(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察部からの観察光が入射する対物レンズと、前記対物レンズに入射した観察光に基づく光学像を撮像する撮像手段と、接眼光学系とを有する鏡体と、
前記鏡体から離間して手術室の構造物に設けられ、前記撮像手段で撮像された前記光学像を表示するための表示手段と、
前記構造物に一端部が固定され、他端部に前記鏡体との連結部を有し、前記鏡体を移動可能に支持する鏡体支持手段と、
前記鏡体支持手段に配設され、前記表示手段に表示された前記光学像を前記鏡体側へ反射し、前記接眼光学系へ光学的に導き得る導光手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡。
【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、手術用顕微鏡の接眼部に撮像手段と表示手段を配置すると、鏡体が大型化し、鏡体が手術の邪魔になる。また、モニタ等の採用によって鏡体の長さが長くなり、作業空間が狭くなってしまうなどの問題がある。
【０００７】
そこで、撮像手段と表示手段を別体にし、撮像手段を術部の近くに設け、表示手段を術者の目の近くに配置することが考えられるが、術者は従来から接眼レンズと術者の頭を同時に移動させて視野を変えることになれているため、必要な観察視野を見つけにくいという問題があった。
【０００８】
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、被観察部を観察するために鏡体に設けられた構成の小型化を図ることができ、従来に比較して作業空間を確保することができる手術用顕微鏡を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１は、被観察部からの観察光が入射する対物レンズと、前記対物レンズに入射した観察光に基づく光学像を撮像する撮像手段と、接眼光学系とを有する鏡体と、前記鏡体から離間して手術室の構造物に設けられ、前記撮像手段で撮像された前記光学像を表示するための表示手段と、前記構造物に一端部が固定され、他端部に前記鏡体との連結部を有し、前記鏡体を移動可能に支持する鏡体支持手段と、前記鏡体支持手段に配設され、前記表示手段に表示された前記光学像を前記鏡体側へ反射し、前記接眼光学系へ光学的に導き得る導光手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１の構成によれば、対物レンズに入射した観察光に基づく光学像は撮像手段によって撮像され、この撮像手段で撮像された光学像が鏡体から離間して手術室の構造物に設けられた表示手段に表示される。さらに、表示手段に表示された光学像は、鏡体支持手段に配設された導光手段によって鏡体側へ反射し、接眼光学系へ光学的に導かれる。このように、表示手段を鏡体から離間して手術室の構造物に設けることにより、鏡体が小型、軽量となり、鏡体を移動させる操作力量が軽くなり、操作性を向上でき、かつ作業空間を広く使用できる。
【００１１】
【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は第１の実施例を示す。１は床置きベース（図示しない）に取り付けられたアームであり、このアーム１の先端部には軸Ｏを中心として回転可能な鏡体２が設けられている。
【００１２】
鏡体２の内部には１つの対物レンズ３、一対の変倍光学系４Ｌ，４Ｒ、一対の結像レンズ５Ｌ，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側から順次配設されて構成されている。
【００１３】
鏡体２の先端部には鏡体２の軸心に対して直角に横方向に突出する突出部８が一体に設けられ、この突出部８の内部には観察光入射部となる光路屈折部材としての第１の反射鏡９がほぼ４５゜傾斜して設置され、この第１の反射鏡９は前記対物レンズ３の下方に設置された第２の反射鏡１０に対向している。
【００１４】
すなわち、術部７の像は第２の反射鏡９によって光路が屈折されて第１の反射鏡１０に入射し、さらに光路が屈折されて対物レンズ３に入射する。対物レンズ３を透過した光路は、一対の変倍光学系４Ｌ，４Ｒ、一対の結像レンズ５Ｌ，５Ｒを介して撮像装置６Ｌ，６Ｒに入射するようになっている。
【００１５】
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、観察光出射部となる表示手段としてのモニタ１１に画像として表示される。このモニタ１１は前記鏡体２の突出部８の内部で観察光入射光路の延長上に設置されており、このモニタ１１にはネマティック液晶板１２が覆うように設けられている。
【００１６】
したがって、術者はネマティック液晶板１２を介してモニタ１１に表示された立体画像を観察しながら術部７の手術ができるとともに、その観察方向が観察光入射部と一致しているため、手術時に顕微鏡の操作性に優れている。また、鏡体２の内部に観察光入射部と観察光出射部とを一体に組み込むことができ、作業空間を広く使用できる。
【００１７】
図２は第２の実施例を示し、第１の実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。１３は手術室１４の構造物としての天井板であり、この天井板１３の一部には鏡体支持手段としてのアーム１５が取付けられている。アーム１５は天井板１３に対して固定される固定部１６とこの固定部１６に対して軸Ｐを軸心として回転自在な回転部１７とから構成され、アーム１５は天井板１３から下方へ垂直に突出している。
【００１８】
アーム１５の回転部１７の下端部には回転部１７の軸心に対して直角に横方向に突出する突出部１８が設けられ、この突出部１８には矢印Ｘ方向に伸縮可能な伸縮部１９を介して鏡体２０が設けられている。そして、アーム１５、固定部１６、回転部１７、突出部１８及び伸縮部１９によって第２の保持手段を構成している。
【００１９】
鏡体２０の内部には１つの対物レンズ３、一対の変倍光学系４Ｌ，４Ｒ、一対の結像レンズ５Ｌ，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側から順次配設されて構成されているとともに、第１の反射鏡９の反射光路上に位置する鏡体２０の上端部には接眼レンズ２１を介してネマティック液晶板１２が設けられている。接眼レンズ２１とネマティック液晶板１２とによって接眼光学系が形成されている。
【００２０】
また、前記天井板１３には表示手段としてのモニタ２２が内蔵され、このモニタ２２にはアーム１５の固定部１６に内蔵されたモニタ用対物レンズ２３が対向して設けられている。モニタ用対物レンズ２３は回転部１７に内蔵されたイメージローテータ２４および第３の反射鏡２５を介して前記伸縮部１９に内蔵されたモニタ用結像レンズ２６に像が伝送されるようになっている。なお、モニタ用結像レンズ２６は伸縮部１９を伸縮しても像が劣化しないようにフォーカス系で構成されている。モニタ用対物レンズ２３と、イメージローテータ２４と、第３の反射鏡２５と、モニタ用結像レンズ２６と、第２の反射鏡１０と、第１の反射鏡９とによって導光手段が形成されている。
【００２１】
したがって、撮像装置６Ｌ，６Ｒによる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、モニタ２２に画像として表示される。このモニタ２２の画像は、モニタ用対物レンズ２３、イメージローテータ２４および第３の反射鏡２５を介してモニタ用結像レンズ２６に伝送され、第２の反射鏡１０によって光路が屈折され、第１の反射鏡９によってさらに光路が屈折されて接眼レンズ２１に結像される。
【００２２】
このように構成することによって、第１の実施例で述べた効果に加え、モニタ２２が天井板１３に内蔵されているため、鏡体２０が小型、軽量となり、鏡体２０を移動させる操作力量が軽くなり、操作性を向上できるという効果がある。
【００２３】
図３および図４は第３の実施例を示し、第１、第２の実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。天井板１３の上部には撮像装置ボックス２８が収納されている。この撮像装置ボックス２８は天井板１３の上面を転動するローラ２９と天井板１３の下面を摺動するスライド板３０によって支持されており、撮像装置ボックス２８は天井板１３の上面を水平方向に移動自在に支持されている。
【００２４】
撮像装置ボックス２８の下部には天井板１３に設けられた開口部３１を貫通して下方へ垂直に突出するアーム３２が設けられている。このアーム３２は撮像装置ボックス２８と一体に形成された固定部３３と、この固定部３３に対して上下方向に伸縮可能な伸縮部３４を介して回転部３５が設けられ、この回転部３５は軸Ｐを中心として回転自在に構成されている。
【００２５】
アーム３２の回転部３５は逆Ｌ字状に折曲されており、水平部３５ａと垂直部３５ｂとが設けられている。そして、垂直部３５ｂの下端部にはその軸心に対して直角に横方向に突出する突出部３６が設けられ、この突出部３６には鏡体３７が設けられている。
【００２６】
したがって、前記撮像装置ボックス２８とアーム３２とは導光路として形成され、この導光路の内部に位置するアーム３２の下端部には第１の偏光ビームスプリッタ３８が設けられ、撮像装置ボックス２８の内部には第２の偏光ビームスプリッタ３９が設けられている。
【００２７】
さらに、アーム３２の回転部３５の屈曲部には第２の反射鏡４０が設けられ、伸縮部３４の下端部には第３の反射鏡４１が設けられ、この第２の第３の反射鏡４０，４１間に位置する水平部にはイメージローテータ４２が設置されている。そして、対物レンズ３からの観察光を屈曲する導光路に沿って屈折して撮像装置ボックス２８内の第２の偏光ビームスプリッタ３９に光伝送するように構成されている。
【００２８】
第２の偏光ビームスプリッタ３９の透過光は撮像装置ボックス２８の内部に設けられた一対の変倍光学系４Ｌ，４Ｒ、一対の結像レンズ５Ｌ，５Ｒを介して撮像装置６Ｌ，６Ｒに結像されるようになっている。したがって、撮像装置６Ｌ，６Ｒによる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、モニタ２２に画像として表示される。
【００２９】
このモニタ２２の画像は、モニタ用対物レンズ２３を介して前記第２の偏光ビームスプリッタ３９によって反射され、前記第３の反射鏡４１、イメージローテータ４２および第２の反射鏡４０によって屈折され、第１の偏光ビームスプリッタ３８によって反射され、モニタ用結像レンズ２６によって第１の反射鏡９を介して接眼レンズ２１に結像されるようになっている。
【００３０】
このように構成することによって、第１の実施例で述べた効果に加え、撮像ユニットが天井板１３上に内蔵されているため、鏡体３７が小型、軽量となり、鏡体３７を移動させる操作力量が軽くなり、操作性を向上できるという効果がある。さらに、第１と第２の偏光ビームスプリッタ３８，３９によって偏光成分を異ならせることにより、観察入射光と観察出射光の光学系を共用でき、構成がいっそう簡素化され、軽量化を図ることができる。
【００３１】
図５および図６は開示例１を示し、図５は鏡体の構成図、図６は電気系のブロック図である。鏡体５０の内部には１つの対物レンズ５１、一対の変倍光学系５２Ｌ，５２Ｒ、一対の結像レンズ５３Ｌ，５３Ｒおよび接眼レンズ５４Ｌ，５４Ｒが被観察部としての術部５５側から順次配設され、左右光学系５６Ｌ，５６Ｒが構成されている。
【００３２】
左光学系５６Ｌの光路には観察光を分割するハーフミラー５７が設けられ、この反射光路上には撮像レンズ５８および撮像素子５９が設けられている。右光学系５６Ｒの光路にはクイックリターンミラー６０が設けられ、このクイックリターンミラー６０の反射光路上にはリレーレンズ６１およびモニタ６２が設けられ、第２の観察光学系を構成している。
【００３３】
前記クイックリターンミラー６０は後述するロータリソレノイド７１の作用によって実線位置、破線位置に切り換え可能に構成され、前記モニタ６２は前記撮像素子５９によって撮像された画像を写し出すように構成されている。なお、６３は右光学系５６Ｒの光路上に設置され、左右光量を合致させるためのＮＤフィルタである。
【００３４】
また、鏡体５０の外側壁には超音波位置センサ６４の受信部６５が設けられ、術者の手６６にはバンド６７によって発信部６８が取付けられている。超音波位置センサ６４はあらかじめ距離情報をインプットしたメモリ６９に接続された比較回路７０に電気的に接続され、またその結果により前記ロータリソレノイド７１を作動すべくドライバ（図示しない）を介して接続されている。
【００３５】
したがって、術者が手術用顕微鏡によって術部５５を観察しながら手術を行い、術者が術具を変更するために、手術用顕微鏡の視野７２から手６６を遠ざけると、超音波位置センサ６４がこれを検出する。すなわち、比較回路７０ではあらかじめメモリ６９にインプットされた距離情報（例えば鏡体５０から５０ｃｍ離れたら手術作業をしていないと判断すると仮定した場合、その情報）と比較し、その値以上になったらロータリソレノイド７１を作動させる。これによりクイックリターンミラー６０は破線位置に移動する。したがって、ハーフミラー５７によって反射された観察光は撮像レンズ５８によって撮像素子５９に結像され、この撮像素子５９によって撮像された像はモニタ６２によって写し出され、クイックリターンミラー６０、結像レンズ５３Ｒ、接眼レンズ５４Ｒを介して術者により観察される。
【００３６】
この第２の観察光学系の視野７３は手術用顕微鏡の視野７２よりも広範囲であり、手術をしていないときには手術用顕微鏡の片側視野は大きくなり、術者は大きな視野の中で術具を把持したとき、正しい術具が確認でき、また手術作業に入ると逆の作用で通常観察に戻る。
【００３７】
このように術具を変更するとき以外は従来の手術用顕微鏡と変わりなく使いやすく、従来の手術用顕微鏡に第２の観察光学系と超音波位置センサ６４をユニットとして付加することにより、簡単に提供できる。
【００３８】
図７および図８は開示例２を示し、図７は手術用顕微鏡の構成図、図８は電気系のブロック図である。手術室７５の天井７６には３次元的に屈曲自在な第１〜第３の自在アーム７７ａ〜７７ｃが吊り下げられている。第１の自在アーム７７ａには手術用顕微鏡の鏡体７８が取付けられており、この鏡体７８には対物レンズ７９および撮像素子８０からなる観察光学系８１が構成されている。
【００３９】
第２の自在アーム７７ｂにはモニタ８２が取付けられ、第３の自在アーム７７ｃには一般のテレビカメラ等の撮像装置８３が取付けられている。また、８４は複数種類の術具８５を載置するためのトレーであり、撮像装置８３はこのトレー８４を撮像している。
【００４０】
また、開示例１と同様に、鏡体７８の外側壁には超音波位置センサ６４の受信部６５が設けられ、術者の手６６にはバンド６７によって発信部６８が取付けられている。超音波位置センサ６４はあらかじめ距離情報をインプットしたメモリ６９に接続された比較回路７０に電気的に接続され、またその結果によりセレクタ８６を作動するように接続されている。
【００４１】
したがって、術者が手術用顕微鏡によって術部５５を観察しながら手術を行い、術者が術具８５を変更するために、手６６をトレー８４の方向へ移動させると、超音波位置センサ６４がこれを検出する。すなわち、比較回路７０ではあらかじめメモリ６９にインプットされた距離情報と比較し、その値以上になったらセレクタ８６を作動させる。これによりモニタ８２は撮像装置８３による画像、すなわち手６６の位置と術具８５がモニタ８２に写し出され、正しい術具８５であるか否かを確認できる。
【００４２】
したがって、術者自身が体勢を変えることなく、術具８５を交換でき、観察像の切り換えが電気的に簡単で、撮像装置８３で診断用の術前ＣＴ画像やＭＲＩ画像等を撮像することにより、術者が手６６を移動させるだけで観察状態のまま見ることもできる。
【００４３】
図９および図１０は開示例３を示し、図９は手術用顕微鏡の構成図、図１０は作用説明図である。手術室８７の天井８８には支持シャフト８９を介して手術用顕微鏡の鏡体９０が取付けられており、この鏡体９０には観察光学系（図示しない）が内蔵されている。
【００４４】
術者の頭部９１にはヘッドマウントディスプレイ９２が装着され、このディスプレイ本体９３には鏡体９０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９４およびクイックリターンミラー９５が設けられている。クイックリターンミラー９５は実線位置と破線位置に切り換え可能であり、実線位置ではモニタ９４の画像を観察でき、破線位置では術者は窓９６を通して周囲を直接観察できるようになっている。
【００４５】
さらに、ヘッドマウントディスプレイ９２には超音波位置センサ９７の２つの発信部９８ａ，９８ｂが取付けられ、また鏡体９０の真上の天井８８には受信部９９が取付けられている。
【００４６】
超音波位置センサ９７の発信部９８ａ，９８ｂおよび受信部９９の配置状態は、平面視で、図１０に示すようになっており、鏡体９０に対して術者の距離と術者が向いている角度αが検出できる。これらの２つの情報を開示例１，２と同様にメモリにインプットすることができる。すなわち、術者が鏡体９０からある距離遠ざかったか、あるいは術部の方向を向いているのを検出してクイックリターンミラー９５を破線位置に自動的に移動させることができる。したがって、術部以外を見ているときに自動的に視野が切り換えられるので、手術中ヘッドマウントディスプレイ９２に触れることなく、手を清潔に保つことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の手術用顕微鏡によれば、被観察部を観察するために鏡体に設けられた構成の小型化を図ることができ、従来に比較して作業空間を確保することができ、必要な観察視野を簡単に確保できるという効果がある。
【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構成図。
【図２】本発明の第２の実施例に係わる手術用顕微鏡の構成図。
【図３】本発明の第３の実施例に係わる手術用顕微鏡の構成図。
【図４】図３の矢印Ａ方向から見た側面図。
【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】手術用顕微鏡の開示例２を示す構成図。
【図８】同開示例の電気系のブロック図。
【図９】手術用顕微鏡の開示例３を示す構成図。
【図１０】同開示例の作用説明図。
【符号の説明】
２…鏡体、
３…対物レンズ
４Ｌ，４Ｒ…変倍レンズ
６Ｌ，６Ｒ…撮像素子
１１…モニタ
【図１】
0003650140.tif 000002
【図２】
0003650140.tif 000003
【図３】
0003650140.tif 000004
【図４】
0003650140.tif 000005
【図５】
0003650140.tif 000006
【図６】
0003650140.tif 000007
【図７】
0003650140.tif 000008
【図８】
0003650140.tif 000009
【図９】
0003650140.tif 000010
【図１０】
0003650140.tif 000011