JP2017035436A - Stereoscopic observation apparatus for operation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は手術用立体観察装置に関するものである。 The present invention relates to a surgical stereoscopic observation apparatus.
スタンド装置によりカメラを移動自在に支持し、カメラにより立体視可能な両眼視差を有する一対の電子映像を撮像してモニターに表示し、それを3D用の専用メガネを介して立体的に観察する手術用立体観察装置が知られている。モニターに表示する代わりに、3Dビュアーに内蔵した左右一対の表示パネルに表示し、それを3Dビュアーの接限部から左右の臆で見ることにより立体的観察する方法もある(例えば、特許文献1参照)。 The camera is movably supported by a stand device, and a pair of electronic images having binocular parallax that can be stereoscopically viewed by the camera is captured and displayed on a monitor, and is stereoscopically observed through 3D dedicated glasses. A surgical stereoscopic observation apparatus is known. Instead of displaying on a monitor, there is also a method of displaying on a pair of left and right display panels built in a 3D viewer, and viewing them with the left and right eyelids from the limit part of the 3D viewer (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、このような関連技術にあっては、左右一対の撮像素子しか備えられていないため、メインの術者の方向性での立体電子映像しか得られない。得られた電子映像の前後・左右を電子的に反転することができるが、その場合でも主術者の対向位置にある補助者の方向性での立体電子映像しか得られない。メインの術者の左右に位置する補助者は術者に対して向きが90度相違するが、そのような左右両側の補助者の向きでの立体電子映像を得ることができなかった。 However, in such a related technique, since only a pair of left and right imaging elements are provided, only a stereoscopic electronic image in the direction of the main operator can be obtained. Although the front, back, left and right of the obtained electronic image can be electronically reversed, even in that case, only a stereoscopic electronic image in the direction of the assistant at the position facing the main operator can be obtained. The assistants located on the left and right of the main surgeon are 90 degrees different from the surgeon, but it was not possible to obtain a stereoscopic electronic image in the orientation of the assistants on both the left and right sides.
木発明はこのような関連技術に着目してなされたものであり、術者に対して向きが90度相違する補助者の方向性での立体電子映像を容易に得ることができる手術用立体観察装置を提供するものである。 The tree invention is made by paying attention to such a related technique, and surgical stereoscopic observation that can easily obtain a stereoscopic electronic image in the direction of an assistant whose direction is 90 degrees different from the surgeon. A device is provided.
本発明の技術的側面によれば、手術用顕微鏡装置は、1つの対物光学系を通過した光束の範囲内に、一対の光東をそれぞれ変倍光学系を通過して一対の撮像素子に導く2本のメイン光路と、該メイン光路と向きが90度相違した状態で一対の光束をそれぞれ他の変倍光学系を通過して他の一対の撮像素子に導く2本のサブ光路とを備えたカメラと、該カメラで撮影された方向性が90度相違した電子映像をそれぞれ表示可能な電子映像表示装置と、を備えたことを特徴とする。 According to the technical aspect of the present invention, the surgical microscope apparatus guides a pair of light east through the variable magnification optical system to the pair of imaging elements within the range of the light beam that has passed through one objective optical system. Two main optical paths, and two sub optical paths that guide a pair of light beams through another variable power optical system to the other pair of imaging elements in a state that is 90 degrees different from the main optical path. And an electronic video display device capable of displaying each of the electronic videos captured by the camera with 90 degrees of difference in directionality.
本発明の他の技術的側面によれば、さらに、カメラ内に照明手段を備えたことを特徴とする。 According to another technical aspect of the present invention, the camera further includes illumination means.
本発明の他の技術的側面によれば、カメラ内に対物光学系の光軸と平行な2本の光ビームを対物光学系に照射自在な光ビーム照射手段を設け、該2本の光ビームが対物光学系の焦点距離で一点に収束することを特徴とする。 According to another technical aspect of the present invention, the camera is provided with light beam irradiation means capable of irradiating the objective optical system with two light beams parallel to the optical axis of the objective optical system, and the two light beams are provided. Converges to one point at the focal length of the objective optical system.
本発明の他の技術的側面によれば、光ビームが対物光学系において2組の変倍光学系を通過する光束とは異なる位置に照射されることを特徴とする。 According to another technical aspect of the present invention, the light beam is irradiated at a position different from the light beam passing through the two variable magnification optical systems in the objective optical system.
本発明の技術的側面によれば、左右一対のメイン光路の他に90度向きが相違する左右一対のサブ光路を設け、各光路にそれぞれ左右一対の撮像素子を設置しているため、メインの術者とその対向者の方向性でだけでなく、左右両側に位置する補助者の方向性(90度相違)での電子映像も得ることができる。そのため術者と補助者で協力して手術を行いやすい。 According to the technical aspect of the present invention, in addition to the pair of left and right main optical paths, a pair of left and right sub optical paths whose directions are different by 90 degrees are provided, and a pair of left and right imaging elements are installed in each optical path. It is possible to obtain an electronic image not only with the directionality of the surgeon and the opponent but also with the directionality of the assistants located on the left and right sides (90-degree difference). Therefore, it is easy to perform surgery in cooperation with the surgeon and assistant.
本発明の他の技術的側面によれば、カメラ内に照明手段を備えるため、カメラに照明を導入する光ケーブルを接続する必要がなく、カメラの動きが光ケーブルにより制限されることがない。 According to another technical aspect of the present invention, since the illumination means is provided in the camera, it is not necessary to connect an optical cable for introducing illumination to the camera, and the movement of the camera is not limited by the optical cable.
本発明の他の技術的側面によれば、対物光学系に光軸と平行な2本の光ビームを照射するため、術野に焦点が合った状態では2本の光ビームが1点のスポットとして収束する。そして焦点が合っていない状態では、2点のスポットとして表れる。肉眼でもモニター装置上でもスポットの状態により焦点が合っているかどうか瞬時に判別できるため、2つのスポットの状態を確認しながらスポットが1つになるまでカメラを上下に移動させることで焦点合わせを容易に行うことができる。 According to another technical aspect of the present invention, since the objective optical system is irradiated with two light beams parallel to the optical axis, the two light beams are a single spot when focused on the surgical field. Converge as. And when it is out of focus, it appears as two spots. Since it is possible to instantly determine whether the spot is in focus with the naked eye or on the monitor device, it is easy to focus by moving the camera up and down until the spot becomes one while checking the state of the two spots. Can be done.
本発明の他の技術的側面によれば、光ビームが対物光学系において変倍光学系を通過する光束とは異なる位置に照射されるため、光ビームの照射位置を変倍光学系と干渉することなく確保することができる。 According to another technical aspect of the present invention, since the light beam is irradiated to a position different from the light beam passing through the variable magnification optical system in the objective optical system, the irradiation position of the light beam interferes with the variable magnification optical system. It can be secured without.
図1〜図8は本発明の好適な実施形態を示す図である。 1 to 8 are views showing a preferred embodiment of the present invention.
スタンド装置1は横方向に延びる支持アーム2を有している。この支持アーム2は平行リンクを利用した構造で、支持アーム2を上下に移動させても、その先端リンク3は垂直が維持される。すなわち、先端リンク3は支持アーム2が構成する平行リンクの垂直リンク辺(先端部)を通る仮想垂直軸を有し、その下端を構成する先端部材4は垂直リンク辺に対して垂直軸Vのまわりに回動可能である。先端部材4にはカメラ5が補助アーム6により支持されている。更にカメラ5は補助アーム6の水平軸Hと斜め軸Sの2つの回転軸により自由に向きを変えることができる。このカメラ5は両眼視差を有する術野Gの光学像を立体的に撮影できるようになっている。
The stand device 1 has a
カメラ5の左右両側にはハンドル8が設けられている。このハンドル8を持ってカメラ5をスタンド装置1とともに動かし、カメラ5自体の空中位置を変化させることができると共に、空中位置が決まったらその位置でカメラ5の向きを変えることもできる。
スタンド装置1の本体には電子映像表示装置9が折り畳みアーム10を介して支持されている。電子映像表示装置9は液晶パネルで、カメラ5から出力された信号を受信して両眼視差を有する一対の電子映像をリアルタイムで合成して表示することができる。術者及びアシスタント等は専用メガネ11を掛けることで、電子映像表示装置9に表示された電子映像を立体的に観察することができる。
An electronic
次にカメラ5の内部構造の説明をする。
Next, the internal structure of the
カメラ5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。カメラ5の下部には一組の対物光学系12が設けられている。
The
対物光学系12の後方には遮光板13を介して照明手段14がカメラ5に内蔵された状態で設けられ、術野Gに対して照明光Eを照射することができる。カメラ5には照明手段14が内蔵されているため、外部から照明光を導入するための光ケーブルを接続する必要がない。光ケーブルは曲がるが剛性があり重量も電線に比べて重いため接続することによりカメラ5の動きを重くしていたが、本実施形態によればそのような心配はない。
The illumination means 14 is provided behind the objective
対物光学系12の上部にはその範囲内に2本の変倍光学系15が一対設けられている。変倍光学系15の2本の光軸の配列方向は術者の方向性RまたはLに対応する。対物光学系12を経て2本の変倍光学系15を通過する光束がメイン光路Aである。メイン光路Aは結像レンズ16を経て撮像素子D1に導かれる。撮像素子D1は典型的にはCCDエリアイメージセンサである。
A pair of variable power
対物光学系12の上部には同じその範囲内に別の2本の変倍光学系17が一対設けられている。変倍光学系17の2本の光軸の自己列方向は術者の方向性FまたはCに対応し、変倍光学系15の光軸の配列方向と直交する。この2本の変倍光学系17を通過する光束がサブ光路Bである。サブ光路Bは結像レンズ18を経て撮像素子D2に導かれる。メイン光路Aとサブ光路Bは向きが90度相違している。
Another two variable power
またカメラ5内における対物光学系12の上部には変倍光学系15、17が存在しない位置に一対の光ビーム照射手段7が設けられている。光ビーム照射手段7が変倍光学系15、17と異なる位置に設けられているため、変倍光学系15、17と干渉する心配がない。
In addition, a pair of light beam irradiation means 7 is provided at a position where the variable magnification
光ビーム照射手段7は小型半導体レーザ照射装置で光軸Kに沿った状態で光ビームTとして半導体レーザを照射することができる。本実施形態では光軸Kは対物光学系12の光軸に一致する。すなわち、メイン光路A、サブ光路Bおよび2本の光ビームTの光路は、1つの対物光学系12において光軸Kに平行かつ相互に干渉しないように規定される。また、光軸Kに平行なメイン光路A、サブ光路Bおよび2本の光ビームTの光路を構成する光線は1つの対物光学系12を介して全て焦点Fを通る。したがって、光ビームTは対物光学系12を通過することにより、対物光学系12の焦点距離で一点に収束する。対物光学系12の焦点距離を変更してもそれに連動した焦点Fで一点に収束する。
The light beam irradiation means 7 is a small semiconductor laser irradiation apparatus and can irradiate a semiconductor laser as a light beam T in a state along the optical axis K. In the present embodiment, the optical axis K coincides with the optical axis of the objective
光ビーム照射手段7は図示せぬコントローラを介してハンドル8の操作ボタンと連動しており、それらを押している間だけ光ビーム照射手段7から光ビームTが照射されるようになっている。ハンドル8の操作ボタンはスタンド装置の可動部の電磁クラッチを解除したり、対物光学系12の焦点距離を変更させる場合に押される。
The light beam irradiation means 7 is interlocked with the operation buttons of the
本実施形態によれば、向きが90皮相違する一対のメイン光路Aとサブ光路Bが1つの対物光学系12を通るように設けられ、それぞれの光束を撮像素子D1、D2で撮像することができる。そのため図8に示すように、メイン光路Aの撮像素子D1で電子映像を得て、それを電子映像表示装置9に映す場合は、そのまま映せばメインの術者の方向性Fでの立体映像が得られる。図8中の記号Nは向きを示すため特殊な形を示している。黒い三角は術者が右手前から視野内に進入させた手術器具Mを示している。術者の方向性Fでの電子映像の向きを180°回転(上下反転および左右反転)させれば対向者の方向性Cでの立体映像が得られる。このとき、方向性Fにおける術者の右眼用の電子映像は方向性Cにおける術者の左眼用の電子映像に対応し、方向性Fにおける左眼用の電子画像は方向性Cにおける右眼用の電子画像に対応する。
According to the present embodiment, a pair of main optical path A and sub optical path B, which are 90 different in direction, are provided so as to pass through one objective
次にサブ光路Bの撮像素子D2で得られた電子映像のうち、術者の右側90度位置にいる補助者の電子映像を表示すれば、その補助者の方向性Rでの立体映像が得られる。その映像の前後・左右を反転させれば、左側90度位置にいる補助者の方向性Lでの立体映像が得られる。このように術者と対向者だけでなく、左右の補助者のための映像も表示することができるため、術者と補助者で協力して手術を行いやすい。すなわち、すべての術者と補助者がそれぞれの位置から術野Gの対象を直接観察するように映像を観ることができる。 Next, among the electronic images obtained by the imaging device D2 in the sub optical path B, if an electronic image of an assistant who is 90 degrees on the right side of the surgeon is displayed, a stereoscopic image in the direction R of the assistant is obtained. It is done. If the front, back, left and right of the image are reversed, a stereoscopic image with the directionality L of the assistant at the left 90 ° position can be obtained. Thus, since images for not only the surgeon and the opponent but also the left and right assistants can be displayed, it is easy to perform the operation in cooperation between the surgeon and the assistant. That is, it is possible to view the video so that all surgeons and assistants directly observe the target of the surgical field G from their respective positions.
またカメラ5を移動するためハンドル8の操作ボタンを押すと、押している間は光ビーム照射手段7から光ビームTが照射されているので、カメラ5を移動させて希望する位置に移動させるとその術野Gには光ビームTのスポットPが表れる。スポットPは肉眼でも確認できるし、電子映像表示装置9上でも確認できる。
When the operation button of the
図7に示すように、焦点Fが合っている時はスポットPは1つだが、焦点Fがずれている場合にはスポットPが2つ表れる。またスポットPが2つ表れる場合も、その間隔により焦点Fからのずれ量が分かる。2つのスポットPの間隔が大きい場合にはずれ量が大きく、小さい場合はずれ量が小さい。 As shown in FIG. 7, there is one spot P when the focal point F is in focus, but two spots P appear when the focal point F is shifted. Further, when two spots P appear, the amount of deviation from the focal point F can be known from the interval. When the distance between the two spots P is large, the shift amount is large, and when it is small, the shift amount is small.
このようにハンドル8の操作ボタンを押してスタンド装置1を動かし、カメラ5を移動したような場合或いは対物光学系12の焦点距離を変化させた場合にも、焦点Fが合っているかどうか肉眼でも(電子映像表示装置9上でも)瞬時に判別できるため、観察作業が容易である。
Even when the operation device of the
以上の実施形態では、電子映像表示装置9としてモニター(液晶パネル)を専用メガネ11を掛けて観察する例を示したが、その代わりに或いはそれに加えて、いわゆる3Dビュアーに内蔵した左右一対の表示パネルに表示し、3Dビュアーの接眼部から左右の瞳で見ることにより立体的観察しても良い。
In the above embodiment, an example of observing a monitor (liquid crystal panel) with the
5 カメラ
9 電子映像表示装置
12 対物光学系
14 照明手段
15 変倍光学系(メイン光路)
17 変倍光学系(サブ光路)
D1 撮像素子(メイン光路)
D2 撮像素子(サブ光路)
A メイン光路
B サブ光路
E 照明光
M 手術器具
F 術者の方向性
C 対向者の方向性
R 右側補助者の方向性
L 左側補助者の方向性
K 光軸
G 術野
T 光ビーム
5
17 Variable magnification optical system (sub optical path)
D1 Image sensor (main optical path)
D2 Image sensor (sub optical path)
A Main optical path B Sub optical path E Illuminating light M Surgical instrument F Direction of the operator C Direction of the opponent R Direction of the right auxiliary L Direction of the left auxiliary K Optical axis G Surgical field T Light beam
Claims (4)
該カメラで撮影された方向性が90度相違した電子映像をそれぞれ表示可能な電子映像表示装置と、を備えたことを特徴とする手術用立体観察装置。 Within the range of the light beam that has passed through one objective optical system, the two main optical paths that guide the pair of light beams through the variable magnification optical system to the pair of image sensors, and the arrangement direction of the main optical path differ by 90 degrees A camera having two sub optical paths that guide the pair of light beams to another pair of image pickup devices through the other variable magnification optical systems,
A surgical stereoscopic observation apparatus, comprising: an electronic image display device capable of displaying electronic images photographed by the camera and having different directivity of 90 degrees.
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