JPH08173450A - 手術用顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、術者による鏡体移動操作が容易で術
者による鏡体移動操作の負担が軽い手術用顕微鏡装置を
提供することを目的とする。 【構成】本発明は、鏡体部の位置および角度の少なくと
も一方の変更を行う電動駆動手段を有する手術用顕微鏡
装置において、鏡体部の位置および角度の少なくとも一
方の変更する操作を行う操作ハンドルと、前記操作ハン
ドルに加えられた操作力を検出するための検出部と、前
記検出部の検出結果をもとに操作方向を演算する回路
と、前記回路からの出力値に基づいて前記鏡体部の位置
および角度の少なくとも一方の変更を意図した前記操作
ハンドルの操作に従い前記電動駆動部の駆動制御を行っ
て前記鏡体部の位置および角度の変更を行う制御回路と
を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡装置である。
これによれば、術者による鏡体移動操作が容易であり、
術者による鏡体移動操作の負担も軽くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医師が微細な手術を行
う際に術部を拡大観察するための手術用顕微鏡装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】脳神経外科等の微細な作業が行われる外
科手術に使用される手術用顕微鏡はその鏡体が支持装置
のアーム機構の先端にＸＹ移動装置を介して取り付けら
れている。そして、鏡体部の位置を変更する場合はアー
ムの回転軸に備えられた電磁クラッチを解除してアーム
を回動操作することにより鏡体部を空間内で自在に移動
して所望の位置・角度を選択し、また鏡体部を支持した
ＸＹ移動装置を電動駆動操作することによって平面内で
の鏡体部が移動して所望の位置に固定するようになって
いる。

【０００３】ところで、アーム機構の電磁クラッチに対
する操作入力は、通常、鏡体部に取り付けられた操作ハ
ンドルに備えられた押釦スイッチを操作することによっ
て行うが、特開平3-253810号公報のものでは、電磁クラ
ッチの入力装置の一手段として、操作ハンドルの表面４
方向の各側面にそれぞれ貼り付けられたシートスイッチ
によるものが開示されている。これは術者が鏡体部を移
動させたい方向のシートスイッチに触れることにより術
者が操作しようとした方向の電磁クラッチが解除される
というものである。

【０００４】また、ＸＹ移動装置の操作入力は、通常フ
ットスイッチ装置に設置されたジョイスティックを操作
することにより行うが、特開平6-230289号公報のものに
はフットスイッチと鏡体部を保持するＸＹ移動装置との
間に存在するアーム機構の回転軸の回転状態を検出した
結果によりＸＹ移動装置の駆動方向の補正を行う装置が
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従前の手術用顕微鏡においては、以下のような理由によ
って術者による鏡体移動操作が必ずしも簡潔かつ容易な
ものでなく負担の軽いものとは言い難い。

【０００６】例えば特開平３−２５３８１０号公報に開
示される操作入力装置においては、術者が操作ハンドル
を握って手動で鏡体部を移動させねばならず、この間、
手術の中断は避けられないものであった。また、操作入
力方向の検出手段がシートスイッチであるために操作ハ
ンドルのシートスイッチの貼ってある部分を触らねば操
作入力ができない。さらに操作入力を行う方向はシート
スイッチの枚数分に限られ、操作力量等の検出による速
度や方向の駆動制御はできないものであった。

【０００７】特開平６−２３０２８９号公報に開示され
る操作入力装置は、フットスイッチによって電動駆動装
置の操作入力を行うため、手術中にフットスイッチの位
置・方向を目視あるいは足で確認せねばならず、手術の
中断は避けられない。このため、術者が手術に集中しな
がら容易に操作入力することが可能な操作入力手段が待
望される。

【０００８】また、前述の特開平６−２３０２８９号公
報に開示される操作入力装置はアームの状態を検出した
検出結果に基づいてフットスイッチのジョイスティック
の操作入力を補正することが可能であるが、鏡体部の操
作入力手段と鏡体部の移動装置の間に存在する関節の回
転によって生じる操作入力手段の座標軸と移動装置の駆
動軸の変位を補正することはできない。

【０００９】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、術者による鏡体移動操作
が容易で術者による鏡体移動操作の負担が軽い手術用顕
微鏡装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決する手段および作用】本発明は、鏡体部の
位置および角度の少なくとも一方の変更を行う電動駆動
手段を有する手術用顕微鏡装置において、鏡体部の位置
および角度の少なくとも一方の変更する操作を行う操作
ハンドルと、前記操作ハンドルに加えられた操作力を検
出するための検出手段と、前記検出手段の検出結果をも
とに操作方向を演算する演算手段と、前記演算手段から
の出力値に基づいて前記鏡体部の位置および角度の少な
くとも一方の変更を意図した前記操作ハンドルの操作に
従い前記電動駆動手段の駆動制御を行って前記鏡体部の
位置および角度の変更を行う制御手段とを具備したこと
を特徴とする手術用顕微鏡装置である。これによれば、
術者による鏡体移動操作が容易であり、術者による鏡体
移動操作の負担も軽くなる。

【００１１】

【実施例】

＜第１の実施例＞ 図１ないし図３を参照して、本発明の第１の実施例を説
明する。 （目的）手術用顕微鏡の操作ハンドルのグリップのアー
ムに貼り付けて設置された複数の歪ゲージでグリップに
加えられた操作力の方向および大きさを検出することに
より電動駆動装置の操作入力を行う。また、手動による
操作時に前述の歪ゲージを用いて手動により操作してい
ることを検知して電動駆動装置の駆動をキャンセルする
ことにより手動操作後の電動駆動装置の作動による視野
のずれを防止することにある。 （構成）図１は俯仰アーム機構１を示しており、この俯
仰アーム機構１は図示しない架台に取り付けられた保持
アーム機構２に保持されている。保持アーム機構２は前
記架台に一端が水平な向きに回動可能に支持された図示
しない第１アームと、この第１アームの他端に水平方向
に回動可能に支持される第２アームと、前記第２アーム
に上下方向に回動可能に支持されかつ前記俯仰アーム機
構１を保持する第３のアーム３とからなる。なお、第２
アームは例えば平行リンク機構からなり、水平および上
下方向に変位可能である。また、俯仰アーム機構１を保
持する第３アーム３にはその俯仰アーム機構１の第１俯
仰アーム５が垂直な軸Ｏｄを中心に水平な方向へ回動自
在に連結されている。

【００１２】第１俯仰アーム５には第２俯仰アーム６の
一端が第１軸７により回動可能な関係で連結されてい
る。つまり、第１軸７の一端は第１俯仰アーム５の内部
に固定的に収納された第１俯仰モータ８の回転軸に接続
されている。第１俯仰モータ８は両方向、つまり正逆回
転可能なものである。第１軸７の他端は第２俯仰アーム
６に固定された軸受９により支持されている。また第１
俯仰アーム５と第２俯仰アーム６とはその第１軸７に連
結した図示しない重さ出し機構により第１俯仰アーム５
に対する第２俯仰アーム６の操作回転重さが規制され、
重さ出しハンドル９によりその回転重さが選択調整する
ことができるようになっている。

【００１３】第２俯仰アーム６はその延出側途中部分が
Ｌ字型に下方へ屈曲または湾曲して形成されており、こ
の第２俯仰アーム６の延出下端には接眼レンズ１１を有
した鏡体部１２が第２軸１４を中心に回動自在なように
取り付けられている。この第２軸１４の一端には第２俯
仰アーム６の内部に固定的に収納された第２俯仰モータ
１５の回転軸に接続されている。第２俯仰モータ１５は
両方向、つまり正逆回転可能なものである。第２軸１４
の他端は鏡体部１２に固定された軸受１６により支持さ
れている。また、第２俯仰アーム６と鏡体部１２とはそ
の第２軸１４に連結した図示しない重さ出し機構により
第２俯仰アーム６に対する鏡体部１２の操作回転重さが
規制され、それの重さ出しハンドル１７によりその回転
重さが選択調整することができるようになっている。

【００１４】前記鏡体部１２の左右側面部分にはそれぞ
れ操作ハンドル１８が取り付けられていて、この操作ハ
ンドル１８は鏡体部１２の位置や角度を変更する操作を
行うようになっている。各操作ハンドル１８は前記鏡体
部１２から導出してその途中部分を下方へ屈曲または湾
曲した形状のグリップアーム２１とこのグリップアーム
２１の先端に取着されたグリップ２２とにより構成され
る。図３はその右側の操作ハンドル１８を術者が位置す
る方とは反対側からみた外観を示すものである。操作ハ
ンドル１８のグリップアーム２１はその一端にグリップ
２２を支持しその他端が鏡体部１２の対応する側面部分
にそれぞれ固定されている。

【００１５】グリップ２２を取着する側に位置するグリ
ップアーム２１の先端部分は、鏡体部１２の前後左右各
向きの各側面を平面とした立方状の変形可能な検出部用
部材２３として構成されている。そして、鏡体部１２の
前後方向に面した前後方向歪検出面２４と鏡体部１２の
左右方向に面した左右方向歪検出面２５にはそれぞれ別
の歪ゲージ２６，２７が、そのグリップアーム２１また
は検出部用部材２３の長手方向に歪曲方向が配列して向
くように接着されている。各歪ゲージ２６，２７のゲー
ジ端子２８，２９にはそれぞれリード線３１が接続され
ている。

【００１６】これらのリード線３１は前述した図示しな
い架台部に内蔵された装置に接続されている。すなわ
ち、図２で示すように前後側の歪ゲージ２６は歪検出器
３２に接続され、左右側の歪ゲージ２７は別の歪検出器
３３にそれぞれ接続されている。つまり、操作ハンドル
１８に加えられた操作力を検出するための検出手段を構
成している。歪検出器３２，３３で検出された歪信号は
コンパレータを内蔵した制御回路３４に入力される。制
御回路３４はその入力を受けて演算処理する演算手段を
構成し、その結果にもとづいて俯仰モータ駆動電源３５
を操作し、前述した各俯仰モータ８，１５に正電圧およ
び負電圧の電圧を供給して駆動する制御手段を構成して
いる。また、これの制御手段はグリップ２２に加えられ
た操作力の方向および大きさを検出することにより鏡体
部１２の俯仰を行う電動駆動手段の操作入力を行う。 （作用）術者が鏡体部１２の俯仰を微動操作によって行
うときは操作ハンドル１８に軽く触れることによる電動
駆動操作がなされ、また鏡体部１２の粗動俯仰を行うと
きは操作ハンドル１８を手に握って動かすことによる手
動操作によって対応した各軸７，１４を回動させること
ができる。

【００１７】まず、操作ハンドル１８を用いた鏡体部１
２の電動駆動操作について具体的に説明する。術者は鏡
体部１２を俯仰させたい方向のグリップ２２の面に力を
加えると、この力を加えた方向にグリップアーム２１の
検出部用部材２３が歪曲して歪ゲージ２６，２７がその
歪方向および歪み量に応じた歪信号を出力する。これら
の歪信号はそれぞれの歪検出器３２，３３で検出される
とともに増幅されて制御回路３４に出力する。制御回路
３４ではこれに内蔵されたコンパレータで予め設定され
たしきい値と比較して、歪検出器３２，３３からの出力
がそのしきい値よりも大きい場合には操作入力がなされ
たと判断して俯仰モータ駆動電源３５へ駆動信号を出力
する。ここでのしきい値は術者がグリップ２２に触れた
程度の力における歪ゲージ２６，２７の出力からグリッ
プ２２を強く押したときの力まで術者の好みに応じて自
在に設定することが可能である。俯仰モータ駆動電源３
５では入力された駆動信号に従って俯仰モータ８，１５
への電源供給を行う。

【００１８】例えば、術者が鏡体部１２を自分からみて
反時計方向へ俯仰させたいときはグリップ２２の左側面
を押す。これにより左右方向歪検出面２５が図２の左方
向へ歪曲し、これに設けた歪ゲージ２７もその左右方向
歪検出面２５と共に歪曲し、その歪曲量に応じた正の歪
信号が歪検出器３３を介して制御回路３４へ入力する。
制御回路３４においてはあらかじめ設定された第１のし
きい値よりも入力された歪信号の値が大きい間、俯仰モ
ータ駆動電源３５へ正方向駆動信号を出力する。これに
より俯仰モータ駆動電源３５は第１俯仰モータ８へ正の
電源供給を行う。第１俯仰モータ８は正方向へ回転して
第２俯仰アーム６は第１軸７を中心に反時計方向に回転
し、鏡体部１２は右方向へ俯仰移動する。鏡体部１２の
俯仰移動を止めたいときはグリップ２２に力を加えてい
る手を離すことにより歪ゲージ２７からの歪信号の歪量
が低下して制御回路３４で定められた第１のしきい値よ
りも下回ることから、制御回路３４からの駆動信号の出
力が停止されて俯仰モータ駆動電源３５から俯仰モータ
８への電源供給が停止される。そして、鏡体部１２の俯
仰移動が止まる。

【００１９】次に、手動による鏡体部１２の粗動俯仰操
作を行う場合について説明する。重さ出しハンドル９，
１７は通常は強い力を加えれば手動俯仰操作可能な程度
の力で軸７，１４を固定するように締め付けており、こ
のため、軽い力での手動による俯仰操作はできないよう
になっている。そこで、手動によって軽い力で俯仰操作
したい場合、例えば鏡体部１２を左右方向に俯仰させた
いときは重さ出しハンドル９を、前後方向に俯仰させた
いときは重さ出しハンドル１７を緩めた後、グリップ２
２を握って俯仰させたい方向へ鏡体部１２を動かすこと
により鏡体部１２は対応する軸７，１４を中心に俯仰回
転する。

【００２０】この手動俯仰操作の際、グリップアーム６
には比較的大きな力が加わり、歪ゲージ２６，２７から
はそれぞれ歪量に応じた歪信号が歪検出器３２，３３を
介して制御回路３４へ出力される。制御回路３４では歪
信号の歪量が前述の第１のしきい値よりも大きい予め定
められた第２のしきい値を超えると、手動俯仰操作がな
されているとみなし、俯仰モータ駆動電源３５には駆動
信号を出力しない俯仰モータ駆動停止時間が設定されて
いる。この俯仰モータ駆動停止時間は歪信号の歪量が第
２のしきい値を下回った後、術者の手がグリップ２２か
ら完全に離れたと見なされる時間だけ継続される。これ
により術者が鏡体部１２の手動による粗動俯仰を行って
いる間は俯仰モータ８，１５の電動駆動は行われない。
このように検出手段が一定以上の力量を検知したとき、
つまり手動操作時には電動俯仰駆動は停止する規制機能
を呈する。

【００２１】本実施例では制御回路３４で第１のしきい
値を設定して、歪検出面２４，２５での歪量が第１のし
きい値を上回ったときに俯仰モータ８，１５に電源を供
給するように構成したが、前記歪検出面２４，２５の歪
量に応じて前記俯仰モータ８，１５への供給電圧値また
は供給電圧のデューティ比を変えるなりして、術者がグ
リップ２２に加えた力に応じた速度で俯仰アームが電動
駆動されるように構成することもできる。

【００２２】また、第２のしきい値を定めて手動による
鏡体部１２の俯仰操作時には俯仰モータ８，１５の駆動
を停止するように設定したが、術者がグリップ２２を握
って手動による俯仰操作を行うことを検知する機構、例
えばグリップ２２の複数の面に貼り付けられたタッチセ
ンサ全てから信号入力があったときに術者がグリップ２
２を握って手動による鏡体部１２の俯仰操作を行ってい
るとみなして俯仰モータ８，１５への電源供給を停止す
る機構を用いることも可能である。 （効果）本実施例によれば、制御回路３４の第１のしき
い値を低く設定することにより、グリップ２２に軽く触
れるだけで、電動駆動装置の操作入力を行うことが可能
であり、またグリップ２２の、どの部分に触れても構わ
ないため、手術中にピンセットやメス等の手術具を持っ
たままでも手術を中断させることなく操作入力が可能で
あり、術者の負担軽減および手術時間の短縮が図れる。

【００２３】また、手動による俯仰操作時には前述の俯
仰モータ８，１５の駆動がキャンセルされるように構成
したため、鏡体部１２の手動俯仰操作の前後に、俯仰モ
ータ８，１５が作動してしまうことによる視野ずれが起
きずに視野の補正をする煩わしさを回避できる。

【００２４】なお、本実施例では歪検出部が右側の操作
ハンドル１８にある場合について説明したが、歪検出部
は左側の操作ハンドル１８にあっても、また両側の操作
ハンドル１８にあってもよい。 ＜第２の実施例＞図４ないし図８を参照して、本発明の
第２の実施例を説明する。 （目的）手術用顕微鏡の操作ハンドルのグリップとグリ
ップアームの結合部に設置された力覚センサによりグリ
ップに加えられた力の方向と大きさを検出して電動駆動
手段の操作入力を行う。また、電動駆動手段の移動座標
軸と、操作ハンドルの操作入力座標軸の間に生じる座標
軸の変位を検出して前記操作入力座標軸と操作入力座標
軸が一致する様に操作ハンドルの向きをモータ駆動によ
る補正を行い、術者が鏡体の角度に気を配らずに操作入
力をする事を可能とし、術者の負担を軽減することを目
的とする。 （構成）図４は手術用顕微鏡の鏡体部を保持する俯仰ア
ーム機構部４１を示す。この俯仰アーム機構部４１は前
述した第１の実施例の場合と同じように架台および保持
アーム機構等からなる支持装置の先端アーム３６の先端
部分にＸＹ移動装置４２を介して吊持的に取り付けられ
ている。ＸＹ移動装置４２はこれに吊持する俯仰アーム
機構部４１をＸＹＺ座標系４０のＸＹ軸方向へ移動させ
る移動操作機構である。ＸＹ移動装置４２には図示しな
い取付部材により俯仰アーム用取付部４３が固定されて
いる。この取付部４３には軸Ｅを回転中心として回動自
在な円筒体４４が取り付けられている。円筒体４４には
リンクアーム４５が固定されており、リンクアーム４５
は他の３つのリンクアーム４６，４７，４８と共に、前
記軸Ｅと垂直な軸Ｆこの軸Ｆと平行な軸Ｇ，Ｈ，Ｉをそ
れぞれ回転中心とした平行四辺形リンク機構を形成して
いる。軸Ｅと軸Ｆにはそれぞれ従来例と同様の電磁クラ
ッチ４９，５０が設けられ、それに加えてその軸Ｅ，Ｆ
の回転角度を検出するアブソリュートタイプのエンコー
ダー５１，５２が備えられている。また、鏡体部１２は
前記リンクアーム４８の一端にある軸Ｉの位置に固定さ
れている。

【００２５】前述した第１の実施例と同様、鏡体部１２
の左右側面部分にはそれぞれ操作ハンドル１８が取り付
けられている。各操作ハンドル１８は前記鏡体部１２か
ら導出してその途中を下方へ屈曲または湾曲した形状の
グリップアーム２１と、このグリップアーム２１の先端
に取着されたグリップ２２とにより構成される。グリッ
プアーム２１の基端は、鏡体部１２の側面に固定された
操作ハンドル駆動機構５５に支持されている。各グリッ
プ２２には、電磁クラッチ４９，５０を同時に固定／解
除するためのグリップスイッチ５３がそれぞれ設けられ
ている。

【００２６】この操作ハンドル１８には前記ＸＹ移動装
置４２のためのＸＹＺ座標系４０とは別の操作入力座標
系５４が具備している。ＸＹＺ移動座標系４０は鉛直方
向をＺ軸とし、ＸＹ移動装置４２についての術者５６に
対する左右と前後の移動方向に一致するＺ軸の垂直な方
向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とする。また、操作入力座標系
５４ではグリップアーム２１におけるグリップ２２に隣
接するその取付部の中心軸方向をＺ軸とし、このＺ軸が
ＸＹＺ移動座標系４０の場合と同様、鉛直方向にあると
き、前記ＸＹ移動装置４２のＸＹＺ座標系４０における
Ｘ軸とＹ軸にそれぞれ平行な方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸
とする。ＸＹ移動装置４２のためのＸＹＺ座標系４０
と、この操作入力座標系５４は平行移動した原点のみが
異なる関係にある。図４に示すように、全可動軸および
グリップ２２は鏡体部１２の観察光軸Ｏと操作入力座標
系５４のＺ軸が鉛直な方向のときの位置をそれの基準位
置とする。

【００２７】左右の操作ハンドル１８は同様に構成され
ている。図５で示すように操作ハンドル１８においての
グリップアーム２１とグリップ２２との結合部には操作
ハンドル１８に加えられた操作力の方向およびその強さ
を検出する検出手段としての静電容量形力覚センサ６１
が設けられている。この力覚センサ６１によって前記グ
リップアーム２１とグリップ２２を結合している。この
検出手段としての力覚センサ６１は図５で示すように平
行平板電極である固定電極６２と可変電極６３で静電コ
ンデンサを構成し、その電極６２，６３をＸＹ２方向の
力検出用に特殊な電極パターンとしなり、各電極パター
ンの静電容量変化を検出することにより可変電極６３に
取り付けられた操作軸６４に加えられた力の方向および
大きさを検出する４軸力覚センサであり、これ自体は一
般に公知なものである。

【００２８】本実施例においてはグリップアーム２１の
端部に固定電極６２が固定されており、グリップ２２側
に操作軸６４を介して可変電極６３が固定されている。
また、力覚センサ６１のＸ方向の検出軸が術者の左右方
向に設定され、Ｙ方向の検出軸が術者の前後方向に一致
するように設定されている。

【００２９】図６で示すように、グリップ２２に設けら
れたグリップスイッチ５３は、電磁クラッチ４９，５０
の電源供給を行う電磁クラッチ電源６５に対して操作入
力信号を送るよう接続される。また、前記力覚センサ６
１は、制御回路６６にＸ方向およびＹ方向の操作力量の
検出値を力量信号として出力するようにその制御回路６
６に接続されている。制御回路６６は図示しないコンパ
レータを内蔵した制御回路（演算手段）であり、これに
は力覚センサ６１で検出された力量信号（検知信号）が
入力される。また、制御回路６６はＸＹ移動電源６７に
駆動信号を出力する。ＸＹ移動電源６７は前記ＸＹ移動
装置４２に内蔵されたＸモータ６８およびＹモータ６９
に正電圧および負電圧の駆動信号を供給するようになっ
ている。

【００３０】また、前記エンコーダ５１，５２は鏡体角
度検出回路７１の入力端子に接続されている。グリップ
スイッチ５３は電磁クラッチ電源６５の他、鏡体角度検
出回路７１および制御回路６６にも接続されている。鏡
体角度検出回路７１から出力された信号がグリップモー
タ駆動演算回路７２に入力するように接続されており、
グリップモータ駆動演算回路７２からの出力は、モータ
７４ａ，７４ｂへ電源を供給する駆動電源を備えたグリ
ップモータ駆動回路７３に接続されている。

【００３１】図７は操作ハンドル駆動機構５５を示す。
これには操作ハンドル１８のグリップアーム２１の基端
に対して同軸的に連結して支持される第１軸７６を有し
ており、第１軸７６は第１ギアケース７７に固定された
軸受７８により回動自在に支持されている。この第１軸
７６にはギア７９が設けられている。また、第１ギアケ
ース７７には第１ステップモーター８１が固定されてい
る。第１ステップモーター８１に接続された第２軸８２
の他端は第１ギアケース７７に固定された軸受８３に対
して回動自在に支持されている。第２軸８２には前記第
１軸７６のギア７９と噛み合うウォームギア８４が設け
られている。

【００３２】前記第１ギアケース７７はその側面部分に
中心線が同一直線上にある第３軸８５，８６を有してい
る。前記鏡体部１２に固定された第２ギアケース８７に
固定された軸受８８，８９にそれぞれ第３軸８５，８６
を支持することにより第１ギアケース７７は第２ギアケ
ース８７に対して回動自在に支持されている。一方の第
３軸８６にはギア９１が設けられている。第２ギアケー
ス８７に取付け固定された第２ステップモーター９２の
第４軸９３は前記第３軸８６と軸ずれ状態で直角に交差
しており、第４軸９３の他端は第２ギアケース８７に固
定された軸受９４に支持されている。さらに第４軸９３
には前記第３軸８６のギア９１に噛み合うウォームギア
９５が設けられている。

【００３３】なお、第１軸７６と第３軸８５，８６とは
互いに同一平面内において垂直な位置関係で配置されて
おり、第２ギアケース８７に固定された第２ステップモ
ーター９２の第４軸９３、第３軸８６、ギア９１、ウォ
ームギア９５による第１ギアケース７７のための保持構
造も、上述したグリップアーム２１側の保持構造と同様
に構成されている。 （作用）術者５６が鏡体部１２の微動移動操作を行う場
合は操作ハンドル１８での操作によるＸＹ移動装置４２
の駆動により行う。また、鏡体部１２の粗動移動操作お
よび俯仰操作を行う場合はグリップスイッチ５３を操作
して、各回転軸に内蔵された電磁クラッチ４９，５０を
フリーにすることにより各回転軸を回転させて行う。

【００３４】まず、操作ハンドル１８の操作による鏡体
部１２の微動移動を行う場合について述べる。操作ハン
ドル１８に力を加えると、力覚センサ６１が、これの力
を検出し、この信号が入力される制御回路６６がその操
作を演算処理し、その結果によってＸＹ移動電源６７に
駆動信号を出力させる。この駆動信号を受けてＸＹ移動
装置４２はＸモータ６８およびＹモータ６９を駆動して
行う。つまり、術者５６はグリップ２２に対して鏡体部
１２を移動させたい方向へ力を加えると、これにより力
覚センサ６１には術者が加えた力の方向および大きさに
応じて静電容量の変化が起き、この力量の信号を制御回
路６６へ出力する。制御回路６６では前述した第１の実
施例と同様、予め設定されたしきい値と力量信号の力量
値を比較してその力量値がしきい値よりも大きい場合に
は、ＸＹ移動電源６７へ駆動信号を出力する。ここで、
しきい値は、第１の実施例と同様に術者５６がグリップ
２２に触れた程度の力量から強く押した力量まで自在に
設定することができる。ＸＹ移動電源６７では入力され
た駆動信号に従ってＸＹ移動装置４２の各モータ６８，
６９へ電源を供給する。

【００３５】例えば術者５６が右側のグリップ２２の右
側面を右側へ押したときは力覚センサ６１からの力量信
号の力量値が制御回路６６のしきい値を上回っている
間、ＸＹ移動電源６７よりＸＹ移動装置４２のＸモータ
６８へ負電圧の電源が供給され、鏡体部１２は左方向へ
移動する。鏡体部１２の移動を止めたいときはグリップ
２２に力を加えている手を離すことにより、ＸＹ移動電
源６７のＸモータ６８への電源供給が止まり、鏡体部１
２の移動が停止する。

【００３６】次に、鏡体部１２の粗動移動操作および俯
仰操作を行う場合について説明する。この場合はグリッ
プスイッチ５３を操作して各回転軸に内蔵された電磁ク
ラッチ４９，５０をフリーにすることにより各回転軸を
回転させて行う。

【００３７】グリップスイッチ５３の操作による回転軸
ＥおよびＦの回転を行う鏡体部１２の角度変更の動作に
ついて説明する。術者５６がグリップスイッチ５３をオ
ンにすると、電磁クラッチ４９，５０は軸Ｅ、Ｆの回転
の固定が解除される。これと同時にグリップスイッチ５
３より歪検出を行う制御回路８３へ歪み検出停止信号が
出力され、その制御回路８３において力覚センサ６１や
第１の実施例で前述したような歪ゲージからの出力がキ
ャンセルされる。すなわち、術者がグリップスイッチ５
３を押している間はＸＹ移動装置４２の駆動は行われな
い。この軸Ｅ，Ｆの固定解除により、前記平行四辺形リ
ンク機構を介して固定されていた軸Ｉの回転が自由にな
る。従って、この状態で術者５６はグリップ２２に意図
する方向の力をかけることにより、軸Ｅ，Ｉを回転軸と
して鏡体部１２を前後左右に俯仰させることが手動で軽
く出来る。鏡体部１２の位置を決定したらその位置でグ
リップスイッチ５３をオフにする事により固定解除の場
合と同様にして鏡体部１２の軸Ｅ，Ｉを軸とする回転位
置に再び固定することが出来る。

【００３８】しかし、鏡体部１２の前後左右俯仰操作に
より、ＸＹ移動装置４２の移動座標系４０の軸とグリッ
プ２２の操作入力座標系５４の軸の間に変位が生じて、
術者５６の操作入力方向とＸＹ移動装置４２の移動方向
が一致しなくなる。前記変位とは軸Ｅをａ度回転させる
と、操作入力座標系５４のＹ軸とＺ軸が、ＸＹ移動装置
４２のＹ軸とＺ軸に対し、ａ度変位する。軸Ｆをｂ度回
転させると、操作入力座標系５４のＹ軸とＺ軸が、ＸＹ
移動装置４２のＹ軸とＺ軸に対し、ｂ度変位することを
意味する。ここで、軸Ｆと軸Ｉは平行四辺形リンクによ
り連結されているので常に位置が一致している。

【００３９】以下に、図８のフローチャートを用いてそ
の変位を補正する手段を説明する。 ［＃１］グリップスイッチ５３をオンにし、電磁クラッ
チ４９，５０を解除すると同時にグリップスイッチ５３
からオン信号が鏡体角度検出回路７１に出力される変位
補正動作がスタートする。 ［＃２］鏡体角度検出回路７１はエンコーダ５１，５２
から送られた信号を入力し、基準位置を基準とする軸
Ｅ、Ｆの前記オン信号入力時の初期角度α₁ 、β₁を検
出及びメモリーする。ここで、鏡体角度検出回路７１は
軸Ｅが鏡体部１２を術者５６側から見て基準位置より時
計まわり方向に位置する場合を、軸Ｆが基準位置より矢
印９７方向に位置する場合をそれぞれ正として検出す
る。 ［＃３］鏡体部１２の俯仰操作を終了し、グリップスイ
ッチ５３をオフにして鏡体部１２を固定する。 ［＃４］鏡体角度検出回路７１はグリップスイッチ５３
からオフ信号を入力し、＃２と同様にして前記信号を入
力した時の軸Ｅ、Ｆの終了角度α₂ 、β₂ を検出する。 ［＃５］グリップモータ駆動演算回路７２は前記初期角
度α₁ 、β₁ 及び終了角度α₂ 、β₂ を鏡体角度検出回
路７１から入力し、以下の演算を行いグリップ駆動角度
α、βを算出する。 α＝α₁ −α₂ β＝β₁ −β₂ ［＃６］グリップモータ駆動演算回路７２は、鏡体角度
検出回路７１からグリップ駆動角度α、βの信号を入力
し、第４軸９３、ウォームギア９５、ギア９１を介して
第３軸８６を矢印９８の方向へ角度α、第２軸８２、ウ
ォームギア８４、ギア７９を介してグリップアーム２１
を矢印９９の方向へ角度βそれぞれ回転するようにステ
ップモーター８１，９２に電源を供給する。ステップモ
ーター８１，９２が駆動され、前記の駆動伝達系を介し
てグリップ２２が回転し、操作入力座標系５４の軸はＸ
Ｙ移動装置４２の移動座標系４０の軸に一致する。 （効果）上述の如く、本実施例によれば、力覚センサ６
１でグリップ２２に加えられた力の方向と大きさを検出
して操作入力を行うため、術者５６がグリップ２２に軽
く触れるだけでよく操作することができる。したがっ
て、手術具を持ちながらでも鏡体部１２の移動が可能で
ある。また、グリップ２２のどの部分を触ってもよいた
め、例えば操作スイッチを探す必要がなく、迅速な操作
入力が可能であり、また術部に対するグリップ２２の位
置が不変となるため、操作性も向上し、手術の効率向上
と手術時間の短縮化が図れる。前述した第１の実施例の
歪ゲージをグリップアームに接着する方法に比べるとそ
の構成が簡略化できるとともにその組立てが容易であ
る。さらに、ＸＹ移動装置４２の移動座標系４０の軸
と、グリップ２２の操作入力座標系の軸が常に一致する
ので、術者にとって直感的に入力し易くなる。鏡体部１
２の角度に気を配らずに操作入力する事が可能なため、
術者の負担を軽減する事ができる。さらに、電磁クラッ
チ４９，５０をフリーにすることにより行うアームの手
動操作時には前記操作入力装置の動作がオフになるた
め、手動操作の後に前記操作入力装置の作動による視野
ずれが起こらないので、手動操作後の視野の補正をせず
に済む。 ＜第３の実施例＞図９ないし図１２を参照して、本発明
の第３の実施例を説明する。 （目的）この実施例は手術用顕微鏡装置の駆動系直交座
標系と、グリップの直交座標系の角度差を検出し、その
角度差を補正手段で補正し、術者が鏡体部の角度に気を
配らずに操作入力することを可能とし、術者の負担を軽
減することを目的とする。また、グリップをマニュアル
操作部と電動駆動操作部に分けることによりモータの誤
動作を防ぐことが可能で、歪量の検出の容易な操作ハン
ドルを提供することを目的とする。 （構成）図９は顕微鏡の重さをカウンターウェイトによ
り平衡を保つ６軸可動の手術用顕微鏡装置の外観全体を
示す。この架台１０１はベース１０２に支柱１０３を立
設してなり、支柱１０３はその途中に回転軸Ｄ１０４と
回転軸Ｅ１０５を有しており、回転軸Ｄ１０４と回転軸
Ｅ１０５の回りに回動させることにより支柱１０３の回
転軸Ｆ１０６を傾斜させ得るようになっている。

【００４０】支柱１０３の上端部には回転軸Ｌ１０７を
有した第１アーム部１１５が軸部１１６を介して上下に
傾動自在に枢着されている。また、第１アーム部１１５
は回転軸Ｆ１０６の回りに回動できる。さらに第１アー
ム部１１５は連結アーム１１７を有する平行リンク機構
１１８を介してカウンタウェイト１１９と連動するよう
に連結されている。第１アーム部１１５にもカウンタウ
ェイト１２０が取り付けられている。

【００４１】第１アーム部１１５はエンコーダＬ１２１
を備えた駆動モータＬ１２２によって回転軸Ｌ１０７を
中心に回動するように設けられている。四辺形の平行リ
ンク機構１１８はエンコーダＭ１２３を備えた駆動モー
タＭ１２４によって前記回転軸Ｌ１０７に直交する回転
軸Ｍ１０８を中心に回動するように連結されている。さ
らに平行リンク機構１１８の先端には回転軸Ｎ１０９を
中心に回動自在に顕微鏡１２５を保持する保持部１２６
が取付けられており、この保持部１２６にはその回転軸
Ｎ１０９を中心とする回転を検出するエンコーダＮ１２
７が設けられている。

【００４２】また、この顕微鏡１２５の部分には前述し
た第１の実施例と同じように、鏡体部１２８の傾斜を操
作する操作ハンドル１２９が設けられている。操作ハン
ドル１２９はグリップ１３１とグリップアーム１３２に
よって構成され、グリップアーム１３２には術者がグリ
ップ１３１に力を加えた操作力およびその操作方向を検
出する検出手段のための歪ゲージ１３３ａ，１３３ｂが
設けられている（図１０および図１２を参照）。

【００４３】また、顕微鏡の架台１０１には制御装置１
３４が備えられている。図１０で示すように、歪ゲージ
１３０ａ，１３０ｂ、エンコーダＬ１２１、エンコーダ
Ｍ１２３、エンコーダＮ１２７、駆動モータＬ１２２、
駆動モータＭ１２４、歪ゲージ１３３ａ，１３３ｂに接
続される歪検出器１３５ａ，１３５ｂは、その制御装置
１３４内の歪検出回路１３６、グリップ傾き検出回路１
３７、モータ駆動回路１３８およびＣＰＵ（演算および
制御を行う手段）１３９に接続される。モータ駆動回路
１３８は、駆動モータＬ１２２、駆動モータＭ１２４の
電源を有し、各駆動モータ１２２，１２４に電源を供給
するよう接続される。各エンコーダ１２１，１２３，１
２７はこれの取付けられた回転軸の基準状態との角度差
を検出し、その結果をグリップ傾き検出回路１３７に送
るように接続される。

【００４４】図９に図示する直交座標系Ｂ１４０は駆動
モータＬ１２２、駆動モータＭ１２４の駆動方向を示す
駆動系直交座標系であり、直交座標系Ｅ１４１は操作入
力方向を示すためのグリップ４７の直交座標系を示す。
これらの直交座標系はいずれもこれに対応した回転軸が
回転すると、共にその直交座標系の向きが変わる変動直
交座標系である。

【００４５】直交座標系Ｂ１４０は、回転軸Ｌ１０７を
Ｘb 軸、回転軸Ｌ１０７と直交する回転軸Ｍ１０８をＹ
b 軸とする。直交座標系Ｅ１４１は鏡体部１２８の左右
方向をＸe 軸、回転軸Ｎ１０９と平行な鏡体部１２８の
観察光軸をＺe 軸とする。また、グリップ１３１がなす
平面はＸe 軸とＺe 軸がなす平面と平行である。また、
基準状態においては直交座標系Ｂ１４０のＺb 軸は鉛直
方向と一致し、図９で示すように平行四辺形リンク機構
１１８の各アームは直角な状態にあり、回転軸Ｌ１０７
と鏡体部１２８の左右方向、回転軸Ｍ１０８と鏡体部１
２８の前後方向が一致するように設定する。すなわち直
交座標系Ｂ１４０と直交座標系Ｅ１４１の向きは一致す
る。

【００４６】図１１は顕微鏡１２５の一部分を示し、回
転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８、回転軸Ｎ１０９を回転
させてグリップ１３１を傾斜させた状態にある。また、
この図１１に示す５つの直交座標系は図９と同様の駆動
系直交座標系Ｂ１４０とグリップ１３１の直交座標系Ｅ
１４１の他、グリップ１３１の座標系から駆動系直交座
標系に変換する際に必要な補助直交座標系を示してい
る。すなわち、直交座標系Ａ１４２は回転軸Ｌ１０７を
Ｘa 軸、回転軸Ｍ１０８をＹa 軸、特に鉛直方向をＺa
軸としたものである。直交座標系Ｂ１４０は、回転軸Ｌ
１０７をＸb 軸、回転軸Ｌ１０７と直交する回転軸Ｍ１
０８をＹb 軸としたもので、直交座標系Ａ１４２のＸa
軸を中心にＹa 軸、Ｚa 軸を回転したものである。直交
座標系Ｃ１４３は、回転軸Ｎ１０９をＺc 軸とし、直交
座標系Ｂ１４０のＹb 軸を中心として、Ｘb 軸、Ｚb 軸
を回転させた直交座標系である。直交座標系Ｄ１４４は
鏡体部１２８の向きを示す直交座標系で、鏡体部１２８
の左右方向をＸd 軸、鏡体部１２８の前後方向をＹd
軸、回転軸Ｎ１０９と平行な鏡体部１２８の観察光軸を
Ｚd 軸とする。直交座標系Ｅ１４１はグリップ１３１の
直交座標系で、直交座標系Ｄ１４４のＸd 軸を中心とし
てＹd 軸、Ｚd 軸をδ回転させたものである。

【００４７】また、図１１に示す顕微鏡の状態では図９
と比べて回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８、回転軸Ｎ１
０９がそれぞれα、β、γ回転している。つまり Ｘa Ｚa 平面とＸb Ｚb 平面がなす角がα Ｙb Ｚb 平面とＹc Ｚc 平面がなす角がβ Ｙc Ｚc 平面とＹd Ｚd 平面がなす角がγ Ｘe Ｚe 平面とＹd Ｚd 平面がなす角がδである。

【００４８】図１２は術者の手前側から見たグリップ１
３１の部分の断面図である。グリップ１３１はマニュア
ル操作部１５１を備え、さらに不図示のグリップスイッ
チ、検出手段としての歪ゲージ１３３ａ，１３３ｂが取
り付いている電動駆動操作部１５２を有する。電動駆動
操作部１５２は円筒形状のマニュアル操作部１５１内に
一端側部分が嵌挿されるとともに、グリップアーム１３
２に連結されており、その接続部近傍に前記歪ゲージ１
３３ａ，１３３ｂが配設されている。電動駆動操作部１
５２の他端側部分は円筒形のマニュアル操作部１５１の
反対側の開口部より突き出している。前記歪ゲージ１３
３ａ，１３３ｂが配設される部分は第１の実施例で説明
した前後方向歪検出面２４および左右方向歪検出面２５
と同様の方形をなしており、直交座標系Ｅ１４１のＸe
軸に正対する検出面には歪ゲージ１３３ａが、直交座標
系Ｅ１４１のＹe 軸に正対する検出面には歪ゲージ１３
３ｂが接着されている。また、マニュアル操作部１５１
の端部より突出した電動駆動操作部１５２の端縁１５２
ａの外径はマニュアル操作部１５１の外径よりもわずか
に大きくなっている。マニュアル操作部１５１は、通常
の手動操作による鏡体移動操作時に術者が握ったときに
電動駆動操作部１５２に触れないだけの把持長さを有す
る。 （作用）このような手術用顕微鏡装置において、回転軸
Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８、回転軸Ｎ１０９に備えられ
たエンコーダＬ１２１、エンコーダＭ１２３、エンコー
ダＮ１２７はそれぞれ基準状態との角度差を検出し、そ
の結果をグリップ傾き検出回路１３５に送る。また、グ
リップアーム１３２に備えられた歪ゲージ１３３ａおよ
び歪ゲージ１３３ｂでは、直交座標系Ｅ１４１におけ
る、鏡体操作力のＸe 軸方向分力、Ｙe 軸方向力に相当
する歪量εｅ＝（εｅｘ、εｅｙ）を検出して、これら
を制御装置１３４の歪量検出回路１３６に送る。これに
より制御装置１３４のＣＰＵ１３９では鏡体操作力によ
り生じたεｅのＸe 軸方向歪量と、Ｙe 軸方向歪量を直
交座標系Ｂ１４０の上の歪量に変換して回転軸Ｌ１０７
と回転軸Ｍ１０８の回転方向および回転速度を決定し、
鏡体部１２８を任意の方向に傾斜させる。この動きを止
める時は、鏡体操作力をゆるめる。歪ゲージ１３３ａお
よび歪ゲージ１３３ｂからの出力があらかじめ設定され
たしきい値以下になると、制御装置１３４のモータ駆動
回路１３８は駆動モータＬ１２２及び駆動モータＭ１２
４への電源供給を停止し、回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１
０８の動きを止める。

【００４９】回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８の動きと
鏡体操作力との関連を説明すると、図９に示すように鏡
体部１２８と平行四辺形リンク機構１１８の位置関係が
基準状態にあるとき、術者が鏡体部１２８を術者側に傾
斜させるため、操作ハンドル１２９の電動駆動操作部１
５２の端面に術者の反対側から力を加えると、歪ゲージ
１３３ｂは直交座標系Ｅ１４１上のＹe 成分のマイナス
値を検出する。この検出値の絶対値により制御装置１３
４のＣＰＵ１３９では回転軸Ｌ１０７の回転速度を決定
し、また検出値の正負により駆動モータＬ１２２の回転
方向を決定し、その駆動モータＬ１２２を駆動させる。
これにより回転軸Ｌ１０７は正回転し、鏡体部１２８は
術者側に傾斜する。

【００５０】また、図９に示すように鏡体部１２８と平
行四辺形リンク機構１１８の位置関係が基準状態にある
とき、術者が鏡体部１２８を左に傾斜させるためには電
動駆動操作部１５２に左方向に力を加える。すると、歪
ゲージ１３３ａは直交座標系Ｅ１４１上のＸe 成分のマ
イナス値を検出する。この歪量の大きさにより制御装置
１３４のＣＰＵ１３９では回転軸Ｍ１０８の回転速度を
決定し、その検出値の正負により駆動モータＭ１２３の
回転方向を決定し、その駆動モータＭ１２３を駆動させ
る。これにより回転軸Ｍ１０８は反回転し、鏡体部１２
８は術者に対し左に傾斜する。

【００５１】図９に示す顕微鏡において回転軸Ｎ１０９
の角度が、−９０゜＜γ＜９０゜の範囲内にあるとす
る。そこで、術者が鏡体部１２８を任意の方向に傾斜さ
せるために操作ハンドル１２９におけるグリップ１３１
の電動駆動操作部１５２に力を加えると、歪ゲージ１３
３ａおよび歪ゲージ１３３ｂは直交座標系Ｅ１４１にお
けるＸe 軸方向とＹe 軸方向の歪量εｅｘ、εｅｙを検
出する。これにより制御装置１３４のＣＰＵ１３９では
直交座標系Ｂ１４０における歪量に変換し、歪量εｅｙ
が駆動モータＬ１２２の回転速度を決定し、また歪量ε
ｅｘが駆動モータＭ１２４の回転速度を決定し、それら
の回転方向はεｅｘにマイナスを乗じた値の符号εｅｙ
にプラスを乗じた値の符号により決定する。但し、γ＝
９０゜のときは、歪量εｅｘが駆動モータＬ１２２の回
転速度を決定し、歪量εｅｙが駆動モータＭ１２４の回
転速度を決定し、それらの回転方向はεｅｘにプラスを
乗じた値の符号εｅｙにプラスを乗じた値の符号により
決定する。

【００５２】また、９０゜＜γ＜１８０゜のときは、歪
量εｅｙが駆動モータＬ１２２の回転速度を決定し、歪
量εｅｘが駆動モータＭ１２４の回転速度を決定し、そ
れらの回転方向はεｅｘにプラスを乗じた値の符号εｅ
ｙにプラスを乗じた値の符号により決定する。

【００５３】次に、図１１を参照して、回転軸Ｌ１０
７、回転軸Ｍ１０８、回転軸Ｎ１０９が回転している場
合について説明する。術者が鏡体部１２８を任意の方向
に動かすため、その鏡体部１２８を動かしたい方向に電
動駆動操作部１５２を押したり引いたりすると、歪ゲー
ジ１３３ａ，１３３ｂは直交座標系Ｅ１４１における歪
量εｅ＝（εｅｘ、εｅｙ）を検出する。

【００５４】直交座標系Ｅ１４１と直交座標系Ｄ１４４
はＸｅ軸とＺｄ軸が平行で、Ｘe −Ｚe 平面とＸd −Ｚ
d 平面が角δをなしているので、直交座標系Ｄ１４４に
おける歪量εｄはεｄ＝（εｅｘ、εｅｙ・ｃｏｓδ）
と変換される。直交座標系Ｄ１４４と直交座標系Ｃ１４
３はＺd 軸とＺc 軸が平行で、Ｘd −Ｚd 平面とＸc −
Ｚc 平面が角γをなしているので、直交座標系Ｃ１４３
における歪量εｃはεｃ＝（εｅｘ・ｃｏｓγ、εｅｙ
・ｃｏｓδ・ｃｏｓγ）と変換される。直交座標系Ｃ１
４３と直交座標系Ｂ１４０はＹc 軸とＹb 軸が平行で、
Ｙc −Ｚc 平面とＹb −Ｚb 平面が角βをなしているの
で、直交座標系Ｂ１４０における歪εｂはεｂ＝（εｂ
ｘ，εｂｙ）＝（εｅｘ・ｃｏｓγ・ｃｏｓβ，εｅｙ
・ｃｏｓδ・ｃｏｓγ）となる。

【００５５】ここで、直交座標系Ｂ１４０は駆動系直交
座標系であるから、εｂのｙ成分により回転軸Ｌ１０７
の、ｘ成分により回転軸Ｍ１０８の回転速度ωL 、ωM
を制御装置１３４のＣＰＵ１３９が決定する。よって、
回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８は ωL ：ωM ＝εｂｙ：εｂｘ 但し、γ＝９０゜のときは、 ωL ：ωM ＝εｂｘ：εｂｙ の回転速度比で鏡体部１２８を傾斜させる。

【００５６】この動きを止めるときは、鏡体操作力をゆ
るめてあらかじめ設定されたしきい値以下の歪量を歪ゲ
ージ１３３ａおよび歪ゲージ１３３ｂが検出すると、制
御装置１３４のモータ駆動回路１３８は回転軸Ｌ１０
７、回転軸Ｍ１０８の動きを止める。

【００５７】これらの一連の変換作業は、歪量の変換の
みでなく直交座標系Ｅ１４１上の歪量をグリップ操作力
量の分力として算出した後でも同じ事が言える。つま
り、直交座標系Ｅ１４１上の歪量εｅ＝（εｅｘ、εｅ
ｙ）は直交座標系Ｅ１４１の操作力のｆe ＝（ｆｅｘ，
ｆｅｙ）と制御装置１３４のＣＰＵ１３９で算出し、直
交座標系Ｄ１４４における操作力ｆd としてｆd ＝（ｆ
ｅｘ，ｆｅｙ・ｃｏｓδ）と変換し、直交座標系Ｃ１４
３における操作力ｆc としてｆc ＝（ｆｅｘ・ｃｏｓ
γ，ｆｅｙ・ｃｏｓδ・ｃｏｓγ）と変換し、直交座標
系Ｂ１４０における操作力ｆb はｆb ＝（ｆｂｘ，ｆｂ
ｙ）＝（ｆｅｘ・ｃｏｓγ・ｃｏｓβ，ｆｅｙ・ｃｏｓ
δ・ｃｏｓγ）となる。よって、回転軸Ｌ１０７、直交
座標系Ｂ１４０は、ωL ：ωM ＝ｆｂｙ：ｆｂｘ＝εｂ
ｙ：εｂｘの回転速度比で鏡体部１２８を傾斜させる。
この動きを止めるときは、鏡体操作力をゆるめてあらか
じめ設定されたしきい値以下の歪量を歪ゲージ１３３ａ
および歪ゲージ１３３ｂが検出すると、制御装置１３４
のモータ駆動回路１３８は回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１
０８の動きを止める。

【００５８】なお、ここでは説明を簡単にするため、Ｚ
a 軸を鉛直としたが、Ｚa 軸の方向を任意つまり、回転
軸Ｄ１０４、回転軸Ｅ１０５が回転し、回転軸Ｆ１０７
が傾斜していても構わない。図１１を使用してその具体
的な一例を示す。回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８、回
転軸Ｎ１０９がそれぞれ−２０゜、−２０゜、４５゜回
転し、グリップ１３１がなすＸe Ｚe 平面と直交座標系
Ｃ１４３のＸc −Ｚc 平面との角度は３０゜とする。

【００５９】鏡体部１２８と正対する術者からみてその
鏡体部１２８を右斜め前方に傾斜させようと電動駆動操
作部１５２に操作力を加え、歪ゲージ１３３ａが直交座
標系Ｅ１４１上の歪量εｅ＝（εｅｘ、εｅｙ）を検出
し、制御装置１３４のＣＰＵ１３９が直交座標系Ｅ１４
１の操作力ｆe をｆe （ｆｅｘ，ｆｅｙ）＝（１
［Ｎ］，２［Ｎ］）と算出したとする。すると、直交座
標系Ｂ１４０における操作力ｆb は ｆb ＝（ｆｅｘ，ｆｅｙ） ＝（ｆｅｘ・ｃｏｓγ・ｃｏｓβ，ｆｅｙ・ｃｏｓδ・ｃｏｓγ） と変換されるので、 ｆb ＝（１・ｃｏｓ４５゜・ｃｏｓ２０゜，２・ｃｏｓ３０゜・ｃｏｓ４５゜） ＝（０．６６［Ｎ］，１．２［Ｎ］） よって、回転軸Ｌ１０７、回転軸Ｍ１０８は、ωL ：ω
M ＝１．２：０．６６の回転速度比で鏡体部１２８を傾
斜させる。 （効果）制御装置１３４が手術用顕微鏡の回転軸Ｌ１０
７、回転軸Ｍ１０８、回転軸Ｎ１０９の基準位置との角
度差を管理して、術者が所望する鏡体部１２８の傾斜方
向に対応する駆動モータ１２２，１２４の回転方向、回
転速度を決定して、それを駆動するので、術者が鏡体部
１２８の角度に気を配らずに電動駆動操作部１５２に鏡
体部１２８を傾斜させたい方向に力を加えれば良い。こ
のため、鏡体部１２８の傾斜が容易にでき、術者の負担
が大幅に軽減される。

【００６０】また、マニュアル操作部１５１と電動駆動
操作部１５２が分かれているので、電動駆動操作部１５
２は術者の手動操作に耐え得るだけの強度を持つ必要が
ない。このため、電動駆動操作部１５２を前述した第１
の実施例における場合よりも細くすることが可能であ
り、歪の検出が容易になり、歪量の検出の精度が向上
し、より精密なモータ駆動による鏡体部１２８の角度変
更が可能となる。また手動操作においてマニュアル操作
部１５１を握って操作することにより、手動操作の前後
でモータＬ１２２およびモータＭ１２４の作動による視
野ずれがない。さらに、歪ゲージ１３３ａおよび歪ゲー
ジ１３３ｂが外部に露出していないので、カバー等によ
る歪ゲージ１３３ａ，１３３ｂの保護が不要である。 ＜第４の実施例＞図１３ないし図１８を参照して、本発
明の第４の実施例を説明する。 （目的）この実施例は術者が鏡体部を移動させようとし
た方向をグリップにて検出し、アームの回転軸に備えら
れたモータを駆動させることにより鏡体部の移動の初期
操作力量の低減を図り、術者の負担を低減させることを
目的とする。 （構成）図１３は手術顕微鏡支持用スタンド装置を示
す。このスタンド装置はアーム部１６１、鏡体部１６
２、支柱部１６３および架台部１６４から成り、アーム
部１６１はさらに第１アーム１６１ａ、第２アーム１６
１ｂ、第３アーム１６１ｃの３つのアーム部分を連結し
て構成されている。また、第１アーム１６１ａと一体に
構成されている回転軸１６５ａは図示しないベアリング
を介して第２アーム１６１ｂに保持されており、これに
より第１アーム１６１ａが同図１３での矢印Ｙで示す様
に上下方向に回動可能になっている。

【００６１】また、第２アーム１６１ｂと一体に構成さ
れている回転軸１６５ｂはベアリング１６６を介してア
ーム部１６１ｃに水平な方向へ回転自在に支持されてい
る。支柱部１６３と一体に構成されている回転軸１６５
ｃは第３アーム１６１ｃに保持されたベアリング１６７
に支持され、支柱部１６３に対して第３アーム１６１ｃ
を水平な方向へ回転自在な状態に支持している。また、
第１アーム１６１ａの先端にはベアリング１６７を設
け、このベアリング１６７によって鏡体部１６２と一体
的に構成されている回転軸１６５ｄを支持し、鏡体部１
６２を水平な方向へ回転自在な状態に支持している。す
なわち、第２アーム１６１ｂと第３アーム１６１ｃおよ
び鏡体部１６２はそれぞれの回転軸１６５ｂ，１６５
ｃ，１６５ｄを回転軸中心として水平面内で回動可能と
なっている。鏡体部１６２には術者が鏡体部１６２を移
動させるときに手で保持して使用する鏡体移動操作手段
としての鏡体操作ハンドル１７１が設置されている。

【００６２】また、支柱部１６３には後で述べる鏡体操
作力量検知手段と動力装置とを制御するための制御装置
１７２が内蔵されている。図１４は回転軸１６５ｂの周
辺の構成を具体的に示したものである。第３アーム１６
１ｃの内部には回転軸１６５ｂの近傍に位置して動力装
置であるモータ１７３ｂが設置されており、このモータ
１７３ｂの回転駆動力はベルト１７４ｂを介して回転軸
１６５ｂに伝達されるようになっている。これと同様に
他の３つの回転軸１６５ａ、１６５ｃ、１６５ｄの近傍
にも図示しないモータおよびベルトが設置されており、
それらの回転駆動力を対応する各回転軸１６５ｂ、１６
５ｃ、１６５ｄに対して伝達するようになっている。

【００６３】図１５は前記鏡体移動用操作ハンドル１７
１の詳細を示したものである。すなわち、グリップアー
ム１７６とグリップ１７７とからなり、グリップアーム
１７６の末端は図示するように立方体形状に構成されて
おり、この立方体１７８の６つの面には検知手段として
圧電素子１７８ａ〜１７８ｆが設置されている。これら
の圧電素子１７８ａ〜１７８ｆはその基幹部を導線又は
半導体で構成され、外部からの圧力で発生する導線又は
半導体のひずみによりそれの電気的抵抗値が変化するこ
とを利用して圧力を検知するものであり、これ自体は一
般的に知られたものが用いられている。そして、図１６
で示すようにそれぞれの圧電素子１７８ａ〜１７８ｆが
術者が保持する部分であるグリップ９９の内部に内接し
て立方体１７８の各面との間に介挿されるように設けら
れている。 （作用）以上のような構成を持つ手術顕微鏡支持用スタ
ンド装置においての各構成要素の作用を図１６と図１７
を用いて説明する。図１６は鏡体移動方向の検知方法に
ついてのものである。グリップ１７７に力が加わってい
ない通常の状態では図１６（ａ）のように各圧電素子１
７８ａ〜１７８ｆには力が加わらないため、６つの圧電
素子１７８ａ〜１７８ｆを流れる電流は一定となる。し
かし，術者がグリップ１７７を持って図１６（ｂ）のよ
うに下方向への力Ｆを加えた場合、すなわち、鏡体部１
６２を下に向けて移動させようとした場合は圧電素子１
７８ｆがグリップアーム１７６とグリップ１７７との間
に挟まれて術者により力Ｆに相当する力Ｆ₁ を受ける。
このＦ₁ の大きさは圧電素子１７８ｆの抵抗変化量、す
なわち電流変化量として得ることができる。同様に図１
６（ｃ）の様に術者が水平方向に力Ｆを加えた場合、す
なわち鏡体部１６２を水平方向に移動させようとした場
合にはその方向に対応した圧電素子１７８ｃが力Ｆ₂ を
受け、力Ｆ₂ の大きさは圧電素子１７８ｃの抵抗変化
量、すなわち電流変化量として得ることができる。ま
た、水平方向に対してある角度を持った方向に力Ｆを加
えた場合には複数の圧電素子に図示しない力Ｆの分力Ｆ
₃ が加わり、各圧電素子１７８ａ〜１７８ｆに加わる分
力Ｆ₃ の差、すなわち各圧電素子１７８ａ〜１７８ｆを
流れる電流の差を比較することによって力Ｆが加えられ
た方向を検知することができる。

【００６４】以上のような手段によって鏡体移動方向お
よびその力量が検知され、信号として支柱部１６３の中
の制御装置１７２に入力される。制御装置１７２ではそ
の入力された信号により、鏡体移動方向に加えられた力
Ｆが小さくなるように各回転軸１６５ａ、１６５ｂ、１
６５ｃ、１６５ｄの回転方向、時間、速度を算出し、動
力装置に伝えることにより各回転軸１６５ａ〜１６５ｄ
を回動させる。

【００６５】各回転軸１６５ａ〜１６５ｄの制御方法に
ついての詳細を図１７を用いて説明する。図１７は手術
用顕微鏡のスタンド装置を上から見た図である。図１７
（ａ）の状態において術者が鏡体移動用操作ハンドル１
７１を保持し、図示のようにＦなる力を与えた場合、操
作ハンドル１７１の内部の検知手段により力Ｆの与えら
れた方向および力量が検知され、制御装置１７２により
各回転軸１６５ａ〜１６５ｄは図示の矢印方向に回転力
が与えられる。この回転力は鏡体部１６２が一定の速度
になるまで、すなわち、力Ｆがゼロになるまで与え続け
られる。

【００６６】次に、所望の位置で静止させるときには図
１７（ｂ）に示すように鏡体部１６２の移動方向と逆方
向Ｆ′なる力が与えられることになるため、各回転軸１
６５ａ〜１６５ｄに対し、図示の矢印方向すなわち回転
方向に対し逆方向に回転力が与えられる。この回転力は
Ｆ′が与え続けられる間、継続して与えられ、鏡体部１
６２が静止したとき、すなわちＦ′がゼロになったとき
に停止される。同様に図１７（ｃ）に示すように鏡体部
１６２に対し横方向の力Ｆ″が与えられる場合には各回
転軸１６５ｂ、１６５ｃ、１５５ｄは図示の方向に回転
力が与えられ、静止させる場合には図１７（ｄ）の様に
各回転軸１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄに対し逆方向に
回転力が与えられる。鏡体移動および停止時に与えられ
る回転力は急激な回転力が与えられて鏡体部１６２に衝
撃が加わらないように回転の速度、時間を制御装置１７
２にて制御されているため、スムーズに移動し停止する
ことができる。

【００６７】なお、上記の実施例ではモータ１７３と回
転軸１６５がベルト１７４で連絡されているため、鏡体
部１６２が定速で移動しているとき、モータ１７３に回
転力が伝わることによる負荷の影響が考えられるが、例
えば回転軸と軸と垂直になる面で２分割し、それぞれを
電磁クラッチにて結合する構造にし、鏡体部が定速で移
動している場合には電磁クラッチを切り離してモータへ
回転軸の回転力が伝わらないようにすれば定速移動時の
モータへの影響は排除できる。

【００６８】また、本実施例では動力装置から回転軸へ
の回転力伝達手段としてベルトを使用しているがこれに
限るものではない。例えばモータの回転軸およびアーム
の回転軸にそれぞれ歯車を構成し、これを噛み合せるこ
とによって回転力を伝達する方法やモータの回転軸に例
えばゴムのような弾性体からなるローラーを構成して回
転軸の外周にこれを圧接する事によって回転力を伝達す
る方法や、また定速回転で高トルクが得られ回転角度の
制御できるモータ、例えばサーボモータかステッピング
モータ又は超音波モータを使用すればアームの回転軸の
回転中心とモータの回転軸が一体になるように構成し、
モータの回転力を直接回転軸に伝達するようにしてもよ
い。

【００６９】さらに本実施例においてはグリップの圧電
素子からの信号入力があったときにモータを起動させて
いるが、図１８に示すようなモータ受１８１に設置され
た常時回転しているモータ１８２をロータリーソレノイ
ド１８３の駆動によりベルト１８４に圧接させる構成を
とることにより、信号入力と同時にモータの回転を回転
軸に伝えることが可能になるため、モータ駆動時のトル
ク不足を解消することができる。 （効果）以上のような第４の実施例によれば、鏡体移動
操作の初期および移動停止時に発生する慣性力を相殺
し、鏡体部をよりスムーズに所望の位置に移動させるこ
とができる。 ［付記］ （１）鏡体部の位置および角度の少なくとも一方の変更
を行う電動駆動手段を有する手術用顕微鏡装置におい
て、鏡体部の位置および角度の少なくとも一方の変更す
る操作を行う操作ハンドルと、前記操作ハンドルに加え
られた操作力を検出するための検出手段と、前記検出手
段の検出結果をもとに操作方向を演算する演算手段と、
前記演算手段からの出力値に基づいて前記鏡体部の位置
および角度の少なくとも一方の変更を意図した前記操作
ハンドルの操作に従い前記電動駆動手段の駆動制御を行
って前記鏡体部の位置および角度の変更を行う制御手段
とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡装置。 （２）鏡体部の位置および角度の少なくとも一方の変更
を行う電動駆動手段を有する手術用顕微鏡装置におい
て、鏡体部の位置および角度の少なくとも一方の変更す
る操作を行う操作ハンドルと、前記操作ハンドルに加え
られた操作力を検出するための第１の検出手段と、前記
第１の検出手段の検出結果をもとに操作方向を演算する
演算手段と、前記演算手段からの出力値に基づいて前記
鏡体部の位置および角度の少なくとも一方の変更を意図
した前記操作ハンドルの操作に従い前記電動駆動手段の
駆動制御を行って前記鏡体部の位置および角度の変更を
行う制御手段と、前記電動駆動手段により鏡体部が動い
た角度や距離を検出する第２の検出手段と、前記第２の
検出手段からの出力値に基づいて前記操作ハンドルを駆
動する駆動手段とを具備したことを特徴とする手術用顕
微鏡装置。 （３）前記検出手段は複数の検出部を設けてなることを
特徴とする付記第１、２項に記載の手術用顕微鏡装置。 （４）前記検出手段の検出部が、操作ハンドルのアーム
の複数の面に貼り付けられた歪ゲージであることを特徴
とする付記第１〜３項に記載の手術用顕微鏡装置（第
１、３の実施例に対応）。 （５）前記検出手段の検出部が、前記操作ハンドルのア
ームの軸に設置された力覚センサであることを特徴とす
る付記第１〜３項に記載の手術用顕微鏡装置（第２の実
施例に対応）。 （６）前記検出手段の検出部が、前記操作ハンドルのア
ームとグリップの結合部の面に設置された圧電素子であ
ることを特徴とする付記第１〜３項に記載の手術用顕微
鏡装置（第４の実施例に対応）。 （７）前記操作ハンドルが、手動操作部と電動操作部に
分かれていることを特徴とする付記第１項に記載の手術
用顕微鏡装置（第３の実施例に対応）。これは操作ハン
ドルを手動操作部と電動操作部に分かれるように構成し
たため、手動操作時に電動駆動装置が作動して観察視野
ずれが防止され、そのための視野の補正を行う必要がな
い。 （８）前記検出手段の検出部が、一定以上の力量を検知
したときはその操作入力装置の動作を停止する手段を設
けたことを特徴とする付記第１項に記載の手術用顕微鏡
装置（第１、２の実施例に対応）。 （９）前記検出手段の検出部が、手動操作部の操作入力
が行われたときは停止することを特徴とする付記第１項
に記載の手術用顕微鏡（第２の実施例に対応）。 （１０）前記検出手段の検出部が、検出座標軸と駆動手
段の駆動座標軸との間に存在する座標軸方向の変位を検
出して該変位を自動的に補正する手段を有することを特
徴とする付記第１項に記載の手術用顕微鏡（第２、３の
実施例に対応）。これによれば、視野ずれが起こること
がなく、視野の補正を行う必要がない。 （１１）前記変位を補正する手段が、操作ハンドルを上
下左右方向に回転駆動する電動駆動装置であることを特
徴とする付記第１０項に記載の手術用顕微鏡（第２の実
施例に対応）。 （１２）前記変位を補正する手段が、操作ハンドルの検
出座標を電動駆動装置の駆動座標に変換する補正回路で
あることを特徴とする付記第１０項に記載の手術用顕微
鏡（第３の実施例に対応）。

【００７０】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、操
作ハンドルに加えられた操作力を検知して電動駆動装置
の操作入力を行うため、ごく軽い力量で操作入力が行
え、また操作ハンドルの部分を触っても操作入力を行え
るので、特別に操作スイッチを設けるものに比べてその
操作スイッチを探す手間が省け、例えば術者がピンセッ
ト等の手術具を持った状態でも容易に操作入力を行うこ
とができる。したがって、手術の効率向上および手術時
間の短縮等が可能であり、術者および患者に対しても負
担もかなり低減される。

【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装置
の俯仰アーム機構の部分を示す斜視図。

【図２】同じくその手術用顕微鏡装置の回路部のブロッ
ク図。

【図３】同じくその手術用顕微鏡装置の操作ハンドル部
の斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例に係る手術用顕微鏡装置
の鏡体部保持用俯仰アーム機構部の部分を示す斜視図。

【図５】同じくその手術用顕微鏡装置の操作ハンドル部
の力覚センサの説明図。

【図６】同じくその手術用顕微鏡装置の回路部のブロッ
ク図。

【図７】同じくその手術用顕微鏡装置の操作ハンドル駆
動機構の斜視図。

【図８】同じくその手術用顕微鏡装置の変位補正手段の
フローチャート。

【図９】本発明の第３の実施例に係る手術用顕微鏡装置
の全体を概略的に示す側面図。

【図１０】同じくその手術用顕微鏡装置の回路部のブロ
ック図。

【図１１】同じくその手術用顕微鏡装置の顕微鏡の部分
の斜視図。

【図１２】同じくその手術用顕微鏡装置の操作ハンドル
の部分の断面図。

【図１３】本発明の第４の実施例に係る手術用顕微鏡装
置の全体を概略的に示す側面図。

【図１４】同じくその手術用顕微鏡装置の回転軸の周辺
の構成を示す説明図。

【図１５】同じくその手術用顕微鏡装置の操作ハンドル
の部分の斜視図。

【図１６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同じくその手術用顕微
鏡装置の操作ハンドルの部分の作用を示す断面図。

【図１７】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同じくその手術
用顕微鏡装置のアーム部の回転制御方法の説明図。

【図１８】（ａ）（ｂ）は同じくその手術用顕微鏡装置
のモータ支持部の説明図。

【符号の説明】

１…俯仰アーム機構、２…保持アーム機構、８…第１俯
仰モータ、１２…鏡体部、１５…第２俯仰モータ、１８
…操作ハンドル、２１…グリップアーム、２２…グリッ
プ、２３…検出部用部材、２４…前後方向歪検出面、２
５…左右方向歪検出面、２６，２７…歪ゲージ、３２…
歪検出器、３３…歪検出器、３４…制御回路、３５…俯
仰モータ駆動電源。

フロントページの続き (72)発明者 村上 勝 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 俊一郎 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 元樹 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 小林 任 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 花岡 稔 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 野澤 純一 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 星野 義亜 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】鏡体部の位置および角度の少なくとも一方
   の変更を行う電動駆動手段を有する手術用顕微鏡装置に
   おいて、 鏡体部の位置および角度の少なくとも一方の変更する操
   作を行う操作ハンドルと、 前記操作ハンドルに加えられた操作力を検出するための
   検出手段と、 前記検出手段の検出結果をもとに操作方向を演算する演
   算手段と、 前記演算手段からの出力値に基づいて前記鏡体部の位置
   および角度の少なくとも一方の変更を意図した前記操作
   ハンドルの操作に従い前記電動駆動手段の駆動制御を行
   って前記鏡体部の位置および角度の変更を行う制御手段
   とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡装置。