JP4217650B2

JP4217650B2 - 手術用顕微鏡

Info

Publication number: JP4217650B2
Application number: JP2004104956A
Authority: JP
Inventors: 昌章植田; 和雄森田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005287666A

Description

本発明は、特に脳神経外科、眼科、整形外科等で使用される術部の拡大観察画像を表示する手術用顕微鏡に関する。

一般に、脳神経外科、眼科、整形外科等では、術者が処置を行う術部は微細な部分である。そのため、術者が術部の処置を行う際に微細な術部の拡大３次元画像を得るために手術用顕微鏡が使用される。一般的な手術用顕微鏡は左右独立した観察光路と、それに対する左右一対の接眼レンズを有し、各々の接眼レンズを左右眼で視察することにより、術部を拡大、かつ立体観察ができる、いわゆる実体顕微鏡を構成している。

このような、手術用顕微鏡で術部の拡大立体観察を行う場合、術者は手術用顕微鏡の接眼レンズを覗き込むといった動作を強いられるため、観察位置や観察姿勢の制限を受ける。その制限を緩和し、自由な位置、姿勢での観察を可能にするために術部の画像を一且ＣＣＤ等の撮像素子で電子画像化し、それをモニターなどの表示手段で表示するいわゆる電子画像顕微鏡がある。その一例として、特許文献１や、特許文献２のような手術用顕微鏡がある。

例えば、特許文献１には、手術用顕微鏡の鏡体部に表示パネル（液晶モニタ（ＬＣＤ））を取り付けている。顕微鏡鏡体部内にはその左右観察光路上の各々の結像点にそれぞれ撮像素子（以下ＣＣＤ）が配置されている。そして、顕微鏡鏡体部に内蔵されている左右一対のＣＣＤで術部の観察像を一且電子画像として撮像する。その後、左右一対のＣＣＤによって得られた電子画像を顕微鏡鏡体部の表示パネルに表示するようになっている。この場合には術者は表示パネルの表示画像を目視することにより、手術用顕微鏡の観察像を観察することができる。これにより、術者は顕微鏡本体に設けられた小さな接眼レンズを覗き込む必要がなく、比較的楽な姿勢で術部の拡大観察が可能となる。

また、特許文献２には、手術用顕微鏡の顕微鏡本体から切り離した独立したファインダーや、ＨＭＤ（ヘッド・マウント・ディスプレイ）を設けた構成が示されている。ここでは、手術用顕微鏡の顕微鏡本体内に特許文献１と同様に左右一対のＣＣＤを内蔵し、得られた電子画像を独立したファインダーや、ＨＭＤで表示するようになっている。これにより、術者が術部に対して自由に移動しても、常に術部の拡大３次元画像を観察できる。そのため、術者はさらに自由な位置、姿勢で、術部の拡大３次元観察が可能になると共に、顕微鏡の配置位置も自由度が広がるため、広い術作業空間が確保できる。
特許第３２０９５４３号公報特許第３０３２２１４号公報

特許文献１の装置では、顕微鏡本体の表示パネルは、特定の取り付け位置で固定されている。この表示パネルは、正面から表示画像を見る場合には明瞭に観察できるが、正面から外れた斜め方向から表示パネルを見た場合には表示画像が見難くなる。そのため、術者が表示パネルの鮮明な表示画像を見ることができる方向は比較的狭い範囲に制限されている。その結果、外科手術の開始時に術者が表示パネルの鮮明な表示画像を見ることができる方向に顕微鏡本体の表示パネルを配置していたとしても、外科手術中に術者が術部に対して移動した場合には表示パネルの表示画像が見難くなる。

また、特許文献２の装置では、顕微鏡本体から切り離した独立したファインダーを設けた場合には術者の観察姿勢に応じて、接眼レンズを保持しているアームを配置し、さらに接眼レンズを覗き込むといった作業が必要となる。そのため、術者は術部の拡大観察時、常に顔を接眼レンズに対して顔を固定しておくことが必要となるので、外科手術中に術者が術部に対して移動した場合には術部の拡大観察が不能になる。

また、ＨＭＤを使用する場合には術者の頭部にＨＭＤのような重量物が装着されるので、外科手術時の術者の疲労が大きくなる。そして、ＨＭＤの装着時には、ＨＭＤの表示部を目の前にセットすることにより、ＨＭＤの表示画像を目視する拡大観察が行なわれる。また、直視観察を行なう場合には目の前にセットされているＨＭＤの表示部を目の前から外れた場所に移動させる切り替え作業が必要になる。そして、外科手術中は、処置の進行に応じてＨＭＤの表示画像を目視する拡大観察と、ＨＭＤの表示部から目を離して術部を直視する直視観察とを必要に応じて使い分ける必要がある。そのため、術者は外科手術中に術部の直視と拡大観察とを切り替える作業を比較的頻繁に行なう必要があるので、その作業が面倒であり、外科手術全体の作業効率が低下するおそれがある。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、術者が自由に姿勢変更しても、撮像手段によって得られる観察画像を表示する表示手段を、手術の進行に対応して適切な位置に配置可能で、常に、術部の拡大画像観察が可能であるうえ、手術中の術者の疲労軽減することができ、外科手術全体の作業効率の向上を図ることができる手術用顕微鏡を提供することにある。

請求項１の発明は、基台上に配置された椅子と、この椅子を略鉛直方向の回転中心線を中心に回転可能に支持する椅子回転機構と、前記基台上に立設され、少なくとも前記椅子回転機構の回転中心線と交差する位置に延設される延設部を有する第１の支持アームと、一端部が前記第１の支持アームの前記延設部に前記椅子回転機構の回転中心線と同軸上に回転可能に連結され、他端部に術部の観察画像を表示する表示部が固定された第２の支持アームと、を具備し、前記表示部は、術部の拡大３次元画像の瞳を前記表示部上から所定の距離に拡大された状態で所定の深度で結像するとともに、前記椅子の回転時に、前記表示部を前記椅子回転機構の回転中心線と同軸上で回転させて前記表示部と、それを観察する観察者の眼の相対位置関係を一定に保つ手段を設けたことを特徴とする手術用顕微鏡である。

請求項２の発明は、前記相対位置関係を一定に保つ手段は、前記第２の支持アームを前記第１の支持アームに対して前記椅子回転機構の回転中心線と同軸上の回転中心線を中心に回転駆動する回転駆動機構と、前記椅子回転機構による前記椅子の回転角度を検出する回転角度検出部と、この回転角度検出部の検出結果に応じて前記椅子の回転角度と同角度に前記第２の支持アームを回転駆動して前記表示部上から所定の距離に拡大された状態で所定の深度で結像される前記拡大３次元画像の瞳の表示位置を移動させるように前記回転駆動機構を制御する制御部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡である。

請求項３の発明は、前記第１の支持アームは、固定アームと、この固定アームに対して上下方向に移動可能な可動アームとを有し、前記制御部は、前記椅子に座る観察者の高さを検出する高さ検出部と、前記可動アームの高さを調整するアーム高さ調整部とが接続され、前記高さ検出部の検出結果に応じて前記可動アームの高さを調整して前記表示部の高さを観察者の高さに合わせて調整する高さ調整部を有することを特徴とする請求項２に記載の手術用顕微鏡である。

本発明によれば、術者が自由に姿勢変更しても、撮像手段によって得られる観察画像を表示する表示部を、手術の進行に対応して適切な位置に配置可能で、常に、術部の拡大画像観察が可能であるうえ、手術中の術者の疲労軽減することができ、外科手術全体の作業効率の向上を図ることができる手術用顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。図１は例えば脳神経外科、眼科、整形外科等の手術室内に設置される本実施の形態の画像観察装置１の概略構成を示すものである。図１中で、参照符号２は、基台である。この基台２の下面にはキャスター３などが装着されている。

この基台２の上には観察者（術者）Ｄが座る椅子４が配置されている。この椅子４は、図示しない支軸と、ベアリングとが組み込まれた椅子回転機構５を介して基台２の上に略鉛直方向の回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に支持されている。

さらに、基台２の上には、椅子４の後方に第１の支持アーム６が立設されている。この第１の支持アーム６の上端部には上下方向に伸縮可能な可動アーム７が設けられている。ここで、第１の支持アーム６には可動アーム７の高さを調整する図示しない手動式の高さ調整機構、或いは電動式の高さ調整機構が組み込まれている。

可動アーム７の上端部には前向きに延設された水平アーム８の基端部が固定されている。この水平アーム８の先端部には、椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と交差する位置に延設される延設部８ａが設けられている。

また、水平アーム８の先端の延設部８ａには、表示パネル支持アーム（第２の支持アーム）９の基端部が椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と同軸上に回転可能に連結されている。この水平アーム８の延設部８ａと表示パネル支持アーム９の基端部との連結部にはアーム回転機構１０が配設されている。このアーム回転機構１０には、図示しない支軸と、ベアリングとが組み込まれている。そして、表示パネル支持アーム９は、アーム回転機構１０を介して回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に支持されている。

また、表示パネル支持アーム９には、前側が斜め下向きに折り曲げられた屈曲部９ａが形成されている。この屈曲部９ａの前端部には術部の観察画像を表示する表示パネル（表示部）１１が固定されている。この表示パネル１１は、フレネルミラーおよび拡散手段を備えた例えばフレネル凹面鏡パネルで構成されている。このフレネル凹面鏡パネルは、フレネル面と、ランダムに凹面が配置された拡散面とを一体成形して構成されている。そして、観察用の瞳を左右に分離し、かつ拡大して観察者の目の位置に結像するようになっている。

さらに、表示パネル支持アーム９の屈曲部９ａの上端部には、画像投影手段を構成する左右一対のプロジェクター１２Ｌ、１２Ｒが取付けられている。これらのプロジェクター１２Ｌ、１２Ｒは、表示パネル１１に向けて観察像が投影される状態に配置されている。

図２に示すように左右のプロジェクター１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれの射出光軸ＰＬおよびＰＲが表示パネル１１上の中心と交わる点Ｓ上で一致するように、所定の角度αを有して取り付け配置される。これにより、プロジェクター１２Ｌ、１２Ｒから光軸ＰＬ，ＰＲで表示パネル１１に観察像が投影されると、左右の観察像が一致して表示パネル１１上に投影される。また、左プロジェクター１２Ｌが内蔵する図示しない投影光学系の射出瞳と、同じく右プロジェクター１２Ｒが内蔵する図示しない投影光学系の射出瞳は表示パネル１１のフレネル凹面鏡のレンズ作用と、拡散板の光拡散作用により、図３に示すように表示パネル１１上のＳ点から所定の距離ＬＳ１の位置Ｐ１近傍に拡大された状態で投影され、前記左右の投影光学系の射出瞳は図４のＯＰＬ、ＯＰＲのごとく左右に分離された状態でそれぞれ所定の深度ｄ１で形成される。左右の瞳ＯＰＬ、ＯＰＲは、深度ｄ１が３０ｍｍ程度、中心点ＯＬ、ＯＲからの半径ｒ１が３０ｍｍ程度、左右の瞳ＯＰＬ、ＯＰＲ間の距離ｄ２が５ｍｍ程度にそれぞれ設定されている。これにより瞳ＯＰＬ、ＯＰＲ内に観察者（術者）Ｄの左右の眼ＥＬ、ＥＲを一致させることにより、表示パネル１１を見ている観察者（術者）Ｄの左眼ＥＬには、入射光軸ＷＬで観察像が導かれ、右眼ＥＲには入射光軸ＷＲで観察像が導かれる。その結果、プロジェクター１２Ｌ、１２Ｒから表示パネル１１に投影される観察像が観察者Ｄによって３Ｄ（立体）観察される。

また、図５は患者の頭部などの術部Ｐの観察画像を撮像する撮像装置１３を示す。この撮像装置１３には撮像カメラ１４と、この撮像カメラ１４を自由に移動調整可能に支持する支持装置、例えば多関節アーム１５とが設けられている。撮像カメラ１４には術部Ｐの観察像を電子画像として拡大３次元画像を撮像する左右一対のＣＣＤ１６Ｌ，１６Ｒ（図６参照）を備えた観察光学系が内蔵されている。

また、図６に示すように撮像カメラ１４に内蔵された左右一対のＣＣＤ１６Ｌ，１６Ｒは、カメラコントローラ１７に内蔵された左右一対のＣＣＵ（カメラコントロールユニット）１７Ｌ，１７Ｒにそれぞれ接続されている。さらに、左用のＣＣＵ１７Ｌからの出力信号は左用のプロジェクター１２Ｌに、右用のＣＣＵ１７Ｒのからの出力信号は右用のプロジェクター１２Ｒにそれぞれ入力される。

また、左右のプロジェクター１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれの出射光軸が表示パネル１１上の中心軸と交わる点上で一致するように、所定の角度を有して取り付け配置される。これにより、プロジェクター１２Ｌ、１２Ｒから表示パネル１１に観察像が投影されると、表示パネル１１を見ている観察者（術者）Ｄの左右一対の目には、所定の角度の入射光軸で左右の観察像が導かれる。その結果、プロジェクター１２Ｌ、１２Ｒから表示パネル１１に投影される観察像が観察者Ｄによって立体（３Ｄ）観察される。

次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の画像観察装置１の使用時には術者などの観察者Ｄは、多関節アーム１５を操作して撮像装置１３の撮像カメラ１４の位置を術部Ｐに対して位置決め、固定する。その後、表示パネル１１を所望の位置に配置固定する作業が次の通り行なわれる。

本実施の形態の画像観察装置１の使用開始時には図７に示すように基台２の上の椅子４が正面を向いている初期位置の状態で保持される。このとき、表示パネル１１も椅子４に座る術者などの観察者Ｄの正面位置に配置された状態で保持される。この状態で、椅子４に座る術者などの観察者Ｄの頭の位置に合わせて図示しない手動式の高さ調整機構、或いは電動式の高さ調整機構を操作して可動アーム７の高さを調整する。これにより、椅子４に座る術者などの観察者Ｄの正面に表示パネル１１をセットする。この状態で、外科手術が開始される。

この外科手術の開始時には、撮像カメラ１４によって術部Ｐが撮像される。このとき、撮像カメラ１４による観察像は左右のＣＣＤ１６Ｌ，１６Ｒに結像されて電気信号に変換され、カメラコントローラ１７に出力される。カメラコントローラ１７内ではこの電気信号に基づいて左右一対のＣＣＵ１７Ｌ，１７Ｒによって、左右一対の観察画像が生成される。さらに、左用のＣＣＵ１７Ｌからの出力信号は左用のプロジェクター１２Ｌに、右用のＣＣＵ１７Ｒのからの出力信号は右用のプロジェクター１２Ｒにそれぞれ入力される。そして、左右一対の観察画像のうち、右観察画像は、左側プロジェクター１２Ｌ内の画像表示素子上に表示され、画像投影光学系によって表示パネル１１上に右眼用表示画像として投影され、表示パネル１１によって、観察者Ｄに向かって反射される。このとき、観察者Ｄの右眼にのみ観察画像として導かれる。

同様に、術部Ｐの左観察画像は、右用のプロジェクター１２Ｒ内の画像表示素子上に表示され、プロジェクター１２Ｒの画像投影光学系によって表示パネル１１に左眼用表示画像として投影され、表示パネル１１によって、観察者Ｄの左眼にのみ観察画像として導かれる。

このとき、プロジェクター１２Ｌ、１２Ｒから光軸ＰＬ，ＰＲで表示パネル１１に観察像が投影されると、左右の観察像が一致して表示パネル１１上に投影される。また、左プロジェクター１２Ｌが内蔵する図示しない投影光学系の射出瞳と、同じく右プロジェクター１２Ｒが内蔵する図示しない投影光学系の射出瞳は表示パネル１１のフレネル凹面鏡のレンズ作用と、拡散板の光拡散作用により、図３に示すように表示パネル１１上のＳ点から所定の距離ＬＳ１の位置Ｐ１近傍に拡大された状態で投影され、前記左右の投影光学系の射出瞳は図４のＯＰＬ、ＯＰＲのごとく左右に分離された状態でそれぞれ所定の深度ｄ１で形成される。

また、左右の瞳ＯＰＬ、ＯＰＲは、深度ｄ１が３０ｍｍ程度、中心点ＯＬ、ＯＲからの半径ｒ１が３０ｍｍ程度、左右の瞳ＯＰＬ、ＯＰＲ間の距離ｄ２が５ｍｍ程度にそれぞれ設定されている。これにより瞳ＯＰＬ、ＯＰＲ内に観察者（術者）Ｄの左右の眼ＥＬ、ＥＲを一致させることにより、表示パネル１１を見ている観察者（術者）Ｄの左眼ＥＬには、入射光軸ＷＬで観察像が導かれ、右眼ＥＲには入射光軸ＷＲで観察像が導かれる。ここで、観察者Ｄは、これら左右視差を持った画像を左右眼独立して観察することで、術部Ｐの立体観察が行われる。

また、術部Ｐの観察時に椅子４に座っている術者などの観察者Ｄが観察方向の向きを変えた場合にはそのときの術者などの観察者Ｄの動きに応じて椅子回転機構５によって基台２上の椅子４が略鉛直方向の回転中心線Ｏ１を中心に術者などの観察者Ｄの観察方向の向きに合わせて回転される。このとき、表示パネル１１が術者の観察方向から外れ、表示パネル１１が見難くなる。

この場合には図８中に矢印で示すように表示パネル支持アーム９を手動操作で椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と同軸上の回転中心線Ｏ１を中心に椅子４の回転方向と同方向に回転させる。このとき、表示パネル支持アーム９の回転角度は椅子４の回転角度と同角度となるように操作される。これにより、表示パネル１１は術者などの観察者Ｄの観察方向に向けて移動される。そのため、椅子４に座る術者などの観察者Ｄの正面に表示パネル１１がセットされた状態に切換えられ、表示パネル１１に表示される術部Ｐの観察画像が見やすくなる。

そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態では術部Ｐの観察時に椅子４に座っている術者などの観察者Ｄが観察方向の向きを変えた場合には基台２上の椅子４が回転中心線Ｏ１を中心に術者などの観察者Ｄの観察方向の向きに合わせて回転される。このとき、表示パネル支持アーム９を第１の支持アーム６の延設部８ａに配置された椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と同軸上の回転中心線Ｏ１を中心に椅子４の回転方向と同方向に回転させることにより、表示パネル１１の位置も移動され、常に椅子４に座っている術者などの観察者Ｄの観察方向の向きに表示パネル１１を正面に向けた状態で観察者Ｄの観察方向の向きと、表示パネル１１との位置関係が保たれる。これにより、術者などの観察者Ｄが自由に姿勢変更しても、撮像カメラ１４によって得られる観察画像を表示する表示パネル１１を、手術の進行に対応して適切な位置に配置することができる。そのため、常に、術部Ｐの拡大画像観察が可能であるうえ、手術中の術者などの観察者Ｄの疲労を軽減することができ、外科手術全体の作業効率の向上を図ることができる。

また、本実施の形態では手動で、表示パネル支持アーム９を椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と同軸上の回転中心線Ｏ１を中心に椅子４の回転方向と同方向に回転させるようにしているので、術者などの観察者Ｄが素早く移動しても、常に、表示パネル１１を追従させることができる。そのため、術者などの観察者Ｄがいきなり移動した場合に、表示パネル１１の向きを変更することができなくなるおそれはない。

また、図９乃至図１３は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図８参照）の画像観察装置１の構成を次の通り変更したものである。

すなわち、本実施の形態では第１の実施の形態（図１乃至図８参照）の画像観察装置１の可動アーム７の高さを自動的に調整する高さ調整機構２１と、術部Ｐの観察時に椅子４に座っている術者などの観察者Ｄが観察方向の向きを変えた場合にそのときの術者などの観察者Ｄの動きに応じて基台２上の椅子４が回転する動作に合わせて表示パネル１１の向きを自動的に調整する表示パネル調整機構２２とを設けたものである。なお、これ以外の部分は第１の実施の形態の画像観察装置１と同一構成になっており、第１の実施の形態の画像観察装置１と同一部分には同一の符号を付してここではその説明を省略する。

本実施の形態の高さ調整機構２１には第１の支持アーム６内に配設された高さ調整用の正逆回転可能な第１のモータ２３が設けられている。この第１のモータ２３の回転軸にはピニオンギア２４が固定されている。さらに、可動アーム７の下端部にはラック２５が設けられている。このラック２５にはピニオンギア２４が噛合されている。そして、第１のモータ２３の動作時にはピニオンギア２４が回転駆動され、このピニオンギア２４の回転にともないラック２５が上下方向に進退駆動される。そして、このラック２５と一体的に可動アーム７が昇降駆動されるようになっている。

また、水平アーム８の下面には例えばオートフォーカス（ＡＦ）機構などの測距手段２６が設けられている。この測距手段２６は、椅子４に座っている術者などの観察者Ｄの頭部と水平アーム８との間の距離Ｌ１を測距するものである。

また、図１１に示すように高さ調整機構２１の第１のモータ２３および測距手段２６はそれぞれ例えばマイクロコンピュータなどによって形成される制御部２７に接続されている。そして、測距手段２６からの検出信号が制御部２７に入力される。この制御部２７では、この測距手段２６からの検出信号に基いて観察者Ｄの頭部と水平アーム８との間の距離Ｌ１が閾値Ｌ０に対して大きいか、小さいかを判別するようになっている。このとき、制御部２７で距離Ｌ１が閾値Ｌ０に対して大きいと判別した場合には例えば第１のモータ２３を逆回転で回転駆動して可動アーム７を下降させ、Ｌ１＝Ｌ０の時点で第１のモータ２３の駆動を停止するようになっている。また、距離Ｌ１が閾値Ｌ０に対して小さいと判別した場合には例えば第１のモータ２３を正回転で回転駆動して可動アーム７を上昇させ、Ｌ１＝Ｌ０の時点で第１のモータ２３の駆動を停止するようになっている。

表示パネル調整機構２２には、図１１に示すように水平アーム８の先端の延設部８ａ内に配設された表示パネル位置調整用の正逆回転可能な第２のモータ２８が設けられている。この第２のモータ２８の回転軸には表示パネル支持アーム９の基端部に固定された回動軸２９が直結されている。この回動軸２９は、水平アーム８の先端の延設部８ａ内に組み込まれたベアリング３０によって回転自在に軸支されている。さらに、第２のモータ２８には回転位置を検出する第１のエンコーダ３１が装着されている。そして、第２のモータ２８および第１のエンコーダ３１はそれぞれ制御部２７に接続されている。

さらに、図１０に示すように椅子４の基台２には椅子４の回転軸４ａの軸受用の凹陥部３２が設けられている。この凹陥部３２の内壁面にはベアリング３３が組み込まれている。このベアリング３３によって椅子４の回転軸４ａが回転自在に軸支されている。また、凹陥部３２の内底部には椅子４の回転軸４ａの回転位置を検出する第２のエンコーダ３４が装着されている。この第２のエンコーダ３４は制御部２７に接続されている。

そして、第１のエンコーダ３１および第２のエンコーダ３４からの検出信号が制御部２７に入力される。この制御部２７では、第２のエンコーダ３４からの検出信号に基いて椅子４の回転角度θ１が検出される。そして、この椅子４の回転角度θ１の検出時には第２のモータ２８が回転駆動される。この第２のモータ２８の回転駆動時には表示パネル支持アーム９が椅子４の回転方向と同方向に回転駆動される。このとき、表示パネル支持アーム９の回転角度θ２は第１のエンコーダ３１によって検出される。そして、制御部２７では、第１のエンコーダ３１からの検出信号に基いて表示パネル支持アーム９を椅子４の回転方向と同方向に、かつ椅子４の回転角度θ１＝表示パネル支持アーム９の回転角度θ２の関係になるように回転駆動するように第２のモータ２８を制御する。

また、基台２の上には、表示パネル１１の自動位置調整動作をオン・オフ操作するスイッチ３５が設けられている。このスイッチ３５は、制御部２７に接続されている。そして、スイッチ３５のオン操作時には、椅子４の回転時に表示パネル１１の表示パネル支持アーム９を椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と同軸上の回転中心線Ｏ１を中心に椅子４の回転方向と同方向に回転させる自動位置調整動作が行なわれるようになっている。

次に、上記構成の本実施の形態の作用について説明する。本実施の形態の画像観察装置１の使用時には第１の実施の形態（図１乃至図８参照）と同様に撮像装置１３の撮像カメラ１４の位置を術部Ｐに対して位置決め、固定した後、椅子４に座っている術者などの観察者Ｄの観察方向に表示パネル１１をセットする作業が図１３に示すフローチャートにしたがって次の通り行なわれる。

まず、最初のステップＳ１ではスイッチ３５がオンか、否かが判断される。ここで、スイッチ３５がオンと判断された場合には次のステップＳ２に進み、椅子４の回転時に表示パネル１１の表示パネル支持アーム９を椅子回転機構５の回転中心線Ｏ１と同軸上の回転中心線Ｏ１を中心に椅子４の回転方向と同方向に回転させる自動位置調整動作が開始される。

このステップＳ２では、測距手段２６が駆動される。このとき、測距手段２６によって椅子４に座っている術者などの観察者Ｄの頭部と水平アーム８との間の距離Ｌ１が測距される。その後、次のステップＳ３に進む。このステップＳ３では測距手段２６からの検出信号に基いて観察者Ｄの頭部と水平アーム８との間の距離Ｌ１が閾値Ｌ０とイコールか、否かが判別される。このステップＳ３でＬ１＝Ｌ０ではないと判断された場合にはステップＳ４に進む。

ステップＳ４ではＬ０＞Ｌ１か、否かが判別される。このステップＳ４でＬ０＞Ｌ１と判断された場合には次のステップＳ５に進む。このステップＳ５では例えば第１のモータ２３を正回転で回転駆動して可動アーム７を上昇させる動作が行なわれる。その後、ステップＳ３に戻される。

ステップＳ４でＬ０＞Ｌ１ではないと判断された場合にはステップＳ６に進む。このステップＳ６ではＬ０＜Ｌ１か、否かが判別される。このステップＳ６でＬ０＜Ｌ１と判断された場合には次のステップＳ７に進む。このステップＳ７では例えば第１のモータ２３を逆回転で回転駆動して可動アーム７を下降させる動作が行なわれる。その後、ステップＳ３に戻される。なお、ステップＳ６でＬ０＜Ｌ１ではないと判断された場合にはステップＳ３に戻される。

また、ステップＳ３でＬ１＝Ｌ０と判断された場合には、観察者Ｄの頭部と水平アーム８との間の距離Ｌ１が閾値Ｌ０と一致されることにより、表示パネル１１の位置が観察者Ｄの顔の位置と自動的に一致される。この状態で、次のステップＳ８に進む。

ステップＳ８では基台２上の椅子４の回転角度θ１が第２のエンコーダ３４によって測定される。この第１のエンコーダ３１による検出信号は、制御部２７に入力される。この制御部２７では、第１のエンコーダ３１からの検出信号に基いて第２のモータ２８を制御する。そして、表示パネル支持アーム９を椅子４の回転方向と同方向に回転駆動する（ステップＳ９）。この表示パネル支持アーム９の回転角度θ２は第１のエンコーダ３１によって検出される（ステップＳ１０）。そして、次のステップＳ１１で、椅子４の回転角度θ１＝表示パネル支持アーム９の回転角度θ２の関係か否かが判断される。

このステップＳ１１でθ１＝θ２と判断されない場合にはステップＳ９に戻される。また、ステップＳ１１でθ１＝θ２と判断された場合には観察者Ｄが観察方向の向きと、表示パネル１１の向きとが一致された状態である。そのため、その時点で表示パネル１１の自動位置調整動作が終了する。

そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の画像観察装置１では、表示パネル１１および投影プロジェクター１２Ｌ、１２Ｒを保持する表示パネル支持アーム９の高さを高さ調整機構２１によって術者などの観察者Ｄの頭の高さに合わせて自動的に適正な高さに調整することができる。さらに、術部Ｐの観察時に椅子４に座っている術者などの観察者Ｄが観察方向の向きを変えた場合に表示パネル調整機構２２によってそのときの術者などの観察者Ｄの動きに応じて基台２上の椅子４が回転する動作に合わせて表示パネル１１の向きを自動的に調整することができる。そのため、術者などの観察者Ｄの個人差に対しても、表示パネル１１の位置が観察者Ｄに合わせて自動的に適正に調整されるため、術中、術者が変更しても、表示パネル１１の位置を調整し直す煩わしさがない。その結果、常に、術部Ｐの拡大画像観察が可能であるうえ、手術中の術者などの観察者Ｄの疲労を軽減することができ、外科手術全体の作業効率の向上を図ることができる。

さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１）術者が座る椅子と表示パネルおよび投影プロジェクタを保持するアームを一体で構成し、椅子の回転中心とアームの回転中心を一致させる画像観察装置。

（付記項２）表示パネルおよび投影プロジェクタを保持するアームと術者の頭の高さを検出するＡＦユニットと、表示パネルおよび投影プロジェクタを含めてアーム全体の高さを変更する高さ変更手段を架台部に設ける画像観察装置。

（付記項１、２の従来技術）パネル表示式電子画像顕微鏡においては、術者の眼に入射される投影瞳径が光学顕微鏡に比べ、格段に広いため、術者が多少体を動かしても、観察画像がケラれることはない。

（付記項１、２が解決しようとする課題）しかし、術者がその観察中心点に対して大きく回転（術部を観察する向きの変更）した場合や、さらには大きく移動した際は観察画像がけられるため、表示パネル、および投影光学系の位置をその都度調整（変更）する必要があった。このような調整はＦＭＤのような、頭部装着型の電子画像観察装置に対して、デメリットとなっていた。

（付記項１、２の目的）電子画像を表示する画像表示部（表示パネル）と、それを観察する観察者の眼の相対位置関係を常に一定に保つ、相対位置固定手段を具備することにより、ＦＭＤのような重量物を頭部につけることなく、術者は術部に対する頭の位置を変更しても、画像表示部の位置を変更することなく、常に、術部立体拡大観察画像を観察でき、疲労軽減、手術効率の向上につながる画像観察装置を提供することを目的とする。

（付記項１の作用）椅子全体の移動もしくは椅子の回転中心周りに回転しても、表示パネルの位置も移動され、常に椅子と、パネルの位置関係が保たれる。

（付記項１の効果）術者が素早く移動しても、常に、表示パネルが追従してくる。

（付記項２の作用）ＡＦユニットにより、術者の頭とアームの高さを測定し、それに合わせて、アーム全体の高さ変更手段が騒動される。然るに、表示パネルの位置が術者の顔の位置と自動で一致される。

（付記項２の効果）術者の個人差に対しても、パネル位置が調整されるため、術中、術者が変更しても、パネル位置を調整し直す煩わしさがない。

本発明は、特に脳神経外科、眼科、整形外科等で使用される術部の拡大観察画像を表示する画像観察装置を使用する技術分野で有効である。

本発明の第１の実施の形態の画像観察装置の概略構成を示す側面図。第１の実施の形態の画像観察装置の表示パネルと左右のプロジェクターとの関係を説明するための説明図。第１の実施の形態の画像観察装置の表示パネルのフレネル凹面鏡パネルで反射されて結像位置に拡大された状態で結像される観察用の光学瞳を説明するための説明図。第１の実施の形態の画像観察装置の表示パネルのフレネル凹面鏡パネルで結像される観察用の光学瞳を示す平面図。第１の実施の形態の画像観察装置の撮像装置の概略構成図。第１の実施の形態の画像観察装置による撮像装置からの撮像画像の伝送状態を説明するためのブロック図。第１の実施の形態の画像観察装置の平面図。第１の実施の形態の画像観察装置の動作状態を示す平面図。本発明の第２の実施の形態の画像観察装置の概略構成を示す側面図。第２の実施の形態の画像観察装置の椅子回転機構を示す要部の縦断面図。第２の実施の形態の画像観察装置のアーム回転機構を示す要部の縦断面図。第２の実施の形態の画像観察装置の制御部の接続状態を示すブロック図。第２の実施の形態の画像観察装置の制御部の動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

２…基台、４…椅子、５…椅子回転機構、Ｐ…術部、Ｄ…観察者、Ｏ１…回転中心線、９…表示パネル支持アーム（第２の支持アーム）、１１…表示パネル（表示部）。

Claims

基台上に配置された椅子と、
この椅子を略鉛直方向の回転中心線を中心に回転可能に支持する椅子回転機構と、
前記基台上に立設され、少なくとも前記椅子回転機構の回転中心線と交差する位置に延設される延設部を有する第１の支持アームと、
一端部が前記第１の支持アームの前記延設部に前記椅子回転機構の回転中心線と同軸上に回転可能に連結され、他端部に術部の観察画像を表示する表示部が固定された第２の支持アームと、
を具備し、
前記表示部は、術部の拡大３次元画像の瞳を前記表示部上から所定の距離に拡大された状態で所定の深度で結像するとともに、
前記椅子の回転時に、前記表示部を前記椅子回転機構の回転中心線と同軸上で回転させて前記表示部と、それを観察する観察者の眼の相対位置関係を一定に保つ手段を設けたことを特徴とする手術用顕微鏡。
前記相対位置関係を一定に保つ手段は、
前記第２の支持アームを前記第１の支持アームに対して前記椅子回転機構の回転中心線と同軸上の回転中心線を中心に回転駆動する回転駆動機構と、
前記椅子回転機構による前記椅子の回転角度を検出する回転角度検出部と、
この回転角度検出部の検出結果に応じて前記椅子の回転角度と同角度に前記第２の支持アームを回転駆動して前記表示部上から所定の距離に拡大された状態で所定の深度で結像される前記拡大３次元画像の瞳の表示位置を移動させるように前記回転駆動機構を制御する制御部と
を具備することを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡。
前記第１の支持アームは、固定アームと、この固定アームに対して上下方向に移動可能な可動アームとを有し、
前記制御部は、前記椅子に座る観察者の高さを検出する高さ検出部と、前記可動アームの高さを調整するアーム高さ調整部とが接続され、前記高さ検出部の検出結果に応じて前記可動アームの高さを調整して前記表示部の高さを観察者の高さに合わせて調整する高さ調整部を有することを特徴とする請求項２に記載の手術用顕微鏡。