特開 2024-92409 手術用顕微鏡システム

(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】P2024092409

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】手術用顕微鏡システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 90/20 20160101AFI20240701BHJP

   G02B 21/22 20060101ALI20240701BHJP

   G02B 21/18 20060101ALI20240701BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

A61B90/20

G02B21/22

G02B21/18

G02B21/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208312

(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

【Ｆターム（参考）】

2H052AA13

2H052AB01

2H052AB10

2H052AB19

2H052AB21

2H052AB24

2H052AD04

2H052AD09

2H052AF14

(57)【要約】

【課題】ドクターが視野の中央以外の箇所を観察する際に、手術顕微鏡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顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】視線カメラ１３で検出したドクターＤの視線から観察点検出部１４により視野Ｅ内の観察点ＥＢの位置を検出する。オートフォーカス部８によりその視野Ｅの観察点ＥＢに合致するモニターＭ側の観察点ＭＢのコントラスト値を最大にすべく対物光学系６の可動レンズ５を移動させる。そうすると焦点がその観察点ＭＢに合った状態となり、視野Ｅ内の観察点ＥＢも焦点があった状態となる。そのためドクターＤは視野Ｅの中央ＥＡ以外の箇所を観察する場合も、手術顕微鏡１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２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

術部で反射された光束を取入れ且つ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、対物光学系を通過した光束が導かれる変倍光学系と、変倍光学系を通過した左右一対の光束をドクターの両眼に導いて術部を一定の視野で光学的に観察できる接眼部とを備えた手術顕微鏡と、
手術顕微鏡に対して取付けられ、手術顕微鏡内の光束の一部を分岐して取込んで術部の映像を撮影し、撮影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、該映像信号に基づく映像を接眼部から見た視野の中心と映像面の中心とを合致させた状態で表示するモニターと、
ドクターの左右一方の眼からの反射光を取入れ、その眼の瞳の動きを映像認識して視野の中央に対するドクターの視線を検出する視線カメラと、
視線カメラで検出したドクターの視線から視野の中央に対する観察点の位置を検出する観察点検出部と、
視野内の観察点に該当するモニターの映像面内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制御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顕微鏡システム。

【請求項2】

視線カメラが手術顕微鏡内の術部カメラ用の光学要素を利用してドクターの眼からの反射光を取入れることを特徴とする請求項１記載の手術用顕微鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は術部を撮影してモニターに表示することもできる手術用顕微鏡システムに関する。

【背景技術】

【0002】

脳神経外科等において使用される手術顕微鏡は、術部から反射された光束を内部に取入れ、その光束を対物光学系及び変倍光学系を経て接眼部に導いている。そしてドクターがその接眼部に眼を当てて術部を立体的に拡大観察できるようになっている。

【0003】

また手術顕微鏡には内部の光束の一部を分岐して取り込むカメラが設けられ、そのカメラで撮影した術部の映像を手術顕微鏡の近くに設置されたモニターに表示することもできる。そうすることによりドクター以外のアシスタントもドクターが見ている術部と同じ映像を観察することができ、手術の補助を適切に行うことができる。

【0004】

カメラにはオートフォーカス機構が設けられており、ドクターの視野（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視野の中央になるように手術顕微鏡を動かしながら手術を行うようになっている（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】特開２００１－１３３６９０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、ドクターの視野の中央に焦点を合わせる構造になっているため、ドクターが視野の中央以外の周辺を見たい場合は、その都度手術顕微鏡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、ドクターが視野の中央以外の箇所を観察する際に、手術顕微鏡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顕微鏡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、術部で反射された光束を取入れ且つ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、対物光学系を通過した光束が導かれる変倍光学系と、変倍光学系を通過した左右一対の光束をドクターの両眼に導いて術部を一定の視野で光学的に観察できる接眼部とを備えた手術顕微鏡と、手術顕微鏡に対して取付けられ、手術顕微鏡内の光束の一部を分岐して取込んで術部の映像を撮影し、撮影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、該映像信号に基づく映像を接眼部から見た視野の中心と映像面の中心とを合致させた状態で表示するモニターと、ドクターの左右一方の眼からの反射光を取入れ、その眼の瞳の動きを映像認識して視野の中央に対するドクターの視線を検出する視線カメラと、視線カメラで検出したドクターの視線から視野の中央に対する観察点の位置を検出する観察点検出部と、視野内の観察点に該当するモニターの映像面内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制御信号を出力するオートフォーカス部と、を備えてい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、視線カメラが手術顕微鏡内の術部カメラ用の光学要素を利用してドクターの眼からの反射光を取入れ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、まず視線カメラで検出したドクターの視線から観察点検出部により視野内の観察点の位置（中央に対する座標位置）を検出する。次にオートフォーカス部によりその視野の観察点に合致するモニター側の観察点のコントラスト値を評価し、そ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。そうすると焦点がその観察点に合った状態となるため、ドクターは視野の中央以外の箇所を観察する場合も、手術顕微鏡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、視線カメラが術部カメラ用の光学要素を利用するため、視線カメラ用の部品を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】手術顕微鏡を示す側面図。

【図2】手術顕微鏡の内部構造を示す概略側面図。

【図3】ドクターの視野を示す図。

【図4】モニターの映像面を示す図。

【図5】視野カメラによる眼の映像を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１～図５は本発明の好適な実施形態を示す図である。

【0014】

手術顕微鏡１はドクターＤが術部Ｇを拡大観察しながら手術を行うためのものである。手術顕微鏡１は図示せぬスタンド装置により術部Ｇの上方に支持されている。手術顕微鏡１のドクターＤ側には接眼部２が設けられ、術部Ｇで反射された光束Ｌを左右一対の接眼部２からドクターＤの両方の眼３に導き、術部Ｇを一定の視野Ｅ（図３参照）で立体的に観察することができる。視野Ｅの光軸Ｋに対応する部分がその中心点ＥＡである。

【0015】

手術顕微鏡１の内部には固定レンズ４と可動レンズ５から成る対物光学系６が設けられている。可動レンズ５はフォーカス手段７により光軸Ｋに沿って移動することができ、可動レンズ５が移動することにより、対物光学系６の焦点距離Ｆを変更することができる。フォーカス手段７はオートフォーカス部８に接続されており、可動レンズ５はオートフォーカス部８からの後述する制御信号Ｓ４に制御されて移動する。

【0016】

術部Ｇからの光束Ｌは対物光学系６を通過後、変倍光学系９に導入されて左右に分かれた２本の光束Ｌとなり、ハーフミラー１０ａ、１０ｂ及び結像レンズ１１を経て接眼部２に導かれる。変倍光学系９は実際は手術顕微鏡１の内部で水平に配置され、光束Ｌは変倍光学系９を水平に通過した後に水平に折り返されて接眼部２に向かうが、図２では構造を分かりやすくするために垂直に並べて図示している。

【0017】

ハーフミラー１０ａ、１０ｂはそれぞれ角度が同じ方向に４５度傾けられている。このハーフミラー１０ａ、１０ｂは光束Ｌの半分を透過し、残り半分を反射する特性を有している。術部Ｇからの左右一対の光束Ｌは一部がこのハーフミラー１０ａ、１０ｂで反射されて、それぞれ術部カメラ１２に導かれる。

【0018】

２つの術部カメラ１２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８に出力され、そこからモニターＭに出力されて表示される。モニターＭに表示される映像は視野Ｅの映像であり、その中心点ＭＡは視野Ｅの中心点ＥＡと合致している（図４参照）。モニターＭの表示はドクターＤ以外のアシスタントが見るためのものである。アシスタントはこのモニターＭでドクターＤの視野Ｅと同一の映像を見ることにより、ドクターＤの手術を適切に補助することができる。

【0019】

ドクターＤの左側の眼３に対応する光束Ｌ上に設けられたハーフミラー１０ｂの外側には視線カメラ１３が設けられている。ハーフミラー１０ｂの内側の面は術部カメラ１２側への反射に用いられるが、外側の面は左側の眼３からの反射光Ｎを視線カメラ１３側に導くために用いられる。そしてこの視線カメラ１３でドクターＤの眼３の瞳３ａの動きを映像認識して、ドクターＤの視線を検出することができる。元々設置されている術部カメラ１２用のハーフミラー１０ｂを視線カメラ１３用として兼用するため、視線カメラ１３のために光学要素を追加する必要がなく、部品点数の削減をすることができる。

【0020】

視線カメラ１３で検出されたドクターＤの視線信号Ｓ２は観察点検出部１４に出力される。観察点検出部１４では、入力された視線信号Ｓ２に基づいて視野Ｅ内の中央点ＥＡに対するドクターＤの観察点ＥＢの位置（座標位置Ｘ、Ｙ）を検出する。この観察点検出部１４で検出された観察点ＥＢの位置信号Ｓ３はオートフォーカス部８に出力される。

【0021】

ドクターＤの足下にはフットスイッチ１５が設けられており、このフットスイッチ１５は観察点検出部１４に接続されている。ドクターＤがこのフットスイッチ１５を足で操作した時だけ観察点検出部１４が作動し、位置信号Ｓ３をオートフォーカス部８に出力するようになっている。

【0022】

観察点ＥＢが特定されると、次にオートフォーカス部８がモニターＭの映像面内において視野Ｅの観察点ＥＢに該当するモニターＭ側の観察点ＭＢを特定する。そして特定された観察点ＭＢのコントラスト値を評価し、そのコントラスト値を最大にすべくフォーカス手段７に対して可動レンズ５を移動させる制御信号４を出力する。

【0023】

モニターＭの映像面のコントラスト値は映像面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ＭＢ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５を移動させることにより、観察点ＭＢに焦点を合わせることができる。モニターＭの観察点ＭＢと視野Ｅの観察点ＥＢは合致しているため、モニターＭの観察点ＭＢの焦点が合えば、視野Ｅの観察点ＥＢも焦点が合う。

【0024】

従来は視野Ｅの中央点ＥＡに焦点が合っていたため、ドクターＤがその視野Ｅ内で視線を変更して、中央点ＥＡ以外の観察点ＥＢを見ようとしても、その観察点ＥＢの高低差が中央点ＥＡと異なる場合は、その観察点ＥＢに焦点が合わず明瞭な観察が行えなかった。

【0025】

しかし本実施形態によれば、中央点ＥＡとは異なる観察点ＥＢであっても、ドクターＤは手術顕微鏡１を移動させることなく、視線を変更するだけで、視野Ｅ内でその視線の先の観察点ＥＢに焦点が合うため明瞭に観察することができる。

【0026】

ドクターＤの視線は視野Ｅ内で動き続けるが、常に視線の先の焦点を合わせたい訳でない。視線の先の観察点ＥＢに焦点を合わせたい時だけ、ドクターＤはフットスイッチ１５を足で操作する。そうすると観察点検出部１４が作動し、視線の先の観察点ＥＢに焦点を合わせるための位置信号Ｓ３をオートフォーカス部８に出力する。

【符号の説明】

【0027】

１ 手術顕微鏡
２ 接眼部
３ 眼
３ａ 瞳
４ 固定レンズ
５ 可動レンズ
６ 対物光学系
７ フォーカス手段
８ オートフォーカス部
９ 変倍光学系
１０ａ ハーフミラー
１０ｂ ハーフミラー
１２ 術部カメラ
１３ 視線カメラ
１４ 観察点検出部
Ｄ ドクター
Ｅ 視野
Ｇ 術部
Ｍ モニター
Ｋ 光軸
Ｌ 光束
Ｎ 反射光
ＥＡ 中央点（視野）
ＥＢ 観察点（視野）
ＭＡ 中央点（モニター）
ＭＢ 観察点（モニター）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】