７の一端が図６の紙面に垂直な水平方向の軸ｄを中
心に回動可能に取り付けられている。さらに、第３アー
ム５７の他端には第１の実施の形態と同様の構成の鏡体
部１１が図６の紙面に垂直な水平方向の軸ｅを中心に回
動可能に取り付けられている。

【００４８】なお、第１アーム５５、第２アーム５６、
第３アーム５７及び鏡体部１１は、図示しないバランス
機構により概略のバランスが取られている。さらに、第
１の操作アームユニット５４の各軸ａ〜ｅには図８に示
す駆動モーター５９ａ〜５９ｅ及び図示しないスリップ
機構が内蔵されている。

【００４９】また、鏡体部１１には第１の実施の形態と
同様にライトガイド３２の一端部が取り付けられてい
る。このライトガイド３２の他端部は架台５３に設置さ
れた光源３１に接続されている。

【００５０】さらに、架台５３には第１の実施の形態と
同一構成のフットスイッチ３３が同様に接続されてい
る。このフットスイッチ３３にはジョイスティックスイ
ッチ３４、フォーカス（照準）スイッチ３５及びズーム
（変倍）スイッチ３６がそれぞれ設けられている。

【００５１】また、接眼鏡筒支持機構５２には図７に示
すように床に設置されたベット６０に固定されるベース
部材６１が設けられている。このベース部材６１の上端
には第２の操作アームユニット６２が装着されている。

【００５２】この第２の操作アームユニット６２には複
数の操作アーム、本実施の形態では５つのアーム６３〜
６７が設けられている。ここで、第１アーム６３の下端
部はベース部材６１の上端に鉛直方向の軸ｆを中心に回
動可能に連結されている。さらに、第１アーム６３の上
端部には第２アーム６４の一端が図７の紙面に垂直な水
平方向の軸ｇを中心に回動可能に取り付けられている。
この第２アーム６４の他端には第３アーム６５の一端が
図７の紙面に垂直な水平方向の軸ｈを中心に回動可能に
接続されている。

【００５３】更に、第３アーム６５の他端には第４アー
ム６６の一端が図７の紙面に垂直な水平方向の軸ｉを中
心に回動可能に取り付けられている。この第４アーム６
６の他端には第５アーム６７の一端が鉛直方向の軸ｊを
中心に回動可能に取り付けられている。また、第５アー
ム６７の他端には第１の実施の形態と同様の構成の接眼
鏡筒１２が水平方向の軸ｋを中心に回動可能に取り付け
られている。

【００５４】なお、第１アーム６３、第２アーム６４、
第３アーム６５、第４アーム６６、第５アーム６７及び
接眼鏡筒１２は、各々図示しないバランス機構により概
略のバランスが取られている。さらに、第２の操作アー
ムユニット６２の各軸ｆ〜ｋには各々図８に示す電磁ブ
レーキ６８ｆ〜６８ｋ及びエンコーダー６９ｆ〜６９ｋ
が内蔵されている。

【００５５】また、接眼鏡筒１２に連結されたグリップ
２４には第１のスイッチ７０及び第２のスイッチ７１が
それぞれ設けられている。また、図８に示すように第１
の操作アームユニット５４の各軸ａ〜ｅに内蔵されてい
る駆動モーター５９ａ〜５９ｅは架台５３に内蔵された
モーター制御部７２に各々接続されている。このモータ
ー制御部７２は架台５３に内蔵された演算部７３に接続
されている。

【００５６】さらに、この演算部７３にはフットスイッ
チ３３のジョイスティックスイッチ３４、第２の操作ア
ームユニット６２の各軸ｆ〜ｋに内蔵されているエンコ
ーダー６９ｆ〜６９ｋ，グリップ２４の第１のスイッチ
７０，および架台５３に内蔵されたブレーキ駆動部７４
がそれぞれ接続されている。また、ブレーキ駆動部７４
には第２の操作アームユニット６２の各軸ｆ〜ｋに内蔵
されている電磁ブレーキ６８ｆ〜６８ｋが接続されてい
るとともに、グリップ２４の第１のスイッチ７０及び第
２のスイッチ７１が接続されている。

【００５７】次に、上記構成の本実施の形態の手術用観
察装置の作用について説明する。本実施の形態の手術用
観察装置の使用時には次の操作が行われる。はじめに術
者は、鏡体部１１に力を加えて鏡体部１１を所望の位置
に移動させ、術部を観察するのに適した位置に鏡体部１
１を大まかにセッティングする。このとき、鏡体部１１
を支持している第１の操作アームユニット５４の各軸ａ
〜ｅのスリップ機構がスリップすることにより、第１の
操作アームユニット５４の各アーム５５〜５７を鏡体部
１１の移動に追従させて移動させることができる。

【００５８】また、鏡体部１１の大まかなセッティング
後、続いてこの鏡体部１１の詳細な位置合わせ及び観察
倍率の設定が行われる。この作業は接眼鏡筒１２または
図示しないＴＶモニターを観察しながら、フットスイッ
チ３３の各スイッチ３４、３５、３６を操作することに
より行われる。すなわち、ジョイスティックスイッチ３
４を操作することにより、第１の操作アームユニット５
４の各軸ａ〜ｅに内蔵されたモーター５９ａ〜５９ｅが
駆動され、術者が所望する任意の位置に鏡体部１１が移
動される。この後、フォーカススイッチ３５を操作する
ことにより、鏡体部１１に内蔵された図示しない照準機
構が駆動され、観察点に照準が合わされる。更に、ズー
ムスイッチ３６を操作することにより、術者の所望の観
察倍率に設定される。

【００５９】また、術者がグリップ２４の第２のスイッ
チ７１を操作することにより、ブレーキ駆動部７４にス
イッチ信号が伝達され、第２の操作アームユニット６２
の各軸ｆ〜ｋの電磁ブレーキ６８ｆ〜６８ｋが解除され
る。従って、術者はグリップ２４を持った状態で、グリ
ップ２４の第２のスイッチ７１を操作しながら観察鏡筒
１２を観察し易い所望の位置に移動し、設置することが
できる。このとき、術者が第２のスイッチ７１から手を
離すと、自動的に電磁ブレーキ６８ｆ〜６８ｋがロック
され、観察鏡筒１２はその位置に確実に固定される。

【００６０】次に、術者が鏡体部１１を移動操作する場
合には、グリップ２４の第１のスイッチ７０を操作す
る。この場合にはブレーキ駆動部７４にスイッチ信号が
伝達され、電磁ブレーキ６８ｆ〜６８ｋが解除される。
同時に、このスイッチ信号は演算部７３にも伝達され、
エンコーダー６９ｆ〜６９ｋの値が演算部７３に入力さ
れる。

【００６１】この状態で、術者がグリップ２４を操作し
て観察鏡筒１２を移動すると、演算部７３はエンコーダ
ー６９ｆ〜６９ｋの値より観察鏡筒１２を支持する第２
の操作アームユニット６２の各軸ｆ〜ｋの回転量が演算
され、観察鏡筒１２がどの方向にどれだけ移動したかが
算出される。この結果より、演算部７３は鏡体部１１を
観察鏡筒１２の観察方向に合わせるようにどれだけ第１
の操作アームユニット５４のアーム５５〜５７を移動す
れば良いかを演算する。

【００６２】さらに、この演算結果をもとに、演算部７
３からはモーター制御部７２にモーター駆動信号が出力
される。このとき、モーター制御部７２は、モーター駆
動信号をもとに第１の操作アームユニット５４の各軸ａ
〜ｅに内蔵されたモーター５９ａ〜５９ｅを駆動して、
鏡体部１１を術者の任意の位置に移動する。

【００６３】また、術者が観察鏡筒１２の位置だけを変
更したい場合には、グリップ２４の第２のスイッチ７１
を操作することにより、観察鏡筒１２の位置のみを変更
することができる。

【００６４】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態では、第１の実施
の形態の撮像手段である鏡体部１１を支持する鏡体部支
持機構５１と、図７に示すように観察手段である接眼鏡
筒１２を支持する接眼鏡筒支持機構５２とをそれぞれ独
立に設け、接眼鏡筒１２を鏡体部１１に対して相対的に
移動可能に支持させたので、第１の実施の形態と同様に
術者の任意の観察位置で術部の立体観察が可能となる。
そのため、視野移動のために鏡体部１１を動かしても術
者の観察位置及びアイポイントが変わらないので、術者
の楽な姿勢で手術を行うことができ、術者の疲労を大幅
に軽減することができる。

【００６５】さらに、ヘッドマウントディスプレイを使
用する場合のようにモニターを術者の頭部に装着する必
要がないので、術者に対する負担が大幅に軽減される。
したがって、手術が効率的に行えるため、手術時間の短
縮により患者の負担も大幅に軽減することができる。

【００６６】また、術者は観察鏡筒１２のみの移動及び
観察鏡筒１２に連動して鏡体部１１を移動する操作を適
宜選択することができるので、操作性が高く、観察の自
由度も高い立体観察手術装置を提供することができる。

【００６７】また、図９乃至図１１は本発明の第３の実
施の形態を示すものである。本実施の形態の手術用観察
装置は図９に示すように第２の実施の形態と同様に第１
の実施の形態の撮像手段である鏡体部１１を支持する鏡
体部支持機構８１を設けるとともに、観察手段として図
１０に示すように術者８２の頭部に装着するヘッドマウ
ントディスプレイ８３を設けたものである。なお、図９
乃至図１１中で、第１の実施の形態（図１乃至図５）及
び第２の実施の形態（図６乃至図８）と同一部分には、
同じ番号を付してその説明を省略する。

【００６８】本実施の形態の鏡体部支持機構８１には図
９に示すように移動可能な架台８４が設けられている。
この架台８４の上端には操作アームユニット８５が装着
されている。

【００６９】この操作アームユニット８５には複数の操
作アーム、本実施の形態では３つのアーム８６〜８８が
設けられている。ここで、第１アーム８６の一端部は架
台８４の上端に鉛直方向の軸ａを中心に回動可能に取り
付けられている。さらに、第１アーム８６の他端部には
連結部材８９を介して第２アーム８７の一端部が鉛直方
向の軸ｂ及び図９の紙面に垂直な水平方向の軸ｃを中心
に回動可能に取り付けられている。

【００７０】また、第２アーム８７の他端部には連結部
材９０の上端部が鉛直方向の軸ｄを中心に回動可能に取
り付けられている。この連結部材９０の下端部にはＸＹ
駆動装置９１が取り付けられている。このＸＹ駆動装置
９１には軸ｄと直交する平面上で直交する２方向、すな
わちＸ方向およびＹ方向にそれぞれ駆動される図示しな
い可動部が設けられている。そして、このＸＹ駆動装置
９１の図示しない可動部には第３アーム８８を介して鏡
体部１１が取り付けられている。そのため、鏡体部１１
は３次元空間の所望の位置に設定することができる。

【００７１】また、鏡体部１１には照明光学系２１（図
４参照）が装着されているとともに、左右の超音波受信
機９２，９３が設置されている。そして、照明光学系２
１にはライトガイド９４の出射端が接続されている。さ
らに、ライトガイド９４の入射端は架台８４に取り付け
られた光源９５に接続されている。

【００７２】また、ヘッドマウントディスプレイ８３に
は図１０に示すように左右一対のディスプレイ９６，９
６、各ディスプレイ９６，９６の前方に離間対向配置さ
れた固定ミラー９７，９７および術者８２の左右の目９
８，９８の前方に離間対向配置された可動ミラー９９，
９９がそれぞれ設けられている。ここで、ヘッドマウン
トディスプレイ８３の本体１００には術者８２の左右の
目９８，９８と可動ミラー９９，９９との間を結ぶ直線
上に窓１０１が設けられている。

【００７３】さらに、左右の可動ミラー９９は軸ｈを中
心に回動可能に取り付けられている。なお、軸ｈには図
１１の示すロータリーソレノイド１０２が取り付けられ
ている。そして、このロータリーソレノイド１０２によ
って左右の可動ミラー９９が図１１中に実線で示すよう
に術者８２の左右の目９８，９８の前面に配置された使
用位置と、同図中に点線で示すように術者８２の左右の
目９８，９８の前面から外れた位置に退避させた配置さ
れた非使用位置とに回動されるようになっている。

【００７４】また、このヘッドマウントディスプレイ８
３の本体１００の前面上部の中心部には超音波信号を発
信する超音波発信機１０３が設置されている。そして、
この超音波発信機１０３から発信された超音波が鏡体部
１１の左右の超音波受信機９２，９３に受信されるよう
になっている。

【００７５】また、鏡体部１１の左右の超音波受信機９
２，９３は図１１に示すように演算部１０４に接続され
ている。この演算部１０４は制御部１０５に接続されて
いる。さらに、制御部１０５にはヘッドマウントディス
プレイ８３に内蔵されたロータリーソレノイド１０２及
びＸＹ駆動装置９１がそれぞれ接続されている。

【００７６】次に、上記構成の本実施の形態の手術用観
察装置の作用について説明する。本実施の形態の手術用
観察装置の使用時には術者８２の頭部にヘッドマウント
ディスプレイ８３が装着される。この状態で、ヘッドマ
ウントディスプレイ８３の超音波発信機１０３からは超
音波が出力される。

【００７７】この超音波発信機１０３から出力された超
音波は鏡体部１１の左右の超音波受信機９２，９３に受
信される。このとき、超音波受信機９２，９３は受信し
た超音波を演算部１０４に入力される。この演算部１０
４では位相のズレから図１１に示すように発信機１０３
と左側の受信機９２との間の距離Ｌ₁ と、発信機１０３
と右側の受信機９３との間の距離Ｌ₂ と、および発信機
１０３を中心とする左右の超音波受信機９２，９３間の
なす角θとがそれぞれ演算される。

【００７８】このとき、演算部１０４で演算された値
が、 Ｌ₁ ＞Ｌ_max かつ Ｌ₂ ＞Ｌ_max である場合は、θの値に関係なく制御部１０５にロータ
リーソレノイド１０２を駆動する信号が出力される。そ
のため、左右の可動ミラー９９，９９は図１０中に点線
で示す非使用位置に設定される。この状態では術者８２
は、ヘッドマウントディスプレイ８３の窓１０１から肉
眼像を得ることができる。そして、術者８２は、この状
態で鏡体部１１を術部の適切な位置に移動する。

【００７９】次に、術者８２が鏡体部１１に接近し、 Ｌ_max ＞Ｌ₁ かつ Ｌ_max ＞Ｌ₂ かつ θ＞θ_min の状態になると、演算部１０４からは制御部１０５にロ
ータリーソレノイド１０２の駆動を停止する信号が出力
される。そのため、左右の可動ミラー９９，９９は図１
０中に実線で示す使用位置に設定される。このとき、鏡
体部１１の一対の撮像素子２０ａ，２０ｂ（図２参照）
で撮像された術部の観察像は左右のディスプレイ９６，
９６に表示されている。そのため、術者８２は、左右の
ディスプレイ９６，９６に表示されている術部の観察像
の映像を固定ミラー９７，９７及び可動ミラー９９，９
９を介して観察することにより、術部の立体映像を観察
することができる。

【００８０】また、例えば術者８２が横を向き、鏡体部
１１の左右の超音波受信機９２，９３に受信される超音
波のエネルギーが低くなった場合には、演算部１０４は
Ｌ₁・Ｌ₂ の値に関係なく制御部１０５にロータリーソ
レノイド１０２を駆動する信号を出力する。従って、こ
の場合には術者８２はヘッドマウントディスプレイ８３
の窓１０１から肉眼像を得ることができる。術者８２は
この状態で鉗子の交換等を行う。

【００８１】また、例えば術者８２が体を前方向に動か
し、 Ｌ_min ＞Ｌ₁ または Ｌ_min ＞Ｌ₂ の状態になった場合には、θの値に関係なく制御部１０
５にロータリーソレノイド１０２を駆動する信号が出力
される。この場合には、術者８２はヘッドマウントディ
スプレイ８３の窓１０１から肉眼像を目視させることに
より、鏡体部１１に接近しすぎている状態を知らせるこ
とができる。

【００８２】更に、術者が前後左右に体を動かし、 Ｌ₁ ：Ｌ₂ ≒１ かつ Ｌ_min ＜Ｌ₁ ＜Ｌ_short の状態になった場合には、ＸＹ駆動装置９１の可動部を
術者８２からみて前方へ駆動する。

【００８３】逆に、 Ｌ₁ ：Ｌ₂ ≒１ かつ Ｌ_max ＞Ｌ₁ ＜Ｌ_long の状態になった場合には、ＸＹ駆動装置９１の可動部を
術者８２からみて後方へ駆動する。

【００８４】更に、左右のディスプレイ９６，９６に術
部の立体像が表示されている条件で、 Ｌ₁ ／Ｌ₂ があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、ＸＹ
駆動装置９１の可動部を術者８２からみて右方向に駆動
する。

【００８５】逆に、 Ｌ₂ ／Ｌ₁ があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、ＸＹ
駆動装置９１の可動部を術者８２からみて左方向に駆動
する。

【００８６】なお、これまでに示したＬ_max ，Ｌ_min ，
Ｌ_short ，Ｌ_long，θ_min の値は、あらかじめ設定され
た値であり、使用者が以下の条件下で任意に設定しても
良い。 Ｌ_max ＞Ｌ_long＞Ｌ_short ＞Ｌ_min また、実際にＸＹ駆動装置９１を駆動する前に、左右の
ディスプレイ９６，９６上に駆動方向をスーパーインポ
ーズさせて、術者８２に駆動方向を表示しても良い。

【００８７】このように本実施の形態によれば、術者８
２がヘッドマウントディスプレイ８３を頭部に装着した
状態でも、手術を行う態勢以外では外部の状況が把握で
きるため、スムーズに手術を行うことができる。そのた
め、手術時間の短縮が可能であるので、術者８２及び患
者に対する負担が大幅に軽減される。

【００８８】さらに、鉗子等を選択する場合も、首を横
に振るだけで容易に確認が可能であるため、手術の中断
も最低限に押さえられる。また、本実施の形態では、Ｘ
Ｙ駆動装置９１との同調も行っているため、術者８２の
頭の動きのみでＸＹ駆動装置９１の操作入力が可能であ
り、操作入力の手間が大幅に簡略化される。

【００８９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。次に、本出願の他の
特徴的な技術事項を下記の通り付記する。

【００９０】記 （付記項１） 対物レンズと結像レンズを有する光学系
と、この光学系による像を少なくとも一つの撮像素子で
撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した像を表示
する像表示手段とを有する手術用観察装置において、前
記光学系及び前記撮像手段を有する鏡体部と、この鏡体
部とは別体に設けられた前記像表示手段を有する表示部
と、前記鏡体部と前記表示部とのうち少なくとも一方の
動きを任意に制御する動き制御手段と、を具備したこと
を特徴とする手術用観察装置。

【００９１】（付記項２） 付記項１記載の手術用観察
装置であって、前記光学系の光束、及び撮像素子の数は
複数個であり、立体観察が可能であることを特徴とする
手術用観察装置。

【００９２】（付記項３） 付記項１記載の手術用観察
装置であって、前記制御部は、前記鏡体部または前記表
示部の移動方向、及び向きを指示する入力手段を有する
ことを特徴とする手術用観察装置。

【００９３】（付記項４） 対物レンズと結像レンズを
有する光学系と、この光学系による像を少なくとも一つ
の撮像素子で撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像
した像を表示する像表示手段とを有する手術用観察装置
において、前記撮像手段での像の明るさを、所定の明る
さにする明るさ調整手段を具備したことを特徴とする手
術用観察装置。

【００９４】（付記項５） 付記項４記載の手術用観察
装置であって、前記明るさ調整手段は、前記撮像手段で
の像の明るさを検出する明るさ検出手段と、この明るさ
検出手段からの信号に基づいて、光源の光量を調節する
光量調節手段とからなることを特徴とする手術用観察装
置。

【００９５】（付記項６） 付記項４、または付記項５
記載の手術用観察装置であって、前記光学系の瞳位置に
は、絞り径可変の明るさ絞りが設けられていることを特
徴とする手術用観察装置。

【００９６】（付記項４〜６の従来技術） 従来技術の
ように術者が接眼鏡筒のディスプレイ画面を観察する観
察装置においては、観察像の焦点深度は対物光学系に設
けられた絞りによって決定される。しかしながら、光学
観察と同様に観察光量の調整を絞りによって行う場合に
は観察光量の調整操作に連動して観察像の焦点深度も変
化する問題があるため、観察部位の変更に応じて観察光
量を調整する度に焦点深度も変化することとになり、非
常に観察しにくくなる問題がある。

【００９７】（付記項４〜６の目的） 術者が焦点深度
等に対する違和感がなく使用できる手術用観察装置を提
供することにある。 （付記項７） 複数の光束を有する光学系と、該複数の
光束を一つ又は複数の撮像素子で撮像する撮像手段と、
観察者の左右の眼に対応する各々の光束の撮影像を供給
する表示手段とからなる手術用観察装置において、前記
光学系及び前記撮像素子を内蔵する撮影部と前記表示手
段を内蔵する表示部とが別体に設けられており、入力手
段により前記撮影部及び前記表示部が一体又は別体に位
置操作できる制御部を有したことを特徴とする手術用観
察装置。

【００９８】（付記項８） 前記入力手段は、前記表示
部に設けられていることを特徴とする付記項７に記載の
手術用観察装置。 （付記項９） 前記撮影部の支持手段と前記表示部の支
持手段は、一部を共有していることを特徴とする付記項
７に記載の手術用観察装置。

【００９９】（付記項１０） 前記撮影部の支持手段と
前記表示部の支持手段は独立しており、前記表示部の支
持手段に設けられた位置検出手段の出力に応じて、前記
撮影部の支持手段を駆動する制御部を有したことを特徴
とする付記項７に記載の手術用観察装置。

【０１００】（付記項１１） 前記表示部は、ヘッドマ
ウントディスプレイ又はフェイスマウントディスプレイ
であることを特徴とする付記項７に記載の手術用観察装
置。 （付記項１２） 前記撮影部と前記表示部の相対位置を
判別するための測定手段を備えたことを特徴とする付記
項７に記載の手術用観察装置。

【０１０１】（付記項１３） 前記測定手段は、超音波
を用いることを特徴とする付記項１２に記載の手術用観
察装置。 （付記項１４） 複数の光束を有する光学系と、該光学
系の瞳位置に設けられた絞り径可変の明るさ絞りと、前
記複数の光束を一つ又は複数の撮像素子で撮像する撮像
手段と、観察者の左右の眼に対応する各々の光束の撮影
像を供給する表示手段とからなる手術用観察装置におい
て、前記明るさ絞りの絞り径によらず前記撮像手段によ
り適正な明るさの映像信号が得られるべく調整手段を有
することを特徴とする手術用観察装置。

【０１０２】（付記項１５） 前記調整手段は映像信号
の輝度レベルを一定に保つ増幅回路であることを特徴と
する付記項１４に記載の手術用観察装置。 （付記項１６） 前記調整手段は光源側に設けられた撮
像素子への光量を一定に保つ光量調節手段であることを
特徴とする付記項１４に記載の手術用観察装置。

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれば対物光学系及び撮像手段
が組込まれた鏡体部と、表示手段を有する表示部とをそ
れぞれ相対的に移動可能に支持する支持手段を設けると
ともに、鏡体部および表示部のうち少なくとも一方の動
きを任意に制御する動き制御手段を設けたので、視野移
動のために鏡体部を動かしても術者の観察位置及びアイ
ポイントが変わらないため、術者の楽な姿勢で手術を行
うことができ、術者の疲労を大幅に軽減することができ
る。更に、手術が効率的に行えるため、手術時間の短縮
により、患者の負担も大幅に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における手術用観
察装置全体の概略構成図。

【図２】 第１の実施の形態の手術用観察装置の鏡体部
を示す概略構成図。

【図３】 第１の実施の形態の手術用観察装置の接眼鏡
筒を示す概略構成図。

【図４】 第１の実施の形態の手術用観察装置の要部の
概略構成図。

【図５】 第１の実施の形態における制御ユニットの接
続状態を示す概略構成図。

【図６】 本発明の第２の実施の形態における手術用観
察装置の鏡体部の支持機構を示す概略構成図。

【図７】 第２の実施の形態における手術用観察装置の
接眼鏡筒の支持機構を示す概略構成図。

【図８】 第２の実施の形態における手術用観察装置の
要部の概略構成図。

【図９】 本発明の第３の実施における形態の手術用観
察装置の鏡体部の支持機構を示す概略構成図。

【図１０】 第３の実施の形態における手術用観察装置
のヘッドマウントディスプレイの装着状態を示す概略構
成図。

【図１１】 第３の実施の形態における手術用観察装置
の要部の概略構成図。

【符号の説明】

２…操作アームユニット（支持手段）、１１…鏡体部、
１２…接眼鏡筒（表示部）、１６…対物レンズ、１９
ａ，１９ｂ…結像レンズ、２０ａ，２０ｂ…撮像素子
（撮像手段）、２２ａ，２２ｂ…ディスプレイ（表示手
段）、２５，７０…第１のスイッチ（動き制御手段）、
２６，７１…第２のスイッチ（動き制御手段）、３３…
フットスイッチ（動き制御手段）、５１…鏡体部支持機
構（支持手段）、５２…接眼鏡筒支持機構（支持手
段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズと結像レンズを有する対物光
   学系と、この対物光学系による観察像を撮像する撮像手
   段と、この撮像手段で撮像した観察像を表示する表示手
   段とを有する手術用観察装置において、 前記対物光学系及び前記撮像手段が組込まれた鏡体部
   と、前記表示手段を有する表示部とをそれぞれ相対的に
   移動可能に支持する支持手段を設けるとともに、 前記鏡体部および前記表示部のうち少なくとも一方の動
   きを任意に制御する動き制御手段を設けたことを特徴と
   する手術用観察装置。