JPH075369A - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 左右の画像の明るさを同じレベルに光量調節
して鮮明画像を得ることができる手術用顕微鏡を提供す
ることにある。 【構成】 観察光学系による観察手段と、各々の各光路
を撮像する撮像装置６Ｌ，６Ｒ、この撮像装置６Ｌ，６
Ｒによる画像を表示するモニタ１５、観察者の注視点を
検出する注視点検出回路２６を備えた手術用顕微鏡にお
いて、前記注視点検出回路２６に従って撮像装置６Ｌ，
６Ｒの左右の画像信号から対応する部分画像信号を抽出
する部分抽出回路２８Ｌ，２８Ｒと、この部分抽出回路
２８Ｌ，２８Ｒの２つの部分画像信号に従って光量レベ
ルを算出する光量演算回路２９Ｌ，２９Ｒと、この光量
演算回路２９Ｌ，２９Ｒの演算出力に従って左右の光路
に設けられた絞り３１Ｌ，３１Ｒを調節する絞り駆動部
３０Ｌ，３０Ｒとを具備したことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、術部を観察することが
可能な観察光学系と各光路を撮像する撮像手段とを有す
る手術用顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、手術方法、手術用具の発達に伴
い、微細な手術いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に
行われるようになってきた。マイクロサージャリーに
は、眼科や脳神経外科に例を見るように、術部を拡大観
察するための観察光学系を有する鏡体を備えた手術用顕
微鏡が用いられる。

【０００３】一般に手術用顕微鏡は、術部を拡大観察す
るための顕微鏡からなる鏡体と、この鏡体を所望の位
置、角度に移動し保持するための顕微鏡支持装置とで構
成されている。

【０００４】また、手術用顕微鏡において、対物光学系
を備えた観察光学系と撮像手段とを備えたものも、例え
ば特開平３−３９７１１号公報で知られている。これは
対物光学系による被観察体の結像位置に受光面を有する
撮像手段を有しており、撮像手段によって撮像された像
を表示手段としてのディスプレイに表示し、ディスプレ
イに表示された画像を観察できるようにしたものであ
る。

【０００５】また、東独特許第２５９２６５号において
は、撮像手段によって得た画像を術者の頭部に取り付け
たヘッドマウントディスプレイやテレビモニタに表示
し、術者は反射鏡を利用してそれぞれ右眼、左眼のモニ
ター像を観察できるようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮像手
段によって撮像された像を表示手段としてのディスプレ
イに表示し、ディスプレイに表示された画像を観察する
ものは、ダイナミックレンジ等の性能上、明るすぎると
見にくいばかりか、像自体が白く飛んでしまい鮮明画像
が得られない。

【０００７】また、従来の実体顕微鏡による光学的な立
体観察と比較すると、観察者、すなわち人間の眼の調整
能力が活用できなくなり、より観察点における明るさ、
焦点調整をより正確に行う必要がある。

【０００８】さらに、立体観察のため、左右の画像の明
るさを同じレベルにする必要があるが、左右光路におい
ては観察方向が異なるので同一の明るさとは限らないた
め、画像化するためにはさらに正確に行う必要がある。

【０００９】本発明は、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、左右の画像の明るさを
同じレベルに光量調節して立体画像を得ることができる
手術用顕微鏡を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は前記
目的を達成するために、観察光学系による観察手段と、
各々の各光路を撮像する撮像手段と、この撮像手段によ
る画像を表示する表示手段と、観察者の注視点を検出す
る注視点検出手段とを備えた手術用顕微鏡において、前
記注視点検出手段に従って前記撮像手段の左右の画像信
号から対応する部分画像信号を抽出する抽出回路と、こ
の抽出回路の２つの部分画像信号に従って光量レベルを
算出する演算回路と、この演算回路の演算出力に従って
左右の光路に設けられた光量調節手段または撮像手段に
おいて光量制御する駆動回路とを具備したことを特徴と
する。

【００１１】このように構成することによって、注視点
検出回路に入力されプルキンエ効果像と瞳孔中心から注
視点を算出し、この注視点検出回路によって検出された
注視点は注視点演算回路によって範囲のどの位置にある
かを判定する。そして、一定期間停留して注視点を判定
し、部分抽出回路において対応する画像信号の領域を抽
出し、部分画像信号を各々光量演算回路に送出する。そ
して、絞り駆動部を制御し、抽出された部分が最適とな
るよう光量制御を行う。さらに、光量演算回路での演算
値を互いに送出し、左右の画像におけるレベルが一致す
べく演算を行う。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説
明する。図１〜図３は第１の実施例を示し、図１は手術
用顕微鏡の全体構成を示す。１は鏡体であり、２はヘッ
ドマウントディスプレイである。鏡体１の内部には１つ
の対物レンズ３、一対の変倍光学系４Ｌ，４Ｒ、一対の
結像レンズ５Ｌ，５ＲおよびＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒ
が被観察部側から順次配設されて構成されている。

【００１３】ＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒは、色分解プリ
ズム７とＲ撮像素子８ａ、Ｇ撮像素子８ｂ、Ｂ撮像素子
８ｃとから構成され、このＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒは
プロセッサ９Ｌ，９Ｒを介して後述するモニタ１５に接
続されている。前記プロセッサ９Ｌ，９Ｒは、ＲＧＢ撮
像装置６Ｌ，６Ｒの駆動回路、光電変換による出力信号
のための増幅回路、ローバスフィルタ、ホワイトバラン
ス回路、γ補正回路およびプロセス回路を内蔵し、左右
画像として各々ＲＧＢ画像信号を生成する画像生成回路
を備えている。

【００１４】前記ヘッドマウントディスプレイ２の左眼
光路１０には全反射ミラー１１、可視光のみを全反射す
るダイクロイックミラー１２、ハーフミラー１３、１４
が設けられ、モニタ１５の画像はレンズ１６とダイクロ
イックミラー１２を介して左眼１７へ投影される。

【００１５】また、ＩＲＬＥＤ１８、投影レンズ１９に
よる赤外光はハーフミラー１４、ダイクロイックミラー
１２、全反射ミラー１１により左眼１７の角膜へ投影さ
れ、水晶体後面の反射によるプルキンエ効果像を全反射
ミラー１１、ダイクロイックミラー１２、ハーフミラー
１３、レンズ２２を介して２次元半導体位置検出素子と
してのＰＳＤ２３により検出される。同様に、ＰＳＤ２
４は左眼１７の虹彩部分と共役に位置におかれ、全反射
ミラー１１、ダイクロイックミラー１２、ハーフミラー
１４、レンズ２５を介して瞳孔中心を検出すべくセンサ
である。

【００１６】ＰＳＤ２３，２４は注視点検出回路２６を
介して注視点演算回路２７に接続され、この注視点演算
回路２７は左右の部分抽出回路２８Ｌ，２８Ｒに接続さ
れている。部分抽出回路２８Ｌ，２８Ｒは各々光量演算
回路２９Ｌ，２９Ｒを介して絞り駆動部３０Ｌ，３０Ｒ
に接続されており、鏡体１内の左右光路に独立して設け
られた絞り３１Ｌ，３１Ｒを駆動制御するようになって
いる。

【００１７】すなわち、図２および図３に示すように、
ＰＳＤ２３，２４の検出信号は注視点検出回路２６に入
力され、ステップＳ１にてプルキンエ効果像と瞳孔中心
から注視点を算出し、この注視点検出回路２６によって
検出された注視点は注視点演算回路２７によって、ステ
ップＳ２で範囲３２のどの位置にあるかを判定する。

【００１８】そして、ステップＳ３において一定期間停
留して注視点を判定し、ＮＯのときにはステップＳ１に
戻り、ＹＥＳのときにはステップＳ４に移り、部分抽出
回路２８Ｌ，２８Ｒにおいて対応する画像信号の領域を
抽出し、部分画像信号を各々光量演算回路２９Ｌ，２９
Ｒに送出する。そして、ステップＳ５において絞り駆動
部３０Ｌ，３０Ｒを制御し、抽出された部分が最適とな
るよう光量制御を行う。さらに、光量演算回路２９Ｌ，
２９Ｒでの演算値を互いに送出し、左右の画像における
レベルが一致すべく演算を行うようになっている。

【００１９】このように構成することによって、注視点
における絞り（ＡＥ）が左右の画像で独立して実施さ
れ、かつ左右の明るさの差もなくなることにより、立体
視が行いやすくなる。

【００２０】図４および図５は第２の実施例を示し、第
１の実施例と基本的に同一であるが、注視点検出回路２
６は注視点演算回路３３を介して部分抽出回路２８Ｌ，
２８Ｒに接続されているとともに、注視点演算回路３３
はピント検出回路３４に接続され、このピント検出回路
３４は駆動回路３５を介して焦準駆動部３６へ接続され
ている。

【００２１】この注視点演算回路３３によれば、図４に
示すように、注視点検出位置をＡ（ａ，ｂ）とした場
合、画像抽出部分をこの座標を中心としたＡ1,Ａ2,Ａ3,
Ａ4 に囲まれた範囲３７と判定し、光量制御を行う。こ
のときは注視点検出はこの範囲３７から一定期間外れた
ときを新たな注視点として判定するようにする。

【００２２】ピント検出回路３４では注視点演算回路３
３からの注視点情報と、部分抽出回路２８Ｌ，２８Ｒの
左右画像の抽出部分の信号から簡単に位相差を検出する
ことができ、その演算結果により駆動回路３５により焦
準駆動が行える。したがって、位相差検出が簡単に行え
ることにより、オートフォーカス（ＡＦ）が実施でき
る。

【００２３】図６は第３の実施例を示し、第１の実施例
と同一構成部分については同一番号を付して説明を省略
する。ＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒは駆動、読み出し回路
である駆動回路４１Ｌ，４１Ｒ、増幅回路４２Ｌ，４２
Ｒ、プロセッサ４３Ｌ，４３Ｒより左右の観察画像が生
成されるようになっている。

【００２４】注視点演算回路２７による注視点情報によ
り注視点範囲とその他の範囲に画像信号を分割し、注視
点光量演算回路４４Ｌ，４４Ｒ、周辺光量演算回路４５
Ｌ，４５Ｒによって最適レベルを算出する。さらに、駆
動回路４１Ｌ，４１Ｒからの同期信号に従ってアナログ
スイッチ４６Ｌ，４７Ｌには画像分割回路４８Ｌからア
ナログスイッチ４６Ｒ，４７Ｒには画像分割回路４８Ｒ
からスイッチ信号を出力し、光電変換後の信号を注視点
範囲とその他に分割、各々増幅回路４９Ｌ，４９Ｒと５
０Ｌ，５０Ｒに分けて増幅を行う。

【００２５】増幅回路４８Ｌ，４８Ｒと４９Ｌ，４９Ｒ
はすべてゲイン可変アンプであり、対応する演算回路に
より設定される。これら４つの増幅回路４８Ｌ，４８Ｒ
と４９Ｌ，４９Ｒにおいての増幅率は個別であるが、い
ずれにおいても明暗の差が著しくならないよう相互の設
定レベルを比較して光量レベルの設定を行うものであ
る。

【００２６】プロセッサ４３Ｌ，４３Ｒによる画像信号
は術者用ヘッドマウントディスプレイの他に時分割立体
映像信号構成回路５１へも出力され、３Ｄモニタ５２、
液晶偏光板５３の駆動により偏光メガネにより立体観察
を行うことができる。注視点もその周辺も最適な明るさ
の画像が観察でき、かつ左右差もキャンセルでき、立体
視がしやすいという効果がある。

【００２７】図７は滅菌カバーとしてのドレープを示す
もので、袋状のドレープ本体６１とリング６２および柄
６３とから構成されている。リンク６２と柄６３は図８
に示すように構成されている。すなわち、ドレープ本体
６１の開口縁にはリング本体６４が接着されている。こ
のリング本体６４は弾性部材によって形成され、円周の
一部に擦り割り６５が設けられている。さらに、擦り割
り６５の端面には互いに対向する切欠部６６と段部６７
が設けられている。

【００２８】また、柄６３の基端部は前記擦り割り６５
に挿入可能であり、その両側面には前記切欠部６６に係
合する係合ピン６８が突設され、柄６３はその基端部が
リング本体６４の弾性力によって擦り割り６５の間に挟
持され、かつその下面が段部６７に突き当たって固定さ
れるようになっている。

【００２９】従って、柄６３を持って術者または助手が
帽子を被る要領でヘッドマウントディスプレイに被せ、
切欠部６６に沿って柄６３を引いてリング本体６４から
抜き取ると、リング本体６４の弾性復元力によって擦り
割り６５が狭まり、ヘッドマウントディスプレイに固定
される。従って、ドレープの被せがワンタッチで行うこ
とができる。

【００３０】図９は柄の取り付け構造の変形例であり、
リング本体６４の擦り割り６５の端面に互いに対向する
半球状の凹部６８を設け、柄６９の基端部に前記凹部６
８に係合する球体７０を設けたものである。従って、柄
６９を持って術者または助手が帽子を被る要領でヘッド
マウントディスプレイに被せ、柄６９を引いてリング本
体６４から抜き取ると、リング本体６４の弾性復元力に
よって擦り割り６５が狭まり、ヘッドマウントディスプ
レイに固定される。従って、ドレープの被せがワンタッ
チで行うことができる。

【００３１】図１０は可撓性を有する材料によってリン
グ本体７１が形成され、その擦り割り７２の端面間は引
張りスプリング７３によって連結されている。リング本
体７１の端面近傍に位置する上面には係合穴７４が穿設
されている。

【００３２】一方、柄７５は金属棒を二つ折りし、その
中間部をＸ状に交差させた形状で、基端部に把持部７
６、先端部に前記係合穴７４に着脱自在に係合する引掛
け部７７が設けられている。したがって、把持部７６を
内側に押圧すると、引掛け部７７と７７の間隔が広が
り、リング本体７１の擦り割り７２が開くため、この状
態でヘッドマウントディスプレイに被せ、把持部７６の
押圧力を緩めることによって引張りスプリング７３の復
元力によって擦り割り７２が狭まって固定される。次
に、柄７５を引き上げることにより、引掛け部７７が係
合穴７４から抜け、柄７５をリング本体７１から外すこ
とができる。

【００３３】このように構成することによって、ドレー
プとリングは使い捨てとなるが、柄７５は繰り返し使用
でき、安価に提供できる。図１１および図１２はドレー
プ本体７８に覗き式ヘッドマウントディスプレイ７９に
覗き筒８０を覆う覆い筒８１を一体に設けたものであ
り、覗き筒８０を含むヘッドマウントディスプレイ７９
の全体を覆うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の手術用顕
微鏡は、立体観察のための左右の画像の明るさを同じレ
ベルに光量調節することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる手術用顕微鏡の
全体構成図。

【図２】同実施例の作用説明図。

【図３】同実施例のフローチャート図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す作用説明図。

【図５】同実施例の電気系のブロック図。

【図６】本発明の第３の実施例を示す電気系のブロック
図。

【図７】ドレープの斜視図。

【図８】ドレープの柄の取り付け構造を示す斜視図。

【図９】ドレープの柄の取り付け構造を示す斜視図。

【図１０】ドレープの柄の取り付け構造を示す斜視図。

【図１１】ドレープの斜視図。

【図１２】ドレープの使用状態図。

【符号の説明】

６Ｌ，６Ｒ…ＲＧＢ撮像装置 １５…モニタ ２６…注視点検出回路 ２７…注視点演算回路 ２８Ｌ，２８Ｒ…部分抽出回路 ２９Ｌ，２９Ｒ…光量演算回路 ３０Ｌ，３０Ｒ…絞り駆動部 ３１Ｌ，３１Ｒ…絞り

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【手続補正書】

【提出日】平成５年８月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】ＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒは、色分解プリ
ズム７とＲ撮像素子８ａ、Ｇ撮像素子８ｂ、Ｂ撮像素子
８ｃとから構成され、このＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒは
プロセッサ９Ｌ，９Ｒを介して後述するモニタ１５Ｌ，
１５Ｒに接続されている。前記プロセッサ９Ｌ，９Ｒ
は、ＲＧＢ撮像装置６Ｌ，６Ｒの駆動回路、光電変換に
よる出力信号のための増幅回路、ローパスフィルタ、ホ
ワイトバランス回路、γ補正回路およびプロセス回路を
内蔵し、左右画像として各々ＲＧＢ画像信号を生成する
画像生成回路を備えている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】前記ヘッドマウントディスプレイ２の左眼
光路１０には全反射ミラー１１、可視光のみを全反射す
るダイクロイックミラー１２、ハーフミラー１３、１４
が設けられ、モニタ１５Ｌの画像はレンズ１６Ｌとダイ
クロイックミラー１２を介して左眼１７へ投影される。

【手続補正３】

【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４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 宏 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 浜田 雅巳 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 金田 正煕 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 克行 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 高橋 進 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 榛澤 豊治 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大明 義直 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察光学系による観察手段と、各々の各
   光路を撮像する撮像手段と、この撮像手段による画像を
   表示する表示手段と、観察者の注視点を検出する注視点
   検出手段とを備えた手術用顕微鏡において、 前記注視点検出手段に従って前記撮像手段の左右の画像
   信号から対応する部分画像信号を抽出する部分抽出回路
   と、この部分抽出回路の２つの部分画像信号に従って光
   量レベルを算出する光量演算回路と、この光量演算回路
   の演算出力に従って左右の光路に設けられた光量調節手
   段または撮像手段において光量制御する駆動回路とを具
   備したことを特徴とする手術用顕微鏡。