JPH04324409A - 手術用顕微鏡 - Google Patents

手術用顕微鏡

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JPH04324409A
JPH04324409A JP9445591A JP9445591A JPH04324409A JP H04324409 A JPH04324409 A JP H04324409A JP 9445591 A JP9445591 A JP 9445591A JP 9445591 A JP9445591 A JP 9445591A JP H04324409 A JPH04324409 A JP H04324409A
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switch
surgical microscope
pseudo
section
operating
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Kuniaki Kami
邦彰 上
Yoshihiro Kosaka
小坂 芳広
Hideyuki Adachi
英之 安達
Seiji Yamaguchi
山口 征治
Koichi Umeyama
梅山 広一
Eiichi Fuse
栄一 布施
Michio Sato
道雄 佐藤
Masakazu Nakamura
雅一 中村
Yasuto Tanaka
靖人 田中
Takashi Fukaya
孝 深谷
Kiyotaka Matsuno
清孝 松野
Katsuya Suzuki
克哉 鈴木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は操作性を向上した手術用
顕微鏡に関する。
【0002】
【従来技術】近年、顕微鏡の観察下で手術を行う手術用
顕微鏡により、精密な手術を行うことが可能になってい
る。手術用顕微鏡における操作は術者が術部から目を離
さないで行えることが理想的であり、従来はフットスイ
ッチにより、手術用顕微鏡を制御していた。
【0003】しかし、手術の高度化に伴い、操作部が増
加してきたため、フットスイッチでは制御できなくなっ
た。最近では、マウススイッチとか多機能ハンドル、あ
るいは特開昭62ー166312号に開示されているよ
うに、音声認識装置による制御などが開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、音声認識装
置については、認識率が十分でないとか応答性が低いな
どの点でまだ問題があり、他のスイッチとかハンドルに
ついても、術者の操作し易い位置に配置することが困難
となり、使いずらいという欠点があった。
【0005】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、術者が術部から目を離さないで操作することの
できるなど操作性の良い手術用顕微鏡を提供することを
目的とする。
【0006】
【問題点を解決する手段及び作用】本発明は、支持体に
支持され、対物光学系及び接眼光学系を介して被検体を
拡大観察可能な手術用顕微鏡本体を有する手術用顕微鏡
において、前記手術用顕微鏡本体を駆動する駆動手段と
、前記駆動手段の駆動を制御するスイッチ手段と、前記
スイッチ手段に対応する図形を観察視野内に表示する表
示手段と、前記表示手段に表示された図形を選択的に操
作する操作手段と、前記操作手段の位置を検出する位置
検出手段と、前記位置検出手段の位置信号に基づいて前
記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備えることに
より、観察視野内に術者が操作しようとする操作手段に
対応する図形を表示でき、術者はこの観察視野内の図形
を選択することによって、実際に操作手段を選択したの
と同様の動作を行わせることができる。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図1ないし図3は本発明の第1実施例に
係り、図1は第1実施例における制御部のブロック構成
を示し、図2は手術用顕微鏡本体の光学系の構成を示し
、図3は手術用顕微鏡の観察視野内に擬似的操作スイッ
チなどが表示されることを示す。
【0008】図2に示すように第1実施例の手術用顕微
鏡1は手術用顕微鏡本体2と、この手術用顕微鏡本体2
を制御する制御手段およびこの制御手段を動作させるた
めの電源を供給する電源手段とを備えた制御・電源部3
とから構成される。
【0009】上記手術用顕微鏡本体2は、図示しない鏡
筒の先端内に径の大きい対物レンズ4が取り付けられ、
この対物レンズ4による像は該対物レンズ4の光軸から
ずれ、かつこの光軸に平行に配置された変倍レンズ5a
、5bで拡大され、それぞれハーフプリズム6a、6b
に入射される。
【0010】各ハーフプリズム6a、6bを透過した光
は結像レンズ7a、7bによりそれぞれ、結像され、さ
らに接眼レンズ8a、8bによりそれぞれ拡大され、術
者の各目9a、9bを通して、網膜上に術部10などの
観察対象部位の観察対象像が結像され、立体的に視認で
きるようになっている。
【0011】上記ハーフプリズム6a、6bに対向して
それぞれリレーレンズ11a、11bが配置され、制御
・電源部3から出力されるコンピュータグラフィック像
(CG像と略記)を表示するモニタ12a、12bのC
G像などをハーフプリズム6a、6bに導く。モニタ1
2a、12bのCG像はハーフプリズム6a、6bで一
部が反射され、ハーフプリズム6a、6bを透過した光
と同様に結像レンズ7a、7b及び接眼レンズ8a、8
bを経て術者により、立体的に視認できるようになって
いる。従って、術者の観察視野は図3に示すように観察
対象像と共に、モニタ12a、12bのCG像が畳重し
て現れることになる。
【0012】上記手術用顕微鏡本体2の鏡筒は図示しな
い微動調整機構を設けた可動アームを介してスタンドな
どの支持体に取り付けられ、例えば微動調整機構を駆動
することによって、2次元的に移動することができるし
、スタンドへの取付機構を駆動して上下に移動すること
ができる。さらに、鏡筒の一部をその光軸方向に移動し
てフォーカシングとかズーミングなども行うことができ
る。これらは、複数のスイッチから選択することによっ
て、その機構を動作させることができる。また選択され
たスイッチに対応する機構はハンドル部を調整して任意
のズーミング値などに設定することができるようになっ
ている。
【0013】本実施例では、これらの機能を観察視野内
に擬似的にスイッチおよびハンドルを表示できるように
し、それらを観察視野内の擬似的操作部材にて選択する
ことによって、操作できるようにしている。
【0014】術者の手13の位置を検出するために、超
音波位置センサ(B)14bが手13に設けられると共
に、この超音波位置センサ(B)14bの位置を検出す
る超音波位置センサ(A)14aが設けられ、この位置
センサ(A)14aの出力は制御・電源部3に入力され
、前記超音波位置センサ(B)14bの位置に相当する
観察視野内の適宜位置にCG像が現れるようにモニタ1
2a、12bにCG像を表示するようにしている。
【0015】例えば、図3に示すように観察視野内には
複数の擬似的スイッチ15と擬似的操作ハンドル16と
これら擬似的スイッチ15と擬似的操作ハンドル16を
選択するための擬似的スイッチ/ハンドル操作部材17
とが観察されるようになる。この擬似的スイッチ/ハン
ドル操作部材17は例えば手に類似した形状のCG像で
あり、手13を動かすことによって、その手13の位置
に応じ、この擬似的スイッチ/ハンドル操作部材17が
移動し、任意の擬似的スイッチ15または擬似的操作ハ
ンドル16を選択できるようになっている。
【0016】この擬似的スイッチ/ハンドル操作部材1
7を移動し、任意の擬似的スイッチ15または擬似的操
作ハンドル16の位置に設定すると、制御・電源部3は
選択された擬似的スイッチ15または擬似的操作ハンド
ル16に対応する制御信号を発生し、この制御信号に応
じて手術用顕微鏡本体2の微動調整機構などを選択でき
、選択された機構を駆動することができるようになって
いる。
【0017】図1はこの制御・電源部3における制御部
18の構成を示す。位置センサ(A)14a及び位置セ
ンサ(B)14bの出力は位置検出回路21に入力され
、この位置検出回路21は手13の位置を検出して、対
応する擬似的スイッチ/ハンドル操作部材17の位置を
求め、その出力は画像合成回路22に入力されると共に
、スイッチ機能制御回路23に入力される。
【0018】画像合成回路22はスイッチ表示回路24
で発生される擬似的スイッチ15及び擬似的操作ハンド
ル16のCG像と擬似的スイッチ/ハンドル操作部材1
7のCG像を合成し、モニタ12a、12b(図1では
モニタ手段12で代表している。)に表示する。
【0019】上記スイッチ機能制御回路23は選択され
た擬似的スイッチ15または擬似的操作ハンドル16の
機能を発揮させるための選択信号を発生する回路で、こ
の制御回路23の選択信号は主制御部25に入力される
。この主制御部25は入力された選択信号に対応して、
選択された擬似的スイッチ15または擬似的操作ハンド
ル16の機能を発揮させる制御信号を手術用顕微鏡駆動
回路26に出力し、手術用顕微鏡本体2の状態を擬似的
スイッチ15または擬似的操作ハンドル16の選択に応
じて、ズーミング機構などの制御を行うことができる。
【0020】なお、擬似的操作ハンドル16は、例えば
擬似的スイッチ/ハンドル操作部材17が上側に設定さ
れた場合と下側に設定された場合とで上/下、右/左(
移動の場合)、大/小(ズーミングなどの場合)に一定
速度などで対応する機構を駆動するようにしている。
【0021】この第1実施例によれば、術者は観察視野
内にある擬似的スイッチ15または擬似的操作ハンドル
16を手13の動きとともに移動する擬似的スイッチ/
ハンドル操作部材17で選択することによって、所望と
する機構を駆動制御できる。つまり、術部10近くにあ
る擬似的スイッチ15または擬似的操作ハンドル16を
操作できるので、手術の邪魔にならないで使い易い操作
手段を実現できる。
【0022】また、術者は観察視野を観察した状態で、
各種スイッチなどの操作を行うことができるので、使い
易い手術用顕微鏡を実現できる。つまり、従来ではスイ
ッチなどを操作する場合には接眼部から目を離さなけれ
ばならなかったのに対し、この実施例ではそれが不要に
なるので、時間短縮とか疲労軽減することが可能となり
、使い易い手術用顕微鏡を実現できる。また、実際のス
イッチなどの空間的大きさに関係なく、対応する図形で
視野内に配置でき、視野内でそれらを単に選択するば対
応するスイッチなどを実際に操作したのと同様の動作を
行わせることができる。
【0023】また、従来の手術用顕微鏡では操作部を実
際に操作するため、操作部の近辺は不潔になり易かった
が、この実施例では単に手13を動かすのみで実際のス
イッチなどに対応する図形を選択できるので、操作部の
近辺を清潔に保持することも可能になる。さらに、術者
の好みにより、スイッチなどの配置をモニタ上で自由に
変えることができて便利である。さらに、表示するスイ
ッチなどの大きさもかえることができる。
【0024】また、移植などで、手術用顕微鏡を大きく
移動させるときには、スイッチ類を引きずっていたが、
この実施例ではこれを解決できる。また、従来では術者
が立って手術をしたり、座って手術をしたり、術者によ
る術枝の違いにより専用のスイッチが必要であったが、
そのような専用のスイッチを設ける必要がない。
【0025】図4ないし図6は本発明の第2実施例に係
り、図4は第2実施例における手術用顕微鏡本体の光学
系の構成を示し、図5は第2実施例における制御部のブ
ロック構成を示し、図6は手術用顕微鏡の観察視野内に
擬似的操作スイッチなどが表示されることを示す。
【0026】図4に示す第2実施例の手術用顕微鏡は、
図2において結像レンズ7bと接眼レンズ8bとの間に
透過性のLED32が配置され、ハーフプリズム6a、
6b及びモニタ12a、12bを用いていない。このL
ED32は、制御・電源部33によって制御される。ま
た、この実施例では足34に位置センサ14bが取り付
けられ、この足34の位置を検出するために板状の位置
センサ14aが配置されている。
【0027】また、足34には機械的スイッチとして圧
力センサ35が取り付けてある。図5に示すようにこの
実施例における制御部36は図1において、さらに圧力
センサ35の出力が画像合成回路22と、主制御部25
に入力されるようになっている。
【0028】また、この実施例では観察視野には図6に
示すように長方形の擬似的操作スイッチ37及び矢印状
の擬似的スイッチ操作部材38が現れるようにLED3
2の各素子の点滅を制御する。複数の長方形の擬似的操
作スイッチ37は色を変えて表示されるようになってい
る。
【0029】その他の構成は第1実施例と同様であり、
その説明を省略する。この実施例では、観察視野にLE
D32により擬似的操作スイッチ37が現れるようにす
るとともに、術者の足34に取り付けた位置センサ34
bとこの位置センサ34bの位置を検出する位置センサ
34aにより、その位置に対応する視野内のある位置に
LED32によるCG像で擬似的スイッチ操作部材38
が配置されるようにしる。
【0030】足34を動かして、この足34を動きに応
じて擬似的スイッチ操作部材38を動かし、選択しよう
とする擬似的操作スイッチ37の位置に動かした状態で
足34を下に押し、圧力センサ35のスイッチONさせ
ると、擬似的スイッチ操作部材38で選択された擬似的
操作スイッチ37が選択されたことが主制御部25に伝
えられ、その擬似的操作スイッチ37に対応する機構が
駆動されるようになる。この実施例は第1実施例よりも
低コストで同様の機能を実現できる。なお、この実施例
ではハンドルを示していないが、同様に設けることがで
きる。
【0031】図7及び図8は本発明の第3実施例に係り
、図7は第3実施例における手術用顕微鏡本体の光学系
の構成を示し、図8は手術用顕微鏡の観察視野内に擬似
的操作スイッチなどが表示されることを示す。この実施
例は手術用顕微鏡の操作スイッチを観察視野内に表示し
、術具により操作できるようにしたものである。
【0032】図7に示すようにこの実施例は、図4にお
いて、さらに他方の結像レンズ7aと接眼レンズ8aと
の間にもLED42が配置されている。また、この実施
例では術具43に位置センサ14bを取付、その位置を
位置センサ14aで検出するようにしている。この実施
例における制御部の構成は図1と基本的に同じであるの
で省略している。
【0033】2つのLED32、42を設けているので
、図8に示すように観察視野には立体的に擬似的操作ス
イッチ37が現れるようにできる。また、この実施例で
は擬似的にスイッチ操作部材を表示しないで、実際の術
具43で操作できるようにしているので使い易い。この
実施例の作用効果は第1実施例とほぼ同様のものとなる
【0034】図9ないし図13は本発明の第4実施例に
係り、図9は第4実施例における持針器の操作部の構成
を示し、図10は保持部近傍の構成を示し、図11はエ
アスプリングの構成を示し、図12は動作部の構成を示
し、図13は制御部のブロック構成を示す。
【0035】手術用顕微鏡における手術針などの術具に
対しては精密な位置決めなどが必要になり、この実施例
はそのような用途に適した器具としての持針器に関する
ものである。
【0036】図9に示すように持針器の操作部51は外
箱52に収納された内箱53内に第1の移動台54が収
納され、この第1の移動台54にさらに第2の移動台5
5がエアスプリング56を介して取り付けられている。 内箱53はX軸方向に延出されたガイド軸57を介して
外箱52に移動自在に取り付けられ、さらに第1の移動
台54はX軸に直交するY軸方向に延出されたガイド軸
58を介して内箱53に移動自在に取り付けられている
【0037】また、内箱53はX軸方向に延びるエアス
プリング59を介して外箱52に弾性的に連結され、さ
らに第1の移動台54はY軸方向に延びるエアスプリン
グ61を介して内箱53に弾性的に連結されている。
【0038】上記第2の移動台55には図10に示すよ
うに回転軸62がXY平面に直交する上方(Z軸方向)
に突出し、外枠63が中心軸の回り(Qで示す)で回転
自在に取り付けられ、この外枠63にはさらに内枠64
が収納されている。この内枠64内に保持台65を介し
て術者が操作するための保持部66が取り付けられてい
る。
【0039】上記外枠63はエアスプリング67を介し
て第2の移動台55に弾性的に連結されている。内枠6
4には回転軸68が突設され、この回転軸68の回り(
Pで示す)で回転自在に外枠63に取り付けられ、エア
スプリング69を介してこの外枠63に弾性的に連結さ
れている。上記保持台65には回転軸71が突設され、
この回転軸71の回り(Oで示す)で回転自在に内枠6
4に取り付けられ、エアスプリング72を介してこの内
枠64に弾性的に連結されている。
【0040】上記保持台65の上端側には軸73が突設
され、この軸73に保持部66の基端が取り付けられ、
この保持部66の対向する内面にエアスプリング74が
取り付けられている。この保持部66は挟み込む方向に
移動可能で、またOPQの回りに角度変更も可能である
【0041】各エアスプリング(例えば56)は図11
に示すようにハウジング76と、このハウジング76内
に嵌合するピストン棒77と、ハウジング76及びピス
トン棒77に設けた支持端78、79とからなり、ハウ
ジング76とピストン棒77に囲まれた空間にエア流入
出口80を経て図示しないポンプから空気を流入出する
ことで、引っ張りバネと圧縮バネとして機能し、またそ
のバネ力量も調整可能である。
【0042】図12は動作部を示し、持針器81は角度
変更部82により、OPQの回りで角度変更が自在で、
この角度変更部82さらに移動部83に連結されている
。そして、操作部51のXYZ、OPQ及び挟み込みに
相応して、図示しない動力源であるモータと、図示しな
い伝達部材であるワイヤにより、持針器81が動作する
【0043】操作部51には相対移動する部分の片側に
スケールを印刷し、もう片側にフォトディテクタを配置
してあり、移動量を算出でき、それに相応する量だけ動
作部を移動させる。動作部が術部と接し、抵抗力を発生
すると、モータの電流値が増加するので、それに相応す
る抵抗力をエアスプリングを制御して操作部51に発生
させる。この抵抗力により術者は術部の情報、例えば硬
さ、伸び、捻れなどを感じとれるようになっている。
【0044】図13は持針器81の動作部を電気的、メ
カ的に制御する制御部の構成を示し、保持部駆動量検出
部91の出力は信号処理部92の保持信号処理回路93
に入力され、保持信号が生成され、持針器駆動部94を
介して持針器81を駆動する。またX方向移動量検出部
95と、Y方向移動量検出部96と、Z方向移動量検出
部97の各出力は軸移動信号処理回路98に入力され、
軸移動信号が生成され、X方向駆動部101、Y方向駆
動部102、Z方向駆動部103を介して持針器81を
駆動する。
【0045】さらに、O方向移動量検出部104と、P
方向移動量検出部105と、Q方向移動量検出部106
の各出力は回転移動信号処理回路107に入力され、回
転移動信号が生成され、O方向駆動部108、P方向駆
動部109、Q方向駆動部110を介して持針器81を
駆動するようになっている。
【0046】図14は第4実施例の持針器81を手術用
顕微鏡に設けたものを示す。手術用顕微鏡本体121の
鏡体122の両側には支持部材をそれぞれ介して操作部
51が取り付けられ、各操作部51の前方に動作部が形
成されている。そして、各操作部51の頂部の保持部6
6を操作することによって、移動部83、角度変更部8
2を介して持針器81を動作でき、術部123を処置す
ることができる。
【0047】動作部は持針器81や剪刀となっており、
微小血管の吻合が可能である。この実施例の操作部51
と動作部の関係を図15を用いて説明する。角度変更部
82の例であるが、操作部材131と第1の円盤132
をワイヤ133でつなぎ、動作部材134と第2の円盤
135をワイヤ136でつないでいる。両円盤132、
135とも軸の回りで回転可能で、図示しないねじりコ
イルバネで結合されている。
【0048】上記第1の円盤132の外周にはギアが形
成されており、このギアは径の小さいギア137と噛合
し、このギア137はトーションバー138を介してア
クチュエータ139に連結されている。
【0049】操作部材131の移動量は、直接機械的に
動作部材134の移動量になるが、術部で抵抗を発生す
ると、前記ねじりコイルバネが巻きあがり/もどり回転
ずれを発生する。この回転ずれを補正する方向に第1の
円盤132を強制的にアクチュエータ139で移動させ
、操作部材131により大きな操作抵抗を発生させるよ
うになる。 ◎ 上記アクチュエータ139はステッピングモータと逆転
防止をするためのウオーム&ウオームホイールを含む減
速機を用いる。操作抵抗はトーションバー138により
与えられる。この例は第4実施例よりも良くなる。
【0050】図16は第5実施例の変形例を示す。手術
用顕微鏡本体141にはテレビカメラの結像レンズ14
2a、142b及び撮像素子143a、143bが取り
付けられ、制御・電源部144を介してモニタ145に
撮像素子143a、143bで撮像した像を表示し、術
部146を立体観察できるようにしてある。
【0051】上記手術用顕微鏡本体141は、図2に示
すものと基本的に同一であり、同符号で示す。この変形
例ではハーフプリズム6a、6bは変倍レンズ5a、5
b側からの光を分岐し、術部146の像を結像レンズ1
42a、142bを介して撮像素子143a、143b
に結像する。図16では術部146はミラー147で反
射された後、対物レンズ4側に導かれている。
【0052】また、この変形例では持針器81は角度変
更部82及び屈曲された棒部材148を介して移動部8
3と連結され、移動部83は制御・電源部149とケー
ブルを介して接続されている。この制御・電源部149
はさらにケーブルを介して操作部51と接続され、保持
部66を操作することによって、持針器81を遠隔的に
操作できるようになっている。図16では通常では手術
が不可能に近い裏側の術部146を手術している状態を
示す。
【0053】この変形例は上述の実施例と同様に遠隔的
に操作できるともに、手元が雑然としていないので、処
置しやすい。また、例えば東京・大阪間で手術すること
もできる。また、裏側の手術も可能である。(勿論、直
視できる部分の手術も可能である。)◎さらに、マシニ
ングセンタのように、持針器、剪刀などに変えられるよ
うにすれば、術具の持ち変えが不要になる。
【0054】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、顕微
鏡本体を駆動する駆動手段の駆動を制御するスイッチ手
段に対応する図形を観察視野内に表示し、その図形を選
択することによって、実際にスイッチ手段を選択したの
と同様に駆動手段を駆動するようにしてあるので、実際
のスイッチ手段などの空間的大きさなどに左右されるこ
となく、操作しやすい観察視野内での選択操作で所望と
する動作を行わせることができ、操作性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例における制御部の構成を示
すブロック図。
【図2】第1実施例における手術用顕微鏡本体の光学系
の構成図。
【図3】手術用顕微鏡の観察視野内に擬似的操作スイッ
チなどが表示されることを示す説明図。
【図4】本発明の第2実施例における手術用顕微鏡本体
の光学系の構成図。
【図5】第2実施例における制御部の構成を示すブロッ
ク図。
【図6】手術用顕微鏡の観察視野内に擬似的操作スイッ
チなどが表示されることを示す説明図。
【図7】本発明の第3実施例における手術用顕微鏡本体
の光学系の構成図。
【図8】手術用顕微鏡の観察視野内に擬似的操作スイッ
チなどが表示されることを示す説明図。
【図9】本発明の第4実施例における持針器の操作部を
示す斜視図。
【図10】持針器の保持部を示す斜視図。
【図11】エアスプリングの構成を示す断面図。
【図12】動作部の構成を示す斜視図。
【図13】制御部の構成を示すブロック図。
【図14】本発明の第5実施例の手術用顕微鏡を示す正
面図。
【図15】操作部と動作部の関係を示す斜視図。
【図16】第5実施例の変形例の手術用顕微鏡を示す構
成図。
【符号の説明】
1…手術用顕微鏡 2…手術用顕微鏡本体 3…制御・電源部 4…対物レンズ 8a、8b…接眼レンズ 12a、12b…モニタ 14a、14b…位置センサ 15…擬似的操作スイッチ 16…擬似的操作ハンドル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  支持体に支持され、対物光学系及び接
    眼光学系を介して被検体を拡大観察可能な手術用顕微鏡
    本体を有する手術用顕微鏡において、前記手術用顕微鏡
    本体を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動を制御
    するスイッチ手段と、前記スイッチ手段に対応する図形
    を観察視野内に表示する表示手段と、前記表示手段に表
    示された図形を選択的に操作する操作手段と、前記操作
    手段の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手
    段の位置信号に基づいて前記スイッチ手段を制御する制
    御手段と、を備えたことを特徴とする手術用顕微鏡。
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