利用手势控制的手术显微镜和用于手术显微镜的手势控制的方法技术

本发明专利技术涉及一种具有视场(9)的手术显微镜(1)，该手术显微镜(1)包括对至少部分位于视场(9)中的检查区域(11)进行成像的光学成像系统(3)。该手术显微镜(1)还包括用于检测物体(29)的运动(65)的手势检测单元(17)，其中物体(29)是诸如手指和工具中的至少一个，该手势检测单元(17)经由信号线(76)连接到光学成像系统(3)，并且该手势检测单元(17)被配置成根据物体(29)的运动(65)将控制信号(77)经由信号线(76)输出至光学成像系统(3)，光学成像系统(3)被配置成根据控制信号(77)改变其状态。本发明专利技术还涉及一种用于具有光学成像系统(3)的手术显微镜(1)的手势控制的方法。

A gesture controlled surgical microscope and a method of hand gesture control for an operating microscope

The invention relates to an operative microscope (1) with a field of view (9). The operative microscope (1) includes an optical imaging system (3) that imaging at least partially in the inspection area (11) in the field of view (9). The operating microscope (1) which is used for object detection (29) motion (65) gesture detection unit (17), wherein the object (29) such as fingers and tools in at least one of the gesture detection unit (17) via a signal line (76) connected to the optical imaging system (3) the gesture, and a detection unit (17) configured according to the motion of the object (29) (65) of the control signal (77) via a signal line (76) output to the optical imaging system (3), optical imaging system (3) is configured according to the control signal (77) to change its state. The invention also relates to a method of gesture control for an operation microscope (1) with an optical imaging system (3).

【技术实现步骤摘要】
利用手势控制的手术显微镜和用于手术显微镜的手势控制的方法
本专利技术涉及一种具有视场的手术显微镜，该显微镜包括对至少部分位于视场中的检查区域进行成像的光学成像系统。本专利技术还涉及一种用于对具有光学成像系统的手术显微镜进行手势控制的方法。
技术介绍
手术显微镜是旨在提供在操作区域的低放大倍率并且提供相对大的工作距离的光学设备，使得外科医生容易进入操作区域以进行手术操作。操作区域或检查区域通常由光学成像系统成像，该成像系统通过常用的立体目镜和/或通过监视器或屏幕向外科医生的眼睛提供检查区域的图像，监视器或屏幕显示由光学成像系统成像的并且由录制所述图像的相机检测的图像。手术显微镜被设计用于最小化对外科医生的干扰，使他或她保持专注于手术。但是，当外科医生改变显微镜参数，例如示例性的焦点、变焦和视场(即当前观察的操作或检查区域)时，手术工作流程受到干扰。改变这种显微镜参数需要外科医生将他或她手中的手术工具放下以操作显微镜的交互装置，例如显微镜手柄、按钮和调节轮。因此，为了在手术期间改变任何显微镜参数，采用现有技术的手术显微镜的外科医生需要将手术工具放在工作台等上，以伸向和操作显微镜的交互装置。由于外科医生的这种调节操作，手术工作流程被中断，并且可能导致外科医生失去注意力，这会对外科医生造成不便，因为他或她必须从显微镜目镜上抬起头并且适应不同的环境光线条件。而且，这种调节会延迟对患者的手术。另外，由于需要放下手术工具，污染的风险增加。此外，为了避免上述的不便和延迟，外科医生可能会使用次优的显微镜设置，即仍然有改进空间的设置。上述不便导致现有技术解决方案的发展，例如脚踏开关和嘴控开关，脚踏开关和嘴控开关允许外科医生用他或她的脚或嘴来控制显微镜。尽管使用脚踏开关或嘴控开关可以克服上述一些缺点，但是这种现有技术的解决方案仍然是非直观的，需要训练,并且对所有外科医生都不方便。而且，脚踏开关不适合于控制手术显微镜的视场，并且不如手控那么精确。因此，显微镜手柄仍然是控制显微镜以及与显微镜交互的主要方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种手术显微镜，其进一步改进现有的手术显微镜，特别是分别在不干扰手术工作流程的方面，以及在手术工作流程受到的例如由调节产生的干扰保持最小化方面。此外，本专利技术的一个目的是提供一种具有与手术显微镜相同的优点的方法。对于开始时提到的手术显微镜，根据本专利技术实现了这个目标，因为手术显微镜还包括用于物体(诸如手指和工具中的至少一个)的运动检测的手势检测单元，并且因为手势检测单元经由信号线连接至光学成像系统，并且手势检测单元被配置成根据物体的运动将控制信号经由信号线输出至光学成像系统，光学成像系统被配置成根据控制信号改变其状态。对于开始时提到的方法，根据本专利技术实现了这个目标，因为该方法包括以下步骤：非接触地检测物体(诸如手指和工具中的至少一个)相对于参考点的运动，特别是相对于手势检测单元，和/或非接触地检测物体与参考点的距离，并且根据物体的运动来控制光学成像系统。在下文中，将描述本专利技术的其它实施例。下面描述的每个进一步的实施例具有其自身的优点和技术效果，并且因此可以任意地与所描述的任何其它实施例结合。可以在手术显微镜旁边检测物体的运动，优选在外科医生的可达到区域内。更优选地，在光学成像系统和检查区域之间检测物体的运动。通过光学或超声波装置可以实现运动或距离的非接触式检测。在手术显微镜旁边检测物体的运动的优点在于，外科医生可以将他/她的手定位在显微镜的一侧，作为虚拟手柄，这可以允许他/她转动或重新定位显微镜而不用触摸任何东西。手势控制的参考点可以是预定的，因此优选是手势检测单元。参考点也可以位于检查区域中。在任何情况下，物体的绝对位置只能用于计算物体的相对运动或相对位置。本专利技术的这种手术显微镜的优点在于，外科医生使自己保持专注于手术过程；在手术显微镜的调节或重新调节期间不会产生延迟，因为通过手势控制手术显微镜比通过显微镜手柄控制来得快；由于外科医生不需要为了调节或再调节手术显微镜而放下手术工具，所以污染的任何风险都被最小化。此外，手动控制手术显微镜比例如使用脚踏开关或使用嘴控开关更精确。因此，本专利技术的一个优点是提供一种手术显微镜，其支持外科医生和手术工作流程，而不会使外科医生分心或干扰手术工作流程。利用手势控制的本专利技术的手术显微镜的进一步优点是手术显微镜的直观操作，与手机的操作系统类似的手术显微镜的交互操作的可能性，以及利用已经存在于手术显微镜中的部件即3D相机或微分干涉对比单元(DIC-单元)来实施本专利技术的手势控制的可能性，这使现有手术显微镜的升级变得便宜。此外，本专利技术不改变现有手术显微镜的外观，因为它不给手术显微镜添加任何可见部件，诸如按钮、脚踏开关或嘴控开关。手势被理解为物体(诸如手指或工具)的运动，或理解为两个物体彼此的相对运动，或理解为一个或多个物体的旋转。一个或多个物体的旋转可以围绕任意空间轴线执行，例如，垂直于或平行于成像轴线。围绕空间轴线的旋转可以任意组合。本专利技术的手术显微镜可以包括由检测单元可检测的一套复杂的手势，例如竖起大拇指、摊开手掌或闭合手掌。此外，任意数量的手指(例如两个手指)的检测也可以被手势检测单元理解为手势。物体的运动可以在基本上平行于操作区域的平面中发生，这可以被称为水平运动。平行于成像轴线的物体的运动可以被称为垂直运动。操作区域也可以称为检查区域，该操作区域应当被理解为待手术或待检查的患者的一部分，该部分也可以被视为手术显微镜的视场。手术显微镜的视场由显微镜物镜的数值孔径以及物镜与检查区域之间的距离限定。检查区域基本上垂直于光学成像系统的光轴，特别是基本上垂直于光学成像系统的面向检查区域的光学部件的光轴，即当前应用的显微镜物镜的光轴。手术显微镜可以包括用于保持显微镜的臂，该臂可以附接至支架。手术显微镜通常不配备镜台，但可以适于改造成带有可选的镜台。可以在光学成像系统的视场内检测物体的运动。换句话说，可以在光学成像系统的视场中检测物体的运动，即物体及其运动由光学成像系统成像并且能够被外科医生看到。手术显微镜还可以包括目镜控制单元，其检测使用了一般立体目镜架上的一个目镜，还是使用了两个目镜，还是两个目镜都没使用。该检测可以被理解为接近传感器，如果外科医生以他的/她的脸接近目镜，则该传感器可以激活目镜。如果外科医生仅以一只眼睛接近立体目镜，则只有所使用的目镜被激活即被提供被成像的操作区域。为了避免对外科医生的干扰，未使用的目镜可以被去激活，即被成像的检查或操作区域上没有干扰光通过未使用的目镜传输。如果立体目镜架的两个目镜都没有使用，则手术显微镜可以启动关闭照明。关闭照明可以优先在预定的延迟时间之后才进行。因此，对外科医生的简短中断可能不够长，不足以启动关闭对手术显微镜的照明。检测到仅使用一个目镜也可以理解为一种外科医生的手势。如果手术显微镜检测到仅使用了一个目镜，则手势检测单元可以将该手势理解为一种选择，例如右左选择，该选择示例性地可以是在手术显微镜的初始化期间对照明或放大的选择。在本专利技术的手术显微镜的另一个实施例中，在垂直于朝向检查区域的物镜的光轴的方向上，可以邻近于光学成像系统的视场执行和检测物体的这种运动。优选地，在外科医生用他或她的手指和/或工具能够很方便地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有视场(9)的手术显微镜(1)，包括对至少部分位于视场(9)中的检查区域(11)进行成像的光学成像系统(3)，其特征在于，手术显微镜(1)还包括用于检测物体(29)的运动(65)的手势检测单元(17)，其中物体(29)是诸如手指和工具中的至少一个，手势检测单元(17)经由信号线(76)连接到光学成像系统(3)，并且手势检测单元(17)被配置成根据物体(29)的运动(65)将控制信号(77)经由信号线(76)输出至光学成像系统(3)，其中光学成像系统(3)被配置成根据控制信号(77)改变其状态。

【技术特征摘要】
2016.08.16 EP 16184312.31.一种具有视场(9)的手术显微镜(1)，包括对至少部分位于视场(9)中的检查区域(11)进行成像的光学成像系统(3)，其特征在于，手术显微镜(1)还包括用于检测物体(29)的运动(65)的手势检测单元(17)，其中物体(29)是诸如手指和工具中的至少一个，手势检测单元(17)经由信号线(76)连接到光学成像系统(3)，并且手势检测单元(17)被配置成根据物体(29)的运动(65)将控制信号(77)经由信号线(76)输出至光学成像系统(3)，其中光学成像系统(3)被配置成根据控制信号(77)改变其状态。2.根据权利要求1所述的手术显微镜(1)，其特征在于，手势检测单元(17)包括位于检查区域(11)和光学成像系统(3)之间的检测区(21)，所述检测区(21)与检查区域(11)间隔开，其中手势检测单元(17)的手势检测被限制于检测区(21)中的物体(29)的运动(65)。3.根据权利要求2所述的手术显微镜(1)，其特征在于，检测区(21)至少部分地与检查区域(11)重叠。4.根据权利要求2或3所述的手术显微镜(1)，其特征在于，所述手势检测单元(17)还包括运动检测模块(78)，用于区分在检测区(21)中的物体(29)的三维运动(65)，所述运动检测模块(78)经由运动数据线(79)连接到手势检测单元(17)，并且所述运动检测模块(78)适于根据物体(29)的运动(65)将运动数据信号(80)经由运动数据线(79)输出至手势检测单元(17)。5.根据权利要求4所述的手术显微镜(1)，其特征在于，所述手势检测单元(17)还包括关系映射单元(81)，所述关系映射单元(81)经由运动数据线(79)连接到运动检测模块(78)，并且所述关系映射单元(81)适于映射物体(29)的运动(65)与控制信号(77)之间的关系，所述控制信号(77)经由信号线(76)被提供给光学成像系统(3)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的手术显微镜(1)，其特征在于，所述光学成像系统(3)包括可运动机械部件(82)，可运动机械部件(82)的位置取决于控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·塞梅利斯，
申请(专利权)人：徕卡仪器新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG