JP3583448B2 - 手術用顕微鏡装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、医療分野において適用される手術用顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から手術用具や手術方法の発達に伴い、微細な患部の手術であるいわゆるマイクロサージャリが盛んに行われている。
【０００３】
近年、マイクロサージャリー技術の発展やその普及に伴って、脳神経外科手術や眼科手術等に例を見るように、多くの医療分野において３次元空間を移動可能に構成されたいわゆる手術用顕微鏡が適用されている。
【０００４】
一般に、顕微鏡下での手術においては、術者の他に助手が共同で手術を行う場合が多い。このような手術では、術者と助手が同一患部を同時に観察しながら手術を行う必要がある。このため、手術中において患部の像を術者と助手が同時に観察可能な手術用顕微鏡が適用されている。
特開平４−４０４０７号公報には、かかる手術用顕微鏡の一例が開示されている（従来例１）。
【０００５】
この従来例１の発明は、対象物を観察する術者用光学系と、この術者用光学系の観察光路中に介装されたビームスプリッタによって分光された患部の像を助手が観察するための助手用光学系とを備えており、このため、助手は、助手用光学系を介して術者が観察している患部の像と同一の像を同時に観察可能に構成されている。
【０００６】
また、最近では、観察者や助手等に対して患部の立体映像を提供するための立体ＴＶが注目を浴びており（特開平１−３１９７２１号公報参照）、１つのモニタに左右の映像を時分割的に投影することによって、観察者の左右の眼に切り替えて供給させる方法や、左右各々の映像を２つのモニタに別々に供給し、それを左右別々に観察する方法が一般的に知られている。。
【０００７】
特に、特開平４−２３１９５０号公報に開示されたように、顕微鏡の左右に設けられたＴＶカメラを介して観察光路中を導光される患部の像をＴＶモニタ上に立体映像として写し出すように構成された手術用顕微鏡も知られている（従来例２）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１及び２において、観察している患部に対するＴＶカメラの撮像方向は、通常、術者の観察方向に一致している。ここで、例えば、助手が術者に対して右側からＴＶモニタを観察しつつ介助を行う場合において、助手がその左手（即ち、術者側の手）を患部に接近させてゆくと、観察方向と介助方向のずれによって、ＴＶモニタ上には、助手自身の左手が、あたかも自分の右側から延びてくるように写し出されてしまう。
このため、助手は、常に、観察方向と介助方向のずれを考慮しつつ、術者に対する介助を行わなければならない。
【０００９】
従来例２によると、ＴＶカメラを顕微鏡に取り付ける場合は、高精度の位置調節が必要になるが、ＴＶカメラは直接、外部から衝撃を受けやすく、衝撃を受けると心ズレ等を起こす可能性がある。また、ＴＶカメラが鏡体の左右方向に突出しているために、顕微鏡下での作業スペースを広く確保できない。
また、例えば、手術中において、術者が観察方向を変えたり、あるいは、助手自身が介助方向を変えたりした場合、助手がＴＶモニタを介して観察方向と介助方向のずれを即座に認識することは不可能である。
【００１０】
上述したような弊害を残した状態で手術を続行すると、助手に対して多大な精神的疲労を与えるだけでなく、円滑な手術処理を行うことが困難となり、結果、手術の長時間化を招くことになる。更に、出血等の非常時に正しい介助が行えずに患者の生命を危険にさらすことにもなりかねない。
【００１１】
本発明は、術者の観察方向と助手の介助方向のずれを迅速且つ高精度に認識することができる手術用顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の一態様に係る手術用顕微鏡装置は、鏡体の観察光路上に配置され観察対象物の像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した画像を表示するモニタと、このモニタを観察している観察者の前記鏡体に対する相対位置を識別して、その相対位置識別信号を出力する相対位置識別手段と、前記相対位置識別信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観察者の相体位置を演算して、その演算結果信号を出力する相対位置演算手段と、前記演算結果信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観察者の相体位置を前記モニタ上に表示する相対位置表示手段と、を具備することを特徴とする。 この態様において、前記モニタは３Ｄモニタであってもよい。また、前記モニタはヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【００１５】
【作用】
本発明の一態様に係る手術用顕微鏡装置によれば、鏡体の観察光路上に配置された撮像手段により観察対象物の像が撮像され、モニタにより前記撮像手段で撮像された画像が表示され、相対位置識別手段によりこのモニタを観察している観察者の前記鏡体に対する相対位置が識別されて、その相対位置識別信号が出力され、相対位置演算手段により前記相対位置識別信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観察者の相体位置が演算されて、その演算結果信号が出力され、相対位置表示手段により前記演算結果信号に基づいて前記鏡体に対する前記観察者の相体位置が前記モニタ上に表示される。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例に係る手術用顕微鏡装置について、図１ないし図４を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、架台２の上端には、第１のアーム４が軸線Ａを中心に回動自在に枢支されている。この第１のアーム４には、第２のアーム６が軸線Ｂ及びこの軸線Ｂに直交する軸線Ｃを中心に回動自在に枢支されている。この第２のアーム６の先端には、鏡体アーム８が軸線Ｄを中心に回動自在に枢支されている。この鏡体アーム８には、患部（図示しない）を所定の倍率で観察可能な鏡体１０が空間内を３次元的に移動可能に支持されている。
鏡体１０の両側には、第１及び第２のＴＶカメラアダプタ１２，１４を介して第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８が取り付けられている。
【００１９】
第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８は、夫々対応する第１及び第２のカメラコントロールユニット２０，２２を介して３Ｄコンバータ２４に接続されている。このため、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８を介して撮像された患部の像は、第１及び第２のカメラコントロールユニット２０，２２において映像信号に変換された後、３Ｄコンバータ２４に入力可能に構成されている。
【００２０】
３Ｄコンバータ２４は、第１及び第２のカメラコントロールユニット２０，２２を介して出力された映像信号に基づいて、所定の立体映像信号を出力する立体映像処理回路（図示しない）と、後述する円偏光形液晶偏光板３２の偏光方向を制御する液晶制御回路（図示しない）とを備えている。
【００２１】
立体映像処理回路は、後述する機能を有するスーパーインポーズ回路２６を介して３Ｄモニタ２８に接続されており、３Ｄモニタ２８上に患部の像を表示可能に構成されている。また、液晶制御回路は、液晶ドライバ３０を介して円偏光形液晶偏光板３２に接続されており、液晶偏光板３２の偏光方向を制御可能に構成されている。
【００２２】
なお、３Ｄコンバータ２４は、ＶＴＲ３４に接続されており、３Ｄコンバータ２４を介して出力された立体映像信号を所定の記録媒体（図示しない）に記録可能に構成されている。
【００２３】
図２には、一対の観察光学系を有する鏡体１０と、この鏡体１０の両側に光学的に隣接された第１及び第２のＴＶカメラアダプタ１２，１４と、これらカメラアダプタ１２，１４に光学的に隣接された第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８の光学的な内部構成が概略的に示されている。
【００２４】
即ち、患部（Ｐ）から反射した反射光は、対物レンズ３６を介して第１及び第２の変倍レンズ３８，４０に導光される。第１及び第２の変倍レンズ３８，４０によって所定倍率に規制された反射光は、夫々対応する第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４に照射されて、２方向に振り分けられる。
【００２５】
一方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４を透過して左右眼用接眼レンズ４６に照射される。この結果、術者は、接眼レンズ４６を介して患部の像を立体的に目視観察することができる。
他方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４から反射して、上述した第１及び第２のＴＶカメラアダプタ１２，１４内に導光される。
【００２６】
これらＴＶカメラアダプタ１２，１４には、夫々、レンズ４８及びミラー５０が内蔵されており、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４から反射した反射光は、レンズ４８を経た後、ミラー５０で反射され、上述した第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８内に導光される。
【００２７】
これらＴＶカメラ１６，１８には、夫々、撮像素子５２が内蔵されており、ミラー５０から反射した反射光は、撮像素子５２の撮像面（図示しない）に結像される。なお、このような鏡体１０には、照明手段（図示しない）が設けられている。
【００２８】
図３に示すように、鏡体１０の外面には、スイッチユニット５４が設けられており、このスイッチユニット５４は、例えばテープスイッチ等の第１ないし第７の接点部５４ａ〜５４ｇを備えている。
これら第１ないし第７の接点部５４ａ〜５４ｇは、位置検出回路５６を介してスーパーインポーズ回路２６（図１参照）に接続されている。
位置検出回路５６は、鏡体１０に対する助手の相対位置を検出して、その位置検出信号をスーパーインポーズ回路２６に出力する機能を有する。
【００２９】
このスーパーインポーズ回路２６は、位置検出回路５６から出力された位置検出信号に基づいて、３Ｄモニタ２８（図１参照）上に図４に示すようなカーソル表示５８をスーパーインポーズさせる機能を有する。
なお、図３には、鏡体１０の配置の関係上、第５ないし第７の接点部５４ｅ〜５４ｇは図示されていない。
次に、本実施例の動作について説明する。
【００３０】
患部（Ｐ）から反射した反射光は、対物レンズ３６を介して鏡体１０内に導入された後、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４によって２方向に振り分けられる。
その一方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４を透過して左右眼用接眼レンズ４６に照射される。
【００３１】
他方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４から反射した後、レンズ４８及びミラー５０を介して第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８の撮像素子５２に結像される。
【００３２】
これら撮像素子５２に結像した反射光は、その光量に対応した電気信号に変換された後、夫々対応する第１及び第２のカメラコントロールユニット２０，２２に入力される。
第１及び第２のカメラコントロールユニット２０，２２に入力された電気信号は、ここで映像信号に変換された後、３Ｄコンバータ２４に入力される。
【００３３】
３Ｄコンバータ２４の立体映像処理回路に入力された映像信号は、ここで所定の立体映像信号に変換された後、スーパーインポーズ回路２６を介して３Ｄモニタ２８に入力される。
この結果、３Ｄモニタ２８上には、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８を介して撮像された患部の映像が、交互に写し出される。
【００３４】
一方、３Ｄコンバータ２４の液晶制御回路は、前記立体映像信号に基づいて、所定の駆動信号を液晶ドライバ３０に出力して、円偏光形液晶偏光板３２の偏光方向を制御する。
【００３５】
具体的には、液晶制御回路は、液晶ドライバ３０を介して液晶偏光板３２の偏光方向を３Ｄモニタ２８上に写し出される映像の切り替わるタイミングに整合させて変化させている。
【００３６】
液晶偏光板３２の偏光方向は、３Ｄモニタ２８が左眼用の映像を写し出している場合、３Ｄモニタ２８を観察する助手が装着する円偏光眼鏡（図示しない）の左眼用の円偏光板（図示しない）の偏光方向に一致する。右眼についても同様である。
このように、助手は、左眼には左眼用の映像のみ、右眼には右眼用の映像のみが観察されるため、立体感を有する患部の映像を観察することになる。
【００３７】
いま、助手が術者に対して右隣に位置していると仮定すると、助手は、鏡体１０に設けられているスイッチユニット５４の第３の接点部５４ｃを押すことになる。
位置検出回路５６は、第３の接点部５４ｃから出力された信号に基づいて、所定の位置検出信号をスーパーインポーズ回路２６に出力する。
スーパーインポーズ回路２６は、位置検出信号に基づいて、３Ｄモニタ２８上にカーソル表示５８をスーパーインポーズさせる。
【００３８】
このとき、助手は、３Ｄモニタ２８上に写し出されている患部の立体映像と共に、この立体映像上にスーパーインポーズされたカーソル表示５８を観察可能となる。
【００３９】
この結果、助手は、鏡体１０に対する自己の相対位置（即ち、介助方向）を３Ｄモニタ２８上にスーパーインポーズされたカーソル表示５８によって確認することができる。
【００４０】
なお、第１ないし第７の接点部５４ａ〜５４ｇとカーソル表示５８の位置との関係は、例えば、第１の接点部５４ａが押された場合、カーソル表示５８は、３Ｄモニタ２８の左下にスーパーインポーズされ、また、第２の接点部５４ｂが押された場合、カーソル表示５８は、３Ｄモニタ２８の右下にスーパーインポーズされ、第４の接点部５４ｄが押された場合、カーソル表示５８は、３Ｄモニタ２８の右上にスーパーインポーズされる。
【００４１】
即ち、カーソル表示５８は、術者が鏡体１９０を介して観察する観察方向（即ち、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８の撮像方向）に対する第１ないし第７の接点部５４ａ〜５４ｇの位置に対応した位置にスーパーインポーズされることになる。
また、カーソル表示５８の矢印の指示方向は、３Ｄモニタ２８の画面の中央方向を向いている。
【００４２】
このように、本実施例の手術用顕微鏡装置は、介助を行う位置に対して最も近い位置にある接点部５４ａ〜５４ｇを押圧することによって、この押圧された接点部の位置に対応して、３Ｄモニタ２８上にカーソル表示５８をスーパーインポーズさせることができる。このため、助手は、スーパーインポーズされたカーソル表示を確認するだけで、術者に対する助手の介助方向を簡単に認識することができる。
【００４３】
更に、カーソル表示５８をスーパーインポーズさせることによって、術者の観察方向と助手の介助方向のずれを迅速且つ高精度に認識することができる。このため、手術中において、常時、術者との相対位置関係を意識している必要がなく、手術に集中することができ、結果、円滑且つ安全な介助を行うことが可能となる。
【００４４】
また更に、本実施例は、テープスイッチ等の接点部５４ａ〜５４ｇが適用されているため、構造が簡単且つ安価な手術用顕微鏡装置を提供することができる。次に、本発明の第２の実施例に係る手術用顕微鏡装置について、図５ないし図８を参照して説明する。
なお、本実施例の説明に際し、第１の実施例と同様の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図５及び図６に示すように、本実施例の装置は、鏡体１０と、この鏡体１０上に隣設され且つ患部（Ｐ）を立体的に撮像するための第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８を内蔵した３ＤＴＶアダプタ６０とを備えている。また、３ＤＴＶアダプタ６０には、鏡筒６２を介して左右眼用接眼レンズ４６が取り付けられている。
【００４６】
図５及び図６には、本実施例の装置に適用された鏡体１０と、この鏡体１０に光学的に隣接した３ＤＴＶアダプタ６０の光学的な内部構成が概略的に示されている。
【００４７】
即ち、第１の実施例と同様に、患部（Ｐ）から反射した反射光は、対物レンズ３６及び第１及び第２の変倍レンズ３８，４０を介して対応する第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４に照射され、ここで２方向に振り分けられる。
【００４８】
一方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４から反射した後、特に図６に示すように、対応する第１及び第２のミラー（図６には、第１のミラー６４のみを示す）で再度反射された後、鏡筒６２を介して接眼レンズ４６に導光される。この結果、術者は、接眼レンズ４６を介して患部（Ｐ）の像を目視観察可能となる。
【００４９】
なお、図６には、第１のビームスプリッタ４２と第１のミラー６４との間の光学的関係のみが示されているが、第２のビームスプリッタ４４と第２のミラー （図示しない）との間も同様の関係にある。
【００５０】
他方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４を透過した後、対応する第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８に結像されることになるが、双方共同様の光学系を有している。このため、以下では、第１のビームスプリッタ４２から第１のＴＶカメラ１６に至るまでの光学系のみを説明し、第２のビームスプリッタ４４から第２のＴＶカメラ１８に至るまでの光学系には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
即ち、他方の反射光は、第１のビームスプリッタ４２を透過した後、第１のリレーレンズ６６、プリズム６８及び第２のリレーレンズ７０を介して明るさ絞り７２に照射される。
【００５２】
明るさ絞り７２は、制御回路（図示しない）が接続されており、第１のカメラコントロールユニット２０から出力された輝度信号に基づいて、第１のＴＶカメラ１６の撮像素子（図２参照）に最適な光量の反射光が結像されるように、その絞りの度合いが制御されている。
【００５３】
このような明るさ絞り７２によって、その光量が調整された反射光は、結像レンズ７４を介して第１のＴＶカメラ１６の撮像素子（図２参照）に結像される。
なお、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８は、夫々、３ＤＴＶアダプタ６０に設けられた第１及び第２のマウント（図６には、第１のマウント７６のみを示す）を介して固定された状態で、その外部がカバー７８で覆われている。
図７及び図８に示すように、鏡体１０の外面には、非接触形スイッチユニット８０が設けられている。
【００５４】
本実施例に適用された非接触形スイッチユニット８０は、第１ないし第７の光電反射形フォトスイッチ８２ａ〜８２ｇを備えている。これら第１ないし第７の光電反射形フォトスイッチ８２ａ〜８２ｇには、夫々、所定の光を発光可能に構成された発光素子８４と、この発光素子８４から発光された光を受光可能に構成された受光素子８６とが設けられている。
なお、図７には、鏡体１０の配置の関係上、第５ないし第７の光電反射形フォトスイッチ８２ｅ〜８２ｇは図示されていない。
発光素子８４は、電源８８に接続されており、また、受光素子８６は、信号処理回路９０を介して位置検出回路９２に接続されている。
【００５５】
位置検出回路９２は、信号処理回路９０から出力された所定の信号に基づいて、鏡体１０に対する助手の相対位置検出可能に構成されたロジック回路であり、その位置検出信号をスーパーインポーズ回路２６に出力可能に構成されている。
【００５６】
なお、上述した実施例と同様に、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８を介して導光された患部の像は、第１及び第２のカメラコントロールユニット２０，２２において映像信号に変換された後、３Ｄコンバータ２４に入力可能に構成されている。
【００５７】
３Ｄコンバータ２４は、映像信号に基づいて、所定の立体映像信号を出力する立体映像処理回路（図示しない）と、円偏光形液晶偏光板３２の偏光方向を制御する液晶制御回路（図示しない）とを備えている。
【００５８】
立体映像処理回路は、スーパーインポーズ回路２６を介して３Ｄモニタ２８に接続されており、３Ｄモニタ２８上に患部の像を表示可能に構成されている。また、液晶制御回路は、液晶ドライバ３０を介して円偏光形液晶偏光板３２に接続されており、液晶偏光板３２の偏光方向を制御可能に構成されている。
以下、本実施例の主たる動作についてのみ説明する。
【００５９】
第１ないし第７の光電反射形フォトスイッチ８２ａ〜８２ｇに設けられた発光素子８４は、電源８８から出力される発光駆動信号に対応して発光して、その前方に光を照射している。
【００６０】
このとき、助手（図示しない）が指９４を第１ないし第７の光電反射形フォトスイッチ８２ａ〜８２ｇのいずれかに接近させると、発光素子８４から発光している光は、その指先表面で反射して、受光素子８６に照射される。
受光素子８６によって受光された光は、所定の電気信号に変換された後、信号処理回路９０を介して位置検出回路９２に入力される。
位置検出回路９２は、入力された電気信号に基づいて、所定の位置検出信号をスーパーインポーズ回路２６に出力する。
スーパーインポーズ回路２６は、位置検出信号に基づいて、３Ｄモニタ２８上にカーソル表示（図４参照）をスーパーインポーズさせる。
【００６１】
この結果、第１の実施例と同様に、助手は、３Ｄモニタ２８上にスーパーインポーズされたカーソル表示の位置を確認することによって簡単に鏡体１０に対する自己の相対位置を認識することができる。
【００６２】
ここで、例えば、助手が術者の右側から介助を行う場合、助手は、鏡体１０に設けられた第１ないし第７の光電反射形フォトスイッチ８２ａ〜８２ｇのうち、助手から最も近い第３のフォトスイッチ８２ｃに指９４を接近させる。
【００６３】
この第３のフォトスイッチ８２ｃは、術者の観察視野に対して右側に位置しているため、３Ｄモニタ２８上には、その右側にカーソル表示がスーパーインポーズされる。
【００６４】
従って、助手は、かかるカーソル表示の位置を確認することによって、現在自分が術者に対していかなる方向から介助を行っているのかを簡単に認識することができる。
【００６５】
本実施例には、非接触形スイッチユニット８０が適用されているため、鏡体１０に触れることなく、助手の介助方向を確認することができる。この結果、術者が観察を行っている鏡体１０に無用な振動を与えて術部が観察視野からずれてしまうという弊害が未然に防止されると共に、もし鏡体１０が清潔状態にない場合でも患部に対する衛生状態が維持できる。
【００６６】
更に、本実施例では、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８は、共に３ＤＴＶアダプタ６０内に内蔵された状態にあるため、鏡体１０に対する左右への突出状態がなくなり、鏡体部分を小型化させることが可能となる。この結果、顕微鏡下での作業スペースを広く確保でき、作業効率を大幅に向上させることができる。また、第１及び第２のＴＶカメラ１６，１８は、極めて高精度に位置調節されているが、カバー７８によって被覆されているため、外部からの衝撃による心ずれ等を最小限に押さえることが可能となる。
次に、本発明の第３の実施例に係る手術用顕微鏡装置について、図９ないし図１３を参照して説明する。
なお、本実施例の説明に際し、上述した実施例と同様の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
図９及び図１０に示すように、本実施例の装置は、鏡体１０と、この鏡体１０上に隣設され且つ患部（Ｐ）を立体的に撮像するための第１及び第２の撮像部９６，９８が内蔵された３Ｄアダプタ１００とを備えている。また、この３Ｄアダプタ１００には、鏡筒６２を介して左右眼用接眼レンズ４６が取り付けられている。
【００６８】
図９及び図１０には、本実施例の装置に適用された鏡体１０と、この鏡体１０に光学的に隣接した３Ｄアダプタ１００の光学的な内部構成が概略的に示されている。
【００６９】
即ち、患部（Ｐ）から反射した反射光は、対物レンズ３６及び第１及び第２の変倍レンズ３８，４０を介して対応する第１及び第２のビームスプリッタ１０２，１０４に照射され、２方向に振り分けられる。
【００７０】
一方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ１０２，１０４から反射した後、特に図９に示すように、鏡筒６２を介して接眼レンズ４６に導光される。この結果、接眼レンズ４６を介して患部（Ｐ）の像を目視観察可能となる。
【００７１】
なお、図９には、第１のビームスプリッタ１０２と一方の接眼レンズ４６と間の光学的関係のみが示されているが、第２のビームスプリッタ１０４と他方の接眼レンズ４６（図示しない）との間も同様の光学的関係にある。
【００７２】
他方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ１０２，１０４を透過した後、対応する第１及び第２の撮像部９６，９８に集光されることになるが、双方共同様の光路構成を有している。このため、以下では、第１の撮像部９６に至るまでの経路のみを説明し、他方の光路構成には、同一符号を付してその説明を省略する。
即ち、他方の反射光は、第１のビームスプリッタ１０２を透過した後、明るさ絞り１０６及び結像レンズ１０８を介して第１の撮像部９６に集光される。
【００７３】
なお、明るさ絞り１０６も、上述した実施例と同様に、制御回路（図示しない）が接続されており、第１の撮像部９６に最適な光量の反射光が集光されるように、その絞りの度合いが制御されている。
【００７４】
特に図９に示すように、第１の撮像部９６には、入射光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の成分に分割する３色分解光学系１１０が設けられており、この３色分解光学系１１０によって分割された光路上には、夫々、Ｒ画像撮像用撮像素子１１２と、Ｇ画像撮像用撮像素子１１４と、Ｂ画像撮像用撮像素子１１６とが設けられている。なお、第２の撮像部９８も同様に構成されている（図示しない）。
【００７５】
図１１及び図１３に示すように、第１及び第２の撮像部９６，９８は、対応する第１及び第２のケーブル１１８，１２０を介して対応する第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４に接続されている。
【００７６】
これら第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４は、夫々、第１及び第２の撮像部９６，９８及びその映像信号出力を制御する駆動制御回路、増幅回路、フィルタ回路及び映像プロセス回路を備えており（いずれも図示しない）、第１及び第２の撮像部９６，９８から出力された映像信号を３Ｄコンバータ１２６に出力可能に構成されている。
このような第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４は、３Ｄコンバータ１２６及びスーパーインポーズ回路１２８に接続されている。
【００７７】
３Ｄコンバータ１２６には、第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４から出力された映像信号に基づいて、所定の立体映像信号を出力可能な立体映像信号回路（図示しない）と、液晶偏光板３２の偏光方向を制御する液晶制御回路（図示しない）とが設けられている。
【００７８】
立体映像信号回路は、３Ｄモニタ２８及びＶＴＲ３４に接続されており、立体映像信号を３Ｄモニタ２８上に表示させ、また、立体映像信号をＶＴＲ３４に記録させるように構成されている。また、液晶制御回路は、液晶ドライバ３０を介して液晶偏光板３２に接続されており、液晶偏光板３２の偏光方向を変化させるように構成されている。
スーパーインポーズ回路１２８は、送信器１３０及び後述する位置検出回路１４０に接続されている。
【００７９】
送信器１３０は、第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４から出力された映像信号を送信信号に変換して、後述するヘッドマウントディスプレイ１４２（図１２参照）に対して送信可能に構成されている。
【００８０】
また、鏡体１０は、その外面にスイッチユニット１３２を備えており、このスイッチユニット１３２には、第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３４ｇが設けられている。なお、図１１には、鏡体１０の配置の関係上、第５ないし第７の超音波受信部１３４ｅ〜１３４ｇは図示されていない。
【００８１】
これら第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３４ｇは、後述するヘッドマウントディスプレイ１４２（図１２参照）から発信されている所定の超音波を受信可能に構成されており、増幅回路１３６、Ａ／Ｄ変換回路１３８を介して位置検出回路１４０に接続されている。
【００８２】
なお、図１３には、第１及び第２の超音波発信部１３４ａ，１３４ｂから位置検出回路１４０に至る回路構成のみが示されているが、他の超音波発信部１３４ｃ〜１３４ｇから位置検出回路１４０に至る回路構成も同様の回路構成を有しているため図示しないこととする。
【００８３】
位置検出回路１４０は、第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３４ｇから上記回路を経て入力された信号に基づいて、上記スーパーインポーズ回路１２８に位置検出信号を出力可能に構成されている。
【００８４】
スーパーインポーズ回路１２８は、位置検出回路１４０から出力された位置検出信号に基づいて、第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４から出力された映像信号に介助方向をスーパーインポーズさせるように構成されている。
なお、かかる介助方向は、３Ｄモニタ２８上にスーパーインポーズされたカーソル表示（図４参照）の位置を確認することによって容易に認識できる。
【００８５】
図１２に示すように、本実施例には、ヘッドマウントディスプレイ１４２が適用されており、このヘッドマウントディスプレイ１４２は、頭部固定部材１４４を介して助手の頭部に搭載可能に構成されている。
【００８６】
ヘッドマウントディスプレイ１４２は、上記送信器１３０を介して送信された送信信号を受信し、所定の映像信号に変換して出力する受信器１４６と、この受信器１４６から出力された映像信号に基づいて、所定の立体映像（即ち、右眼には右眼用の映像、そして、左眼には左眼用の映像）を液晶表示するＬＣＤモニタ１４８（図面には、左眼用のＬＣＤモニタ１４８のみを示す）と、このＬＣＤモニタ１４８に液晶表示された立体映像を助手の左右眼１５０に導光する第１及び第２のミラー１５２，１５４と、所定の超音波を常時発信している超音波発信部１５６とを備えている。
【００８７】
なお、ヘッドマウントディスプレイ１４２には、上述した構成部材を作動させるためのバッテリ（図示しない）が設けられている。また、図１２には、助手の配置の関係上、助手の左右眼１５０のうち左側の眼１５０に対応する部分のみを示す。
以下、本実施例の動作について説明する。
【００８８】
患部（Ｐ）から反射した反射光は、対物レンズ３６及び第１及び第２の変倍レンズ３８，４０を介して対応する第１及び第２のビームスプリッタ４２，４４に照射され、ここで２方向に振り分けられる。
【００８９】
一方の反射光は、鏡筒６２を介して接眼レンズ４６に導光され、他方の反射光は、第１及び第２のビームスプリッタ１０２，１０４を透過した後、対応する第１及び第２の撮像部９６，９８に集光される。
【００９０】
これら第１及び第２の撮像部９６，９８において、３色分解光学系１１０を介して３原色成分に分割された反射光は、夫々対応するＲ，Ｇ，Ｂ画像撮像用撮像素子１１２，１１４，１１６上に結像し、夫々Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像として撮像される。
【００９１】
ここで、これらＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像は、夫々対応した電気信号に変換された後、第１及び第２のケーブル１１８，１２０を介して対応する第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４に出力される。
【００９２】
第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４は、夫々、入力した電気信号に基づいて、映像信号を３Ｄコンバータ１２６及びスーパーインポーズ回路１２８に出力する。
【００９３】
３Ｄコンバータ１２６において、立体映像信号回路は、入力した映像信号に基づいて、所定の立体映像信号を３Ｄモニタ２８及びＶＴＲ３４に出力する。また、液晶制御回路は、入力した映像信号に基づいて、液晶ドライバ３０を制御する。
【００９４】
液晶ドライバ３０は、上記立体映像信号に基づいて３Ｄモニタ２８上に表示された右目用又は左目用の映像に対応させて、液晶偏光板３２の偏光方向を変化させる。
【００９５】
この結果、３Ｄモニタ２８を観察している者例えば助手は、円偏光用眼鏡をかけることによって、右眼には右眼用の映像が、また、左眼には左眼用の映像が投影されることになり、結果、患部（Ｐ）の立体映像を目視観察することが可能となる。
【００９６】
助手の頭部に搭載されたヘッドマウントディスプレイ１４２の超音波発信部１５６は、常時、その前方に向かって一定強度及び一定波長の超音波を発信させている。
【００９７】
この超音波発信部１５６から発信した所定の超音波は、鏡体１０の外周面に設けられた第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３４ｇ（図１１には、第５ないし第７の超音波受信部１３４ｅ〜１３４ｇは図示しない）によって受信され、所定の電気信号に変換される。
【００９８】
例えば、第１の超音波受信部１３４ａから出力された所定の電気信号は、増幅回路１３６を介して所定量だけ増幅された後、そのピーク値がＡ／Ｄ変換回路１３８によってデジタルデータに変換され、位置検出回路１４０に入力される。
第２ないし第７の超音波受信部１３４ｂ〜１３４ｇから夫々出力された所定の電気信号も同様の演算処理が施された後、位置検出回路１４０に入力される。
【００９９】
位置検出回路１４０は、第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３４ｇを介して入力された夫々のデジタルデータを比較演算して、その強度が最も高い超音波信号を受信した超音波受信部１３４ｂ〜１３４ｇの位置を検出する。
位置検出回路１４０は、その位置検出信号をスーパーインポーズ回路１２８に出力する。
【０１００】
スーパーインポーズ回路１２８は、入力した位置検出信号に基づいて、第１及び第２のプロセッサ１２２，１２４から出力される映像信号に介助方向を示すカーソル表示（図４参照）をスーパーインポーズさせる。
カーソル表示がスーパーインポーズされた映像信号は、送信器１３０を介してヘッドマウントディスプレイ１４２の受信器１４６に送信される。
受信器１４６によって受信された映像信号は、ＬＣＤモニタ１４８を介して表示される。
【０１０１】
助手は、第１及び第２のミラー１５２，１５４を介して導光された左右眼に対応した映像（即ち、カーソル表示がスーパーインポーズされた映像）を目視観察することになる。
【０１０２】
ＬＣＤモニタ１４８上のカーソル表示位置は、例えば、第１の超音波受信部１３４ａに受信された超音波が最も強度が高い場合、ＬＣＤモニタ１４８の左下に規定され、第２の超音波受信部１３４ｂが強い場合、右下に規定される。
即ち、カーソル表示位置は、鏡筒１０を介して患部（Ｐ）を観察している術者の観察方向に対する相対位置に一致したものとなる。
【０１０３】
従って、例えば、助手が術者に対して左側から介助を行う場合、助手は、ヘッドマウントディスプレイ１４２を頭部に搭載して、そのＬＣＤモニタ１４８に表示される夫々の映像を観察しながら鏡体１０の左側に立つことになる。
【０１０４】
このとき、助手が搭載しているヘッドマウントディスプレイ１４２の前方に取り付けられた超音波発信部１５６からは、常時、一定強度及び一定波長の超音波が発信している。
【０１０５】
この超音波発信部１５６から発信された超音波は、第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３４ｇにおいて受信されるが、超音波発信部１５６に対して最も近距離に位置する超音波受信部即ちかかる場合では符号１３４ｇの超音波受信部（図１１には、鏡体１０の裏側に隠れているため、図示されていない）に最も強い超音波が受信される。
【０１０６】
この結果、位置検出回路１４０から出力された位置検出信号に基づいて、カーソル表示は、ＬＣＤモニタ１４８の左側部分に重ね合わされて表示されることになる。
【０１０７】
このように本実施例によれば、超音波によって自動的に助手の介助方向の入力が可能に構成されているため、助手が介助方向を任意に変更した場合でも、その都度介助方向をあらためて設定する手間を省くことができる。この結果、迅速なる介助を行うことが可能となる。
【０１０８】
また、３Ｄモニタ２８とは別に、助手が搭載したＬＣＤモニタ１４８を介して助手の介助方向をカーソル表示させるように構成したことによって、助手以外の観察者に対しては、通常の立体映像を別に提供させることができる。
【０１０９】
更に、超音波の波長を複数バンド使用して、各波長に対してそれに対応する介助方向を対応するＬＣＤモニタ１４８に表示させるように構成したことによって、複数の助手が立体映像を観察しながら介助を行う場合でも、夫々の助手に対して各介助方向を適確に表示させることができる。
【０１１０】
また更に、鏡体１０の上方に第１及び第２の撮像部９６，９８を内蔵させたことによって、鏡体１０の側面部分が大幅に簡略化され、肉眼での患部（Ｐ）の視認性の向上、鏡体１０の軽量化、操作性の向上等の効果が得られる。
これは、術者のみならず助手に対しても同様の効果を提供できる。
【０１１１】
更に、第１及び第２の撮像部９６，９８は、予め調整させた状態で３Ｄアダプタ１００内に固定させている関係上、外部からの衝撃等に起因する心ずれ等の弊害を防止することが可能となる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、術者の観察方向と助手の介助方向のずれを迅速且つ高精度に認識することができる手術用顕微鏡装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る手術用顕微鏡装置の構成及びその回路構成を概略的に示す図。
【図２】図１に示す装置に適用された鏡体とこの鏡体に隣接した第１及び第２のＴＶカメラアダプタとこれらカメラアダプタに隣接した第１及び第２のＴＶカメラの内部に設けられた光学系の構成を概略的に示す図。
【図３】図１に示す装置に適用された鏡体の外面に設けられたスイッチユニットの構成を概略的に示す図。
【図４】図１に示す装置に適用された３Ｄモニタ上に助手の介助方向を示すカーソル表示がスーパーインポーズされた状態を示す図。
【図５】
本発明の第２の実施例に係る手術用顕微鏡装置に適用された鏡体と、この鏡体に光学的に隣接した３ＤＴＶアダプタの光学的な内部構成を概略的に示す平面図。
【図６】図５に示す光学系の構成を概略的に示す側面図。
【図７】図５に示す装置に適用された鏡体の外面に設けられた非接触形スイッチユニットの構成を概略的に示す斜視図。
【図８】図５に示す装置に適用された回路のブロック図。
【図９】本発明の第３の実施例に係る手術用顕微鏡装置に適用された鏡体と、この鏡体に光学的に隣接した３Ｄアダプタの光学的な内部構成を概略的に示す側面図。
【図１０】図９に示す光学系の構成を概略的に示す平面図。
【図１１】図９に示す装置に適用された鏡体の外面に設けられたスイッチユニットの構成を概略的に示す斜視図。
【図１２】図９に示す装置に適用されたヘッドマウントディスプレイの構成を概略的に示す側面図。
【図１３】図９に示す装置に適用された回路のブロック図。
【符号の説明】
２…架台、４…第１のアーム、６…第２のアーム、８…鏡体アーム、１０…鏡体、１２…第１のＴＶカメラアダプタ、１４…第２のＴＶカメラアダプタ、１６…第１のＴＶカメラ、１８…第２のＴＶカメラ、２０…第１のカメラコントロールユニット、２２…第２のカメラコントロールユニット、２４…３Ｄコンバータ、２６…スーパーインポーズ回路、２８…３Ｄモニタ、３０…液晶ドライバ、３２…円偏光形液晶偏光板。

Claims (3)

1. 鏡体の観察光路上に配置され観察対象物の像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像した画像を表示するモニタと、
   このモニタを観察している観察者の前記鏡体に対する相対位置を識別して、その相対位置識別信号を出力する相対位置識別手段と、
   前記相対位置識別信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観察者の相体位置を演算して、その演算結果信号を出力する相対位置演算手段と、
   前記演算結果信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観察者の相体位置を前記モニタ上に表示する相対位置表示手段と、
   を具備することを特徴とする手術用顕微鏡装置。
2. 前記モニタは３Ｄモニタであることを更に特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡装置。
3. 前記モニタはヘッドマウントディスプレイであることを更に特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡装置。

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