JP2021026026A - Surgical stereoscopic observation device - 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 three-dimensional observation device for surgery.
脳神経外科等においてドクターが術部を拡大観察しながら手術をする場合、手術顕微鏡の接眼部に目を当てて術部を直接的に立体観察する方法や、術部をカメラで立体的に撮影し、その立体映像をモニターに表示して専用の3Dメガネで観察する方法が行われている。 When a doctor performs an operation while magnifying and observing the surgical site in neurosurgery, etc., a method of directly observing the surgical site by looking at the eyepiece of the operating microscope or a stereoscopic image of the surgical site with a camera. However, a method of displaying the stereoscopic image on a monitor and observing it with dedicated 3D glasses is used.
いずれの場合も手術顕微鏡やカメラ等の観察装置は鏡筒内に焦点調整用の対物光学系と、変倍調整用の変倍光学手段を備えている。立体観察のために、術部で反射された光束は対物光学系を通過した後、互いに光軸が所定の間隔(ステレオベース)だけ離れた左右一対の光束となり、それぞれ変倍光学系に取り入れられる。 In either case, an observation device such as a surgical microscope or a camera is provided with an objective optical system for focus adjustment and a variable magnification optical means for variable magnification adjustment in the lens barrel. For stereoscopic observation, the luminous flux reflected by the surgical site passes through the objective optical system and then becomes a pair of left and right luminous fluxes whose optical axes are separated from each other by a predetermined interval (stereo base), and each of them is incorporated into the variable magnification optical system. ..
手術顕微鏡やカメラ等の観察装置はスタンド装置等により術部の上方に支持されて使用される。観察装置を術部から離した場合には焦点距離が長くなり、輻輳角が小さくなって焦点深度が深くなる。術部に接近させた場合は、解像度は上がるが焦点深度は浅くなっていた。このように観察装置を術部に接近させた時に、手術状況によっては、解像度は低下しても、どうしても焦点深度を深めたい場合がある。 An observation device such as a surgical microscope or a camera is supported and used above the surgical site by a stand device or the like. When the observation device is separated from the surgical site, the focal length becomes longer, the convergence angle becomes smaller, and the depth of focus becomes deeper. When brought closer to the surgical site, the resolution increased but the depth of focus became shallower. When the observation device is brought close to the surgical site in this way, depending on the surgical situation, there is a case where the depth of focus is inevitably desired even if the resolution is lowered.
そのような場合は左右一対の光束に絞り構造を設け、そこを通過する光束の光軸を接近させてステレオベースを狭めるようにしていた。ステレオベースが狭まるため、焦点深度が深まり、焦点の合う範囲が拡大される。このような絞り構造は予め2つの小さな羽根を光路中に設けておき、その羽根を必要時に移動させ、そこを通過する光束間のステレオベースを狭めるようにしていた(例えば、特許文献1参照)。 In such a case, a diaphragm structure is provided for a pair of left and right light fluxes, and the optical axes of the light flux passing therethrough are brought closer to narrow the stereo base. As the stereo base narrows, the depth of focus increases and the range of focus increases. In such an aperture structure, two small blades are provided in advance in the optical path, and the blades are moved when necessary to narrow the stereo base between the light flux passing therethrough (see, for example, Patent Document 1). ..
しかしながら、このような従来の技術にあっては、一対の光路中にそれぞれ複数の小さな羽根を設け、その羽根を駆動させて光束を絞る構造のため、駆動させるための構造も小さくて複雑なものとなり、観察装置の内部構造の複雑化を招いていた。 However, in such a conventional technique, since a plurality of small blades are provided in each pair of optical paths and the blades are driven to narrow the luminous flux, the structure for driving is also small and complicated. This has led to complication of the internal structure of the observation device.
本発明はこのような従来の技術に着目してなされたものであり、簡略な絞り構造で光束の光軸を接近させてステレオベースを小さくすることができる手術用立体観察装置を提供することを目的としている The present invention has been made by paying attention to such a conventional technique, and provides a surgical stereoscopic observation apparatus capable of reducing the stereo base by bringing the optical axes of light flux closer to each other with a simple diaphragm structure. Aim
本発明の第1の技術的側面によれば、鏡筒内に、鏡筒に設けられた光束取入口より取り入れられた光束が通過する1つの対物光学系と、対物光学系を通過した光束がそのまま或いは反射されて通過する2つの変倍光学系とを収納し、変倍光学系を通過した一対の光束を、それぞれ撮像手段で撮像及び/又は接眼部を介して観察者の瞳に導く手術用立体観察装置であって、前記対物光学系を通過した左右一対の光束中に、通過する光束の光軸が通過前の光束の光軸よりも互いに接近するように光束を絞る単一の絞り手段が出没自在に設けられていることを特徴とする。 According to the first technical aspect of the present invention, one objective optical system through which the light beam taken in from the light beam intake provided in the lens barrel passes and the light beam passing through the objective optical system are contained in the lens barrel. It houses two variable-magnification optical systems that pass as they are or are reflected, and guides a pair of light beams that have passed through the variable-magnification optical system to the observer's pupil via imaging and / or eyepieces, respectively. A single surgical stereoscopic observation device that narrows the light beam so that the optical axes of the passing light beam are closer to each other than the optical axis of the light beam before passing through the pair of left and right light beams that have passed through the objective optical system. It is characterized in that the squeezing means is provided so as to appear and disappear.
本発明の第2の技術的側面によれば、絞り手段として、鏡筒にスリットを形成し、光軸が接近した一対の光束のみを通過する開口が形成された単一のプレートを、前記スリットから鏡筒内へ出し入れ自在にしたことを特徴とする。 According to the second technical aspect of the present invention, as the aperture means, a single plate in which a slit is formed in the lens barrel and an opening through which only a pair of light fluxes whose optical axes are close to each other is formed is formed into the slit. The feature is that it can be freely taken in and out of the lens barrel.
本発明の第3の技術的側面によれば、絞り手段として、通常時は光束の全てを通過し、必要時は光束の光軸が接近した一対の光束のみを通過して、それ以外は不透明となって遮断する液晶シャッターが鏡筒内に設けられていることを特徴とする。 According to the third technical aspect of the present invention, as a diaphragm means, normally, it passes through all of the light flux, and when necessary, it passes through only a pair of light fluxes whose optical axes are close to each other, and is otherwise opaque. It is characterized in that a liquid crystal shutter is provided in the lens barrel to block the light flux.
本発明の第1の技術的側面によれば、光束中に単一の絞り手段が出没自在に設けられているだけの構造のため、手術用立体観察装置の内部構造が複雑にならない。 According to the first technical aspect of the present invention, the internal structure of the surgical stereoscopic observation device is not complicated because the structure is such that a single diaphragm means is freely provided in the light flux.
本発明の第2の技術的側面によれば、必要時に鏡筒に設けられたスリットに単一のプレートを差し込むだけの構造のため、鏡筒の内部構造が複雑にならない。 According to the second technical aspect of the present invention, the internal structure of the lens barrel is not complicated because the structure is such that a single plate is simply inserted into the slit provided in the lens barrel when necessary.
本発明の第3の技術的側面によれば、鏡筒内に単一の液晶シャッターが設けられているだけの構造のため、鏡筒の内部構造が複雑にならない。 According to the third technical aspect of the present invention, the internal structure of the lens barrel is not complicated because the structure is such that only a single liquid crystal shutter is provided in the lens barrel.
図1〜図5は本発明の第1実施形態を示す図である。 1 to 5 are views showing a first embodiment of the present invention.
フロア上に設置されたベース1にはベース1に対して回転自在な支柱2が立設されている。支柱2の上部にはスタンド本体3が取付けられている。スタンド本体3の側面には縦アーム4の途中部分が図示せぬ水平軸を中心に回転自在に支持されている。縦アーム4の上端には湾曲した状態で横方向に延びる横アーム5の基端側が回転自在に軸支されている。
A
横アーム5の先端に手術用立体観察装置としてのカメラ6が支持されている。縦アーム4及び横アーム5を回転させることにより、カメラ6を任意の位置に移動させることができる。カメラ6は縦アーム4及び横アーム5に設けられたサブアーム7、8により、縦アーム4及び横アーム5をどのように動かしても横アーム5の先端で常に垂直に支持された状態が維持される。
A camera 6 as a three-dimensional observation device for surgery is supported at the tip of the
カメラ6の重量は図示せぬカウンタウェイトにより重量バランスが図られており、カメラ6をどのような位置に移動させても、カメラ6は移動先の空中位置で停止する。スタンド本体3の上面には保持アーム9によりモニター10が支持されている。
The weight of the camera 6 is balanced by a counterweight (not shown), and no matter where the camera 6 is moved, the camera 6 stops at the destination aerial position. A
カメラ6は鏡筒11の内部に対物光学系12、変倍光学系13、結像レンズ14、撮像素子(CCD)15を収容した構造をしている。対物光学系12は1つで、その上方に位置する変倍光学系13、結像レンズ14、撮像素子15はそれぞれ左右に2つずつ設けられている。鏡筒11の左右両側にはハンドル16が設けられている。ハンドル16を持ってカメラ6の位置や向きを変更することができると共に、そのボタンを操作することにより、焦点調整や変倍調整を行うことができる。
The camera 6 has a structure in which an objective
鏡筒11の前面にはスリット17が形成されており、通常時はキャップ18により塞がれている。鏡筒11の下部には光束取入口19が形成されており、術部Gで反射された光束Lはこの光束取入口19から鏡筒11の内部に取入れられ、最初に対物光学系12を通過する。
A
対物光学系12は3枚のレンズから構成されており、その一部のレンズを可動させることにより、焦点距離を300mm〜1000mmまで変化させることができる。対物光学系12の上部に設けられた左右一対の変倍光学系13も複数のレンズから構成され、一部のレンズを可動させることにより倍率を変化させることができる。
The objective
変倍光学系13は左右方向で所定の間隔離れているため、対物光学系12を通過した光束Lはこの変倍光学系13に対応して、光軸K1が所定のステレオベースS1だけ離れた2本の光束L1となる。この光束L1は変倍光学系13を通過した後に撮像素子15により受光され、互いに視差を有する左目用の像と右目用の像が得られる。その両眼視差を有する左右の像は立体映像信号として合成され、モニター10に表示される。そしてモニター10の表示をドクターやアシスタントが専用メガネをかけて見ることにより術部Gの立体観察が行える。
Since the variable magnification
カメラ6の焦点距離は前述のように300mm〜1000mmまで変化させることができるため、術部Gとカメラ6との間の作業空間を広く確保したい場合は、焦点距離を長くする。モニター10に表示される立体映像の解像度を上げたい場合は焦点距離を短くする。カメラ6を術部Gに接近させて焦点距離を小さくした場合、解像度は上がるものの、輻輳角が大きくなるため、焦点深度が浅くなる。そのため手術の内容によっては、焦点距離は短くした状態のまま、解像度は犠牲にしても焦点深度だけは一時的に深くして術部Gを観察したい場合がある。
Since the focal length of the camera 6 can be changed from 300 mm to 1000 mm as described above, the focal length is lengthened when it is desired to secure a wide working space between the surgical unit G and the camera 6. If you want to increase the resolution of the stereoscopic image displayed on the
このような場合は、鏡筒11からキャップ18を外し、開口したスリット17内に絞り手段としてのプレート20を差し込む。差し込まれたプレート20は対物光学系12と変倍光学系13の間に位置する。プレート20には対物光学系12を通過する光束L1に対応する位置にそれぞれ光束L1の径よりも小さい開口21が形成されている。更にこの開口21は互いに接近する方向にオフセットしており、対物光学系12を通過した光束L1はこの開口21を通過することにより、光軸K2間のステレオベースS2が通過前の光束L1のステレオベースS1よりも小さい2本の光束L2となる。ステレオベースS2が小さくなるため、焦点深度が深くなり、術部Gにおいて深さの異なる箇所も明瞭に観察することができる。
In such a case, the
必要な作業が終了して元に戻す場合は、プレート20をスリット17から引き抜いて再度スリット17をキャップ18にて塞ぐ。単一のプレート20を差し込むだけの構造のため、鏡筒11の内部構造が複雑にならない。
When the necessary work is completed and returned to the original state, the
図6及び図7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、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。 6 and 7 are views showing a second embodiment of the present invention. The present embodiment includes the same components as those of the first embodiment. Therefore, similar components are designated by a common reference numeral, and duplicate description will be omitted.
この実施形態では、対物光学系12と変倍光学系13の間に絞り手段としてプレート状の液晶シャッター22が予め収容されている。この液晶シャッター22は通常時は全面透明で、必要時には電圧が印可されて左右外側が不透明部23となる。
In this embodiment, a plate-shaped
この不透明部23は、対物光学系12を通過する光束L1の外側半分だけ透過を遮るもので、光束L1は内側半分だけ光束L3として透過して変倍光学系13へ導入される。従って、液晶シャッター22を通過して変倍光学系13に至る光束L3の光軸K3は互いに接近する方向へオフセットすることになり、ステレオベースS3が小さくなる。単一の液晶シャッター22を鏡筒11内に設けるだけの構造のため、鏡筒11の内部構造が複雑にならない。
The
以上の実施形態では、手術用立体観察装置としてカメラ6を例にしたが、これに限定されず、内部に1つの対物光学系と2つの変倍光学系を備え、それらを通過した光束を接眼部を介して観察者の瞳に直接導く手術顕微鏡でも良い。 In the above embodiment, the camera 6 is taken as an example as a stereoscopic observation device for surgery, but the present invention is not limited to this, and one objective optical system and two variable magnification optical systems are provided inside, and the light flux passing through them is in contact with the camera 6. A surgical microscope may be used, which leads directly to the observer's eyes through the eye.
また対物光学系12と変倍光学系13を上下方向に真っ直ぐ設ける例を示したが、対物光学系12と変倍光学系13の間に反射ミラーを設け、変倍光学系13以降の光路を横方向に折り曲げてもよい。
Further, although an example in which the objective
6 カメラ(手術用立体観察装置)
11 鏡筒
12 対物光学系
13 変倍光学系
15 撮像素子
17 スリット
20 プレート(絞り手段)
21 開口
22 液晶シャッター(絞り手段)
G 術部
L、L1、L2、L3 光束
K1、K2、K3 光軸
S1、S2、S3 ステレオベース
6 Camera (3D observation device for surgery)
11
21
G surgical part L, L1, L2, L3 Luminous flux K1, K2, K3 Optical axis S1, S2, S3 Stereo base
Claims (3)
変倍光学系を通過した一対の光束を、それぞれ撮像手段で撮像及び/又は接眼部を介して観察者の瞳に導く手術用立体観察装置であって、
前記対物光学系を通過した左右一対の光束中に、通過する光束の光軸が通過前の光束の光軸よりも互いに接近するように光束を絞る単一の絞り手段が出没自在に設けられていることを特徴とする手術用立体観察装置。 Inside the lens barrel, one objective optical system through which the light flux taken in from the light flux intake provided in the lens barrel passes, and two variable magnification optical systems through which the light flux passing through the objective optical system passes as it is or is reflected. And store,
A three-dimensional surgical observation device that guides a pair of light fluxes that have passed through a variable magnification optical system to the observer's eyes via an imaging means and / or an eyepiece.
In the pair of left and right light fluxes that have passed through the objective optical system, a single diaphragm means for narrowing the light flux so that the optical axes of the passing light flux are closer to each other than the optical axis of the light flux before passing through is freely provided. A three-dimensional observation device for surgery, characterized in that it is present.
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