JP2003322803A - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】観察光学系の操作や術具、内視鏡の挿入に合わ
せて、術者が術部の遠近感を確実に把握しながら手術が
実施できる手術用顕微鏡を提供することにある。 【解決手段】術部の立体画像を撮影する立体画像撮影手
段としての鏡体４、この鏡体４による画像を表示する立
体画像表示手段としての表示部５と、前記鏡体４の撮影
状態又は前記表示部５の表示状態を変更操作する輻輳角
変更用モータ２２ａ，２２ｂ、接眼レンズ用モータ３５
ａ，３５ｂ等の操作手段と、この操作手段の操作を検出
する操作検出部と、この操作検出部の検出結果及び操作
量に基づいて前記鏡体４の表示画像の虚像位置を演算す
る虚像位置演算部３７と、この演算部３７の演算結果に
基づいて前記鏡体４の虚像位置を制御するＸＹ移動方向
演算部４６とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に脳神経外科
等で微細部位の手術に使用される手術用顕微鏡に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、脳神経外科領域では、より微細な
手術を確実に行うために、術部を立体で拡大観察する手
術用顕微鏡が多く利用されている。さらに、近年では手
術を確実に行なうため、手術用顕微鏡観察下のみで行な
っていた従来の手術に、内視鏡観察が併用されており、
手術用顕微鏡観察像と内視鏡観撮像とを手術用顕微鏡視
野内で同時に観察できることが望まれている。

【０００３】従来技術としては、例えば、特開平５−３
２３１９９号公報、特願平１１−３３０１８８が知られ
ている。これらは、術部の画像を立体撮像手段により電
子画像化し、電子画像化された立体映像をＬＣＤ等に表
示する。表示された立体電子画像を術者が観察するよう
になっている。

【０００４】また、特開平８−１９４１８９号公報のも
のは、対象物を撮影するための撮像手段と、撮像手段を
操作するための操作盤が設けられている。操作者は、操
作盤を操作することにより、撮像手段を移動させ、所望
の対象物を撮影する。撮影された映像は操作者が装着し
ているＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）に映し出
され、対象物を観察する。撮像手段は、対象物までの距
離を測定し、距離データをＣＰＵで演算する。撮影され
た映像を遠近感があるように表示するために、ＨＭＤに
配置された光学系の移動等を行い画像の虚像位置を変更
する。

【０００５】さらに、特開平６−２３０２８９号公報に
示すように、鏡体の向きに合わせてフットスイッチを制
御する例がある。観察方向を変更するために、術者は鏡
体の向きを変更させる。この時に鏡体の向きが変更され
た量を検出する。その変更分に応じてフットスイッチの
ＸＹ制御スイッチを回転させる。これにより、鏡体の観
察方向を変更した場合に、フットスイッチの操作方向を
鏡体の向きに合わせることができるため、フットスイッ
チを設置し直すことなく、術者から見た前後左右方向と
一致した方向に鏡体を移動させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た特開平５−３２３１９９号公報に記載された方法で、
術部を電子画像で表示すると、観察光学系の焦点距離や
観察倍率を変更しても、虚像位置は変化しないため、術
者は距離が変更されたようには見えず、遠近感がつかみ
にくい。マイクロサージャリーのような微細な作業が必
要な手術では遠近感をつかめることが術者にとって最も
重要である。

【０００７】また、特開平８−１９４１８９号公報にお
いては、操作者が遠近感をつかめるように、撮影距離に
応じて、ＨＭＤの光学系を制御し、虚像位置を変化させ
ることで観察対象物をつかみやすくしているが、手術用
顕微鏡を用いた手術においては、焦点距離を変更するの
みではなく、様々な操作がなされる。例えば、フォーカ
ス、ズーム操作、観察位置移動操作、観察方向の移動操作
を頻繁に繰り返す。さらに、術部の処置、観察のため
に、術具や内視鏡が挿入される。微細な手術をする際に
は、上述の操作に連動して、電子画像表示手段の虚像位
置を変化させることで、遠近感をつかみ易くすることが
望まれる。

【０００８】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、観察光学系の操作や術
具、内視鏡の挿入に合わせて、術者が術部の遠近感を確
実に把握しながら手術が実施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】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、術部の立体画像を撮影す
る立体画像撮影手段と、この立体画像撮影手段による画
像を表示する立体画像表示手段と、前記立体画像撮影手
段の撮影状態又は前記立体画像表示手段の表示状態を変
更操作する操作手段と、この操作手段の操作を検出する
操作検出部と、この操作検出部の検出結果及び操作量に
基づいて前記立体画像表示手段の表示画像の虚像位置を
演算する演算手段と、この演算手段の演算結果に基づい
て前記立体画像表示手段の虚像位置を制御する虚像位置
制御手段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡にあ
る。

【００１０】請求項２は、術部の立体画像を撮影する立
体画像撮影手段と、この立体画像撮影手段とは少なくと
も観察方向の異なる第２の撮影手段と、前記立体画像撮
影手段及び第２の撮影手段による画像を合成する画像合
成手段と、この画像合成手段にて合成された画像を表示
する立体画像表示手段と、前記立体画像撮影手段及び第
２の撮影手段の撮影状態を変更操作する操作手段と、こ
の操作手段の操作を検出する操作検出部と、前記立体画
像撮影手段及び第２の撮影手段の相対位置を検出する位
置検出手段と、前記操作検出部の検出結果、操作量及び
位置検出手段の検出結果に基づいて前記立体画像表示手
段の立体画像撮影手段による表示画像と第２の撮影手段
による表示画像との虚像位置を各々演算する演算手段
と、この演算手段の演算結果に基づいて前記立体画像表
示手段の立体画像撮影手段の表示画像と第２の撮影手段
による表示画像と虚像位置を各々制御する虚像位置制御
手段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡にある。

【００１１】請求項３は、術部の画像を撮影する画像撮
影手段と、この画像撮影手段にて撮影された画像を表示
する画像表示手段と、前記画像撮影手段を３次元空間で
移動自在に保持するアームと、前記画像撮影手段の撮影
位置を略水平面内で移動を行う撮影位置移動手段と、こ
の撮影位置移動手段に操作信号を出力する撮影位置移動
スイッチと、前記画像表示手段と前記撮影位置移動手段
との相対位置を検出する検出手段と、この検出手段の検
出結果と前記撮影位置移動スイッチの操作信号に応じ
て、前記撮影位置移動手段の移動方向を制御する制御手
段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡にある。

【００１２】前記構成によれば、立体画像撮影手段及び
立体画像表示手段の位置を変え、位置変更前の操作した
場合に、術者を起点としたＸＹ軸の向きで立体画像撮影
手段の操作ができる。このため、術者が自然な感覚で所
望方向に立体画像撮影手段を移動させることができる。
例えば、接眼レンズが移動すること及び接眼部の角度が
変り、輻輳角が変更されることにより、術者は実際の光
学系の移動にともなってより自然な遠近感を感じること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１〜図１１は第１の実施形態を示し、図
１は手術用顕微鏡による観察システムを示し、手術用顕
微鏡１は、架台２と、架台２の上部に設けられたバラン
スアーム３と、バランスアーム３の先端部に支持された
鏡体４と、鏡体４に取付けられた表示部５から構成され
ている。

【００１５】バランスアーム３には複数の可動アーム６
ａ，６ｂ，６ｃと、６軸の回動軸７ａ〜７ｆとが設けら
れている。さらに、各回動軸７ａ〜７ｆにはバランスア
ーム３の各可動アーム６ａ，６ｂ，６ｃ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４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３の
各可動アーム６ａ，６ｂ，６ｃの６軸の各回動軸７ａ〜
７ｆを中心に空間的に位置移動自在に支持されている。

【００１６】バランスアーム３の可動アーム６ａには図
６に示すように、エンコーダ４２ａを有するモータ４２
が内蔵されている。モータ４２の回転により鏡体４が図
１のＸ方向に移動可能となるように鏡体４が保持されて
いる。同様に、図６に示すように、可動アーム６ｂには
エンコーダ４３ａを有するモータ４３が内蔵されてい
る。モータ４３の回転により鏡体４が図１のＹ方向に移
動可能となるように鏡体４が保持されている。可動アー
ム６ａと鏡体４を接続する回動軸７ｆにはエンコーダ４
２ｂが内蔵されている。

【００１７】前記表示部５は、アーム１１により鏡体４
に取付けられている。アーム１１の一端は軸１０ａを中
心に回動可能に鏡体４に取付けられている。軸１０ａに
はアーム１１の鏡体４に対する回転量を検知するための
アーム用エンコーダ４４が内蔵されている。また、アー
ム１１は、表示部５が上下移動可能なように関節部１１
ａが設けられている。表示部５には術者が画像を観察す
るための接眼部５ａ，５ｂが設けられている。

【００１８】架台２にはモータ４２、モータ４３を駆動
し、鏡体４に内蔵された後述するフォーカス光学系１
３、ズーム光学系１４を駆動するための操作スイッチが
配置されたフットスイッチ１０が接続されている。

【００１９】また、鏡体４には鏡体４の空間位置検出の
ための指標４ａが取付けられている。さらに、指標４ａ
を検出するためのデジタイザ２４はナビゲーション用ワ
ークステーション２５が接続されている。このワークス
テーション２５は手術用顕微鏡１に内蔵された虚像位置
演算部３７に接続されている。

【００２０】次に、図２に基づいて鏡体４の内部構成を
説明する。術部Ｐを観察するための観察光学系として、
対物レンズ１２、フォーカス光学系１３、ズーム光学系
１４、結像レンズ１５ａ，１５ｂが配置されている。こ
の結像レンズ１５ａ，１５ｂの結像位置に観察光学系の
像を撮影する撮像素子１６ａ，１６ｂが設けられてい
る。フォーカス光学系１３にはエンコーダ１７ａを有し
たフォーカス用モータ１７が設けられている。ズーム光
学系１４には、エンコーダ１８ａを有したズーム用モー
タ１８が設けられている。

【００２１】次に、図３及び図４に基づいて表示部５の
内部構成について説明する。図３は表示部５の上面図、
図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。表示部５
は、ベース１９と接眼部５ａ，５ｂとから構成されてい
る。接眼部５ａには支持ロッド２０ａの一端が回転可能
に取付けられ、この支持ロッド２０ａの中間位置にはギ
ア２１ａが固定されている。支持ロッド２０ａの他端に
はベース１９に対して固定されたエンコーダ２２ｘを有
した輻輳角変更用モータ２２ａが設けられている。

【００２２】さらに、ベース１９にはギア２１ａと噛合
するラック２３ａが設けられている。また、接眼部５ａ
には回動軸２４ａが設けられており、ベース１９に対し
て回動可能に取付けられている。

【００２３】同様に、接眼部５ｂには支持ロッド２０ｂ
の一端が回転可能に取付けられ、この支持ロッド２０ｂ
の中間位置にはギア２１ｂが固定されている。支持ロッ
ド２１ｂの他端にはベース１９に対して固定されたエン
コーダ２２ｘ’を有した輻輳角変更用モータ２２ｂが設
けられている。

【００２４】さらに、ベース１９にはギア２１ｂと噛合
するラック２３ｂが設けられている。また、接眼部５ａ
には回動軸２４ｂが設けられており、ベース１９に対し
て回動可能に取付けられている。

【００２５】次に、図５に基づいて接眼部５ａ，５ｂを
説明するが、接眼部５ａ，５ｂは同一構成であるため、一
方の接眼部５ａについてのみ説明する。

【００２６】接眼部５ａにはＬＣＤ２７ａ及び接眼レン
ズ２８ａが内蔵されている。接眼レンズ２８ａは枠体２
９ａにより保持されている。枠体２９ａにはねじ孔が設
けられ、このねじ孔にはスクリューロッド３０ａの一端
部が噛合されている。スクリューロッド３０ａの他端部
には傘歯車３１ａが取付けられている。傘歯車３１ａに
はこれを挟むように２つの傘歯車３２ａ，３３ａが噛合
されている。

【００２７】一方の傘歯車３２ａには視度調整つまみ３
４ａが取付けられ、他方の傘歯車３３ａには傘歯車３３
ａを回転駆動させるべくエンコーダ３５ｘを有した接眼
レンズ用モータ３５ａが設けられている。

【００２８】次に、図６に基づいて制御回路について説
明する。

【００２９】フォーカス用のエンコーダ１７ａ、ズーム
用エンコーダ１８ａ、輻輳角変更用エンコーダ２２ｘ，
２２Ｘ’、接眼レンズ用エンコーダ３５ｘ，３５Ｘ’は
虚像位置演算部３７に接続されている。虚像位置演算部
３７には表示部モータ制御部３８が接続されている。表
示部モータ制御部３８には輻輳角変更用モータ２２ａ，
２２ｂ、接眼レンズ用モータ３５ａ，３５ｂが接続され
ている。フォーカス用モータ１７、ズーム用モータ１８
は、各々フォーカスモータ制御部３９、ズームモータ制
御部４０に接続されている。

【００３０】フォーカスモータ制御部４０はフットスイ
ッチ１０に設けられたフォーカス用スイッチ４１に接続
されている。ズームモータ制御部４０にはフットスイッ
チ１０に設けられたズーム用スイッチ４２が接続されて
いる。

【００３１】また、架台Ｘ軸用のモータ４２及びＹ軸用
のモータ４３はアーム用モータ制御部４４に接続されて
いる。アーム用エンコーダ４５、Ｘ軸用エンコーダ４２
ａ，Ｙ軸用エンコーダ４３ａはＸＹ移動方向演算部４６
に接続されている。ＸＹ移動方向演算部４６はアーム用
モータ制御部４４及びフットスイッチ１０に設けられた
ＸＹ制御スイッチ４７に接続されている。さらに、ワー
クステーション２５にはデジタイザ２４と虚像位置演算
部３７が接続されている。また、前記視線検出部３６
ａ，３６ｂは視線演算部４８が接続され、視線演算部４
８はワークステーション２５が接続されている。

【００３２】図７はＬＣＤ２７ａ，２７ｂに撮像素子の
映像を表示する構成を示し、撮像素子１６ａ，１６ｂは
カメラコントロールユニット４９（以下ＣＣＵ４９とい
う）に接続されている。ＣＣＵ４９にはＬＣＤ２７ａ，
２７ｂが接続されている。

【００３３】次に、第１の実施形態の作用について説明
する。

【００３４】術者は、手術用顕微鏡１による観察を始め
るために、図示しない電源スイッチを入れる。電源スイ
ッチを入れると、虚像位置演算部３７は輻輳角検出用の
エンコーダ２２ｘ，２２ｘ’からエンコーダ値を受け取
る。虚像位置演算部３７は虚像位置を術者から１ｍ先に
セットすべくあらかじめ記録された輻輳角及び視度補正
位置に対応した各エンコーダの目標値と前記エンコーダ
から取得したエンコーダ値の比較を行う。この結果、虚
像位置演算部３７は輻輳角変更用モータ２２ａ，２２ｂ
及び接眼レンズ用モータ３５ａ，３５ｂの回転方向及び
回転量を演算する。さらに、虚像位置演算部３７は表示
モータ制御部３８に対して駆動信号を出力する。この結
果、各モータ３５ａ，３５ｂが駆動される。

【００３５】駆動信号を受け取った輻輳角変更用モータ
２２ａは回転を開始する。輻輳角変更用モータ２２ａが
回転すると、支持ロッド２０ａが回転してギア２１ａが
回転する。ギア２１ａが回転すると、これと噛合してい
るラック２３ａによってギア２１ａが図３の矢印Ｑ方向
に移動する。ギア２１ａが移動することにより、接眼部
５ａは回動軸２４ａを中心にギア２１ａと同方向に回動
する。

【００３６】輻輳角変更用モータ２２ｂは、輻輳角変更
用モータ２２ａと逆方向に回転する。前述と同様に作用
し、ギア２１ｂは図３の矢印Ｒ方向に移動して接眼部５
ｂは回動軸２４ｂを中心にギア２１ａと同方向に回転す
る。接眼部５ａ，５ｂが移動しているときに、虚像位置
演算部３７はエンコーダ２２ｘ，２２ｘ’はそれぞれの
エンコーダ値を常に取得している。接眼部５ａ，５ｂの
位置が図８の破線に示す位置まで移動したことを検出す
ると、虚像位置演算部３７は表示部モータ制御部３８に
出力していた駆動信号を停止する。これにより、接眼部
５ａ，５ｂの輻輳角は、１ｍに設定される。

【００３７】次に、ＣＣＵ４９はＬＣＤ３７ａ，３７ｂ
に対して図９に示すような視度補正のためのレチクル画
像Ｇを出力する。術者は、調整つまみ３４ａ，３４ｂを
回すことにより視度補正を行う。調整つまみ３４ａを回
転させると、傘歯車３２ａが回転する。傘歯車３２ａの
回転により傘歯車３１ａが回転する。傘歯車３１ａの回
転によりスクリューロッド３０ａが回転し、さらに、ス
クリューロッド３０ａと螺合している枠体２９ａが移動
し、枠体２９ａに固定された接眼レンズ２８ａが移動す
る。調整つまみ３４ａを回すことにより、接眼レンズ２
８ａの位置を術者に対して前後させ、視度補正を行う。

【００３８】次に、術者は図示しない操作スイッチによ
りＬＣＤ３７ａ，３７ｂに表示されている画像を撮像素
子１６ａ，１６ｂからの画像に切り換える。さらに、術
者は、術部Ｐを観察すべく鏡体４を移動させ、鏡体４及
び表示部５を例えば図１０の実線位置に配置する。術者
は位置Ｃに立ち、接眼部５ａ，５ｂより術部Ｐの観察を
行う。

【００３９】虚像位置演算部３７は、この時点における
フォーカス用のエンコーダ１７ａ、ズーム用エンコーダ
１８ａからエンコーダ値を取得し、焦点位置ｆと総合倍
率を演算する。さらに、虚像位置演算部３７は、この演
算結果を元に、図１１に示すグラフに応じた視度変化量
及び輻輳角を算出する。

【００４０】虚像位置演算部３７は、この算出結果と輻
輳角用のエンコーダ２２ｘ，２２ｘ’及び接眼レンズ用
のエンコーダ３５ｘ，３５ｘ’の値と比較演算し、輻輳
角変更用モータ２２ａ，２２ｂ及び接眼レンズ用モータ
３５ａ，３５ｂの移動方向及び移動量を算出する。

【００４１】虚像位置演算部３７は、この算出結果を元
に表示部モータ制御部３８に対して駆動信号を出力し、
輻輳角変更用モータ２２ａ，２２ｂ及び接眼レンズ用モ
ータ３５ａ，３５ｂが駆動され、現在の観察点に対応し
た虚像位置に術部画像が表示される。

【００４２】次に、術者は、手術を進めながらより深い
術部Ｐを観察する場合、フットスイッチ１０のフォーカ
ス用スイッチ４１を操作する。この操作信号はフォーカ
スモータ制御部３９に伝達され、フォーカス用モータ１
７が焦点距離を伸ばす方向へ駆動される。これに伴いフ
ォーカス用のエンコーダ１７ａの値も変化し、この情報
が虚像位置演算部３７へ伝達される。虚像位置演算部３
７は、図１１のグラフにしたがい、焦点位置の移動に追
従して視度補正変化量及び輻輳角を算出し、輻輳角変更
用モータ２２ａ，２２ｂ及び接眼レンズ用モータ３５
ａ，３５ｂの駆動を行う。これにより、フォーカス移動
に追従し、虚像位置が最適な位置に制御される。すなわ
ち、焦点位置が遠くになるほど虚像位置は遠くに表示さ
れ、焦点位置が近くになるほど虚像位置も近くに表示さ
れる。

【００４３】同様に、術者が観察倍率を変更する場合、
フットスイッチ１０のズーム用スイッチ４２を操作す
る。この操作信号はズームモータ制御部４０に伝達さ
れ、ズーム用モータ１８が例えば倍率を大きくする方向
へ駆動される。これに伴いズーム用のエンコーダ１８ａ
の値も変化し、この情報が虚像位置演算部３７へ伝達さ
れる。虚像位置演算部３７は図１１のグラフにしたが
い、総合倍率の変化に追従して視度補正変化量及び輻輳
角を算出し、輻輳角変更用モータ２２ａ，２２ｂ及び接
眼レンズ用モータ３５ａ，３５ｂの駆動を行う。これに
よりズーム操作に追従し、虚像位置が最適な位置に制御
される。すなわち、総合倍率が高くなるほど虚像位置は
近くに表示され、総合倍率は小さくなるほど虚像位置は
遠くに表示される。

【００４４】術者は観察位置を移動するために、フット
スイッチ１０に設けられたＸＹ制御スイッチ４７を操作
する。術者が位置Ｃから術部Ｐを観察している場合に
は、例えば方向Ｘ’に鏡体４を移動させたい場合、フッ
トスイッチ１０のＸＹ制御スイッチ４７をＸ’方向に操
作する。この操作信号はＸＹ移動方向演算部４６に伝達
される。ＸＹ移動方向演算部４６はアーム用エンコーダ
４５及びエンコーダ４２ｂからエンコーダ値を取得しモ
ータ４２，４３の各々の移動方向を算出する。

【００４５】術者が位置Ｃより操作する場合、エンコー
ダ値のそれぞれは、例えば原点に設定されているため、
可動アーム６ａに内蔵されたＸ方向のモータ４２のみが
駆動され、鏡体４は図１のＸ方向に移動される。次に、
術者が観察方向を変更し、図１０の位置Ｄより術部Ｐを
観察する場合、表示部５を図１０の破線位置に移動す
る。この場合、フットスイッチ１０の操作をしやすくす
るために、フットスイッチ１０も図１０の破線位置に設
置し直す。

【００４６】術者は、さらに観察位置を移動するため
に、フットスイッチ１０に設けられたＸＹ制御スイッチ
４７を操作する。術者が位置Ｄから術部Ｐを観察してい
る場合には、例えば方向Ｘ”に鏡体４を移動させたい場
合、フットスイッチ１０のＸＹ制御スイッチ４７をＸ”
方向に操作する。この操作信号はＸＹ移動方向演算部４
６に伝達される。ＸＹ移動方向演算部４６はアーム用エ
ンコーダ４５及びエンコーダ４２ｂからエンコーダ値を
取得する。エンコーダ値は、移動前とは例えば９０度変
化しているため、ＸＹ移動方向演算部４６は、この変化
量に基づき、モータ４２、４３に対する駆動方向を９０
度補正して駆動信号を出力する。すなわち、可動アーム
６ａに内蔵されたＹ方向のモータ４３のみが駆動され、
鏡体４は、図１のＹ方向に移動される。これによって、
表示部５の鏡体４に対する位置が変化しても、フットス
イッチ１０の操作方向に対応した方向に観察位置を移動
することができる。

【００４７】前述した第１の実施形態によれば、手術用
顕微鏡１の光学操作にともなって、接眼レンズ２８ａ，
２８ｂが移動すること及び接眼部５ａ，５ｂの角度が変
り、輻輳角が変更されることにより、術者は実際の光学
系の移動にともなってより自然な遠近感を感じることが
できるため、微細な手術においても操作性がよい。ま
た、虚像位置が変化するため、眼の疲労を軽減すること
ができる。表示部５を移動させても、術者からみた前後
左右方向にフットスイッチ１０を操作することで、観察
点を同じ方向に移動させることができるため、鏡体４の
移動がしやすくなる。

【００４８】図１２及び図１３は第２の実施形態を示
し、術者の好みにあわせた虚像位置に調整し、観察画像
に自然な遠近感を持たせるようにしたものであり、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。

【００４９】図１２は、虚像位置に調整した後の輻輳角
の値を記録するための制御回路のブロック図である。表
示用モータ制御部３８には輻輳角調整スイッチ５０が接
続されている。輻輳角調整スイッチ５０は輻輳角変更用
モータ２２ａ，２２ｂを駆動させるためのスイッチであ
る。虚像位置演算部３７には設定記録部５１及び設定ス
イッチ５２が接続されている。設定記録部５１は輻輳角
変更用エンコーダ２２ｘ，２２ｘ’及び接眼レンズ用の
エンコーダ３５ｘ，３５ｘ’を記録するものである。虚
像位置演算部３７にはワークステーション２５が接続さ
れている。

【００５０】次に、第２の実施形態の作用について説明
する。

【００５１】第１の実施形態と同様に、術者は、ＬＣＤ３
７ａ，３７ｂに表示されたレチクル画像を元に、視度補
正を行う。次に、輻輳角調整用スイッチ５０を操作す
る。この操作信号は表示部モータ制御部３８に伝達さ
れ、輻輳角変更用モータ２２ａ，２２ｂが駆動される。
これによって、術者は好みの輻輳角に接眼部５ａ，５ｂ
を調整する。このときの輻輳角変更用のエンコーダ２２
ｘ，２２ｘ’及び接眼レンズ用のエンコーダ３５ｘ，３
５ｘ’のエンコーダ値は、虚像位置演算部３７へ伝達さ
れる。

【００５２】ここで、術者が設定スイッチ３４を操作す
ると、虚像位置演算部３７は、先に取得した各エンコー
ダ２２ｘ，２２ｘ’及び３５ｘ，３５ｘ’のエンコーダ
値を基準値として設定記録部５１へ記録する。

【００５３】この基準値は、図１３に示すグラフの縦軸
（視度変化量及び輻輳角）の中間値をシフトさせるもの
である。例えば、図１３に示すように設定される。術者
は，術部を観察する場合、焦点位置移動、総合倍率変更
を第１の実施形態と同様に行うが、これにともなう、輻
輳角の変更及び視度の微調整は、図１３に示されたグラ
フにもとづいて行われる。

【００５４】術者が観察位置又は観察方向を変化させる
ために、鏡体４に設けられたグリップにより鏡体４の位
置を移動させる。ワークステーション２５は鏡体４に設
置された指標４ａの位置を検出しており、この位置があ
らかじめ設定した移動範囲を超えた場合、虚像位置演算
部３７に対して信号を出力する戯位置演算部３７は、ワ
ークステーション２５からこの信号を受け取ると、図１
３のグラフに示した基準位置に輻輳角と視度補正位置へ
移動するように、表示部モータ制御部３８へ駆動信号を
出力する。これにより、輻輳角変更用モータ２２ａ，２
２ｂ及び接眼レンズ用モータ３５ａ、３５ｂが駆動さ
れ、術者が術前に設定した最も観察しやすい虚像位置に
復帰される。

【００５５】表示部５を鏡体４に対して移動させたとき
に、予め設定されたアーム用エンコーダ４５の移動範囲
を超えると、前述と同様の作用で、術前に設定した虚像
位置に復帰させても良い。また、本実施形態では、術者
が術前に設定した虚像位置により図１３におけるグラフ
の縦軸の中間値をシフトさせたが、虚像位置の調整範囲
を術者の好みに設定できるようにしてもよい。

【００５６】本実施形態によれば、術者が、最も観察し
やすい虚像位置を設定することができるため、さらに遠
近感がつかみやすく、疲労も軽減される。また、観察位
置を大きく動かした場合には、術者が最も観察しやすい
位置に虚像位置が復帰するため、さらに観察しやすい。

【００５７】図１４〜図１８は第３の実施形態を示し、
内視鏡を併用した場合、もしくは単独で使用する場合
に、術者が内視鏡の観察像に遠近感をもって観察するこ
とができるようにしたものであり、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。

【００５８】図１４は鏡体４と内視鏡５３の配置構成を
示し、術部Ｐを手術用顕微鏡１で観察するために、鏡体
４を術部Ｐに対向させるとともに、手術用顕微鏡１の死
角を観察するために内視鏡５３が術部Ｐに向かって斜め
に挿入されている。内視鏡把持部５４には位置検出のた
めの指標５５が設けられている。

【００５９】図１５は、内視鏡５３により撮像された画
像を処理するための制御回路のブロック図で、内視鏡５
３と撮像装置５６が接続されている。撮像装置５６は内
視鏡５３で撮影された電気信号を映像信号に変換するも
のである。撮像素子１６ａ，１６ｂには電気信号を映像
信号に変換するＣＣＵ４９が接続されている。画像合成
手段５７にはＣＣＵ４９と撮像装置５６が接続されてい
る。画像合成手段５７にはＬＣＤ３７ａ，３７ｂ及びワ
ークステーション２５が接続されている。

【００６０】次に、第３の実施形態の作用について説明
する。

【００６１】術者は、内視鏡５３を併用して観察を行な
うために、図１４に示すように、手術用顕微鏡１の鏡体
４を配置し、内視鏡５３にて観察を行う。手術用顕微鏡
１による画像は撮像素子１６ａ，１６ｂからＣＣＵ４９
に送られ、画像合成手段５７に伝達されている。内視鏡
５３により観察されている画像は撮像装置５６に送ら
れ、撮像装置５６は映像信号を画像合成手段５７に伝達
する。デジタイザ２４は手術用顕微鏡１の指標４ａと内
視鏡５３の指標５５を検出し、ワークステーション２５
に伝達する。

【００６２】ワークステーション２５は、内視鏡５３の
指標５５と手術用顕微鏡１の指標４ａの距離を演算す
る。演算された距離データは画像合成手段５７に伝達さ
れる。図１６の位置Ｊのように、内視鏡５３を浅い位置
に挿入しているときには指標４ａと指標５５の距離が近
く検出される。画像合成手段５７は受け取った距離デー
タを元に撮像装置５６とＣＣＵ４９の画像を図１７のよ
うに合成する。画像５８Ａと５８Ｂは撮像素子１６ａ，
１６ｂによる手術用顕微鏡１の観察画像あり、画像５９
Ａと５９Ｂが内視鏡５３により撮影されている画像であ
る。

【００６３】画像５９Ａにおいて、内視鏡画像は右端に
表示される。一方、画像５９Ｂには内視鏡画像が左端に
表示される。術者から見ると内視鏡画像の輻輳角は小さ
くなり、虚像位置が遠くに設定される。

【００６４】術者が内視鏡５３を操作し、図１６の位置
Ｋまで挿入する。このときには、ワークステーション２
５より手術用顕微鏡１と内視鏡５３の距離が遠く検出さ
れる。ワークステーション２５より距離データが画像合
成手段５７へ伝達される。画像合成手段５７において、
図１８に示すように、内視鏡像６０Ａの左端に内視鏡５
３を表示し、内視鏡像６０Ｂの右端に内視鏡像を表示す
る。

【００６５】術者には、内視鏡像６０Ａ、６０Ｂに対す
る輻輳角が大きくなり、内視鏡像の虚像位置が近くに設
定される。鏡体４による撮影画像は６１Ａ、６１Ｂに表
示されているが、この虚像位置は第１及び第２の実施形
態と同様に、輻輳角変更用モータ２２ａ，２２ｂ及び接
眼レンズ用モータ３５ａ，３５ｂにより制御されてお
り、内視鏡５３の虚像位置とは異なる位置に設定されて
いる。なお、本実施形態は、内視鏡５３に２次元の画像
を使用したが、立体内視鏡を用いても同様の効果が得ら
れることは明らかである。

【００６６】本実施形態によれば、内視鏡を併用する際、
手術用顕微鏡１の虚像位置に独立して内視鏡５３の虚像
位置を変化させることができ、より遠近感を把握しやす
い。

【００６７】図１９〜図２２は第４の実施形態を示し、
術部を撮影する鏡体と、撮影された鏡体と、撮影した像
を表示する表示手段の位置を各々自由に変えられる構成
において、術者の意図した方向に観察位置の移動操作を
行えるようにしたものであり、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。

【００６８】手術用顕微鏡１には表示モニタ７０が接続
されている。表示モニタ７０にはＬＣＤ７１ａ，７１ｂ
が内蔵されている。ＬＣＤ７１ａ，７１ｂは鏡体４の撮
像素子１６ａ，１６ｂで撮影された映像を表示するもの
である。また、表示モニタ７０にはデジタイザ２４によ
る位置検出のための指標７２とフットスイッチ１０が設
けられている。さらに、可動アーム６ａの先端部には指
標７３が設けられている。

【００６９】図２０は、ＸＹ移動操作及び表示モニタ７
０での画像表示を行う制御回路のブロック図である。位
置演算を行うワークステーション２５はＸＹ移動方向演
算部４６が接続されている。鏡体４に内蔵された撮像素
子１６ａ，１６ｂにはＣＣＵ４９が接続されている。Ｃ
ＣＵ４９にはＬＣＤ７１ａ，７１ｂが接続されている。

【００７０】図２１は、表示モニタ７０の変形例であ
る。位置検出兼用モニタ７４の片面にはＬＣＤ７１ａ，
７１ｂが内蔵されており、もう一方の面にはデジタイザ
２４と同様の機能を有したデジタイザ７５が設けられて
いる。

【００７１】次に、第４の実施形態の作用について説明
する。

【００７２】デジタイザ２４は指標７３の位置を検出す
る。デジタイザ２４による位置情報を受け取ったワーク
ステーション２５は、表示モニタ７０及び視野移動機構
を有する可動アーム６ａの相対位置を演算する。この演
算された位置情報はＸＹ移動方向演算部４６に伝達され
る。図２２において、術者が位置Ｖから術部を観察して
いるときに、例えば方向Ｕに鏡体４を移動させたい場
合、フットスイッチ１０のＸＹ制御スイッチ４７をＵ方
向に操作する。この操作信号はＸＹ移動方向演算部４６
に伝達される。ＸＹ移動方向演算部４６ではワークステ
ーション２５から伝達された表示モニタ７０と可動アー
ム６ａの先端位置を元に、モータ４２、モータ４３の各
々の移動方向を算出する。術者が位置Ｖより操作する場
合、エンコーダ値は、例えば原点に設定されているた
め、可動アーム６ａに内蔵されたＸ方向のモータ４２の
みが駆動され、鏡体４は図２２のＵ方向に移動される。

【００７３】次に、術者が観察方向を変更し、位置Ｗよ
り術部を観察する場合、表示モニタ７０を図２２の破線
位置へ移動する。この位置移動はデジタイザ２４にて検
出され、ワークステーション２５で位置演算が行う。さ
らに、表示モニタ７０と可動アーム６ａの先端位置の相
対位置を演算する。位置演算結果は、ＸＹ移動方向演算
部４６に伝達される。

【００７４】術者は、さらに観察位置を移動するため
に、フットスイッチ１０に設けられたＸＹ制御スイッチ
４７を操作する。例えば、方向Ｕ’に鏡体４を移動させ
たい場合、ＸＹ制御スイッチ４７をＵ’方向に操作す
る。この操作信号はＸＹ移動方向演算部４６に伝達され
る。

【００７５】表示モニタ７０と可動アーム６ａの先端の
相対位置は移動前とは例えば９０度変化しているため、
ＸＹ移動方向演算部４６は、この変化量に基づきモータ
４２、モータ４３に対する駆動方向を９０度補正して駆
動信号を出力する。すなわち、可動アーム６ｂに内蔵さ
れたＹ方向のモータ４３のみが駆動され、鏡体４は図２
２のＵ’方向に移動される。また、可動アーム６ａの位
置を移動させる場合でも前述と同様の作用を行う。

【００７６】術者が表示モニタ７０を位置Ｖから位置Ｗ
に移動させ場合、術者の方向から見た術部が表示モニタ
７０に表示されるように、撮像素子１６ａ，１６ｂの位
置を移動させると、なお好ましい。

【００７７】以上の作用は、図２１に示した位置検出兼
用モニタ７４を使用した場合でも同様であることは明ら
かである。

【００７８】前述した各実施の形態によれば、次のよう
な構成が得られる。

【００７９】（付記１）術部の立体画像を撮影する立体
画像撮影手段と、この立体画像撮影手段による画像を表
示する立体画像表示手段と、前記立体画像撮影手段の撮
影状態又は前記立体画像表示手段の表示状態を変更操作
する操作手段と、この操作手段の操作を検出する操作検
出部と、この操作検出部の検出結果及び操作量に基づい
て前記立体画像表示手段の表示画像の虚像位置を演算す
る演算手段と、この演算手段の演算結果に基づいて前記
立体画像表示手段の虚像位置を制御する虚像位置制御手
段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。

【００８０】（付記２）前記操作手段は、以下の少なく
とも一つを含む付記１記載の手術用顕微鏡。

【００８１】（１） 立体画像撮影手段の撮影焦
点距離を変更操作する手段 （２） 立体画像撮影手段の撮影倍率を変更操作
する手段 （３） 立体画像表示手段の表示倍率を変更操作
する手段 （４） 立体画像撮影手段の観察位置または観察
方向を変更操作する手段 （５） 立体画像表示手段の位置を変更操作する
手段 （付記３）前記虚像位置制御手段は、以下の少なくとも
一つを含む付記１又は２記載の手術用顕微鏡。

【００８２】（１） 立体画像表示手段の輻輳角
を制御する手段 （２） 立体画像表示手段の視度調整部を制御す
る手段 （３） 立体画像表示手段の画像表示位置を制御
する手段 （付記４）前記虚像位置制御手段の制御量を調整する調
整手段を有することを特徴とする付記１〜３のいずれか
に記載の手術用顕微鏡。

【００８３】（付記５）前記虚像位置制御手段の制御量
を調整する調整手段と、前記調整手段の調整結果を記録
する記録手段とを有することを特徴とする付記１〜３の
いずれかに記載の手術用顕微鏡。

【００８４】（付記６）前記虚像位置制御手段は、以下
の少なくとも一つの操作手段により、虚像位置を基準位
置に復帰する復帰手段を含むことを特徴とする付記１〜
５のいずかに記載の手術用顕微鏡。

【００８５】（１） 立体画像撮影手段の観察位
置または観察方向を変更操作する手段 （２） 立体画像表示手段の位置を変更操作する
手段 （付記７）前記立体画像撮影手段は、３次元空間で移動
自在なアームに保持されていることを特徴とする付記１
〜６のいずれかに記載の手術用顕微鏡。

【００８６】（付記８）術部の立体画像を撮影する立体
画像撮影手段と、この立体画像撮影手段とは少なくとも
観察方向の異なる第２の撮影手段と、前記立体画像撮影
手段及び第２の撮影手段による画像を合成する画像合成
手段と、この画像合成手段にて合成された画像を表示す
る立体画像表示手段と、前記立体画像撮影手段及び第２
の撮影手段の撮影状態を変更操作する操作手段と、この
操作手段の操作を検出する操作検出部と、前記立体画像
撮影手段及び第２の撮影手段の相対位置を検出する位置
検出手段と、前記操作検出部の検出結果、操作量及び位
置検出手段の検出結果に基づいて前記立体画像表示手段
の立体画像撮影手段による表示画像と第２の撮影手段に
よる表示画像との虚像位置を各々演算する演算手段と、
この演算手段の演算結果に基づいて前記立体画像表示手
段の立体画像撮影手段の表示画像と第２の撮影手段によ
る表示画像と虚像位置を各々制御する虚像位置制御手段
とを備えたことを特徴とする手術用顕微鏡。

【００８７】（付記９）前記第２の撮影手段は、内視鏡
であることを特徴とする付記８記載の手術用顕微鏡。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、
立体画像撮影手段及び立体画像表示手段の位置を変え、
位置変更前の操作した場合に、術者を起点としたＸＹ軸
の向きで立体画像撮影手段の操作ができる。このため、
術者が自然な感覚で所望方向に立体画像撮影手段を移動
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示す手術用顕微鏡
システムの斜視図。

【図２】同実施形態の鏡体の縦断側面図。

【図３】同実施形態の表示部の内部構成を示す上面図。

【図４】同実施形態を示し、図３のＡ−Ａ線に沿う断面
図。

【図５】同実施形態の接眼部の内部構成を示す上面図。

【図６】同実施形態の制御装置のブロック図。

【図７】同実施形態の制御装置のブロック図。

【図８】同実施形態の表示部の作用説明図。

【図９】同実施形態のレチクル画像を示す図。

【図１０】同実施形態の鏡体の作用説明図。

【図１１】同実施形態を示し、総合倍率と視度変化量及
び輻輳角の関係を示すグラフ。

【図１２】この発明の第２の実施形態の制御装置のブロ
ック図。

【図１３】同実施形態を示し、総合倍率と視度変化量及
び輻輳角の関係を示すグラフ。

【図１４】この発明の第３の実施形態を示し、鏡体と内
視鏡との配置構造を示す正面図。

【図１５】同実施形態の制御装置のブロック図。

【図１６】同実施形態の作用説明図。

【図１７】同実施形態の合成画像を示す図。

【図１８】同実施形態の合成画像を示す図。

【図１９】この発明の第４の実施形態を示す手術用顕微
鏡システムの斜視図。

【図２０】同実施形態の制御装置のブロック図。

【図２１】同実施形態の変形例を示す表示モニタの斜視
図。

【図２２】同実施形態の作用説明図。

【符号の説明】

４…鏡体（立体画像撮影手段） ５…表示部（立体画像表示手段） １７…フォーカス用モータ １８…ズーム用モータ ２２ａ，２２ｂ…輻輳角変更用モータ ３５ａ，３５ｂ…接眼レンズ用モータ ３７…虚像位置演算部 ３８…表示部モータ制御部 ３９…フォーカスモータ制御部 ４０…ズームモータ制御部 ４６…ＸＹ移動方向演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 正和 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H052 AA13 AB19 AD09 AF14 AF21 AF25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 術部の立体画像を撮影する立体画像撮影
   手段と、 この立体画像撮影手段による画像を表示する立体画像表
   示手段と、 前記立体画像撮影手段の撮影状態又は前記立体画像表示
   手段の表示状態を変更操作する操作手段と、 この操作手段の操作を検出する操作検出部と、 この操作検出部の検出結果及び操作量に基づいて前記立
   体画像表示手段の表示画像の虚像位置を演算する演算手
   段と、 この演算手段の演算結果に基づいて前記立体画像表示手
   段の虚像位置を制御する虚像位置制御手段とを有するこ
   とを特徴とする手術用顕微鏡。
2. 【請求項２】 術部の立体画像を撮影する立体画像撮影
   手段と、 この立体画像撮影手段とは少なくとも観察方向の異なる
   第２の撮影手段と、 前記立体画像撮影手段及び第２の撮影手段による画像を
   合成する画像合成手段と、 この画像合成手段にて合成された画像を表示する立体画
   像表示手段と、 前記立体画像撮影手段及び第２の撮影手段の撮影状態を
   変更操作する操作手段と、 この操作手段の操作を検出する操作検出部と、 前記立体画像撮影手段及び第２の撮影手段の相対位置を
   検出する位置検出手段と、 前記操作検出部の検出結果、操作量及び位置検出手段の
   検出結果に基づいて前記立体画像表示手段の立体画像撮
   影手段による表示画像と第２の撮影手段による表示画像
   との虚像位置を各々演算する演算手段と、 この演算手段の演算結果に基づいて前記立体画像表示手
   段の立体画像撮影手段の表示画像と第２の撮影手段によ
   る表示画像と虚像位置を各々制御する虚像位置制御手段
   とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。
3. 【請求項３】 術部の画像を撮影する画像撮影手段と、 この画像撮影手段にて撮影された画像を表示する画像表
   示手段と、 前記画像撮影手段を３次元空間で移動自在に保持するア
   ームと、 前記画像撮影手段の撮影位置を略水平面内で移動を行う
   撮影位置移動手段と、 この撮影位置移動手段に操作信号を出力する撮影位置移
   動スイッチと、 前記画像表示手段と前記撮影位置移動手段との相対位置
   を検出する検出手段と、 この検出手段の検出結果と前記撮影位置移動スイッチの
   操作信号に応じて、前記撮影位置移動手段の移動方向を
   制御する制御手段とを有することを特徴とする手術用顕
   微鏡。