手术用立体观察装置的制作方法

本发明涉及手术用立体观察装置。

背景技术：

在脑神经外科等中，医生一边放大观察术野一边手术的情况下，通常会使用手术显微镜。医生将眼睛贴近手术显微镜的目镜部，并经由手术显微镜的光学系统对患部进行放大观察。

如此通过手术显微镜放大观察术野的方法，由于经常需要将眼睛贴近目镜部，因此如果为了观察而使显微镜倾斜的话，医生的头也要斜过来，在手术中被强迫做出勉强的姿势。

因此，作为手术用立体观察装置，最近提出了代替手术显微镜，而通过内置摄像机的镜筒对患部的立体电子影像进行摄像并将其显示于监视器装置，并通过3D用的专用眼镜立体地进行观察的方法。

镜筒通过支架装置在悬挂的状态下移动自如地被支承，医生能够手持镜筒，自由地改变镜筒的位置以及方向，并选择最佳的观察方向。

由于不需要将眼睛贴近目镜部，因此医生可以用自由的姿势进行手术，不仅是医生，助手也可以观察同一监视器装置。关联技术在日本专利公开公报特开平11－318936号(专利文献1)中例示。

技术实现要素：

然而，在这样的立体观察装置中，由于不需要像手术显微镜一样将眼睛贴近目镜部，因此医生移动镜筒的范围也大于手术显微镜的情况。只要在移动镜筒之后对准焦点即可，但在焦点没有对准的情况下，需要一边观察监视器装置一边再次调整焦点。由于变为在确认显示于监视器装置的术野的对焦状态的同时进行的焦点调整因此较麻烦。

本发明着眼于这样的关联技术而作出，提供一种能够在移动镜筒之前易于对焦的手术用立体观察装置。

根据本发明的第1技术方面，存在手术用立体观察装置，其包括：镜筒，所述镜筒收纳有获得术野的立体光学像的光学单元，以及对由该光学单元获得的立体光学像进行摄像并输出立体影像信号的摄像单元；支架装置，所述支架装置在支承该镜筒的状态下自如地移动至任意的位置；以及面板型监视器装置，所述面板型监视器装置显示基于由所述摄像单元输出的立体影像信号的立体影像,所述手术用立体观察装置的特征在于，光学单元至少具备1个物镜光学系统，以及与该物镜光学系统的光轴平行地通过的左右一对的光束直接通过或者被反射而通过的变倍光学系统，并在镜筒内设有光束照射单元，所述光束照射单元将与物镜光学系统的光轴平行的两道光束自如地照射至物镜光学系统，该两道光束在物镜光学系统的焦距会聚于一点。

根据本发明的第2技术方面，其特征在于，光束在物镜光学系统内被照射至与通过变倍光学系统的光束不同的位置。

根据本发明的第3技术方面，其特征在于，在支承镜筒的支架装置的可动部设置有自如锁定该可动部的电磁离合器，通过解除开关的操作该电磁离合器变为解除锁定状态，在解除锁定时支架装置变为可动状态，镜筒自如地移动至任意的位置及方向，光束照射单元在解除开关的操作时照射光束。

根据本发明的第4技术方面，通过对焦开关的操作物镜光学系统的焦距自如地变更，由此光束照射单元在对焦开关的操作时照射光束。

附图说明

图1是示出手术用立体观察装置的主视图。

图2是示出手术用立体观察装置的侧视图。

图3是示出镜筒的立体图。

图4是示出镜筒的主视图。

图5是示出镜筒的侧视图。

图6是示出手柄的侧面和正面的图。

图7是示出镜筒的内部结构的立体图。

图8是示出镜筒的内部结构的主视图。

图9是示出镜筒的内部结构的侧视图。

具体实施方式

图1～图9是示出本发明的优选的实施方式的图。在以下的说明中，将图1的X设为左右方向(水平方向)，将图2的Y设为前后方向来进行说明。

支架装置1设置于手术室内，具备基座2和支架主体3。

支架主体3设置在基座2上并以垂直轴V1为中心旋转自如。在基座2上设置有电磁离合器C15从而能够锁定支架主体3的旋转。纵臂5的中途部分以由轴支承点a构成的水平轴H1为中心前后倾斜自如地被轴支承于支架主体3的左侧的侧面上。被构成为在轴支承点a也设置有电磁离合器C2从而能够锁定纵臂5的旋转。

横臂6的基端侧通过轴支承点b上下旋转自如地被轴支承于纵臂5的上端。横臂6由在横向上延伸的弯曲状的金属管形成。在纵臂5的下侧设置有向后方延伸的底臂7，在底臂7的端部安装有平衡配重W。横臂6的终端和底臂7的中途部分通过纵辅助臂8连接。由此形成包含纵臂5和纵辅助臂8的纵向的平行连杆。被构成为在纵臂5和底臂7的连结轴也设置有电磁离合器C3从而能够锁定横臂6的旋转。

基端臂9的下端被轴支承于纵臂5的上方的轴支承点b，顶端臂10的中途部分被轴支承于横臂6的顶端。基端臂9的上端和顶端臂10的上端通过笔直的横辅助臂11连接。由此形成包含横臂6和横辅助臂11的横向平行连杆。基端臂9被构成为通过纵臂5的内部结构总是维持垂直状态。

在顶端臂10的下部设置有以垂直轴V2为中心旋转自如的箱体12。镜筒15经由两个辅助臂13、14被支承于箱体12。被构成为在箱体12也设置有电磁离合器C4从而能够锁定旋转。

辅助臂13的上端被固定于箱体12，另外的辅助臂14为L型且以倾斜轴T为中心旋转自如地被支承于辅助臂13的下端。镜筒15以水平轴H2为中心旋转自如地被支承于L型辅助臂14的下端。被构成为在倾斜轴T及水平轴H2也设置有电磁离合器C5、C6从而能够锁定旋转。另外，倾斜轴T及水平轴H2的电磁离合器C5、C6被设置于未图示的旋转马达上，以在被锁定的状态下能够旋转其顶端侧的结构的方式被构成。

垂直轴V2、倾斜轴T、水平轴H2在与镜筒15的大致重心一致的一点交叉。镜筒15成为通过3个旋转轴由所谓万向支架机构支承的状态，可以在该位置上通过操作镜筒15的左右两侧的手柄16而自由变化方向，从而能够从自由的高度及方向对任意的术野R进行摄像。

在手柄16的表面侧设置有对焦开关17、变焦开关18和操纵杆4，在背面侧设置有解除开关23。

对焦开关17设置有上下一对，其用于变更后述的物镜光学系统22的焦距。变焦开关18也设置有上下一对，其用于变更后述的变倍光学系统26的倍率。解除开关23用于解除所述的电磁离合器C1～C6的锁定。

在电磁离合器C1～C6平时为锁定状态，只有在按下解除开关23时才变为解除状态。如果左右操作操纵杆4的话，设置于倾斜轴T的旋转马达(图示省略)向推倒方向旋转，如果上下操作的话设置于水平轴H2的旋转马达(图示省略)向推倒方向旋转。操纵杆4被应用于想要使正在观察的术野R在原有的状态下向上下左右稍稍移动的情况。

在支架主体3的上部设置有折叠自如的臂19，在其顶端支承有面板型监视器装置20。在该监视器装置20显示由镜筒15拍摄的术野R的立体影像。手术实施者和助手等通过戴着专用眼镜21，能够立体地观察在监视器装置20上显示的立体影像。

接下来对镜筒15的内部结构进行说明。

镜筒15是能够立体摄像的结构，在内部形成左右两道光路L。在镜筒15的下部设置有由3片透镜构成的物镜光学系统22。在物镜光学系统22的光轴K上存在作为观察对象的术野R。物镜光学系统22可以通过使一部分的透镜可动而让焦距从300mm到1000mm可变。

在物镜光学系统22的上部，在与光轴K平行的两道光路L上设置有左右一对的变倍光学系统26。采用变倍光学系统26，可以放大至40倍。如果变倍光学系统26配置于通过物镜光学系统22的光路L上的话，则不需要和物镜光学系统22的光轴K平行地设置，也可以通过镜子等弯曲光路而变为横向。光路L经过成像透镜27而被引导至摄像元件(CCD)28。摄像元件28典型地是CCD面型图像传感器。因此，在光路L上按物镜光学系统22、变倍光学系统26、成像透镜27以及摄像元件28的顺序配置光学元件。在该实施方式中，由物镜光学系统22、变倍光学系统26及成像透镜27构成“光学单元”，由摄像元件28构成“摄像单元”。

使用来自镜筒15内设置的未图示的照明单元的照明光照射术野R。并且，来自术野R的反射光被导入至物镜光学系统22。被导入至物镜光学系统22的反射光沿着光路L通过变倍光学系统26，其后，通过两个摄像元件28受光，获得相互有视差的左眼用像和右眼用像。该有两眼视差的左右的像作为立体影像信号通过控制器29被合成并显示于监视器装置20上。通过戴着专用眼镜21观察监视器装置20的显示进行术野R的立体观察。

在镜筒15内的物镜光学系统22的上部，在方向与光路L所通过的变倍光学系统26的排列方向相差90度的交叉方向上设置有一对光束照射单元30。由于光束照射单元30被设置在与变倍光学系统26的光路L不同的位置，因此没有与变倍光学系统26干涉的担忧。即，光路L和两道光束B的光路被规定为在1个物镜光学系统22中与光轴K平行且相互不干涉。

光束照射单元30能够通过小型半导体激光照射装置照射半导体激光作为与光轴K平行的光束B。光束B通过物镜光学系统22，在物镜光学系统22的焦距会聚于一点。即使变更物镜光学系统22的焦距也会聚于和其联动的焦点F。即，由两个光束照射单元30照射的光束B分别会聚于焦点F，并且光束B规定的两道光路以规定的角度在焦点F交叉。因此，构成与光轴K平行的光路L以及光束B的光路的光线经由1个物镜光学系统22全部通过焦点F。此外，光束照射单元30以如下方式构成：所述光束照射单元30经由控制器31与手柄16的解除开关23以及对焦开关17联动，并只在将它们按下的期间从光束照射单元30照射光束B。

接下来对该立体观察装置的手术室内的实际操作方法进行说明。

为了对术野R摄像并显示于监视器装置20上，手术实施者持有手柄16并按下解除开关23，将全部的电磁离合器C1～C6解除锁定。由于在按下解除开关23期间电磁离合器C1～C6被解除，因此支架装置1的轴支承点a等的可动部可以自如地旋转，使镜筒15移动至需要的位置。

由于在按下解除开关23期间从光束照射单元30照射光束B，因此如果使镜筒15移动并移动至希望的位置的话，在该术野R中出现光束B的光点P。光点P用肉眼也可以确认，在监视器装置20上也可以确认。

如图9所示，在焦点F对准时光点P为1个，但在焦点F偏离的情况下，光点P出现两个。此外，出现光点P的情况下，根据该间隔可知与焦点F的偏离量。两个光点P的间隔较大的情况下偏离量较大，较小的情况下偏离量较小。

此外，通过将镜筒15向上下稍稍移动，可以知道镜筒15的焦点F是向远离方向偏离，还是向接近方向偏离的。例如，放低镜筒15，如果间隔变小，焦点F在术野R的跟前(上侧)，如果间隔变大，焦点F比术野R远(下侧)。抬起镜筒15的情况与之相反。如此，根据在术野R出现的光点P的数量或者两个光点P间的距离，可以瞬间掌握焦点F的状态并对准。如果焦点F对准的话，手指离开解除开关23。于是光束B的照射停止，电磁离合器C1～C6被锁定，这样可以开始通过监视器装置20进行立体观察。

在观察中想要变更焦距的情况下按下对焦开关17。由于在按下对焦开关17的情况下也照射光束B，因此能够根据出现于术野R的光点P的状态对准焦点F。如此，由于能够瞬间对准焦点F的位置，手术实施者能够放心的将镜筒15移动至希望的位置。

此外，尽管在需要时照射光束B，但没有必要设置专用的开关，由于和解除开关23、对焦开关17的操作联动并能够自动地照射，因此很方便。

在以上的实施方式中，示出了从两个光束照射单元30分别照射光束B的例子，但也可以将从1个光束照射单元30照射的光束分成两道并使用。

此外，规定光束B的光路的光束照射单元30没有必要设置在物镜光学系统22的范围内(正上方)，也可以在物镜光学系统22的范围外设置光束照射单元30，一边通过镜子等反射从该处照射的光束B一边将该光束B引导至物镜光学系统22的入射面，并作为与光轴K平行的光束B。

以通过解除开关23而解除锁定全部的电磁离合器C1～C6为例示出，但也可以设置第2解除开关，在操作它时只解除一部分的电磁离合器。在该情况下，也可以照射光束B。

虽然示出了佩戴专用眼睛2观察的监视器装置20的例子，但不仅限于此，也能够是可以裸眼立体观察的监视器装置。

根据本发明的技术方面，由于对物镜光学系统照射与光轴平行的两道光束，因此在术野对准焦点的状态下，两道光束会聚为1点的光点。而在焦点没有对准的状态下，作为两点的光点而出现。由于肉眼也可以通过光点的状态在监视器装置上瞬间辨别焦点是否对准，因此能够一边确认两个光点的状态，一边上下移动镜筒直至光点变为1个，由此轻松地进行对焦。

根据本发明的技术方面，由于光束在物镜光学系统中被照射至与通过变倍光学系统的光束不同的位置，因此能够确保光束的照射位置不与变倍光学系统干涉。

根据本发明的技术方面，由于为了移动镜筒而操作解除开关并解除支架装置的电磁离合器时，自动地照射光束，因此不需要特地设置用于照射光束的其他开关，在需要进行焦点状况的确认时必然可以照射光束。

根据本发明的技术方面，由于为了变更物镜光学系统的焦距而操作对焦开关时，自动地照射光束，因此不需要特地设置用于照射光束的其他开关，在需要进行焦点状况的确认时必然可以照射光束。