JPH0720388A - Stereoscopic endoscope device - Google Patents
Stereoscopic endoscope deviceInfo
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- JPH0720388A JPH0720388A JP5165405A JP16540593A JPH0720388A JP H0720388 A JPH0720388 A JP H0720388A JP 5165405 A JP5165405 A JP 5165405A JP 16540593 A JP16540593 A JP 16540593A JP H0720388 A JPH0720388 A JP H0720388A
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- stereoscopic
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、立体内視鏡装置に関
し、例えば立体内視鏡下外科手術等に用いられる立体内
視鏡装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic endoscope device, for example, a stereoscopic endoscope device used for a surgical operation under a stereoscopic endoscope.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の内視鏡装置では、内視鏡を用いて
撮影した画像を頭部搭載型の表示装置である所謂アイピ
ースやモニター受像機に表示し、表示された画像を観察
することにより疾患部の診断を行っていた。さらに、近
年、アイピースやモニター受像機に表示された画像を観
察しながら外科手術を行う所謂内視鏡下外科手術が臨床
の場で急速に普及しつつある。2. Description of the Related Art In a conventional endoscope apparatus, an image taken by using an endoscope is displayed on a so-called eyepiece or a monitor receiver, which is a head-mounted display device, and the displayed image is observed. Was used to diagnose the diseased part. Furthermore, in recent years, so-called endoscopic surgery, which performs a surgical operation while observing an image displayed on an eyepiece or a monitor receiver, is rapidly prevailing in a clinical setting.
【0003】このアイピースを用いた内視鏡下外科手術
では、疾患部を立体視できないために手術の作業効率が
極めて悪いという問題があった。一方、モニター受像機
を用いる内視鏡下外科手術では、被写体を所定の視差角
で撮像する立体視画像収集装置を用い、この立体視画像
収集装置からの2つの映像信号に基づいた画像を2つの
モニター受像機にそれぞれ表示する。そして、手術を行
う術者が、例えば液晶によるシャッタ機能を有する眼鏡
や、偏向眼鏡を介してモニター受像機を見ることにより
得られる立体画像を観察しながら手術を行っていた。In the endoscopic surgical operation using this eyepiece, there is a problem that the operation efficiency of the operation is extremely poor because the diseased part cannot be stereoscopically viewed. On the other hand, in endoscopic surgery using a monitor image receiver, a stereoscopic image acquisition device that images a subject at a predetermined parallax angle is used, and two images based on two video signals from the stereoscopic image acquisition device are used. Display on each of the two monitor receivers. Then, an operator who performs an operation has performed an operation while observing a stereoscopic image obtained by looking at a monitor receiver through eyeglasses having a shutter function of liquid crystal or deflecting eyeglasses.
【0004】具体的には、立体視画像収集装置は、例え
ば図14に示すように、2本の内視鏡ユニット101
a、101bと、該内視鏡ユニット101a、101b
間の視差角を調節する角度調節機構102と、上記内視
鏡ユニット101a、101bで結像される像をそれぞ
れ撮像するための電荷結合素子を用いたビデオカメラ
(以下CCDカメラという)103a、103bとから
構成され、被写体を所定の視差角で撮影して得られる2
つの映像信号を出力するようになっている。Specifically, the stereoscopic image collection apparatus is, for example, as shown in FIG. 14, two endoscope units 101.
a, 101b and the endoscope units 101a, 101b
Video cameras (hereinafter referred to as CCD cameras) 103a and 103b using an angle adjusting mechanism 102 for adjusting a parallax angle between the two and charge-coupled devices for capturing images formed by the endoscope units 101a and 101b, respectively. And is obtained by photographing a subject with a predetermined parallax angle.
It outputs two video signals.
【0005】また、立体視画像収集装置は、例えば図1
5に示すように、所定の視差角を有する1対の結像用レ
ンズ系を備えた光学管110と、該光学管110で結像
される像をそれぞれ撮像するCCDカメラ111a、1
11bとから構成され、被写体を所定の視差角で撮影し
て得られる2つの映像信号を出力するようになってい
る。Further, the stereoscopic image collecting apparatus is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, an optical tube 110 having a pair of imaging lens systems having a predetermined parallax angle, and CCD cameras 111a and 1a for respectively capturing images formed by the optical tube 110.
11b, and outputs two video signals obtained by photographing a subject at a predetermined parallax angle.
【0006】これらの立体視画像収集装置とモニター受
像機を用いた場合、術者の視線と作業線が一致せず、視
覚と例えば触覚や力覚等の感覚との対応が不自然となる
ため、手術の安全性が大きく損なわれるという問題があ
った。すなわち、高度な熟練と安全性確保に対する配慮
が求められていた。また、術者に無理な姿勢を長時間強
いることになり、術者の労力が計りしれいないという問
題があった。When these stereoscopic image collection devices and monitor receivers are used, the operator's line of sight and work line do not match, and the correspondence between vision and senses such as touch and force is unnatural. However, there was a problem that the safety of surgery was greatly impaired. In other words, high skill and consideration for ensuring safety were required. In addition, there is a problem that the operator is forced to have an unreasonable posture for a long time, and the operator's labor cannot be measured.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の内
視鏡装置では、例えば疾患部を立体視することができな
い、立体視することはできるが、視線と作業線が一致し
ないという問題があった。As described above, in the conventional endoscope apparatus, for example, the diseased part cannot be stereoscopically viewed or can be stereoscopically viewed, but there is a problem that the line of sight does not match the working line. there were.
【0008】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、立体視が可能であると共に、視線と作業
線を一致させることができる立体内視鏡装置の提供を目
的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a stereoscopic endoscope device capable of stereoscopic viewing and matching the line of sight with the working line.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る第1の立体内視鏡装置は、被写体を所
定の視差角で撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像され
た2つの画像を使用者の両目にそれぞれ独立して表示す
るパーソナル表示手段とを備えることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a first stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention has an image pickup means for picking up an image of a subject at a predetermined parallax angle, and an image pickup means for picking up the image. A personal display means for displaying two images independently on both eyes of the user is provided.
【0010】本発明に係る第2の立体内視鏡装置は、第
1の立体内視鏡装置において、撮像手段が、被写体から
の反射光を所定の視差角で取得する2つの光学手段と、
2つの光学手段で取得された反射光をそれぞれ導く2つ
の導光路と、2つの導光路にそれぞれ配設され、被写体
を撮像する2つのビデオカメラとからなり、2つの光学
手段及び2つの導光路が1本の光学管の管内に配設され
ていることを特徴とする。A second stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention is the same as the first stereoscopic endoscope apparatus, in which the image pickup means obtains reflected light from the subject at a predetermined parallax angle, and
The two optical means and the two light guide paths are respectively configured by two light guide paths that guide the reflected light acquired by the two optical means and two video cameras that are respectively disposed in the two light guide paths and image a subject. Is disposed in the tube of one optical tube.
【0011】本発明に係る第3の立体内視鏡装置は、第
2の立体内視鏡装置において、2つの光学手段はそれぞ
れ、対物レンズと、対物レンズの前方に配設されたプリ
ズムとを備え、2つのプリズムにより所定の視差角を得
ることを特徴とする。A third stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention is the second stereoscopic endoscope apparatus, wherein the two optical means each include an objective lens and a prism arranged in front of the objective lens. It is characterized in that a predetermined parallax angle is obtained by the two prisms.
【0012】本発明に係る第4の立体内視鏡装置は、第
3の立体内視鏡装置において、プリズムを回転する回転
手段を備え、回転手段によりプリズムを回転させて視差
角を調節することを特徴とする。A fourth stereoscopic endoscope device according to the present invention is the third stereoscopic endoscope device, further comprising rotating means for rotating the prism, and rotating the prism by the rotating means to adjust the parallax angle. Is characterized by.
【0013】本発明に係る第5の立体内視鏡装置は、第
1の立体内視鏡装置において、パーソナル表示手段の輻
輳角が撮像手段の視差角に略々等しいことを特徴とす
る。A fifth stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention is characterized in that, in the first stereoscopic endoscope apparatus, the convergence angle of the personal display means is substantially equal to the parallax angle of the image pickup means.
【0014】本発明に係る第6の立体内視鏡装置は、第
5の立体内視鏡装置において、パーソナル表示手段が頭
部搭載型からなることを特徴とする。A sixth stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention is characterized in that, in the fifth stereoscopic endoscope apparatus, the personal display means is a head-mounted type.
【0015】本発明に係る第7の立体内視鏡装置は、第
1の立体内視鏡装置において、パーソナル表示手段が、
多関節機構により多自由度を有する保持手段に保持され
ることを特徴とする。A seventh stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention is the same as the first stereoscopic endoscope apparatus, wherein the personal display means is
It is characterized in that it is held by a holding means having multiple degrees of freedom by an articulated mechanism.
【0016】[0016]
【作用】本発明に係る第1の立体内視鏡装置では、撮像
手段により所定の視差角で被写体を撮像して得られる2
つの画像を、パーソナル表示手段により使用者の両目に
それぞれ独立して表示する。In the first stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention, the image can be obtained by imaging the subject with a predetermined parallax angle by the imaging means.
One image is independently displayed on both eyes of the user by the personal display means.
【0017】本発明に係る第2の立体内視鏡装置では、
第1の立体内視鏡装置において、1本の光学管の管内に
配設された2つの光学手段により所定の視差角で取得し
た被写体からの反射光を、光学管の管内に配設された2
つの導光路により2つのビデオカメラにそれぞれ導き、
被写体を撮像する。In the second stereoscopic endoscope device according to the present invention,
In the first stereoscopic endoscope device, the reflected light from the subject acquired at a predetermined parallax angle by the two optical means arranged in the tube of one optical tube is arranged in the tube of the optical tube. Two
Two light guides lead to two video cameras,
Image the subject.
【0018】本発明に係る第3の立体内視鏡装置では、
第2の立体内視鏡装置において、2つのプリズムにより
所定の視差角を得る。In the third stereoscopic endoscope device according to the present invention,
In the second stereoscopic endoscope device, a predetermined parallax angle is obtained by the two prisms.
【0019】本発明に係る第4の立体内視鏡装置は、回
転手段によりプリズムを回転させて視差角を調節する。In the fourth stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention, the rotating means rotates the prism to adjust the parallax angle.
【0020】本発明に係る第5の立体内視鏡装置では、
第1の立体内視鏡装置において、撮像手段により所定の
視差角で被写体を撮像して得られる2つの画像を、撮像
手段の視差角に略々等しい輻輳角を有するパーソナル表
示手段により使用者の両目にそれぞれ独立して表示す
る。In the fifth stereoscopic endoscope device according to the present invention,
In the first stereoscopic endoscope apparatus, the two images obtained by imaging the subject at a predetermined parallax angle by the imaging means are displayed by the personal display means having a vergence angle substantially equal to the parallax angle of the imaging means. Display on both eyes independently.
【0021】本発明に係る第6の立体内視鏡装置では、
第5の立体内視鏡装置において、撮像手段により所定の
視差角で被写体を撮像して得られる2つの画像を、頭部
搭載型のパーソナル表示手段により使用者の両目にそれ
ぞれ独立して表示する。In the sixth stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention,
In the fifth stereoscopic endoscope device, two images obtained by capturing an image of a subject with a predetermined parallax angle by the image capturing means are independently displayed on both eyes of the user by the head-mounted personal display means. .
【0022】本発明に係る第7の立体内視鏡装置では、
第1の立体内視鏡装置において、多関節機構により多自
由度を有する保持手段によりパーソナル表示手段を保持
する。In the seventh stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention,
In the first stereoscopic endoscope device, the personal display means is held by the holding means having multiple degrees of freedom by the multi-joint mechanism.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明に係る立体内視鏡装置の一実施
例を図面を参照しながら説明する。本発明を適用した立
体内視鏡装置は、例えば図1に示すように、被写体を所
定の視差角で撮像する立体撮像ユニット10と、該立体
撮像ユニット10で撮像された2つの画像を使用者の両
目にそれぞれ独立して表示するパーソナル表示装置41
と、生体情報を重畳して上記パーソナル表示装置41に
表示するための生体情報収集ユニット42と、該生体情
報収集ユニット42からの生体情報を上記立体撮像ユニ
ット10からの映像信号に重畳して、上記パーソナル表
示装置41等に供給するカメラ制御ユニット43と、上
記立体撮像ユニット10からの映像信号に基づいた画像
を表示するモニター受像機44と、多関節機構により多
自由度を有し、上記パーソナル表示装置41を保持する
保持装置60とを備える。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a stereoscopic endoscope apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. A stereoscopic endoscope device to which the present invention is applied, for example, as shown in FIG. 1, a stereoscopic imaging unit 10 for imaging a subject at a predetermined parallax angle, and two images captured by the stereoscopic imaging unit 10 for a user. Display device 41 for independently displaying on both eyes
And a biometric information collecting unit 42 for superimposing and displaying the biometric information on the personal display device 41, and superimposing the biometric information from the biometric information collecting unit 42 on the video signal from the stereoscopic imaging unit 10, The camera control unit 43 to be supplied to the personal display device 41 and the like, the monitor receiver 44 for displaying an image based on the video signal from the stereoscopic image pickup unit 10, and the multi-joint mechanism having multiple degrees of freedom, A holding device 60 that holds the display device 41.
【0024】そして、立体撮像ユニット10により所定
の視差角で被写体を撮像して得られる映像信号に基づい
た2つの画像を、パーソナル表示装置41により、使用
者の両目にそれぞれ独立して表示し、使用者が被写体を
立体視できるようになっている。Then, the personal display device 41 independently displays two images based on a video signal obtained by capturing an image of a subject at a predetermined parallax angle by the stereoscopic image pickup unit 10, respectively. The user can see the subject stereoscopically.
【0025】具体的には、立体撮像ユニット10は、上
述の図1に示すように、被写体を照明するための光源1
1a、11bと、該光源11a、11bからの照明光を
被写体に導くライトガイト12a、12bと、被写体か
らの反射光を所定の視差角で取得する2つの結像用レン
ズ系20a、20bと、該結像用レンズ系20a、20
bで結像された像を映像信号に変換する、例えば電荷結
合素子を用いたビデオカメラ(以下CCDカメラとい
う)13a、13bと、上記結像用レンズ系20a、2
0bの所定の視差角を調節する角度調節機構30とを備
える。Specifically, as shown in FIG. 1, the stereoscopic image pickup unit 10 includes a light source 1 for illuminating a subject.
1a and 11b, light guides 12a and 12b that guide illumination light from the light sources 11a and 11b to a subject, and two imaging lens systems 20a and 20b that obtain reflected light from the subject at a predetermined parallax angle. The imaging lens systems 20a, 20
For example, video cameras (hereinafter referred to as CCD cameras) 13a and 13b using a charge-coupled device for converting the image formed in b into a video signal, and the image forming lens systems 20a and 2
And an angle adjustment mechanism 30 for adjusting a predetermined parallax angle of 0b.
【0026】そして、ライトガイト12a、12bは、
光源11a、11bからの照明光を被写体に照射し、結
像用レンズ系20a、20bは、被写体からの反射光を
所定の視差角で取得して、CCDカメラ13a、13b
の撮像面に結像する。CCDカメラ13aは、例えば右
目用の映像信号をカメラ制御ユニット43に供給し、C
CDカメラ13bは、左目用の映像信号をカメラ制御ユ
ニット43に供給する。The light guides 12a and 12b are
Illuminating light from the light sources 11a and 11b is applied to the subject, and the imaging lens systems 20a and 20b acquire reflected light from the subject at a predetermined parallax angle, and the CCD cameras 13a and 13b.
The image is formed on the imaging surface of. The CCD camera 13a supplies, for example, a video signal for the right eye to the camera control unit 43, and C
The CD camera 13b supplies the video signal for the left eye to the camera control unit 43.
【0027】ここで、立体撮像ユニット10の具体的な
機構について説明する。立体撮像ユニット10は、例え
ば図2に示すように、対物レンズ22a、22bと、該
対物レンズ22a、22bの前方に配設され、被写体か
らの反射光を所定の視差角で取得するためのプリズム2
1a、21bと、該対物レンズ22a、22bからの被
写体の反射光をそれぞれ導く2組のリレーレンズ群23
a、23bと、該リレーレンズ群23a、23bにより
導かれた被写体の反射光の光軸を平行に移動するための
プリズム24a、24b、25a、25bと、該プリズ
ム25a、25bを介して得られる被写体の反射光を上
記CCDカメラ13a、13bの撮像面に結像する接眼
レンズ26a、26bと、上記プリズム21a、21b
〜リレーレンズ群23a、23b等が管内に配設された
光学管27と、上記プリズム24a、24b〜接眼レン
ズ26a、26bが内部に配設された光学管基部28と
から構成される。Here, a specific mechanism of the stereoscopic image pickup unit 10 will be described. As shown in FIG. 2, for example, the stereoscopic imaging unit 10 is provided with objective lenses 22a and 22b and prisms arranged in front of the objective lenses 22a and 22b to obtain reflected light from a subject at a predetermined parallax angle. Two
1a and 21b, and two sets of relay lens groups 23 for guiding the reflected light of the subject from the objective lenses 22a and 22b, respectively.
a, 23b, prisms 24a, 24b, 25a, 25b for moving the optical axes of the reflected light of the subject guided by the relay lens groups 23a, 23b in parallel, and the prisms 25a, 25b. Eyepieces 26a and 26b for focusing the reflected light of the subject on the image pickup surfaces of the CCD cameras 13a and 13b, and the prisms 21a and 21b.
An optical tube 27 in which the relay lens groups 23a and 23b are arranged, and an optical tube base 28 in which the prisms 24a and 24b to eyepieces 26a and 26b are arranged.
【0028】光学管基部28は、例えばクロムメッキさ
れた真鍮(例えばJIS H3422)からなり、光源11a、1
1bからの照明光をライトガイド12a、12bに入射
するためのライトガイドジョイント部28aを備える。
ライトガイド12a、12bは、例えば光学ガラスから
なる太さが20μmのファイバを束ねたものからなり、
例えば図3に示すように、光学管27の管内の後述する
導光路を除いた空間に配設されている。そして、これら
のライトガイドライトガイド12a、12bは、ライト
ガイドジョイント部28aを介して入射される照明光を
被写体に照射して、被写体を照明する。The optical tube base 28 is made of, for example, chrome-plated brass (eg JIS H3422), and is used as a light source 11a, 1
The light guide joint part 28a for making the illumination light from 1b enter into the light guides 12a and 12b is provided.
The light guides 12a and 12b are made of, for example, a bundle of fibers made of optical glass and having a thickness of 20 μm.
For example, as shown in FIG. 3, the optical tube 27 is arranged in a space excluding a light guide path described later in the tube. The light guides 12a and 12b illuminate the subject by irradiating the subject with the illumination light that is incident through the light guide joint portion 28a.
【0029】角度調節機構30は、例えば図4に示すよ
うに、上記プリズム21a、21bを回転自在に支持す
る例えばピン31a、31bと、ワイヤ32とを備え、
例えば光学ガラスからなるプリズム21a、21bは、
ピン31a、31bをそれぞれの支点として光学管27
に回転自在に取り付けられている。そして、使用者は、
ワイヤ32の引っ張り量によりプリズム21a、21b
間の視差角を、例えば2度〜10度の範囲で調節できる
ようになっている。The angle adjusting mechanism 30 includes, for example, as shown in FIG. 4, pins 31a and 31b for rotatably supporting the prisms 21a and 21b, and a wire 32,
For example, the prisms 21a and 21b made of optical glass are
The optical tube 27 using the pins 31a and 31b as fulcrums
It is rotatably attached to. And the user
The prisms 21a and 21b depend on the pulling amount of the wire 32.
The parallax angle between them can be adjusted within a range of 2 degrees to 10 degrees, for example.
【0030】これらのプリズム21a、21bにより所
定の視差角を有して取得された被写体の2つの反射光
は、すなわち右目用の被写体の反射光は、例えばフリン
トガラスやクラウンガラスからなる対物レンズ22aと
リレーレンズ群23aから構成される第1の導光路、プ
リズム24a、25a及び接眼レンズ26aを介してC
CDカメラ13aの撮像面に結像され、左目用の被写体
の反射光は対物レンズ22bとリレーレンズ群23bか
ら構成される第2の導光路、プリズム24b、25b及
び接眼レンズ26bを介してCCDカメラ13bの撮像
面に結像される。すなわち、これらの導光路は1本の光
学管27の管内に平行に配設されている。The two reflected lights of the object obtained with these prisms 21a and 21b having a predetermined parallax angle, that is, the reflected light of the object for the right eye is the objective lens 22a made of, for example, flint glass or crown glass. And a relay lens group 23a, a first light guide path, prisms 24a and 25a, and an eyepiece lens 26a.
The reflected light of the subject for the left eye, which is imaged on the image pickup surface of the CD camera 13a, passes through the second light guide path composed of the objective lens 22b and the relay lens group 23b, the prisms 24b and 25b, and the eyepiece lens 26b. An image is formed on the imaging surface of 13b. That is, these light guide paths are arranged in parallel within the tube of one optical tube 27.
【0031】CCDカメラ13a、13bにより被写体
を撮影して得られる2つの映像信号は、カメラ制御ユニ
ット43に供給される。カメラ制御ユニット43は、C
CDカメラ13a、13bの駆動を時間的に制御して、
例えば図5に示すように、CCDカメラ13aから供給
される右目用の映像信号とCCDカメラ13bから供給
される左目用の映像信号を所謂NTSC方式におけるフ
ィールド毎に切り換え選択し、すなわちフィールド順次
信号としてパーソナル表示装置41に供給する。また、
このとき、カメラ制御ユニット43は、生体情報収集ユ
ニット42から供給される生体情報、例えば心電図等に
より得られる心拍数、呼吸数、血圧等の情報を上述の映
像信号に重畳してパーソナル表示装置41に供給する。Two image signals obtained by photographing the subject with the CCD cameras 13a and 13b are supplied to the camera control unit 43. The camera control unit 43 is C
By controlling the drive of the CD cameras 13a and 13b in terms of time,
For example, as shown in FIG. 5, a video signal for the right eye supplied from the CCD camera 13a and a video signal for the left eye supplied from the CCD camera 13b are switched and selected for each field in the so-called NTSC system, that is, as a field sequential signal. It is supplied to the personal display device 41. Also,
At this time, the camera control unit 43 superimposes the biometric information supplied from the biometric information collection unit 42, for example, information such as the heart rate, respiration rate, and blood pressure obtained by an electrocardiogram or the like on the above-mentioned video signal and the personal display device 41. Supply to.
【0032】パーソナル表示装置41は、例えば図6に
示すように、右目用の液晶パネルを用いたモニター受像
機(以下液晶モニタという)41aと、左目用の液晶モ
ニタ41bとを備え、これらの液晶モニタ41a、41
bは、所謂輻輳角が上述した立体撮像ユニット10の視
差角に略々等しくなるように配設されている。そして、
パーソナル表示装置41は、カメラ制御ユニット43か
ら供給される右目用の映像信号に基づいた画像を液晶モ
ニタ41aに表示し、左目用の映像信号に基づいた画像
を液晶モニタ41bに表示する。この結果、使用者は、
被写体を立体視することができると共に、心拍数等の生
体情報を同時に見ることができる。As shown in FIG. 6, for example, the personal display device 41 includes a monitor receiver (hereinafter referred to as a liquid crystal monitor) 41a using a liquid crystal panel for the right eye, and a liquid crystal monitor 41b for the left eye. Monitors 41a, 41
b is arranged such that the so-called vergence angle is approximately equal to the parallax angle of the stereoscopic imaging unit 10 described above. And
The personal display device 41 displays an image based on the video signal for the right eye supplied from the camera control unit 43 on the liquid crystal monitor 41a, and an image based on the video signal for the left eye on the liquid crystal monitor 41b. As a result, the user
The subject can be stereoscopically viewed, and biological information such as the heart rate can be viewed at the same time.
【0033】すなわち、後述する立体内視鏡下外科手術
を行う術者は、患者の容体変化を時間の経過と共に知る
ことができ、安心且つ集中して手術に専任することがで
きる。換言すると、手術時間の大幅な短縮と正確さを向
上させることができると共に、患者の安全性を確保する
ことができる。なお、上述の生体情報以外に、例えば腹
腔内に炭酸ガスを吹き込んで臓器と腹壁の間に隙間を設
けて手術を行う所謂腹腔鏡下外科手術における炭酸ガス
圧等の手術中に重要とされる情報を、被写体の立体画像
に重畳して表示するようにしてもよい。That is, an operator who performs a stereoscopic endoscopic surgery, which will be described later, can know the change in the patient's condition with the passage of time, and can concentrate exclusively on the operation with peace of mind. In other words, the operation time can be greatly shortened and accuracy can be improved, and patient safety can be ensured. In addition to the above-mentioned biological information, it is important during operation such as carbon dioxide pressure in so-called laparoscopic surgery in which carbon dioxide is blown into the abdominal cavity to provide a gap between the organ and the abdominal wall. The information may be displayed by being superimposed on the stereoscopic image of the subject.
【0034】また、カメラ制御ユニット43は、CCD
カメラ13a、13bの一方(例えばCCDカメラ13
a)が不調なときは、CCDカメラ13bからの映像信
号に基づいた画像を両方の液晶モニタ41a、41bに
表示するように制御する。この結果、術者は疾患部を立
体視することはできないが、手術を中断することなく遂
行することができる。The camera control unit 43 is a CCD
One of the cameras 13a and 13b (for example, the CCD camera 13
When a) does not work, control is performed so that an image based on the video signal from the CCD camera 13b is displayed on both liquid crystal monitors 41a and 41b. As a result, the operator cannot stereoscopically view the diseased part, but can perform the operation without interruption.
【0035】また、カメラ制御ユニット43は、例えば
CCDカメラ13aからの映像信号をモニター受像機4
4に供給し、モニター受像機44は、この映像信号に基
づいた画像を表示する。この結果、術者以外の補助者
は、手術の経過を観察することができる。またモニター
受像機を2台設け、それぞれのモニター受像機にCCD
カメラ13a、13bからの映像信号を供給し、補助者
が例えば液晶によるシャッタ機能を有する眼鏡を介して
これらのモニター受像機を見ることにより、立体視でき
るようにしてもよい。The camera control unit 43 also monitors the video signal from the CCD camera 13a, for example, by the monitor receiver 4.
4, and the monitor receiver 44 displays an image based on this video signal. As a result, an assistant other than the operator can observe the progress of the operation. In addition, two monitor receivers are provided, and CCDs are attached to each monitor receiver.
The stereoscopic viewing may be performed by supplying video signals from the cameras 13a and 13b and allowing an assistant to view these monitor receivers through, for example, eyeglasses having a shutter function of liquid crystal.
【0036】つぎに、以上のような構成を有する立体内
視鏡装置の具体的な使用例について説明する。例えば図
7に示すように、使用者例えば立体内視鏡下外科手術を
行う術者(執刀医)は、例えば胆石患者の腹部の数箇所
に開けた小孔から、立体撮像ユニット10、複数のトラ
カール(案内筒)51を挿入すると共に、立体撮像ユニ
ット10、トラカール51、パーソナル表示装置41等
の医療器具を保持装置60で保持し、パーソナル表示装
置41に立体表示される被写体、例えば疾患部を観察し
ながら、鉗子52等を用いて立体内視鏡下外科手術を行
う。Next, a specific example of use of the stereoscopic endoscope device having the above-described structure will be described. For example, as shown in FIG. 7, a user, for example, a surgeon (a surgeon) who performs a stereoscopic endoscopic surgery, uses a stereoscopic imaging unit 10 and a plurality of stereoscopic imaging units 10 through a small hole formed in several places on the abdomen of a gallstone patient. While inserting the trocar (guide cylinder) 51, the medical device such as the stereoscopic imaging unit 10, the trocar 51, and the personal display device 41 is held by the holding device 60, and a subject, such as a diseased part, which is three-dimensionally displayed on the personal display device 41 is held. While observing, a surgical operation under a stereoscopic endoscope is performed using the forceps 52 and the like.
【0037】具体的には、保持装置60は、上述の図6
に示すように、受動的に動く複数の関節、例えば関節J
1、J2、J3、J4、J5、J6、J7により多自由
度、例えば6以上の自由度(図6に示す具体例では人間
の上肢と同じ7自由度)を有し、その先端部61には、
例えばパーソナル表示装置41やトラカール51等の被
保持物を取り付けるのに適合した形状であって、着脱自
在なハンド63が取り付けられている。一方、保持装置
60の基端部62は、例えば図8に示すように、手術台
71に対して略々側方又は上方に固定される。例えば図
9、10に示すように、保持装置60の基端部62は、
手術室内天井に配置されたマルチ照明付き天井トラック
プレート72に、例えば放射状8方向に設けられた溝状
の保持装置固定トラック73に固定され、保持装置60
は、ハンド63に取り付けられた例えばパーソナル表示
装置41を3次元空間内において所望の位置に所望の姿
勢で保持する。Specifically, the holding device 60 is the same as that shown in FIG.
, A plurality of passively moving joints, such as joint J
1, J2, J3, J4, J5, J6, J7 have multiple degrees of freedom, for example, 6 or more degrees of freedom (in the specific example shown in FIG. 6, the same 7 degrees of freedom as the human upper limb), and its tip 61 is Is
For example, a detachable hand 63 having a shape suitable for attaching an object to be held such as the personal display device 41 and the trocar 51 is attached. On the other hand, the base end portion 62 of the holding device 60 is fixed substantially laterally or upward with respect to the operating table 71, as shown in FIG. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the proximal end portion 62 of the holding device 60 is
The holding device 60 is fixed to a multi-illumination ceiling track plate 72 arranged on the ceiling of the operating room, for example, grooved holding device fixing tracks 73 provided in eight radial directions.
Holds, for example, the personal display device 41 attached to the hand 63 at a desired position in a desired posture in a three-dimensional space.
【0038】すなわち、保持装置60の関節J1〜J7
には電磁ブレーキ80が組み込まれており、これらの電
磁ブレーキ80は、例えば図11に示すように、コイル
バネ81によりアーマチュア82をブレーキディスク8
3に圧着し、その摩擦力で保持トルク(制動トルク)を
発生する構造となっている。そして、励磁コイル84に
通電すると、ブレーキディスク83を圧着していたアー
マチュア82が、コイルバネ81を圧縮してフィールド
コア85に吸引され、ブレーキが解放されるようになっ
ている。That is, the joints J1 to J7 of the holding device 60.
An electromagnetic brake 80 is incorporated in each of the electromagnetic brakes 80. For example, as shown in FIG. 11, these electromagnetic brakes 80 have an armature 82 mounted on a brake disc 8 by a coil spring 81.
It has a structure in which the holding torque (braking torque) is generated by the frictional force when it is pressure-bonded to No. 3. Then, when the exciting coil 84 is energized, the armature 82, which presses the brake disc 83, compresses the coil spring 81 and is attracted to the field core 85, so that the brake is released.
【0039】そして、上述の図6に示すようにパーソナ
ル表示装置41の近傍に設けられた電磁ブレーキ80を
操作する関節固定/解除スイッチ65を術者が操作する
ことにより、励磁電流が遮断あるいは通電する。例え
ば、術者がこの関節固定/解除スイッチ65をオンにし
て関節J1〜J7に組み込まれている電磁ブレーキ80
の励磁電流を同時に通電させてブレーキを解放させ、パ
ーソナル表示装置41を3次元空間内で、上述の図7に
示すように視線と作業線を一致するように移動、回転さ
せた後、関節固定/解除スイッチ65をオフにしてブレ
ーキを固定する。この結果、視覚と触覚等の感覚を対応
させることができ、手術の安全性を確保することができ
ると共に、パーソナル表示装置41等を3次元空間内の
所望の位置に所望の姿勢で保持することができ、術者に
無理な姿勢を強いることを防止することができる。すな
わち、術者の労力を軽減することができると共に、手術
の習熟度を早めることができる。Then, as shown in FIG. 6, the operator operates the joint fixing / release switch 65 for operating the electromagnetic brake 80 provided in the vicinity of the personal display device 41, whereby the exciting current is cut off or energized. To do. For example, the operator turns on the joint fixing / release switch 65 to turn on the electromagnetic brake 80 incorporated in the joints J1 to J7.
The excitation current is simultaneously applied to release the brake, and the personal display device 41 is moved and rotated in the three-dimensional space so that the line of sight and the working line coincide with each other as shown in FIG. 7, and then the joint is fixed. / The release switch 65 is turned off and the brake is fixed. As a result, visual sense and tactile sense can be associated with each other, safety of surgery can be ensured, and the personal display device 41 and the like can be held at a desired position in a three-dimensional space in a desired posture. It is possible to prevent the operator from having an unreasonable posture. That is, the labor of the operator can be reduced and the proficiency level of the operation can be accelerated.
【0040】ところで、術者は、上述したように執刀中
はパーソナル表示装置41で表示される立体画像を見る
が、メスや鉗子、あるいは手元の確認のためにこれらの
対象物を直接視する必要があり、保持装置60は、パー
ソナル表示装置41を跳ね上げる機構を有する。By the way, the operator sees the stereoscopic image displayed on the personal display device 41 during the surgical operation as described above, but it is necessary to directly look at these objects in order to confirm the scalpel, the forceps, or the hand. The holding device 60 has a mechanism for flipping up the personal display device 41.
【0041】具体的には、保持装置60のハンド63に
は、例えば図12、13に示すように、ハンドアタッチ
メント81を介してパーソナル表示装置41が取り付け
られている。このパーソナル表示装置41には、長手方
向の両側面にハンドアタッチメント81に開孔された貫
通孔を通してプーリ82が取り付けられ、このプーリ8
2は例えば螺子止めされてパーソナル表示装置41に固
定されている。Specifically, the personal display device 41 is attached to the hand 63 of the holding device 60 via a hand attachment 81, for example, as shown in FIGS. A pulley 82 is attached to both sides of the personal display device 41 in the longitudinal direction through through holes formed in the hand attachment 81.
2 is fixed to the personal display device 41 by screwing, for example.
【0042】プーリ82には、フットスイッチ90のプ
ーリ91に亘ってワイヤ83が掛けられている。このワ
イヤ83には、プーリ82、91の部分を除いて、ワイ
ヤ83を例えば保護するための蛇管84が設けられ、蛇
管84の基端が、ハンドアタッチメント81に固定され
たワイヤーガイド85に取り付けられている。A wire 83 is hung on the pulley 82 over the pulley 91 of the foot switch 90. Except for the pulleys 82 and 91, the wire 83 is provided with a flexible tube 84 for protecting the wire 83, for example, and the proximal end of the flexible tube 84 is attached to a wire guide 85 fixed to the hand attachment 81. ing.
【0043】フットスイッチ90は、ワイヤ83を引っ
張るためのプーリ91と、プーリ91を回転させてワイ
ヤ83を引っ張るリンク92と、リンク92を動かすフ
ット部93とを備えてなる。そして、術者がフット部9
3を足で踏むことにより、ワイヤ83が図13中に示す
矢印方向に引っ張られ、パーソナル表示装置41が例え
ば90度回転して跳ね上げられる。ところで、フットス
イッチ90には、所謂ラッチ機構が設けられており、フ
ット部93を一度踏むと、ラッチが動作してワイヤ83
を引っ張った状態で保持するようになっている。そし
て、更にフット部93を踏むとラッチが解除されて、パ
ーソナル表示装置41が元の状態に戻るようになってい
る。かくして、術者は、パーソナル表示装置41に手を
触れることなく、立体撮像ユニット10の画像と肉眼視
を切り換えて手術を行うことができる。The foot switch 90 comprises a pulley 91 for pulling the wire 83, a link 92 for rotating the pulley 91 to pull the wire 83, and a foot portion 93 for moving the link 92. Then, the operator operates the foot portion 9
By stepping on the foot 3 with the foot, the wire 83 is pulled in the direction of the arrow shown in FIG. 13, and the personal display device 41 is rotated up by 90 degrees and flipped up. By the way, the foot switch 90 is provided with a so-called latch mechanism, and when the foot portion 93 is stepped on once, the latch operates to operate the wire 83.
Is held in a pulled state. Then, when the foot portion 93 is further stepped on, the latch is released and the personal display device 41 returns to the original state. Thus, the operator can perform surgery by switching the image of the stereoscopic imaging unit 10 and the naked eye without touching the personal display device 41.
【0044】ところで、上述の実施例では保持装置60
によりパーソナル表示装置41を保持しているが、この
パーソナル表示装置41を頭部搭載型とすることによ
り、術者の視線と作業線を一致させることができる。By the way, in the above embodiment, the holding device 60 is used.
The personal display device 41 is held by the above, but by making the personal display device 41 head-mounted, it is possible to match the line of sight of the operator with the work line.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明で
は、2つの光学手段により所定の視差角で取得した被写
体からの反射光を、2つの導光路により2つの撮像手段
に結像し、これらの撮像手段により所定の視差角で被写
体を撮像して得られる2つの画像を、パーソナル表示手
段により使用者の両目にそれぞれ独立して表示すること
により、使用者、例えば立体内視鏡下外科手術を行う術
者は、被写体である疾患部を立体視することができる。As is apparent from the above description, in the present invention, the reflected light from the subject acquired by the two optical means at the predetermined parallax angle is imaged on the two image pickup means by the two light guide paths. By displaying the two images obtained by picking up an image of a subject at a predetermined parallax angle by these image pickup means independently on both eyes of the user, a user, for example, a stereoscopic endoscope An operator who performs a surgical operation can stereoscopically view a diseased part, which is a subject.
【0046】また、パーソナル表示手段を頭部搭載型、
又は多関節機構により多自由度を有する保持手段で保持
することにより、術者の視線と作業線を一致させること
ができ、手術時間の大幅な短縮と正確さの向上を図るこ
とができる。また、手術の安全性を確保することができ
ると共に、術者に無理な姿勢を強いることを防止するこ
とができる。すなわち、術者の労力を軽減することがで
きると共に、手術の習熟度を早めることができる。The personal display means is a head-mounted type,
Alternatively, by holding the holding means having multiple degrees of freedom by the multi-joint mechanism, it is possible to match the line of sight of the operator with the working line, and it is possible to greatly reduce the operation time and improve the accuracy. In addition, it is possible to ensure the safety of the operation and prevent the operator from having an unreasonable posture. That is, the labor of the operator can be reduced and the proficiency level of the operation can be accelerated.
【図1】本発明を適用した立体内視鏡装置の具体的は回
路構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a specific circuit configuration of a stereoscopic endoscope device to which the present invention is applied.
【図2】上記立体内視鏡装置を構成する立体撮像ユニッ
トの具体的な機構を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific mechanism of a stereoscopic imaging unit forming the stereoscopic endoscope device.
【図3】上記立体撮像ユニットの具体的な機構を示す断
面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a specific mechanism of the stereoscopic imaging unit.
【図4】上記立体撮像ユニットの角度調節機構の具体例
を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a specific example of an angle adjusting mechanism of the stereoscopic imaging unit.
【図5】上記立体内視鏡装置を構成するカメラ制御ユニ
ットの動作を説明するためのタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the camera control unit that constitutes the stereoscopic endoscope device.
【図6】上記立体内視鏡装置を構成する保持装置の外観
を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an outer appearance of a holding device that constitutes the stereoscopic endoscope device.
【図7】上記立体内視鏡装置の具体的な使用例を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a specific example of use of the stereoscopic endoscope device.
【図8】上記立体内視鏡装置の具体的な使用例を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a specific example of use of the stereoscopic endoscope device.
【図9】マルチ照明付き天井トラックプレートの平面図
である。FIG. 9 is a plan view of a multi-illuminated ceiling track plate.
【図10】マルチ照明付き天井トラックプレートに設け
られた保持装置固定トラックの側面図である。FIG. 10 is a side view of a holding device fixed track provided on a multi-illuminated ceiling track plate.
【図11】上記保持装置の跳ね上げる機構を説明するた
めの図である。FIG. 11 is a view for explaining a flip-up mechanism of the holding device.
【図12】上記跳ね上げる機構を説明するための図であ
る。FIG. 12 is a view for explaining the flip-up mechanism.
【図13】上記跳ね上げる機構を説明するための図であ
る。FIG. 13 is a view for explaining the flip-up mechanism.
【図14】従来の立体視画像収集装置の構成を示す図で
ある。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional stereoscopic image collection device.
【図15】従来の立体視画像収集装置の構成を示す図で
ある。FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a conventional stereoscopic image collection device.
10・・・立体撮像ユニット 13a、13b・・・CCDカメラ 20a、20b・・・結像用レンズ系 21a、21b・・・プリズム 22a、22b・・・対物レンズ 23a、23b・・・リレーレンズ群 26a、26b・・・接眼レンズ 27・・・光学管 30・・・角度調節機構 31a、31b・・・ピン 32・・・ワイヤ 41・・・パーソナル表示装置 60・・・保持装置 J1〜J7・・・関節 80・・・電磁ブレーキ 10 ... Stereoscopic imaging unit 13a, 13b ... CCD camera 20a, 20b ... Imaging lens system 21a, 21b ... Prism 22a, 22b ... Objective lens 23a, 23b ... Relay lens group 26a, 26b ... Eyepiece 27 ... Optical tube 30 ... Angle adjustment mechanism 31a, 31b ... Pin 32 ... Wire 41 ... Personal display device 60 ... Holding device J1-J7. ..Joint 80 ... Electromagnetic brake
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 正宏 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 福与 恒雄 東京都文京区本郷2−12−2 有限会社 新興光器製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masahiro Kusakabe 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Tsuneo Fukuyo 2-12-2 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo Company Shinkoki Factory
Claims (7)
段と、 該撮像手段で撮像された2つの画像を使用者の両目にそ
れぞれ独立して表示するパーソナル表示手段とを備える
ことを特徴とする立体内視鏡装置。1. An image pickup means for picking up an image of a subject at a predetermined parallax angle, and a personal display means for independently displaying two images picked up by the image pickup means on both eyes of a user. 3D endoscopic device.
学手段と、 該2つの光学手段で取得された反射光をそれぞれ導く2
つの導光路と、 該2つの導光路にそれぞれ配設され、上記被写体を撮像
する2つのビデオカメラとからなり、 上記2つの光学手段及び2つの導光路が1本の光学管の
管内に配設されていることを特徴とする請求項1記載の
立体内視鏡装置。2. The image pickup means includes two optical means for acquiring reflected light from a subject at a predetermined parallax angle, and two guiding means for guiding the reflected light acquired by the two optical means, respectively.
One light guide path and two video cameras respectively arranged in the two light guide paths and configured to image the subject. The two optical means and the two light guide paths are provided in a tube of one optical tube. The stereoscopic endoscope apparatus according to claim 1, wherein the stereoscopic endoscope apparatus is provided.
徴とする請求項2記載の立体内視鏡装置。3. The two optical means each include an objective lens and a prism arranged in front of the objective lens, and a predetermined parallax angle is obtained by the two prisms. The stereoscopic endoscope apparatus according to 2.
え、 該回転手段によりプリズムを回転させて視差角を調節す
ることを特徴とする請求項3記載の立体内視鏡装置。4. The stereoscopic endoscope apparatus according to claim 3, further comprising a rotating unit that rotates the prism, and the rotating unit adjusts the parallax angle by rotating the prism.
撮像手段の視差角に略々等しいことを特徴とする請求項
1記載の立体内視鏡装置。5. The stereoscopic endoscope apparatus according to claim 1, wherein the convergence angle of the personal display means is substantially equal to the parallax angle of the image pickup means.
らなることを特徴とする請求項5記載の立体内視鏡装
置。6. The stereoscopic endoscope apparatus according to claim 5, wherein the personal display means is a head-mounted type.
ることを特徴とする請求項1記載の立体内視鏡装置。7. The stereoscopic endoscope device according to claim 1, wherein the personal display unit is held by a holding unit having multiple degrees of freedom by a multi-joint mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5165405A JPH0720388A (en) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | Stereoscopic endoscope device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5165405A JPH0720388A (en) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | Stereoscopic endoscope device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0720388A true JPH0720388A (en) | 1995-01-24 |
Family
ID=15811793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5165405A Withdrawn JPH0720388A (en) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | Stereoscopic endoscope device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0720388A (en) |
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1993
- 1993-07-05 JP JP5165405A patent/JPH0720388A/en not_active Withdrawn
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