特許 7592727 外科用顕微鏡を操作する方法及び外科用顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】外科用顕微鏡を操作する方法及び外科用顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20241125BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 510

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2022540575

(86)(22)【出願日】2020-12-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-06

(86)【国際出願番号】 EP2020087976

(87)【国際公開番号】W WO2021136777

(87)【国際公開日】2021-07-08

【審査請求日】2022-07-13

【審判番号】

【審判請求日】2024-03-08

(31)【優先権主張番号】16/732,126

(32)【優先日】2019-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502303382

【氏名又は名称】カール ツアイス メディテック アクチエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(72)【発明者】

【氏名】尤 放

(72)【発明者】

【氏名】デイヴィッド ドゥベルスタイン

(72)【発明者】

【氏名】ステファン ザウアー

【合議体】

【審判長】山澤 宏

【審判官】村松 貴士

【審判官】野崎 大進

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１３４８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９８６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９２６９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G06F3/01

G06F3/03 -3/039

G06F3/041-3/048

G06F3/14 -3/153

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外科用顕微鏡を操作する方法であって、前記外科用顕微鏡が、
視野を有する少なくとも１つのカメラと、
前記少なくとも１つのカメラ用の支持体であって、対象物に対して前記少なくとも１つのカメラを位置決めするための少なくとも１つのアクチュエータを含む、支持体と、
前記少なくとも１つのカメラによって記録された画像を表示するように構成されたディスプレイと
を含み、前記方法が、
ユーザの身体部分の運動量を検出することと、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動に基づいて前記カメラの運動量を決定することと、
前記決定された運動量だけ前記カメラを移動することと
を含む、方法であり、
前記カメラの前記決定された運動量が、前記カメラと前記視野を結ぶ線を横断する方向における並進運動量を含み、
前記カメラの前記運動量を決定することは以下のように実行される、すなわち、
（１）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに平行な方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された並進運動量は、第１の決定量であり、
（２）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が、前記第１の倍率より大きい第２の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が前記第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに平行な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された並進運動量は、前記第１の決定量より小さい第２の決定量であり、
（３）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が前記第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が、前記第１の身体部分距離より短い第２の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が前記第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに平行な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された並進運動量は、前記第１の決定量より小さい第３の決定量であり、
（４）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が前記第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が前記第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が、前記第１のカメラ距離より短い第２のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに平行な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された並進運動量は、前記第１の決定量より小さい第４の決定量である
ように実行される、方法。

【請求項2】

前記決定された運動量だけ前記カメラを移動することが、前記少なくとも１つのカメラの向きを一定に維持しながら、前記決定された並進運動量だけ前記カメラを移動することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

外科用顕微鏡を操作する方法であって、前記外科用顕微鏡が、
視野を有する少なくとも１つのカメラと、
前記少なくとも１つのカメラ用の支持体であって、対象物に対して前記少なくとも１つのカメラを位置決めするための少なくとも１つのアクチュエータを含む、支持体と、
前記少なくとも１つのカメラによって記録された画像を表示するように構成されたディスプレイと
を含み、前記方法が、
ユーザの身体部分の運動量を検出することと、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動に基づいて前記カメラの運動量を決定することと、
前記決定された運動量だけ前記カメラを移動することと
を含む、方法であり、
前記カメラの前記決定された運動量が、前記カメラの回転運動量を含み、
前記カメラの前記運動量を決定することは以下のように実行される、すなわち、
（１）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された回転運動量が所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された回転運動量は、第１の決定量であり、
（２）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が、前記第１の倍率より大きい第２の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が前記第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された回転運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された回転運動量は、前記第１の決定量より小さい第２の決定量であり、
（３）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が前記第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が、前記第１の身体部分距離より短い第２の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が前記第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された回転運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された回転運動量は、前記第１の決定量より小さい第３の決定量であり、
（４）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が前記第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が前記第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が、前記第１のカメラ距離より短い第２のカメラ距離であり、かつ、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された回転運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記カメラの前記決定された回転運動量は、前記第１の決定量より小さい第４の決定量である
ように実行される、方法。

【請求項4】

前記カメラの前記決定された運動量が、前記カメラの回転運動量を含み、
前記カメラの前記運動量を決定することが、前記決定された運動量だけ前記カメラを移動する前に前記カメラの前記視野内に位置する対象物の部分が、前記決定された運動量だけ前記カメラを移動することが完了したときにも前記カメラの前記視野内に位置するようにさらに実行される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

開始コマンドを検出することをさらに含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記決定された運動量だけ前記カメラを移動することが、前記開始コマンドが検出された後にのみ実行される、方法。

【請求項6】

停止コマンドを検出することをさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記カメラを移動することが、前記停止コマンドが検出されるまでに限って実行される、方法。

【請求項7】

顕微鏡システムを操作する方法であって、前記顕微鏡システムが、
視野及びズームレンズを有する少なくとも１つのカメラと、
前記少なくとも１つのカメラ用の支持体であって、対象物に対して前記少なくとも１つのカメラを位置決めするための少なくとも１つのアクチュエータを含む、支持体と、
画像倍率を使用して前記少なくとも１つのカメラによって記録された対象物の画像を表示するように構成されたディスプレイと
を含み、前記方法が、
ユーザの身体部分の運動量を検出することと、
前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動に基づいて前記画像倍率の変化量を決定することと、
前記画像倍率の前記決定された変化量だけ前記画像倍率を変化させることと
を含む、方法であり、
前記画像倍率の前記変化量を決定することは以下のように実行される、すなわち、
（１）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに垂直な方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、前記画像倍率の前記決定された変化量は、第１の決定量であり、
（２）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が、前記第１の倍率より大きい第２の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が前記第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が前記第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに垂直な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記画像倍率の前記決定された変化量は、前記第１の決定量より小さい第２の決定量であり、
（３）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が前記第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が、前記第１の身体部分距離より短い第２の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が前記第１のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに垂直な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記画像倍率の前記決定された変化量は、前記第１の決定量より小さい第３の決定量であり、
（４）前記ディスプレイ上に表示される前記カメラの前記視野内の前記対象物の前記画像の前記倍率が前記第１の倍率であり、
前記ディスプレイからの前記ユーザの前記身体部分の前記距離が前記第１の身体部分距離であり、
前記カメラの前記視野からの前記カメラの前記距離が、前記第１のカメラ距離より短い第２のカメラ距離であり、かつ、
前記ディスプレイに垂直な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記検出された運動量が前記所定の検出量であるとき
には、前記画像倍率の前記決定された変化量は、前記第１の決定量より小さい第４の決定量である
ように実行される、方法。

【請求項8】

前記ディスプレイに垂直な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記運動が、前記ディスプレイに向かう方向への前記ユーザの前記身体部分の運動を含む場合には、前記画像倍率の前記決定された変化量は、前記画像倍率の増加である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ディスプレイに垂直な前記方向における前記ユーザの前記身体部分の前記運動が、前記ディスプレイから離れる方向への前記ユーザの前記身体部分の運動を含む場合には、前記画像倍率の前記決定された変化量は、前記画像倍率の減少である、請求項７又は８に記載の方法。

【請求項10】

前記画像倍率を変化させることが、前記対象物に向かう方向に前記カメラを移動すること及び前記カメラの前記ズームレンズの倍率を増加することの少なくとも１つを含む場合には、前記画像倍率の前記変化量は、前記画像倍率の増加である、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記画像倍率を変化させることが、前記対象物から離れる方向に前記カメラを移動すること及び前記カメラの前記ズームレンズの倍率を減少することの少なくとも１つを含む場合には、前記画像倍率の前記変化量は、前記画像倍率の減少であり、請求項７～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

開始コマンドを検出することをさらに含む、請求項７～１１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記画像倍率の前記決定された変化量だけ前記画像倍率を変化させることが、前記開始コマンドが検出された後にのみ実行される、方法。

【請求項13】

停止コマンドを検出することをさらに含む、請求項７～１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記画像倍率の前記決定された変化量だけ前記画像倍率を変化させることが、前記停止コマンドが検出されるまでに限って実行される、方法。

【請求項14】

前記開始コマンドが、前記ユーザが発する音声コマンド、前記ユーザによって実行されるボタンの操作及び前記ユーザのジェスチャの少なくとも１つを含む、請求項５又は１２に記載の方法。

【請求項15】

前記停止コマンドが、前記ユーザが発する音声コマンド、前記ユーザによって実行されるボタンの操作及び前記ユーザのジェスチャの少なくとも１つを含む、請求項６又は１３に記載の方法。

【請求項16】

前記ユーザの前記身体部分が、前記ユーザの頭部、前記ユーザの胸部及び前記ユーザの肩部の少なくとも１つを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記少なくとも１つのカメラが、ステレオカメラである、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記少なくとも１つのカメラが、２つのカメラを含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記ディスプレイが、立体画像を表示するように構成されたディスプレイである、請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記ディスプレイが、
前記少なくとも１つのカメラの第１のカメラ及び第２のカメラによって記録された前記画像を処理することによって得られた前記画像を表示するスクリーンと、
ユーザが着用可能な１組のメガネであって、前記第１のカメラによって記録された前記画像を処理することによって得られた、前記スクリーンに表示された前記画像を彼又は彼女の左の眼で見ること及び前記第２のカメラによって記録された前記画像を処理することによって得られた、前記スクリーンに表示された前記画像を彼又は彼女の右の眼で見ることを、前記ユーザが行えるようにするための１組のメガネと
を含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記少なくとも１つのカメラと、
前記少なくとも１つのカメラ用の支持体であって、対象物に対して前記少なくとも１つのカメラを位置決めするための少なくとも１つのアクチュエータを含む、支持体と、
前記少なくとも１つのカメラによって記録された画像を表示するように構成された前記ディスプレイと、
外科用顕微鏡を使用して請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたコントローラと
を含む、外科用顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外科用顕微鏡と、そのような外科用顕微鏡を操作する方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の外科用顕微鏡は、２つの接眼レンズを有する顕微鏡光学機器を含む顕微鏡本体を含む。顕微鏡本体は、支持体によって保持され、支持体は、並進及び回転運動によって対象物に対する顕微鏡光学機器の位置決め及び再位置決めを行えるような連結式構造を有する。これらの運動は、例えば、接眼レンズをのぞき込んでいるユーザがその手を使用して顕微鏡本体に力を加えることによって開始される。そのような外科用顕微鏡は、ユーザが永続的に接眼レンズをのぞき込む必要があり、それにより、疲労が生じ、例えば、ユーザの首に痛みをもたらす場合がある。その上、顕微鏡を再位置決めするためにその手を必要とするユーザは、現在使用している手術道具を脇に置かなければならず、手術の流れが中断される。

【0003】

最近の外科用顕微鏡は、手術中の対象物の画像を記録するためのカメラと、顕微鏡のユーザに記録画像を表示するためのディスプレイとを含む。ユーザは、もはや接眼レンズをのぞき込む必要がないため、都合の良い頭部の位置を想定して手術を実行し、ディスプレイ上の画像を観察することができる。その上、これらの顕微鏡の支持体は、支持体の連結接合部を位置決めするためのアクチュエータを含み得、その結果、カメラは、空間内の所望の場所に所望の向きで位置決めされる。所望の場所及び向きは、様々な手段によって外科用顕微鏡に入力することができる。例えば、国際公開第２０１５／１５１４４７Ａ１号パンフレットは、カメラの新しい位置を決定するためにユーザの注視方向及びユーザの頭部の動きが検出される外科用顕微鏡について開示している。次いで、支持体のアクチュエータは、検出された注視方向及び頭部の動きに従ってカメラを再位置決めするように操作される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記で示される技術は、接眼レンズを有する従来の外科用顕微鏡に勝る大きな利点を提供する。しかし、カメラを位置決めするプロセスを改善できる可能性があることが判明している。

【0005】

本発明は、上記の考察を考慮に入れることによって達成されており、本発明の目的は、カメラの再位置決めを伴う手術におけるユーザ経験を改善する外科用顕微鏡と、そのような外科用顕微鏡を操作する方法とを提供することである。

【0006】

本開示の前述の及び他の有利な特徴は、添付の図面を参照して、以下の例示的な実施形態の詳細な説明からより明らかになるであろう。可能な実施形態のすべてが必ずしも本明細書で特定される利点の各々及びすべて又はいずれかを呈するとは限らないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】外科用顕微鏡の概略図である。

【図2】図１の外科用顕微鏡のカメラの並進運動を示す。

【図3】図１の外科用顕微鏡のカメラの回転運動を示す。

【図4】図１の外科用顕微鏡の倍率の変化を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明によれば、外科用顕微鏡は、視野を有する少なくとも１つのカメラと、少なくとも１つのカメラ用の支持体であって、対象物に対して少なくとも１つのカメラを位置決めするための少なくとも１つのアクチュエータを含む、支持体と、少なくとも１つのカメラによって記録された画像を表示するように構成されたディスプレイとを含む。

【0009】

本発明の実施形態によれば、外科用顕微鏡を操作する方法は、ユーザの身体部分の運動量を検出することと、ユーザの身体部分の検出された運動に基づいてカメラの運動量を決定することと、決定された運動量だけカメラを移動することとを含む。

【0010】

本明細書の実施形態によれば、カメラの決定された運動量は、カメラと視野を結ぶ線を横断する方向における並進運動量を含む。カメラの並進運動量は、ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量に依存して決定される。カメラの決定された並進運動量と、ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離、カメラの視野からのカメラの距離、及び、ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量に依存する。

【0011】

いくつかの実施形態によれば、カメラの決定された並進運動量と、ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が増加すると、カメラの決定された並進運動量が減少するように構成される。

【0012】

さらなる実施形態によれば、カメラの決定された並進運動量と、ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が減少すると、カメラの決定された並進運動量が減少するように構成される。

【0013】

さらなる実施形態によれば、カメラの決定された並進運動量と、ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、カメラの視野からのカメラの距離が減少すると、カメラの決定された並進運動量が減少するように構成される。

【0014】

特定の実施形態によれば、カメラの運動量を決定することは以下のように実行される、すなわち、
（１）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された並進運動量は、第１の決定量であり、
（２）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が、第１の倍率より大きい第２の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された並進運動量は、第１の決定量より小さい第２の決定量であり、
（３）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が、第１の身体部分距離より短い第２の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された並進運動量は、第１の決定量より小さい第３の決定量であり、
（４）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が、第１のカメラ距離より短い第２のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに平行な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された並進運動量は、第１の決定量より小さい第４の決定量である
ように実行される。

【0015】

いくつかの実施形態によれば、決定された運動量だけカメラを移動することは、少なくとも１つのカメラの向きを一定に維持しながら、決定された並進運動量だけカメラを移動することを含む。

【0016】

いくつかの実施形態によれば、カメラの決定された運動量は、カメラの回転運動量を含む。カメラの回転運動量は、ユーザの身体部分の検出された回転運動量に依存して決定される。カメラの決定された回転運動量と、ユーザの身体部分の検出された回転運動量との間の依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離、カメラの視野からのカメラの距離、及び、ユーザの身体部分の検出された回転運動量に依存する。

【0017】

いくつかの実施形態によれば、カメラの決定された回転運動量と、ユーザの身体部分の検出された回転運動量との間の依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が増加すると、カメラの決定された回転運動量が減少するように構成される。

【0018】

さらなる実施形態によれば、カメラの決定された回転運動量と、ユーザの身体部分の検出された回転運動量との間の依存性は、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が減少すると、カメラの決定された回転運動量が減少するように構成される。

【0019】

さらなる実施形態によれば、カメラの決定された回転運動量と、ユーザの身体部分の検出された回転運動量との間の依存性は、カメラの視野からのカメラの距離が減少すると、カメラの決定された回転運動量が減少するように構成される。

【0020】

特定の実施形態によれば、カメラの運動量を決定することは以下のように実行される、すなわち、
（１）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ユーザの身体部分の検出された回転運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された回転運動量は、第１の決定量であり、
（２）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が、第１の倍率より大きい第２の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ユーザの身体部分の検出された回転運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された回転運動量は、第１の決定量より小さい第２の決定量であり、
（３）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が、第１の身体部分距離より短い第２の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ユーザの身体部分の検出された回転運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された回転運動量は、第１の決定量より小さい第３の決定量であり、
（４）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が、第１のカメラ距離より短い第２のカメラ距離であり、かつ、
ユーザの身体部分の検出された回転運動量が所定の検出量であるとき
には、カメラの決定された回転運動量は、第１の決定量より小さい第４の決定量である
ように実行される。

【0021】

いくつかの実施形態によれば、カメラの決定された運動量は、カメラの回転運動量を含み、カメラの運動量を決定することは、決定された運動量だけカメラを移動する前にカメラの視野内に位置する対象物の部分が、決定された運動量だけカメラを移動することが完了したときにもカメラの視野内に位置するようにさらに実行される。これにより、例えば、カメラの視野の中心に位置する対象物の場所を変更することなく、カメラの視点方向を変更することができる。

【0022】

いくつかの実施形態によれば、方法は、開始コマンドを検出することを含み、決定された運動量だけカメラを移動することは、開始コマンドが検出された後にのみ実行される。

【0023】

その上、さらなる実施形態によれば、方法は、停止コマンドを検出することをさらに含み、カメラを移動することは、停止コマンドが検出されるまでに限って実行される。

【0024】

さらなる実施形態によれば、外科用顕微鏡を操作する方法は、ユーザの身体部分の運動量を検出することと、ユーザの身体部分の検出された運動に基づいて画像倍率の変化量を決定することと、画像倍率の決定された変化量だけ画像倍率を変化させることとを含む。

【0025】

本明細書の実施形態によれば、画像倍率の変化量は、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量に依存して決定される。画像倍率の決定された変化量と、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離、カメラの視野からのカメラの距離、及び、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量に依存する。

【0026】

いくつかの実施形態によれば、画像倍率の決定された変化量と、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が増加すると、画像倍率の決定された変化量が減少するように構成される。

【0027】

いくつかの実施形態によれば、画像倍率の決定された変化量と、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が減少すると、画像倍率の決定された変化量が減少するように構成される。

【0028】

いくつかの実施形態によれば、画像倍率の決定された変化量と、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量との間の依存性は、カメラの視野からのカメラの距離が減少すると、画像倍率の決定された変化量が減少するように構成される。

【0029】

特定の実施形態によれば、画像倍率の変化量を決定することは以下のように実行される、すなわち、
（１）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、画像倍率の決定された変化量は、第１の決定量であり、
（２）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が、第１の倍率より大きい第２の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、画像倍率の決定された変化量は、第１の決定量より小さい第２の決定量であり、
（３）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が、第１の身体部分距離より短い第２の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が第１のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、画像倍率の決定された変化量は、第１の決定量より小さい第３の決定量であり、
（４）ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率が第１の倍率であり、
ディスプレイからのユーザの身体部分の距離が第１の身体部分距離であり、
カメラの視野からのカメラの距離が、第１のカメラ距離より短い第２のカメラ距離であり、かつ、
ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の検出された運動量が所定の検出量であるとき
には、画像倍率の決定された変化量は、第１の決定量より小さい第４の決定量である
ように実行される。

【0030】

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の運動が、ディスプレイに向かう方向へのユーザの身体部分の運動を含む場合には、画像倍率の決定された変化量は、画像倍率の増加である。

【0031】

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイに垂直な方向におけるユーザの身体部分の運動が、ディスプレイから離れる方向へのユーザの身体部分の運動を含む場合には、画像倍率の決定された変化量は、画像倍率の減少である。

【0032】

いくつかの実施形態によれば、画像倍率を変化させることが、対象物に向かう方向にカメラを移動すること及びカメラのズームレンズの倍率を増加することの少なくとも１つを含む場合には、画像倍率の変化量は、画像倍率の増加である。

【0033】

いくつかの実施形態によれば、画像倍率を変化させることが、対象物から離れる方向にカメラを移動すること及びカメラのズームレンズの倍率を減少することの少なくとも１つを含む場合には、画像倍率の変化量は、画像倍率の減少である。

【0034】

いくつかの実施形態によれば、方法は、開始コマンドを検出することをさらに含み、画像倍率の決定された変化量だけ画像倍率を変化させることは、開始コマンドが検出された後にのみ実行される。

【0035】

いくつかの実施形態によれば、方法は、停止コマンドを検出することをさらに含み、画像倍率の決定された変化量だけ画像倍率を変化させることは、停止コマンドが検出されるまでに限って実行される。

【0036】

実施形態によれば、開始コマンドは、ユーザが発する音声コマンド、ユーザによって実行されるボタンの操作及びユーザのジェスチャの少なくとも１つを含む。

【0037】

実施形態によれば、停止コマンドは、ユーザが発する音声コマンド、ユーザによって実行されるボタンの操作及びユーザのジェスチャの少なくとも１つを含む。

【0038】

いくつかの実施形態によれば、ユーザの身体部分は、ユーザの頭部、ユーザの胸部及びユーザの肩部の少なくとも１つを含む。

【0039】

いくつかの実施形態によれば、カメラは、１対のステレオ画像を記録するように構成されたステレオカメラである。例えば、少なくとも１つのカメラは、この目的のために、２つのカメラを含み得る。

【0040】

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイは、立体画像を表示するように構成される。本明細書のいくつかの実施形態によれば、ディスプレイは、外科用顕微鏡のユーザによって保持することができる頭部装着型ディスプレイである。他の実施形態によれば、ディスプレイは、１対のステレオ画像を処理することによって得られた画像を表示するスクリーンと、ユーザが着用可能な１組のメガネであって、複数対のステレオ画像の左の画像を処理することによって得られた、スクリーンに表示された画像を左の眼で見ること及び複数対のステレオ画像の右の画像を処理することによって得られた、スクリーンに表示された画像を右の眼で見ることをユーザが行えるようにするための１組のメガネとを含む。

【0041】

本発明の実施形態によれば、外科用顕微鏡は、上記で示される方法を実行するように構成されたコントローラを含む。

【0042】

以下で説明される例示的な実施形態では、機能及び構造上において同様のコンポーネントは、できる限り同様の参照番号によって指定される。従って、特定の実施形態の個々のコンポーネントの特徴を理解するため、他の実施形態の説明及び本開示の概要の説明を参照すべきである。

【0043】

図１は、外科用顕微鏡１の概略図である。外科用顕微鏡１は、拡大ズームレンズ７及び２つのカメラ９を含む顕微鏡光学機器５を収容する顕微鏡本体３を含む。カメラ９は、焦点面１１におけるカメラ９の視野の画像を記録する。光学機器５は、外科用顕微鏡１のコントローラ１３によって制御されるアクチュエータ（図１には図示せず）を操作することによって、顕微鏡本体からの焦点面１１の距離を調整するように構成される。カメラ９によって記録されたカメラ９の視野の画像は、コントローラ１３に送信される。カメラ９によって記録される画像における視野に位置する対象物の倍率は、コントローラによって、ズームレンズ７のアクチュエータ１５を操作することによって調整することができる。

【0044】

顕微鏡本体３は、支持体１７によって保持され、支持体１７は、手術室の床に置かれるベース１９と、手術室のアクセス可能な領域内に顕微鏡本体３を位置決めするためにコントローラ１３によって制御されるアクチュエータ２３を含む接合部によって接続される多数の部材２１とを含む。支持体１７は、顕微鏡本体３が３つの独立した方向における並進運動と３つの独立した軸の周りの回転運動の両方を実行できるように、コントローラ１３によって制御されるように構成される。具体的には、支持体のアクチュエータ２３は、外科用顕微鏡１のユーザ３３がその手３７に保持する手術道具３５で手術を実行する手術エリア３１とカメラの視野が一致するように、カメラ９を位置決めするように操作することができる。この目的のため、ユーザは、コントローラ１３から送信された画像を示すディスプレイを見ることによって、手術エリア３１を観察する。ディスプレイ上に表示される画像は、カメラ９によって記録された画像を処理することによって得られた画像であり得る。画像の処理は、クロップ、回転、コントラスト増強、色補正、及び、画像データに対する実質的な変更がない記録画像の直接表示など、任意の画像処理動作を含み得る。

【0045】

ディスプレイは、例えば、支持体１７に装着することができるフラットパネルディスプレイ３９、又は、ユーザ３３によって保持される頭部装着型ディスプレイ４１であり得る。

【0046】

２つのカメラ９によって記録される画像は、異なる角度から手術エリアを示す複数対のステレオ画像である。複数対のステレオ画像は、ユーザが頭部装着型ディスプレイ４１を使用することによって観察することができ、その結果、ユーザ３３は、手術エリアの三次元印象を感知することができる。同様に、フラットパネルディスプレイ３９もまた、ステレオ画像を表示するように構成することができ、ユーザ３３は、ユーザの左右の眼に送信される表示画像を選択する適切なメガネを着用することになる。例えば、メガネがユーザ３３の左右の眼に光を交互に送信するアクティブシャッターメガネである一方で、フラットパネルディスプレイ３９は、左右の眼に対する画像を交互に表示することができる。その上、フラットパネルディスプレイ３９は、スクリーンの画素の異なる偏光状態を使用してユーザの左右の眼に対する画像を同時に表示することができ、ユーザ３３は、対応する偏光メガネを保持する。

【0047】

外科用顕微鏡１は、顕微鏡本体３に対する、カメラ９の視野１１に対する又は手術室内の他の何らかの適切な位置に対する身体部分（ユーザ３３の頭部４７など）の位置及び向きをコントローラが決定できるようにするためのセンサ４５をさらに含む。センサ４５は、支持体１７の要素、ディスプレイ３９、４１上など、任意の適切な位置に装着することができる。その上、センサは、多数の分散場所に配置された多数のセンサ素子を含み得る。

【0048】

外科用顕微鏡１は、ユーザ３３の注視方向をコントローラ１３が決定できるようにするためのセンサ４９をさらに含む。具体的には、コントローラ１３は、ユーザが見詰めるディスプレイ３９、４１上に表示される画像内の位置を決定することができる。また、センサ４９は、支持体１７の要素、ディスプレイ３９、４１上など、任意の適切な位置に装着することができる。その上、センサは、多数の分散場所に配置された多数のセンサ素子を含み得る。

【0049】

外科用顕微鏡１は、ユーザ３３が発したコマンドをコントローラ１３が受信できるようにするためのセンサ５１をさらに含む。例えば、センサ５１は、開始コマンド及び停止コマンドを入力するためにユーザ３３が操作するスイッチを含み得る。その上、センサ５１は、「開始」及び「停止」などの音声コマンドをコントローラ１３が検出できるようにするためのマイクロホンを含み得る。

【0050】

図２は、顕微鏡本体３に含まれるカメラの並進運動を示す。開始コマンドに続いて、ユーザは、頭部４７の並進運動を実行する。ユーザの頭部の並進運動量は、カメラの並進運動量を決定する。カメラ９の主軸１０１は、円形の対象物１０３がカメラ９の視野１１の中心に配置されるように配置される。視野１１の画像は、カメラ９によって記録され、ディスプレイ３９上に表示される。ディスプレイ３９は、円錐形１０５によって示されるようにユーザの視界内に位置し、ユーザは、矢印１０７によって示されるように対象物１０３の画像の中心を注視する。

【0051】

顕微鏡本体３の参照位置は、１１１で示される。この参照位置１１１は、カメラ９とカメラ９の視野１１との間の距離を決定するために使用することができる。

【0052】

ユーザ３３の頭部４７の参照位置は、１１３で示される。参照位置１１３は、ユーザの頭部４７又は眼とディスプレイ３９との間の距離を決定するために使用することができる。

【0053】

ユーザ３３は、外科用顕微鏡によって認識される事前に定義された開始コマンドを発することによって、対象物１０３に対してカメラ９を位置決めするプロセスを開始することができる。開始コマンドが受信され次第、外科用顕微鏡は、停止コマンドが検出されるまで、ユーザ３３の頭部４７の位置を追跡し、ユーザ３３の頭部４７の運動量を決定する。図２に示される例では、頭部４７の検出された運動は、図２の矢印１１４によって示されるように、ディスプレイ３９に平行な並進運動である。外科用顕微鏡は、ユーザの頭部の検出された運動量に基づいてカメラの運動量を決定し、決定された運動量だけカメラ９が移動される。図２に示される例では、カメラの結果として生じる運動は、図２の矢印１１５によって示されるように、並進運動である。

【0054】

図３は、顕微鏡本体３に含まれるカメラの回転運動を示す。開始コマンドに続いて、ユーザは、頭部４７の回転運動を実行する。ユーザの頭部の回転運動量は、カメラの回転運動量を決定する。

【0055】

図３に示される例では、頭部４７の検出された運動は、図３の矢印１２３によって示されるように、回転運動である。外科用顕微鏡は、ユーザの頭部の検出された運動量に基づいてカメラの回転運動量を決定し、決定された運動量だけカメラ９が回転される。それに加えて、カメラは、カメラの主軸１０１がカメラ９とカメラ９の視野１１との間に位置する中心１２５の周りで回転されるような量だけ並進される。並進運動と回転運動の組合せにより、中心１２５の周りのカメラの回転に似た組合せ運動が生じる。

【0056】

図４は、外科用顕微鏡によって提供される画像倍率の変化を示す。画像倍率は、ディスプレイ３９上の対象物１０３の画像の直径を対象物自体の直径で割った比率と定義することができる。画像倍率は、カメラを対象物に近づけることによって、カメラのズームレンズをズームインに操作することによって、又は、ディスプレイ３９、４１上に表示される処理画像が大きくなるようにカメラによって記録された画像を処理することによって、増加することができる。

【0057】

図４に示される例では、頭部４７の検出された運動は、図４の矢印１３１によって示されるように、ディスプレイ３９に垂直な並進運動である。外科用顕微鏡は、ユーザの頭部の検出された運動量に基づいて顕微鏡の倍率の変化量を決定する。図４の例では、ユーザが彼の頭部をディスプレイ３９に向かう方向に移動し、この動きにより、外科用顕微鏡によって提供される倍率が増加すると想定される。図４から、ディスプレイ３９上に表示された対象物１０３が図２及び３より大きい直径を有することが明らかである。同様に、ディスプレイ３９から離れる方向への頭部４７の動きにより、外科用顕微鏡によって提供される倍率が低減する。

【0058】

上記の図２、３及び４に関して示される顕微鏡光学機器の変化量（すなわち、図２に示される並進運動、図３に示される回転運動及び図４に示される倍率の変化）は、ユーザの頭部の検出された運動量に依存する。本明細書では、頭部の検出された運動と顕微鏡光学機器の結果として生じる変化との間の依存性は、すべての状況に対して一定というわけではない。代わりに、この依存性は、ディスプレイ上に表示されるカメラの視野内の対象物の画像の倍率、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離及びカメラの視野からのカメラの距離に依存する。

【0059】

具体的には、これらの変化量は、外科用顕微鏡によって提供される倍率の増加と共に減少し、それらの変化量は、ディスプレイからのユーザの身体部分の距離の減少と共に減少し、それらの変化量は、カメラの視野からカメラの距離の減少と共に減少する。

【0060】

上記で示される実施形態では、ユーザは、頭部又は他の何らかの身体部分の動きを実行することによって、カメラの場所及び向き並びに外科用顕微鏡によって提供される倍率を制御することができる。本明細書では、３つのすべての動作に共通の開始及び停止コマンドを定義することも、個々の動作の別々の開始及び／又は停止コマンドを定義することも可能である。

【0061】

本開示は、その特定の例示的な実施形態に関して説明してきたが、多くの改変形態、変更形態及び変形形態が当業者に明らかであることは明白である。それに従って、本明細書に記載される本開示の例示的な実施形態は、例示であり、いかなる方法でも制限されないことを意図する。以下の特許請求の範囲で定義されるように、本開示の精神及び範囲から逸脱しない範囲で、様々な変更を行うことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】