JPH06261913A - 手術用顕微鏡の立体映像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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安価な手術用顕微鏡
の立体映像装置を提供する。 【構成】第１及び第２のアーム４，６、鏡体アーム８を
介して架台２に３次元的に回動自在に枢支された鏡体１
０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が取付け
られている。これらＴＶカメラは、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３Ｄコンバ
ータ２４に接続されており、第１及び第２のＴＶカメラ
によって撮像された患部の像は、３Ｄコンバータを介し
て３Ｄモニタ２８上に写し出される。３Ｄコンバータ
は、液晶ドライバ３０を介して円偏光形液晶偏光板３２
を制御可能であると共に、スーパーインポーズ回路２６
を介して３Ｄモニタ上に介助方向を示すカーソル表示を
スーパーインポーズ可能に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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の立体映像装置に関する。

【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】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、このような弊害を除去するため
になされ、その目的は、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安価
な手術用顕微鏡の立体映像装置を提供することにある。

【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、本発明は、観察対象物を観察可能な鏡体の観
察光路上に配置された撮像手段と、この撮像手段を介し
て撮像された前記観察対象物の像を立体的に表示するモ
ニタとを有する手術用顕微鏡の立体映像装置において、
前記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可能な
相対位置識別手段と、

【００１３】この相対位置識別手段から出力された前記
相対位置識別信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観
察者の相対位置を演算して、その演算結果信号を出力す
る相対位置演算手段と、

【００１４】この相対位置演算手段から出力された前記
演算結果信号に基づいて、前記モニタ上に、前記鏡体に
対する前記観察者の相対位置を表示する相対位置表示手
段とを備えている。

【００１５】

【作用】モニタには、撮像手段によって観察対象物の像
が立体的に表示されており、このモニタを観察している
観察者の鏡体に対する相対位置は、相対位置識別手段に
よって相対位置識別信号として出力される。

【００１６】相対位置演算手段は、相対位置識別手段か
ら出力された相対位置識別信号に基づいて、鏡体に対す
る観察者の相対位置を演算して、その演算結果信号を出
力する。相対位置表示手段は、相対位置演算手段から出
力された演算結果信号に基づいて、モニタ上に、鏡体に
対する観察者の相対位置を表示する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例に係る手術用顕
微鏡の立体映像装置について、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３
８，４０に導光される。第１及び第２の変倍レンズ３
８，４０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５
６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出力
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２
８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〜５
４ｇ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１
９０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の立
体映像装置は、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の立体映像装置を提供する
ことができる。次に、本発明の第２の実施例に係る手術
用顕微鏡の立体映像装置について、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３
ＤＴＶ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６
２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Ｔ
Ｖ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２
０，２２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、３
Ｄ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８
８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〜８
２ｇ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、その右側下部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の立体映像装置について、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３８，４
０を介して対応する第１及び第２のビームスプリッタ１
０２，１０４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１３
２には、第１ないし第７の超音波受信部１３４ａ〜１３
４ｇ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１３
４ａ〜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１
３４ｃ〜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１
４４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１
４８（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４２，４
４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３
Ｄ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〜１３４
ｇ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１５２，１
５４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〜１３
４ｇ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格に表
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１
０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】本発明は、観察対象物を観察可能な鏡体
の観察光路上に配置された撮像手段と、この撮像手段を
介して撮像された観察対象物の像を立体的に表示するモ
ニタとを有する手術用顕微鏡の立体映像装置に適用され
たものであり、モニタを観察している観察者の鏡体に対
する相対位置を識別して、その相対位置識別信号を出力
可能な相対位置識別手段と、この相対位置識別手段から
出力された相対位置識別信号に基づいて、鏡体に対する
観察者の相対位置を演算して、その演算結果信号を出力
する相対位置演算手段と、この相対位置演算手段から出
力された演算結果信号に基づいて、モニタ上に、鏡体に
対する観察者の相対位置を表示する相対位置表示手段と
を備えている。

【０１１３】このため、相対位置識別手段から出力され
た相対位置識別信号に基づいて、相対位置表示手段を作
動させることによって、観察対象物の立体映像が写し出
されているモニタ上に鏡体に対する観察者の相対位置を
表示させることができる。

【０１１４】この結果、観察者は、モニタ上に表示され
た鏡体に対する観察者の相対位置を確認するだけで、簡
単に、術者に対する介助方向を認識することができるた
め、迅速な介助を行うことが可能となると共に、観察方
向と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。

【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の立
体映像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の立
体映像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の立
体映像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。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【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５
６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。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０９

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察対象物を観察可能な鏡体の観察光路
   上に配置された撮像手段と、この撮像手段を介して撮像
   された前記観察対象物の像を立体的に表示するモニタと
   を有する手術用顕微鏡の立体映像装置において、 前記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可能な
   相対位置識別手段と、 この相対位置識別手段から出力された前記相対位置識別
   信号に基づいて、前記鏡体に対する前記観察者の相対位
   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、 この相対位置演算手段から出力された前記演算結果信号
   に基づいて、前記モニタ上に、前記鏡体に対する前記観
   察者の相対位置を表示する相対位置表示手段とを備えて
   いることを特徴とする手術用顕微鏡の立体映像装置。