手术用头戴式显示器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种头戴式显示装置，尤其涉及如下手术用头戴式显示器(Surgicalhead mounted display):与现有手术用显微镜或手术用放大镜(Loupe)相比，本发明的手术用头戴式显示器小型且轻量，并且不仅能够以更高的倍率放大手术部位，而且能够简便地确认手术所需的信息。
【背景技术】
[0002]一般来讲，在进行包括眼科、牙科、以及泌尿科在内的多种外科手术时，医生们使用手术用眼镜。如图1a至图1c所示，称之为放大镜(Loupe)的手术用眼镜为了放大手术部位而在一般眼镜透镜的前方附加放大透镜而使用。
[0003]图1a至图1c分别是表示了现有手术用放大镜的图，图1a是可使用于具有2倍、2.5倍、以及3倍的倍率的一般手术的形态的手术用放大镜，或是使用视场比一般放大镜宽出15%的高分辨率(Hi Resolut 1n)透镜而清楚地显示中心部至边缘从而适合于整形接合手术或眼科手术等微细手术的形态的手术用放大镜，图1b是棱镜式(Prismat ic)高倍率放大镜，该放大镜是以3.5倍、4.5倍、以及5.5倍的倍率主要使用于胸外科、神经外科等的形态的放大镜，图1c示出了以2.5倍的较低的倍率或轻量来广泛使用于眼科、牙科、以及泌尿科等的形态的放大镜。
[0004]如图1a至图1c中所图示，现有手术用放大镜是以在能够调节角度和距离的附加性构造物上结合了放大透镜的形态提供于与一般眼镜框相似的形态的框架。然而，这种与眼镜框相似的形态的框架因放大透镜的重量而不宜用于长时间手术，因此，为了减少施加于施行手术人员的脖子的负荷，通常是与如图2中所图示那样的头带(Headband)结合而使用。
[0005]另一方面，由于手术用放大镜所能得到的倍率最大不超过5.5倍，因而在需要其以上的10倍至最大为40倍的倍率的情况下，将会使用手术用显微镜。
[0006]如前面所述，手术用放大镜是根据手术领域的特性而将多种形态和重量的放大透镜与头带一起使用以防止进行手术的医生们的颈椎间盘突出，但为了得到高倍率而依然须承受相当大的重量，尤其是存在不可能得到10倍以上的高倍率的问题。
[0007]因此，作为用于克服这种问题的现有技术，在韩国授权专利公报第10-1190265号(2012年10月05日授权)中提出有如下手术用放大镜:该放大镜能够将手术部位影像移近(Zoom-1n)或放大到施行手术人员所希望的程度，且不仅在可见光光源下而且在红外线、紫外线光源下也能够观察到影像。
[0008]上述现有技术是一种头戴式放大装置，该装置对手术部位照射红外线、紫外线、或可见光中至少一个以上的光线，并利用上述所照射的光线使上述手术部位的影像(Image)数字化之后，在另外的控制部放大处理上述影像，并向影像处理部提供所处理的影像以显示影像，上述影像处理部安装在支撑于使用者的眼睛周边的框架部以使使用者通过眼睛能够观察到上述手术部位。
[0009]S卩、就上述现有技术而言，由影像处理部和框架构成的头戴式装置利用照射至手术部位的光线(红外线、紫外线、可见光等)而使手术部位的图像数字化之后，通过有线或无线与上述头戴式装置连接的控制部(PC等)放大已数字化的图像，并向上述头戴式装置的显示部提供放大的数字图像使得佩戴者能够观察到。
[0010]因此，根据上述现有技术的头戴式放大装置能够比手术用显微镜或光学式玻璃透镜构造更小型、轻量化，设置简单，且以数字方式进行放大而非以光学方式进行放大，因此，使手术部位的放大倍率比手术用放大镜更大，从而能够容易地观察手术部位。
[0011]然而，在使用上述根据现有技术的头戴式放大装置而进行手术的情况下，佩戴者所观察到的包括手术部位在内的施行手术的自己的手等均是放大的影像，因此，在实际状况与放大的影像之间产生混淆，而这种混淆是不会被立即克服的，因而由于实际状况与放大的影像的识别差异而在精细的手术中蕴藏着导致施行手术人员的决定性失误的危险性。
[0012]另外，上述现有技术因放大实际状况的过程而在以放大影像来确认实际状况时产生少许时间差，但未备有能够补偿这种微小延迟的方案，虽然具有以高倍率移近的功能，但如手术用显微镜那样，视场窄到施行手术人员观察不到手术部位外的周边的程度，因而依然存在难以适用于更精细的手术的问题。
[0013]在先技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:韩国授权专利公报第10-1190265号(2012年10月05日授权)
【发明内容】
[0016]所要解决的问题
[0017]因此，旨在解决上述问题的本发明的目的在于提供一种将手术部位的放大倍率能够容易地调节至比现有技术更大的放大比率的手术用头戴式显示器。
[0018]另外，本发明的另一目的在于提供一种不仅能够以更高的倍率来放大手术部位，而且以小型化、轻量化来能够易于长时间佩戴的手术用头戴式显示器。
[0019]另外，本发明的另一目的在于提供一种小型、轻量且能够以更高的倍率放大手术部位，并且能够在手术中向施行手术人员提供手术所需的信息的手术用头戴式显示器。
[0020]另外，本发明的另一目的在于提供一种防止因实际状况与放大的影像之间所产生的识别的差异而造成的混淆，从而能够稳定地使用于精细的手术的手术用头戴式显示器。
[0021]另外，本发明的另一目的在于提供一种补偿因放大实际状况的过程而在以放大影像确认实际状况时所产生的少许时间差，并提供连手术部位外的周边状况也能够观察到的程度的宽阔的视场，从而能够使用于更为精细的手术的手术用头戴式显示器。
[0022]解决问题的方案
[0023]用于达到上述目的的根据本发明的手术用头戴式显示器其是透视(See-Through)型，该手术用头戴式显示器其特征在于，包括:影像处理部，其获取手术部位的影像并放大所获取的影像，以便通过肉眼能够一并确认手术部位的放大影像和实际状况；镜片(Glass)，通过其将实际状况透射而显示，并且确认在上述影像处理部所放大的影像；以及，主体(Body)部，其以眼镜的框架形态安装上述影像处理部和镜片。
[0024]此时，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，上述影像处理部包括:影像获取部，其由变焦透镜、光圈、以及摄像部构成而将手术部位的影像转换成数字影像数据；影像显示部，其由显示板、背光源、以及显示器件构成而显示在上述影像获取部所转换的数字影像数据；以及，影像放大部，其将显示于上述影像显示部的影像放大并通过上述镜片向佩戴者的眼睛提供放大的影像。
[0025]此时，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，进一步包括远程支援部，其将手术所需的包括患者信息在内的各种信息收集并向上述影像处理部传输。
[0026]此时，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，上述影像处理部，为了与上述远程支援部进行无线数据通信而进一步包括无线部，该无线部用于进行基于蓝牙(Bluetooth)、无线局域网(WLAN)、或射频(RF)的无线通信。
[0027]此时，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，上述影像放大部包括:准直透镜(collimat1n Lens)，其使在上述影像显示部的显示器件所发散的影像光平行；柱面透镜(Cylindrical Lens)，其接受通过上述准直透镜而校正为平行的影像光的入射并提供沿竖直方向放大的影像；以及，第一波导(waveguide)，其具有第一和第二反射面，使得通过了上述柱面透镜的影像光能够入射而两次改变行进方向。
[0028]此时，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，上述影像放大部进一步包括具有与上述第一波导相反的形状的第二波导。
[0029]此时，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，上述第一波导是在上述第二反射面附着全息光学元件(HOE)和锯齿构造的衍射光学元件(DOE)中至少一个而作为放大水平方向影像的水平方向放大单元，其中，所述全息光学元件(HOE)在内部形成光栅构造而能够向所希望的方向改变反射角的方向，所述锯齿构造的衍射光学元件(DOE)具有倾斜角使得反射面能够向所希望的方向改变反射角的方向。
[0030]另外，根据本发明的手术用头戴式显示器其特征在于，上述影像放大部包括