JP5090807B2 - 手術用顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
[外観構成]
まず、この発明の第1の実施形態に係る手術用顕微鏡装置の外観構成について説明する。この実施形態に係る手術用顕微鏡装置は、従来と同様に(図15参照)、支柱2、第1アーム3、第2アーム4、駆動装置5、術者用顕微鏡6、助手用顕微鏡7及びフットスイッチ8とを含んで構成される。
図3、図4は、手術用顕微鏡装置1の光学系の構成を表している。ここで、図3は助手用顕微鏡7側から見た図であり、図4は術者側から見た図である。なお、この実施形態において、上下、左右、前後等の方向は、特に言及しない限り術者側から見た場合の方向とする。
観察光学系30は、図4に示すように左右一対設けられている。左側の観察光学系30Lを左観察光学系と呼び、右側の観察光学系30Rを右観察光学系と呼ぶ。符号OLは左観察光学系30Lの観察光軸を示し、符号ORは右観察光学系30Rの観察光軸を示す。左右の観察光学系30L、30Rは、対物レンズ15の光軸Oを挟むようにして形成されている。
照明光学系20は、図3に示すように、照明光源21、光ファイバ21a、出射口絞り26、コンデンサレンズ22、照明野絞り23、スリット板24、コリメータレンズ27及び照明プリズム25を含んで構成される。
手術用顕微鏡装置1の制御系の構成を説明する。図7に示すブロック図は、手術用顕微鏡装置1の制御系の構成の一例を表している。
手術用顕微鏡装置1の制御系は、制御部60を中心として構成される。制御部60は、手術用顕微鏡装置1の各部を制御する。また、制御部60は、各種のデータ処理を実行する。
観察光解析部61は、被手術眼Eによる照明光の反射光(観察光)の検出結果に基づいて、観察光の形態を表す情報(形態情報)を求める。観察光は、撮像素子56aにより検出される。観察光解析部61は、撮像素子56aから入力される信号を解析することにより形態情報を求める。なお、この実施形態では、2種類の形態情報(輝度分布、断面形状)について説明するが、これらのうちの一方のみを用いるように構成してもよい。
輝度分布演算部62は、形態情報の一例として、観察光の輝度分布を求める。前述のように、撮像素子56aは、観察光を検出すると、各光検出素子による検出値や各光検出素子の座標値を含む撮影データを制御部60に入力する。輝度分布演算部62は、この検出値や座標値に基づいて輝度画像を生成する。この処理は、従来と同様に行うことができる。この輝度画像は、観察光の輝度分布、つまり観察光の断面における光の強度分布を表現している。
断面形状演算部63は、形態情報の一例として、観察光の断面形状を求める。ここで、観察光の断面形状とは、観察光の進行方向に直交する断面における光束の形状を意味する。
記憶部66は、制御部60が実行する処理に供される各種のデータが記憶されている。特に、記憶部66には、許容範囲情報Dが予め記憶されている。以下、許容範囲情報Dについて説明する。記憶部66は、この発明の「記憶手段」の一例である。
輝度分布判断部64は、輝度分布演算部62により取得された観察光の輝度分布の適否を判断する。より具体的には、輝度分布判断部64は、観察光の輝度分布が許容範囲情報Dに示す許容範囲に含まれるか判断する。この処理は、観察光の輝度分布の形状と、輝度分布許容範囲情報に示す許容範囲とを比較することで実行できる。輝度分布判断部64は、この発明の「判断手段」の一例である。
断面形状判断部65は、断面形状演算部63により取得された観察光の断面形状の適否を判断する。より具体的には、断面形状判断部65は、観察光の断面形状が許容範囲情報Dに示す許容範囲に含まれるか判断する。この処理は、観察光の断面形状と、断面形状許容範囲情報に示す許容範囲とを比較することで実行できる。断面形状判断部65は、この発明の「判断手段」の一例である。
変位演算部67は、輝度分布判断部64により観察光の輝度分布が不適正と判断されたときに、前置レンズ13の変位を演算する。前置レンズ13の変位は、対物レンズ15の光軸Oに沿う方向における変位である。また、この変位は、変位方向と変位量を含むベクトル量である。なお、この変位方向及び変位量は、それぞれ、制御部60による前置レンズ13の移動方向及び移動量に対応する。
手術用顕微鏡装置1の動作について説明する。図12に示すフローチャートは、被手術眼Eに対する光学系の位置合わせに関する、手術用顕微鏡装置1の動作の一例を表している。
手術用顕微鏡装置1の作用及び効果について説明する。
この発明に係る手術用顕微鏡装置の第2の実施形態について説明する。この実施形態では、光学系の変位の演算方法について特に詳しく説明する。なお、以下に説明する変位の演算方法は、前述した第1の実施形態(変位演算部67)にも適用可能である。
この実施形態に係る手術用顕微鏡装置は、第1の実施形態の手術用顕微鏡装置1と同様の光学系を有する(図1〜図6参照)。この光学系には、照明光学系20、観察光学系30及び前置レンズ13が含まれる。特に、この実施形態の手術用顕微鏡装置は、第1の実施形態と同様に、所定形状(矩形)の断面を有する照明光を被手術眼に投射するようになっている。また、図13は、この実施形態の手術用顕微鏡装置の制御系の構成の一例を表している。以下、第1の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を用いることにする。
図13に示す手術用顕微鏡装置80は、第1の実施形態と同様の制御部60を有する。この実施形態の制御部60には、観察光解析部61、記憶部66及び変位演算部67が設けられている。
参照情報Rは、光学系の変位を演算する処理で利用される。参照情報Rには、垂直変位参照情報と水平変位参照情報が含まれている。垂直変位参照情報は、前置レンズ13の垂直方向(対物レンズ15の光軸Oの方向)への変位を演算する処理において参照される。水平変位参照情報は、光学系の水平方向(光軸Oに直交する方向)への変位を演算する処理において参照される。
変位演算部67には、前置レンズ13の変位や光学系の変位を演算する。変位演算部67は、この発明の「演算手段」の一例である。垂直変位演算部68と水平変位演算部69が設けられている。
垂直変位演算部68は、観察光の輝度分布に基づいて前置レンズ13の変位を求める。この変位は、前置レンズ13の移動方向及び移動量に相当する。
水平変位演算部69は、観察光の断面形状に基づいて光学系の変位を求める。この変位は、光学系の移動方向及び移動量に相当する。
手術用顕微鏡装置80の動作について説明する。図14に示すフローチャートは、被手術眼Eに対する光学系の位置合わせに関する、手術用顕微鏡装置80の動作の一例を表している。
手術用顕微鏡装置80は、観察光の輝度分布に基づいて前置レンズ13の垂直方向への変位を演算し、この変位に基づいて前置レンズ13の位置合わせを自動的に行う。このとき、観察光の輝度分布の形状が基準分布形状になるように(少なくともこれに近づくように)前置レンズ13の位置が変更される。
以上に説明した手術用顕微鏡装置は、この発明を実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜に施すことが可能である。
前置レンズや光学系の変位の演算方法の変形例を説明する。まず、前置レンズ13の変位の演算方法の変形例を説明する。
上記の実施形態や変形例では、前置レンズ13や光学系の移動方向及び移動量の双方を求める構成について説明したが、それらの一方のみを求めるように構成してもよい。その求め方は、上記の実施形態や変形例に説明した通りである。
5 駆動装置
8 フットスイッチ
10 鏡筒部
13 前置レンズ
15 対物レンズ
20 照明光学系
21 照明光源
30 観察光学系
60 制御部
61 観察光解析部
62 輝度分布演算部
63 断面形状演算部
64 輝度分布判断部
65 断面形状判断部
66 記憶部
67 変位演算部
68 垂直変位演算部
69 水平変位演算部
175 駆動部
E 被手術眼
Claims (15)
- 対物レンズを介して被手術眼に照明光を投射する照明光学系と、前記被手術眼による前記照明光の反射光を前記対物レンズを介して接眼レンズに導く観察光学系と、前記対物レンズと前記被手術眼との間に配置される前置レンズと、を含む光学系と、
前記光学系を移動させる駆動手段と、
前記観察光学系により導かれる前記反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される前記反射光の断面パターンが所定の基準パターンになるように、前記被手術眼に対する前記光学系の相対位置を前記駆動手段に変更させる制御手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡装置。 - 前記照明光学系は、所定形状の断面を有する光を前記照明光として投射し、
前記制御手段は、前記検出手段による前記反射光の検出結果に基づいて前記反射光の断面パターンを求める解析手段を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記解析手段は、前記反射光の断面における輝度分布を前記断面パターンとして求める、
ことを特徴とする請求項2に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記所定の基準パターンは、前記照明光の前記所定形状に対応する輝度の基準分布形状であり、
前記駆動手段は、前記対物レンズの光軸方向に前記前置レンズを移動させる第1駆動機構を含み、
前記制御手段は、前記反射光の輝度分布の形状が前記基準分布形状になるように前記第1駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項3に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記制御手段は、前記基準分布形状に基づく輝度分布の許容範囲を予め記憶する記憶手段と、前記反射光の輝度分布が前記許容範囲に含まれるか判断する判断手段とを含み、前記許容範囲に含まれると判断されるように前記第1駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項4に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記照明光の断面の前記所定形状は矩形であり、
前記基準分布形状は矩形パルス状である、
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記駆動手段は、前記対物レンズの光軸方向に前記前置レンズを移動させる第1駆動機構を含み、
前記制御手段は、前記反射光の輝度分布に基づいて前記前置レンズの移動方向及び/又は移動量を求める演算手段を含み、前記移動方向及び/又は前記移動量に基づいて前記第1駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項3に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記制御手段は、前記解析手段により前記反射光の輝度分布が取得された後に、前記第1駆動機構を制御して前記前置レンズを移動させ、
前記検出手段は、前記前置レンズの移動後に、前記照明光の反射光を検出し、
前記解析手段は、該反射光の検出結果に基づいて新たな輝度分布を求め、
前記演算手段は、前記移動前の輝度分布と前記新たな輝度分布とを比較して前記前置レンズの移動方向及び/又は移動量を求める、
ことを特徴とする請求項7に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記解析手段は、前記反射光の断面形状を前記断面パターンとして求める、
ことを特徴とする請求項2に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記所定の基準パターンは、前記照明光の前記所定形状に対応する基準断面形状であり、
前記駆動手段は、前記対物レンズの光軸に直交する方向に前記光学系を移動させる第2駆動機構を含み、
前記制御手段は、前記反射光の断面形状が前記基準断面形状になるように前記第2駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項9に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記制御手段は、前記基準断面形状に基づく断面形状の許容範囲を予め記憶する記憶手段と、前記反射光の断面形状が前記許容範囲に含まれるか判断する判断手段とを含み、前記許容範囲に含まれると判断されるように前記第2駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項10に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記照明光の断面の前記所定形状は矩形であり、
前記基準断面形状は矩形である、
ことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記駆動手段は、前記対物レンズの光軸に直交する方向に前記光学系を移動させる第2駆動機構を含み、
前記制御手段は、前記反射光の断面形状と前記基準断面形状とに基づいて前記光学系の移動方向及び/又は移動量を求める演算手段を含み、前記移動方向及び/又は前記移動量に基づいて前記第2駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項10に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記照明光の断面の前記所定形状は矩形であり、
前記基準断面形状は矩形であり、
前記演算手段は、前記反射光の断面形状の重心位置を求め、前記重心位置から当該断面形状の四辺のそれぞれまでの距離を求め、前記反射光の断面形状における二組の対向する二辺について、各組の二辺までの距離が等しくなるような前記光学系の移動方向及び/又は移動量を求める、
ことを特徴とする請求項13に記載の手術用顕微鏡装置。 - 前記制御手段は、前記解析手段により前記反射光の断面形状が取得された後に、前記第2駆動機構を制御して前記光学系を移動させ、
前記検出手段は、前記光学系の移動後に、前記照明光の反射光を検出し、
前記解析手段は、該反射光の検出結果に基づいて新たな断面形状を求め、
前記演算手段は、前記移動前の断面形状と前記新たな断面形状とを比較して前記光学系の移動方向及び/又は移動量を求める、
ことを特徴とする請求項13に記載の手術用顕微鏡装置。
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