特開 2024-92349 手術用観察システム

(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】P2024092349

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】手術用観察システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 90/20 20160101AFI20240701BHJP

   G03B 17/00 20210101ALI20240701BHJP

   G02B 7/36 20210101ALI20240701BHJP

   G03B 17/56 20210101ALI20240701BHJP

   G03B 35/08 20210101ALI20240701BHJP

   G02B 21/36 20060101ALN20240701BHJP

   G02B 21/22 20060101ALN20240701BHJP

【ＦＩ】

A61B90/20

G03B17/00 Q

G02B7/36

G03B17/56 A

G03B35/08

G02B21/36

G02B21/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208224

(22)【出願日】2022-12-26

(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】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】中村 勝重

【テーマコード（参考）】

2H052

2H059

2H105

2H151

【Ｆターム（参考）】

2H052AB05

2H052AB19

2H052AD05

2H052AD06

2H052AD09

2H052AF14

2H052AF21

2H059AA08

2H059CA04

2H105AA47

2H151BA47

(57)【要約】

【課題】ドクターがモニターの映像面の中央以外の箇所を観察する際に、術部カメラを移動させることなく、視線をその箇所に向けるだけで、その箇所に焦点を合わせることができる手術用観察システムを提供する。
【解決手段】視線カメラ１８により映像面５ａの位置とメインドクターＤ１の視線を検出し、観察点検出部２１により映像面５ａ中においてメインドクターＤ１が実際に見ている観察点Ｐ１を検出する。そしてオートフォーカス部１１によりその観察点Ｐ１のコントラスト値を最大にすべく対物光学系９の可動レンズ８を移動させるため、焦点がその観察点Ｐ１に合った状態となる。従って、ドクターＤ１はモニター５の映像面５ａの中央以外の箇所を観察したい場合も、術部カメラ２を移動させることなく、視線をその箇所に向けるだけで、その箇所に焦点を合わせることができる。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に光軸に沿って移動自在な焦点距離可変用の可動レンズを含む対物光学系と、可動レンズを移動させるフォーカス手段と、術部の映像を撮像する撮像素子を備え、撮像した映像信号を出力する術部カメラと、
術部カメラから出力された映像信号が入力されて該映像信号に基づく映像を映像面に表示すると共にドクターから見た映像面を認識するためのマーカーが設けられたモニターと、
モニターのマーカーを映像認識してドクターから見た映像面の位置を検出すると共に、ドクターの左右一方の眼の瞳の動きを映像認識してドクターの視線を検出する視線カメラと、
視線カメラで検出されたモニターの映像面の位置とドクターの視線から映像面中におけるドクターの観察点の位置を検出する観察点検出部と、
観察点検出手段で検出されたモニターの観察点における映像のコントラスト値を最大にすべくフォーカス手段に対して可動レンズをフォーカス方向へ移動させる信号を出力するオートフォーカス部と、を備えることを特徴とする手術用観察システム。

【請求項2】

視線カメラが、ドクターの装着する専用メガネの左右一方に設けられ、
該専用メガネにおける視線カメラを設けた側でドクターがモニターを見るのに邪魔にならない範囲に、内面が視線カメラに近い方の眼からの反射光を反射して視線カメラに取り入れ可能な凹面で且つ視線カメラによりモニターの全体を撮影することができるサイズのハーフミラーが一体的に組み込まれ、
視線カメラでハーフミラーを介してモニターを撮影し、そのマーカーを映像認識することにより、ドクターから見た映像面の位置を検出すると共に、ハーフミラーの内面によりドクターの眼からの反射光を視野カメラに取り入れ、その眼の瞳の動きを映像認識することにより、ドクターの視線を検出することを特徴とする請求項１記載の手術用観察システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は手術用観察システム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、そのカメラにより撮影された映像をモニターに表示し、ドクターがそのモニターに表示された映像を見ながら手術を行う方式が近年採用されている。カメラ及びモニターの技術的進化によりその解像度が格段と向上したことにより実現した方式である。

【0003】

ドクターはモニターに表示された術部の映像を頭を上げた状態（ヘッドアップ状態）で観察しながら手術を行うことができるため、顕微鏡で行う手術のように下向き姿勢になって顕微鏡の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】

カメラにはオートフォーカス機構が設けられており、モニターの映像面の中央に焦点が合っており、ドクターは見たい箇所がその映像面の中央になるようにカメラを動かしながら手術を行う（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】再表２０１９－２２５６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このような従来の技術にあっては、カメラのオートフォーカス機構が、モニターの映像面の中央に焦点を合わせる構造になっているため、ドクターが映像面の中央以外の周辺を見たい場合は、その都度カメラを動かす必要があった。

【0007】

本発明はこのような関連技術に着目してなされたものであり、ドクターがモニターの映像面の中央以外の箇所を観察する際に、カメラを移動させることなく、視線をその箇所に向けるだけで、その箇所に焦点を合わせることができる手術用観察システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の技術的側面によれば、内部に光軸に沿って移動自在な焦点距離可変用の可動レンズを含む対物光学系と、可動レンズを移動させるフォーカス手段と、術部の映像を撮像する撮像素子を備え、撮像した映像信号を出力する術部カメラと、術部カメラから出力された映像信号が入力されて該映像信号に基づく映像を映像面に表示すると共にドクターから見た映像面を認識するためのマーカーが設けられたモニターと、モニターのマーカーを映像認識してドクターから見た映像面の位置を検出すると共に、ドクターの左右一方の眼の瞳の動きを映像認識してドクターの視線を検出する視線カメラと、視線カメラで検出されたモニターの映像面の位置とドクターの視線から映像面中におけるドクターの観察点の位置を検出する観察点検出部と、観察点検出手段で検出されたモニターの観察点における映像のコントラスト値を最大にすべくフォーカス手段に対して可動レンズをフォーカス方向へ移動させる信号を出力するオートフォーカス部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

本発明の第２の技術的側面によれば、視線カメラが、ドクターの装着する専用メガネの左右一方に設けられ、該専用メガネにおける視線カメラを設けた側でドクターがモニターを見るのに邪魔にならない範囲に、内面が視線カメラに近い方の眼からの反射光を反射して視線カメラに取り入れ可能な凹面で且つ視線カメラによりモニターの全体を撮影することができるサイズのハーフミラーが一体的に組み込まれ、視線カメラでハーフミラーを介してモニターを撮影し、そのマーカーを映像認識することにより、ドクターから見た映像面の位置を検出すると共に、ハーフミラーの内面によりドクターの眼からの反射光を視線カメラに取り入れ、その眼の瞳の動きを映像認識することにより、ドクターの視線を検出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の第１の技術的側面によれば、視線カメラにより映像面の位置とドクターの視線を検出し、観察点検出部により映像面中におけるドクターの視線の先の観察点を検出し、オートフォーカス部によりその観察点のコントラスト値を最大にすべく対物光学系の可動レンズを移動させるため、焦点がその観察点に合った状態となる。従って、ドクターはモニターの映像面の中央以外の箇所を観察する場合も、術部カメラを移動させることなく、視線をその箇所に向けるだけで、その箇所に焦点を合わせることができる。

【0011】

本発明の第２の技術的側面によれば、視線カメラをドクターが装着する専用メガネに設け、その視線カメラによりドクターの瞳の動きを間近で撮影して映像認識するため、ドクターの視線を確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】手術用観察システムを示す全体斜視図。

【図2】術部カメラの内部構造を示す側面図。

【図3】モニターを示す正面図。

【図4】ドクターの視線がモニターの中央に向いている状態の平面図。

【図5】ドクターの視線がモニターの中央以外の観察点に向いている状態の平面図。

【図6】視線カメラを示す部分拡大平面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１～図６は本発明の好適な実施形態を示す図である。

【0014】

手術台１には患者が横たわっており、その腹部に手術を行う術部Ｇがある。手術台１の手前側には手術を行うメインドクターＤ１と、そのアシスタントＮ１、Ｎ２が２名いる。手術台１の反対側には手術を補助するサブドクターＤ２と、そのアシスタントＮ３が１名いる。

【0015】

術部Ｇの上方には術部カメラ２がスタンド装置３により支持されている。術部カメラ２の位置はスタンド装置３を動かすことにより自由に変更することができる。術部カメラ２は４Ｋで立体映像を撮像することができる。術部カメラ２は左右に操作ハンドル４を備えており、メインドクターＤ１はこの操作ハンドル４を持って術部カメラ２を移動させたり、或いは、向きを変えたりすることができる。また操作ハンドル４には複数のボタンが設けられており、ボタンを操作することにより、手動での焦点合わせや倍率変更などを行うことができる。

【0016】

手術台１の反対側におけるサブドクターＤ２の隣には、４Ｋで立体表示可能な液晶パネル型のモニター５が設置されている。このモニター５はメインドクターＤ１用で、メインドクターＤ１は手術台１を挟んで手前側からこのモニター５に表示された立体映像を確認しながら手術することができる。手術台１の近くにはサブドクターＤ２用の別のモニター６も設置されている。

【0017】

術部カメラ２の内部には固定レンズ７と可動レンズ８から成る対物光学系９が設けられている。観察対象である術部Ｇは対物光学系９の光軸Ｋ上に位置している。可動レンズ８はフォーカス手段１０により光軸Ｋに沿って移動することができ、可動レンズ８が移動することにより、対物光学系９の焦点距離を変更することができる。フォーカス手段１０はオートフォーカス部１１に接続されており、可動レンズ８はオートフォーカス部１１からの後述する制御信号Ｓ４に制御されて移動する。

【0018】

術部Ｇからの光束Ｌは対物光学系９を通過後、それぞれ変倍光学系１２を通過することにより左右に分かれた２本の光束Ｌとなり、そして結像レンズ１３を通過して左右一対の撮像素子１４に導かれる。

【0019】

撮像素子１４で撮影された両眼視差を有する左右一対の映像の映像信号Ｓ１はオートフォーカス部１１に出力され、そこからモニター５、６に出力されて表示される。２つのモニター５、６のうち、メインドクターＤ１用のモニター５の四隅にはその映像面５ａの位置を検出するためのマーカーＭが設けられている。

【0020】

メインドクターＤ１、サブドクターＤ２、アシスタントＮ１～Ｎ３は専用メガネ１５、１６を装着している。専用メガネ１５、１６には左右に偏光レンズ１７が設けられており、この偏光レンズ１７を介して映像面５ａ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。

【0021】

そしてメインドクターＤ１の専用メガネ１５だけに、その左側の耳付近にメインドクターＤ１の見る方向を向いた小型の視線カメラ１８が設けられている。この専用メガネ１５には、メインドクターＤ１がモニター５を見るのに邪魔にならない左側範囲にハーフミラー１９が一体的に組み込まれている。このハーフミラー１９は可視光の６０％を反射し、４０％を透過する性能を有している。ハーフミラー１９は、内面が左眼２０からの反射光Ｒを反射して視線カメラ１８に取り入れ可能な凹面になっており、また視線カメラ１８によりモニター５の全体を撮影可能なサイズを有している。

【0022】

視線カメラ１８でハーフミラー１９を介してモニター５を撮影し、そのマーカーＭを映像認識することにより、メインドクターＤ１から見た映像面５ａの位置を検出することができる。更にハーフミラー１９の内面により、ドクメインターＤ１の左眼２０からの反射光Ｒを取り入れ、その左眼２０の瞳２０ａの動きを映像認識することにより、メインドクターＤ１の視線を検出することができる。視線カメラ１８が専用メガネ１５に設けられ、その視線カメラ１８によりメインドクターＤ１の瞳２０ａの動きを間近で撮影して映像認識するため、メインドクターＤ１の視線を確実に検出することができる。

【0023】

そして視線カメラ１８で検出されたモニター５の映像面５ａの位置情報と、メインドクターＤ１の視線情報は、それぞれ視線信号Ｓ２として観察点検出部２１に出力される。観察点検出部２１では、入力された視線信号Ｓ２に基づいて映像面５ａ中におけるメインドクターＤ１の観察点Ｐ１の位置（座標位置Ｘ、Ｙ）を検出することができる。この観察点検出部２１で検出された観察点Ｐ１の位置信号Ｓ３はオートフォーカス部１１に出力される。

【0024】

メインドクターＤ１の足下にはフットスイッチ２２が設けられており、このフットスイッチ２２は観察点検出部２１に接続されている。メインドクターＤ１がこのフットスイッチ２２を足で操作した時だけ観察点検出部２１が作動し、位置信号Ｓ３をオートフォーカス部１１に出力するようになっている。

【0025】

観察点Ｐ１が特定されると、次にオートフォーカス部１１が映像面５ａにおける観察点Ｐ１のコントラスト値を検出し、そのコントラスト値を最大にすべくフォーカス手段１０に対して可動レンズ８を移動させる制御信号Ｓ４を出力する。映像面５ａのコントラスト値は映像面５ａの焦点が正しくなるに伴って自然に増加するため、観察点Ｐ１における最大コントラストが検出されるまで可動レンズ８を移動させることにより、観察点Ｐ１に焦点を合わせることができる。

【0026】

図３に示すように、従来は映像面５ａの中央点Ｐに焦点が合っていたため、メインドクターＤ１が視線を変更して、中央点Ｐ以外の観察点Ｐ１を見ようとしても、その観察点Ｐ１の高低差が中央点Ｐと異なる場合は、その観察点Ｐ１に焦点が合わず明瞭な観察が行えなかった。

【0027】

しかし本実施形態によれば、中央点Ｐとは異なる観察点Ｐ１であっても、その観察点Ｐ１のコントラスト値を最大にすべく、オートフォーカス部１１が可動レンズ８を移動させるため、その観察点Ｐ１に焦点が合った状態となる。そのため映像面５ａの中央点Ｐ以外の観察点Ｐ１であっても、メインドクターＤ１は術部カメラ２を移動させることなく、視線を変更するだけで、その視線の先の観察点Ｐ１を明瞭に観察することができる。

【0028】

メインドクターＤ１の頭の位置がそのままであれば、その状態で視線をどのように変更しても、その視線の先の観察点Ｐ１に焦点を合わせることができる。メインドクターＤ１の頭の位置が変わった場合は、再度フットスイッチ２２を操作すれば、その時の頭の位置における視線に応じた観察点Ｐ１に焦点を合わせることができる。

【符号の説明】

【0029】

２ 術部カメラ
５ モニター
５ａ 映像面
８ 可動レンズ
９ 対物光学系
１０ フォーカス手段
１１ オートフォーカス部
１４ 撮像素子
１５ 専用メガネ
１８ 視線カメラ
１９ ハーフミラー
２０ 左眼
２０ａ 瞳
２１ 観察点検出部
Ｇ 術部
Ｋ 光軸
Ｒ 反射光
Ｍ マーカー
Ｐ 中央点
Ｐ１ 観察点
Ｄ１ メインドクター
Ｄ２ サブドクター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】