特開 2024-121761 手術用立体観察装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121761

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】手術用立体観察装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/22 20060101AFI20240830BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20240830BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20240830BHJP

   G03B 35/10 20210101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

G02B21/22

G02B21/36

G02B21/00

G03B35/10

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023133901

(22)【出願日】2023-08-21

(31)【優先権主張番号】P 2023028287

(32)【優先日】2023-02-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】390013033

【氏名又は名称】三鷹光器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】中村 勝之

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 秀司

【テーマコード（参考）】

2H052

2H059

【Ｆターム（参考）】

2H052AA13

2H052AB19

2H052AB24

2H052AB27

2H052AF21

2H059AA08

2H059CA04

(57)【要約】

【課題】カメラ内の構造を複雑にせずに、ドクター用及びアシスタント用の立体映像を得ることができる手術用立体観察装置を提供する。
【解決手段】２つの変倍光学系５が第１方向Ａに対して４５度の斜め状態で配置され、各変倍光学系５を通過した光束を、ビームスプリッター６とプリズム７を用いて、それぞれ第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２に分けている。第１光束Ｌ１を第１撮像素子Ｅ１で受光してドクターＳ１用の第１モニターＭ１に表示し、第２光束Ｌ２を第２撮像素子Ｅ２で受光してアシスタントＳ２用の第２モニターＭ２に表示しているため、ドクターＳ１及びアシスタントＳ２はそれぞれの方向性で術部Ｇの状態を立体的に観察することができる。変倍光学系５が２つで済むため、カメラ２の構造も複雑にならず、カメラ２製造時の光学調整が容易である。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドクターから術部を見る方向を第１方向とし、第１方向と相違した方向性でアシスタントが術部を見る方向を第２方向とし、
術部を撮像するカメラと、カメラで撮像した術部の立体映像を、ドクター用として第１方向から見た方向性で表示する第１モニターと、アシスタント用として第２方向から見た方向性で表示する第２モニターを備えた手術用立体観察装置であって、
前記カメラが、
術部から反射された光束を通過させる１つの対物光学系と、
対物光学系を通過した光束の範囲内で第１方向に対して斜めに設けられた２つの変倍光学系と、
変倍光学系の上方にそれぞれ設けられ、変倍光学系を通過した光束を、上方に通過する第１光束と、第２方向又は反第２方向に反射される第２光束に分離する光分離手段と、
光分離手段の上方にそれぞれ設けられ、第１光束を第１方向又は反第１方向に反射する光反射手段と、
第１光束を受光して術部の立体映像信号を第１モニターに出力する第１撮像素子と、
第２光束を受光して術部の立体映像信号を第２モニターに出力する第２撮像素子と
を備えたことを特徴とする手術用立体観察装置。

【請求項2】

変倍光学系が第１方向に対して４５度の斜め状態で設けられたことを特徴とする請求項１記載の手術用立体観察装置。

【請求項3】

２組の光反射手段と第１撮像素子が、第１光束の平行状態を維持したまま、光反射手段の光軸を中心に水平方向で回転自在であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の手術用立体観察装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は手術用立体観察装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

手術台の近くに患者の術部を撮影するカメラを設置し、そのカメラにより両眼視差を有する一対の立体映像を撮像し、その立体映像をモニターに表示して、ドクターが３Ｄ用の専用メガネを介して見ることにより、術部の状態を立体的に観察できる手術用立体観察装置が知られている。

【0003】

ドクターはモニターに表示された術部の立体映像を頭を上げた状態（ヘッドアップ状態）で観察できるため、顕微鏡で行う手術のように下向き姿勢で接眼部に目を付ける必要がなく、楽な姿勢で手術を行うことができる。

【0004】

手術はドクターだけでなくアシスタントも協力して行われる。アシスタントはドクターが術部を見る方向とは９０度相違した横方向に立ち、その方向から術部に対して手術の補助を行う。そのため、カメラにはドクター用のモニターだけでなく、アシスタント用のモニターも接続される。

【0005】

ドクター用のモニターには、ドクターから見た方向での術部の立体映像が表示され、アシスタント用のモニターには、アシスタントから見た方向での術部の立体映像が表示される。アシスタントはドクターの横に位置しているため、アシスタント用のモニターには、ドクター用のモニターとは方向が９０度相違した術部の立体映像が表示される。

【0006】

カメラの内部には、術部で反射された光束が通過する１つの対物光学系が設けられている。そして対物光学系を通過した光束の範囲内に、ドクター用の光束を取り出すための２本の変倍光学系がドクターから見た方向性で左右に設けられ、またアシスタント用の光束を取り出すための２本の変倍光学系がアシスタントから見た方向性で左右に設けられている。

【0007】

そしてドクター用及びアシスタント用の変倍光学系から取り出された光束をそれぞれ撮像素子で撮影し、ドクター用の立体映像はドクター側のモニターに表示し、アシスタント用の立体映像はアシスタント側のモニターに表示する。

【0008】

このようにすることにより、ドクターとアシスタントはそれぞれ自分の方向性で術部の立体映像を見ることができる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１７－３５４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、このような従来の技術にあっては、ドクター用とアシスタント用の両方の立体映像を得るために、合計４本の変倍光学系をカメラ内に設ける必要があり、カメラ内の構造が複雑になって、カメラ製造時の光学調整が大変に困難であった。

【0011】

本発明はこのような従来の技術に着目してなされたものであり、カメラ内の構造を複雑にせずに、ドクター用及びアシスタント用の立体映像を得ることができる手術用立体観察装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の第１の技術的側面によれば、ドクターから術部を見る方向を第１方向とし、第１方向と相違した方向性でアシスタントが術部を見る方向を第２方向とし、術部を撮像するカメラと、カメラで撮像した術部の立体映像を、ドクター用として第１方向から見た方向性で表示する第１モニターと、アシスタント用として第２方向から見た方向性で表示する第２モニターを備えた手術用立体観察装置であって、前記カメラが、術部から反射された光束を通過させる１つの対物光学系と、対物光学系を通過した光束の範囲内で第１方向に対して斜めに設けられた２つの変倍光学系と、変倍光学系の上方にそれぞれ設けられ、変倍光学系を通過した光束を、上方に通過する第１光束と、第２方向又は反第２方向に反射される第２光束に分離する光分離手段と、光分離手段の上方にそれぞれ設けられ、第１光束を第１方向又は反第１方向に反射する光反射手段と、第１光束を受光して術部の立体映像信号を第１モニターに出力する第１撮像素子と、第２光束を受光して術部の立体映像信号を第２モニターに出力する第２撮像素子とを備えたことを特徴とする。

【0013】

本発明の第２の技術的側面によれば、変倍光学系が第１方向に対して４５度の斜め状態で設けられたことを特徴とする。

【0014】

本発明の第３の技術的側面によれば、２組の光反射手段と第１撮像素子が、第１光束の平行状態を維持したまま、それぞれ光反射手段の光軸を中心に水平方向で回転自在であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の第１の技術的側面によれば、２つの変倍光学系が第１方向に対して斜めに配置され、各変倍光学系を通過した光束を、光分離手段と光反射手段を用いて、それぞれ第１方向又は反第１方向に向かう第１光束と、第２方向又は反第２方向に向かう第２光束に分けている。そして第１光束を第１撮像素子で撮像してドクター用の第１モニターに表示し、第２光束を第２撮像素子で撮像してアシスタント用の第２モニターに表示している。そのためドクター及びアシスタントはそれぞれの方向性で術部の状態を立体的に観察することができる。変倍光学系が２つで済むため、カメラの構造も複雑にならず、カメラ製造時の光学調整が容易である。

【0016】

本発明の第２の技術的側面によれば、変倍光学系が第１方向に対して４５度の斜め状態で設けられているため、第１方向と第２方向は９０度相違した状態となり、第１撮像素子で撮像される一対の第１光束間の間隔（ステレオベース）と、第２撮像素子で撮像される一対の第２光束間の間隔（ステレオベース）が同じになる。そのためドクターとアシスタントは同じ立体感で術部を観察することができる。

【0017】

本発明の第３の技術的側面によれば、２組の光反射手段と第１撮像素子が、第１光束の平行状態を維持したまま、それぞれ光反射手段の光軸を中心に水平方向で回転自在であるため、第１モニターを観察するドクターは術部を観察する方向を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る手術用立体観察装置を示す斜視図。

【図2】カメラの内部構造を示す斜視図。

【図3】カメラの内部構造とモニターを示す概略平面図。

【図4】第２実施形態に係る図３相当の概略平面図。

【図5】光反射手段及び第１撮像素子を別の方向へ回転させた図４相当の概略平面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１～図３は本発明の第１実施形態を示す図である。

【0020】

手術する術部Ｇの上方にはスタンド装置の支持アーム１によりカメラ２が支持されている。このカメラ２により術部Ｇを立体的に撮影することができる。術部Ｇの前方にはドクターＳ１が立ち、ドクターＳ１の右側にはアシスタントＳ２が立っている。アシスタントＳ２はドクターＳ１が術部Ｇを見る方向（以下、第１方向）Ａとは９０度相違した方向（以下、第２方向）Ｃから術部Ｇに対してドクターＳ１が行う手術の補助を行う。

【0021】

ドクターＳ１とアシスタントＳ２の対面にはそれぞれ術部Ｇの状態を観察するためのドクターＳ１用の第１モニターＭ１とアシスタントＳ２用の第２モニターＭ２が設置されている。これらのモニターＭ１、Ｍ２にはカメラ２から送られてきた術部Ｇの立体映像が表示される。ドクターＳ１及びアシスタントＳ２はそれぞれ専用メガネ３を装着している。専用メガネ３には左右に偏光レンズが取付けられており、ドクターＳ１及びアシスタントＳ２はこの専用メガネ３を介してモニターＭ１、Ｍ２を見ることにより、術部Ｇを立体的に観察することができる。

【0022】

各モニターＭ１、Ｍ２には術部Ｇの立体映像が表示されるため、術部Ｇの奥行きも認識することができ、ドクターＳ１及びアシスタントＳ２は適切な手術を行うことができる。ドクターＳ１とアシスタントＳ２は、頭を上げた状態（ヘッドアップ状態）でモニターＭ１、Ｍ２を観察しながら手術を行うため、楽な姿勢で手術を行うことができる。

【0023】

しかもドクターＳ１とアシスタントＳ２はそれぞれの方向性（第１方向Ａ・第２方向Ｃ）で術部Ｇを観察することができる。すなわちドクターＳ１が術部Ｇに対して右手を右側から近づけると、ドクターＳ１用の第１モニターＭ１に表示された立体映像においても、右手が右側から近づく状態が表示される。アシスタントＳ２にとってはドクターＳ１の右側は自分にとっての手前側のため、アシスタントＳ２用の第２モニターＭ２における立体映像中にはドクターＳ１の右手が自分側（第２方向Ｃ）から術部Ｇに近づく状態が表示される。

【0024】

アシスタントＳ２が右手を術部Ｇに右側から近づけると、その方向はドクターＳ１にとって自分とは反対側（反第１方向Ｂ）になるため、アシスタントＳ２の右手がドクターＳ１用の第１モニターＭ１における立体映像中には反第１方向Ｂから術部Ｇに近づく状態が表示される。

【0025】

カメラ２の内部にはモニターＭ１、Ｍ２にそのような立体映像を表示させるため、光学的機構と撮像機構が設けられている。カメラ２の下部には術部Ｇで反射された光束を通過させる１つの対物光学系４が設けられている。対物光学系４の上部には、対物光学系４を通過した光束の範囲内に２つの変倍光学系５が設けられている。この変倍光学系５はドクターＳ１が術部Ｇを見る第１方向Ａに対して４５度の斜め状態で設けられている。

【0026】

この２つの変倍光学系５の上方にはそれぞれ光分離手段としてのビームスプリッター６が設けられている。このビームスプリッター６は変倍光学系５を通過した光束を、上方に通過する第１光束Ｌ１と、反第２方向Ｄに反射される第２光束Ｌ２に分離する。ビームスプリッター６の上方には光反射手段としてのプリズム７が設けられ、ビームスプリッター６を通過した第１光束Ｌ１を第１方向Ａへ反射する。

【0027】

プリズム７で第１方向Ａへ反射された第１光束Ｌ１は結像レンズ８を経て第１撮像素子Ｅ１に受光される。ビームスプリッター６で反第２方向Ｄへ反射された第２光束Ｌ２は結像レンズ９を経て第２撮像素子Ｅ２に受光される。

【0028】

第１撮像素子Ｅ１はドクターＳ１が見る第１方向Ａでの左右に設けられ、第２撮像素子Ｅ２はアシスタントＳ２が見る第２方向Ｃでの左右に設けられている。そのため、第１撮像素子Ｅ１及び第２撮像素子Ｅ２でそれぞれ左右両眼視差を有する立体映像を撮像することができる。

【0029】

しかもドクターＳ１及びアシスタントＳ２はそれぞれ自分の方向性の立体映像を見ることができるため、モニターＭ１、Ｍ２の映像における左右方向と実際の左右方向が一致し、手術が行いやすい。

【0030】

更に変倍光学系５が第１方向Ａに対して４５度の斜め状態で設けられているため、第１撮像素子Ｅ１で撮像される一対の第１光束Ｌ１間の間隔（ステレオベース）Ｐ１と、第２撮像素子Ｅ２で撮像される一対の第２光束Ｌ２間の間隔（ステレオベース）Ｐ２が同一となり、ドクターＳ１とアシスタントＳ２は同じ立体感で術部Ｇを観察することができる。

【0031】

図４及び図５は、本発明の第２実施形態を示す図である。本実施形態は、前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それらと同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

【0032】

この実施形態に係るカメラ１０は、カメラ１０内に内蔵された駆動メカニズムにより、２組のプリズム７と第１撮像素子Ｅ１が、第１光束Ｌ１の平行状態を維持したまま、プリズム７の光軸Ｋを中心に水平方向で回転させることができる。

【0033】

カメラ１０には図示せぬスイッチが設けられており、ドクターＳ１はそのスイッチを操作することにより、プリズム７と第１撮像素子Ｅ１を第１方向Ａから左右に回転させて、術部Ｇを観察方向を変更することができる。ドクターＳ１が第１方向Ａだけでなく、別の方向から術部Ｇを観察したい場合に便利である。

【0034】

但し、観察方向を変更する場合、プリズム７と第１撮像素子Ｅ１を第１方向Ａから右側へ変更する場合と、左側へ変更する場合とで、第１光束間Ｌ１の間隔（ステレオベース）Ｐ３、Ｐ４が変化するため、ドクターＳ１が第１モニターＭ１を観察する場合に、その立体感に若干の相違がある。

【0035】

以上説明したように、本実施形態によれば、ドクターＳ１とアシスタントＳ２がそれぞれの方向性で術部Ｇを立体的に観察可能でありながら、変倍光学系５は２つで済むためカメラ２の構造が複雑にならず、カメラ２、１０製造時の光学調整が容易である。

【符号の説明】

【0036】

２、１０ カメラ
４ 対物光学系
５ 変倍光学系
６ ビームスプリッター（光分離手段）
７ プリズム（光反射手段）
Ａ 第１方向
Ｂ 反第１方向
Ｃ 第２方向
Ｄ 反第２方向
Ｇ 術部
Ｋ 光軸
Ｓ１ ドクター
Ｓ２ アシスタント
Ｌ１ 第１光束
Ｌ２ 第２光束
Ｍ１ 第１モニター
Ｍ２ 第２モニター
Ｅ１ 第１撮像素子
Ｅ２ 第２撮像素子
Ｐ１～Ｐ４ ステレオベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】