JP4262454B2

JP4262454B2 - Surgical observation device

Info

Publication number: JP4262454B2
Application number: JP2002222122A
Authority: JP
Inventors: 純一野沢; 元一中村; 徹新村; 浩二安永; 正和溝口; 聡司大塚; 健二大町; 敬司塩田; 孝深谷; 昌章植田; 知暁山下; 朝規石川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004057614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術用観察装置に関しており、特に、対物光学系を含む撮像光学系と、前記撮像光学系と分離して設けられた画像表示装置とを備えた手術用観察装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微細な部位を手術する際に、上記部位を拡大表示するための手術用観察装置が使用されている。このような手術用観察装置は、直接覗くことにより術部を観察する顕微鏡などがある。このような顕微鏡を用いて術部を観察する場合、術者は、常に覗き込む姿勢が強いられる。このため、上記顕微鏡は、術者を疲労させ易いという欠点を有している。また、このような顕微鏡は、各結像光学系の焦点位置が一定になるように構成されている。このため、術部近傍に顕微鏡を配置しておく必要がある。従って、このような顕微鏡は、術部近傍に十分な作業空間を提供することが困難である。
【０００３】
このため、顕微鏡を覗きこまずに術者が術部を観察し得るような手術用観察装置が望まれている。このような手術用観察装置として、術部を拡大する顕微鏡部と、前記顕微鏡部から分離して設けられた画像表示装置とを備えた手術用観察装置が考えられている。このような手術用観察装置には、例えば、特開平4-166146号公報に記載の手術用観察装置がある。
【０００４】
特開平4-166146号公報に記載の手術用観察装置は、従来の顕微鏡と同様な構成の顕微鏡部と、顕微鏡と分離して設けられた画像表示部とを有している。
【０００５】
前記顕微鏡部は、観察部を結像するための２つの結像光学系と、前記結像光学系による像を観察するための２つの接眼光学系を有している。また、前記顕微鏡部は、各接眼光学系に撮像素子が配置されている。前記撮像素子は、接眼光学系からの観察像を画像として取得する。
【０００６】
前記画像表示部は、前記撮像素子が取得した画像を表示する。なお、画像表示部は、前記画像を表示するモニタと、モニタからの画像を使用者の両眼に導くための光学系とを有している。なお、画像表示部は、使用者の頭に固定され得るように構成されている。このため、使用者は、顕微鏡部を覗き込むことなく、術部を観察し得る。
【０００７】
また、上述の顕微鏡部と、前記画像表示部とは、ケーブルにより接続されている。このため、前記画像表示部は、顕微鏡部の位置にとらわれることなく移動し得る。従って、上記公報の手術用観察装置は、使用者が自由な姿勢で観察を行えるように構成されている。
【０００８】
しかしながら、上記公報の手術用観察装置は、前記顕微鏡部が従来の顕微鏡と同様に構成されているため、各結像光学系の焦点位置が一定になるように構成されている。このため、前記顕微鏡部は、術部近傍に配置する必要があり、依然として、術部近傍に十分な作業空間を提供することが困難である。
【０００９】
そこで、図６中に示されるような手術用観察装置１００が考えられている。図６中の手術用観察装置１００は、術部を観察するための顕微鏡部１１０と、顕微鏡部１１０の観察像を画像として取得する撮像部１２０と、前記撮像部１２０の取得画像を表示するための画像表示装置１３０とを有している。
【００１０】
顕微鏡部１１０は、上述の公報の顕微鏡部と略同様な構成を有している。具体的には、顕微鏡部１１０は、対物光学系を有しているとともに対物光学系からの光束を結像するための結像光学系１１１と、結像光学系により結像された像を拡大し撮像素子１２１へ導くための接眼光学系１１２とを有している。なお、結像光学系１１１並びに接眼光学系１１２は、術者が両眼で観察し得るように、左右１つづつ設けられている。結像光学系１１１は、術部７の観察部位Ｐを所望の倍率に拡大する。また、２つの結像光学系１１１は、図７（ａ）並びに（ｂ）中に示されるように互いに距離ＷＤ離間して固定されている。
【００１１】
顕微鏡部１１０は、上記公報の顕微鏡部と異なり、各結像光学系１１１が、自身の光軸の角度を変更し得るように構成されている。これとともに、各結像光学系１１１は、焦点距離を変えられるように構成されている。このため、顕微鏡部１０は、結像光学系１１１から観察部位Ｐまでの距離ＬＤを自由に変えることが可能である。なお、前述の距離ＬＤは、２つの結像光学系１１１の光軸が通る面に沿って、結像光学系１１１から術部７までの距離を示している。
【００１２】
なお、２つの結像光学系１１１は、観察部位Ｐに焦点が位置するように調整される。このため、一方の結像光学系１１１の光軸は、他方の光軸に対して図６中に示されているように、角度θａ傾斜している。言い換えると、一方と他方の結像光学系１１１の光軸がなす角度は、角度θａである。
【００１３】
撮像部１２０は、顕微鏡部１１０による観察像を取得するための２つの撮像素子１２１と、撮像素子１２１からの画像データを処理する処理部１２２とを有している。
【００１４】
撮像素子１２１の夫々は、夫々の接眼光学系１１２に配置されている。また、各撮像素子１２１は、ケーブル１２３により処理部１２２と接続されている。各撮像素子１２１は、夫々の接眼光学系１１２による観察像を、画像データとして取得する。
【００１５】
処理部１２２は、撮像素子１２１からのケーブル１２３と、画像表示装置１３０に連結されているケーブル１２４とが接続されている。処理部１２２は、撮像素子１２１が取得した画像データを読み込む。そして、処理部１２２は、取得した画像データを画像表示装置１３０に送る。
【００１６】
画像表示装置１３０は、固定具１３１と、モニタ１３２と、反射鏡１３３と、調整レンズ系１３４とを有している。固定具１３１には、モニタ１３２、反射鏡１３３、及び調整レンズ系１３４が固定されている。固定具１３１は、術者８の頭に固定され得るように構成されている。このため、モニタ１３２、反射鏡１３３、及び調整レンズ系１３４は、固定具１３１を介して術者８の頭に固定される。
【００１７】
モニタ１３２は、ケーブル１２３により、処理部１２２と接続されている。モニタ１３２は、処理部１２２から送られて来た画像データを表示する。反射鏡１３３は、モニタ１３２の表示画像を術者８の目に向けて反射する。調整レンズ系１３４は、モニタ１３２と反射鏡１３３との光路中に配置されている。調整レンズ系１３４は、モニタ１３２の表示画像を術者８が観察し得るように、所望の位置に焦点位置を調整する。
【００１８】
上記構成に示すように、画像表示装置１３０は、顕微鏡部１１０から分離して設けられているとともに術者８の頭に取り付けられている。このため、画像表示装置１３０は、上記公報の手術用観察装置と同様に、顕微鏡部１１０に対して自由に位置を変更し得るとともに、術者８に自由な姿勢で観察させ得る。
【００１９】
また、手術用観察装置１００は、各結像光学系１１１の焦点距離並びに光軸の角度を変更可能である。このため、手術用観察装置１００は、顕微鏡部１１０を、術部７に対して任意の位置に、配置することが可能である。このため、顕微鏡部１１０は、距離ＬＤを大きくとることにより、術部７近傍の作業空間を広く取ることが可能である。
【００２０】
なお、上記手術用観察装置１００において、一方の結像光学系１１１の光軸は、他方の結像光学系１１１の光軸に対して角度θａ傾斜している。従って、一方と他方との結像光学系１１１は、異なる角度で観察部位Ｐを観察する。このため、術者は、観察の際に、左右の画像に視差を感じる。一般的な人間は、左右の目により１つの対象物を観察した際に、所定の角度の視差が生じた場合、対象物を立体的に観察する。このため、上記角度θａを、一般的な人間が立体的に観察し得る所定の角度に設定した場合、上記手術用観察装置１００を用いて観察した術者８は、観察部位Ｐを立体画像として認識し得る。このため、上記手術用観察装置１００は、観察部位Ｐを立体画像表示することが可能である。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記手術用観察装置１００は、上述のように、顕微鏡部１１０を任意の位置に配置可能である。このため、結像光学系１１１と観察部位Ｐとの距離である距離ＬＤは、任意に設定され得る。例えば、顕微鏡部１１０が術部７近傍に配置された場合、距離ＬＤは、図７（ａ）中に示されるように設定され得る。なお、図７（ａ）中において、このときの結像光学系１１１の焦点距離が、参照符号ＦＬ１で指摘されている。これとともに、図７（ａ）中において、上述の一方と他方の結像光学系１１１の光軸がなす角度θａは、特に参照符号θａ１で指摘されている。
【００２２】
また、図７（ｂ）中に示されるように顕微鏡部１１０が術部７から大きく離間した位置に配置された場合、距離ＬＤは、図７（ａ）中の距離ＬＤより大きくなる。なお、図７（ｂ）中において、このときの結像光学系１１１の焦点距離が、参照符号ＦＬ２で指摘されている。図７（ｂ）中において、上述一方と他方の結像光学系１１１の光軸がなす角度θａは、参照符号θａ２で指摘されている。
【００２３】
上記手術用観察装置１００において、角度θａは、２つの結像光学系の離間距離である距離ＷＤが一定であるため、焦点距離の大きさと相関する。具体的には、前記焦点距離が大きくなればなるほど、角度θａは、小さくなる。このため、図７（ｂ）中に示されるように顕微鏡部１１０が配置された場合、結像光学系１１１が、焦点距離ＦＬ１より大きい焦点距離ＦＬ２であるため、角度θａは、角度θａ１より小さい角度θａ２になる。この場合、術者８は、左右の目で得られる光学像の視差が小さくなり、立体感が無い、又は減少したと感じてしまう。
【００２４】
このように、上記手術用観察装置１００は、結像光学系１１１の焦点距離に相関して角度θａが変化するため、顕微鏡部１１０を移動した場合、術者８に所望の立体感を有する画像を提供することが困難である。
【００２５】
本発明は、上記課題を鑑みて、術者の作業空間を確保すると共に十分な立体観察がおこなえる手術用観察装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の手術用観察装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を有している。
【００２７】
本発明の手術用観察装置は、被検体の第１の光学像を検出可能で観察光軸の傾き、観察点に対する観察焦点及び倍率が変更可能な第１の対物光学系と、前記第１の対物光学系が設けられて前記第１の対物光学系で得られた前記第１の光学像を撮像可能な第１の撮像手段と、前記第１の対物光学系の観察光軸の傾き、観察点に対する焦点及び倍率と前記被検体に対する前記第１の撮像手段の位置を変更可能な第１の駆動手段と、前記第１の対物光学系と独立して前記被検体の第２の光学像を検出可能で観察光軸の傾き、観察点に対する焦点及び倍率が変更可能な第２の対物光学系と、前記第２の対物光学系が設けられて前記第２の対物光学系で得られた前記第２の光学像を撮像可能な第２の撮像手段と、前記第２の対物光学系の観察光軸の傾き、観察点に対する焦点及び倍率と前記被検体に対する前記第１の撮像手段の位置を変更可能な第２の駆動手段と、前記第１の撮像手段で撮像した前記第１の光学像と、前記第２の撮像手段で撮像した前記第２の光学像とを独立して表示し、前記第１の光学像と前記第２の光学像とを観察可能な表示手段と、前記第１の撮像手段及び前記第２の撮像手段を前記被検体から所望の距離離間した位置に配置するために前記第１の撮像手段及び前記第２の撮像手段を保持する保持手段と、前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段との相対的な位置に応じて前記第１の対物光学系の観察光軸と前記第２の対物光学系の観察光軸とが前記表示手段に表示する前記第１の光学像と前記第２の光学像とを観察者が立体的に認識できる程度の視差を略一定に維持するとともに観察点に対する焦点及び倍率を一致すべく前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を駆動する制御手段と、を有することを特徴とする手術用観察装置である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の手術用観察装置の実施の形態について説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
まず、第一の実施の形態に従った手術用観察装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施の形態の手術用観察装置の全体構成を示す図である。図２は、図１中の撮像部の構成を示す図である。図３（ａ）乃至（ｄ）は、図１中の手術用観察装置が観察方向を変更した際の説明図である。
【００３０】
(構成)
図１中の手術用観察装置１は、患者６の術部７を観察するための観察手段である。なお、本実施の形態において患者６は、実質的に水平な手術台９に寝かされている。手術用観察装置１は、術部７の観察部位Ｐを撮像するための撮像部２０と、撮像部２０により取得された画像を表示するための画像表示装置３０とを有している。また、手術用観察装置１は、前述の撮像部２０を移動可能に保持する撮像光学系保持部４０と、撮像光学系保持部４０を支持する架台部５０とを有している。また、手術用観察装置１は、撮像光学系保持部４０の駆動を制御する制御部６０を有している。
【００３１】
まず、架台部５０について説明する。架台部５０は、パンタグラフアーム５１と、水平アーム５２と、支柱ベース５３とを有している。
【００３２】
パンタグラフアーム５１は、長手方向中心軸を有している。また、パンタグラフアーム５１は、前記長手方向中心軸に沿って一端と他端とを有している。パンタグラフアーム５１の一端部には、撮像光学系保持部４０が、回転軸ＲＡ１を中心に回転自在に支持されている。なお、本実施の形態において、回転軸ＲＡ１は、垂直に延びている。また、パンタグラフアーム５１の一端部には、図示しないモーターが配置されている。上記モーターの駆動により、撮像光学系保持部４０は、前記回転軸ＲＡ１回りに回動される。
【００３３】
パンタグラフアーム５１の他端部は、回転軸ＲＡ１と平行な回転軸ＲＡ２を中心に回転自在に水平アーム５２に支持されている。なお、パンタグラフアーム５１は、上記支持により、自身の長手方向中心軸が、水平にされている。
【００３４】
また、パンタグラフアーム５１は、公知の平行運動機構である。パンタグラフアーム５１は、図１中に示されるように、節５１１、５１２を有している。また、節５１１、５１２は、夫々一端が軸５１３により支持されており，他端が軸５１４により支持されている。上記支持により、節５１１と、節５１２とは、平行に配置されている。このようなパンタグラフアームは、図１中の破線で示されるように、前記節５１１、５１２が常に平行な状態で前記一端部を上下方向に移動させ得る。このため、パンタグラフアーム５１は、図１中の矢印ＡＲに沿った方向に前記他端部を中心に傾動自在に水平アーム５２に支持されている。なお、本明細書中において用語「傾動」とは、物体が、自身の中心軸が傾斜するように動く動作のことを指す。
【００３５】
なお、前記傾動した場合においても、軸５１３，５１４の位置関係は変わらないため、パンタグラフアーム５１は、一端部の回転軸ＲＡ１の向きを変えることなく移動させ得る。即ち、本実施の形態において、パンタグラフアーム５１は、撮像光学系保持部４０を常に水平な状態で移動させ得る。
【００３６】
このように、本実施の形態において、パンタグラフアーム５１は、一端部の回転軸ＲＡ１の向きを変えることなく、自身の長手方向中心軸を水平面に対して傾斜し得るように、水平アーム５２により支持されている。また、パンタグラフアーム５１の他端部には、図示しない２つのモーターが配置されている。一方のモーターの駆動により、パンタグラフアーム５１は、前記回転軸ＲＡ２回りに回動される。また、他方モーターの駆動により、パンタグラフアーム５１は、前述の傾動が行われる。なお、撮像光学系保持部４０は、パンタグラフアーム５１の傾動により、図１の紙面において上下方向（垂直方向）に移動され得る。
【００３７】
水平アーム５２は、長手方向中心軸を有していると共に、前記長手方向中心軸に沿って一端と他端とを有している。水平アーム５２の一端部は、上述のように、パンタグラフアーム５１を支持している。水平アーム５２の他端部は、回転軸ＲＡ１と平行な回転軸ＲＡ３を中心に回転自在に支柱ベース５３に支持されている。上記支持により、水平アーム５２は、前記長手方向中心軸が水平にされている。また、水平アーム５２の他端部には、図示しないモーターが配置されている。上記モーターの駆動により、水平アーム５２は、前記回転軸ＲＡ３回りに回動される。このため、水平アーム５２は、パンタグラフアーム５１と協働することにより、撮像光学系保持部４０を水平方向に移動可能である。
【００３８】
支柱ベース５３は、垂直方向に延びており、一端と他端とを有している。支柱ベース５３の一端部は、上述のように水平アーム５２を支持している。支柱ベース５３の他端部には、複数の車輪を有している台車部５４が設けられている。このため、架台部５０は、床面に沿って移動可能に構成されている。なお、前述の支柱ベース５３の一端部は、床面に対して所定の高さ（垂直方向の位置）に配置されている。具体的には、支柱ベース５３の一端部は、一般的な術者８の身長を越える高さ（例えば、床面から２ｍの高さ）に配置されている。
【００３９】
上述の架台部５０は、パンタグラフアーム５１及び水平アーム５２に配置された各モーターに接続されたフットスイッチ（図示せず）を有している。上記フットスイッチの操作により、架台部５０は、各モーターを動作させる。従って、上記フットスイッチの操作により、架台部５０は、撮像光学系保持部４０、パンタグラフアーム５１，及び水平アーム５２を上述のように回動させる。また、上記フットスイッチの操作により、架台部５０は、パンタグラフアーム５１を傾動させる。
【００４０】
次に、図２を参照して、撮像部２０、画像表示装置３０及び撮像光学系保持部４０について説明する。まず、撮像部２０について説明する。撮像部２０は、２方向から観察部位Ｐを観察し得るように、撮像光学系２０ａ、２０ｂを有している。
【００４１】
撮像光学系２０ａは、焦点距離が可変な対物光学系２１ａと、対物光学系２１ａの観察像を変倍するズームレンズ２２ａと、ズームレンズ２２ａにより変倍された観察像を取得する撮像素子２３ａとを有している。対物光学系２１ａ、ズームレンズ２２ａ、及び撮像素子２３ａは、光軸が一致している。
【００４２】
対物光学系２１ａは、図示しないモーターと接続されている。対物光学系２１ａは、前記モーターの駆動により、焦点距離を調整し得るように構成されている。このモーターは、図示しないフットスイッチと、制御部６０とに接続されている。このモーターは、前記フットスイッチの操作により、駆動制御される。このため、対物光学系２１ａは、フットスイッチの操作により、焦点距離を変更し得る。なお、前記モーターは、自身の回転数をカウントするためのエンコーダーを有している。前記エンコーダーは、制御部６０に接続されている。前記モーターは、前記エンコーダーのカウントした回転数を制御部６０に送信可能に構成されている。
【００４３】
ズームレンズ２２ａは、図示しないモーターと接続されている。ズームレンズ２２ａは、前記モーターの駆動により、観察像の倍率を調整可能に構成されている。このモーターは、対物光学系２１ａのモーターと同様に、フットスイッチ及び制御部６０に接続されているとともに、エンコーダーを有している。このため、ズームレンズ２２ａは、フットスイッチの操作により変倍され得る。また、前記モーターは、前記エンコーダーにより、自身の回転数を制御部６０に送信し得るように構成されている。また、ズームレンズ２２ａは、対物光学系２１ａの観察像を、撮像素子２３ａ上で結像させる。
【００４４】
撮像素子２３ａは、例えばＣＣＤなどの公知の撮像素子である。撮像素子２３ａは、画像表示装置３０（図１参照）に接続されている。このため、撮像素子２３ａは、取得画像を画像表示装置３０に送り得る。
【００４５】
撮像光学系２０ｂは、撮像光学系２０ａの対物光学系２１ａ、ズームレンズ２２ａ、及び撮像素子２３ａと同様に構成された、対物光学系２１ｂ、ズームレンズ２２ｂ、及び撮像素子２３ｂを有している。このため、説明は省略する。しかしながら、対物光学系２１ｂ及びズームレンズ２２ｂは、フットスイッチと接続されていない。対物光学系２１ｂ及びズームレンズ２２ｂは、制御部６０の駆動命令により駆動され得るように構成されている。
【００４６】
続いて、画像表示装置３０について説明する。画像表示装置３０は、図１中に示されるような公知のフェイスマウントディスプレイである。画像表示装置３０は、各撮像素子２３ａ、２３ｂから送られた取得画像を表示する。
【００４７】
続いて、撮像光学系保持部４０について説明する。撮像光学系保持部４０は、撮像光学系２０ａ、２０ｂを保持している。より具体的には、撮像光学系保持部４０は、架台部５０と協働して、撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点位置を任意の位置に移動可能に保持する保持手段である。撮像光学系保持部４０は、ベース４１と、２つのＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂと、２つの中間アーム保持部４３ａ，４３ｂと、２つの中間アーム４４ａ、４４ｂとを有している。
【００４８】
ベース４１は、長手方向に沿った寸法を有しており、前記長手方向に沿って一端と他端とを有している。また、ベース４１は、前記長手方向と直交する方向（図２中において上下方向）において、上面と下面とを有している。ベース４１は、前記上面において、架台部５０のパンタグラフアーム５１により支持されている。より具体的には、ベース４１は、自身の上面が、自身の長手方向の略中央において、回転軸ＲＡ１回りに回動可能にパンタグラフアーム５１により支持されている。上記支持により、ベース４１は、実質的に水平にされている。ベース４１は、パンタグラフアーム５１に支持されている面に対して反対側の面（下面）に、２つのＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂが配置されている。
【００４９】
２つのＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは、上面と下面とを有している。各ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは、上面がベース４１の下面に移動可能に支持されている。例えば、ＸＹ駆動部４２ａは、公知のＸＹステージと同様に構成されている。なお、ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは、ベース４１の前記長手方向において、互いに離間している。なお、本明細書中において説明の為に、前記ＸＹ駆動部の離間方向（図２中において左右方向）をＸ方向とする。即ち、前記ベース４１の長手方向に沿った方向が、Ｘ方向である。また、前記ベース４１の下面に沿ってＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。そして、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。このため、Ｚ方向は、前記ベース４１の下面と直交する方向である。なお、本実施の形態において、ベース４１の長手方向は、水平に配置されている。このため、Ｘ及びＹ方向は、水平面に沿った方向であり、Ｚ方向は、垂直方向、即ち上下方向である。従って、各ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは、ＸＹ平面に沿って移動可能であるといえる。
【００５０】
また、ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは夫々、下面において、中間アーム保持部４３ａ，４３ｂを支持している。また、各ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは、図示しない２つのモーターを有している。
【００５１】
ＸＹ駆動部４２ａの２つのモーターは、上述の対物光学系２１ａに配置されているモーターと同様に、フットスイッチ及び制御部６０に接続されているとともに、エンコーダーを有している。なお、ＸＹ駆動部４２ｂの２つのモーターは、ＸＹ駆動部４２ａのモーターと同様に構成されているが、フットスイッチに接続されていない。上記ＸＹ駆動部４２ａのモーターは、前記フットスイッチが操作されることにより駆動する。なお、ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは、一方のモーターが駆動することにより、Ｘ方向に沿って移動し、他方のモーターが駆動することにより、Ｙ方向に沿って移動する。
【００５２】
２つの中間アーム保持部４３ａ，４３ｂは、一端と他端とを有している。中間アーム保持部４３ａ，４３ｂの一端部は、ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂに上述のように支持されている。中間アーム保持部４３ａ，４３ｂの他端部は、回転軸ＲＡ４を中心に回動可能に中間アーム４４ａ、４４ｂを支持している。回転軸ＲＡ４は、ベース４１の下面に平行であるとともに、ベース４１の長手方向と直交する方向に延びている。即ち、回転軸ＲＡ４は、Ｙ方向に沿って延びている。このため、中間アーム保持部４３ａ，４３ｂの他端部は、中間アーム４４ａ、４４ｂを、ＸＺ平面に沿って回動可能に支持している。即ち、図２中においては、中間アーム保持部４３ａ，４３ｂの他端部は、中間アーム４４ａ、４４ｂを紙面に沿って回動し得るように支持している。
【００５３】
なお、中間アーム保持部４３ａ，４３ｂは、図示しないモーターが接続されている。中間アーム保持部４３ａのモーターは、上述の対物光学系２１ａに配置されているモーターと同様に、フットスイッチ及び制御部６０に接続されているとともに、エンコーダーを有している。また、中間アーム保持部４３ｂのモーターは、中間アーム保持部４３ａのモーターと同様に構成されているが、フットスイッチに接続されていない。また、中間アーム保持部４３ｂのモーターは、上述の対物光学系２１ｂに配置されているモーターと同様に、制御部６０の駆動命令により駆動される。
【００５４】
中間アーム４４ａ、４４ｂは、Ｌ字形状を有している。中間アーム４４ａ、４４ｂは、前述のように、中間アーム保持部４３ａ，４３ｂにより回動自在に支持されている。各中間アーム４４ａ、４４ｂは、夫々撮像光学系２０ａ、２０ｂを、回転軸ＲＡ５回りに回動可能に支持している。各回転軸ＲＡ５は、回転軸ＲＡ４と直交する方向に延びている。このため、撮像光学系２０ａ、２０ｂは、各中間アーム４４ａ、４４ｂにより、回転軸ＲＡ５と直交する面に沿って回動可能である。なお、撮像光学系２０ａ、２０ｂは、自身の光軸が回転軸ＲＡ５と直交する方向に沿うように、中間アーム４４ａ、４４ｂにより支持されている。このため、撮像光学系２０ａの光軸は、回転軸ＲＡ５と直交する面に沿って回動可能である。
【００５５】
なお、中間アーム４４ａ、４４ｂは、図示しないモーターが接続されている。中間アーム保持部４３ａのモーターは、上述の中間アーム保持部４３ａに配置されているモーターと同様に、フットスイッチ及び制御部６０に接続されているとともに、エンコーダーを有している。また、中間アーム４４ｂのモーターは、中間アーム４４ａのモーターと同様に構成されているが、フットスイッチに接続されていない。また、中間アーム４４ｂのモーターは、中間アーム保持部４３ｂに配置されているモーターと同様に、制御部６０の駆動命令により駆動される。
【００５６】
前記制御部６０は、撮像光学系２０ａによる観察位置を、対物光学系２１ａ、ＸＹ駆動部４２ａ、中間アーム保持部４３ａ、及び中間アーム４４ａの各モーターの回転数により、算出する。具体的には、制御部６０は、撮像光学系２０ａの観察位置を、所定の基準位置に対する前記ＸＹＺ方向に沿った位置として求める。前記基準位置は、撮像光学系２０ａの光軸が所定の方向に向いている状態で、所定の焦点距離に設定された際の撮像光学系２０ａの観察位置である。
【００５７】
また、制御部６０は、ズームレンズ２２ａの倍率を、ズームレンズ２２ａのモーターの回転数により算出する。
【００５８】
さらに、制御部６０は、撮像光学系２０ｂを駆動させるように、撮像部２０並びに撮像光学系保持部４０に駆動命令を出す。具体的には、制御部６０は、対物光学系２１ｂ、ズームレンズ２２ｂ、ＸＹ駆動部４２ｂ、中間アーム保持部４３ｂ、及び中間アーム４４ｂの各モーターに対して駆動命令を出す。この駆動命令により制御部６０は、撮像部２０並びに撮像光学系保持部４０の駆動を制御する。
【００５９】
なお、上記「従来の技術」で説明したように、一般的な人間は、所定の視差で対象物を観察すると、対象物を立体的に認識し得る。このため、上記視差が生じるように、制御部６０は、撮像光学系２０ａと撮像光学系２０ｂとの光軸が視差が生じる所定の角度θｂで互いに対して傾斜するように、撮像光学系２０ｂを撮像光学系２０ｂに対して配置を設定する。このため、制御部６０は、上記角度θｂが記録されている。
【００６０】
(作用)
上記構成の手術用観察装置１の動作について、以下で説明する。この手術用観察装置１を用いて観察する場合、まず、撮像光学系保持部４０の配置が調整される。上記配置の調整するには、架台部５０の各モーターに接続されたフットスイッチを操作する。上記操作により、パンタグラフアーム５１は、回動及び傾動し、これとともに水平アーム５２は回動する。上述のように、パンタグラフアーム５１及び水平アーム５２を協働させることにより、撮像光学系保持部４０は、水平方向並びに垂直方向に移動する。このため、術者８は、フットスイッチを操作することにより、撮像光学系保持部４０を所望の位置に配置し得る。
【００６１】
なお、前述の構成に示されているように、前記架台部５０の一端部は、術者８の身長よりも高い位置に配置されている。このため、撮像光学系保持部４０は、術者８の頭上よりも高い位置に配置され得る。
【００６２】
続いて、観察光学系２０ａ、２０ｂの焦点位置が、所望の観察部位Ｐに、位置合わせされる。この位置合わせでは、撮像光学系２０ａ、２０ｂの光軸の向き及び焦点距離とが、調整される。このために、まず、撮像光学系２０ａの焦点位置が、観察部位Ｐに位置合わせされる。さらに詳細には、撮像光学系２０ａの焦点位置の位置合わせするために、撮像光学系２０ａの光軸の向き調整と、撮像光学系２０ａの焦点距離調整とが行われる。
【００６３】
撮像光学系２０ａの光軸の向き（角度）を調整するために、撮像光学系保持部４０の各モーターに接続されたフットスイッチが、操作される。具体的には、上記調整のために、中間アーム保持部４３ａ及び／又は中間アーム４４ａのモーターに接続されたフットスイッチが操作される。このフットスイッチの操作により、各モーターは、駆動する。そして、この各モーターの駆動により、撮像光学系２０ａは、互いに直交する２つ回転軸ＲＡ４及び/又は回転軸ＲＡ５回りに回動される。この回動により、撮像光学系２０ａの光軸が、前記基準位置において配向されている方向から、観察部位Ｐに向かった方向に調整される。このとき、中間アーム保持部４３ａ及び中間アーム４４ａの移動量（即ち、モーターの回転数）は、前記エンコーダーにより検出され、制御部６０に入力される。
【００６４】
また、撮像光学系２０ａの光軸の焦点距離を調整するために、対物光学系２１ａに接続されたフットスイッチが、操作される。この操作により、対物光学系２１ａのモーターが駆動し、撮像光学系２０ａの焦点距離が、観察部位Ｐから撮像光学系２０ａまでの距離と実質的に一致するように調節される。このとき、対物光学系２１ａのモーターの回転数は、前記エンコーダーにより検出され、制御部６０に入力される。なお上記操作は、上述の撮像光学系２０ａの光軸調整と同時、又は後に行われる。
【００６５】
このように、上記撮像光学系保持部４０並びに対物光学系２１ａのフットスイッチの操作により、撮像光学系２０ａの焦点位置が、観察部位Ｐに位置合わせされる。
【００６６】
続いて、撮像光学系２０ｂの焦点位置が、観察部位Ｐに位置合わせされる。撮像光学系２０ｂは、自身の焦点位置が、観察部位Ｐに合うように、撮像光学系２０ａの焦点位置と実質的に同位置に位置合わせされる。
【００６７】
上記位置合わせのために、まず、制御部６０が、各エンコーダーから送られたモーターの回転数をもとに、撮像光学系２０ａの焦点位置を算出する。そして、制御部６０は、前記算出した焦点位置に、撮像光学系２０ｂの焦点位置が移動するように、撮像光学系保持部４０及び対物光学系２１ｂに駆動命令を出す。より詳細には、撮像光学系２０ｂの光軸の向きを調整するために、制御部６０は、ＸＹ駆動部４２ｂ、中間アーム保持部４３ｂ、及び中間アーム４４ｂの各モーターに駆動命令を出す。また、撮像光学系２０ｂの焦点距離を調整するために、制御部６０は、対物光学系２１ｂのモーターに駆動命令を出す。上記命令により、各モーターは、駆動命令に従った回転数だけ回転される。
【００６８】
なお、ＸＹ駆動部４２ｂのモーターの駆動により、ＸＹ駆動部４２ｂは、ベース４１の下面に沿って移動する。上記移動に伴って、中間アーム保持部４３ｂ並びに中間アーム４４ｂを介してＸＹ駆動部４２ｂに支持された撮像光学系２０ｂが移動する。この移動により、撮像光学系２０ａと撮像光学系２０ｂとの離間距離が、調整される。
【００６９】
また、中間アーム保持部４３ｂ並びに中間アーム４４ｂのモーターの駆動により、中間アーム保持部４３ｂと中間アーム４４ｂとが協働して撮像光学系２０ｂの光軸の角度を調整する。なお、制御部６０は、撮像光学系２０ｂの光軸が撮像光学系２０ｂの光軸に対して角度θｂ傾斜すると共に観察部位Ｐを通るように、撮像光学系２０ｂの光軸の角度を調整する。なお、撮像光学系保持部４０がＸＹ駆動部４２ｂを有しているため、撮像光学系２０ａと撮像光学系２０ｂとのＸＹ平面に沿った離間距離は、可変である。このため、本実施の形態の手術用観察装置１は、撮像光学系２０ａの焦点距離がどのような長さにおいても、前記離間距離を調整することにより、撮像光学系２０ｂの光軸を、撮像光学系２０ｂの光軸に対して、角度θｂに傾斜させ得る。上記離間距離と角度調整とにより、撮像光学系２０ｂは、焦点位置を撮像光学系２０ａの焦点位置と一致させる。
【００７０】
上述のように、撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点位置は、図３（ａ）中に示されるように、所望の観察部位Ｐにおいて一致する。このように、制御部６０は、互いに独立した撮像光学系２０ａ、２０ｂを、一方の撮像光学系２０ａの移動に相関して、他方の撮像光学系２０ｂを移動させて、互いの焦点位置を一致させ得る。このように、手術用観察装置１は、撮像部２０の位置に関わらず、撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点位置を、前記Ｘ、Ｙ、及びＺ方向の任意の位置に移動させ得る。従って、手術用観察装置１は、撮像部２０を術者の頭上を越えた高さに配置した状態でも、観察部位Ｐを観察し得る。
【００７１】
手術用観察装置１は、観察画像を所望の倍率で観察するために、倍率が調整される。この倍率の調節するには、ズームレンズ２２ａのモーターに接続されたフットスイッチを操作する。上記フットスイッチの操作により、上記モーターは、駆動する。このモーターの駆動により、ズームレンズ２２ａは、変倍する。このとき、モーターの回転数は、前記エンコーダーにより検出され、制御部６０に入力される。制御部６０は、入力された回転数により、ズームレンズ２２ａの倍率を求める。そして、制御部６０は、ズームレンズ２２ｂの倍率が上記ズームレンズ２２ａの倍率と同様になるように、ズームレンズ２２ｂのモーターに対して駆動命令を送る。上記命令により、ズームレンズ２２ｂは、モーターを駆動させる。この駆動によりズームレンズ２２ｂの倍率は、上記ズームレンズ２２ａの倍率と一致される。
【００７２】
上述のようにして、所望の観察位置並びに倍率に設定された撮像部２０は、各撮像素子２３ａ、２３ｂによる取得画像を、画像表示装置３０に送る。これにより、術者８は、所望の倍率で、観察部位Ｐの立体画像を観察し得る。
【００７３】
上述のように、実施の形態の手術用観察装置１は、撮像光学系２０ｂの光軸を、撮像光学系２０ｂの光軸に対して、角度θｂに傾斜させ得る。このため、本実施の形態の手術用観察装置１は、視差がある画像を術者に観察させ得る。このため、本実施の形態の手術用観察装置１は、いかなる焦点距離においても、立体画像を術者に対して提供し得る。
【００７４】
また、本実施の形態の手術用観察装置１は、撮像部２０を術者の頭上を越えた高さに配置した際においても観察部位Ｐを観察可能である。このように配置した場合、撮像部２０と、術部７との間に大きい空間が出来る。このため、手術用観察装置１は、術者８に、手術用観察装置１に干渉されることなく手術が行い得る広い作業空間を提供し得る。
【００７５】
また、手術用観察装置１は、架台部５０に接続されたフットスイッチを操作することにより、前記Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に沿って観察位置を移動させ得る。従って、手術用観察装置１は、図３（ｂ）中に示すように、観察部位Ｐから別の観察部位Ｐ’に観察位置を変更し得る。なお、図３（ｂ）中においては、撮像光学系保持部４０は、矢印ＡＲ２で示されるような水平な方向に移動されている。なお観察位置の移動により、所望の観察部位に対して各撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点位置がずれた場合、撮像光学系２０ａ及び撮像光学系保持部４０に接続された各フットスイッチを操作することにより、本実施の形態の手術用観察装置１は、前記焦点位置を再び合わせ得る。
【００７６】
なお、観察位置のＸＹ平面に沿った移動は、ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂを協働させることでも行い得る。また、Ｚ方向に沿った移動は、撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点距離並びに光軸の角度を調整することでも可能である。この場合においても、撮像光学系２０ａ、２０ｂの光軸のなす角度が、常に角度θｂに維持されるように、離間距離が調整される。
【００７７】
また、手術用観察装置１は、観察部位Ｐへの観察角度を変更し得る。例えば、図３（ｃ）中に示されるように、手術用観察装置１は、前記観察角度の変更を、架台部５０により撮像光学系保持部４０を移動させるとともに、撮像光学系保持部４０並びに対物光学系２１ａ、ｂの焦点距離を変更することにより、行い得る。この場合においても、撮像光学系２０ｂの光軸が、撮像光学系２０ｂの光軸に対して、角度θｂに傾斜されるように、ＸＹ駆動部４２ｂにより、撮像光学系２０ａ、２０ｂの離間距離は、調整される。従って、本実施の形態の手術用観察装置１は、任意の角度で観察部位Ｐを、立体的に観察し得る。
【００７８】
また、手術用観察装置１は、図３（ｄ）中に示されるように、観察部位Ｐから観察部位Ｐ’に観察位置を変えるとともに、観察角度を変更し得る。この変更は、撮像光学系保持部４０並びに対物光学系２１ａ、２１ｂの駆動のみにより行い得る。この場合においても、撮像光学系２０ｂの光軸が、撮像光学系２０ｂの光軸に対して、角度θｂに傾斜されるように、ＸＹ駆動部４２ｂにより、撮像光学系２０ａ、２０ｂの離間距離は、調整される。従って、この場合においても、本実施の形態の手術用観察装置１は、観察部位Ｐを、立体的に観察し得る。
【００７９】
なお、このような観察位置並びに観察角度の変更は、上述のように架台部５０による撮像部２０の移動と、各撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点距離並びに光軸の角度の調整とを組み合わせることによって行い得ることはいうまでもない。
【００８０】
また、本実施の形態の手術用観察装置１は、支柱ベース５３の一端部が術者８の頭より高い位置に配置されているが、水平アーム５１と協働して、撮像光学系保持部４０及び撮像部２０を術者８の頭より高い位置に配置し得れば、支柱ベース５３の一端部の配置は任意である。
【００８１】
上述のように、本実施の形態の手術用観察装置１は、撮像光学系が術者の頭上にあるため術者の手元に十分な作業空間が得られる。また左右の撮像光学系を独立させ、所望の視差で画像を取得することにより手術に必要な十分な立体観察がおこなえる。また、夫々の撮像光学系は、独立して形成されるため、小型に構成され得る。このため、本実施の形態の手術用観察装置１は、装置全体の小型軽量化が図れる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
本発明の第2の実施例を図４及び図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお第１の実施の形態の構成と同様の構成は同じ参照符号を付与し詳細な説明を省略する。
【００８３】
(構成)
本実施の形態の手術用観察装置１は、撮像光学系保持部４０が、手術室の天井に配置されている。具体的には、ＸＹ駆動部４２ａ、４２ｂは夫々、上面が天井面に沿って移動可能に、前記天井に支持されている。従って、ＸＹ平面は、天井面とが実質的に一致する。
【００８４】
また、本実施の形態の手術用観察装置１は、第１の実施の形態と異なり、観察部位の位置を指示する観察位置指示装置を有している。手術用観察装置１は、観察位置指示装置の示す観察部位の位置に従って、撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点位置が自動的に調整される。このため、本実施の形態の手術用観察装置１は、第１の実施の形態とは異なり、撮像部２０並びに撮像光学系保持部４０にフットスイッチが接続されていない。
【００８５】
前記観察位置指示装置は、図４中に示されるように、処置具９０に取り付けられた公知のマーカー７１と、マーカー７１の位置を検出するためのデジタイザー７２とを有している。マーカー７１は、例えば手術に用いられる吸引管等の処置具９０と一体的に構成されている。デジタイザー７２は、マーカー７１の位置を基に処置具９０の先端の位置を検出する。デジタイザー７２は、制御部６０に接続されている。
【００８６】
また、処置具９０には、撮像光学系２０ａを操作するための操作部８０が取り付けられている。操作部８０は、撮像光学系２０ａの倍率を設定するためのズームスイッチと、撮像光学系２０ａの光軸の角度を設定するためのティルトスイッチとを有している。また、操作部８０は、制御部６０に接続されている。
【００８７】
本実施の形態の画像表示装置３０は、第１の実施の形態と異なり、フェイスマウントディスプレイではなく、公知のモニタである。本実施の形態の画像表示装置３０も、第１の実施の形態と同様に、各撮像素子２３ａ、２３ｂに接続されており、各撮像素子２３ａ、２３ｂから送られた取得画像を表示する。なお、画像記録３０は、第１の実施の形態と同様なフェイスマウントディスプレイにすることも可能であるし、公知のプロジェクターなどに代えることも可能である。このように画像表示装置３０は、撮像部２０の取得した画像を３次元表示（立体画像表示）し得れば、公知のいかなる画像表示装置に代えることも可能である。なお、上述の公知のモニタは、以下に例示するようにして、撮像部２０の取得した画像を３次元表示し得る。１つの例として、上記モニタは、撮像部２０により取得した２つの視差のある画像の表示を、交互に高速に切り替えることにより、観察者に３次元画像を提供する。また、他の例として、上記モニタは、偏光板を利用し、偏光フィルタ式立体映像を表示することも可能である。なお、上記モニタの立体画像の表示方法は、これらの表示方法に限定されることはない。
【００８８】
(作用)
本実施の形態の手術用観察装置１は、観察部位Ｐを観察する際には、処置具９０の先端位置を、前記観察部位Ｐに配置する。デジタイザー７２は、マーカー７１の位置を検出し、処置具９０の先端位置を制御部６０に送る。これとともに、操作部８０は、前記ズームスイッチ並びに前記ティルトスイッチにより設定された撮像光学系２０ａの倍率並びに光軸の角度を、制御部６０に入力する。
【００８９】
制御部６０は、デジタイザー７２から送られた処置具９０の先端位置に、撮像光学系２０ａの焦点位置を合わせるように、ＸＹ駆動部４２ａ、中間アーム保持部４３ａ、中間アーム４４ａ、並びに撮像光学系２０ａの各モーターに駆動命令を出す。上記各部材の駆動により、撮像光学系２０ａの倍率並びに光軸の角度は、前記操作部８０により入力された倍率並びに光軸の角度になるように、調整される。なお、本実施の形態では、撮像光学系２０ａの、ＸＹ平面に沿った位置は、ＸＹ駆動部４２ａにより調整される。ＸＹ駆動部４２ａは、Ｘ方向並びにＹ方向の駆動するための夫々のモーターの回転数を、制御部６０に送る。
【００９０】
続いて、制御部６０は、前記ＸＹ駆動部４２ａの２つのモーターの回転数を基に、撮像光学系２０ａのＸＹ平面上の位置を検出する。そして、制御部６０は、第１の実施の形態と同様に、撮像光学系２０ｂの焦点位置を撮像光学系２０ａの焦点位置と一致させるように、ＸＹ駆動部４２ｂ、中間アーム保持部４３ｂ、中間アーム４４ｂ、並びに撮像光学系２０ｂの各モーターに駆動命令をだす。なお、撮像光学系２０ａと撮像光学系２０ｂとの離間距離は、制御部６０が求めた前記撮像光学系２０ａのＸＹ平面上の位置に対して調整される。
【００９１】
以下に、図５（ａ）を参照して、観察位置が変更された際の本実施の形態の手術用観察装置１の動作について説明する。なお、図５（ａ）中において、移動前の観察部位を参照符号Ｐで示し、移動後の観察部位を参照符号Ｐ’で示している。
【００９２】
術者８が観察位置を変更する際には、処置具９０の先端位置を、所望の観察位置（この説明では観察部位Ｐ’）に移動させる。デジタイザー７２は、マーカー７１の移動を検出し、処置具９０の先端位置を制御部６０に送る。これとともに、操作部８０のズームスイッチ並びにティルトスイッチは、設定された撮像光学系２０ａの倍率並びに光軸の角度を、制御部６０に送る。
【００９３】
前記観察角度が変更されていない場合、前記ＸＹ駆動部４２ａは、天井に沿って撮像光学系２０ａを移動させる。このように移動した際に、ＸＹ駆動部４２ａは、自身の各モーターの回転数を制御部６０に送る。
【００９４】
制御部６０は、前記モーターの回転数を基にＸＹ駆動部４２ａの移動量を求める。そして、制御部６０は、この移動量を基に、ＸＹ駆動部４２ｂを移動させて、撮像光学系２０ｂを天井面に沿って移動させる。上記移動により、制御部６０は、撮像光学系２０ｂの観察位置を、撮像光学系２０ａの観察位置と一致させる。このようにして、本実施の形態の手術用観察装置１は、ＸＹ方向に沿って観察位置を変更し得る。なお、図５（ａ）中において、移動前の撮像光学系２０ａ、２０ｂが、実線で示されており、移動後の撮像光学系２０ａ、２０ｂは、２点鎖線で示されている。
【００９５】
また、本実施の形態の撮像光学系２０ａ、２０ｂは、Ｚ方向に沿って観察位置を変える場合、第１の実施の形態と同様に、撮像光学系２０ａ、２０ｂの焦点距離並びに光軸の角度を変更することにより変更し得る。
【００９６】
次に、撮像光学系２０ａ、２０ｂの観察角度の変更について、図５（ｂ）を参照して説明する。観察角度を変更する際には、操作部８０のティルトスイッチが操作される。そして、ティルトスイッチにより設定された角度が、制御部６０に入力される。制御部６０は、前記設定された角度に撮像光学系２０ａの光軸が傾斜されるように、中間アーム保持部４３ａ及び／又は中間アーム４４ａのモーターに駆動命令を出す。上記駆動命令に従って、中間アーム保持部４３ａ及び／又は中間アーム４４ａが駆動する。この駆動により、撮像光学系２０ａの光軸は、所望の角度に設定される。続いて、制御部６０は、撮像光学系保持部４０を、第１の実施の形態と同様に駆動させ、撮像光学系２０ｂの光軸の角度を設定する。なお、なお、図５（ｂ）中において、角度変更前の撮像光学系２０ａ、２０ｂが、実線で示されており、角度変更後の撮像光学系２０ａ、２０ｂは、２点鎖線で示されている。
【００９７】
本実施の形態の手術用観察装置１は、観察部位を変更するための撮像光学系２０ａ、２０ｂを支持するＸＹ駆動部４２ａが手術室の天井に設けられているため、装置の手術室の占有面積が少なく、快適な手術空間が得られる。また、本実施の形態の手術用観察装置１は、観察部位の変更操作を、処置具９０を移動させるだけでおこなえるため、操作入力が素早く行い得る。
【００９８】
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【００９９】
従って、本発明の手術用観察装置について、以下のことが言える。
【０１００】
（１）対物光学系を含む２つの独立した撮像光学系と、
前記撮像光学系と分離して設けられた画像表示装置と、
前記撮像光学系による観察点を任意の位置に移動可能に、前記撮像光学系を保持する保持手段と、
を備えており、
前記2つの独立した撮像光学系が、それぞれの撮像光学系の観察点に対し相関をもって制御されることを特徴とする手術用観察装置。
【０１０１】
（２）上記（１）に記載の手術用観察装置において、前記撮像光学系は前記保持手段により、観察者の頭上に配置されていることを特徴とする。
【０１０２】
（３）上記（１）または（２）に記載の手術用観察装置において、前記保持手段が手術室の天井に設けられていることを特徴とする。
【０１０３】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１に記載の手術用観察装置において、２つの独立した撮像光学系と、
それぞれの撮像光学系の観察点を任意の位置に移動可能に、前記撮像光学系を保持する２つの保持手段と、
各々の撮像光学系の観察点を一致すべく前記保持手段を制御するための制御手段を備えていることを特徴とする。
【０１０４】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１に記載の前記制御手段は、各々の撮像光学系の観察範囲を一致すべく撮像光学系の光学部材を駆動させることを特徴とする。
【０１０５】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれか１に記載の手術用観察装置において、前記制御手段は、いずれか一方の撮像光学系及び保持手段を他方の撮像光学系及び保持手段に対し制御することを特徴とする。
【０１０６】
（７）被検体の第１の光学像を検出可能な第１の対物光学系と、
前記第１の対物光学系が設けられて、前記第１の対物光学系で得られた前記第１の光学像を撮像可能な第１の撮像手段と、
前記第１の撮像手段を被検体に対して移動可能な第１の移動手段と、
前記第１の対物光学系と独立して前記被検体の第２の光学像を検出可能な第２の対物光学系と、
前記第２の対物光学系が設けられて、前記第２の対物光学系で得られた前記第２の光学像を撮像可能な第２の撮像手段と、
前記第１の光学像及び第２の光学像を独立して表示可能な表示手段と、
前記第２の撮像手段を被検体に対して移動可能な第２の移動手段と、
前記第１の撮像手段及び前記第２の撮像手段を前記被検体から所望の距離離間した上方に配置するために、前記第１の移動手段及び前記第２の移動手段を固定する固定手段と、を有することを特徴とする手術用観察装置。
【０１０７】
（８）更に、前記表示手段に所望の光学像を表示するために前記被検体に対して前記第１の撮像手段及び前記第２の撮像手段を相対的に移動するように前記第１の移動手段及び前記第２の移動手段を駆動して制御する制御手段を有する（７）に記載の手術用観察装置。
【０１０８】
（９）更に、前記固定手段が固定されて前記固定手段を前記被検体に対して接離する方向に移動可能な第３の移動手段を有し、前記制御手段は前記第３の移動手段に応じて前記第１の移動手段及び前記第２の移動手段の駆動を制御する（７）に記載の手術用観察装置。
【０１０９】
（１０）更に、所望する前記被検体の光学像を得るために前記固定手段に対して前記第１の移動手段及び前記第２の移動手段を夫々独立して移動可能な第３の移動手段を有し、前記制御手段は、前記第３の移動手段により移動された前記第１の撮像手段及び前記第２の撮像手段の位置に応じて前記第１の移動手段及び前記第２の移動手段の駆動を制御する（７）に記載の手術用観察装置。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明は、術者の作業空間を確保すると共に十分な立体観察がおこなえる手術用観察装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態に従った手術用観察装置を示す図である。
【図２】図２は、図１の手術用観察装置の撮像部を拡大して示す説明図である。
【図３】図３（ａ）は、観察部位Ｐを観察した際の図１の手術用観察装置を示す説明図である。
図３（ｂ）は、観察位置を変更した際の図１の手術用観察装置を示す説明図である。
図３（ｃ）は、観察角度を変更した際の図１の手術用観察装置を示す説明図である。
図３（ｄ）は、観察角度並びに観察位置を変更した際の図１の手術用観察装置を示す説明図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態に従った手術用観察装置を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、観察位置を変更した際の図４の手術用観察装置を示す説明図である。
図５（ｂ）は、観察角度を変更した際の図４の手術用観察装置を示す説明図である。
【図６】図６は、従来の手術用観察装置を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、観察部位Ｐを観察した際の図６の手術用観察装置を示す説明図である。
図７（ｂ）は、焦点距離を変更した際の図６の手術用観察装置を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｐ観察部位
θｂ角度
１手術用観察装置
ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５回転軸
６患者
７術部
８術者
９手術台
１０顕微鏡部
２０撮像部
２０ａ、２０ｂ撮像光学系
２１ａ、２１ｂ対物光学系
２２ａ、２２ｂズームレンズ
２３ａ、２３ｂ撮像素子
３０画像表示装置
４０撮像光学系保持部
４１ベース
４２ａ、４２ｂＸＹ駆動部
４３ａ、４３ｂ中間アーム保持部
４４ａ、４４ｂ中間アーム
５０架台部
６０制御部
７１マーカー
７２デジタイザー
８０操作部
９０処置具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surgical observation apparatus, and more particularly to a surgical observation apparatus including an imaging optical system including an objective optical system and an image display device provided separately from the imaging optical system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a surgical observation apparatus for enlarging and displaying the above-mentioned part is used when operating a fine part. Such a surgical observation apparatus includes a microscope for observing a surgical site by directly looking into the surgical apparatus. When observing a surgical site using such a microscope, the surgeon is always forced to look into it. For this reason, the microscope has a drawback that it is easy for the operator to be fatigued. Further, such a microscope is configured such that the focal position of each imaging optical system is constant. For this reason, it is necessary to arrange a microscope near the surgical site. Therefore, it is difficult for such a microscope to provide a sufficient working space near the surgical site.
[0003]
For this reason, there is a demand for a surgical observation apparatus that allows an operator to observe the surgical site without looking into the microscope. As such a surgical observation apparatus, a surgical observation apparatus including a microscope unit that enlarges a surgical part and an image display device that is provided separately from the microscope unit is considered. An example of such a surgical observation apparatus is a surgical observation apparatus described in JP-A-4-166146.
[0004]
The surgical observation apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-166146 includes a microscope unit having a configuration similar to that of a conventional microscope and an image display unit provided separately from the microscope.
[0005]
The microscope unit includes two imaging optical systems for imaging the observation unit and two eyepiece optical systems for observing an image formed by the imaging optical system. In the microscope section, an image sensor is disposed in each eyepiece optical system. The image sensor acquires an observation image from the eyepiece optical system as an image.
[0006]
The image display unit displays an image acquired by the imaging element. The image display unit includes a monitor that displays the image and an optical system that guides the image from the monitor to both eyes of the user. The image display unit is configured to be fixed to the user's head. For this reason, the user can observe the operation part without looking into the microscope part.
[0007]
Further, the above-described microscope unit and the image display unit are connected by a cable. For this reason, the said image display part can move, without being caught by the position of a microscope part. Therefore, the surgical observation apparatus disclosed in the above publication is configured so that the user can observe in a free posture.
[0008]
However, the surgical observation apparatus of the above publication is configured such that the focal position of each imaging optical system is constant because the microscope section is configured in the same manner as a conventional microscope. For this reason, it is necessary to arrange the microscope section in the vicinity of the surgical site, and it is still difficult to provide a sufficient working space in the vicinity of the surgical site.
[0009]
Therefore, a surgical observation apparatus 100 as shown in FIG. 6 is considered. A surgical observation apparatus 100 in FIG. 6 displays a microscope unit 110 for observing a surgical site, an imaging unit 120 that acquires an observation image of the microscope unit 110 as an image, and an acquired image of the imaging unit 120. Image display device 130.
[0010]
The microscope unit 110 has substantially the same configuration as the microscope unit described in the above publication. Specifically, the microscope unit 110 has an objective optical system, and an imaging optical system 111 for imaging a light beam from the objective optical system, and an image formed by the imaging optical system are enlarged. And an eyepiece optical system 112 for guiding it to the image sensor 121. The imaging optical system 111 and the eyepiece optical system 112 are provided one by one on the left and right so that the operator can observe with both eyes. The imaging optical system 111 enlarges the observation site P of the surgical site 7 to a desired magnification. The two imaging optical systems 111 are fixed with a distance WD apart from each other as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).
[0011]
Unlike the microscope section of the above publication, the microscope section 110 is configured such that each imaging optical system 111 can change the angle of its own optical axis. At the same time, each imaging optical system 111 is configured to change the focal length. For this reason, the microscope unit 10 can freely change the distance LD from the imaging optical system 111 to the observation site P. The above-mentioned distance LD indicates the distance from the imaging optical system 111 to the surgical site 7 along the plane through which the optical axes of the two imaging optical systems 111 pass.
[0012]
The two imaging optical systems 111 are adjusted so that the focal point is located at the observation site P. For this reason, the optical axis of one imaging optical system 111 is inclined at an angle θa as shown in FIG. 6 with respect to the other optical axis. In other words, the angle formed by the optical axes of the one and the other imaging optical system 111 is an angle θa.
[0013]
The imaging unit 120 includes two imaging elements 121 for acquiring an image observed by the microscope unit 110 and a processing unit 122 that processes image data from the imaging element 121.
[0014]
Each of the imaging elements 121 is disposed in each eyepiece optical system 112. In addition, each image sensor 121 is connected to the processing unit 122 by a cable 123. Each image sensor 121 acquires an observation image by each eyepiece optical system 112 as image data.
[0015]
The processing unit 122 is connected to a cable 123 from the image sensor 121 and a cable 124 connected to the image display device 130. The processing unit 122 reads image data acquired by the image sensor 121. Then, the processing unit 122 sends the acquired image data to the image display device 130.
[0016]
The image display device 130 includes a fixture 131, a monitor 132, a reflecting mirror 133, and an adjustment lens system 134. A monitor 132, a reflecting mirror 133, and an adjustment lens system 134 are fixed to the fixture 131. The fixing tool 131 is configured to be fixed to the head of the operator 8. For this reason, the monitor 132, the reflecting mirror 133, and the adjustment lens system 134 are fixed to the head of the operator 8 via the fixing tool 131.
[0017]
The monitor 132 is connected to the processing unit 122 by a cable 123. The monitor 132 displays the image data sent from the processing unit 122. The reflecting mirror 133 reflects the display image of the monitor 132 toward the eye of the operator 8. The adjustment lens system 134 is disposed in the optical path between the monitor 132 and the reflecting mirror 133. The adjustment lens system 134 adjusts the focal position to a desired position so that the operator 8 can observe the display image of the monitor 132.
[0018]
As shown in the above configuration, the image display device 130 is provided separately from the microscope unit 110 and is attached to the head of the operator 8. For this reason, the image display device 130 can freely change the position with respect to the microscope unit 110 and can cause the operator 8 to observe in a free posture, similarly to the surgical observation device disclosed in the above publication.
[0019]
Further, the surgical observation apparatus 100 can change the focal length and the angle of the optical axis of each imaging optical system 111. For this reason, the surgical observation apparatus 100 can arrange the microscope unit 110 at an arbitrary position with respect to the surgical unit 7. For this reason, the microscope unit 110 can take a wide working space in the vicinity of the surgical unit 7 by increasing the distance LD.
[0020]
In the surgical observation apparatus 100, the optical axis of one imaging optical system 111 is inclined by an angle θa with respect to the optical axis of the other imaging optical system 111. Accordingly, the imaging optical system 111 of one and the other observes the observation site P at different angles. For this reason, the surgeon feels parallax in the left and right images during observation. When a general human observes a single object with the left and right eyes, if a parallax with a predetermined angle occurs, the general human observes the object three-dimensionally. For this reason, when the angle θa is set to a predetermined angle at which a general human can observe stereoscopically, the surgeon 8 who observes using the surgical observation apparatus 100 uses the observation site P as a stereoscopic image. Can be recognized. Therefore, the surgical observation apparatus 100 can display a stereoscopic image of the observation site P.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the surgical observation apparatus 100 can arrange the microscope unit 110 at an arbitrary position. For this reason, the distance LD, which is the distance between the imaging optical system 111 and the observation site P, can be set arbitrarily. For example, when the microscope unit 110 is disposed in the vicinity of the surgical site 7, the distance LD can be set as shown in FIG. In FIG. 7A, the focal length of the imaging optical system 111 at this time is indicated by the reference symbol FL1. At the same time, in FIG. 7A, the angle θa formed by the optical axes of the above-described one and the other imaging optical system 111 is particularly pointed out by reference numeral θa1.
[0022]
In addition, when the microscope unit 110 is arranged at a position far away from the surgical part 7 as shown in FIG. 7B, the distance LD is larger than the distance LD in FIG. 7A. In FIG. 7B, the focal length of the imaging optical system 111 at this time is indicated by the reference symbol FL2. In FIG. 7B, the angle θa formed by the optical axes of the one and the other imaging optical systems 111 is indicated by the reference sign θa2.
[0023]
In the surgical observation apparatus 100 described above, the angle θa correlates with the magnitude of the focal length because the distance WD that is the separation distance between the two imaging optical systems is constant. Specifically, the angle θa decreases as the focal length increases. Therefore, when the microscope unit 110 is arranged as shown in FIG. 7B, the imaging optical system 111 has a focal length FL2 that is larger than the focal length FL1, and therefore the angle θa is smaller than the angle θa1. The angle θa2 is obtained. In this case, the surgeon 8 feels that the parallax of the optical image obtained by the left and right eyes becomes small, and there is no stereoscopic effect or has been reduced.
[0024]
As described above, the surgical observation apparatus 100 changes the angle θa in correlation with the focal length of the imaging optical system 111. Therefore, when the microscope unit 110 is moved, the surgeon 8 has a desired stereoscopic effect. Is difficult to provide.
[0025]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a surgical observation apparatus capable of securing a working space for an operator and performing sufficient stereoscopic observation.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The surgical observation apparatus of the present invention has the following configuration in order to solve the above problems.
[0027]
The surgical observation apparatus of the present invention can detect the first optical image of the subject. The observation optical axis tilt, observation focus and magnification with respect to the observation point can be changed with A first objective optical system, and a first imaging means provided with the first objective optical system and capable of imaging the first optical image obtained by the first objective optical system; The tilt of the observation optical axis of the first objective optical system, the focus and magnification with respect to the observation point, and the position of the first imaging means with respect to the subject are changed. Possible first Drive And a second optical image of the subject can be detected independently of the first objective optical system Can change the tilt of the observation optical axis, the focal point and magnification of the observation point A second objective optical system; and a second imaging means provided with the second objective optical system and capable of imaging the second optical image obtained by the second objective optical system; Changing the tilt of the observation optical axis of the second objective optical system, the focus and magnification with respect to the observation point, and the position of the first imaging means with respect to the subject Possible second Drive And the first optical image captured by the first image capturing means and the second optical image captured by the second image capturing means are independently displayed, and the first optical image In order to dispose the display means capable of observing the second optical image, the first imaging means, and the second imaging means at a position separated from the subject by a desired distance. The first imaging means and the second imaging means Holding means for holding The observation optical axis of the first objective optical system and the observation optical axis of the second objective optical system according to the relative positions of the first imaging means and the second imaging means are the display means. The first optical image and the second optical image to be displayed on the first optical image are maintained in a substantially constant parallax to the extent that an observer can perceive stereoscopically, and the first optical image and the second optical image are made to coincide with each other at the same focal point and magnification. Driving the driving means and the second driving means And a control means.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the surgical observation apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
(First embodiment)
First, the surgical observation apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the surgical observation apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the imaging unit in FIG. 3A to 3D are explanatory diagrams when the observation device for surgery in FIG. 1 changes the observation direction.
[0030]
(Constitution)
The surgical observation apparatus 1 in FIG. 1 is an observation means for observing the surgical part 7 of the patient 6. In the present embodiment, the patient 6 is laid on a substantially horizontal operating table 9. The surgical observation apparatus 1 includes an imaging unit 20 for imaging the observation site P of the surgical section 7 and an image display device 30 for displaying an image acquired by the imaging unit 20. In addition, the surgical observation apparatus 1 includes an imaging optical system holding unit 40 that holds the above-described imaging unit 20 movably, and a gantry unit 50 that supports the imaging optical system holding unit 40. In addition, the surgical observation apparatus 1 includes a control unit 60 that controls driving of the imaging optical system holding unit 40.
[0031]
First, the gantry 50 will be described. The gantry unit 50 includes a pantograph arm 51, a horizontal arm 52, and a support base 53.
[0032]
The pantograph arm 51 has a central axis in the longitudinal direction. The pantograph arm 51 has one end and the other end along the longitudinal center axis. An imaging optical system holding unit 40 is supported at one end of the pantograph arm 51 so as to be rotatable about the rotation axis RA1. In the present embodiment, the rotation axis RA1 extends vertically. A motor (not shown) is disposed at one end of the pantograph arm 51. By driving the motor, the imaging optical system holding unit 40 is rotated about the rotation axis RA1.
[0033]
The other end of the pantograph arm 51 is supported by the horizontal arm 52 so as to be rotatable about a rotation axis RA2 parallel to the rotation axis RA1. Note that the pantograph arm 51 has its longitudinal central axis horizontal due to the above support.
[0034]
The pantograph arm 51 is a known parallel motion mechanism. As shown in FIG. 1, the pantograph arm 51 has nodes 511 and 512. The nodes 511 and 512 each have one end supported by a shaft 513 and the other end supported by a shaft 514. By the above support, the node 511 and the node 512 are arranged in parallel. Such a pantograph arm can move the one end in the vertical direction with the nodes 511 and 512 being always parallel, as indicated by the broken line in FIG. Therefore, the pantograph arm 51 is supported by the horizontal arm 52 so as to be tiltable about the other end in the direction along the arrow AR in FIG. In this specification, the term “tilt” refers to an operation in which an object moves so that its central axis is tilted.
[0035]
Even when tilted, the positional relationship between the shafts 513 and 514 does not change, so that the pantograph arm 51 can be moved without changing the direction of the rotation axis RA1 at one end. That is, in this embodiment, the pantograph arm 51 can always move the imaging optical system holding unit 40 in a horizontal state.
[0036]
Thus, in the present embodiment, the pantograph arm 51 is supported by the horizontal arm 52 so that its longitudinal central axis can be inclined with respect to the horizontal plane without changing the direction of the rotation axis RA1 at one end. Has been. Two motors (not shown) are disposed at the other end of the pantograph arm 51. By driving one motor, the pantograph arm 51 is rotated about the rotation axis RA2. The pantograph arm 51 is tilted as described above by driving the other motor. The imaging optical system holding unit 40 can be moved in the vertical direction (vertical direction) on the paper surface of FIG. 1 by tilting the pantograph arm 51.
[0037]
The horizontal arm 52 has a longitudinal center axis and has one end and the other end along the longitudinal center axis. One end of the horizontal arm 52 supports the pantograph arm 51 as described above. The other end of the horizontal arm 52 is supported by the column base 53 so as to be rotatable about a rotation axis RA3 parallel to the rotation axis RA1. With the above support, the horizontal arm 52 has the longitudinal central axis made horizontal. A motor (not shown) is disposed at the other end of the horizontal arm 52. By driving the motor, the horizontal arm 52 is rotated about the rotation axis RA3. Therefore, the horizontal arm 52 can move the imaging optical system holding unit 40 in the horizontal direction by cooperating with the pantograph arm 51.
[0038]
The column base 53 extends in the vertical direction and has one end and the other end. One end of the column base 53 supports the horizontal arm 52 as described above. At the other end of the column base 53, a carriage 54 having a plurality of wheels is provided. For this reason, the gantry part 50 is configured to be movable along the floor surface. In addition, the one end part of the above-mentioned support | pillar base 53 is arrange | positioned at predetermined | prescribed height (position of a perpendicular direction) with respect to a floor surface. Specifically, one end portion of the column base 53 is disposed at a height (for example, a height of 2 m from the floor) exceeding the height of the general operator 8.
[0039]
The above-described gantry 50 includes a foot switch (not shown) connected to each motor disposed on the pantograph arm 51 and the horizontal arm 52. By the operation of the foot switch, the gantry unit 50 operates each motor. Therefore, by the operation of the foot switch, the gantry 50 rotates the imaging optical system holding unit 40, the pantograph arm 51, and the horizontal arm 52 as described above. Further, the gantry unit 50 tilts the pantograph arm 51 by operating the foot switch.
[0040]
Next, the imaging unit 20, the image display device 30, and the imaging optical system holding unit 40 will be described with reference to FIG. First, the imaging unit 20 will be described. The imaging unit 20 includes imaging optical systems 20a and 20b so that the observation site P can be observed from two directions.
[0041]
The imaging optical system 20a includes an objective optical system 21a having a variable focal length, a zoom lens 22a for scaling an observation image of the objective optical system 21a, and an imaging element 23a for acquiring an observation image scaled by the zoom lens 22a. have. The optical axes of the objective optical system 21a, the zoom lens 22a, and the image sensor 23a are the same.
[0042]
The objective optical system 21a is connected to a motor (not shown). The objective optical system 21a is configured to adjust the focal length by driving the motor. This motor is connected to a foot switch (not shown) and the control unit 60. This motor is driven and controlled by operating the foot switch. For this reason, the objective optical system 21a can change a focal distance by operation of a foot switch. The motor has an encoder for counting the number of rotations of the motor. The encoder is connected to the control unit 60. The motor is configured to be able to transmit the number of rotations counted by the encoder to the control unit 60.
[0043]
The zoom lens 22a is connected to a motor (not shown). The zoom lens 22a is configured to be able to adjust the magnification of the observation image by driving the motor. Similar to the motor of the objective optical system 21a, this motor is connected to the foot switch and control unit 60 and has an encoder. Therefore, the zoom lens 22a can be scaled by operating the foot switch. Further, the motor is configured to be able to transmit its rotation speed to the control unit 60 by the encoder. The zoom lens 22a forms an observation image of the objective optical system 21a on the image sensor 23a.
[0044]
The imaging element 23a is a known imaging element such as a CCD. The image sensor 23a is connected to the image display device 30 (see FIG. 1). For this reason, the image sensor 23 a can send the acquired image to the image display device 30.
[0045]
The imaging optical system 20b includes an objective optical system 21b, a zoom lens 22b, and an imaging element 23b that are configured in the same manner as the objective optical system 21a, the zoom lens 22a, and the imaging element 23a of the imaging optical system 20a. Therefore, the description is omitted. However, the objective optical system 21b and the zoom lens 22b are not connected to the foot switch. The objective optical system 21b and the zoom lens 22b are configured to be driven by a drive command from the control unit 60.
[0046]
Next, the image display device 30 will be described. The image display device 30 is a known face mount display as shown in FIG. The image display device 30 displays the acquired images sent from the imaging elements 23a and 23b.
[0047]
Next, the imaging optical system holding unit 40 will be described. The imaging optical system holding unit 40 holds the imaging optical systems 20a and 20b. More specifically, the imaging optical system holding unit 40 is a holding unit that cooperates with the gantry unit 50 to hold the focal positions of the imaging optical systems 20a and 20b so as to be movable to arbitrary positions. The imaging optical system holding unit 40 includes a base 41, two XY driving units 42a and 42b, two intermediate arm holding units 43a and 43b, and two intermediate arms 44a and 44b.
[0048]
The base 41 has a dimension along the longitudinal direction, and has one end and the other end along the longitudinal direction. The base 41 has an upper surface and a lower surface in a direction (vertical direction in FIG. 2) orthogonal to the longitudinal direction. The base 41 is supported by the pantograph arm 51 of the gantry 50 on the upper surface. More specifically, the base 41 is supported by the pantograph arm 51 so that the upper surface of the base 41 can rotate about the rotation axis RA1 at the approximate center in the longitudinal direction thereof. Due to the above support, the base 41 is substantially horizontal. The base 41 has two XY drive units 42 a and 42 b arranged on the surface (lower surface) opposite to the surface supported by the pantograph arm 51.
[0049]
The two XY drive units 42a and 42b have an upper surface and a lower surface. Each XY drive part 42a, 42b is supported by the lower surface of the base 41 so that the upper surface can move. For example, the XY drive unit 42a is configured in the same manner as a known XY stage. The XY drive units 42 a and 42 b are separated from each other in the longitudinal direction of the base 41. For the purpose of description in this specification, the separation direction of the XY drive unit (the left-right direction in FIG. 2) is defined as the X direction. That is, the direction along the longitudinal direction of the base 41 is the X direction. A direction perpendicular to the X direction along the lower surface of the base 41 is defined as a Y direction. A direction orthogonal to the X direction and the Y direction is taken as a Z direction. For this reason, the Z direction is a direction orthogonal to the lower surface of the base 41. In the present embodiment, the longitudinal direction of the base 41 is horizontally arranged. For this reason, the X and Y directions are directions along a horizontal plane, and the Z direction is a vertical direction, that is, an up-down direction. Accordingly, it can be said that the XY driving units 42a and 42b are movable along the XY plane.
[0050]
The XY drive units 42a and 42b support the intermediate arm holding units 43a and 43b on the lower surfaces, respectively. Each XY drive unit 42a, 42b has two motors (not shown).
[0051]
The two motors of the XY drive unit 42a are connected to the foot switch and control unit 60 and have an encoder, similarly to the motor arranged in the objective optical system 21a. The two motors of the XY drive unit 42b are configured in the same manner as the motor of the XY drive unit 42a, but are not connected to the foot switch. The motor of the XY drive unit 42a is driven by operating the foot switch. The XY drive units 42a and 42b move along the X direction when one motor is driven, and move along the Y direction when the other motor is driven.
[0052]
The two intermediate arm holding portions 43a and 43b have one end and the other end. One end portions of the intermediate arm holding portions 43a and 43b are supported by the XY driving portions 42a and 42b as described above. The other end portions of the intermediate arm holding portions 43a and 43b support the intermediate arms 44a and 44b so as to be rotatable about the rotation axis RA4. The rotation axis RA4 is parallel to the lower surface of the base 41 and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the base 41. That is, the rotation axis RA4 extends along the Y direction. For this reason, the other end portions of the intermediate arm holding portions 43a and 43b support the intermediate arms 44a and 44b so as to be rotatable along the XZ plane. That is, in FIG. 2, the other end portions of the intermediate arm holding portions 43a and 43b support the intermediate arms 44a and 44b so that they can rotate along the paper surface.
[0053]
The intermediate arm holding portions 43a and 43b are connected to a motor (not shown). The motor of the intermediate arm holding unit 43a is connected to the foot switch and control unit 60 and has an encoder, similarly to the motor arranged in the objective optical system 21a. The motor of the intermediate arm holding portion 43b is configured in the same manner as the motor of the intermediate arm holding portion 43a, but is not connected to the foot switch. Further, the motor of the intermediate arm holding unit 43b is driven by a drive command of the control unit 60 in the same manner as the motor arranged in the objective optical system 21b described above.
[0054]
The intermediate arms 44a and 44b have an L shape. As described above, the intermediate arms 44a and 44b are rotatably supported by the intermediate arm holding portions 43a and 43b. Each of the intermediate arms 44a and 44b supports the imaging optical systems 20a and 20b so as to be rotatable about the rotation axis RA5. Each rotation axis RA5 extends in a direction orthogonal to the rotation axis RA4. For this reason, the imaging optical systems 20a and 20b can be rotated along a plane orthogonal to the rotation axis RA5 by the intermediate arms 44a and 44b. The imaging optical systems 20a and 20b are supported by the intermediate arms 44a and 44b so that their optical axes are along a direction perpendicular to the rotation axis RA5. For this reason, the optical axis of the imaging optical system 20a can be rotated along a plane orthogonal to the rotation axis RA5.
[0055]
The intermediate arms 44a and 44b are connected to a motor (not shown). The motor of the intermediate arm holding part 43a is connected to the foot switch and control part 60 and has an encoder, similarly to the motor arranged in the intermediate arm holding part 43a. The motor of the intermediate arm 44b is configured in the same manner as the motor of the intermediate arm 44a, but is not connected to the foot switch. Further, the motor of the intermediate arm 44b is driven by the drive command of the control unit 60, similarly to the motor arranged in the intermediate arm holding unit 43b.
[0056]
The control unit 60 calculates the observation position by the imaging optical system 20a based on the rotational speeds of the motors of the objective optical system 21a, the XY drive unit 42a, the intermediate arm holding unit 43a, and the intermediate arm 44a. Specifically, the control unit 60 obtains the observation position of the imaging optical system 20a as a position along the XYZ direction with respect to a predetermined reference position. The reference position is an observation position of the imaging optical system 20a when set to a predetermined focal length in a state where the optical axis of the imaging optical system 20a is oriented in a predetermined direction.
[0057]
Further, the control unit 60 calculates the magnification of the zoom lens 22a based on the number of rotations of the motor of the zoom lens 22a.
[0058]
Further, the control unit 60 issues a drive command to the imaging unit 20 and the imaging optical system holding unit 40 so as to drive the imaging optical system 20b. Specifically, the control unit 60 issues drive commands to the motors of the objective optical system 21b, the zoom lens 22b, the XY drive unit 42b, the intermediate arm holding unit 43b, and the intermediate arm 44b. The control unit 60 controls the driving of the imaging unit 20 and the imaging optical system holding unit 40 by this drive command.
[0059]
Note that, as described in the above “Prior Art”, a general human can recognize an object in a three-dimensional manner when observing the object with a predetermined parallax. For this reason, the control unit 60 controls the imaging optical system 20b so that the optical axes of the imaging optical system 20a and the imaging optical system 20b are inclined with respect to each other at a predetermined angle θb at which the parallax occurs so that the parallax is generated. An arrangement is set for the imaging optical system 20b. For this reason, the control unit 60 records the angle θb.
[0060]
(Action)
The operation of the surgical observation apparatus 1 having the above configuration will be described below. When observing using this surgical observation apparatus 1, first, the arrangement of the imaging optical system holding unit 40 is adjusted. In order to adjust the above arrangement, a foot switch connected to each motor of the gantry 50 is operated. By the above operation, the pantograph arm 51 rotates and tilts, and the horizontal arm 52 rotates with this. As described above, by cooperating the pantograph arm 51 and the horizontal arm 52, the imaging optical system holding unit 40 moves in the horizontal direction and the vertical direction. For this reason, the operator 8 can arrange the imaging optical system holding unit 40 at a desired position by operating the foot switch.
[0061]
As shown in the above-described configuration, one end of the gantry 50 is disposed at a position higher than the height of the operator 8. For this reason, the imaging optical system holding | maintenance part 40 can be arrange | positioned in the position higher than the surgeon's 8 head.
[0062]
Subsequently, the focal positions of the observation optical systems 20a and 20b are aligned with the desired observation site P. In this alignment, the direction of the optical axis and the focal length of the imaging optical systems 20a and 20b are adjusted. For this purpose, first, the focal position of the imaging optical system 20a is aligned with the observation site P. More specifically, in order to align the focal position of the imaging optical system 20a, the adjustment of the optical axis direction of the imaging optical system 20a and the adjustment of the focal length of the imaging optical system 20a are performed.
[0063]
In order to adjust the direction (angle) of the optical axis of the imaging optical system 20a, the foot switch connected to each motor of the imaging optical system holding unit 40 is operated. Specifically, the foot switch connected to the motor of the intermediate arm holding portion 43a and / or the intermediate arm 44a is operated for the adjustment. By operating the foot switch, each motor is driven. Then, by driving each motor, the imaging optical system 20a is rotated around two rotation axes RA4 and / or rotation axes RA5 orthogonal to each other. By this rotation, the optical axis of the imaging optical system 20a is adjusted in the direction toward the observation site P from the direction oriented at the reference position. At this time, the amount of movement of the intermediate arm holding portion 43a and the intermediate arm 44a (that is, the rotational speed of the motor) is detected by the encoder and input to the control portion 60.
[0064]
In addition, a foot switch connected to the objective optical system 21a is operated to adjust the focal length of the optical axis of the imaging optical system 20a. By this operation, the motor of the objective optical system 21a is driven, and the focal length of the imaging optical system 20a is adjusted so as to substantially coincide with the distance from the observation site P to the imaging optical system 20a. At this time, the rotation speed of the motor of the objective optical system 21 a is detected by the encoder and input to the control unit 60. The above operation is performed simultaneously with or after the optical axis adjustment of the imaging optical system 20a.
[0065]
Thus, the focal position of the imaging optical system 20a is aligned with the observation site P by operating the foot switch of the imaging optical system holding unit 40 and the objective optical system 21a.
[0066]
Subsequently, the focal position of the imaging optical system 20b is aligned with the observation site P. The imaging optical system 20b is aligned with substantially the same position as the focal position of the imaging optical system 20a so that its own focal position matches the observation site P.
[0067]
For the above alignment, first, the control unit 60 calculates the focal position of the imaging optical system 20a based on the number of rotations of the motor sent from each encoder. Then, the control unit 60 issues a drive command to the imaging optical system holding unit 40 and the objective optical system 21b so that the focal position of the imaging optical system 20b moves to the calculated focal position. More specifically, in order to adjust the direction of the optical axis of the imaging optical system 20b, the control unit 60 issues a drive command to each motor of the XY drive unit 42b, the intermediate arm holding unit 43b, and the intermediate arm 44b. Further, in order to adjust the focal length of the imaging optical system 20b, the control unit 60 issues a drive command to the motor of the objective optical system 21b. By the above command, each motor is rotated by the number of rotations according to the drive command.
[0068]
Note that the XY drive unit 42b moves along the lower surface of the base 41 by driving the motor of the XY drive unit 42b. Along with the movement, the imaging optical system 20b supported by the XY driving unit 42b moves through the intermediate arm holding unit 43b and the intermediate arm 44b. By this movement, the separation distance between the imaging optical system 20a and the imaging optical system 20b is adjusted.
[0069]
Further, by driving the motors of the intermediate arm holding portion 43b and the intermediate arm 44b, the intermediate arm holding portion 43b and the intermediate arm 44b cooperate to adjust the angle of the optical axis of the imaging optical system 20b. Note that the control unit 60 adjusts the angle of the optical axis of the imaging optical system 20b so that the optical axis of the imaging optical system 20b is inclined by the angle θb with respect to the optical axis of the imaging optical system 20b and passes through the observation site P. . In addition, since the imaging optical system holding | maintenance part 40 has the XY drive part 42b, the separation distance along XY plane of the imaging optical system 20a and the imaging optical system 20b is variable. Therefore, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment captures the optical axis of the imaging optical system 20b by adjusting the separation distance regardless of the focal length of the imaging optical system 20a. It can be inclined at an angle θb with respect to the optical axis of the optical system 20b. The imaging optical system 20b makes the focal position coincide with the focal position of the imaging optical system 20a by adjusting the separation distance and the angle.
[0070]
As described above, the focal positions of the imaging optical systems 20a and 20b coincide with each other at a desired observation site P as shown in FIG. In this way, the control unit 60 correlates the imaging optical systems 20a and 20b independent of each other with the movement of the one imaging optical system 20a and moves the other imaging optical system 20b to match the focal positions of each other. Can be. In this way, the surgical observation apparatus 1 can move the focal positions of the imaging optical systems 20a and 20b to arbitrary positions in the X, Y, and Z directions regardless of the position of the imaging unit 20. Accordingly, the surgical observation apparatus 1 can observe the observation site P even in a state where the imaging unit 20 is disposed at a height exceeding the operator's head.
[0071]
In the surgical observation apparatus 1, the magnification is adjusted in order to observe the observation image at a desired magnification. In order to adjust the magnification, a foot switch connected to the motor of the zoom lens 22a is operated. The motor is driven by the operation of the foot switch. The zoom lens 22a is zoomed by driving the motor. At this time, the rotational speed of the motor is detected by the encoder and input to the control unit 60. The controller 60 obtains the magnification of the zoom lens 22a based on the input rotation speed. Then, the control unit 60 sends a drive command to the motor of the zoom lens 22b so that the magnification of the zoom lens 22b is the same as the magnification of the zoom lens 22a. In response to the command, the zoom lens 22b drives the motor. By this driving, the magnification of the zoom lens 22b coincides with the magnification of the zoom lens 22a.
[0072]
As described above, the imaging unit 20 set to a desired observation position and magnification sends images acquired by the imaging elements 23 a and 23 b to the image display device 30. Thereby, the surgeon 8 can observe the stereoscopic image of the observation site P at a desired magnification.
[0073]
As described above, the surgical observation apparatus 1 according to the embodiment can tilt the optical axis of the imaging optical system 20b at an angle θb with respect to the optical axis of the imaging optical system 20b. For this reason, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can cause the operator to observe an image with parallax. For this reason, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can provide a stereoscopic image to the operator at any focal length.
[0074]
Further, the surgical observation apparatus 1 of the present embodiment can observe the observation site P even when the imaging unit 20 is arranged at a height that exceeds the operator's head. When arranged in this way, a large space is formed between the imaging unit 20 and the surgical unit 7. For this reason, the surgical observation apparatus 1 can provide the surgeon 8 with a wide work space in which surgery can be performed without being interfered with the surgical observation apparatus 1.
[0075]
The surgical observation apparatus 1 can move the observation position along the X, Y, and Z directions by operating a foot switch connected to the gantry 50. Accordingly, the surgical observation apparatus 1 can change the observation position from the observation site P to another observation site P ′ as shown in FIG. In FIG. 3B, the imaging optical system holding unit 40 is moved in a horizontal direction as indicated by an arrow AR2. When the focus position of each imaging optical system 20a, 20b is shifted with respect to a desired observation site due to the movement of the observation position, each foot switch connected to the imaging optical system 20a and the imaging optical system holding unit 40 is operated. Thus, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can adjust the focal position again.
[0076]
Note that the movement of the observation position along the XY plane can also be performed by cooperating the XY driving units 42a and 42b. The movement along the Z direction can also be performed by adjusting the focal length and the angle of the optical axis of the imaging optical systems 20a and 20b. Also in this case, the separation distance is adjusted so that the angle formed by the optical axes of the imaging optical systems 20a and 20b is always maintained at the angle θb.
[0077]
In addition, the surgical observation apparatus 1 can change the observation angle to the observation site P. For example, as shown in FIG. 3C, the surgical observation apparatus 1 moves the imaging optical system holding unit 40 by the gantry unit 50 and changes the observation angle, as well as the imaging optical system holding unit 40 and This can be done by changing the focal length of the objective optical systems 21a and 21b. Also in this case, the separation distance between the imaging optical systems 20a and 20b is set by the XY drive unit 42b so that the optical axis of the imaging optical system 20b is inclined at an angle θb with respect to the optical axis of the imaging optical system 20b. Adjusted. Therefore, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can stereoscopically observe the observation site P at an arbitrary angle.
[0078]
Further, as shown in FIG. 3D, the surgical observation apparatus 1 can change the observation position and change the observation angle from the observation part P to the observation part P ′. This change can be performed only by driving the imaging optical system holding unit 40 and the objective optical systems 21a and 21b. Also in this case, the separation distance between the imaging optical systems 20a and 20b is set by the XY drive unit 42b so that the optical axis of the imaging optical system 20b is inclined at an angle θb with respect to the optical axis of the imaging optical system 20b. Adjusted. Therefore, also in this case, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can observe the observation site P three-dimensionally.
[0079]
Note that the change of the observation position and the observation angle is a combination of the movement of the imaging unit 20 by the gantry unit 50 and the adjustment of the focal lengths and optical axis angles of the imaging optical systems 20a and 20b as described above. It goes without saying that it can be done by.
[0080]
In the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment, one end portion of the support base 53 is arranged at a position higher than the head of the operator 8, but in cooperation with the horizontal arm 51, the imaging optical system holding unit If the 40 and the imaging unit 20 can be arranged at a position higher than the head of the operator 8, the arrangement of the one end of the support base 53 is arbitrary.
[0081]
As described above, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment provides a sufficient working space at the operator's hand because the imaging optical system is on the operator's head. In addition, the left and right imaging optical systems can be made independent and images can be obtained with a desired parallax, so that sufficient stereoscopic observation necessary for surgery can be performed. In addition, since each imaging optical system is formed independently, it can be configured in a small size. Therefore, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can reduce the size and weight of the entire apparatus.
[0082]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5A and 5B. The same configurations as those of the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0083]
(Constitution)
In the surgical observation apparatus 1 of the present embodiment, the imaging optical system holding unit 40 is arranged on the ceiling of the operating room. Specifically, each of the XY driving units 42a and 42b is supported on the ceiling such that the upper surface is movable along the ceiling surface. Therefore, the XY plane substantially coincides with the ceiling surface.
[0084]
Further, unlike the first embodiment, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment has an observation position instruction apparatus that indicates the position of the observation site. The surgical observation apparatus 1 automatically adjusts the focal positions of the imaging optical systems 20a and 20b according to the position of the observation site indicated by the observation position instruction apparatus. For this reason, unlike the first embodiment, the surgical observation apparatus 1 of the present embodiment has no foot switch connected to the imaging unit 20 and the imaging optical system holding unit 40.
[0085]
As shown in FIG. 4, the observation position indicating device has a known marker 71 attached to the treatment instrument 90 and a digitizer 72 for detecting the position of the marker 71. The marker 71 is configured integrally with a treatment instrument 90 such as a suction tube used for surgery, for example. The digitizer 72 detects the position of the distal end of the treatment instrument 90 based on the position of the marker 71. The digitizer 72 is connected to the control unit 60.
[0086]
The treatment instrument 90 is provided with an operation unit 80 for operating the imaging optical system 20a. The operation unit 80 includes a zoom switch for setting the magnification of the imaging optical system 20a and a tilt switch for setting the angle of the optical axis of the imaging optical system 20a. The operation unit 80 is connected to the control unit 60.
[0087]
Unlike the first embodiment, the image display device 30 of the present embodiment is not a face mount display but a known monitor. Similarly to the first embodiment, the image display device 30 according to the present embodiment is connected to the image sensors 23a and 23b and displays the acquired images sent from the image sensors 23a and 23b. Note that the image recording 30 can be a face-mounted display similar to that of the first embodiment, or can be replaced by a known projector or the like. As described above, the image display device 30 can be replaced with any known image display device as long as the image acquired by the imaging unit 20 can be three-dimensionally displayed (stereoscopic image display). Note that the above-described known monitor can three-dimensionally display the image acquired by the imaging unit 20 as exemplified below. As an example, the monitor provides a three-dimensional image to the observer by alternately switching the display of two parallax images acquired by the imaging unit 20 at high speed. As another example, the monitor can display a polarizing filter type stereoscopic image using a polarizing plate. In addition, the display method of the stereoscopic image of the said monitor is not limited to these display methods.
[0088]
(Action)
When observing the observation site P, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment places the distal end position of the treatment instrument 90 at the observation site P. The digitizer 72 detects the position of the marker 71 and sends the tip position of the treatment instrument 90 to the control unit 60. At the same time, the operation unit 80 inputs the magnification of the imaging optical system 20 a and the angle of the optical axis set by the zoom switch and the tilt switch to the control unit 60.
[0089]
The control unit 60 includes an XY driving unit 42a, an intermediate arm holding unit 43a, an intermediate arm 44a, and an imaging optical system so that the focal position of the imaging optical system 20a is adjusted to the distal end position of the treatment instrument 90 sent from the digitizer 72. A drive command is issued to each motor 20a. By driving each of the above members, the magnification and the optical axis angle of the imaging optical system 20a are adjusted to be the magnification and the optical axis angle input by the operation unit 80. In the present embodiment, the position of the imaging optical system 20a along the XY plane is adjusted by the XY drive unit 42a. The XY drive unit 42 a sends the rotation speeds of the respective motors for driving in the X direction and the Y direction to the control unit 60.
[0090]
Subsequently, the control unit 60 detects the position of the imaging optical system 20a on the XY plane based on the rotation speeds of the two motors of the XY drive unit 42a. Then, similarly to the first embodiment, the control unit 60 includes an XY drive unit 42b, an intermediate arm holding unit 43b, an intermediate unit so that the focal position of the imaging optical system 20b matches the focal position of the imaging optical system 20a. A drive command is issued to each motor of the arm 44b and the imaging optical system 20b. The separation distance between the imaging optical system 20a and the imaging optical system 20b is adjusted with respect to the position on the XY plane of the imaging optical system 20a obtained by the control unit 60.
[0091]
Below, with reference to Fig.5 (a), operation | movement of the observation apparatus 1 for a surgery of this Embodiment when an observation position is changed is demonstrated. In FIG. 5A, the observation site before movement is indicated by reference symbol P, and the observation site after movement is indicated by reference symbol P ′.
[0092]
When the operator 8 changes the observation position, the distal end position of the treatment instrument 90 is moved to a desired observation position (observation site P ′ in this description). The digitizer 72 detects the movement of the marker 71 and sends the tip position of the treatment instrument 90 to the control unit 60. At the same time, the zoom switch and tilt switch of the operation unit 80 send the set magnification of the imaging optical system 20a and the angle of the optical axis to the control unit 60.
[0093]
When the observation angle is not changed, the XY drive unit 42a moves the imaging optical system 20a along the ceiling. When moving in this way, the XY drive unit 42 a sends the rotation speed of its own motor to the control unit 60.
[0094]
The controller 60 determines the amount of movement of the XY drive unit 42a based on the number of rotations of the motor. Then, the control unit 60 moves the XY driving unit 42b based on the amount of movement, and moves the imaging optical system 20b along the ceiling surface. By the above movement, the control unit 60 matches the observation position of the imaging optical system 20b with the observation position of the imaging optical system 20a. In this way, the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can change the observation position along the XY direction. In FIG. 5A, the imaging optical systems 20a and 20b before movement are indicated by solid lines, and the imaging optical systems 20a and 20b after movement are indicated by two-dot chain lines.
[0095]
In addition, in the imaging optical systems 20a and 20b of the present embodiment, when the observation position is changed along the Z direction, the focal lengths of the imaging optical systems 20a and 20b and the angle of the optical axis are changed as in the first embodiment. It can be changed by changing.
[0096]
Next, changing the observation angle of the imaging optical systems 20a and 20b will be described with reference to FIG. When changing the observation angle, the tilt switch of the operation unit 80 is operated. Then, the angle set by the tilt switch is input to the control unit 60. The control unit 60 issues a drive command to the motor of the intermediate arm holding unit 43a and / or the intermediate arm 44a so that the optical axis of the imaging optical system 20a is inclined at the set angle. In accordance with the drive command, the intermediate arm holding portion 43a and / or the intermediate arm 44a are driven. By this driving, the optical axis of the imaging optical system 20a is set to a desired angle. Subsequently, the control unit 60 drives the imaging optical system holding unit 40 in the same manner as in the first embodiment, and sets the angle of the optical axis of the imaging optical system 20b. In FIG. 5B, the imaging optical systems 20a and 20b before the angle change are shown by solid lines, and the imaging optical systems 20a and 20b after the angle change are shown by two-dot chain lines. Yes.
[0097]
In the surgical observation apparatus 1 of the present embodiment, since the XY drive unit 42a that supports the imaging optical systems 20a and 20b for changing the observation site is provided on the ceiling of the operating room, the operating room occupies the operating room. The area is small and a comfortable surgical space can be obtained. In addition, since the surgical observation apparatus 1 according to the present embodiment can change the observation site only by moving the treatment instrument 90, the operation input can be performed quickly.
[0098]
Although several embodiments have been specifically described so far with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all the embodiments performed without departing from the scope of the invention are not limited thereto. Including implementation.
[0099]
Therefore, the following can be said about the surgical observation apparatus of the present invention.
[0100]
(1) two independent imaging optical systems including an objective optical system;
An image display device provided separately from the imaging optical system;
Holding means for holding the imaging optical system so that the observation point by the imaging optical system can be moved to an arbitrary position;
With
The surgical observation apparatus, wherein the two independent imaging optical systems are controlled with correlation with respect to observation points of the respective imaging optical systems.
[0101]
(2) In the surgical observation apparatus described in (1) above, the imaging optical system is arranged above the observer's head by the holding means.
[0102]
(3) In the surgical observation apparatus according to (1) or (2), the holding unit is provided on a ceiling of an operating room.
[0103]
(4) In the surgical observation apparatus according to any one of (1) to (3), two independent imaging optical systems;
Two holding means for holding the imaging optical system so that the observation point of each imaging optical system can be moved to an arbitrary position;
Control means for controlling the holding means to match the observation points of the respective imaging optical systems is provided.
[0104]
(5) The control means according to any one of (1) to (4) is characterized in that the optical member of the imaging optical system is driven so that the observation ranges of the respective imaging optical systems are matched.
[0105]
(6) In the surgical observation apparatus according to any one of the above (1) to (5), the control unit may be configured such that one of the imaging optical system and the holding unit is connected to the other imaging optical system and the holding unit. It is characterized by controlling.
[0106]
(7) a first objective optical system capable of detecting a first optical image of a subject;
A first imaging means provided with the first objective optical system and capable of imaging the first optical image obtained by the first objective optical system;
First moving means capable of moving the first imaging means relative to the subject;
A second objective optical system capable of detecting a second optical image of the subject independently of the first objective optical system;
A second imaging unit provided with the second objective optical system and capable of imaging the second optical image obtained by the second objective optical system;
Display means capable of independently displaying the first optical image and the second optical image;
Second moving means capable of moving the second imaging means relative to the subject;
A fixing means for fixing the first moving means and the second moving means to dispose the first imaging means and the second imaging means at a desired distance apart from the subject; Surgical observation apparatus characterized by having.
[0107]
(8) Further, in order to display a desired optical image on the display means, the first movement so as to move the first imaging means and the second imaging means relative to the subject. The surgical observation apparatus according to (7), further comprising a control means for driving and controlling the means and the second moving means.
[0108]
(9) The apparatus further includes a third moving unit that is fixed so that the fixing unit is movable in a direction in which the fixing unit is moved toward and away from the subject, and the control unit is connected to the third moving unit. The surgical observation apparatus according to (7), wherein the driving of the first moving unit and the second moving unit is controlled accordingly.
[0109]
(10) In addition, a third moving means that can move the first moving means and the second moving means independently of each other with respect to the fixing means in order to obtain a desired optical image of the subject. And the control means includes the first moving means and the second moving means according to the positions of the first imaging means and the second imaging means moved by the third moving means. The surgical observation apparatus according to (7), which controls driving.
[0110]
【The invention's effect】
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a surgical observation apparatus that can secure a working space for an operator and can perform sufficient stereoscopic observation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a surgical observation apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of an imaging unit of the surgical observation apparatus in FIG. 1;
3A is an explanatory diagram showing the surgical observation apparatus in FIG. 1 when an observation site P is observed. FIG.
FIG. 3B is an explanatory view showing the surgical observation apparatus of FIG. 1 when the observation position is changed.
FIG.3 (c) is explanatory drawing which shows the observation apparatus for surgery of FIG. 1 at the time of changing an observation angle.
FIG. 3D is an explanatory diagram showing the surgical observation apparatus in FIG. 1 when the observation angle and the observation position are changed.
FIG. 4 is a diagram showing a surgical observation apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5A is an explanatory diagram showing the surgical observation apparatus of FIG. 4 when the observation position is changed.
FIG. 5B is an explanatory view showing the surgical observation apparatus of FIG. 4 when the observation angle is changed.
FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional surgical observation apparatus.
7A is an explanatory diagram showing the surgical observation apparatus in FIG. 6 when an observation site P is observed. FIG.
FIG. 7B is an explanatory diagram showing the surgical observation apparatus of FIG. 6 when the focal length is changed.
[Explanation of symbols]
P Observation site
θb angle
1 Surgical observation device
RA1, RA2, RA3, RA4, RA5 Rotary shaft
6 patients
7 Surgery
8 Surgeons
9 Operating table
10 Microscope part
20 Imaging unit
20a, 20b Imaging optical system
21a, 21b Objective optical system
22a, 22b Zoom lens
23a, 23b Image sensor
30 Image display device
40 Imaging optical system holder
41 base
42a, 42b XY drive unit
43a, 43b Intermediate arm holder
44a, 44b Intermediate arm
50 Mounting base
60 Control unit
71 Marker
72 Digitizer
80 Operation unit
90 treatment tools

Claims

A first objective optical system capable of detecting a first optical image of a subject and changing an inclination of an observation optical axis, a focal point with respect to an observation point, and a magnification ;
A first imaging unit provided with the first objective optical system and capable of imaging the first optical image obtained by the first objective optical system;
First driving means capable of changing the tilt of the observation optical axis of the first objective optical system, the focus and magnification with respect to the observation point, and the position of the first imaging means relative to the subject ;
A second objective optical system capable of detecting the second optical image of the subject independently of the first objective optical system and capable of changing the tilt of the observation optical axis, the focus with respect to the observation point, and the magnification ;
A second imaging unit provided with the second objective optical system and capable of imaging the second optical image obtained by the second objective optical system;
A second driving unit capable of changing an inclination of an observation optical axis of the second objective optical system, a focal point and a magnification with respect to an observation point, and a position of the first imaging unit with respect to the subject ;
The first optical image picked up by the first image pickup means and the second optical image picked up by the second image pickup means are displayed independently, and the first optical image and the second optical image are displayed. Display means capable of observing the optical image of
A holding means for holding the first imaging means and the second imaging means in order to dispose the first imaging means and the second imaging means at a position separated from the subject by a desired distance;
The observation optical axis of the first objective optical system and the observation optical axis of the second objective optical system according to the relative positions of the first imaging means and the second imaging means are the display means. The first optical image and the second optical image to be displayed on the first optical image are maintained in a substantially constant parallax to the extent that an observer can perceive stereoscopically, and the first optical image and the second optical image are made to coincide with each other at the same focal point and magnification with respect to the observation point. Control means for driving the drive means and the second drive means ;
Surgical observation apparatus characterized by having.

Further comprising a third drive means capable of moving said holding means and said holding means is fixed toward or away from to the subject, the control unit, the drive by the third drive means Correspondingly surgical observation apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a control for driving the first drive means and said second drive means.

The surgical observation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first imaging unit and the second imaging unit are arranged on the observer's head by the holding unit.

The surgical observation apparatus according to claim 1, wherein the holding unit is provided on a ceiling of an operating room.