JP4282436B2 - Stereoscopic observation device - Google Patents
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Description
この発明は、立体視観察可能な立体視観察装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic observation apparatus capable of stereoscopic observation.
特許文献１ないし特許文献３には、立体視内視鏡が開示されている。特許文献１および特許文献２に開示された立体視内視鏡は、立体視内視鏡の本体（２眼の手術用顕微鏡）と、この本体に装着され、本体に被検体の光学像を導くための棒状の光学系（挿入部）とを備えている。棒状の光学系の内部には、被検体の中間像が形成される。この立体視内視鏡では、レンズやプリズムなどの光学素子が適宜に選択されている。このため、棒状の光学系の鏡筒の直径をできるだけ小さくしながら良好な結像の質（高い結像分解能）、良好な精細度、および良好な焦点深度を有する。このため、この立体視内視鏡は、良好な立体画像を得ることができる。
Patent Documents 1 to 3 disclose a stereoscopic endoscope. The stereoscopic endoscopes disclosed in Patent Document 1 and
特許文献３に開示された立体視内視鏡は、立体視内視鏡の本体（観察部）と、この本体に接続された棒状の挿入部とを備えている。本体には、瞳分割ミラーを備えているので、瞳分割ミラーにより分割された像を肉眼と、撮像素子で撮像した画像との両方で観察することができる。この結果、術者（観察者）は、２つの方法で被検体を立体的に観察することができる。
上述した特許文献１および特許文献２には、双眼の手術用顕微鏡に挿入部を装着して立体視内視鏡を形成して高画質の３次元像を得る技術が開示されているが、顕微鏡の下に硬性鏡をつなぐ構造のため、装置が大型化する。したがって、内視鏡として用いるには、長く延びて大型化した棒状の光学系を有する内視鏡を操作するのは術者にとって非常に難しい作業となる。
Patent Document 1 and
さらに、内視鏡を用いて例えば脳外科手術を行なっている際に、内視鏡を用いた状態から緊急に顕微鏡を用いて術部を観察しながら処置を行なうように切り替えなければならない場合がある。このような場合、内視鏡と顕微鏡との両方を手術室に配置しておくと、大型の装置が手術室のスペースを占有してしまう。また、内視鏡から顕微鏡を用いた処置に切り替える場合、その準備や撤去に人員を要したり、迅速に切り替えることが困難であるといった問題がある。例えば特許文献３に開示された立体視内視鏡は、挿入部の光軸が本体（観察部）の肉眼視用および撮像素子用の２つの光軸に合わせられた状態で接続されているので、その場で挿入部を取り外して本体を顕微鏡としてすぐに使用することは困難である。 Furthermore, when performing, for example, brain surgery using an endoscope, it may be necessary to switch from using the endoscope to urgently observing the surgical site using a microscope. . In such a case, if both the endoscope and the microscope are arranged in the operating room, a large apparatus will occupy the operating room space. In addition, when switching from an endoscope to a treatment using a microscope, there are problems such as requiring personnel for preparation and removal, and difficult to switch quickly. For example, the stereoscopic endoscope disclosed in Patent Document 3 is connected in a state in which the optical axis of the insertion unit is aligned with the two optical axes of the body (observation unit) for the naked eye and for the imaging device. It is difficult to immediately use the main body as a microscope by removing the insertion part on the spot.
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、内視鏡が大型化することを防止しながら立体視内視鏡と立体視顕微鏡との両方の機能を併せ持つことができ、かつその切り替えを容易かつ迅速に行なうことができる立体視観察装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and its object is to prevent both the stereoscopic endoscope and the stereoscopic microscope while preventing the endoscope from becoming large. An object of the present invention is to provide a stereoscopic observation apparatus that can have both functions and can be switched easily and quickly.
上記課題を解決するために、この発明の、立体視観察装置は、立体視観察用の１対の光軸を有する２眼の第１の立体視用光学系を備えた本体に挿入部着脱部を設け、生体組織に挿入可能で、立体視観察用の１対の光軸を有する第２の立体視用光学系が内蔵された細長い挿入部の基端部を前記挿入部着脱部に着脱可能に連結するとともに、前記挿入部が前記挿入部着脱部に連結された状態で前記第２の立体視用光学系の光軸が前記第１の立体視用光学系の光軸にそれぞれ合わせられ、前記挿入部が前記挿入部着脱部から取り外された状態で前記第１の立体視用光学系の光軸を移動させて前記第１の立体視用光学系の光軸を互いに交差するように移動させる光軸移動手段を前記本体に設けたことを第１の特徴とする。
このような構成を有するので、本体に対する挿入部の接続有無に応じて観察光軸が偏向される。このとき、挿入部が本体に接続された状態では、第１および第２の立体視用光学系の光軸がそれぞれ合わせられて立体視内視鏡装置として機能される。挿入部が本体から取り外された状態では、第１の立体視用光学系が自動的に輻輳角を持ち、立体視顕微鏡装置として機能される。
In order to solve the above-described problems, a stereoscopic observation apparatus according to the present invention includes an insertion portion attaching / detaching portion provided in a main body including a first binocular stereoscopic optical system having a pair of optical axes for stereoscopic observation. Can be inserted into a living tissue, and a base end portion of an elongated insertion portion having a second stereoscopic optical system having a pair of optical axes for stereoscopic observation can be attached to and detached from the insertion portion attachment / detachment portion. And the optical axis of the second stereoscopic optical system is aligned with the optical axis of the first stereoscopic optical system in a state where the insertion part is connected to the insertion part attaching / detaching part, The optical axis of the first stereoscopic optical system is moved in a state where the insertion part is removed from the insertion part attaching / detaching part, and the optical axes of the first stereoscopic optical system are moved so as to intersect each other. The first feature is that the optical axis moving means is provided in the main body.
With such a configuration, the observation optical axis is deflected according to whether or not the insertion portion is connected to the main body. At this time, in a state where the insertion portion is connected to the main body, the optical axes of the first and second stereoscopic optical systems are aligned to function as a stereoscopic endoscope apparatus. In a state where the insertion portion is removed from the main body, the first stereoscopic optical system automatically has a convergence angle and functions as a stereoscopic microscope apparatus.
また、好ましくは、前記光軸移動手段は、前記第１の立体視用光学系の少なくとも一部を移動させて前記第１の立体視用光学系の光軸を移動させる光軸偏向機構を有することを第２の特徴とする。
このような構成を有するので、１対の光軸上にそれぞれ配設された一部の光学部材のみや全部の光学部材を適当な方向に移動させることによって、立体視観察装置に入射される光軸を偏向することができる。
Preferably, the optical axis moving means includes an optical axis deflection mechanism for moving the optical axis of the first stereoscopic optical system by moving at least a part of the first stereoscopic optical system. This is the second feature.
Since it has such a configuration, only a part of the optical members respectively disposed on the pair of optical axes or all of the optical members are moved in an appropriate direction, so that the light incident on the stereoscopic observation apparatus. The axis can be deflected.
また、好ましくは、前記光軸移動手段は、前記第１の立体視用光学系のそれぞれの光軸上に、これら光軸を偏向するためのミラーおよびプリズムの少なくともいずれかを有することを第３の特徴とする。
このような構成を有するので、ミラーおよびプリズムの少なくともいずれかによって、光軸を偏向することができる。
Preferably, the optical axis moving means further includes at least one of a mirror and a prism for deflecting these optical axes on each optical axis of the first stereoscopic viewing optical system. It is characterized by.
With such a configuration, the optical axis can be deflected by at least one of a mirror and a prism.
また、好ましくは、前記光軸移動手段は、前記第１の立体視用光学系のそれぞれの光軸上に、被検体像を撮像するとともに、撮像された像の画郭を切り出し可能な画像処理システムを有することを第４の特徴とする。 Preferably, the optical axis moving unit captures a subject image on each optical axis of the first stereoscopic viewing optical system, and image processing capable of cutting out a contour of the captured image. The fourth feature is to have a system.
このような構成を有するので、撮像素子の所定の領域内に光学中心を移動させることによって、光軸を偏向することができる。このため、内視鏡として用いられる場合と顕微鏡として用いられる場合との両方の場合の光軸を、撮像素子に結像された像の切り出し位置によって選択することができる。 With such a configuration, the optical axis can be deflected by moving the optical center within a predetermined region of the image sensor. For this reason, the optical axis in both the case of being used as an endoscope and the case of being used as a microscope can be selected by the cutout position of the image formed on the image sensor.
この発明によれば、内視鏡が大型化することを防止しながら立体視内視鏡と立体視顕微鏡との両方の機能を併せ持つことができ、かつその切り替えを容易かつ迅速に行なうことができる立体視観察装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to have both functions of a stereoscopic endoscope and a stereoscopic microscope while preventing the endoscope from becoming large, and it is possible to easily and quickly switch between them. A stereoscopic observation apparatus can be provided.
以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について説明する。 The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below with reference to the drawings.
まず、第１の実施の形態について図１（Ａ）ないし図４（Ｂ）を用いて説明する。 First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 4B.
この実施の形態に係わる立体視観察装置１０は、手術用立体視顕微鏡（後述する観察装置本体１２のみ）で使用される状態（図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示す状態）と、立体視内視鏡（観察装置本体１２に後述する挿入部ユニット１４が装着された状態）で使用される状態（図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）に示す状態）とに容易に切り替えることができる。以下、この立体視観察装置１０の構成について詳細に説明する。
The
図１（Ａ）に示すように、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０は、術者に把持されるグリップ部である観察装置本体１２と、この観察装置本体１２に着脱可能な内視鏡挿入部ユニット（以下、単に挿入部ユニットという）１４とを備えている。挿入部ユニット１４は、生体組織内に挿入される細長いパイプ状の挿入部１４ａと、後述する挿入部着脱部５０に着脱自在に装着される略Ｌ字状で内部が空洞の装着部１４ｂとを備えている。装着部１４ｂの先端部は、略下方に向けて開口されている。装着部１４ｂの基端部には、後述する第３のリレーレンズ４６が配設されている。
As shown in FIG. 1A, a
挿入部１４ａの基端部と装着部１４ｂの先端部とは、互いに連結されている。挿入部ユニット１４の挿入部１４ａは、この実施の形態では例えば金属材などで外周部が形成された硬質であるものとして説明する。観察装置本体１２は、ドレープをかけて使用され、観察装置本体１２と挿入部ユニット１４との間で清潔域と不潔域とが分けられている。
The proximal end portion of the
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、観察装置本体１２は、手術用立体視顕微鏡として用いることが可能な第１の立体視用光学系１６を内部に備えている。第１の立体視用光学系１６は、被検体（観察対象物）に近接する側から、カバーガラス１８と、全反射プリズム２０と、正立化プリズム２２と、フォーカス光学系２４と、ズーム光学系２６と、結像レンズ２８と、撮像素子３０とを備えている。図２（Ｂ）に示すように、第１の立体視用光学系１６の全反射プリズム２０と、正立化プリズム２２と、フォーカス光学系２４と、ズーム光学系２６と、結像レンズ２８と、撮像素子３０とは、左右用にそれぞれ１対設けられている。第１の立体視用光学系１６は、右眼系および左眼系がともに同様の構成を備えている。１対の撮像素子３０は、それぞれ信号線３０ａ，３０ｂを介して例えば３次元モニター装置（図示せず）に接続されている。
As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the
全反射プリズム２０と、正立化プリズム２２と、フォーカス光学系２４と、ズーム光学系２６と、結像レンズ２８と、撮像素子３０との光学的中心や反射面は、一直線上に配置されていることが好適である。図２（Ａ）に示すように、観察装置本体１２は、全反射プリズム２０が配置された位置（屈曲部）で屈曲されて斜め下側に向けられている。カバーガラス１８は、一直線上に配置された光学部材に対して外れた位置（斜め下側）で観察装置本体１２に配置されている。
The optical centers and reflecting surfaces of the
一方、図１（Ａ）および図１（Ｃ）に示すように、挿入部ユニット１４は、第２の立体視用光学系３８を挿入部１４ａおよび装着部１４ｂの内部に備えている。第２の立体視用光学系３８は、対物レンズ４０と、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂと、プリズム４４と、第３のリレーレンズ４６とを備えている。第２の立体視用光学系３８の対物レンズ４０と、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂと、プリズム４４と、第３のリレーレンズ４６とは、左右用にそれぞれ１対設けられている。第２の立体視用光学系３８は、右眼系および左眼系がともに同様の構成を備えている。対物レンズ４０と、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂとは、挿入部１４ａの内部に先端部側から基端部側に向かって順に配設されている。プリズム４４と第３のリレーレンズ４６とは、装着部１４ｂの内部に配設されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1A and 1C, the
対物レンズ４０と、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂと、プリズム４４との光学的中心や反射面は、隣接する光学部材の光軸に対して一直線上に配置されていることが好適である。図１（Ｃ）に示すように、プリズム４４は、対物レンズ４０、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂを出射して入射される光学像を平行に広げるように形成されている。このため、第２のリレーレンズ４２ｂとプリズム４４とは、光学的に接続されている。
The optical centers and reflecting surfaces of the
第３のリレーレンズ４６は、これら一直線上に配置された光学部材に対して外れた位置（斜め上側）に配置されている。装着部１４ｂは、プリズム４４が配置された位置（屈曲部）で屈曲されて斜め上側に向けられて第３のリレーレンズ４６が配置されている。このため、挿入部１４ａを通して伝達された光学像は、プリズム４４および第３のリレーレンズ４６を介して装着部１４ｂの基端部から挿入部ユニット１４の外部に伝達される。
The
図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、観察装置本体１２のカバーガラス１８の外周には、挿入部ユニット１４の装着部１４ｂの基端部を着脱可能な挿入部着脱部５０のリング状の雌体５０ａが配設されている。第３のリレーレンズ４６が配置された挿入部ユニット１４の装着部１４ｂの基端部の外周には、挿入部着脱部５０の雌体５０ａに着脱可能な雄体（図示せず）が形成されている。図示しないが、これら雌体５０ａおよび雄体は、互いに対して常に決められた位置で装着されるようにそれぞれ位置決め用の爪部（突起部）や爪部受部（突起部受部）等を備えている。このため、挿入部ユニット１４は、観察装置本体１２に対して所定の位置で着脱可能である。
As shown in FIGS. 3 (A) and 4 (A), on the outer periphery of the
上述した第１および第２の立体視用光学系１６，３８の光学部材は、それぞれ１対設けられているので、立体視用に左右の２つの光軸を有する。挿入部着脱部５０で装着部１４ｂを観察装置本体１２に装着して立体視観察装置１０を立体視内視鏡として使用する場合、第１の立体視用光学系１６は、挿入部ユニット１４の第２の立体視用光学系３８から被検体像（光学像）が受け渡されるように第３のリレーレンズ４６から出射される光の光軸に合わせられるように光学部材（例えば全反射プリズム２０）が配置されていることが必要である。立体視観察装置１０を手術用立体視顕微鏡として使用する場合、第１の立体視用光学系１６は、適当な位置で交差した光軸が入射されるように、カバーガラス１８から出射される光の光軸を平行にするように光学部材（例えば全反射プリズム２０）が配置されていることが必要である。このため、観察装置本体１２に入射される光軸が平行な状態と交差された状態との２つの状態に入射光軸を移動させる（切り替える）光軸移動機構５４が観察装置本体１２に配設されている。この実施の形態では、全反射プリズム２０を所定の回転軸Ｏ１を中心として回動させて光軸を偏向する場合について説明する。
Since the optical members of the first and second stereoscopic
図３（Ａ）ないし図４（Ｂ）に示すように、光軸移動機構５４は、ブロック状のプリズム座５６と、第１および第２のバネ５８ａ，５８ｂと、テーパピン６０と、台座６２と、連結棒６４とを備えている。
As shown in FIGS. 3A to 4B, the optical
プリズム座５６は、回転軸Ｏ１によって観察装置本体１２に対して回動可能に支持されている。プリズム座５６は、全反射プリズム２０が固定された平面状の固定部５６ａと、第１のバネ５８ａの一端部が支持されたバネ支持部５６ｂと、テーパピン６０が移動可能に配設されたテーパピン受部５６ｃとを備えている。固定部５６ａは、第１の立体視用光学系１６のカバーガラス１８を介して全反射プリズム２０に入射される光の光軸がプリズム座５６に干渉されることが防止される位置に設けられている。バネ支持部５６ｂは、他方のプリズム座５６のバネ支持部５６ｂに離隔した側に棒状に設けられている。テーパピン受部５６ｃは、Ｕ字状の切り欠きとして形成されている。テーパピン受部５６ｃの切り欠き径は、テーパピン６０の後述する大径部６０ａよりもやや大きく、大径部６０ａをテーパピン受部５６ｃに嵌め込み可能に形成されている。バネ支持部５６ｂは、回転軸Ｏ１とは異なる軸上に配置されているので、プリズム座５６は、第１のバネ５８ａの付勢力により、回転軸Ｏ１を中心として回動可能である。
The
テーパピン６０は、それぞれ円柱状の大径部６０ａと、この大径部６０ａよりも小径の小径部６０ｂとがテーパ部６０ｃにより滑らかに一体的に連結されている。テーパピン６０の小径部６０ｂには、第２のバネ５８ｂの一端部が連結されている。第２のバネ５８ｂの他端部は、テーパピン６０を吊り下げるように観察装置本体１２に装着されている。
In the
テーパピン６０の大径部６０ａの下側には、２つのテーパピン６０を支持する薄板状の台座６２が配設されている。台座６２の下面には、連結棒６４の一端部（上端部）が当接されている。このため、連結棒６４が上下方向に移動すると、台座６２を介してテーパピン６０が上下方向に移動する。
A thin plate-
ここで、観察装置本体１２には、連結棒６４が挿通される孔１２ａを有する壁部１２ｂが設けられている。挿入部着脱部５０の雌体５０ａには、連結棒６４の下端部が挿入された孔５０ｂが設けられている。連結棒６４には、ストッパー壁部１２ｂと挿入部着脱部５０の雌体５０ａとの間を移動するストッパー６４ａが一体的に設けられている。このため、連結棒６４の下端部は、挿入部着脱部５０の雌体５０ａに対して突没される。連結棒６４は、連結棒６４の下端部が挿入部着脱部５０の雌体５０ａに引き込まれた状態のとき、テーパピン６０の大径部６０ａがテーパピン受部５６ｃに配設された状態となり、連結棒６４の下端部が挿入部着脱部５０の雌体５０ａに対して下側に突出した状態のとき、テーパピン６０の小径部６０ｂがテーパピン受部５６ｃに配設された状態となる長さに設定されている。なお、１対のプリズム座５６の間には、両者の回転軸Ｏ１回りの回動量を規制するストッパー６６が観察装置本体１２に配設されている。
Here, the
次に、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０の作用について説明する。
Next, the operation of the
まず、立体視観察装置１０を手術用立体視顕微鏡として使用する場合について説明する。
First, the case where the
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、連結棒６４のストッパー６４ａは、連結棒６４は、ストッパー壁部１２ｂの孔１２ａにより案内された状態で挿入部着脱部５０の雌体５０ａに当接されている。連結棒６４の上端部は、台座６２の下面に当接されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
この状態で、プリズム座５６のテーパピン受部５６ｃには、テーパピン６０の小径部６０ｂが配設されている。テーパピン受部５６ｃの切り欠き径は、テーパピン６０の小径部６０ｂの外径よりも大きい。プリズム座５６は、第１のバネ５８ａによりバネ支持部５６ｂと観察装置本体１２との間が支持されているので、第１のバネ５８ａに加わる力により回転軸Ｏ１を中心として回動されている。このとき、小径部６０ｂの外周面の一部がテーパピン受部５６ｃに当接された状態まで回動されている。この状態では、プリズム座５６は、ストッパー６６に当接された状態にある。このため、プリズム座５６は、ストッパー６６の傾きにより規定された量だけ回動した状態にある。
In this state, a
この状態の立体視観察装置１０の第１の立体視用光学系１６のカバーガラス１８を介して１対の全反射プリズム２０に入射される光の光軸は、プリズム座５６が回動されて傾けられていることによって、例えば被検体の近傍など、観察装置本体１２の外側で交差された状態となる。
In this state, the optical axis of the light incident on the pair of
観察装置本体１２のカバーガラス１８には、例えば被検体からの光（像）が入射される。カバーガラス１８に光が入射されると、その光は、全反射プリズム２０に入射される。全反射プリズム２０に入射された光は、反射されて出射される。このとき、全反射プリズム２０に入射される光は、全反射プリズム２０が回動されて傾けられているので、被検体の近傍で交差された位置のものである。全反射プリズム２０により反射されて正立化プリズム２２に出射される光は、互いに平行である。
For example, light (image) from the subject is incident on the
全反射プリズム２０を出射した光は、正立化プリズム２２に入射されて被検体と同じ向きに変換されて正立化される。正立化プリズム２２を出射した光は、フォーカス光学系２４およびズーム光学系２６を介して結像レンズ２８に入射される。結像レンズ２８によって形成された像は、撮像素子３０で撮像される。撮像素子３０で撮像された像は、信号線３０ａ，３０ｂを介して３次元モニター装置に表示される。なお、被検体に焦点を合わせるために、フォーカス光学系２４を調整する。被検体の観察像を拡縮するために、ズーム光学系２６を調整する。
The light emitted from the
このため、立体視観察装置１０は、１対の光軸が交差する距離にある物体（被検体）を立体視することが可能な立体視顕微鏡として機能する。
For this reason, the
次に、挿入部ユニット１４の装着部１４ｂを挿入部着脱部５０の雌体５０ａに装着して、立体視観察装置１０を立体視内視鏡として使用する場合について図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて説明する。
Next, FIG. 4 (A) and FIG. 4 show a case where the mounting
挿入部ユニット１４の装着部１４ｂの基端部の挿入部着脱部５０の雄体を観察装置本体１２の挿入部着脱部５０の雌体５０ａに装着する。すると、挿入部ユニット１４の装着部１４ｂは、その基端部で連結棒６４の下端部を上方に向けて押圧しながら装着される。このとき、挿入部ユニット１４が観察装置本体１２に対して位置決めされた状態で装着される。
The male body of the insertion portion attaching / detaching
連結棒６４の下端部が押圧されると、連結棒６４の上端部は、台座６２を鉛直方向上方に押圧する。このため、台座６２とともにテーパピン６０が上方に押し上げられる。テーパピン受部５６ｃには、テーパピン６０の小径部６０ｂが配設された状態からテーパ部６０ｃが配設された状態を介して大径部６０ａが配設された状態に変化する。このとき、テーパピン受部５６ｃにテーパ部を介して大径部６０ａが配設されると、回転軸Ｏ１を中心としてプリズム座５６が次第に回動する。
When the lower end portion of the connecting
挿入部ユニット１４の挿入部１４ａは、例えば脳外科手術時などに開頭された腔などの体腔内に挿入される。挿入部１４ａの先端部の対物レンズ４０に被検体からの光（像）が入射される。対物レンズ４０に光が入射されると、その光は、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂを通して装着部１４ｂのプリズム４４に入射される。プリズム４４に光が入射されると、例えば２回反射して第３のリレーレンズ４６に入射される。第３のリレーレンズ４６に入射された光は、カバーガラス１８を通して全反射プリズム２０に入射される。全反射プリズム２０に入射された光は、反射されて出射される。このとき、全反射プリズム２０に入射される光の光軸は互いに平行であり、全反射プリズム２０から出射される光軸も互いに平行である。
The
全反射プリズム２０を出射した光は、正立化プリズム２２に入射されて被検体と同じ向きに変換されて正立化される。正立化プリズム２２を出射した光は、フォーカス光学系２４およびズーム光学系２６を介して結像レンズ２８に入射される。結像レンズ２８によって形成された像は、撮像素子３０で撮像される。撮像素子３０で撮像された像は、信号線３０ａ，３０ｂを介して３次元モニター装置に表示される。なお、被検体に焦点を合わせるために、フォーカス光学系２４を調整する。被検体の観察像を拡縮するために、ズーム光学系２６を調整する。
The light emitted from the
このため、立体視観察装置１０は、１対の光軸が交差する距離にある物体を立体視することが可能な立体視内視鏡として機能する。
For this reason, the
さらに、挿入部ユニット１４の装着部１４ｂの基端部を挿入部着脱部５０の雌体５０ａから取り外して立体視観察装置１０を再び手術用立体視顕微鏡として使用する場合について説明する。
Furthermore, the case where the base end part of the mounting
挿入部ユニット１４の装着部１４ｂの挿入部着脱部５０の雄体を観察装置本体１２の挿入部着脱部５０の雌体５０ａから取り外す。すると、装着部１４ｂの基端部で連結棒６４の下端部が押圧された状態が解除される。
The male body of the insertion section attaching / detaching
連結棒６４の下端部の押圧が解除されると、連結棒６４の上端部で台座６２を押圧した状態が解除されるので、テーパピン６０が重力により下方に下げられる。このため、テーパピン受部５６ｃは、テーパピン６０の大径部６０ａが配設された状態からテーパ部６０ｃを介して小径部６０ｂが配設された状態に変化する。このとき、テーパピン受部５６ｃに小径部６０ｂが配設されると、第１のバネ５８ａの付勢力により、回転軸Ｏ１を中心としてプリズム座５６が回動する。このため、第１の立体視用光学系１６の１対の光軸は、観察装置本体１２の外部で交差された状態となる。
When the pressing of the lower end portion of the connecting
なお、このとき、連結棒６４は、ストッパー６４ａが挿入部着脱部５０の雌体５０ａに当接されると、テーパピン６０がそれ以上に下方に移動することが防止される。
At this time, when the
以上説明したように、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０によれば、以下の効果が得られる。
As described above, according to the
着脱可能な挿入部ユニット１４が観察装置本体１２に装着された装着状態では、立体視内視鏡として機能し、挿入部ユニット１４を観察装置本体１２から取り外すと、直ちに立体視顕微鏡として機能する立体視観察装置１０を提供することができる。すなわち、挿入部ユニット１４を観察装置本体１２に装着すると、全反射プリズム２０を回動させて観察装置本体１２に入射される１対の光軸が平行で輻輳角が存在せず、挿入部ユニット１４を観察装置本体１２から取り外すと全反射プリズム２０を逆方向に回動させて観察装置本体１２の外部で輻輳角をもたせることができる。
When the
したがって、内視鏡を用いた内視鏡的処置と、顕微鏡を用いた顕微鏡的処置とを迅速的に切り替えることが必要な場合に、挿入部ユニット１４の着脱のみでこれらの処置を容易に切り替えることができる。そうすると、術者が疲労する度合を軽減させることができるとともに、手術時間の短縮を図ることができる。さらに、２つの処置を行なうことが可能なので、手術室内のスペースを開けることができる。
Therefore, when it is necessary to quickly switch between an endoscopic treatment using an endoscope and a microscopic treatment using a microscope, these treatments can be easily switched only by attaching and detaching the
なお、この実施の形態では、フォーカス光学系２４を手動であるものとして説明したが、フォーカス光学系２４にオートフォーカス装置を組み込んでフォーカス光学系２４の調整を自動化しても良い。
In this embodiment, the focus
この実施の形態では、全反射プリズム２０をプリズム座５６により回動させることを説明したが、全反射プリズム２０を用いる代わりに全反射ミラーを用いても良い。
In this embodiment, it has been described that the
また、この実施の形態では、挿入部ユニット１４の挿入部１４ａが硬性の硬性鏡であるものとして説明したが、自在に湾曲する可撓性を有する軟性の軟性鏡として構成されていても差し支えない。
In this embodiment, the
次に、第２の実施の形態について図５（Ａ）ないし図６（Ｃ）を用いて説明する。この実施の形態は、第１の実施の形態に係わる立体視観察装置１０の変形例であって、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 (A) to 6 (C). This embodiment is a modification of the
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０の立体視観察装置本体（グリップ部）１２は、第１の立体視用光学系７０を内部に備えている。第１の立体視用光学系７０は、第１の実施の形態で説明した第１の立体視用光学系１６からフォーカス光学系２４（図１（Ｂ）参照）が除かれたものである。フォーカス光学系２４により行なわれていたフォーカス調整は、結像レンズ２８の光軸方向の位置を変化させることによって調整される。１対の結像レンズ２８は、例えばネジ送り機構（図示せず）や、ラックアンドピニオンギヤ（図示せず）など、結像レンズ２８を移動させて撮像素子３０に結像される光軸を移動させる光軸移動機構によって支持されている。このため、ネジ送り機構のネジやラックアンドピニオンギヤが動作されると、１対の結像レンズ２８は、互いに対して接離する方向に移動可能である。なお、第１の実施の形態で説明した光軸移動機構５４は観察装置本体１２から除かれている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the stereoscopic observation apparatus main body (grip part) 12 of the
図６（Ａ）に示すように、撮像素子３０には、撮像素子３０を制御するカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという）３２が接続されている。このＣＣＵ３２には、撮像素子３０で撮像した画像を処理する画像処理装置３４が接続されている。この画像処理装置３４には、処理した画像を表示するための表示装置（３次元モニター）３６が接続されている。
As shown in FIG. 6A, a camera control unit (hereinafter referred to as CCU) 32 that controls the
次に、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０の作用について説明する。
この実施の形態に係わる光軸移動機構は、結像レンズ２８により結像される像（光学中心）の位置を変化させる。挿入部ユニット１４が観察装置本体１２から取り外されて立体視観察装置１０を手術用立体視顕微鏡として使用する場合、１対の結像レンズ２８を互いに離隔するように上述したネジ送り機構やラックアンドピニオンギヤ（光軸移動機構）を用いて移動させる。そうすると、図６（Ｂ）に示すように、隣接する撮像素子３０の領域のうち、互いに離隔した位置に像の中心（光学中心）が形成される。撮像素子３０上の光学中心の周囲の所定の大きさの画郭７２ａ，７２ｂを画像処理装置３４の画像処理により切り取り、これらの画郭７２ａ，７２ｂを信号線３０ａ，３０ｂを介して３次元モニター３６に伝達して表示する。
Next, the operation of the
The optical axis moving mechanism according to this embodiment changes the position of the image (optical center) formed by the
このように、１対の結像レンズ２８が互いに離隔した状態にある場合、カバーガラス１８を介して全反射プリズム２０に入射される被検体からの光の光軸は、次第に離隔される。全反射プリズム２０、正立化プリズム２２、フォーカス光学系２４およびズーム光学系２６を通して結像レンズ２８に入射される光の光軸は、全反射プリズム２０から結像レンズ２８に近づくにつれて互いに離隔される。このため、１対の光軸は、被検体で交差された状態から、結像レンズ２８に入射されるまで、次第に離隔されながら各光学部材を通して伝達される。
As described above, when the pair of
一方、挿入部ユニット１４の装着部１４ｂが観察装置本体１２に装着されて立体視観察装置１０を立体視内視鏡として使用する場合、１対の結像レンズ２８を互いに近接するように上述したネジやラックアンドピニオンギヤ（光軸移動機構）を用いて移動させる。そうすると、図６（Ｃ）に示すように、隣接する撮像素子３０の領域のうち、互いに近接した位置に像の中心（光学中心）が形成される。撮像素子３０上の光学中心の周囲の所定の大きさの画郭７４ａ，７４ｂを画像処理装置３４の画像処理により切り取り、これらの画郭７４ａ，７４ｂを信号線３０ａ，３０ｂを介して３次元モニター３６に伝達して表示する。
On the other hand, when the mounting
このように、１対の結像レンズ２８が互いに近接した状態にある場合、挿入部ユニット１４の対物レンズ４０、第１および第２のリレーレンズ４２ａ，４２ｂ、プリズム４４、および第３のリレーレンズ４６を通し、観察装置本体１２のカバーガラス１８を通して全反射プリズム２０に入射される光の光軸は、平行である。全反射プリズム２０、正立化プリズム２２、フォーカス光学系２４およびズーム光学系２６を通して結像レンズ２８に入射される光の光軸は、互いに平行である。このため、１対の光軸は、対物レンズ４０に入射されると平行となるように被検体で交差されている。
As described above, when the pair of
そうすると、画像処理装置３４によって所定の画郭を切り出すことにより、撮像素子３０で撮像可能な領域の範囲内で光軸（光学中心）を移動させることができる。このため、観察する光軸を焦点位置によって自在に偏向させることができる。
Then, the optical axis (optical center) can be moved within the range of the area that can be imaged by the
立体視観察装置１０を手術用立体視顕微鏡として使用する場合、画像処理装置３４による画郭７２ａ，７２ｂの移動範囲は、撮像素子３０の最も近接した位置から最も離隔した位置の間に制限される。このため、撮像素子３０の大きさにより、移動範囲が制限される。したがって、この構成によっては、撮像素子３０上で光軸を離隔させることができる量には限りがあるので、挿入部着脱部５０の開口部から極近いところにピントを合わせることは難しい。しかし、一般に手術用顕微鏡を用いる場合、作業空間を確保するために焦点距離を長くすることが要求されるので、この欠点は問題にならない。
When the
以上説明したように、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０によれば、以下の効果が得られる。
As described above, according to the
結像レンズ２８を光軸移動機構を用いて移動させることによって、撮像素子３０の結像中心（光学中心）を所定の範囲内（撮像素子３０の大きさに基づいて）で移動させることができる。このため、１対の光軸を観察装置本体１２のカバーガラス１８から結像レンズ２８に向かうにつれて平行な状態から離隔した状態まで、所定の範囲内で移動させることができる。したがって、光軸の移動範囲内で、被検体にピントを合わせてその被検体を立体視観察することができる。
By moving the
また、結像レンズ２８を動かすのみであるなど、動かす光学部材が少ないので、立体視観察装置１０の観察光軸の信頼性を向上させることができる。
Moreover, since there are few optical members to move, such as only moving the
さらに、挿入部ユニット１４自体は大型化せず、観察装置本体１２の結像レンズ２８に光軸移動機構を配設して結像レンズ２８の近傍や撮像素子３０の近傍のみを大型化するので、挿入部ユニット１４が大型化することを回避することができる。このため、体腔に対する挿入部ユニット１４の挿入部１４ａ挿入性が良好な状態を保持することができる。
Further, since the
したがって、内視鏡を用いた内視鏡的処置と、顕微鏡を用いた顕微鏡的処置とを迅速的に切り替えることが必要な場合に、挿入部ユニット１４を観察装置本体１２に対して着脱し、画像処理装置３４による画郭を切り出す位置の切り替えのみでこれらの処置を容易に切り替えることができる。そうすると、術者が疲労する度合を軽減させることができるとともに、手術時間の短縮を図ることができる。さらに、２つの処置を行なうことが可能なので、手術室内のスペースを開けることができる。
Therefore, when it is necessary to quickly switch between an endoscopic treatment using an endoscope and a microscopic treatment using a microscope, the
なお、例えば図６（Ｂ）に示す撮像素子３０上の画郭７２ａ，７２ｂが切り取られる状態から図６（Ｃ）に示す撮像素子３０上の画郭７４ａ，７４ｂが切り取られる状態に切り替える場合、観察装置本体１２に対して挿入部ユニット１４の着脱状態を検知するスイッチが設けられていることが好ましい。このスイッチは、上述した画像処理装置３４に連動していることが好ましい。そうすると、このスイッチの切り替え信号に応じて画像処理装置３４を動作させて、画郭７２ａ，７２ｂ，７４ａ，７４ｂを切り替えることができる。
For example, when switching from the state in which the
その他、撮像素子３０から画郭を切り出す大きさを変化させても、光軸の移動範囲を広く取ることができる。このため、立体視観察装置１０を特に立体視顕微鏡として使用する場合、観察範囲（焦点距離）を移動させることができる。
In addition, the moving range of the optical axis can be widened even if the size of cutting out the image from the
次に、第３の実施の形態について図７（Ａ）ないし図８を用いて説明する。この実施の形態は、第１の実施の形態に係わる立体視観察装置１０の変形例であるので、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. Since this embodiment is a modification of the
図７（Ａ）に示すように、挿入部ユニット１４の装着部１４ｂの基端部には、位置決めピン７８ａが設けられている。観察装置本体１２（後述する開閉部材８０）には、位置決めピン７８ａを受けるピン受部７８ｂが形成されている。このため、挿入部ユニット１４は、観察装置本体１２に対して、常に決められた位置に装着される。
As shown in FIG. 7A, a
図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すように、観察装置本体１２は、光軸移動機構として、それぞれ第１の立体視用光学系１６を内部に有する１対の開閉部材８０を備えている。開閉部材８０の一端部（観察装置本体１２のカバーガラス１８の外周部）には、開閉部材８０を開閉可能に支持するリング状の支持部８２と、１対の開閉部材８０を支持部８２との間で連結する１対のレバー８４と、開閉部材８０の開閉量を規制するストッパー８６とが設けられている。１対のレバー８４は、開閉部材８０を対称的に開閉させる。ストッパー８６は、支持部８２から開閉部材の他端部側に突出され、開閉部材８０の傾きを支持する。一方、開閉部材８０の他端部（結像レンズ２８や撮像素子３０の外周）近傍は、バネ８８により互いに連結されている。このバネ８８は、１対の開閉部材８０を互いに離隔するように付勢されている。
As shown in FIGS. 7B and 7C, the
次に、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０の作用について説明する。
Next, the operation of the
挿入部ユニット１４の装着部１４ｂが観察装置本体１２に装着され、位置決めピン７８ａがピン受部７８ｂに挿入されるにつれて、バネ８８の付勢力に抗して開閉部材８０が閉じる方向に移動する。位置決めピン７８ａがピン受け部７８ｂに完全に挿入されると、開閉部材８０は、完全に閉じる。すなわち、観察装置本体１２の第１の立体視用光学系１６に対して、挿入部ユニット１４の第２の立体視用光学系３８の位置が決められる。このとき、レバー８４は、不動状態にある（図７（Ｃ）参照）。このため、この状態の立体視観察装置１０は、立体視内視鏡として使用される。
As the mounting
挿入部ユニット１４の装着部１４ｂが観察装置本体１２から取り外されると、位置決めピン７８ａもピン受け部７８ｂから引き抜かれる。そうすると、開閉部材８０は、位置決めピン７８ａによる規制が解かれるので、バネ８８の付勢力により、互いに離隔する。このとき、１対の開閉部材８０の位置は、レバー８４およびストッパー８６により所定の角度に規定される。このため、第１の立体視用光学系１６に入射される光軸の角度は、互いに平行な状態から、開閉部材８０の一端部から他端部に向けて次第に離隔される状態に移動する。そうすると、第１の立体視用光学系１６に入射される光軸は、被検体で交差された状態にある。このため、この状態の立体視観察装置１０は、手術用立体視顕微鏡として使用される。
When the mounting
したがって、挿入部ユニット１４が観察装置本体１２に装着された場合、開閉部材８０が閉じ、第１の実施の形態で説明した状態と同様に立体視内視鏡として使用される。挿入部ユニット１４が観察装置本体１２から取り外された場合、開閉部材８０が開き、かつ、開閉部材８０の開閉角度が決められるので、カバーガラス１８を介して全反射プリズム２０に入射される光軸の角度が決定される。したがって、挿入部ユニット１４が取り外されて開閉部材８０が開いた場合、立体視顕微鏡として使用される。
Therefore, when the
以上説明したように、この実施の形態に係わる立体視観察装置１０によれば、以下の効果が得られる。
As described above, according to the
挿入部ユニット１４が挿入部着脱部５０に装着された状態では、第１の実施の形態で説明した立体視内視鏡と同様に、立体視内視鏡として機能させることができる。
In a state in which the
挿入部ユニット１４を挿入部着脱部５０から取り外すと、１対の観察装置本体１２（開閉部材８０）は互いに分離するので、第１の立体視用光学系１６が輻輳され、輻輳角をもつ。そして、フォーカス光学系２４が、１対の光軸の交差する距離に調整されることにより、１対の光軸が交差する距離にある物体を立体視することができ、立体視顕微鏡として機能させることができる。
When the
光学部材（１対の第１の立体視用光学系１６）を一体的に動かすので、隣接する光学部材同士の配置がずれる可能性が少なく、光軸の信頼性を向上させることができる。このため、精度の高い光学系を実現することができ、高い画像品質を得ることができる。 Since the optical members (the pair of first stereoscopic vision optical systems 16) are moved integrally, there is little possibility that the arrangement of adjacent optical members is shifted, and the reliability of the optical axis can be improved. For this reason, a highly accurate optical system can be realized and high image quality can be obtained.
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。 Although several embodiments have been specifically described so far with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all the embodiments performed without departing from the scope of the invention are described. Including implementation.
上記説明によれば、下記の事項の発明が得られる。また、各項の組み合わせも可能である。 According to the above description, the following matters can be obtained. Combinations of the terms are also possible.
［付記］
（付記項１） 着脱可能な細径挿入部を具備した２眼の立体視内視鏡であって、
前記細径挿入部の着脱に応じて観察光軸を変更する手段を具備したことを特徴とする立体視内視鏡。
[Appendix]
(Additional Item 1) A two-lens stereoscopic endoscope including a detachable small-diameter insertion portion,
A stereoscopic endoscope comprising means for changing an observation optical axis in accordance with attachment / detachment of the small-diameter insertion portion.
（付記項２） 前記観察光軸を変更する手段は、ミラー又はプリズムの角度の動作であることを特徴とする付記項１に記載の立体視内視鏡。 (Additional Item 2) The stereoscopic endoscope according to Additional Item 1, wherein the means for changing the observation optical axis is an operation of an angle of a mirror or a prism.
（付記項３） 前記観察光軸を変更する手段は、撮像素子の画郭の切り出し、又は撮像素子の位置の動作であることを特徴とする付記項１に記載の立体視内視鏡。 (Additional Item 3) The stereoscopic endoscope according to Additional Item 1, wherein the means for changing the observation optical axis is cutting out a contour of the image sensor or an operation of a position of the image sensor.
（付記項４） 前記観察光軸を変更する手段は、左右の光学系全体の姿勢の動作であることを特徴とする付記項１に記載の立体視内視鏡。 (Additional Item 4) The stereoscopic endoscope according to Additional Item 1, wherein the means for changing the observation optical axis is an operation of a posture of the entire left and right optical systems.
（付記５） 立体視観察用の１対の光軸を有する２眼の第１の立体視用光学系を備えた本体と、
この本体に設けられた挿入部着脱部と、
前記挿入部着脱部に着脱可能に装着された状態で生体組織に挿入可能で、立体視観察用の１対の光軸を有する第２の立体視用光学系が内蔵された細長い挿入部と、
前記挿入部が前記挿入部着脱部に連結された状態で前記第２の立体視用光学系の光軸が前記第１の立体視用光学系の光軸にそれぞれ合わせられ、前記挿入部が前記挿入部着脱部から取り外された状態で前記第１の立体視用光学系の光軸を移動させて前記第１の立体視用光学系の光軸を互いに交差するように移動させる光軸移動機構と
を具備することを特徴とする立体視観察装置。
(Supplementary Note 5) A main body including a first stereoscopic optical system for two eyes having a pair of optical axes for stereoscopic observation;
An insertion portion attaching / detaching portion provided in the main body,
An elongate insertion part that is inserted in a living tissue in a state of being detachably attached to the insertion part attachment / detachment part, and that includes a second stereoscopic optical system having a pair of optical axes for stereoscopic observation;
The optical axis of the second stereoscopic optical system is aligned with the optical axis of the first stereoscopic optical system in a state where the insertion part is connected to the insertion part attaching / detaching part, and the insertion part is An optical axis moving mechanism that moves the optical axis of the first stereoscopic optical system so that the optical axes of the first stereoscopic optical system cross each other while being removed from the insertion section attaching / detaching section. A stereoscopic observation apparatus comprising:
１０…立体視観察装置、１２…観察装置本体（グリップ部）、１４…挿入部ユニット、１４ａ…挿入部、１４ｂ…装着部１６…第１の立体視用光学系、１８…カバーガラス、２０…全反射プリズム、２２…正立化プリズム、２８…結像レンズ、３０…撮像素子、３８…第２の立体視用光学系、４０…対物レンズ、４４…プリズム、４６…第３のリレーレンズ、５０…挿入部着脱部、５０ａ…雌体、５４…光軸移動機構、５６…プリズム座、５６ａ…固定部、５６ｂ…バネ支持部、５６ｃ…テーパピン受部、５８ａ…第１のバネ、５８ｂ…第２のバネ、６０…テーパピン、６２…台座、６４…連結棒
DESCRIPTION OF
Claims (4)
生体組織に挿入可能で、立体視観察用の１対の光軸を有する第２の立体視用光学系が内蔵された細長い挿入部の基端部を前記挿入部着脱部に着脱可能に連結するとともに、
前記挿入部が前記挿入部着脱部に連結された状態で前記第２の立体視用光学系の光軸が前記第１の立体視用光学系の光軸にそれぞれ合わせられ、前記挿入部が前記挿入部着脱部から取り外された状態で前記第１の立体視用光学系の光軸を移動させて前記第１の立体視用光学系の光軸を互いに交差するように移動させる光軸移動手段を前記本体に設けたことを特徴とする立体視観察装置。 An insertion portion attaching / detaching portion is provided on a main body having a first stereoscopic optical system for two eyes having a pair of optical axes for stereoscopic observation,
A base end portion of an elongated insertion portion that can be inserted into a living tissue and has a second optical system for stereoscopic vision having a pair of optical axes for stereoscopic observation is detachably connected to the insertion portion attachment / detachment portion. With
The optical axis of the second stereoscopic optical system is aligned with the optical axis of the first stereoscopic optical system in a state where the insertion part is connected to the insertion part attaching / detaching part, and the insertion part is Optical axis moving means for moving the optical axis of the first stereoscopic optical system so as to cross each other while moving the optical axis of the first stereoscopic optical system in a state of being removed from the insertion section attaching / detaching section. A stereoscopic observation apparatus characterized by comprising:
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