一种双人手术显微镜

技术领域

本发明涉及医用设备技术领域，尤其涉及一种双人手术显微镜。

背景技术

传统手术显微镜目镜的出瞳位置固定，且出瞳直径一般仅2mm左右，为了观察到完整的物面视场，需要操作者长时间将眼睛的瞳孔保持在目镜出瞳位置，即使显微镜的设计符合人体工学，长时间的保持不变的姿势也容易让操作者疲劳。而对于某些特殊患处，需要大幅度倾斜手术显微镜来进行观察，此时操作者仍需跟随目镜调整自己的位置，尽管有些手术显微镜设置了补偿结构，但补偿范围大都有限，且每次都需要进行手动调节，繁琐不便。

基于以上原因，有技术方案采用显示器来显示视频图像，但普通显示器无法体现物体的深度信息，无法适用于实时手术。

还有技术方案采用基于偏振原理的3D显示器，观察者需要佩戴偏光眼镜才能看到立体影像，对本身佩戴眼镜的操作者不够友好，且观察者需要几乎正对显示器才能观察到理想的立体影像，此外采用此方案的显示器尺寸通常较大，因此其放置位置距离操作者通常在2米以上，由于人眼在观察距离差别较大的物体时，有一个调节过程，因此当操作者的视线离开显示器，观察和调节显微镜参数或其他辅助设备再返回后，无法立即看清显示器上的细节图像。

特别是对于比较复杂的手术，操作者往往需要助手在显微镜下进行同步观察并配合操作，由于助手与操作者相对于患者的方位并不相同，观察同一个显示器时至少一个人的姿态无法保证舒适的直视，而且由于观察角度的差异，与操作者观察同一个显示器会造成助手的方位感觉错乱。

特别地，临床的很多科室，特别是骨科，需要操作者与助手面对面进行操作，此时现有解决方案为使用笨重而结构复杂的桥型分光装置(US20030133187)，其内部光路系统存在多次转折并至少有一次中间成像，其光通量损失严重，使得观察分辨率和对比度下降，并且系统复杂，制造成本高。

因此，结合上述存在的技术问题，有必要提出一种新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双人手术显微镜，不同身材的操作者和助手都可保持合理的人体工学姿势，可看到各自视角的真实影像，并可随时观察对方的状态并进行面部语言交流，同时只需要一套立体光学成像系统，通过对视频信号的简单分配和翻转，即可实现两人同时观察。

为实现发明目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种双人手术显微镜，其包括支架、镜身、第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器，所述镜身安装在所述支架上，所述镜身内设置有感光元件，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器分别与所述感光元件连接，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器的显示方向相反，且所述第一裸眼3D显示器显示的图像与第二裸眼3D显示器显示的图像方向相差180度。

在一个进一步的实施例中，其还包括安装架，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器分别活动安装在所述安装架上。

在一个进一步的实施例中，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器分别能够被驱动的单独在所述安装架上沿竖直方向移动。

在一个进一步的实施例中，所述支架包括底座、竖直安装在所述底座上的支撑杆、可转动安装在所述支撑杆上的大横臂、可转动安装在所述大横臂上的小横臂和可转动安装在所述小横臂上的平衡臂，所述镜身安装在所述平衡臂上。

在一个进一步的实施例中，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器通过所述安装架安装在所述镜身、大横臂或支撑杆上；或所述双人手术显微镜还包括座体和安装在所述座体上的连接杆，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器通过所述安装架安装在所述连接杆的一端。

在一个进一步的实施例中，所述连接杆的另一端活动安装在所述座体上，所述连接杆能够被驱动的沿其轴线方向移动，和/或所述连接杆能够被驱动的以其轴线为转轴转动。

在一个进一步的实施例中，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器能够通过所述座体和连接杆放置在地面上或悬吊在房顶上。

在一个进一步的实施例中，所述第一裸眼3D显示器和第二裸眼3D显示器的尺寸在12-16英寸之间；所述显微手术辅助装置还包括采集装置、处理装置和驱动装置，所述采集装置能够被配置的采集操作者或助手的人眼位置信息，所述处理装置被配置的能够根据采集的人眼位置信息控制所述驱动装置动作，调节所述第一裸眼3D显示器或第二裸眼3D显示器的显示角度。

在一个进一步的实施例中，其还包括若干个轮子，所述轮子安装在所述底座或座体的底端。

在一个进一步的实施例中，所述轮子为万向轮。

附图说明

图1为本申请实施例提供的双人手术显微镜的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器的连接示意图；

图3为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器放置在地面时的立体安装示意图；

图4为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器放置在地面时的侧视安装示意图；

图5为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器悬吊在房顶时的安装示意图；

图6为本申请实施例提供的双人手术显微镜的结构示意图；

图7a和图7b为本申请实施例提供的双人手术显微镜在调节正透镜组和负透镜组间距离时两种状态下的光路原理示意图；

图8为本申请实施例提供的双人手术显微镜在设有观察单元时的光路原理示意图；

图9为本申请实施例提供的双人手术显微镜在设有观察单元时的结构示意图；

图10a和图10b为本申请实施例提供的双人手术显微镜在设有双照明光路时的光路原理示意图；

图11为本申请实施例提供的双人手术显微镜在投射镜组和变倍镜组联动时的光路原理示意图；

图12为本申请实施例提供的双人手术显微镜的裸眼3D显示器可视角度和距离示意图；

图13a-图13c为本申请实施例提供的双人手术显微镜在裸眼3D显示器安装在支架其他位置时的结构示意图。

其中，1-支架，11-底座，12-大横臂，13-小横臂，14-平衡臂，15-支撑杆，2-镜身，20-成像单元，21-大物镜组，211-正透镜组，212-负透镜组，2121-外侧面，2122-内侧面，22-变倍镜组，221-第二透镜，23-第一镜筒物镜，24-感光元件，25-观察光路，26-分光镜组，3-第一裸眼3D显示器，4-第二裸眼3D显示器，5-安装架，6-座体，61-连接杆，62-轮子，7-照明单元，71-光源组件，711-LED光源，72-聚光镜组，73-光阑，74-投射镜组，741-第一透镜，75-照明光路，8-观察单元，81-目镜，82-转折镜组，83-第二镜筒物镜，9-操作者，10-助手。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1至图13，图1为本申请实施例提供的双人手术显微镜的结构示意图；图2为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器的连接示意图；图3为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器放置在地面时的立体安装示意图；图4为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器放置在地面时的侧视安装示意图；图5为本申请实施例提供的双人手术显微镜的两个裸眼3D显示器悬吊在房顶时的安装示意图；图6为本申请实施例提供的双人手术显微镜的结构示意图；图7a和图7b为本申请实施例提供的双人手术显微镜在调节正透镜组和负透镜组间距离时两种状态下的光路原理示意图；图8为本申请实施例提供的双人手术显微镜在设有观察单元时的光路原理示意图；图9为本申请实施例提供的双人手术显微镜在设有观察单元时的结构示意图；图10a和图10b为本申请实施例提供的双人手术显微镜在设有双照明光路时的光路原理示意图；图11为本申请实施例提供的双人手术显微镜在投射镜组和变倍镜组联动时的光路原理示意图；图12为本申请实施例提供的双人手术显微镜的裸眼3D显示器可视角度和距离示意图；图13a-图13c为本申请实施例提供的双人手术显微镜在裸眼3D显示器安装在支架其他位置时的结构示意图。

实施例

如图1所示，本实施例的一种双人手术显微镜，其包括支架1、镜身2、第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4。所述支架1包括底座11、竖直安装在所述底座11上的支撑杆15，可转动安装在所述支撑杆15上的大横臂12、可转动安装在所述大横臂12上的小横臂13及可转动安装在所述小横臂13上的平衡臂14，所述镜身2安装在所述平衡臂14上，如图1、图6或图13a-c所示。所述镜身2内设置有成像单元20，所述成像单元20包括大物镜组21、变倍镜组22、第一镜筒物镜23和感光元件24，所述大物镜组21、变倍镜组22、第一镜筒物镜23和感光元件24依次处于同一观察光路25中，如图6所示。

所述大物镜组21包括至少一个正透镜组211和至少一个负透镜组212，所述正透镜组211和负透镜组212同光轴设置，所述正透镜组211和负透镜组212之间距离可调节设置，所述正透镜组211和负透镜组212之间距离的调节范围不小于6mm。焦距可变的大物镜能够便捷改变焦面位置，即操作的工作距离，覆盖需要的手术深度。实现方式为改变正透镜组211和负透镜组212间距离，工作距离的调节范围与正透镜组211和负透镜组212间距离范围成正比，如图7a和7b所示。所述正透镜组211包括至少两种不同材质的光学透镜，所述负透镜组212包括至少两种不同材质的光学透镜，所述负透镜组212靠近待观察对象，所述负透镜组212包括外侧面2121和内侧面2122，所述外侧面2121和内侧面2122均为凹面，所述外侧面2121曲率半径的绝对值小于所述内侧面2122曲率半径的绝对值。

本申请优选采用双目观察光路25设计，每一个观察光路25内均设置一个变倍镜组22、第一镜筒物镜23和感光元件24，两个观察光路25共用一个大物镜组21。双光路变倍镜组22实现不同放大倍率的观察，可以对患处进行整体和局部观察。所述变倍镜组22优选为无焦的伽利略结构，可为分档变倍或连续变倍。所述变倍镜组22为连续变倍结构时，其包括至少两组第二透镜221，所述第二透镜221能够被驱动的沿各自光轴方向移动。所述变倍镜组22与焦距可变大物镜的结合，使得本申请的手术显微镜可对不同深度的组织结构实现不同放大倍率的便捷观察。

所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4分别与所述感光元件24连接。所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4的尺寸在12-16英寸之间。如图12所示，裸眼3D显示器与观察者之间的可视距离在400～1200mm之间，裸眼3D显示器的可视角度范围不小于120度，优选观看角度不小于90度。所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4背向安装在一个安装架5上，即两个裸眼3D显示器的显示方向相反，如图1所示。在使用时，两个裸眼3D显示器位于两个观察者之间，比如操作者9和助手10。所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4分别能够被驱动的单独在所述安装架5上沿竖直方向移动，操作者9和助手10可以单独的对各自的裸眼3D显示器进行高度调节，以适应不同身高，保证最好的观察高度。同时，所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4还分别能够被驱动的在水平方向或竖直方向转动，即调节显示器的左右视角或俯仰视角，以达到最佳的观察视角。由于操作者9和助手10分别位于待观察对象的两侧，操作者9和助手10对待观察对象的观察视角不同，故观察到的待观察对象的影像方向也不同，且由于操作者9和助手10是位于手术显微镜的两侧，故两人所看到的待观察对象的影像之间方向应相差180度，因此，在设计时，本申请的所述第一裸眼3D显示器3显示的图像与第二裸眼3D显示器4显示的图像方向也相差180度。比如待观察对象为一个“F”图形，假设第一裸眼3D显示器3显示为“F”图像，则第二裸眼3D显示器4中显示的应为旋转180度后的“F”图像，如图2所示。由于一般手术显微镜采用的都是双观察光路25设计，故在镜身2内的感光装置会设置有两个感光元件24，一个观察光路25对应一个感光元件24，分别定义为左感光元件和右感光元件，同时为裸眼3D显示器进行视频信号传输。因此，为了使两个裸眼3D显示器内显示的图像方向相差180度，可以将其中一个裸眼3D显示器，比如第二裸眼3D显示器4的输入口反接，即第二裸眼3D显示器4的左输入口与右感光元件连接，右输入口与左感光元件连接，之后在将第二裸眼3D显示器4中的图案竖直反转180度，便可以实现在第二裸眼3D显示器4中呈现与第一裸眼3D显示器3方向相差180度的图像，如图2所示。当然，也可以通过其它方式实现，比如，直接将第二裸眼3D显示器4旋转180度后安装，又或通过软件的方式来实现所述第二裸眼3D显示器4的图像旋转。

所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4可根据不同的场地条件和使用习惯，选择不同的固定方式，固定结构简单、可靠。比如通过所述安装架5，所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4可以安装在所述大横臂12的上表面，且位于支撑杆15的上方，如图13a所示；也可以悬吊在所述大横臂12的下表面，如图13c所示；也可以直接安装在所述支撑杆15上，如图13b所示。同时，两个裸眼3D显示器也可以不安装在辅助装置的支架1上，还可以通过座体6和连接杆61放置在地面上，如图4所示，或悬吊在房顶上，如图5所示。所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4通过所述安装架5安装在所述连接杆61的一端，所述连接杆61的另一端活动安装在所述座体6上，所述连接杆61可以被驱动的沿其轴线方向相对所述座体6移动或以其轴线为转轴转动，如图3-5所示，从而可以调节两个裸眼3D显示器的安装位置。需要知道的是，无论所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4安装在哪个位置，所述第一裸眼3D显示器3和第二裸眼3D显示器4的安装高度、转动角度和翻转角度都是可调节的，且都可在调节完之后自动保持状态。

裸眼3D显示器设置在400～1200mm范围内，与临床常用设备的观测距离接近，当观察者在观察显示器与其他设备之间进行视线切换时，人眼不需要反复调焦，省时省力。光亮度无损失，减轻视觉疲劳。同时，较近的观察距离符合人眼分辨细节时的趋近习惯。本申请采用裸眼3D显示器使得操作者9或助手10可通过观察裸眼3D显示器直接进行手术操作，装置整体结构简单，不必对图像进行复杂的数据处理，系统延迟小。另外，裸眼3D显示器的使用，使得操作者9或助手10的观察角度无需正对，在可以一定观察角度范围内清楚观察到待观察对象，不需要调整显示器朝向。

在一个进一步的实施例中，所述显微手术辅助装置还包括采集装置、处理装置和驱动装置，所述采集装置能够被配置的采集操作者9或助手10的人眼位置信息，所述处理装置被配置的能够根据采集的人眼位置信息控制所述驱动装置动作，调节所述第一裸眼3D显示器3或所述第二裸眼3D显示器4的显示角度，从而实现裸眼3D显示器自动跟踪操作者9或观察者的眼睛，并随之转动，以便保证最佳的观察角度。

所述镜身2内还设有至少一个照明单元7，每一个所述照明单元7的照明光线能够通过所述大物镜组21对待观察对象进行照明，且进入所述大物镜组21的照明光线方向与所述大物镜组21的光轴方向平行，可降低反射损失，如图7a所示。且还可布置成对称双照明光路75以加强照明强度，压缩系统横向体积，便于镜身2平衡，如图10a和10b所示。所述照明单元7包括依次处于同一照明光路75的光源组件71、聚光镜组72、光阑73和投射镜组74。所述光源组件71包括至少一种LED光源711，所述光源组件71中至少有一个所述LED光源711能够被驱动的切换至照明光路75对待观察对象进行照明。比如所述光源组件71除了白光光源，还包括至少一种单色光源(用于荧光模式)，可与白光光源切换进入照明光路75。所述投射镜组74包括至少一个第一透镜741，所述第一透镜741能够被驱动的沿其光轴方向移动。

在一个进一步的实施例中，本申请的双人手术显微镜还可以在所述投射镜组74和变倍镜组22之间设置一个传动装置，实现所述投射镜组74和变倍镜组22联动，如图11所示，图中未直接画出传动装置，通过一条折线示意性的表示所述投射镜组74和变倍镜组22联动关系。当低倍率观察时，物面成像的视场直径较大，此时照明光斑需要覆盖整个物面视场，但切换到高倍率时，物面视场直径迅速减小，此时照明光路75的投射镜组74做相应调节，使得照明光斑也能随之减小，降低对视场外组织可能造成的光损伤风险，同时也有利于提高视场内部的光照度，补偿高倍率观察时人眼主观亮度的降低。

在一个进一步的实施例中，必要时，本申请的双人手术显微镜还可以在所述镜身2上安装一个观察单元8，实现传统的目视观察，如图9所示。如图8所示，所述观察单元8包括目镜81、转折镜组82(或棱镜组)和第二镜筒物镜83。所述成像单元20还包括分光镜组26，在同一观察光路25中，光线依次通过所述大物镜组21和变倍镜组22到达所述分光镜组26，所述分光镜组26将光线分光成两部分，一部分光线依次通过所述第一镜筒物镜23到达所述感光元件24，另一部分光线依次通过第二镜筒物镜83、转折镜组82和目镜81。这样，在使用时，两个观察者既可以通过裸眼3D显示器观察待观察对象，又可以采用传统的目视观察方式来观察待观察对象，大大增强了显微手术辅助装置的可操作性和适应性。

在一个进一步的实施例中，所述底座11的底端或所述座体6的底端还可以安装若干个轮子62，优选采用万向轮，方便操作者移动显微镜。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。