手術(shù)用頭戴式顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種頭戴式顯示裝置，尤其涉及如下手術(shù)用頭戴式顯示器(Surgicalhead mounted display):與現(xiàn)有手術(shù)用顯微鏡或手術(shù)用放大鏡(Loupe)相比，本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器小型且輕量，并且不僅能夠以更高的倍率放大手術(shù)部位，而且能夠簡便地確認(rèn)手術(shù)所需的信息。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來講，在進(jìn)行包括眼科、牙科、以及泌尿科在內(nèi)的多種外科手術(shù)時(shí)，醫(yī)生們使用手術(shù)用眼鏡。如圖1a至圖1c所示，稱之為放大鏡(Loupe)的手術(shù)用眼鏡為了放大手術(shù)部位而在一般眼鏡透鏡的前方附加放大透鏡而使用。
[0003]圖1a至圖1c分別是表示了現(xiàn)有手術(shù)用放大鏡的圖，圖1a是可使用于具有2倍、2.5倍、以及3倍的倍率的一般手術(shù)的形態(tài)的手術(shù)用放大鏡，或是使用視場比一般放大鏡寬出15%的高分辨率(Hi Resolut 1n)透鏡而清楚地顯示中心部至邊緣從而適合于整形接合手術(shù)或眼科手術(shù)等微細(xì)手術(shù)的形態(tài)的手術(shù)用放大鏡，圖1b是棱鏡式(Prismat ic)高倍率放大鏡，該放大鏡是以3.5倍、4.5倍、以及5.5倍的倍率主要使用于胸外科、神經(jīng)外科等的形態(tài)的放大鏡，圖1c示出了以2.5倍的較低的倍率或輕量來廣泛使用于眼科、牙科、以及泌尿科等的形態(tài)的放大鏡。
[0004]如圖1a至圖1c中所圖示，現(xiàn)有手術(shù)用放大鏡是以在能夠調(diào)節(jié)角度和距離的附加性構(gòu)造物上結(jié)合了放大透鏡的形態(tài)提供于與一般眼鏡框相似的形態(tài)的框架。然而，這種與眼鏡框相似的形態(tài)的框架因放大透鏡的重量而不宜用于長時(shí)間手術(shù)，因此，為了減少施加于施行手術(shù)人員的脖子的負(fù)荷，通常是與如圖2中所圖示那樣的頭帶(Headband)結(jié)合而使用。
[0005]另一方面，由于手術(shù)用放大鏡所能得到的倍率最大不超過5.5倍，因而在需要其以上的10倍至最大為40倍的倍率的情況下，將會(huì)使用手術(shù)用顯微鏡。
[0006]如前面所述，手術(shù)用放大鏡是根據(jù)手術(shù)領(lǐng)域的特性而將多種形態(tài)和重量的放大透鏡與頭帶一起使用以防止進(jìn)行手術(shù)的醫(yī)生們的頸椎間盤突出，但為了得到高倍率而依然須承受相當(dāng)大的重量，尤其是存在不可能得到10倍以上的高倍率的問題。
[0007]因此，作為用于克服這種問題的現(xiàn)有技術(shù)，在韓國授權(quán)專利公報(bào)第10-1190265號(hào)(2012年10月05日授權(quán))中提出有如下手術(shù)用放大鏡:該放大鏡能夠?qū)⑹中g(shù)部位影像移近(Zoom-1n)或放大到施行手術(shù)人員所希望的程度，且不僅在可見光光源下而且在紅外線、紫外線光源下也能夠觀察到影像。
[0008]上述現(xiàn)有技術(shù)是一種頭戴式放大裝置，該裝置對(duì)手術(shù)部位照射紅外線、紫外線、或可見光中至少一個(gè)以上的光線，并利用上述所照射的光線使上述手術(shù)部位的影像(Image)數(shù)字化之后，在另外的控制部放大處理上述影像，并向影像處理部提供所處理的影像以顯示影像，上述影像處理部安裝在支撐于使用者的眼睛周邊的框架部以使使用者通過眼睛能夠觀察到上述手術(shù)部位。
[0009]S卩、就上述現(xiàn)有技術(shù)而言，由影像處理部和框架構(gòu)成的頭戴式裝置利用照射至手術(shù)部位的光線(紅外線、紫外線、可見光等)而使手術(shù)部位的圖像數(shù)字化之后，通過有線或無線與上述頭戴式裝置連接的控制部(PC等)放大已數(shù)字化的圖像，并向上述頭戴式裝置的顯示部提供放大的數(shù)字圖像使得佩戴者能夠觀察到。
[0010]因此，根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的頭戴式放大裝置能夠比手術(shù)用顯微鏡或光學(xué)式玻璃透鏡構(gòu)造更小型、輕量化，設(shè)置簡單，且以數(shù)字方式進(jìn)行放大而非以光學(xué)方式進(jìn)行放大，因此，使手術(shù)部位的放大倍率比手術(shù)用放大鏡更大，從而能夠容易地觀察手術(shù)部位。
[0011]然而，在使用上述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的頭戴式放大裝置而進(jìn)行手術(shù)的情況下，佩戴者所觀察到的包括手術(shù)部位在內(nèi)的施行手術(shù)的自己的手等均是放大的影像，因此，在實(shí)際狀況與放大的影像之間產(chǎn)生混淆，而這種混淆是不會(huì)被立即克服的，因而由于實(shí)際狀況與放大的影像的識(shí)別差異而在精細(xì)的手術(shù)中蘊(yùn)藏著導(dǎo)致施行手術(shù)人員的決定性失誤的危險(xiǎn)性。
[0012]另外，上述現(xiàn)有技術(shù)因放大實(shí)際狀況的過程而在以放大影像來確認(rèn)實(shí)際狀況時(shí)產(chǎn)生少許時(shí)間差，但未備有能夠補(bǔ)償這種微小延遲的方案，雖然具有以高倍率移近的功能，但如手術(shù)用顯微鏡那樣，視場窄到施行手術(shù)人員觀察不到手術(shù)部位外的周邊的程度，因而依然存在難以適用于更精細(xì)的手術(shù)的問題。
[0013]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)1:韓國授權(quán)專利公報(bào)第10-1190265號(hào)(2012年10月05日授權(quán))

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]所要解決的問題
[0017]因此，旨在解決上述問題的本發(fā)明的目的在于提供一種將手術(shù)部位的放大倍率能夠容易地調(diào)節(jié)至比現(xiàn)有技術(shù)更大的放大比率的手術(shù)用頭戴式顯示器。
[0018]另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種不僅能夠以更高的倍率來放大手術(shù)部位，而且以小型化、輕量化來能夠易于長時(shí)間佩戴的手術(shù)用頭戴式顯示器。
[0019]另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種小型、輕量且能夠以更高的倍率放大手術(shù)部位，并且能夠在手術(shù)中向施行手術(shù)人員提供手術(shù)所需的信息的手術(shù)用頭戴式顯示器。
[0020]另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種防止因?qū)嶋H狀況與放大的影像之間所產(chǎn)生的識(shí)別的差異而造成的混淆，從而能夠穩(wěn)定地使用于精細(xì)的手術(shù)的手術(shù)用頭戴式顯示器。
[0021]另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種補(bǔ)償因放大實(shí)際狀況的過程而在以放大影像確認(rèn)實(shí)際狀況時(shí)所產(chǎn)生的少許時(shí)間差，并提供連手術(shù)部位外的周邊狀況也能夠觀察到的程度的寬闊的視場，從而能夠使用于更為精細(xì)的手術(shù)的手術(shù)用頭戴式顯示器。
[0022]解決問題的方案
[0023]用于達(dá)到上述目的的根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其是透視(See-Through)型，該手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，包括:影像處理部，其獲取手術(shù)部位的影像并放大所獲取的影像，以便通過肉眼能夠一并確認(rèn)手術(shù)部位的放大影像和實(shí)際狀況；鏡片(Glass)，通過其將實(shí)際狀況透射而顯示，并且確認(rèn)在上述影像處理部所放大的影像；以及，主體(Body)部，其以眼鏡的框架形態(tài)安裝上述影像處理部和鏡片。
[0024]此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，上述影像處理部包括:影像獲取部，其由變焦透鏡、光圈、以及攝像部構(gòu)成而將手術(shù)部位的影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像數(shù)據(jù)；影像顯示部，其由顯示板、背光源、以及顯示器件構(gòu)成而顯示在上述影像獲取部所轉(zhuǎn)換的數(shù)字影像數(shù)據(jù)；以及，影像放大部，其將顯示于上述影像顯示部的影像放大并通過上述鏡片向佩戴者的眼睛提供放大的影像。
[0025]此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，進(jìn)一步包括遠(yuǎn)程支援部，其將手術(shù)所需的包括患者信息在內(nèi)的各種信息收集并向上述影像處理部傳輸。
[0026]此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，上述影像處理部，為了與上述遠(yuǎn)程支援部進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信而進(jìn)一步包括無線部，該無線部用于進(jìn)行基于藍(lán)牙(Bluetooth)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、或射頻(RF)的無線通信。
[0027]此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，上述影像放大部包括:準(zhǔn)直透鏡(collimat1n Lens)，其使在上述影像顯示部的顯示器件所發(fā)散的影像光平行；柱面透鏡(Cylindrical Lens)，其接受通過上述準(zhǔn)直透鏡而校正為平行的影像光的入射并提供沿豎直方向放大的影像；以及，第一波導(dǎo)(waveguide)，其具有第一和第二反射面，使得通過了上述柱面透鏡的影像光能夠入射而兩次改變行進(jìn)方向。
[0028]此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，上述影像放大部進(jìn)一步包括具有與上述第一波導(dǎo)相反的形狀的第二波導(dǎo)。
[0029]此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，上述第一波導(dǎo)是在上述第二反射面附著全息光學(xué)元件(HOE)和鋸齒構(gòu)造的衍射光學(xué)元件(DOE)中至少一個(gè)而作為放大水平方向影像的水平方向放大單元，其中，所述全息光學(xué)元件(HOE)在內(nèi)部形成光柵構(gòu)造而能夠向所希望的方向改變反射角的方向，所述鋸齒構(gòu)造的衍射光學(xué)元件(DOE)具有傾斜角使得反射面能夠向所希望的方向改變反射角的方向。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)用頭戴式顯示器其特征在于，上述影像放大部包括