JPH07116172A - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 術前に音声辞書の登録作業を行う際にマスク
及びドレープ等の影響を考慮せずに登録作業ができるた
め、術前の準備作業を大幅に短縮することができるボイ
スコントローラを有する手術用顕微鏡を提供することに
ある。 【構成】 電動焦点調整機構制御部２２ａ，電動ズーム
機構制御部２２ｂ等の電動駆動部を有し、前記電動駆動
部の少なくとも一つの操作入力を音声で行うボイスコン
トローラ８を有する手術用顕微鏡において、マイクロホ
ン１１を介してボイスコントローラ８に入力される音声
の特定の周波数成分の強調を行う音声特徴補正回路１８
を設けたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、医療分野に使用さ
れ、操作入力を音声で行うボイスコントローラを有する
手術用顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、手術手法や手術用具の発達に伴
い、微細な患部の手術であるいわゆるマイクロサージャ
リが頻繁に行われるようになってきた。マイクロサージ
ャリには、例えば脳神経外科手術や整形・形成外科手術
に例をみるように、術部を拡大観察するための手術用顕
微鏡が用いられている。マイクロサージャリでは、術者
はハサミ、ピンセット、メス等の手術用機材の他に、フ
ットスイッチにより操作を行うバイポーラや電気メス等
の手術用器機も使用することがあり、そのような場合に
は術者の両手両足が塞がっていることが多い。

【０００３】さらに、手術用顕微鏡の倍率変更、焦点調
整、鏡体移動等の操作入力も、通常フットスイッチで行
うため、フットスイッチの数が増加することになり、手
術中に各種フットスイッチの操作を迅速かつ的確に行う
ことが困難になるという問題が生じていた。

【０００４】また、手術用顕微鏡が高機能化するに従っ
て操作すべきフットスイッチの接点数が増加して、フッ
トスイッチと手術用顕微鏡本体をつなぐ信号線が増加す
るにともない、前記フットスイッチと手術用顕微鏡本体
をつなぐケーブルが固くなり、フットスイッチの設置位
置の自由度が少なくなり、術者が自然な姿勢で手術を行
えなくなるといった問題も生じていた。

【０００５】そこで、従来フットスイッチで行っていた
手術用顕微鏡の各操作入力を、術者等が発する音声に基
づき、音声認識によって各駆動部を自動制御する事がで
きるボイスコントローラで行いたいというニーズが高ま
ってきている。

【０００６】ボイスコントローラに内蔵される音声認識
装置には、音声認識を行う前に、予め使用者が音声認識
装置のメモリに当該使用者の操作指示語の標準パターン
データを登録しておく特定話者方式と、予め数十人分の
操作指示語のサンプルから抽出した標準パターンデータ
を音声認識装置のＲＯＭに書き込んでおき、使用者が登
録する必要のない不特定話者方式が一般に知られてい
る。

【０００７】しかし、上述したような手術環境下で使用
されるボイスコントローラには、高い信頼性と安全性が
要求され、かつ操作指示語の語数も十数語と少ないた
め、比較的高認識率が得易い特定話者方式の音声認識装
置が主に用いられている。

【０００８】また、音声認識装置の認識手段は一般に予
め登録されている複数の操作指示語の標準パターンデー
タと、マイクロホンから入力された操作指示音声のパタ
ーンデータを比較し、各パターンデータ間の類似度ポイ
ントを単純類似度法等の類似度法を用いて算出して、最
も類似度（類似度ポイント）の高いパターンデータを持
つ操作指示語に対応する操作指示データを出力するもの
が知られている。

【０００９】しかし、使用者が発声する操作指示語の発
声音は常に一定とは限らず、同一の発声者による発声音
であっても、その日の体調や気分等の不安定要因により
当該発声音の標準パターンデータ登録時と比較して、そ
の発声音の音声特徴に微妙な変化が生じることが少なく
ない。そのため、入力されていた標準パターンデータと
の間の類似度が低くなり、認識率の低下を招く恐れがあ
った。これを避けるためには、適当な時期に標準パター
ンデータの再登録を行う必要があり、好ましくはボイス
コントローラを使用する直前に標準パターンデータの再
登録を行えば、高い認識率が得られる。このような音声
認識装置を手術用顕微鏡に応用した例としては、特開昭
６２−１６６３１２号公報や米国特許第４９８９２５３
号明細書等に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、手術用顕微
鏡を使用する場合、術者が鏡体の移動等のために顕微鏡
に触れる可能性があるため、手術用顕微鏡を清潔な状態
にしておく必要がある。このような場合、一般的にはド
レープと呼ばれる使い捨ての滅菌されたカバーで顕微鏡
の鏡体部分を覆って、術者が手術中に触れそうな部分を
清潔に保つ方法が用いられている。さらに、術者は衛生
上マスクを着用して手術を行う事は常識となっている。

【００１１】また、手術用顕微鏡用のボイスコントロー
ラに操作指示語を入力するためのマイクロホンは、主に
滅菌上の問題から鏡体に固定されている場合が多い。従
って、手術中にボイスコントローラを用いて手術用顕微
鏡を操作する場合、術者が発した操作指示音声はマスク
及びドレープを通してマイクロホンに入力される。従っ
てマイクロホンに入力された音声は、術者が実際に発声
した音声に対して高域が減衰された状態となり、ひいて
は作成される音声パターンデータも実際に発声した音声
に対して異なったものとなる。

【００１２】従って、手術中に高認識率を得るために
は、マスク及びドレープの影響を考慮して、実際の手術
中と同じ条件で標準パターンデータの登録を行う事が不
可欠である。しかし、例えば脳神経外科の手術等を考え
た場合、手術用顕微鏡を使用する前に患部にアプローチ
するための開頭作業等があり、その間に誤って手術用顕
微鏡を不潔にしてしまう事を避けるために、手術用顕微
鏡を手術に導入する直前にドレープを装着する事が多
い。

【００１３】そのため、手術中のドレープ装着後に全て
の操作指示語に対する標準パターンデータの登録を行う
事が考えられるが、手術中に登録作業を行う事は手術の
流れを止める事となり、煩わしい作業である。また、手
術時間の増大といった事も考えられ、患者の負担を考慮
しても好ましい方法とはいえない。また、手術前に標準
パターンデータの登録のためだけにマスク及びドレープ
を装着するのも非常に煩わしい作業であった。

【００１４】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、標準パターンデータ
登録時にドレープやマスクによる音声特徴の変化を考慮
することなく、正確にボイスコントロールできる手術用
顕微鏡を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は前記
目的を達成するために、少なくとも一つの電動駆動部を
有し、前記電動駆動部の少なくとも一つの操作入力を音
声で行うボイスコントローラを有する手術用顕微鏡にお
いて、前記ボイスコントローラに入力される音声の特定
の周波数成分の強調を行う音声特徴補正回路を設けたこ
とにある。

【００１６】術者は、術前に操作指示語の標準パターン
データの登録作業を行い、マスク及びドレープ等の影
響、つまりマスク及びドレープによる音声特徴の変化を
考慮せずに登録作業ができ、術前の準備作業を短縮でき
るようにしたことにある。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図面に基づいて
説明する。図１〜図４は第１の実施例を示し、図１は手
術用顕微鏡の全体図、図２は手術用顕微鏡の鏡体部の拡
大斜視図、図３はボイスコントローラのブロック図、図
４は音声特徴補正回路のブロック図である。

【００１８】図１に示すように、手術用顕微鏡１の鏡体
２は架台３の上端部に枢着されたアーム部４の自由端に
取り付けられている。アーム部４は、手術室の床面を移
動可能な架台３に対して軸Ａの周りに回動可能に保持さ
れた第１アーム５と、この第１アーム５に対して軸Ｂの
周りに回動可能であり、かつ軸Ｂを有する連結部材６に
対して軸Ｃ（紙面に垂直方向）の周りに回動可能な第２
アーム７とから構成される。さらに、第２アーム７の自
由端には鏡体２が軸Ｄ周りに回動可能に取り付けられて
いる。これにより、鏡体２は３次元空間の所望位置に移
動する事ができる。

【００１９】また、鏡体２には図示しない電動焦点調整
機構及び電動ズーム機構（いずれも図示しない）が内蔵
されており、これら電動焦点調整機構及び電動ズーム機
構の各駆動制御部は、前記架台３に内蔵されている。更
に、架台３の側面にはボイスコントローラ８が取り付け
られている。

【００２０】図２に示すように、鏡体２は立体視のため
の図示しない一対の光学系と双眼の鏡筒９を有してお
り、術者が患部を立体的に観察することができる構成に
なっている。鏡体２の側面にはマイクアーム１０の一端
が取り付けられている。マイクアーム１０の他端には、
操作指示語を入力するための指向性を有するマイクロホ
ン１１が取り付けられている。マイクロホン１１は、図
示しないケーブルによって前記ボイスコントローラ８に
接続されている。

【００２１】次に、図３に示すボイスコントローラ８の
ブロック図について説明する。マイクロホン１１は、ボ
イスコントローラ８に内蔵された増幅回路１３を介して
スイッチ１４に接続されている。スイッチ１４は登録用
音声の入力と認識用音声の入力の切り換えを行ってお
り、登録用音声側の接点Ａは信号処理回路１５を介して
辞書メモリ１６に接続されている。更に辞書メモリ１６
は、音声認識装置１７に接続されている。スイッチ１４
の認識音声側の接点Ｂは音声特徴補正回路１８及び信号
処理回路１９を介して前記音声認識装置１７に接続され
ている。

【００２２】前記音声特徴補正回路１８には、図４に示
すようなＯＰアンプの周波数特性を用いたハイパスフィ
ルタ６０やある周波数のみを減衰させる複数のノッチフ
ィルタ６１₁ 〜６１_n が内蔵されており、予め定められ
た周波数のみを減衰させ、相対的に高域を強調したアン
プを構成している。

【００２３】前記音声認識装置１７は、インターフェー
ス回路２０に接続されている。また、インターフェース
回路２０は図示しないＣＰＵを内蔵している。インター
フェース回路２０は架台３に内蔵された電動焦点調整機
構制御部２２ａ及び電動ズーム機構制御部２２ｂの各駆
動制御部に接続されている。

【００２４】次に、前述のように構成された手術用顕微
鏡用ボイスコントローラの作用について説明する。術者
は、術前にボイスコントローラ８に設置されているスイ
ッチ１４を登録用音声側の接点Ａに接続し、操作指示語
の標準パターンデータの登録作業を行う。このとき、術
者はマスクをする必要はなく、また手術用顕微鏡１を図
示しないドレープで覆う必要もない。術者の発声した操
作指示語の登録用音声はマイクロホン１１で集音され電
気信号に変換されて、ボイスコントローラ８に内蔵され
た増幅回路１３に入力される。

【００２５】増幅回路１３で増幅された音声信号はスイ
ッチ１４を介して信号処理回路１５に入力され、周波数
分析が行われ、標準パターンデータが作成される。この
標準パターンデータは、辞書メモリ１６に入力され記憶
される。このとき、辞書メモリ１６に入力される標準パ
ターンデータは、マスクやドレープを装着しない状態の
音声をもとに作成されたものである。この作業を以下に
示す全ての操作指示語に対して行う。但し、命令コード
とはそれに対応する操作指示語を音声認識装置１７が認
識した場合に、音声認識装置１７から図示しないＣＰＵ
に出力されるコードナンバーである。

【００２６】 命令コード 操作指示語 操作指示語の意味 （１） フォーカスアップ ：電動焦点調整機構を上方に駆動する （２） フォーカスダウン ：電動焦点調整機構を下方に駆動する （３） ズームイン ：電動ズーム機構を拡大方向に駆動する （４） ズームアウト ：電動ズーム機構を縮小方向に駆動する （５） ストップ ：各駆動部の動作を停止させる 次に、手術中の認識作業に関して説明する。手術用顕微
鏡１を手術に導入する直前に、術者は手術用顕微鏡１の
オリエンテーションを決定し、それにあわせてマスクア
ーム１０を変形させてマイクロホン１１が術者の口元に
来るように設定する。また、術者はボイスコントローラ
８に設置されているスイッチ１４を認識用音声側の接点
Ｂに接続し、操作指示語の認識用音声の入力を行う。

【００２７】ところで、術者は前述のように手術中はマ
スクを着用しており、手術用顕微鏡１は前記図示しない
ドレープで覆われているため、術者の発声する操作指示
語の認識用音声は、マスク及びドレープを介してマイク
ロホン１１に入力される事になる。マイクロホン１１に
入力された操作指示語の認識用音声は、増幅回路１３で
増幅された後、スイッチ１４を介して音声特徴補正回路
１８に入力される。

【００２８】音声特徴補正回路１８に入力された認識用
音声は、前述したフィルタ回路による高域強調処理によ
りマスク及びドレープによって減衰した音声の高域が強
調され、マスク着用及びドレープ装着による音声特徴の
変化を除外される。このようにして補正された認識用音
声は、信号処理回路１９により周波数分析されてパター
ンデータが作成され、音声認識装置１７に入力される。

【００２９】音声認識装置１７は、入力されたパターン
データの類似度ポイントを辞書メモリ１６に登録されて
いる全ての標準パターンデータに対して演算し、最も類
似度ポイントの高い標準パターンデータに対応する命令
コードをインターフェース回路２０の図示しないＣＰＵ
に出力する。例えば、発声された操作指示語が「ズーム
イン」であったとすると、それに対応する命令コード
「（３）」が前記図示しないＣＰＵに出力される。前記
図示しないＣＰＵは、命令コード「（３）」を受け取る
と、架台３にその命令コードに対応した制御信号を出力
する。すなわち、命令コード「（３）」に対応する図示
しない電動ズーム機構に対するアップ信号を架台３に内
蔵された電動ズーム機構制御部２２ｂに出力する。これ
により、図示しない電動ズーム機構駆動制御部は、アッ
プ方向に駆動される。

【００３０】以上述べた作用は、操作指示語「フォーカ
スアップ」・「フォーカスダウン」及び「ズームアウ
ト」に関しても同様である。以上のように、本実施例に
よれば、音声認識時にボイスコントローラ８に入力され
るマスク及びドレープを通過した認識用音声の音声信号
は、ボイスコントローラ８に内蔵された音声特徴補正回
路１８においてマスク及びドレープにより減衰された音
声成分が強調される。したがって、信号処理回路１９で
作成される認識用音声のパターンデータはマスク及びド
レープの影響を自動的に除去されたものであるため、標
準パターンデータ登録時にマスク及びドレープを装着し
て実施する手間が省かれ、大幅に作業の効率化を図るこ
とができる。

【００３１】図５及び図６は第２の実施例を示し、第１
の実施例と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略
する。図５は本実施例における鏡体部の拡大斜視図、図
６はボイスコントローラのブロック図を示している。

【００３２】図５〜図７に示すように、本実施例におけ
る手術用顕微鏡１の第２アーム７の自由端にはＸＹ駆動
装置４１を介して鏡体３０が取り付けられており、鏡体
３０を前後左右の４方向に微動することができる。ま
た、ＸＹ駆動装置４１の制御部２２ｃは架台３に内蔵さ
れている。

【００３３】鏡体３０の正面には単一指向性のマイクロ
ホン３１が取り付けられており、鏡体３０の背面にも同
様の単一指向性のマイクロホン３２が取り付けられてい
る。また、鏡体３０には複数の術者が正面及び背面より
同一の視野で術部を立体観察するためのいわゆる対向型
の鏡筒３３が取り付けられている。マイクロホン３１及
びマイクロホン３２は、図示しないケーブルによって架
台３の側面に取り付けられたボイスコントローラ３３に
入力されている。

【００３４】次に、図６に示すボイスコントローラ３３
のブロック図について説明する。マイクロホン３１及び
３２は、各々ボイスコントローラ３３に内蔵された増幅
回路３４及び３５に接続されている。増幅回路３４の出
力は、リレー３６のノーマルクローズ端子（以下、Ｎ．
Ｃ．端子という）に接続されている。また、増幅回路３
５の出力は２系統に分割されており、ひとつは遅延回路
４０を介してリレー３６のノーマルオープン端子（以
下、Ｎ．Ｏ．端子という）に接続されている。増幅回路
３５のもう一方の出力は、音声検知回路３７に入力され
ており、音声検知回路３７の出力は、リレー３６のコイ
ル側に接続されている。また、音声検知回路３７は、イ
ンターフェース回路３９に接続されている。

【００３５】リレー３６のＯＵＴ端子はスイッチ１４に
接続されており、スイッチ１４は登録用音声入力用の接
点Ａ及び認識用音声入力用の接点Ｂを有している。登録
用音声入力用の接点Ａは、音声特徴補正回路３８に接続
されている。音声特徴補正回路３８は、ＯＰアンプの周
波数特性を用いた図７に示すようなローパスフィルタ６
２及び複数のノッチフィルタ６３₁ 〜６３_n が内蔵され
ており、予め定められた周波数のみを減衰させ、相対的
に低域を強調して、通常の音声信号にマスク及びドレー
プの影響を付加した信号を作成する構成となっている。

【００３６】音声特徴補正回路３８は、信号処理回路１
５を介して辞書メモリ１６に接続されており、辞書メモ
リ１６は音声認識装置１７に接続されている。次に認識
用音声入力用の接点Ｂは、信号処理回路１９を介して音
声認識装置１７に接続されている。音声認識装置１７
は、インターフェース回路３９に接続されており、イン
ターフェース回路３９は、架台３に内蔵されたＸＹ駆動
装置４１の制御部２２ｃに接続されている。インターフ
ェース回路３９には図示しないＣＰＵが内蔵されてい
る。更に、インターフェース回路３９は音声検知回路３
７にも接続されている。

【００３７】次に、前述のように構成された手術用顕微
鏡用ボイスコントローラの作用について説明する。初め
に術者は、ボイスコントローラ３３に設置されたスイッ
チ１４を登録用接点Ａに切り換え、操作指示語の標準パ
ターンデータの登録作業を行う。まず、術者は鏡体３０
の正面側（マイクロホン３１が設置されている側）から
登録作業を行う。このとき、術者はマスクをする必要は
なく、また手術用顕微鏡全体を図示しないドレープで覆
う必要もない。

【００３８】術者の発声した操作指示語の登録用音声は
マイクロホン３１において集音され、その音響信号はボ
イスコントローラ３３に内蔵された増幅回路３４におい
て増幅され、リレー３６のＮ．Ｃ．端子に出力される。
リレー３６のコイル側の端子には何も入力されないの
で、Ｎ．Ｃ．端子がそのまもＯＵＴ端子に接続されてい
る。従って、増幅回路３４から出力された音響信号は、
リレー３６を通過してスイッチ１４に入力される。

【００３９】スイッチ１４は登録用接点Ａに設定されて
いるので、入力された音響信号は音声特徴補正回路３８
に入力される。入力された音響信号は、音声特徴補正回
路３８において前述したフィルタ回路により相対的に低
域を中心に強調処理され、通常の音響信号に疑似的にマ
スク及びドレープの影響を付加した信号が作成される。
音声特徴補正回路３８で補正された音響信号は、信号処
理回路１５で周波数分析され、標準パターンデータが作
成される。この作業を以下に示す全ての操作指示語に対
して行う。

【００４０】 命令コード 操作指示語 操作指示語の意味 （６） フォワード 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を前方に動 かす （ＸＹ駆動装置を鏡体の背面方向に動かす） （７） バックワード 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を手前に動 かす （ＸＹ駆動装置を鏡体の正面方向に動かす） （８） ライト 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を右に動か す （ＸＹ駆動装置を鏡体正面から向かって右に動 かす） （９） レフト 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を左に動か す （ＸＹ駆動装置を鏡体正面から向かって左に動 かす） （５） ストップ 各駆動部の動作を停止させる 辞書メモリ１６のマイクロホン３１に対応する図示しな
い領域に格納される。

【００４１】次に、術者は鏡体３０の背面側（マイクロ
ホン３２が設置されている側）から登録作業を行う。術
者の発声した操作指示語の登録用音声はマイクロホン３
２において集音され、その音響信号はボイスコントロー
ラ３３に内蔵された増幅回路３５に入力される。増幅回
路３５に入力された音響信号は、増幅された後、２系統
に分割される。一方の音響信号は遅延回路４０に入力さ
れ、もう一方の音響信号は音声検知回路３７に入力され
る。遅延回路４０に入力された音響信号は、ある一定時
間経過した後にリレー３６のＮ．Ｏ．端子に入力され
る。

【００４２】音声検知回路３７は、増幅回路３５からの
音響信号レベルが、予め設定したあるしきい値を超えた
場合、即座にリレー３６のコイル側にリレー駆動信号を
出力し、インターフェース回路３９に内蔵された図示し
ないＣＰＵに音声検知信号を出力する。リレー駆動信号
及び音声検知信号は、インターフェース回路３９に内蔵
された図示しないＣＰＵより音声検知回路３７に解除信
号が入力されるまで出力され続ける。

【００４３】リレー３６は、コイル側にリレー駆動信号
が入力されると接点がＮ．Ｃ．端子からＮ．Ｏ．端子に
切り替わる。従って、遅延回路４０からの音響信号の出
力は、リレー３６及びスイッチ１４を通過して音声特徴
補正回路３８に入力される。図示しないＣＰＵは、音声
検知信号を受け取ると、音声認識装置１７を介して辞書
メモリ１６に対し、メモリ領域をマイクロホン３２に対
応する図示しない領域に切り換える。音声特徴補正回路
３８に入力された音響信号は、マイクロホン３１から入
力された音響信号と同様の処理を施され、通常の音響信
号に疑似的にマスク及びドレープの影響を付加した信号
が作成され、信号処理回路１５で周波数分析され、標準
パターンデータが作成される。作成された標準パターン
データは、辞書メモリ１６に入力される。

【００４４】インターフェース回路３９に内蔵された図
示しないＣＰＵは、辞書メモリ１６に一語分の標準パタ
ーンデータが登録されたことを検出すると、音声検知回
路３７に対し標準パターンデータが登録されたことを検
出すると、音声検知回路３７に対して解除信号を出力す
る。

【００４５】音声検知回路３７は解除信号を受け取る
と、リレー３６へ出力されているリレー駆動信号を停止
するため、リレー３６の接点はＮ．Ｏ．端子からＮ．
Ｃ．端子に切り替わり、マイクロホン３１からの音声入
力が可能となる。更にこのとき、辞書メモリ１６のメモ
リ領域もマイクロホン３１に対応する図示しない領域に
切り換えられる。この作業を以下に示す全ての操作指示
語に対して行う。

【００４６】 命令コード 操作指示語 操作指示語の意味 （６） フォワード 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を前方に動 かす （ＸＹ駆動装置を鏡体の背面方向に動かす） （７） バックワード 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を手前に動 かす （ＸＹ駆動装置を鏡体の正面方向に動かす） （８） ライト 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を右に動か す （ＸＹ駆動装置を鏡体正面から向かって右に動 かす） （９） レフト 鏡体の正面に立つ術者から見て鏡体を左に動か す （ＸＹ駆動装置を鏡体背面から向かって左に動 かす） （５） ストップ 各駆動部の動作を停止させる このように、マイクロホン３１及び３２を切り換えるこ
と無しに、各マイクロホン３１，３２に対応する操作指
示語のマスク及びドレープを装着した状態での標準パタ
ーンが作成され、登録される。

【００４７】次に、手術中の認識作業に関して説明す
る。まず、術者はボイスコントローラ３３に設置されて
いるスイッチ１４を認識用音声側の接点Ｂに接続し、操
作指示語の認識用音声の入力を行う。このとき、通常術
者は鏡体３０の正面より観察を行うため、認識用音声が
入力されるのはマイクロホン３１である。また、術者は
手術中にマスクを着用しており、手術用顕微鏡本体もド
レープにより覆われているため、術者の発声する操作指
示語の認識用音声は、マスク及びドレープを介してマイ
クロホン３１に入力される。従って、マイクロホン３１
で集音され、増幅回路３４で増幅された音響信号は、マ
スク及びドレープの影響により高域が減衰され、相対的
に低域が強調された信号になっている。リレー３６の接
点は、Ｎ．Ｃ．端子に接続されているため、増幅回路３
４から出力された音響信号は、リレー３６及びスイッチ
１４を介して信号処理回路１９に入力される。信号処理
回路１９において音響信号は周波数分析されて、パター
ンデータが作成される。作成されたパターンデータは、
音声認識装置１７に入力される。

【００４８】音声認識装置１７は、信号処理回路１９よ
り認識用音声のパターンデータを入力すると、単純類似
度法を用いて辞書メモリ１６に格納されている各操作指
示語のマイクロホン３１に対応する領域に格納されてい
る全ての標準パターンデータと認識用音声のパターンデ
ータの類似度を演算し、最も類似度ポイントの高い標準
パターンデータに対応する命令コードをインターフェー
ス回路３９の図示しないＣＰＵに出力する。

【００４９】すなわち、鏡体３０の正面側にいる術者か
ら向かって右方向に鏡体３０を移動するための操作指示
語「ライト」と入力したとすると、音声認識装置１７か
らインターフェース回路３９に内蔵された前記図示しな
いＣＰＵに対して命令コード（３）が出力される。前記
図示しないＣＰＵは、受け取った命令コード（３）に対
応する制御信号を架台３に内蔵された制御部２２ｃに出
力し、ＸＹ駆動装置４１が鏡体３０の正面側から向かっ
て右方向に駆動される。

【００５０】次に、術者が患部を反対側から観察するた
めに、手術用顕微鏡を鏡体３０の背面側から音声を用い
て操作する場合、術者の発声した操作指示語の認識用音
声はマイクロホン３２において集音され、その音響信号
はボイスコントローラ３３に内蔵された増幅回路３５に
入力される。マイクロホン３２で集音され、増幅回路３
５で増幅された音響信号は、マスク及びドレープの影響
により高域が減衰され、相対的に低域が強調された信号
になっている。

【００５１】このとき、登録用音声をマイクロホン３２
から入力した場合と同様に、増幅回路３５から出力され
る音響信号は２系統に分割されて、遅延回路４０及び音
声検知回路３７に入力される。従って音声検知回路３７
よりリレー３６に対してリレー駆動信号が出力され、リ
レー３６の接点がＮ．Ｏ．端子に切り替わるため、遅延
回路４０から出力された音響信号はリレー３６を通して
スイッチ１４に入力される。

【００５２】また、音声検知回路３７は、インターフェ
ース回路３９に内蔵された図示しないＣＰＵに対して音
声検知信号を出力する。前記図示しないＣＰＵは音声検
知信号を受け取ると、音声認識装置１７を介して辞書メ
モリ１６のメモリ領域をマイクロホン３２に対応する図
示しない領域に切り換える。スイッチ１４に入力された
音響信号は、認識用接点Ｂを介して信号処理回路１９に
入力され、パターンデータが作成される。作成されたパ
ターンデータは、音声認識装置１７に入力される。

【００５３】音声認識装置１７は、信号処理回路１９よ
り認識用音声のパターンデータを入力すると、単純類似
度法を用いて辞書メモリ１６に格納されている各操作指
示語のマイクロホン３２に対応する領域に格納されてい
る全ての標準パターンデータと認識用音声のパターンデ
ータの類似度を演算し、最も類似度ポイントの高い標準
パターンデータに対応する命令コードをインターフェー
ス回路３９の図示しないＣＰＵに出力する。すなわち、
鏡体３０の背面側にいる術者からの図示しないＣＰＵに
出力する。すなわち、鏡体３０の背面側にいる術者から
向かって右方向に鏡体３０を移動するための操作指示語
「ライト」と入力したとすると、音声認識装置１７から
インターフェース回路３９に内蔵された前記図示しない
ＣＰＵに対して命令コード（４）が出力される。前記図
示しないＣＰＵは、受け取った命令コード（４）に対応
する制御信号を架台３に内蔵された制御部２２ｃに出力
し、ＸＹ駆動装置４１が鏡体３０の背面側から向かって
右方向に、すなわち鏡体正面方向からは向かって左方向
に駆動される。また、図示しないＣＰＵは、音声検知回
路３７に対して解除信号を出力するため、音声検知回路
３７から出力されているリレー駆動信号は解除され、従
ってリレー３６の接点はＮ．Ｃ．端子に切り替わる。

【００５４】また、二人の術者が鏡体３０の正面側と背
面側の両方から同時に命令音声を発声した場合では、リ
レー３６の接点がＮ．Ｏ．端子に接続されるため、マイ
クロホン３２からの入力のみ可能となる。従って、マイ
クロホン３１とマイクロホン３２の優先度は、マイクロ
ホン３２の方が高くなっている。

【００５５】以上述べてきたように、本実施例によれ
ば、マスク及びドレープを装着することにより相対的に
減衰される音響信号の特徴を、予め標準パターンデータ
の登録時に入力される音声に自動的に付加することによ
り、標準パターンデータ登録作業をマスク及びドレープ
を装着して実施する手間が省かれ、第１の実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００５６】また、本実施例によれば、鏡体の正面側及
び背面側の任意の方向より、マイクロホンを切り換える
ことなく同時に音声により手術用顕微鏡を操作すること
ができる。更に、鏡体の正面側及び背面側より音声入力
を行う場合、操作指示語と駆動方向の組み合わせを自動
的に組み替えるため、術者が鏡体のどの方向から観察し
ているかを意識しながら手術を行う必要がない。

【００５７】図８〜図１０は第３の実施例を示し、第１
及び第２の実施例と同一構成部分は同一符号を付して説
明を省略する。図８は本実施例における手術用顕微鏡の
全体図、図９はフットスイッチの拡大斜視図、図１０は
本実施例における主要部のブロック図を示す。

【００５８】図８に示すように手術用顕微鏡１のアーム
部４の自由端にはＸＹ駆動装置４１を介して鏡体２が取
り付けられている。第１及び第２の実施例と同様に、鏡
体２に内蔵された電動焦点調整機構の制御部２２ａ、電
動ズーム機構の制御部２２ｂ及びＸＹ駆動装置４１の制
御部２２ｃは架台３に内蔵されている。

【００５９】手術用顕微鏡１の架台３にはフットスイッ
チ５０が接続されている。フットスイッチ５０は、図示
しない電動焦点調整機構用のアップ・ダウン用スイッチ
５１・５２、図示しない電動ズーム機構用のアップ・ダ
ウン用スイッチ５３・５４、およびＸＹ駆動装置４１の
駆動用のジョイスティックスイッチ５５を有している。
ジョイスティックスイッチ５５はＸＹ駆動装置４１を前
後左右の４方向に駆動するために４つの接点を有してい
るので、フットスイッチ５０全体としては８個の接点を
有していることになる。

【００６０】ジョイスティックスイッチ５５の４つの接
点は、５５ａ（Ｘ軸の＋方向）・５５ｂ（Ｙ軸の＋方
向）・５５ｃ（Ｘ軸の−方向）・５５ｄ（Ｙ軸の−方
向）であり、スイッチ５１〜５４と併せてフットスイッ
チ５０に内蔵されたインターフェース回路５６に入力さ
れている。

【００６１】インターフェース回路５６には図示しない
４ビットＣＰＵが内蔵されており、各スイッチ５１〜５
５の８つの接点が接続されている。また、前記図示しな
い４ビットＣＰＵはインターフェース回路５６に内蔵さ
れた図示しない信号入出力部及び６本のケーブルを介し
て手術用顕微鏡１の架台３に内蔵された制御回路５７に
接続されている。前記６本のケーブルの内訳は、図示し
ない４ビットＣＰＵの信号線４本及びＣＰＵの電源線２
本である。また、架台３の側面に取り付けられたボイス
コントローラ８も、前記制御回路５７に接続されてい
る。

【００６２】制御回路５７には図示しない８ビットＣＰ
Ｕが内蔵されており、フットスイッチ５０及びボイスコ
ントローラ８からの信号線が当該８ビットＣＰＵの図示
しない信号入力部に接続されており、各駆動部制御回路
２２ａ〜２２ｃへの信号線が当該８ビットＣＰＵの図示
しない信号出力部に接続されている。

【００６３】次に、前述のように構成された手術用顕微
鏡の作用について説明する。術者は、ボイスコントロー
ラ８及びフットスイッチ５０のいずれを使用しても手術
用顕微鏡１の各駆動部を操作することができる。すなわ
ち、術者はフットスイッチ５０に配置された４つのプッ
シュ式スイッチ５１〜５４及びジョイスティックスイッ
チ５５を用いて、鏡体２に内蔵された図示しない電動焦
点調整機構・図示しない電動ズーム機構及びＸＹ駆動装
置４１を制御することができる。ボイスコントローラ８
により上記各駆動部を制御できるのは第１の実施例と同
様である。

【００６４】インターフェース回路５６に内蔵されてい
る図示しない４ビットＣＰＵは、フットスイッチ５０に
内蔵された８つの接点５１〜５５ｄを、４つの接点ずつ
２群に分割して時系列的に常時監視している。前記図示
しない４ビットＣＰＵは、前記８つの接点のいずれも操
作されていない場合、命令コード（００００）₂ を架台
３に内蔵された制御回路５７に出力している。但し、
（ ）₂ は２進数を表している。

【００６５】また、術者がフットスイッチ５０に設けら
れたいずれかのスイッチを操作した場合、８個の接点の
信号（すなわち８ビットの信号）を４ビットの信号にエ
ンコードして、術者の操作に対応する命令コードとして
制御回路５７に出力する。ちなみに、前記図示しない４
ビットＣＰＵに入力される８ビット信号は、各々のビッ
トが各スイッチの接点５１〜５５ｄのオン／オフに対応
している。すなわち、各ビットに対応する接点がオンさ
れていればそのビットは１、接点がオフであればそのビ
ットは０となる。

【００６６】術者がフットスイッチ５０に設置された各
スイッチを操作する組み合わせ・フットスイッチ５０に
設けられた各接点と前記８ビット信号の組み合わせ・前
記８ビット信号が前記図示しない４ビットＣＰＵによっ
て４ビット信号にエンコードされた結果の一例を以下に
示す。

【００６７】・操作なし （００００００００）₂ … （００００）₂ ・電動焦点調整機構のアップ （０００００００１）₂ … （０００１）₂ ・電動焦点調整機構のダウン （００００００１０）₂ … （００１０）₂ ・電動ズーム機構のアップ （０００００１００）₂ … （００１１）₂ ・電動ズーム機構のダウン （００００１０００）₂ … （０１００）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｘ＋）方向への駆動 （０００１００００）₂ … （０１０１）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｘ−）方向への駆動 （００１０００００）₂ … （０１１０）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｙ＋）方向への駆動 （０１００００００）₂ … （０１１１）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｙ−）方向への駆動 （１０００００００）₂ … （１０００）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｘ＋）方向及び（Ｙ＋）方向の中間
方向への駆動 （０１０１００００）₂ … （１００１）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｘ＋）方向及び（Ｙ−）方向の中間
方向への駆動 （１００１００００）₂ … （１０１０）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｘ−）方向及び（Ｙ＋）方向の中間
方向への駆動 （０１１０００００）₂ … （１０１１）₂ ・ＸＹ駆動装置の（Ｘ−）方向及び（Ｙ−）方向の中間
方向への駆動 （１０１０００００）₂ … （１１００）₂ 上述のように、前記図示しない４ビットＣＰＵは、入力
される８個の接点の組み合わせの合計１２通りの操作命
令を４ビットの信号に変換する。操作信号は４ビットの
信号に変換されると、前記４ビットＣＰＵから架台３に
内蔵された制御回路５７の図示しない８ビットＣＰＵに
出力される。

【００６８】前記図示しない８ビットＣＰＵでは、フッ
トスイッチ５０に内蔵された図示しない４ビットＣＰＵ
から送られてくる４ビットの命令コードと、ボイスコン
トローラ８から送られてくる各駆動制御部（２２ａ〜２
２ｃ）を操作するための操作信号を入力すると、両方の
信号を各駆動部の駆動方向と一対一に対応する同一の８
ビット信号に変換する。

【００６９】次に、図示しない８ビットＣＰＵは、フッ
トスイッチ５０およびボイスコントローラ８からの操作
信号をソフト上で論理和（ＯＲ）をとり１系統の信号に
変化し、各駆動制御部２２ａ〜２２ｃに出力する。

【００７０】これによって、鏡体２に内蔵された図示し
ない電動焦点調整機構・電動ズーム機構およびＸＹ駆動
装置４１を駆動するための操作入力が、術者の発する音
声およびフットスイッチ５０の操作の両方によって行う
ことができる。

【００７１】以上述べてきたように、本実施例によれば
第１の実施例及び第２の実施例で述べた効果に加えて、
フットスイッチに操作信号をエンコードするためのＣＰ
Ｕを設け、フットスイッチと架台の間を前記エンコード
された信号で伝送するため、フットスイッチと架台を繋
ぐケーブル本数を少なくすることができる。従って、ケ
ーブルの柔軟性が向上し、フットスイッチのオリエンテ
ーションの自由度が向上するので、術者は楽な姿勢でフ
ットスイッチを操作することができ、疲労も軽減する。
また、フットスイッチの機能の追加・削減・変更もＣＰ
Ｕのソフトの切り換えにより容易に行えるため、あらか
じめ考えられる複数のソフトをＣＰＵのメモリに登録し
ておきディップスイッチ等で切り換えられるようにして
おけば、ディップスイッチの操作のみでフットスイッチ
の機能の追加・削減・変更を容易に行うことができる。

【００７２】また、本実施例においてはフットスイッチ
と架台の間の信号伝送についてのみ述べたが、この発明
はそれに限定されるものではなく、架台と鏡体の間の信
号伝送に応用しても有効であることは明らかである。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、操作入力を音声で行うためのボイスコントローラを
有する手術用顕微鏡において、ボイスコントローラに入
力される音声の特定の周波数成分の強調を行う音声特徴
補正回路を設けたため、術前に音声辞書の登録作業を行
う際にマスク及びドレープ等の影響を考慮せずに登録作
業ができるため、術前の準備作業を大幅に短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す手術用顕微鏡の
全体構成図。

【図２】同実施例を示す鏡体の斜視図。

【図３】同実施例の電気系のブロック図。

【図４】同実施例の電気系のブロック図。

【図５】この発明の第２の実施例を示し、手術用顕微鏡
の鏡体取付け構造を示す斜視図。

【図６】同実施例の電気系のブロック図。

【図７】同実施例の電気系のブロック図。

【図８】この発明の第３の実施例を示す手術用顕微鏡の
全体構成図。

【図９】同実施例のフットスイッチの斜視図。

【図１０】同実施例の電気系のブロック図。

【符号の説明】

１…手術用顕微鏡 ２…鏡体 ８…ボイスコントローラ １８…音声特徴補正回路

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

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】図５〜図７は第２の実施例を示し、第１の
実施例と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略す
る。図５は本実施例における鏡体部の拡大斜視図、図６
はボイスコントローラのブロック図、図７は音声特徴補
正回路のブロック図を示している。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】インターフェース回路３９に内蔵された図
示しないＣＰＵは、辞書メモリ１６に一語分の標準パタ
ーンデータが登録されたことを検出すると、音声検知回
路３７に対して解除信号を出力する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】 命令コード 操作指示語 操作指示語の意味 （６） フォワード 鏡体の背面に立つ術者から見て鏡体を前方に動 かす （ＸＹ駆動装置を鏡体の正面方向に動かす） （７） バックワード 鏡体の背面に立つ術者から見て鏡体を手前に動 かす （ＸＹ駆動装置を鏡体の背面方向に動かす） （８） ライト 鏡体の背面に立つ術者から見て鏡体を右に動か す （ＸＹ駆動装置を鏡体背面から向かって右に動 かす） （９） レフト 鏡体の背面に立つ術者から見て鏡体を左に動か す （ＸＹ駆動装置を鏡体背面から向かって左に動 かす） （５） ストップ 各駆動部の動作を停止させる このように、マイクロホン３１及び３２を切り換えるこ
と無しに、各マイクロホン３１，３２に対応する操作指
示語のマスク及びドレープを装着した状態での標準パタ
ーンが作成され、登録される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】すなわち、鏡体３０の正面側にいる術者か
ら向かって右方向に鏡体３０を移動するための操作指示
語「ライト」と入力したとすると、音声認識装置１７か
らインターフェース回路３９に内蔵された前記図示しな
いＣＰＵに対して命令コード（８）が出力される。前記
図示しないＣＰＵは、受け取った命令コード（８）と音
声検知回路３７の出力を演算し、これに対応する制御信
号を架台３に内蔵された制御部２２ｃに出力し、ＸＹ駆
動装置４１が鏡体３０の正面側から向かって右方向に駆
動される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】音声認識装置１７は、信号処理回路１９よ
り認識用音声のパターンデータを入力すると、単純類似
度法を用いて辞書メモリ１６に格納されている各操作指
示語のマイクロホン３２に対応する領域に格納されてい
る全ての標準パターンデータと認識用音声のパターンデ
ータの類似度を演算し、最も類似度ポイントの高い標準
パターンデータに対応する命令コードをインターフェー
ス回路３９の図示しないＣＰＵに出力する。すなわち、
鏡体３０の背面側にいる術者から向かって右方向に鏡体
３０を移動するための操作指示語「ライト」と入力した
とすると、音声認識装置１７からインターフェース回路
３９に内蔵された前記図示しないＣＰＵに対して命令コ
ード（８）が出力される。前記図示しないＣＰＵは、受
け取った命令コード（８）と音声検知回路３７の出力を
演算し、これに対応する制御信号を架台３に内蔵された
制御部２２ｃに出力し、ＸＹ駆動装置４１が鏡体３０の
背面側から向かって右方向に、すなわち鏡体正面方向か
らは向かって左方向に駆動される。次に、図示しないＣ
ＰＵは、音声検知回路３７に対して解除信号を出力する
ため、音声検知回路３７から出力されているリレー駆動
信号は解除され、従ってリレー３６の接点はＮ．Ｃ．端
子に切り替わる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの電動駆動部を有し、前
   記電動駆動部の少なくとも一つの操作入力を音声で行う
   ボイスコントローラを有する手術用顕微鏡において、前
   記ボイスコントローラに入力される音声の特定の周波数
   成分の強調を行う音声特徴補正回路を設けたことを特徴
   とする手術用顕微鏡。