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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-10
(54)【発明の名称】複数の立体視カメラを有する撮像装置
(51)【国際特許分類】
A61F 9/007 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
A61F9/007 200C
A61F9/007 130
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024523177
(86)(22)【出願日】2022-10-07
(85)【翻訳文提出日】2024-04-17
(86)【国際出願番号】 IB2022059634
(87)【国際公開番号】W WO2023084334
(87)【国際公開日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】63/277,369
(32)【優先日】2021-11-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】319008904
【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(74)【代理人】
【識別番号】100211177
【弁理士】
【氏名又は名称】赤木 啓二
(74)【代理人】
【識別番号】100227835
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 剛孝
(72)【発明者】
【氏名】ジリアン マイヤーズ
(72)【発明者】
【氏名】エリック アスプネス
(57)【要約】
本開示は、標的手術部位の異なる視野角に関連する立体視ビデオデータを表示するための技術及び装置を提供する。例示的な眼科用撮像装置は、患者の眼に関連する標的手術部位の上方の第１の軌道位置に取り付けられた第１のカメラヘッドを含み、第１のカメラヘッドは、標的手術部位の第１の視野角を提供する少なくとも１つの立体視レンズセットを含む。更に、眼科用撮像装置は、標的手術部位の上方の第２の軌道位置に取り付けられた少なくとも第２のカメラヘッドを含み、第２のカメラヘッドは、標的手術部位の第１の視野角と異なる標的手術部位の第２の視野角を提供する少なくとも１つの追加の立体視レンズセットを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
眼科用撮像装置であって、患者の眼に関連する標的手術部位の上方の第１の軌道位置に取り付けられた第１のカメラヘッドであって、前記標的手術部位の第１の視野角を提供する少なくとも１つの立体視レンズセットを含む第１のカメラヘッドと、
前記標的手術部位の上方の第２の軌道位置に取り付けられた少なくとも第２のカメラヘッドであって、前記標的手術部位の前記第１の視野角と異なる前記標的手術部位の第２の視野角を提供する少なくとも１つの他の立体視レンズセットを含む第２のカメラヘッドと
を含む眼科用撮像装置。
【請求項2】
前記第１の視野角は、前記標的手術部位の前面ビューを提供し、及び前記第２の視野角は、前記標的手術部位の周辺ビューを提供する、請求項１に記載の眼科用撮像装置。
【請求項3】
前記第１のカメラヘッドの前記少なくとも１つの立体視レンズセットは、第１の立体視レンズセット及び第２の立体視レンズセットを含み、前記第１のカメラヘッドの前記第１の立体視レンズセット及び前記第２の立体視レンズセットは、前記標的手術部位からの光を受け取るように構成され、
前記第１のカメラヘッドは、
前記第１の立体視レンズセットを通過した後の前記光を受け取るように構成された第１の複数の画像センサであって、
前記第１の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第１の左画像データを生成するように構成された第１の左画像センサと、
前記第１の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第１の右画像データを生成するように構成された第１の右画像センサと
を含む第１の複数の画像センサと、
前記第２の立体視レンズセットを通過した後の前記光を受け取るように構成された第２の複数の画像センサであって、
前記第２の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第２の左画像データを生成するように構成された第２の左画像センサと、
第２の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第２の右画像データを生成するように構成された第２の右画像センサと
を含む第２の複数の画像センサと、
前記第１の複数の画像センサ及び前記第２の複数の画像センサに通信可能に結合された第１のプロセッサであって、
前記第１の左画像データ及び前記第１の右画像データを、表示モニタ上に表示するための第１の立体視ビデオデータに変換することと、
前記第２の左画像データ及び第２の右画像データを、前記表示モニタ上に表示するための第２の立体視ビデオデータに変換することと
を行うように構成される第１のプロセッサと
を更に含む、請求項１に記載の眼科用撮像装置。
【請求項4】
前記第２のカメラヘッドの前記少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、第３の立体視レンズセット及び第４の立体視レンズセットを含み、前記第２のカメラヘッドの前記第３の立体視レンズセット及び前記第４の立体視レンズセットは、前記標的手術部位からの光を受け取るように構成され、及び
前記第２のカメラヘッドは、
前記第３の立体視レンズセットを通過した後の前記光を受け取るように構成された第３の複数の画像センサであって、
前記第３の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第３の左画像データを生成するように構成された第３の左画像センサと、
前記第３の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第３の右画像データを生成するように構成された第３の右画像センサと
を含む第３の複数の画像センサと、
前記第４の立体視レンズセットを通過した後の前記光を受け取るように構成された第４の複数の画像センサであって、
前記第４の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第４の左画像データを生成するように構成された第４の左画像センサと、
第４の立体視レンズセットから受け取られた前記光に基づいて第４の右画像データを生成するように構成された第４の右画像センサと
を含む第４の複数の画像センサと、
前記第３の複数の画像センサ及び前記第４の複数の画像センサに通信可能に結合された第２のプロセッサであって、
前記第３の左画像データ及び前記第３の右画像データを、表示モニタ上に表示するための第３の立体視ビデオデータに変換することと、
前記第４の左画像データ及び第４の右画像データを、前記表示モニタ上に表示するための第４の立体視ビデオデータに変換することと
を行うように構成される第２のプロセッサと
を更に含む、請求項３に記載の眼科用撮像装置。
【請求項5】
前記第１のカメラヘッドの前記第１の立体視レンズセット及び前記第２のカメラヘッドの前記第３の立体視レンズセットは、第１の固定拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された少なくとも第１の固定焦点距離レンズをそれぞれ個別に含む、請求項４に記載の眼科用撮像装置。
【請求項6】
前記第１のカメラヘッドの前記第２の立体視レンズセット及び前記第２のカメラヘッドの前記第４の立体視レンズセットは、前記第１の固定拡大レベルと異なる第２の固定拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された少なくとも第２の固定焦点距離レンズをそれぞれ個別に含む、請求項５に記載の眼科用撮像装置。
【請求項7】
前記第１のプロセッサは、前記表示モニタ上に前記第１の立体視ビデオデータを前記第２の立体視ビデオデータと同時に表示するように更に構成される、請求項４に記載の眼科用撮像装置。
【請求項8】
前記第２のプロセッサは、前記表示モニタ上に前記第３の立体視ビデオデータを前記第４の立体視ビデオデータと同時に表示するように構成される、請求項４に記載の眼科用撮像装置。
【請求項9】
前記第１のプロセッサ及び第２のプロセッサは、前記表示モニタ上に前記第１の立体視ビデオデータ、第２の立体視ビデオデータ、第３の立体視ビデオデータ及び第４の立体視ビデオデータの異なる組み合わせを表示するように構成される、請求項４に記載の眼科用撮像装置。
【請求項10】
前記第１の立体視レンズセットは、それぞれの第１の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第１の左レンズ鏡筒及び第１の右レンズ鏡筒を含み、前記第１の左レンズ鏡筒及び前記第１の右レンズ鏡筒の各々は、第１の拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された第１の固定焦点距離レンズを含み、
前記第１の左画像センサは、前記第１の左レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成され、及び
前記第１の右画像センサは、前記第１の右レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成され、
前記第２の立体視レンズセットは、それぞれの第２の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第２の左レンズ鏡筒及び第２の右レンズ鏡筒を含み、
前記第２の左レンズ鏡筒及び前記第２の右レンズ鏡筒の各々は、前記第１の拡大レベルと異なる第２の拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された第２の固定焦点距離レンズを含み、
前記第２の左画像センサは、前記第２の左レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成され、及び
前記第２の右画像センサは、前記第２の右レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成される、請求項４に記載の眼科用撮像装置。
【請求項11】
前記第３の立体視レンズセットは、それぞれの第３の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第３の左レンズ鏡筒及び第３の右レンズ鏡筒を含み、前記第３の左レンズ鏡筒及び前記第３の右レンズ鏡筒の各々は、前記第１の拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された第３の固定焦点距離レンズを含み、
前記第３の左画像センサは、前記第３の左レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成され、
前記第３の右画像センサは、前記第３の右レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成され、
前記第４の立体視レンズセットは、それぞれの第４の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第４の左レンズ鏡筒及び第４の右レンズ鏡筒を含み、
前記第４の左レンズ鏡筒及び前記第４の右レンズ鏡筒の各々は、前記第１の拡大レベルと異なる前記第２の拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された第４の固定焦点距離レンズを含み、
前記第４の左画像センサは、前記第４の左レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成され、及び
前記第４の右画像センサは、前記第４の右レンズ鏡筒からの前記光を受け取るように構成される、請求項１０に記載の眼科用撮像装置。
【請求項12】
眼科用撮像装置を使用する、標的手術部位の立体視ビデオデータのための方法であって、第１のカメラヘッドの少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して、患者の眼に関連する標的手術部位からの光を受け取ることであって、
前記第１のカメラヘッドは、前記標的手術部位の上方の第１の軌道位置に取り付けられ、及び
前記少なくとも１つの立体視レンズセットは、前記標的手術部位の第１の視野角を提供する、受け取ることと、
第２のカメラヘッドの少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して前記標的手術部位からの前記光を受け取ることであって、
前記第２のカメラヘッドは、前記第１の軌道位置と異なる、前記標的手術部位の上方の第２の軌道位置に取り付けられ、及び
前記少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、前記標的手術部位の前記第１の視野角と異なる前記標的手術部位の第２の視野角を提供する、受け取ることと、
前記少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光に基づいて画像データを生成することと、
前記少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光に基づいて追加の画像データを生成することと、
前記画像データを立体視ビデオデータに変換し、且つ前記追加の画像データを追加の立体視ビデオデータに変換することと、
前記立体視ビデオデータ又は前記追加の立体視ビデオデータの少なくとも１つを表示モニタ上に表示することと
を含む方法。
【請求項13】
前記少なくとも１つの立体視レンズセットは、第１の立体視レンズセット及び第２の立体視レンズセットを含み、前記少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、第３の立体視レンズセット及び第４の立体視レンズセットを含み、
前記少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光に基づいて前記画像データを生成することは、前記第１の立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光及び前記第２の立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光にそれぞれ基づいて、第１の画像データ及び第２の画像データを生成することを含み、
前記少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光に基づいて前記追加の画像データを生成することは、前記第３の立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光及び前記第４の立体視レンズセットを使用して受け取られた前記光にそれぞれ基づいて、第３の画像データ及び第４の画像データを生成することを含み、
前記画像データを立体視ビデオデータに変換し、且つ前記追加の画像データを追加の立体視ビデオデータに変換することは、前記第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換し、前記第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換し、前記第３の画像データを第３の立体視ビデオデータに変換し、且つ前記第４の画像データを第４の立体視ビデオデータに変換することを含み、及び
前記立体視ビデオデータ又は前記追加の立体視ビデオデータの少なくとも１つを表示することは、前記第１の立体視ビデオデータ、前記第２の立体視ビデオデータ、前記第３の立体視ビデオデータ又は前記第４の立体視ビデオデータの少なくとも２つを前記表示モニタ上に表示することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の視野角は、前記標的手術部位の前面ビューを提供し、及び前記第２の視野角は、前記標的手術部位の周辺ビューを提供する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第１のカメラヘッドの前記第１の立体視レンズセット及び前記第２のカメラヘッドの前記第３の立体視レンズセットは、第１の固定拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された少なくとも第１の固定焦点距離レンズをそれぞれ個別に含み、及び前記第１のカメラヘッドの前記第２の立体視レンズセット及び前記第２のカメラヘッドの前記第４の立体視レンズセットは、前記第１の固定拡大レベルと異なる第２の固定拡大レベルに従い、前記受け取られた光を拡大するように構成された少なくとも第２の固定焦点距離レンズをそれぞれ個別に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
ユーザからの入力を受信することと、前記ユーザからの前記入力に基づいて、前記表示モニタ上に前記第１の立体視ビデオデータを表示することから、前記表示モニタ上に前記第３の立体視ビデオデータを表示することに切り替えることと
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
手術は、芸術である。熟連した芸術家は、常人の能力をはるかに超える芸術作品を創り出す。芸術家は、ブラシを用いて絵の具の缶を鳴らして、見る者に強い独特な感情を起こさせる鮮やかなイメージに仕上げる。芸術家は、紙に書かれた普通の言葉を、劇的で畏敬の念を抱かせるパフォーマンスに変える。芸術家は、楽器を握って、そこから美しい音楽を奏でる。同様に、外科医は、一見普通のメス、ピンセット及びプローブを手にして、生命を変える生物学的奇跡をもたらす。
【0002】
芸術家と同じように、外科医も自らの方法及び好みを有する。芸術家志望者は、その手技の基礎を教わる。初心者は、多くの場合、予め決められた方法に従う。経験、自信及び知識を得るにつれて、初心者は、自ら及び個人的な環境を反映した独自の芸術性を発展させる。同様に、医学生は、外科手術の基礎を教わる。医学生は、これらの方法に関して厳しくテストされる。研修医を経て、専門職に進むと、学生は、その手術がどのように行われるのが最善であるかを考えることに基づいて、（依然として医学的な基準の範囲内で）基礎からの派生を発展させる。例えば、同じ医療処置が異なる著名な外科医によって実施されることを考える。イベントの順序、ペース配分、スタッフの配置、ツールの配置及び撮像機器の使用は、外科医の各々の好みに基づいて変動する。切開のサイズ及び形状さえも外科医に特有であり得る。
【0003】
外科医の芸術的な独自性及び達成感は、外科医を、その方法を変化させるか又は変えさせる手術用ツールに対して慎重にさせる。ツールは、外科医の延長であるべきであり、同時に及び／又は調和のとれた同期において操作されるべきである。処置の流れを指図するか又は外科医のリズムを変化させる手術用ツールは、多くの場合、廃棄されるか又は適合するように修正される。
【0004】
一例では、微細手術の視覚化を考えると、特定の外科手術は、人間が肉眼で容易に視覚化するには小さすぎる患者の構造を伴う。このような微細手術の場合、微小構造を適切に見るために拡大が必要となる。外科医は、一般に、自らの眼の自然な延長である視覚化ツールを望む。実際、微細手術の視覚化における初期の労力は、頭部装着光学接眼レンズ（手術用ルーペと呼ばれる）に拡大レンズを装着することを伴った。最初の対は、１８７６年に開発された。手術用ルーペの大幅な改良バージョン（いくつかは、光学ズーム及び一体化された光源を含む）は、今日でも依然として外科医によって使用されている。図１は、光源１０２と拡大レンズ１０４ａ－ｂとを有する手術用ルーペ１００の対の図を示す。手術用ルーペが１５０年間も使用され続けているのは、手術用ルーペが文字通り外科医の眼の延長であるという事実に帰することができる。
【0005】
その長寿にもかかわらず、手術用ルーペは、完璧ではない。図１の手術用ルーペ１００など、拡大レンズと光源とを有するルーペは、はるかに大きい重量を有する。外科医の顔の前にわずかな重量でもかかると、特に長時間の手術中に不快感及び疲労が増す可能性がある。手術用ルーペ１００は、遠隔電源に接続されるケーブル１０６も含む。このケーブルは、事実上、鎖として機能し、それにより手術遂行中の外科医の移動性を制限する。
【0006】
別の微細手術視覚化ツールは、手術用顕微鏡であり、手術顕微鏡とも呼ばれる。手術用顕微鏡の広範な商業的発展は、手術用ルーペに取って代わることを意図して１９５０年代に始まった。手術用顕微鏡は、光路、レンズ及び集光要素を含み、手術用ルーペと比較してより大きい拡大を提供する。光学要素の大きいアレイ（その結果としての重量）は、手術用顕微鏡を外科医から切り離さなければならないことを意味した。この切り離しにより、外科医が操作するための空間をより広くしたが、手術用顕微鏡が嵩張るため、患者の上方のかなりの手術スペースを消費させ、それにより手術ステージのサイズを減少させた。
【0007】
図２は、従来技術の手術用顕微鏡２００の図を示す。想像できるように、手術エリアにおける手術用顕微鏡のサイズ及び存在により、衝突が発生しやすかった。スコープヘッド２０１に安定性及び剛性を提供するために、顕微鏡は、比較的大きいブームアーム２０２及び２０４又は他の同様の支持構造に接続される。大きいブームアーム２０２及び２０４は、追加の手術スペースを消費し、外科医及びスタッフの操作性を低下させる。合計すると、図２に示される手術用顕微鏡２００は、３５０キログラム（「ｋｇ」）もの重量であり得る。
【0008】
手術用顕微鏡２００を使用して標的手術部位を見るために、外科医は、接眼レンズ２０６を通して直接見る。外科医の背中へのストレスを低減するために、接眼レンズ２０６は、一般に、高さを調節するためのブームアーム２０２を使用して外科医の自然な視線に沿って位置決めされる。しかしながら、外科医は、標的手術部位のみを見て手術を実施するわけではない。接眼レンズ２０６は、外科医が患者に対する作動距離の腕の長さの範囲内にあるように位置決めされなければならない。そのような正確な位置決めは、特に長時間使用される場合、手術用顕微鏡２００が外科医にとって邪魔になるのではなく、むしろ延長になることを確保するために重要である。
【0009】
いかなる複雑な器具でもそうであるように、外科医が手術用顕微鏡を快適に使用するようになるには、数十時間～数百時間かかる。図２に示されるように、手術用顕微鏡２００の設計では、外科医から標的手術部位まで実質的に９０°の角度の光路を必要とする。例えば、標的手術部位からスコープヘッド２０１まで完全に垂直な光路が必要である。これは、スコープヘッド２０１が全ての微細手術処置で患者の真上に位置決めされなければならないことを意味する。加えて、外科医は、接眼レンズ２０６をほぼ水平に（又は若干下向き角度で）見なければならない。外科医の自然な傾斜は、自らの視線を手術部位の手元に方向付けるためである。一部の外科医は、自らの手の移動をより正確に制御するために、自らの頭部を手術部位により近づけることさえ望む。残念ながら、手術用顕微鏡２００は、外科医にこの柔軟性を与えない。代わりに、手術用顕微鏡２００は、外科医が手術遂行中に接眼レンズ２０６上に自らの眼を置き、自らの頭部を腕の長さに保持することを容赦なく指図し、その間、患者の上方の貴重な手術スペースを消費する。スコープヘッド２０１が外科医の視界を遮るため、外科医は、単に患者を見下ろすことさえできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
更に悪いことに、手術用顕微鏡２００に示されるようないくつかの手術用顕微鏡は、共同遂行者（例えば、外科助手、看護師又は他の臨床スタッフ）のための接眼レンズ２０８の第２の対を含む。接眼レンズ２０８の第２の対は、通常、接眼レンズ２０６から直角に位置決めされる。接眼レンズ２０６と接眼レンズ２０８との間の近接により、助手は、外科医の近くに立つ（又は座る）必要があり、更に移動を制限する。これは、いくらかのスペースがある状態で遂行することを好む一部の外科医にとって迷惑であり得る。手術用顕微鏡２００のような手術用顕微鏡は、その拡大の利点にもかかわらず、外科医の自然な延長ではない。むしろ、手術室において威圧的な存在である。従って、当技術分野では、改良された手術用顕微鏡が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示の態様は、眼科用撮像装置を提供する。眼科用撮像装置は、患者の眼に関連する標的手術部位の上方の第１の軌道位置に取り付けられた第１のカメラヘッドを含み、第１のカメラヘッドは、標的手術部位の第１の視野角を提供する少なくとも１つの立体視レンズセットを含む。更に、眼科用撮像装置は、標的手術部位の上方の第２の軌道位置に取り付けられた少なくとも第２のカメラヘッドを含み、第２のカメラヘッドは、標的手術部位の第１の視野角と異なる標的手術部位の第２の視野角を提供する少なくとも１つの追加の立体視レンズセットを含む。
【0012】
本開示の態様は、眼科用撮像装置を使用して、標的手術部位の立体視ビデオデータを表示するためのプロセスを提供する。プロセスは、第１のカメラヘッドの少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して、患者の眼に関連する標的手術部位からの光を受け取ることを含み、第１のカメラヘッドは、標的手術部位の上方の第１の軌道位置に取り付けられ、及び少なくとも１つの立体視レンズセットは、標的手術部位の第１の視野角を提供する。プロセスは、第２のカメラヘッドの少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して標的手術部位からの光を受け取ることを更に含み、第２のカメラヘッドは、第１の軌道位置と異なる、標的手術部位の上方の第２の軌道位置に取り付けられ、及び少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、標的手術部位の第１の視野角と異なる標的手術部位の第２の視野角を提供する。プロセスは、少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて画像データを生成することと、少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて追加の画像データを生成することと、画像データを立体視ビデオデータに変換し、且つ追加の画像データを追加の立体視ビデオデータに変換することと、立体視ビデオデータ又は追加の立体視ビデオデータの少なくとも１つを表示モニタ上に表示することとを更に含む。
【0013】
本開示の上述した特徴及び利点並びに他のあり得る特徴及び利点は、添付の図面と関連して考慮した場合、本開示を実行する最良の形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【0014】
本明細書に記載する図面は、単に例示を目的とし、本質的に概略的なものであり、本開示の範囲を限定するものではなく、例示的なものであるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
上記の概要は、本開示の全てのあり得る実施形態又は全ての態様を表すように意図されない。むしろ、前述の概要は、本明細書に開示される新規の態様及び特徴のいくつかを例示するように意図される。上記の特徴及び利点並びに本開示の他の特徴及び利点は、添付の図面及び添付の特許請求の範囲と関連して考慮した場合、本開示を実行する代表的な実施形態及び形態の以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【0017】
本開示は、概して、撮像装置及びプラットフォームに関する。撮像装置は、場合により、デジタル立体視顕微鏡（「ＤＳＭ」）と呼ばれ得る。例示的な撮像装置及びプラットフォームは、顕微鏡光学要素及びビデオセンサを、従来技術の（図１の手術用ルーペ１００及び図２の手術用顕微鏡２００などの）顕微鏡よりも顕著に小型であり、軽量であり、且つ操作性の良い自己完結型のヘッドユニット又はハウジングに一体化するように構成される。例示的なカメラは、手術環境内の１つ以上のテレビモニタ、表示モニタ、プロジェクタ、ホログラフィックデバイス、スマートグラス、バーチャルリアリティデバイス又は他の視覚表示デバイスに対して／それらの上に立体視ビデオデータを送信／表示するように構成される。
【0018】
モニタ又は他の視覚表示デバイスは、患者に対して手術を実施している間、外科医の視線内に容易に入るように手術環境内に位置決めされ得る。この柔軟性により、外科医は、個人的な好み又は習慣に基づいて表示モニタを配置することが可能になる。加えて、本明細書に開示される立体視覚化カメラの柔軟性及びスリムなプロファイルにより、患者の上方で消費されるエリアを減少させる。全体として、立体視覚化カメラ及びモニタ（例えば、立体視覚化プラットフォーム）は、外科医及び外科チームが、上述した手術用顕微鏡２００と比較して、移動を指図又は制限されることなく、患者に対して複雑な微細手術処置を実施することを可能にする。例示的な立体視覚化プラットフォームは、それに応じて、外科医の眼の延長として動作し、外科医が、以前の既知の視覚化システムによって誘発されるストレス、制限及び限界に対処することなく、優れた微細手術を実施することを可能にする。
【0019】
本開示の態様は、標的手術部位の異なる視野及び拡大レベルに関連する異なる立体視ビデオデータの表示を可能にするための技術を提供する。例えば、図３に示され、以下に説明する立体視覚化カメラ３００などの特定の手術用顕微鏡は、レールに沿って前進及び後退する複数の固定焦点距離レンズを使用して、標的手術部位のこれらの異なる視野及び拡大レベルを達成する。
【0020】
場合により、可動ズームレンズは、重く、高価であり、集光の問題を起こしやすい敏感な光学系を含むことにより、立体視覚化カメラの製造をより困難に且つより高価にする。加えて、ズームレンズを移動させる部品（例えば、モータ、レールなど）は磨耗しやすくて壊れやすいため、高価な修理につながる可能性がある。更に、外科医は、一度に標的手術部位の１つの視野／拡大レベルのみを見ることができる場合があり、視野／拡大レベルを切り替えるために（例えば、ズームレンズが移動するのを待つために）手術を一時停止しなければならない場合があり、これにより手術の遅延を引き起こし、ワークフローを遅くする。
【0021】
従って、本開示の態様は、各々が異なる固定拡大レベルに関連する複数の立体視レンズセットを含む、眼科用撮像装置を提供する。これらの異なる固定拡大レベルの各々は、標的手術部位の異なる視野に関連付けられ得、それらは表示モニタ上で外科医に同時に表示され得る。異なる拡大レベルに関連する複数のレンズセットを提供し、且つ対応する視野を同時に表示することにより、外科医は、拡大レベル／視野を変化させるために手術を一時停止する必要がない。更に、拡大レベルが固定されるため、立体視撮像デバイスは、可動部品を必要とせず、複雑で高価な製造及び修理を回避することができる。
【0022】
本開示の態様は、標的手術部位の視野角に関連する異なる立体視ビデオデータの表示を可能にする技術を提供する。これらの異なる視野角は、網膜手術及び白内障手術などの特定のタイプの手術で特に重要である。従来の技術を使用すると、このような異なる視野角を実現するために、患者の頭部の移動及び強膜陥凹などの技術を伴った。より新しい技術は、標的手術部位の上方の異なる軌道位置に移動できるカメラヘッドを有する手術用顕微鏡の使用を伴う。しかしながら、これらの技術は、外科医のワークフローを遅らせ、その結果、手術時間を長くする。更に、場合により、強膜陥凹などの特定の技術は、患者に更なる外傷を引き起こす可能性がある。加えて、可動カメラヘッドを有する手術用顕微鏡は、製造コストが高く、故障しやすいため、高価な修理及び長いダウンタイムをもたらす。
【0023】
従って、本開示の態様は、標的手術部位の上方の異なる軌道位置に取り付けられた複数のカメラヘッドを含む眼科用撮像装置を提供する。複数のカメラヘッドの各カメラヘッドは、標的手術部位の異なる視野角を提供するように構成され得る。標的手術部位の異なる視野角に関連する複数のカメラヘッドを提供し、且つこれらの異なる視野角に対応する標的手術部位の異なる視野を表示することにより、外科医は、標的手術部位の周辺ビューを得るために患者の頭部を移動させるために手術を一時停止する必要がないか、又は患者の頭部を後ろに移動させる際に位置合わせの問題を修正する必要がない。外科医が強膜陥凹を実施する必要もなく、強膜陥凹に関連する患者に対する追加の外傷の可能性を排除する。更に、標的手術部位の上方の異なる軌道位置に取り付けられた複数のカメラヘッドを提供することにより、これらの特定の手術用顕微鏡の単一のカメラの物理的な移動を容易にする部品の必要性を排除し、製造費用並びにそのような可動部品の複雑で費用のかかる修理を回避する。
【0024】
本明細書における本開示は、一般に、微細手術に言及する。例示的な立体視覚化カメラは、例えば、頭蓋手術、脳手術、神経外科手術、脊椎手術、眼科手術、角膜移植、整形外科手術、耳鼻咽喉科手術、歯科手術、プラスチック及び再建外科手術又は一般外科手術を含む、事実上あらゆる微細手術処置で使用され得る。
【0025】
本開示は、標的手術部位、シーン又は視野にも言及する。本明細書で使用される場合、標的手術部位又は視野は、例示的な立体視覚化カメラによって記録又は他の方法で撮像される物体（又は物体の一部）を含む。一般に、標的手術部位、シーン又は視野は、例示的な立体視覚化カメラの主対物レンズアセンブリから作動距離だけ離れており、例示的な立体視覚化カメラと位置合わせされる。標的手術部位は、患者の生体組織、骨、筋肉、皮膚又はそれらの組み合わせを含み得る。これらの例では、標的手術部位は、患者の解剖学的構造の進展に対応する奥行き成分を有することによって三次元であり得る。目標手術部位は、例示的な立体視覚化カメラの較正又は検証に使用される１つ以上のテンプレートも含み得る。テンプレートは、紙（又はプラスチックシート）上のグラフィックデザインなどの二次元であり得るか、又は特定の領域における患者の解剖学的構造の近似などの三次元であり得る。
【0026】
全体を通して、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向及び傾斜方向についても言及する。ｚ方向は、例示的な立体視覚化カメラから標的手術部位への軸に沿った方向であり、一般に奥行きを意味する。ｘ方向及びｙ方向は、ｚ方向に入射する平面内にあり、標的手術部位の平面を含む。ｘ方向は、ｙ方向の軸から９０°にある軸に沿っている。ｘ方向及び／又はｙ方向に沿った移動は、面内移動を指し、例示的な立体視覚化カメラの移動、例示的な立体視覚化カメラ内の光学要素の移動及び／又は標的手術部位の移動を指し得る。
【0027】
例示的な立体視覚化カメラ
図３は、立体視覚化カメラ３００の斜視図を示す。図３に示されるように、立体視覚化カメラ３００は、光学要素、レンズモータ（例えば、アクチュエータ）及び信号処理回路を囲むように構成されたハウジング３０２を含む。図４は、立体視覚化カメラ３００の光学要素の例示的な配置及び位置を示す。場合により、立体視覚化カメラ３００の光学要素の配置及び位置決めにより、２つの平行な光路を形成して、左ビュー及び右ビューを生成する。平行な光路は、人間の視覚系に対応し、その結果、立体視ディスプレイ上に表示される左ビュー及び右ビューは、例えば、およそ６度の収束角を形成する距離だけ離れているように見え、これは、約４フィート離れて物体を見ている大人の人間の眼の収束角に匹敵し、それにより立体視をもたらす。いくつかの実施形態では、左ビュー及び右ビューから生成された画像データは、表示モニタ上で一緒に組み合わせられて、標的手術部位又はシーンの立体視画像を生成する。
図３は、立体視覚化カメラ３００の斜視図を示す。図３に示されるように、立体視覚化カメラ３００は、光学要素、レンズモータ（例えば、アクチュエータ）及び信号処理回路を囲むように構成されたハウジング３０２を含む。図４は、立体視覚化カメラ３００の光学要素の例示的な配置及び位置を示す。場合により、立体視覚化カメラ３００の光学要素の配置及び位置決めにより、２つの平行な光路を形成して、左ビュー及び右ビューを生成する。平行な光路は、人間の視覚系に対応し、その結果、立体視ディスプレイ上に表示される左ビュー及び右ビューは、例えば、およそ６度の収束角を形成する距離だけ離れているように見え、これは、約４フィート離れて物体を見ている大人の人間の眼の収束角に匹敵し、それにより立体視をもたらす。いくつかの実施形態では、左ビュー及び右ビューから生成された画像データは、表示モニタ上で一緒に組み合わせられて、標的手術部位又はシーンの立体視画像を生成する。
【0028】
立体視は、平面視と比較して人間の視覚系をはるかにより忠実に模倣する。立体視は、奥行き知覚、距離知覚、相対的なサイズ知覚を提供し、標的手術部位の現実的なビューを外科医に提供する。網膜手術などの処置の場合、手術での移動及び力は非常に小さく、外科医が感じることができないため、立体視は有用である。立体視を提供することにより、脳が奥行きを感じている間にわずかな移動でも感じ取ると、外科医の脳が触知を拡大するのに役立つ。
【0029】
図４は、光学要素を露出させるためにハウジング３０２が透明である、例示的な立体視覚化カメラ３００の側面図を示す。図４に示される光学要素は、左光路の一部であり得、左ビューを生成し得る。（例えば、右ビューを生成する）立体視覚化カメラ３００の右光路における光学要素の配置及び位置決めは、一般に、左光路と同一であり得ることが理解されるべきである。
【0030】
例示的な立体視覚化カメラ３００は、標的手術部位４００の上方の作動距離４０６で標的手術部位４００（シーン又は視野とも呼ばれる）の画像を取得するように構成される。標的手術部位４００は、患者上の解剖学的位置を含む。標的手術部位４００は、研究室の生物学的サンプル、較正用スライド／テンプレートなども含み得る。標的手術部位４００からの画像は、前方作動距離レンズ４０７と後方作動距離レンズ４０４とを含む主対物レンズアセンブリ４０２を介して立体視覚化カメラ３００で受信される。
【0031】
標的手術部位４００を照明するために、例示的な立体視覚化カメラ３００は、近赤外線（「ＮＩＲ」）光源４０８ｂ及び近紫外線（「ＮＵＶ」）光源４０８ｃなどの１つ以上の照明光源を含む。他の例では、立体視覚化カメラ３００は、追加の又はより少ない（又は全くない）光源を含み得る。例えば、ＮＩＲ光源及びＮＵＶ光源が省略され得る。例示的な光源４０８は、光を生成するように構成され、この光は、標的手術部位４００に投射される。生成された光は、相互作用して標的シーンを反射し、光の一部が、主対物レンズアセンブリ４０２に反射される。他の例は、外部光源又は環境からの周囲光を含み得る。
【0032】
光源４０８からの光が主対物レンズアセンブリを通して投射されることにより、作動距離４０６及び／又は焦点面に基づいて照明された視野を変化させる利点を提供する。光は、主対物レンズアセンブリ４０２を通過するため、光が投射される角度は、作動距離４０６に基づいて変化し、角度視野に対応する。この構成により、作動距離又は倍率に関係なく、光源４０８によって視野が適切に照明されることが確保される。
【0033】
更に、図４に示されるように、立体視覚化カメラ３００は、偏向要素４１２を含む。場合により、偏向要素４１２は、特定の波長の光をＮＵＶ光源４０８ｃから主対物レンズアセンブリ４０２を通して標的手術部位４００まで透過させるように構成され得る。偏向要素４１２は、標的手術部位４００から受け取られた光を、ズーム及び記録のための前方レンズセット４１４を含む下流の光学要素に対して反射するようにも構成され得る。いくつかの実施形態では、偏向要素４１２は、特定の波長の光が前方レンズセット４１４に到達するように、主対物レンズアセンブリ４０２を通して標的手術部位４００から受け取られた光をフィルタリングし得る。
【0034】
偏向要素４１２は、光を特定の方向に反射させるための任意のタイプの鏡又はレンズを含み得る。一例では、偏向要素４１２は、異なる波長において異なる反射及び伝送特性を有するダイクロイックミラー又はフィルタを含む。図４の立体視覚化カメラ３００は、単一の偏向要素４１２を含み、右及び左の光路の両方に光を提供する。他の例では、立体視覚化カメラ３００は、右及び左の光路の各々に対する別個の偏向要素を含み得る。更に、ＮＵＶ光源４０８ｃに対する別個の偏向要素が提供され得る。
【0035】
図４の例示的な立体視覚化カメラ３００は、ズーム倍率を提供するために標的手術部位４００の焦点距離及び視野角を変化させるための１つ以上のズームレンズを含む。図４に示される例では、ズームレンズは、前方レンズセット４１４と、ズームレンズアセンブリ４１６と、レンズ鏡筒セット４１８とを含む。場合により、ズームレンズは、更なる倍率及び／又は画像解像度を提供するための追加のレンズを含み得る。
【0036】
前方レンズセット４１４は、右光路用の右前方レンズと、左光路用の左前方レンズとを含む。左及び右の前方レンズは、偏向要素４１２からの光をズームレンズアセンブリ４１６内のそれぞれのレンズに方向付けるための正収束レンズをそれぞれ含み得る。左及び右の前方レンズの横方向位置は、それに応じて、ズームレンズアセンブリ４１６に伝搬される、主対物レンズアセンブリ４０２及び偏向要素４１２からのビームを画定する。
【0037】
例示的なズームレンズアセンブリ４１６は、レンズ鏡筒セット４１８に伝搬される光ビームのサイズを変更することにより、視野のサイズ（例えば、直線視野）を変化させるための無限焦点ズームシステムを形成する。ズームレンズアセンブリ４１６は、右前方ズームレンズ及び左前方ズームレンズを有する前方ズームレンズセット４２４を含む。ズームレンズアセンブリ４１６は、右後方ズームレンズ及び左後方ズームレンズを有する後方ズームレンズセット４３０も含む。
【0038】
左及び右の光路の各々に対する画像ビームのサイズは、前方ズームレンズセット４２４の前方ズームレンズ、後方ズームレンズセット４３０の後方ズームレンズ及びレンズ鏡筒セット４１８間の距離に基づいて決定される。一般に、後方ズームレンズセット４３０内の後方ズームレンズがレンズ鏡筒セット４１８に向かって（それぞれの光路に沿って）移動するにつれて、光路のサイズは減少し、それにより倍率が低下する。加えて、前方ズームレンズセット４２４内の前方ズームレンズは、後方ズームレンズセット４３０内の後方ズームレンズがレンズ鏡筒セット４１８に向かって移動するにつれて、（放物線弧を描くように）レンズ鏡筒セット４１８に向かって（又はレンズ鏡筒セット４１８から離れるように）移動して、標的手術部位４００上の焦点面の位置を維持し、それにより焦点を維持することもできる。
【0039】
前方ズームレンズセット４２４内の前方ズームレンズは、第１のキャリア内に含まれ得る一方、後方ズームレンズセット４３０内の後方ズームレンズは、第２のキャリア内に含まれる。キャリアの各々は、左及び右の倍率が均一に調整（例えば、増減）され得るように、光路に沿ってトラック（又はレール）上を移動することができる。全体として、前方レンズセット４１４、ズームレンズアセンブリ４１６及びレンズ鏡筒セット４１８は、回折限界解像度を有するズームレベルのような５倍～約２０倍などの光学ズームを達成するように構成される。
【0040】
標的手術部位４００からの光の後、右及び左の光路の各々における光は、所望の波長の光を選択的に透過させるために、１つ以上の光学フィルタ４４０（又はフィルタアセンブリ）を通過することができる。右及び左の光路の各々における光は、次いで、光学フィルタ４４０から受け取られた光を光学画像センサ４４４上に集光するように構成された最終光学要素セット４４２を通過することができる。
【0041】
示されるように、図４の立体視覚化カメラ３００は、最終光学要素セット４４２から受け取られた入射光を取得及び／又は記録するように構成され得る、光学画像センサ４４４を含む。光学画像センサ４４４は、右光路に沿って伝搬する光を記録し、且つ右光路に関連する右画像データを生成するように構成された右光学画像センサを含む。更に、光学画像センサ４４４は、左光路に沿って伝搬する光を記録し、且つ左光路に関連する左画像データを生成するように構成された左光学画像センサも含む。右及び左の画像データが作成された後、１つ以上のプロセッサは、左及び右の画像データを同期させて結合して、立体視画像を生成することができる。更に、１つ以上のプロセッサは、複数の立体視画像を、立体視ディスプレイなどの表示モニタ上で立体視覚化カメラ３００のユーザに表示するための立体視ビデオデータに変換するように構成され得る。
【0042】
立体視覚化カメラ３００の追加の態様は、「ＳＴＥＲＥＯＳＣＯＰＩＣ ＶＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＣＡＭＥＲＡ ＡＮＤ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」という名称の米国特許第１１，０５８，５１３号明細書に見出すことができ、その全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0043】
図５は、微細手術環境５００内で使用される立体視覚化カメラ３００の図を示す。いくつかの実施形態では、図５の微細手術環境５００は、眼科手術処置に使用され得る。示されるように、（特に多自由度アームと共に使用される場合）立体視覚化カメラ３００の小さい占有面積及び操縦性により、患者５０２に対する柔軟な位置決めが可能になる。立体視覚化カメラ３００の視野内の患者５０２の一部には、標的手術部位４００が含まれる。外科医５０４は、（仰臥位で寝ている）患者５０２の上方に、より十分な手術スペースを残しながら、立体視覚化カメラ３００を事実上任意の配向に位置決めすることができる。立体視覚化カメラ３００は、それに応じて、外科医５０４が気を散らすか又は妨げられることなく、生命を左右する微細外科手術を実施することが可能になるように最小限の侵入で済む（又は侵入しない）。
【0044】
図５では、立体視覚化カメラ３００は、機械的アーム５０６（例えば、「ロボットアーム」とも呼ばれる）に接続される。機械的アーム５０６は、立体視覚化カメラ３００の容易な再位置決めを容易にするための、電気機械的ブレーキを有する１つ以上の回転又は伸縮関節を含み得る。立体視覚化カメラ３００を移動させるために、外科医５０４又は助手５０８は、機械的アーム５０６の１つ以上の関節のブレーキ解除を作動させる。立体視覚化カメラ３００を所望の位置に移動させた後、ブレーキを作動させ、機械的アーム５０６の関節を所定の位置にロックすることができる。
【0045】
立体視覚化カメラ３００の顕著な特徴は、接眼レンズを含まないことである。これは、立体視覚化カメラ３００が、外科医５０４の眼に位置合わせされる必要がないことを意味する。この自由度により、立体視覚化カメラ３００は、従来既知の手術用顕微鏡では実用的でなかった又は可能でなかった、所望の位置に位置決めされて配向されることが可能となることを意味する。換言すれば、外科医５０４は、手術用顕微鏡の接眼レンズによって指図される単に適切な視野に制限されるのではなく、例えば、処置の実施に最適なビューで微細手術を実施することができる。
【0046】
図５に示されるように、立体視覚化カメラ３００は、機械的アーム５０６を介して、表示モニタ５１２、５１４を有するカート５１０（集合的に立体視プラットフォーム５１６）に接続される。図示される構成では、立体視プラットフォーム５１６は、自己完結型であり、手術室間を含む微細手術環境５００内の任意の所望の場所に移動させることができる。一体化された立体視プラットフォーム５１６により、表示モニタ５１２、５１４を接続することによってシステムを構成する時間を必要とすることなく、オンデマンドで立体視覚化カメラ３００を移動して使用することが可能になる。
【0047】
表示モニタ５１２及び５１４の各々は、高精細テレビ、超高精細テレビ、スマートアイウェア、プロジェクタ、１つ以上のコンピュータ画面、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ及び／又はスマートフォンを含む任意のタイプのディスプレイを含み得る。表示モニタ５１２及び５１４は、立体視覚化カメラ３００と同様の柔軟な位置決めを可能にするために、機械的アームに接続され得る。場合により、表示モニタ５１２及び５１４の１つ以上は、オペレータが立体視覚化カメラ３００にコマンドを送信すること及び／又はディスプレイの設定を調整することを可能にするためのタッチスクリーンを含み得る。
【0048】
いくつかの実施形態では、カート５１０は、コンピュータ５２０を含み得る。これらの実施形態では、コンピュータ５２０は、立体視覚化カメラ３００に接続されたロボット機械的アームを制御することができる。追加的又は代替的に、コンピュータ５２０は、表示モニタ５１２及び５１４に表示するために、立体視覚化カメラ３００からのビデオ（又は立体視ビデオ）信号（例えば、画像又はフレームストリーム）を処理することができる。例えば、コンピュータ５２０は、標的手術部位の立体視画像を表示するための立体視信号を作成するために、立体視覚化カメラ３００からの左及び右のビデオ信号を組み合わせ又はインターリーブすることができる。コンピュータ５２０は、ビデオ信号及び／又は立体視ビデオ信号をビデオファイル内に記憶（メモリに記憶）し、手術遂行をドキュメント化して再生できるようにすることもできる。更に、コンピュータ５２０は、立体視覚化カメラ３００に制御信号を送信して、設定を選択し、且つ／又は較正を実施することもできる。
【0049】
複数の固定拡大レベルを有する立体視撮像装置に関連する態様
立体視覚化カメラ３００などのデジタル立体顕微鏡は、眼科手術を実施する際に特に有用である。通常、立体視覚化カメラ３００などの手術用顕微鏡では、複数のズーム又は拡大レベルは、図４に示される立体視覚化カメラ３００のズームレンズアセンブリ４１６の前部及び後部ズームレンズなどの可動ズームレンズ群を有するように手術用顕微鏡を設計することによって達成される。例えば、ズームレンズアセンブリ４１６内の前方及び後方のズームレンズがレールに沿って前向き及び後向きに移動すると、これらのレンズを通過する標的手術部位４００からの光は、異なる距離で集光し、異なるズーム又は拡大レベルもたらす。しかしながら、可動ズームレンズは重く、高価で、集光の問題を起こしやすい敏感な物体を含むことにより、立体視覚化カメラ３００の製造をより困難に、且つより高価にする。加えて、ズームレンズを移動させる部品（例えば、モータ、レールなど）は、磨耗しやすくて壊れやすいため、高価な修理につながる可能性がある。
立体視覚化カメラ３００などのデジタル立体顕微鏡は、眼科手術を実施する際に特に有用である。通常、立体視覚化カメラ３００などの手術用顕微鏡では、複数のズーム又は拡大レベルは、図４に示される立体視覚化カメラ３００のズームレンズアセンブリ４１６の前部及び後部ズームレンズなどの可動ズームレンズ群を有するように手術用顕微鏡を設計することによって達成される。例えば、ズームレンズアセンブリ４１６内の前方及び後方のズームレンズがレールに沿って前向き及び後向きに移動すると、これらのレンズを通過する標的手術部位４００からの光は、異なる距離で集光し、異なるズーム又は拡大レベルもたらす。しかしながら、可動ズームレンズは重く、高価で、集光の問題を起こしやすい敏感な物体を含むことにより、立体視覚化カメラ３００の製造をより困難に、且つより高価にする。加えて、ズームレンズを移動させる部品（例えば、モータ、レールなど）は、磨耗しやすくて壊れやすいため、高価な修理につながる可能性がある。
【0050】
更に、可動ズームレンズは、所与の時点で１つのみの拡大レベルを生成することができる。その結果、外科医（例えば、図５の外科医５０４）に対して、任意の所与の時点で標的手術部位４００の視野が１つのみ表示される場合がある。手術中、外科医は、様々なタスクを達成するために異なるズーム／拡大レベル間で変化させるため、これは、問題となり得る。例えば、困難な手術動作を実施しながら標的手術部位の微細な詳細を見る必要がある場合、（例えば、その結果、標的手術部位４００の視野が狭くなる）より大きいズーム／より高倍率が使用され得る。対照的に、例えば、器具の挿入／交換中、標的手術部位４００の「全体像」視野が必要な場合、より小さいズーム／より低倍率が使用され得る。しかしながら、ズーム／拡大レベルを変化させるため、外科医は、手術中に一時停止し、可動レンズが適切なズーム／拡大レベルに調整されるのを待たなければならず、これにより手術の遅延を引き起こし、ワークフローを遅くする。
【0051】
従って、本開示の態様は、各々が異なる固定拡大レベルに関連する複数の立体視レンズセットを含む、眼科用撮像装置を提供する。これらの異なる固定拡大レベルの各々は、標的手術部位の異なる視野に関連付けられ得、それらは表示モニタ上で外科医に同時に表示され得る。例えば、いくつかの実施形態では、眼科用撮像装置は、標的手術部位の微細な詳細を示す狭い視野など、第１の固定拡大レベル及び第１の視野に関連する第１の立体視レンズセットを含み得る。更に、眼科用撮像装置は、標的手術部位の「全体像」を示す広い視野など、第２の固定拡大レベル及び第２の視野に関連する第２のレンズセットを含み得る。
【0052】
従って、標的手術部位のこれらの異なる視野は、表示モニタ上で外科医に同時に表示され得る。いくつかの実施形態では、これらの異なる視野は、ピクチャインピクチャ（ＰＩＰ）構成を使用して又はサイドバイサイドで表示され得る。異なる固定拡大レベルに関連する複数のレンズセットを提供し、且つ対応する視野を同時に表示することにより、外科医は、拡大レベル／視野を変化させるために手術を一時停止する必要がない。更に、拡大レベルが固定されるため、立体視撮像装置は、可動部品を必要とせず、複雑で高価な製造及び修理を回避することができる。
【0053】
固定倍率を有する立体視レンズセットは、特定の拡大レベル又は焦点距離に設計されながらも、微細な集光のために設計された拡大レベルに微調整を行うことを可能にする構成要素を含む、立体視レンズセットを指すと理解されるべきである。従って、第１及び第２の立体視レンズセットの各々は、異なる固定拡大レベルに設計されるが、第１及び第２の立体視レンズセットは、微細な集光を可能にするために固定拡大レベルに微調整を行うことを可能にする特定の構成要素をそれぞれ含み得る。
【0054】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、それぞれ異なる固定拡大レベルに関連する複数の立体視レンズセットを含む撮像装置６００の斜視図、左側面図及び右側面図を示す。いくつかの実施形態では、撮像装置６００は、微細手術環境５００などの微細手術環境で実装され得る。より具体的には、いくつかの実施形態では、撮像装置６００は、微細手術環境５００で立体視覚化カメラ３００に取って代わるように構成される。
【0055】
図示されるように、撮像装置６００は、光学要素及び信号処理回路を囲むように構成されたハウジング６０１を含む。更に、図示されるように、撮像装置６００は、図４に図示される標的手術部位４００の一例であり得る標的手術部位６０３からの光を受け取るように構成された第１の立体視レンズセットを含む。いくつかの実施形態では、標的手術部位６０３は、患者の眼に関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、受け取られた光は、光源６１０によって生成され得る。例えば、光源６１０は、標的手術部位６０３に光を放射するように構成され得る。いくつかの実施形態では、光源６１０は、図４に図示される光源４０８Ａ～４０８Ｃの１つ以上の一例であり得る。
【0056】
図示されるように、第１の立体視レンズセットは、少なくとも第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂを含み得る。示されるように、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂは、第１の左光路６１２Ａ及び第１の右光路６１２Ｂなど、それぞれの第１の平行な左及び右の光路を画定する。第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂは、標的手術部位６０３のわずかに異なる視点からの光を受け取るように構成され、標的手術部位６０３の立体視を提供する。
【0057】
更に、示されるように、撮像装置６００は、光源６１０によって生成された標的手術部位からの追加の光を受け取るように構成された第２の立体視レンズセットも含む。例えば、第２の立体視レンズセットは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ及び第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂを含み得る。示されるように、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ及び第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂは、第２の左光路６１４Ａ及び第２の右光路６１４Ｂなど、それぞれの第２の平行な左及び右の光路を画定する。第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂと同様に、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ及び第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂは、わずかに異なる角度で標的手術部位６０３からの光を受け取るように構成され、標的手術部位６０３の別の立体視を提供する。
【0058】
更に、いくつかの実施形態では、第１のレンズセットの第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂは、第１の固定拡大レベルに従って標的手術部位６０３から受け取られた光を拡大するように構成された固定焦点距離レンズの第１のセットを含む。より具体的には、示されるように、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａは、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａを含み、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂは、第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂを含む。固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び６０６Ｂの各々は、第１の固定拡大レベルに従って標的手術部位６０３から受け取られた光を拡大するように構成される。いくつかの実施形態では、第１の固定拡大レベルは、固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び６０６Ｂに関連する焦点距離に依存し得、標的手術部位６０３の第１の視野を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び６０６Ｂの第１の固定拡大レベルは、標的手術部位６０３の微細な詳細を示す狭い視野を提供することができる。固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び６０６Ｂが固定拡大レベルに関連付けられるため、撮像装置６００は、標的手術部位の狭い視野を達成するために可動部分（例えば、モータ、レールなど）を必要としない場合がある。固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び６０６Ｂは、第１の固定拡大レベル又は焦点距離に対して設計されるが、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂは、微細な集光を可能にするために第１の固定拡大レベルに微調整を行うことを可能にする特定の構成要素をそれぞれ含み得ることが理解されるべきである。
【0059】
更に、いくつかの実施形態では、第２のレンズセットの第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ及び第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂは、第１の固定拡大レベルと異なる第２の固定拡大レベルに従い、標的手術部位６０３から受け取られた追加の光を拡大するように構成された固定焦点距離レンズの第２のセットを含む。より具体的には、示されるように、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａは、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａを含み、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂは、第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂを含む。固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び６０８Ｂの各々は、第２の固定拡大レベルに従って標的手術部位６０３から受け取られた光を拡大するように構成される。いくつかの実施形態では、第２の固定拡大レベルは、固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び６０８Ｂに関連する焦点距離に依存し得、標的手術部位６０３の第２の視野を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び６０８Ｂの第２の固定拡大レベルは、標的手術部位６０３のより大きい／より広い詳細を示す「全体像」又は広い視野を提供することができる。固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び６０８Ｂが固定拡大レベルに関連付けられるため、撮像装置６００は、標的手術部位の「全体像」／広い視野を達成するために可動部品（例えば、モータ、レールなど）を必要としない場合がある。固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び６０８Ｂは、第２の固定拡大レベルに対して設計されるが、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ及び第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂは、微細な集光を可能にするために第２の固定拡大レベルに微調整を行うことを可能にする特定の構成要素をそれぞれ含み得ることが理解されるべきである。
【0060】
更に、撮像装置６００は、第１の複数のダイクロイックミラーと、第２の複数のダイクロイックミラーとを含み得る。図６Ｂに示されるように、第１の複数のダイクロイックミラーは、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａに関連する第１の左ダイクロイックミラー６１６Ａを含み得る。更に、図６Ｃに示されるように、第１の複数のダイクロイックミラーは、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂに関連する第１の右ダイクロイックミラー６１６Ｂを含み得る。更に、図６Ｂに示されるように、第２の複数のダイクロイックミラーは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａに関連する第２の左ダイクロイックミラー６１８Ａを含み得る。更に、図６Ｃに示されるように、第２の複数のダイクロイックミラーは、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂに関連する第２の右ダイクロイックミラー６１８Ｂを含み得る。
【0061】
いくつかの実施形態では、第１の複数のダイクロイックミラーは、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ及び第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂから受け取られた光を撮像装置６００の第１の複数の画像センサに方向付けるように構成される。例えば、第１の複数の画像センサは、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａに関連する第１の左画像センサ６２０Ａと、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂに関連する第１の右画像センサ６２０Ｂとを含み得る。従って、第１の左ダイクロイックミラー６１６Ａ及び第１の右ダイクロイックミラー６１６Ｂは、第１の平行な左及び右の光路に沿って（例えば、第１の左光路６１２Ａ及び第１の右光路６１２Ｂに沿って）、受け取られた光を第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂにそれぞれ方向付けるように構成され得る。
【0062】
更に、第２の複数のダイクロイックミラーは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ及び第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂから受け取られた追加の光を撮像装置６００の第２の複数の画像センサに方向付けるように構成される。例えば、第２の複数の画像センサは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａに関連する第２の左画像センサ６２２Ａと、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂに関連する第２の右画像センサ６２２Ｂとを含み得る。従って、第２の左ダイクロイックミラー６１８Ａ及び第２の右ダイクロイックミラー６１８Ｂは、第２の平行な左及び右の光路に沿って（例えば、第２の左光路６１４Ａ及び第２の右光路６１４Ｂに沿って）、受け取られた追加の光を第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂにそれぞれ方向付けるように構成され得る。
【0063】
態様によれば、第１の複数の画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂ）は、第１の立体視レンズセットを通過して、第１の左ダイクロイックミラー６１６Ａ及び第１の右ダイクロイックミラー６１６Ｂによってそれぞれ方向付けられた後の光を受け取るように構成され得る。更に、第１の複数の画像センサの各画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂ）は、第１の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第１の画像データを生成するように構成され得る。例えば、第１の左画像センサ６２０Ａは、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａから受け取られた光に基づいて第１の左画像データを生成するように構成され得、第１の右画像センサ６２０Ｂは、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂから受け取られた光に基づいて第１の右画像データを生成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の画像データ（例えば、第１の左画像データ及び第１の右画像データ）は、標的手術部位６０３の微細な詳細を示す上述の狭い視野など、標的手術部位６０３の第１の視野の画像を提供することができる。
【0064】
同様に、第２の複数の画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂ）は、第２の立体視レンズセットを通過して、第２の左ダイクロイックミラー６１８Ａ及び第２の右ダイクロイックミラー６１８Ｂによってそれぞれ方向付けられた後の追加の光を受け取るように構成され得る。更に、第２の複数の画像センサの各画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂ）は、第２の立体視レンズセットから受け取られた追加の光に基づいて第２の画像データを生成するように構成され得る。例えば、第２の左画像センサ６２２Ａは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａから受け取られた追加の光に基づいて第２の左画像データを生成するように構成され得、第２の右画像センサ６２２Ｂは、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂから受け取られた追加の光に基づいて第２の右画像データを生成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第２の画像データ（例えば、第２の左画像データ及び第２の右画像データ）は、上述の標的手術部位６０３の「全体像」又は広い視野など、標的手術部位６０３の第２の視野の画像を提供することができる。
【0065】
以下により詳細に説明するように、対応する左及び右の画像センサからの画像データは、撮像装置６００の１つ以上のプロセッサにより、表示モニタ上に表示するための立体視ビデオデータに変換され得る。例えば、図７は、本開示の例示的な実施形態による、画像データを取得及び処理するための例示的な撮像装置６００のモジュールの図を示す。モジュールは、特定のハードウェア、コントローラ、プロセッサ、ドライバ及び／又はインターフェースによって実施される動作、方法、アルゴリズム、ルーチン及び／又はステップを例示するものであることが理解されるべきである。他の実施形態では、モジュールは、組み合わせられ、更に分割され、且つ／又は削除され得る。更に、モジュールの１つ以上（又はモジュールの一部）は、遠隔サーバ、コンピュータ及び／又は分散コンピューティング環境など、撮像装置６００の外部に提供され得る。
【0066】
図７に示される実施形態では、光学要素７０２は、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂ、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂ、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａ、第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂ、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａ、第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂ、光源６１０、第１の左ダイクロイックミラー６１６Ａ、第１の右ダイクロイックミラー６１６Ｂ、第２の左ダイクロイックミラー６１８Ａ、第２の右ダイクロイックミラー６１８Ｂ、第１の左画像センサ６２０Ａ、第１の右画像センサ６２０Ｂ、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂを含み得る。光学要素７０２（具体的には左及び右の画像センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２２Ａ及び６２２Ｂ）は、画像キャプチャモジュール７０４並びにモータ及び照明モジュール７０６に通信可能に結合される。画像キャプチャモジュール７０４は、情報処理モジュール７０８に通信可能に結合され、情報処理モジュール７０８は、外部に配置されたユーザ入力デバイス７１０及び１つ以上の表示モニタ７１２に通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の表示モニタは、図５に示される表示モニタ５１２及び／又は５１４の一例であり得る。
【0067】
例示的な画像キャプチャモジュール７０４は、左及び右の画像センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２２Ａ及び６２２Ｂから画像データを受信するように構成される。例えば、画像キャプチャモジュール７０４は、第１の左画像センサ６２０Ａから第１の左画像データを、第１の右画像センサ６２０Ｂから第１の右画像データを、第２の左画像センサ６２２Ａから第２の左画像データを、第２の右画像センサ６２２Ｂから第２の右画像データを受信するように構成され得る。画像キャプチャモジュール１４０４は、画像データをキャプチャするためのフレームレート及び露光時間などの画像記録特性を指定することもできる。
【0068】
例示的な照明モジュール７０６は、光源６１０を制御するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、照明モジュール７０６は、光源６１０を制御して標的手術部位６０３に光を放射するための１つ以上のドライバを含み得る。
【0069】
例示的な情報処理モジュール７０８は、表示のために画像データを処理するように構成される。例えば、情報処理モジュール７０８は、画像データに色補正を提供し、画像データから欠陥をフィルタリングし、且つ／又は立体視表示のために画像データをレンダリングすることができる。情報処理モジュール７０８は、光学要素に対して所定の調整を実施するように画像キャプチャモジュール７０４並びに／又はモータ及び照明モジュール７０６に指示を提供することにより、撮像装置６００を較正するための１つ以上の較正ルーチンを実施することもできる。情報処理モジュール７０８は、画像位置合わせを改善し、且つ／又はスプリアス視差を低減するために、画像キャプチャモジュール７０４並びに／又はモータ及び照明モジュール７０６に対するリアルタイム指示を更に決定及び提供することができる。
【0070】
いくつかの実施形態では、情報処理モジュール７０８は、第１の複数の画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂ）並びに第２の複数の画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂ）に通信可能に結合される１つ以上のプロセッサを含み得る。いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサは、１つ以上の表示モニタ７１２上に表示するために、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第１の左画像センサ６２０Ａによって生成された第１の左画像データと第１の右画像センサ６２０Ｂによって生成された第１の右画像データとを、第１の立体視ビデオデータに結合するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換することは、第１の左画像データ及び第１の右画像データの画素の行をインターリーブすることを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータは、第１の画像データに関して上述したように、標的手術部位６０３の狭い視野を表し、示し得る。
【0071】
更に、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、１つ以上の表示モニタ７１２上に表示するために、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第２の左画像センサ６２２Ａによって生成された第２の左画像データと第２の右画像センサ６２２Ｂによって生成された第２の右画像データとを、第２の立体視ビデオデータに結合するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換することは、第２の左画像データ及び第２の右画像データの画素の行をインターリーブすることを含み得る。いくつかの実施形態では、第２の立体視ビデオデータは、第２の画像データに関して上述したように、標的手術部位６０３の「全体像」又は広い視野を表し、示し得る。
【0072】
いくつかの実施形態では、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、１つ以上の表示モニタ７１２上に、一度に第１の立体視ビデオデータ又は第２の立体視ビデオデータの１つのみを表示するように構成され得る。他の実施形態では、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、１つ以上の表示モニタ７１２上に、第１の立体視ビデオデータを第２の立体視ビデオデータと同時に表示するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のプロセッサは、１つ以上の表示モニタ７１２上に第１の立体視ビデオデータと第２の立体視ビデオデータとをサイドバイサイドで表示することができる。このサイドバイサイド表示の一例を図８Ａに示す。例えば、図８Ａに示されるように、１つ以上のプロセッサは、（例えば、標的手術部位６０３の「全体像」又は広い視野に対応する）第１の立体視ビデオデータ８０２を、（例えば、標的手術部位６０３の狭い視野に対応する）第２の立体視ビデオデータ８０４の隣に表示することができる。
【0073】
特定の実施形態では、１つ以上のプロセッサは、ピクチャインピクチャ構成を使用して、１つ以上の表示モニタ７１２上に第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示することができる。このピクチャインピクチャ構成の一例を図８Ｂに示す。例えば、図８Ｂに示されるように、１つ以上のプロセッサは、（例えば、標的手術部位６０３の「全体像」又は広い視野に対応する）第１の立体視ビデオデータ８０２を、１つ以上の表示モニタの表示領域全体にわたって表示することができる。更に、１つ以上のプロセッサは、（例えば、標的手術部位６０３の狭い視野に対応する）第２の立体視ビデオデータ８０４を、第１の立体視ビデオデータ８０２内のフレーム内に表示することができる。
【0074】
例示的なユーザ入力デバイス７１０は、撮像装置６００の動作を変更するための指示を提供するコンピュータを含み得る。ユーザ入力デバイス７１０は、撮像装置６００のパラメータ及び／又は機能を選択するための制御装置も含み得る。いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイス７１０は、撮像装置６００のユーザが標的手術部位６０３の異なる拡大レベル及び視野間で切り替えるように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイス７１０は、撮像装置６００のユーザが、固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び６０６Ｂに関連する第１の固定拡大レベル（例えば、標的手術部位６０３の狭い視野）と、固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び６０８Ｂに関連する第２の固定拡大レベル（例えば、標的手術部位６０３の「全体像」／広い視野）との間で切り替えることを可能にし得る。
【0075】
撮像装置６００の固定焦点距離レンズ６０６Ａ、６０６Ｂ、６０８Ａ及び６０８Ｂは可動部品を有しないため、標的手術部位６０３の異なる視野（例えば、第１の立体視ビデオデータにおける狭い視野と第２の立体視ビデオデータにおける広い視野）は、ほぼ瞬時に交換され、１つ以上の表示モニタ７１２上に表示され得る。更に、いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイス７１０は、撮像装置６００のユーザが、図８Ａに示されるサイドバイサイド構成及び図８Ｂに示されるピクチャインピクチャ構成など、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータに関連する異なる表示構成間を切り替えることを可能にするようにも構成され得る。
【0076】
更に、いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイス７１０は、ユーザが異なる拡大レベル及び／又は表示構成を切り替えることを可能にする、撮像装置６００上のボタン又はフットペダルを含み得る。いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイス７１０は、情報処理モジュール１４０８にハードワイヤ接続され得る。追加的又は代替的に、ユーザ入力デバイス７１０は、情報処理モジュール１４０８に無線で又は光学的に通信可能に結合される。
【0077】
撮像装置６００は、各々が異なる固定拡大レベルに関連する第１の立体視レンズセット及び第２の立体視レンズセットを含むものとして上述したが、撮像装置は、各々が異なる固定拡大レベルに関連する任意の数（例えば、１つ、２つ、３つ又はそれを超える）の立体視レンズセットを含み得ることが理解されるべきである。更に、いくつかの実施形態では、第１の立体視レンズセットは、固定焦点距離レンズを含み、且つ固定拡大レベルに関連付けられる一方、第２の立体視レンズセットは、可動ズームレンズ（例えば、立体視覚化カメラ３００のズームレンズアセンブリ４１６の前方及び後方のズームレンズと同様）を含み、且つ調整可能な拡大レベルに関連付けられ得る。
【0078】
図９は、標的手術部位の異なる立体視ビデオデータを表示するための例示的なプロセス９００を示す。いくつかの実施形態では、異なる立体視ビデオデータは、標的手術部位の異なる視野及び拡大レベルに関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、プロセス９００は、撮像装置６００などの撮像装置又は光学要素７０２、画像キャプチャモジュール７０４、照明モジュール７０６、情報処理モジュール７０８、ユーザ入力デバイス７１０及び／若しくは１つ以上の表示モニタ７１２などの撮像装置６００内の１つ以上の構成要素によって実施され得る。
【0079】
プロセス９００は、９０２において、第１の立体視レンズセットを使用して標的手術部位（例えば、標的手術部位６０３）からの光を受け取ることで開始する。第１の立体視レンズセットは、図６Ａ～図６Ｃの第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂ、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び／又は第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂなどの１つ以上の構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、標的手術部位から受け取られた光は、光源（例えば、光源６１０）から放射された後に標的手術部位から反射された光の一部を指す。いくつかの実施形態では、標的手術部位からの光は、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂなどの第１の複数の画像センサによって受け取られ得る。
【0080】
プロセス９００は、９０４において、第２の立体視レンズセットを使用して標的手術部位からの追加の光を受け取ることで継続する。第２の立体視レンズセットは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂ、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び／又は第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂなどの１つ以上の構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、標的手術部位からの追加の光は、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂなどの第２の複数の画像センサによって受け取られ得る。
【0081】
プロセス９００は、９０６において、第１の立体視レンズセットを使用して受け取られた光及び第１の立体視レンズセットを使用して受け取られた追加の光にそれぞれ基づいて、第１の画像データ及び第２の画像データを生成することで継続する。例えば、いくつかの実施形態では、第１の複数の画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂ）は、第１の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて第１の画像データを生成するために使用され得る。更に、第２の複数の画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂ）は、第２の立体視レンズセットを使用して受け取られた追加の光に基づいて第１の画像データを生成するために使用され得る。
【0082】
プロセス９００は、９０８において、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換し、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換することで継続する。いくつかの実施形態では、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換し、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換するために使用され得る。いくつかの実施形態では、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換することは、第１の左画像センサ６２０Ａによって生成された第１の左画像データの画素の行を、第１の右画像センサ６２０Ｂによって生成された第１の右画像データでインターリーブすることを含み得る。同様に、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換することは、第２の左画像センサ６２２Ａによって生成された第２の左画像データの画素の行を、第２の右画像センサ６２２Ｂによって生成された第２の右画像データでインターリーブすることを含み得る。
【0083】
プロセス９００は、９１０において、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを、１つ以上の表示モニタ７１２などの表示モニタ上に表示することで継続する。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示モニタ上に表示することは、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサによって実施され得る。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示することは、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示モニタ上に同時に表示することを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示モニタ上に同時に表示することは、図８Ａに示されるように、サイドバイサイド構成を使用して第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示することを含み得る。他の実施形態では、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示モニタ上に同時に表示することは、図８Ｂに示されるように、ピクチャインピクチャ構成を使用して第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを同時に表示することを含み得る。
【0084】
いくつかの実施形態では、プロセス９００は、ユーザからの入力を受信することと、ユーザからの入力に基づいて、表示モニタ上に第１の立体視ビデオデータを表示することから、表示モニタ上に第２の立体視ビデオデータを表示することに切り替えることとを更に含み得る。
【0085】
複数の立体視カメラを含む撮像装置に関連する態様
特定の眼科手術では、標的手術部位６０３などの（例えば、患者の眼に関連する）標的手術部位を異なる視野角から見ることができることが重要である。例えば、網膜手術の後、外科医は、眼の周辺部で小さい網膜裂孔及び残存硝子体を探す必要がある。更に、白内障手術では、眼内レンズ（ＩＯＬ）が眼の被嚢の溝に配置されているかどうかを確認するために、外科医は、眼球の虹彩の縁部の下を見るために異なる視野角が必要をする場合がある。異なる視野角が重要な別のタイプの手術は、低侵襲緑内障手術である。低侵襲緑内障手術では、眼の海綿状網膜（例えば、角膜の基底部周辺に位置する眼の組織領域）を除去する際及び／又は眼内の液体が適切に排出されることを可能にするように角膜の周囲にステントを配置する際、外科医は、異なる視野角を必要とする場合がある。
特定の眼科手術では、標的手術部位６０３などの（例えば、患者の眼に関連する）標的手術部位を異なる視野角から見ることができることが重要である。例えば、網膜手術の後、外科医は、眼の周辺部で小さい網膜裂孔及び残存硝子体を探す必要がある。更に、白内障手術では、眼内レンズ（ＩＯＬ）が眼の被嚢の溝に配置されているかどうかを確認するために、外科医は、眼球の虹彩の縁部の下を見るために異なる視野角が必要をする場合がある。異なる視野角が重要な別のタイプの手術は、低侵襲緑内障手術である。低侵襲緑内障手術では、眼の海綿状網膜（例えば、角膜の基底部周辺に位置する眼の組織領域）を除去する際及び／又は眼内の液体が適切に排出されることを可能にするように角膜の周囲にステントを配置する際、外科医は、異なる視野角を必要とする場合がある。
【0086】
これらの異なる視野角は、従来の技術及び標的手術部位の真上に位置付けられたカメラを含む手術用顕微鏡を使用して達成され得る。例えば、このような異なる視野角を達成する１つの方法は、強膜陥凹として知られる技術である。強膜陥凹では、強膜減圧器の先端を、眼球と眼窩との間に挿入することを伴う。プローブが占めるスペースが網膜を内向きに変位させ、仰角を作成する。この技術により、網膜病変と周囲の網膜組織との間のコントラストが強調され、真上に位置付けられたカメラを関して網膜の周辺部を見ることを可能にする。異なる視野角を達成する別の方法は、患者の頭部をわずかに移動させることである。極端な場合、間接検眼鏡レンズに接続されたヘッドセットを使用して、これらの異なるビューを得ることができる。
【0087】
これらの伝統的な技術は、標的手術部位の異なる視野角を達成することができ得るが、これらの技術は理想的ではなく、特定の欠点を有する。例えば、強膜陥凹は、患者の眼に外傷を引き起こし、回復には時間がかかり、更なる痛みを伴う可能性がある。加えて、強膜陥凹は、外科医のワークフローにおける別のステップであり、手術時間の延長及び効率の低下をもたらす。更に、患者の頭部を移動させることは、患者にとっても危険であり、通常のワークフローを中断する。更に、患者の頭部を戻した後、患者の眼が同じ場所にあることになる保証はなく、再びワークフローを中断し、手術用顕微鏡を移動させなければならない位置合わせの問題を引き起こす。
【0088】
標的手術部位の異なるビューを達成するための新しい技術では、標的へのロック機能を有する軌道カメラを含む手術用顕微鏡を使用することを伴う。例えば、これらのタイプの手術用顕微鏡では、カメラは、標的手術部位の上方に位置付けられ、標的手術部位の異なるビューを得るために、標的手術部位の周囲の異なる軌道位置まで自由に移動することができる。更に、この移動を容易にするために、標的へのロック機能により、新しい軌道位置まで移動する間に、カメラを標的手術部位にロックオンすることを可能にするため、患者を再配置すべき必要がない。しかしながら、これらのタイプの手術用顕微鏡は、高価であり、嵩張るコントローラボックスを有するため、より大きいカートが必要となり、手術室の占有面積も大きくなる。更に、標的手術部位の異なるビューが必要な場合、外科医は、手術用顕微鏡のカメラが新しい位置まで移動するのを依然として待つ必要があり、これにより手術のワークフローを中断し、手術時間が長くなる結果となる。加えて、このタイプの移動を容易にする部品は、高価であり、故障しやすく、複雑で費用のかかる修理並びに長い期間にわたる使用機会の損失につながる。
【0089】
従って、本開示の態様は、標的手術部位の上方の異なる軌道位置に取り付けられた複数のカメラヘッドを含む、眼科用撮像装置を提供する。複数のカメラヘッドの各カメラヘッドは、標的手術部位の異なる視野角を提供するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、眼科用撮像装置は、標的手術部位の上方の第１の軌道位置に配置される第１のカメラヘッドを含み得る。第１の軌道位置は、標的手術部位の真上であり得、第１のカメラヘッドが標的手術部位の第１の視野角を提供することを可能にする。更に、いくつかの実施形態では、眼科用撮像装置は、標的手術部位の上方の追加の軌道位置に配置された少なくとも１つの追加のカメラヘッドを含み得る。いくつかの実施形態では、この追加の軌道位置は、第１の軌道位置に対して横方向に配置され得、追加のカメラが、第１の視野角と異なる標的手術部位の第２の視野角を提供することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、第１の視野角は、標的手術部位の前面ビューを提供する一方、第２の視野角は、標的手術部位の周辺ビューを提供することができる。
【0090】
いくつかの実施形態では、標的手術部位のこれらの異なる視野角は、表示モニタ上で外科医に同時に表示され得る。いくつかの実施形態では、これらの異なる視野は、ピクチャインピクチャ（ＰＩＰ）構成を使用して又はサイドバイサイドで表示され得る。いくつかの実施形態では、これらの異なる視野角は、表示モニタ上で外科医に個別に又は順次表示され得る。そのような実施形態では、外科医は、ボタンを押下すると、異なる視野角間をほぼ瞬時に切り替えることができ得る。
【0091】
標的手術部位の異なる視野角に関連する複数のカメラヘッドを提供し、且つこれらの異なる視野角に対応する標的手術部位の異なる視野を（例えば、同時に又は個別であるが、ボタンの押下を介して瞬時に切り替え可能に）表示することにより、外科医は、標的手術部位の周辺ビューを得るために患者の頭部を移動させるために手術を一時停止する必要がないか、又は患者の頭部を後ろに移動させる際に位置合わせの問題を修正する必要がない。外科医が強膜陥凹を実施する必要もなく、強膜陥凹に関連する患者に対する追加の外傷の可能性を排除する。
【0092】
更に、これらの異なる視野角は標的手術部位の上方の異なる軌道位置に取り付けられた複数のカメラヘッドによって提供されるため、外科医は、特定の手術用顕微鏡の単一のカメラヘッドが標的にロックオンするのを待ち、標的手術部位の異なるビューを得るために新しい位置に物理的に移動するために、手術を一時停止する必要がない場合がある。更に、標的手術部位の上方の異なる軌道位置に取り付けられた複数のカメラヘッドを提供することにより、これらの特定の手術用顕微鏡の単一のカメラの物理的な移動を容易にする部品の必要性を排除し、製造費用並びにそのような可動部品の複雑で費用のかかる修理を回避する。
【0093】
図１０は、各々が標的手術部位６０３などの標的手術部位の異なる視野角を提供する、複数のカメラヘッドを含む眼科用撮像装置１０００の前面ビューを示す。いくつかの実施形態では、眼科用撮像装置１０００は、微細手術環境５００などの微細手術環境で実施され得る。より具体的には、いくつかの実施形態では、眼科用撮像装置１０００は、微細手術環境５００で立体視覚化カメラ３００に取って代わるように構成される。
【0094】
いくつかの実施形態では、示されるように、眼科用撮像装置１０００は、第１のカメラヘッド１００２Ａと、第２のカメラヘッド１００２Ｂと、第３のカメラヘッド１００２Ｃとを含む。第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ及び第３のカメラヘッド１００２Ｃの各々は、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示される撮像装置６００の一例であり得る。従って、標的手術部位６０３の異なる視野角を提供することに加えて、第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ及び第３のカメラヘッド１００２Ｃの各々は、（例えば、異なる固定焦点距離レンズを介して）複数の異なる固定拡大レベルを提供することも可能であり得、その結果、上述の狭い視野角及び広い／「全体像」視野角など、標的手術部位６０３の異なる視野角を提供することができる。図１０に示される前面ビューは、図６Ａに示される前側を真正面から見た視点からのものである。
【0095】
いくつかの実施形態では、第１のカメラヘッド１００２Ａは、少なくとも１つの立体視レンズセットを含み、この立体視レンズセットは、標的手術部位６０３からの光を受け取り、且つ標的手術部位６０３の第１の視野角１００６Ａを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、第２のカメラヘッド１００２Ｂは、少なくとも１つの他の立体視レンズセットを含み、この立体視レンズセットは、標的手術部位６０３からの光を受け取り、且つ標的手術部位６０３の第２の視野角１００６Ｂを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの立体視レンズセットは、第１の立体視レンズセット及び第２の立体視レンズセットを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、第３の立体視レンズセット及び第４の立体視レンズセットを含む。
【0096】
いくつかの実施形態では、第１の立体視レンズセットは、それぞれの第１の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第１の左レンズ鏡筒（例えば、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ）及び第１の右レンズ鏡筒（例えば、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂ）を含む。更に、いくつかの実施形態では、第１の左レンズ鏡筒及び第１の右レンズ鏡筒の各々は、第１の固定拡大レベルに従い、受け取られた光を拡大するように構成された第１の固定焦点距離レンズ（例えば、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂ）を含む。
【0097】
いくつかの実施形態では、第２の立体視レンズセットは、それぞれの第２の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第２の左レンズ鏡筒（例えば、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ）及び第２の右レンズ鏡筒（例えば、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂ）を含む。更に、いくつかの実施形態では、第２の左レンズ鏡筒及び第２の右レンズ鏡筒の各々は、第１の固定拡大レベルと異なる第２の固定拡大レベルに従い、受け取られた追加の光を拡大するように構成された第２の固定焦点距離レンズ（例えば、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂ）を含む。
【0098】
いくつかの実施形態では、第１のカメラヘッド１００２Ａは、第１の立体視レンズセットを通過した後の光を受け取るように構成された第１の複数の画像センサを更に含む。第１の複数の画像センサは、第１の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第１の左画像データを生成するように構成された第１の左画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ）を含む。いくつかの実施形態では、第１の左画像データは、第１の視野角１００６Ａの視点からの標的手術部位６０３の画像データを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の左画像センサは、第１の左レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。第１の複数の画像センサは、第１の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第１の右画像データを生成するように構成された第１の右画像センサ（例えば、第１の右画像センサ６２０Ｂ）も含む。いくつかの実施形態では、第１の右画像データは、第１の視野角１００６Ａの視点からの標的手術部位６０３の画像データを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の右画像センサは、第１の右レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。
【0099】
更に、第１のカメラヘッド１００２Ａは、第２の立体視レンズセットを通過した後の光を受け取るように構成された第２の複数の画像センサを含む。第２の複数の画像センサは、第２の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第２の左画像データを生成するように構成された第２の左画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ）を含む。いくつかの実施形態では、第２の左画像センサは、第２の左レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。更に、第２の複数の画像センサは、第２の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第２の右画像データを生成するように構成された第２の右画像センサ（例えば、第２の右画像センサ６２２Ｂ）を含む。いくつかの実施形態では、第２の右画像センサは、第２の右レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。
【0100】
更に、第１のカメラヘッド１００２Ａは、第１の複数の画像センサ及び第２の複数の画像センサに通信可能に結合された第１のプロセッサ（例えば、情報処理モジュール７０８）を含む。第１のプロセッサは、第１の左画像データ及び第１の右画像データを、表示モニタ（例えば、表示モニタ７１２）上に表示するための第１の立体視ビデオデータに変換するように構成される。更に、第１のプロセッサは、第２の左画像データ及び第２の右画像データを、表示モニタ上に表示するための第２の立体視ビデオデータに変換するように構成される。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータは、第１の視野角１００６Ａの視点からの標的手術部位６０３のビデオデータを含み得る。
【0101】
上記のように、いくつかの実施形態では、第２のカメラヘッド１００２Ｂの少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、第３の立体視レンズセット及び第４の立体視レンズセットを含む。
【0102】
いくつかの実施形態では、第３の立体視レンズセットは、それぞれの第３の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第３の左レンズ鏡筒（例えば、第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ）及び第３の右レンズ鏡筒（例えば、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂ）を含む。更に、いくつかの実施形態では、第３の左レンズ鏡筒及び第３の右レンズ鏡筒の各々は、第１の固定拡大レベルに従い、受け取られた光を拡大するように構成された第３の固定焦点距離レンズ（例えば、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂ）を含む。
【0103】
いくつかの実施形態では、第２の立体視レンズセットは、それぞれの第４の平行な左及び右の光路を画定する少なくとも第４の左レンズ鏡筒（例えば、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ）及び第４の右レンズ鏡筒（例えば、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂ）を含む。更に、いくつかの実施形態では、第４の左レンズ鏡筒及び第２の右レンズ鏡筒の各々は、第１の固定拡大レベルと異なる第２の固定拡大レベルに従い、受け取られた追加の光を拡大するように構成された第４の固定焦点距離レンズ（例えば、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂ）を含む。
【0104】
いくつかの実施形態では、第２のカメラヘッド１００２Ｂは、第３の立体視レンズセットを通過した後の光を受け取るように構成された第３の複数の画像センサを更に含む。第３の複数の画像センサは、第３の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第３の左画像データを生成するように構成された第３の左画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ）を含む。いくつかの実施形態では、第３の左画像データは、第２の視野角１００６Ｂの視点からの標的手術部位６０３の画像データを含み得る。いくつかの実施形態では、第３の左画像センサは、第３の左レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。第３の複数の画像センサは、第３の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第３の右画像データを生成するように構成された第３の右画像センサ（例えば、第１の右画像センサ６２０Ｂ）も含む。いくつかの実施形態では、第４の左画像データは、第２の視野角１００６Ｂの視点からの標的手術部位６０３の画像データを含み得る。いくつかの実施形態では、第３の右画像センサは、第３の右レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。
【0105】
更に、第２のカメラヘッド１００２Ｂは、第４の立体視レンズセットを通過した後の光を受け取るように構成された第４の複数の画像センサを含む。第４の複数の画像センサは、第４の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第４の左画像データを生成するように構成された第４の左画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ）を含む。いくつかの実施形態では、第４の左画像センサは、第４の左レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。更に、第４の複数の画像センサは、第４の立体視レンズセットから受け取られた光に基づいて第４の右画像データを生成するように構成された第４の右画像センサ（例えば、第２の右画像センサ６２２Ｂ）を含む。いくつかの実施形態では、第４の右画像センサは、第４の右レンズ鏡筒からの光を受け取るように構成される。
【0106】
更に、第２のカメラヘッド１００２Ｂは、第３の複数の画像センサ及び第４の複数の画像センサに通信可能に結合された第２のプロセッサ（例えば、情報処理モジュール７０８）を含む。第２のプロセッサは、第３の左画像データ及び第３の右画像データを、表示モニタ（例えば、表示モニタ７１２）上に表示するための第３の立体視ビデオデータに変換するように構成される。更に、第２のプロセッサは、第４の左画像データ及び第４の右画像データを、表示モニタ上に表示するための第４の立体視ビデオデータに変換するように構成される。いくつかの実施形態では、第３の立体視ビデオデータ及び第４の立体視ビデオデータは、第２の視野角１００６Ｂの視点からの標的手術部位６０３のビデオデータを含み得る。
【0107】
第３のカメラヘッド１００２Ｃは、第１のカメラヘッド１００２Ａ及び第２のカメラヘッド１００２Ｂと同じであり得るため、本明細書では、光学要素（例えば、レンズ鏡筒、固定焦点距離レンズなど）及び信号処理要素（例えば、プロセッサ、画像センサなど）に関する説明は、省略される。更に、第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ及び第３のカメラヘッド１００２Ｃの全ては、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示される撮像装置６００の一例であるため、これらのカメラヘッドの光学要素及び信号処理要素に関する更なる詳細は、上記の撮像装置６００の説明に見出すことができる。
【0108】
しかしながら、いくつかの実施形態では、第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ及び第３のカメラヘッド１００２Ｃは、それぞれ異なるタイプのカメラヘッドであり得る一方、依然として、標的手術部位の異なる視野角（例えば、視野角１００６Ａ～１００６Ｃ）を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、第１のカメラヘッド１００２Ａは、各々が異なる固定拡大レベルに関連する、複数の立体視レンズセット（例えば、第１の立体視レンズセット及び第２の立体視レンズセット）を含む、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｂに示される撮像装置６００の一例であり得る。いくつかの実施形態では、第２のカメラヘッド１００２Ｂは、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｂに示される撮像装置６００と同様であり得るが、１つの立体視レンズセット（例えば、固定拡大レベルに関連する第１の立体視レンズセット）のみを含む。更に、いくつかの実施形態では、第３のカメラヘッド１００２Ｃは、異なる拡大レベルを達成するために、ズームレンズアセンブリ４１６内の前方及び後方のズームレンズを移動させることを伴う、図３～図４に示される立体視覚化カメラ３００の一例であり得る。
【0109】
示されるように、第１のカメラヘッド１００２Ａは、標的手術部位６０３の真上の第１の軌道位置１００４Ａに取り付けられる。第２のカメラヘッド１００２Ｂは、第１のカメラヘッド１００２Ａの第１の軌道位置１００４Ａの左側で、標的手術部位６０３の上方の第２の軌道位置１００４Ｂに横方向に取り付けられる。更に、第３のカメラヘッド１００２Ｃは、第１のカメラヘッド１００２Ａの第１の軌道位置１００４Ａの右側で、標的手術部位６０３の上方の第３の軌道位置１００４Ｃに横方向に取り付けられる。
【0110】
示されるように、第１のカメラヘッド１００２Ａの第１の軌道位置１００４Ａは、標的手術部位６０３の第１の視野角１００６Ａを提供する。第２のカメラヘッド１００２Ｂの第２の軌道位置１００４Ｂは、第１の視野角１００６Ａと異なる標的手術部位６０３の第２の視野角１００６Ｂを提供する。更に、第３のカメラヘッド１００２Ｃの第３の軌道位置１００４Ｃは、第１の視野角１００６Ａ及び第２の視野角１００６Ｂと異なる標的手術部位６０３の第３の視野角１００６Ｃを提供する。
【0111】
第１のカメラヘッド１００２Ａに関連する第１の視野角は、標的手術部位の前面ビューを提供し、第２のカメラヘッド１００２Ｂに関連する第２の視野角は、標的手術部位６０３の第１の周辺ビューを提供する。同様に、第３のカメラヘッド１００２Ｃに関連する第３の視野角は、標的手術部位６０３の第２の周辺ビューを提供する。従って、複数のカメラヘッド（例えば、第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ及び第３のカメラヘッド１００２Ｃ）を含むことにより、眼科用撮像装置１０００は、標的手術部位６０３の異なるビューを提供することができ、これは、特定のタイプの眼科処置中に特に有用である。
【0112】
例えば、上記のように、網膜手術中、外科医は、患者の眼の周辺部で小さい網膜裂孔及び残存硝子体を探す必要がある。これを達成する１つの方法は強膜陥凹であり、これは、強膜減圧器の先端を眼球と眼窩との間に挿入し、網膜を内向きに変位させ、眼の周辺部を見ることができるように隆起を作成することを伴う。上記のように、強膜陥凹は、理想的ではなく、患者に対して更なる外傷を引き起こす可能性がある。
【0113】
眼科用撮像装置１０００は、強膜陥凹の必要性を回避するのに役立つ。例えば、網膜手術中、外科医は、第１のカメラヘッド１００２Ａの第１の視野角を介して患者の眼の前面ビューを見ることができるだけでなく、小さい網膜裂孔又は残存硝子体が存在するかどうかを判定するために、第２のカメラヘッド１００ＢＡ及び／又は第３のカメラヘッド１００２Ｃによって提供される異なる視野角間で切り替えて患者の眼の周辺ビューも見ることができる。
【0114】
いくつかの実施形態では、上述のように、標的手術部位６０３の異なる拡大レベル及び視野間で表示及び切り替えができることに加えて、眼科用撮像装置１０００は、外科医が、標的手術部位６０３の異なる視野角に関連するビデオデータ間で表示及び切り替えできることを可能にし得る。第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ及び第３のカメラヘッド１００２Ｃは、撮像装置６００の一例であるため、異なる視野角に関連するビデオデータ間の表示及び切り替えに関する以下の説明は、画像データを取得及び処理するための撮像装置６００の異なるモジュールを示す図７に関連して行われることになる。
【0115】
例えば、いくつかの実施形態では、図７に示される情報処理モジュールの１つ以上のプロセッサは、第１の視野角１００６Ａに関連する立体視ビデオデータ（例えば、第１の立体視ビデオデータ及び／又は第２の立体視ビデオデータ）のみを、１つ以上の表示モニタ７１２上に表示するように構成され得る。いくつかの実施形態では、図７に示される情報処理モジュール７０８は、第２の視野角１００６Ｂに関連する立体視ビデオデータ（例えば、第３の立体視ビデオデータ及び／又は第４の立体視ビデオデータ）のみを、１つ以上の表示モニタ７１２上に表示するように構成され得る。
【0116】
いくつかの実施形態では、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、第１の視野角１００６Ａに関連する立体視ビデオデータ（例えば、第１の立体視ビデオデータ及び／又は第２の立体視ビデオデータ）を、第２の視野角１００６Ｂに関連する立体視ビデオデータ（例えば、第３の立体視ビデオデータ及び／又は第４の立体視ビデオデータ）と同時に、１つ以上の表示モニタ７１２上に表示するように構成され得る。例えば、場合により、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、第１の視野角１００６Ａに関連する第１の立体視ビデオデータを、第２の視野角１００６Ｂに関連する第３の立体視ビデオデータと同時に表示することができる。一般に、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、第１の立体視ビデオデータ、第２の立体視ビデオデータ、第３の立体視ビデオデータ及び第４の立体視ビデオデータの異なる組み合わせを１つ以上の表示モニタ７１２上に表示するように構成され得る。場合により、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサは、（例えば、図８Ａに示されるものと同様の）サイドバイサイド構成又は（例えば、図８Ｂに示されるものと同様の）ピクチャインピクチャ構成を使用して、これらの異なる視野角に関連する立体視ビデオデータを表示することができる。
【0117】
図１１は、標的手術部位の立体視ビデオデータを表示するための例示的なプロセス１１００を示す。いくつかの実施形態では、異なる立体視ビデオデータは、標的手術部位の異なる視野角に関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、プロセス１１００は、複数のカメラヘッド（例えば、第１のカメラヘッド１００２Ａ、第２のカメラヘッド１００２Ｂ又は第３のカメラヘッド１００２Ｃの２つ以上）を含む、図１０に示される眼科用撮像装置１０００などの撮像装置によって実施され得る。場合により、プロセス１１００は、光学要素７０２、画像キャプチャモジュール７０４、照明モジュール７０６、情報処理モジュール７０８、ユーザ入力デバイス７１０及び／又は図７に示される１つ以上の表示モニタ７１２など、これらのカメラヘッドのいずれかの１つ以上の構成要素によって実施され得る。
【0118】
プロセス１１００は、１１０２において、第１のカメラヘッド（例えば、第１のカメラヘッド１００２Ａ）の少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して、患者の眼に関連する標的手術部位（例えば、標的手術部位６０３）からの光を受け取ることで開始する。いくつかの実施形態では、第１のカメラヘッドは、標的手術部位の上方の第１の軌道位置（例えば、第１の軌道位置１００４Ａ）に取り付けられる。更に、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの立体視レンズセットは、標的手術部位の第１の視野角（例えば、第１の視野角１００６Ａ）を提供する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの立体視レンズセットは、第１の立体視レンズセット及び第２の立体視レンズセットを含む。
【0119】
いくつかの実施形態では、第１の立体視レンズセットは、図６Ａ～図６Ｃの第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂ、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び／又は第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂなどの１つ以上の構成要素を含み得る。更に、いくつかの実施形態では、第２の立体視レンズセットは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂ、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び／又は第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂなどの１つ以上の構成要素を含み得る。
【0120】
いくつかの実施形態では、標的手術部位から受け取られた光は、光源（例えば、光源６１０）から放射された後に標的手術部位から反射された光の一部を指す。いくつかの実施形態では、標的手術部位からの光は、第１の左画像センサ６２０Ａ、第１の右画像センサ６２０Ｂ、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂなどの第１の複数の画像センサ及び第２の複数の画像センサによって受け取られ得る。
【0121】
プロセスは、１１０４において、第２のカメラヘッド（例えば、第２のカメラヘッド１００２Ｂ）の少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して標的手術部位からの光を受け取ることで継続する。いくつかの実施形態では、第２のカメラヘッドは、第１の軌道位置と異なる、標的手術部位の上方の第２の軌道位置（例えば、第２の軌道位置１００４Ｂ）に取り付けられる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、標的手術部位の第１の視野角と異なる標的手術部位の第２の視野角（例えば、第２の視野角１００６Ｂ）を提供する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの他の立体視レンズセットは、第３の立体視レンズセット及び第４の立体視レンズセットを含む。
【0122】
いくつかの実施形態では、第３の立体視レンズセットは、図６Ａ～図６Ｃの第１の左レンズ鏡筒６０２Ａ、第１の右レンズ鏡筒６０２Ｂ、第１の左固定焦点距離レンズ６０６Ａ及び／又は第１の右固定焦点距離レンズ６０６Ｂなどの１つ以上の構成要素を含み得る。更に、いくつかの実施形態では、第４の立体視レンズセットは、第２の左レンズ鏡筒６０４Ａ、第２の右レンズ鏡筒６０４Ｂ、第２の左固定焦点距離レンズ６０８Ａ及び／又は第２の右固定焦点距離レンズ６０８Ｂなどの１つ以上の構成要素を含み得る。
【0123】
プロセス１１００は、１１０６において、少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて画像データを生成することで継続する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて画像データを生成することは、第１の立体視レンズセットを使用して受け取られた光及び第２の立体視レンズセットを使用して受け取られた光にそれぞれ基づいて、第１の画像データ及び第２の画像データを生成することを含む。例えば、いくつかの実施形態では、第１の複数の画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂ）は、第１の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて第１の左画像データ及び第１の右画像データを生成することによって第１の画像データを生成するために使用され得る。更に、第２の複数の画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂ）は、第２の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて第２の左画像データ及び第２の左画像データを生成することによって第２の画像データを生成するために使用され得る。
【0124】
プロセス１１００は、１１０８において、少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて追加の画像データを生成することで継続する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの他の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて追加の画像データを生成することは、第３の立体視レンズセットを使用して受け取られた光及び第４の立体視レンズセットを使用して受け取られた光にそれぞれ基づいて、第３の画像データ及び第４の画像データを生成することを含む。例えば、いくつかの実施形態では、第３の複数の画像センサ（例えば、第１の左画像センサ６２０Ａ及び第１の右画像センサ６２０Ｂ）は、第３の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて第３の左画像データ及び第３の右画像データを生成することによって第３の画像データを生成するために使用され得る。更に、第４の複数の画像センサ（例えば、第２の左画像センサ６２２Ａ及び第２の右画像センサ６２２Ｂ）は、第４の立体視レンズセットを使用して受け取られた光に基づいて第４の左画像データ及び第４の左画像データを生成することによって第４の画像データを生成するために使用され得る。
【0125】
プロセス１１００は、１１１０において、画像データを立体視ビデオデータに変換し、且つ追加の画像データを追加の立体視ビデオデータに変換することで継続する。例えば、いくつかの実施形態では、画像データを立体視ビデオデータに変換し、且つ追加の画像データを追加の立体視ビデオデータに変換することは、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換し、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換し、第３の画像データを第３の立体視ビデオデータに変換し、且つ第４の画像データを第４の立体視ビデオデータに変換することを含む。
【0126】
いくつかの実施形態では、第１の画像データを第１の立体視ビデオデータに変換することは、第１の左画像センサによって生成された第１の左画像データの画素の行を、第１の右画像センサによって生成された第１の右画像データでインターリーブすることを含み得る。同様に、第２の画像データを第２の立体視ビデオデータに変換することは、第２の左画像センサによって生成された第２の左画像データの画素の行を、第２の右画像センサによって生成された第２の右画像データでインターリーブすることを伴い得る。更に、第３の画像データを第３の立体視ビデオデータに変換することは、第３の左画像センサによって生成された第３の左画像データの画素の行を、第３の右画像センサによって生成された第３の右画像データでインターリーブすることを伴い得る。同様に、第４の画像データを第４の立体視ビデオデータに変換することは、第４の左画像センサによって生成された第４の左画像データの画素の行を、第４の右画像センサによって生成された第４の右画像データでインターリーブすることを伴い得る。
【0127】
プロセス１１００は、１１１２において、立体視ビデオデータ又は追加の立体視ビデオデータの少なくとも１つを１つ以上の表示モニタ７１２などの表示モニタ上に表示することで継続する。いくつかの実施形態では、立体視ビデオデータ又は追加の立体視ビデオデータの少なくとも１つを表示することは、第１の立体視ビデオデータ、第２の立体視ビデオデータ、第３の立体視ビデオデータ又は第４の立体視ビデオデータの少なくとも２つを表示モニタ上に表示することを含む。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ、第２の立体視ビデオデータ、第３の立体視ビデオデータ又は第４の立体視ビデオデータの少なくとも２つを表示モニタ上に表示することは、情報処理モジュール７０８の１つ以上のプロセッサによって実施され得る。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ、第２の立体視ビデオデータ、第３の立体視ビデオデータ又は第４の立体視ビデオデータの少なくとも２つを表示することは、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示モニタ上に同時に表示することを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示モニタ上に同時に表示することは、サイドバイサイド構成を使用して又はピクチャインピクチャ構成を使用して、第１の立体視ビデオデータ及び第２の立体視ビデオデータを表示することを含み得る。
【0128】
いくつかの実施形態では、プロセス１１００は、ユーザからの入力を受信することと、ユーザからの入力に基づいて、表示モニタ上に第１の視野角に関連する第１の立体視ビデオデータを表示することから、表示モニタ上に第２の視野角に関連する第３の立体視ビデオデータを表示することに切り替えることとを更に含み得る。
【0129】
追加的な考察
本明細書で使用される場合、項目のリスト「の少なくとも１つ」を指す語句は、単一の要素を含む、それらの項目の任意の組み合わせを指す。例として、「ａ、ｂ又はｃの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ－ｂ、ａ－ｃ、ｂ－ｃ及びａ－ｂ－ｃ並びに複数の同じ要素の任意の組み合わせ（例えば、ａ－ａ、ａ－ａ－ａ、ａ－ａ－ｂ、ａ－ａ－ｃ、ａ－ｂ－ｂ、ａ－ｃ－ｃ、ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｃ、ｃ－ｃ並びにｃ－ｃ－ｃ又はａ、ｂ及びｃの他の任意の順序）を網羅することが意図される。
本明細書で使用される場合、項目のリスト「の少なくとも１つ」を指す語句は、単一の要素を含む、それらの項目の任意の組み合わせを指す。例として、「ａ、ｂ又はｃの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ－ｂ、ａ－ｃ、ｂ－ｃ及びａ－ｂ－ｃ並びに複数の同じ要素の任意の組み合わせ（例えば、ａ－ａ、ａ－ａ－ａ、ａ－ａ－ｂ、ａ－ａ－ｃ、ａ－ｂ－ｂ、ａ－ｃ－ｃ、ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｃ、ｃ－ｃ並びにｃ－ｃ－ｃ又はａ、ｂ及びｃの他の任意の順序）を網羅することが意図される。
【0130】
上記の説明は、当業者が、本明細書に記述する様々な実施形態を実施できるようにするために与えられている。これらの実施形態に対する様々な変更形態は、当業者に直ちに明らかになり、本明細書で定義する一般的な原理を他の実施形態に適用することができる。従って、請求項は、本明細書に示す実施形態への限定を意図されず、請求項の文言と整合する全範囲を対象とする。
【0131】
請求項内で要素を単数形で言及していても、特に明記しない限り、「１つ且つ唯一」ではなく、「１つ以上」を意味することを意図する。別途明記しない限り、用語「いくつか」は、１つ以上を指す。本開示を通して記述された、当業者に公知であるか又は後に公知になる様々な態様の要素の全ての構造的及び機能的均等物が引用により本明細書に明示的に組み込まれ、請求項に含まれることを意図する。更に、本明細書に開示するいかなるものも、そのような開示が請求項内で明示的に記載されているか否かを問わず、公開することを意図しない。請求項のいかなる要素も、要素が語句「～のための手段」を用いて明示的に記載されない限り又は方法クレームの場合、要素は、語句「～のためのステップ」を用いて記載されない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の規定に基づいて解釈されない。本明細書では、用語「例示的」は、「例、実例又は図示の役割を果たす」意味で使用される。本明細書で「例示的」と記述されるいかなる態様も、必ずしも他の態様よりも好適又は有利であると解釈すべきではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B-6C】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】