JP3552737B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、物体側焦点位置を移動可能な対物光学系と、被検部を照射する照明光学系とを備えた手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術手法および手術用具の発達に伴って、微細な手術いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に行なわれるようになってきた。このマイクロサージャリーには術部を拡大観察する手術用顕微鏡が用いられる。
【０００３】
一般に、手術用顕微鏡は、図８に示すような実体顕微鏡である鏡体部１０１と、この鏡体部１０１を所望の位置や角度に移動して固定するためのアーム１０２と、アームを支持するための架台部１０３とから構成される。
【０００４】
通常、鏡体部１０１は図示しない焦準部によりその観察光軸方向に沿って移動されて焦準動作するようにアーム１０２に保持されているが、近年、その小型化および軽量化を図るため、前記焦準部の代わりに、特定のレンズを光軸方向に移動させることによって焦点位置を変化させるいわゆる焦点距離可変対物光学系が使用されるようになってきている。
【０００５】
以下、この焦点距離可変対物光学系を有する鏡体部１０１について図９を参照しつつ説明する。図中、１０４は焦点距離可変対物光学系、１０５は変倍光学系、１０６は開口絞り、１０７は結像レンズ、１０８は接眼レンズである。なお、変倍光学系１０５、開口絞り１０６、結像レンズ１０７、接眼レンズ１０８はそれぞれ図中紙面垂直方向に左右に対になって配置されている。また、１０９は対物レンズ１０４の後方（図中上側）に配置された照明プリズム、１１０は照明光学系、１１１は術部Ｐと光学的に共役な面内に配置された照野絞り、１１２は集光レンズ、１１３は光源としてのランプである。また、Ｏ１ は鏡体部１０１における観察光軸、Ｏ２ は照明光軸である。
【０００６】
この構成において、ランプ１１３から発せられた照明光は、集光レンズ１１２を介して集光されて、照野絞り１１１により絞られた後、照明光学系１１０と照明プリズム１０９と焦点距離可変対物光学系１０４とを介して術部Ｐに照射される。一方、術部Ｐから発せられた光は、焦点距離可変対物光学系１０４と変倍光学系１０５と開口絞り１０６とを介して結像レンズ１０７により結像された後、接眼レンズ１０８により拡大されて、術者の眼Ｅにより立体観察される。
【０００７】
術中において、術者は、術部Ｐに焦点を合わせるために、図示しない例えばフットスイッチ等の入力手段により焦点距離可変対物光学系１０４を操作し、焦点距離可変対物光学系１０４内に含まれる特定のレンズ群を移動させることによって、ピント合わせを行なう。この時、通常、焦点距離の変化によって観察総合倍率すなわち観察視野径が変化してしまうが、焦点距離が変化してもその観察総合倍率すなわち観察視野径が変化しないように、焦点距離の変化に応じて変倍光学系１０５により観察総合倍率を補正する焦点距離可変対物光学系が特開昭６３−６０４１８号公報に開示されている。
【０００８】
また、術部Ｐが細孔等のように深く長い穴である場合や、眼科手術における水晶体摘出術において眼底の赤色反射を利用する場合には、図８における照明プリズム１０９をハーフミラーで構成して、観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ とが一致するようにハーフミラーを配置するいわゆる完全同軸照明が用いられる。この完全同軸照明については特開昭６３−２７８１０号公報によって開示されている。以下、前述した焦点距離可変対物光学系を特開昭６３−２７８１０号公報に開示された完全同軸照明に適用した場合について、図１０を参照しつつ説明する。
【０００９】
図中、１１４は照明光軸Ｏ２ 上において術部Ｐと光学的に共役な位置すなわち前記照野絞り１１１と同位置に配置される瞳孔フィルタ、１１５は図中実線の位置と破線の位置との間を移動できる照明光路切り換えミラー、１１６は観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ との交点上にその反射面がくるように配置されたハーフミラー、１１７はハーフミラー１１６の術部Ｐ側に取り付けられた防塵カバーである。また、瞳孔フィルタ１１４、照明光路切り換えミラー１１５、ハーフミラー１１６、防塵カバー１１７、照明光学系１１０、照野絞り１１１、集光レンズ１１２、ランプ１１３は全て枠体１１８に一体となって収容されて照明ユニットを構成しており、枠体１１８を介して鏡体部１０１に一体的に取り付けられている。なお、図面中、図９と同一の部材については図９と同一の符号を付してある。
【００１０】
この構成において、ランプ１１３を発した照明光は、集光レンズ１１２によって集光された後、照明光学系１１０を透過して、焦点距離可変対物光学系１０４を介すことなく術部Ｐに導かれる。照明光路切り換えミラー１１５が図中実線の位置に配置されている時には、照明光学系１１０を透過した照明光は、照明光路切り換えミラー１１５によって反射されて、観察光軸Ｏ１ に対してある一定の角度をなして術部Ｐに照射される。また、照明光路切り換えミラー１１５が図中破線の位置に配置されている場合には、前記照明光は、ハーフミラー１１６によって反射された後、観察光軸Ｏ１ に沿って術部Ｐに照射される。
【００１１】
また、瞳孔フィルタ１１４は術部Ｐと光学的に共役な面内に配置されているので、術部Ｐすなわち患者の瞳孔上にその像が形成される。したがって、患者の網膜を保護し、すなわち、患者の眼に障害を与えることなく手術が行える。また、瞳孔フィルタ１１４の位置には照野絞り１１１が配置されているので、術部Ｐ上において明瞭な視野の輪郭が形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明光が焦点距離可変対物光学系１０４を介して術部Ｐに導かれる図９に示すような構成においては、照明光が焦点距離可変対物光学系１０４を構成しているレンズ群のレンズ面上で反射し、その反射光が変倍光学系１０５内に入射して、観察視野内においてフレアが生じるという問題がある。前記反射光は、焦点距離可変対物光学系１０４を構成する各々のレンズ面上において生じるため、焦点距離が固定されている対物レンズに比べて構成レンズの数が多い焦点距離可変対物光学系１０４にあっては、観察光学系に及ぼす影響が大きくなる。
【００１３】
また、焦点距離が固定されている対物レンズにあっては、その反射光の反射方向を一定にできるため、反射光が観察視野内に入射しないすなわちフレアが生じないように照明プリズム１０９を構成および配置することが可能であるが、焦点距離可変対物光学系１０４にあっては、それを構成するレンズ群が観察光軸Ｏ１ 方向に沿って移動するため、フレアが生じないように照明プリズム１０９を構成したり配置したりすることが非常に困難である。
【００１４】
また、図９に示す構成において照明プリズム１０９をハーフミラーに置き換え、すなわち、焦点距離可変対物光学系１０４と変倍光学系１０５との間において観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ とが一致するようにハーフミラーの反射面を配置するいわゆる完全同軸照明を構成すると、観察光軸Ｏ１ 上で反射光が発生するため、フレアの発生率がさらに大きくなってしまう。
【００１５】
また、こうしたフレアの問題を避けるため、図１０に示すように、鏡体部１０１内の観察光学系と照明光学系１１０を有する照明ユニット１１８とを別体で構成し、照明光を焦点距離可変対物光学系１０４を通さずに術部Ｐ上に照射するようにした場合には、焦点距離可変対物光学系１０４を操作して焦点位置を変化させると、焦点位置の変化に伴って、照野絞り１１１と術部Ｐとの共役な位置関係が保てず、照野の輪郭がぼけてしまうとともに、術部Ｐの周囲に発生する散乱光によってフレアが生じてしまい、また、照明効率も悪くなってしまう。
【００１６】
さらに、焦点距離可変対物光学系１０４によって焦点距離を変化させる一方で変倍光学系１０５により観察総合倍率を補正した場合、観察視野径が変化しないにもかかわらず、照明光学系の照明倍率は常に一定であることから、焦点距離によっては、術部Ｐにおいて、観察視野外にまで照明光を照射したり、観察視野内の一部分しか照射しなかったりするといった不具合が生じ、照明効率が極めて悪くなってしまう。
【００１７】
さらに、眼科の手術においては、患者の網膜保護を目的として、図１０に示すように照野絞り１１１の位置に瞳孔フィルタ１１４を配置し、瞳孔上に瞳孔フィルタ１１４の像を投影するが、前述した照野絞り１１１と同様に、焦点位置の変化に伴って、瞳孔フィルタ１１４と術部Ｐすなわち患者の瞳孔上との共役な位置関係が崩れ、術部Ｐ上において瞳孔フィルタ１１４の像がボケるため、観察視野全体にわたって暗くなってしまうのみならず、術部である患者の眼に障害を与える危険がある。また、この状態で、焦点深度を深くするために開口絞り１０６を絞ると、さらに照明効率が悪化することは言うまでもない。
【００１８】
以上述べたように、フレアの問題を解消することも重要な点であるが、今回、発明者は、フレアの問題もさることながら、特に、照明効率を向上させる点に着目し、これによって、いかなる焦点距離においても常に最良の照明状態を得ることができ、かつ、安全性の高い手術用顕微鏡を提供せんとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の手術用顕微鏡は、術者が被検体を観察するための観察光学系と、前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、前記照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域を変更するための照明領域変更手段と、前記照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する位置関係変更手段とを有することを特徴とする。
請求項２の発明の手術用顕微鏡は、術者が被検体を観察するための観察光学系と、前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、前記照明光の光路上の所定の位置に配置され、前記照明光の光束を制限して前記観察位置に照射される前記照明光の照明領域を変更する照明領域変更手段と、前記照明光の光路上に配置され、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する共役位置変更手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【作用】
上記構成の請求項１の発明では、焦点位置変更手段により観察光学系の焦点位置が移動すると、この焦点位置の変更に応じて照明倍率変更手段によって、前記観察位置に照射される照明光の照明倍率が変更され、かつ照明領域変更手段の作用により、照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域が変更される。このとき、位置関係変更手段によって照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する。
請求項２の発明では、焦点位置変更手段により観察光学系の焦点位置が移動すると、この焦点位置の変更に応じて照明倍率変更手段によって、前記観察位置に照射される照明光の照明倍率が変更され、かつ照明領域変更手段の作用により、照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域が変更される。このとき、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて共役位置変更手段によって前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する。
【００２１】
【実施例】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。図１および図２は本発明の第１の実施例を示すものである。本実施例の手術用顕微鏡の鏡体部１は、図示しない架台部に取り付けられており、具体的には図１に示すように構成されている。すなわち、図中２は、図示しない入力手段（例えばフットスイッチ）を操作することによって構成するレンズ群の間隔を変化させて焦点距離を変化させる焦点距離可変対物光学系である。また、符号３は、回転動作することによって、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を観察光軸Ｏ１ 方向に移動して、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材である。さらに、４はレンズ群移動部材３に一体的に取り付けられたギヤである。
【００２２】
符号５は、ギヤ４に噛み合うように配置されたギヤであり、その中心軸に鏡体部１の内部に固定されているモータ６の回転軸が取り付けられている。符号７は、紙面垂直方向に左右一対に配置された変倍レンズであり、焦点距離可変対物光学系２の焦点距離が変化した際の観察総合倍率の変化分を補正するような構成になっている。符号８は紙面垂直方向に左右一対に配置された結像レンズ、符号９は同様に紙面垂直方向に左右一対に配置された接眼レンズである。
【００２３】
符号１０は照明光を照射するランプ、１１は集光レンズを示している。符号１２は、照明光軸Ｏ２ 上の術部Ｐと光学的に共役な位置に、その中心軸と照明光軸Ｏ２ とが一致するように、配置された照野絞りである。符号１３は照野絞り１２を保持する照野絞り枠、１４は照野絞り枠１３に一体的に取り付けられたラック、１５はラック１４と噛み合うように配置されたギヤである。
【００２４】
符号１６は、構成するレンズ群の間隔を変化させることによって照明倍率を変化させる照明光学系である。符号１７は、その回転動作にともなって、照明光学系１６を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ２ 方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材である。また、符号１８はレンズ群移動部材１７に一体的に取り付けられたギヤ、１９はギヤ１８に噛み合うように配置されたギヤである。
【００２５】
符号２０は、照明光学系１６を介した照明光を術部Ｐに導くように、鏡体部１内部の焦点距離可変対物光学系２の前方（図中下側）に、観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ とがある一定の角度をなすように配置固定された照明プリズムである。また、符号２１は、その入力軸がモータ６の出力軸として構成され、かつ、ギヤ５の中心が前記入力軸に一体的に取り付けられ、さらに、２つの出力軸にはギヤ１５およびギヤ１９の中心がそれぞれ一体的に取り付けられたギヤボックスである。
【００２６】
上記構成の鏡体部１にあっては、術部Ｐに対してピントを合わせるために図示しない入力手段を操作すると、その操作信号にしたがってモータ６が駆動され、ギヤ５とギヤ４とを介してレンズ群移動部材３が回転動作される。レンズ群移動部材３が回転すると、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群のうち、ある特定のレンズ群が観察光軸Ｏ１ に沿って移動してレンズ群の相対位置が変化するとともに、変倍光学系７の作用により観察倍率が一定の状態で保持されつつ、焦点距離が変化して、術部Ｐにピントが合う。すなわち、術者は、鏡体部１と術部Ｐとの距離にかかわらず、その観察視野径が一定の状態においてピント合わせを行うことができる。
【００２７】
また、モータ６の出力軸がギヤボックス２１の入力軸と一体的に構成されているため、レンズ群移動部材３の回転に伴ってギヤ１９が回転する。したがって、ギヤ１９と噛み合うギヤ１８を介してレンズ群移動部材１７が回転され、照明光学系１６を構成する照明レンズのうち、ある特定のレンズ群が照明光軸Ｏ２ に沿って移動する。これによって、照明光学系１６を構成するレンズ群の相対位置が変化し、観察視野径と照野径とが常に一致するような照明倍率になる。
【００２８】
また、ギヤボックス２１のもう一方の出力軸によってギヤ１５が回転され、ラック１４を介して照野絞り枠１３が図中矢印で示す斜め方向に移動される。すなわち、照野絞り１２は常に術部Ｐと共役な位置に配置される。具体的には、図２に示すように、術部Ｐに対しては、照野絞り１２は常に術部Ｐと共役な位置、すなわち、図中Ｏの位置に配置されるが、この時、観察光軸Ｏ１と照明光軸Ｏ２は術部Ｐ上において合致するため、照野絞り１２の像は照明光学系１６によって観察視野の中心と照野の中心とが一致した状態で、術部Ｐ上に結像する。また、術部Ｐ’に対しては、照野絞り１２は図中矢印で示す斜め方向に沿って移動することにより図中Ｏ’の位置に配置される。この時、照明光軸はＯ２’となり、術部Ｐ’上において観察光軸Ｏ１と照明光軸Ｏ２’とが合致する。さらに、術部Ｐ”に対しては、照野絞り１２がＯ”の位置にまで移動することによって照明光軸がＯ２”となり、同様に、術部Ｐ”上において観察光軸Ｏ１と照明光軸Ｏ２”とが合致する。このように、照野絞り１２の像は、常に、照野径が観察視野径と一致し且つ照野の中心が観察視野の中心に術部上で一致するような状態で、術部上に結像される。
以上を言い換えると、本実施形態の手術用顕微鏡は、被検体を観察するための観察光学系２，７，８，９と、観察光学系２，７，８，９の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段２，３，４，５，６と、観察光学系２，７，８，９による前記被検体の観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源１０と、光源１０から出射される照明光が観察光学系２，７，８，９の視野範囲を含む第１の照明領域に照射されるように、焦点位置変更手段２，３，４，５，６の焦点変更に応じて照明光の照明領域を変更可能な照明領域変更手段１６，１７，１８，１９と、照明領域変更手段１６，１７，１８，１９により前記第１の照明領域に照射される照明光が、観察光学系２，７，８，９の焦点位置で前記第１の照明領域の中の第２の照明領域に制限されて照射されるように、照明光の光路上の前記焦点位置に照射される位置と共役な前記照明光の光路上の位置に設けられ前記照明光の光束を制限可能な照明領域制限手段１２，１３，１４，１５とを備えていると言える。なお、本実施形態では、照明光が焦点距離可変対物光学系を通さずに被検 面上に照射されるため、フレアの発生が極力防止される。
【００２９】
以上説明したように、本実施例の手術用顕微鏡は、照明光を焦点距離可変対物光学系２を通さずに術部Ｐ上に照射し、被観察面（術部）が変化することによる観察光学系における焦点位置の移動に連動して照明光学系内の光学部材が移動するようになっている。したがって、常に、被観察面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被観察面上と共役な位置に常に照野絞りが配置されるため、被観察面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【００３０】
また、本実施例の手術用顕微鏡は、観察光束以外の位置に配置した照明プリズム２０によって照明光を術部に導くものであり、いわゆる完全同軸照明のごとき構成を成していないため、術部Ｐにおける反射光すなわち観察光を全て観察視野内に取り込める。したがって、極めて明るい観察像が得られる。
【００３１】
図３および図４は本発明の第２の実施例を示すものである。なお、第１の実施例と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
図３は本実施例における鏡体部３０の構成を示している。図中３１は前述のギヤ４に噛み合うように配置されたギヤ、３２はその回転軸にギヤ３１が取り付けられているエンコーダ付きモータである。このエンコーダ付きモータ３２は鏡体部３０の内部に固定されている。また、符号３３は照明光軸Ｏ２ 上に配置固定され、その内部に照野絞り１２を保持する照野絞り枠、３４は照野絞り枠３３の内部の特にその照明光軸Ｏ２ 上である照野絞り１２の中心位置に装脱可能に配置される瞳孔フィルタである。
【００３２】
符号３５は、その構成するレンズ群の相対位置を変化させることによってその焦点距離を変化させる第１照明光学系、符号３６は、その回転動作にともなって、第１照明光学系３５を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ２ 方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材、符号３７はレンズ群移動部材３６に一体的に取り付けられたギヤ、符号３８は、ギヤ１８に噛み合うように配置されたギヤであり、その回転中心には、エンコーダ付きモータ３９の出力軸が取り付けられており、エンコーダ付きモータ３９は鏡体部３０の内部に固定されている。
【００３３】
また、符号４０は、その構成するレンズ群の間隔を変化させることによって照明倍率を変化させる第２照明光学系、符号４１は、その回転動作にともなって、第２照明光学系４０を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ２ 方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材、符号４２はレンズ群移動部材４１に一体的に取り付けられたギヤ、符号４３は、ギヤ４２に噛み合うように配置されたギヤで、同様に、その回転中心には、エンコーダ付きモータ４５の出力軸が取り付けられており、エンコーダ付きモータ４５も鏡体部３０の内部に固定されている。また、符号４６は、おいて、観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ との交点上にその反射面がくるように焦点距離可変対物光学系２の下方に配置固定されたハーフミラーである。
【００３４】
次に、図４に示す電気ブロック図にしたがって、エンコーダ付きモータ３２，３９，４５の動作を説明する。
符号４７は焦点距離可変対物光学系２を操作するスイッチ、４８はスイッチ４７に接続されたスイッチ回路、４９はスイッチ回路４８からの信号に基づいてエンコーダ付きモータ３２に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、符号５０はエンコーダ付きモータ３２に接続された焦点距離検出回路、５１は焦点距離検出回路５０の出力信号に基づいて照明倍率を計算する照明倍率演算回路、５２は照明倍率演算回路５１の出力信号に基づいてエンコーダ付きモータ４５に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、エンコーダ付きモータ４５は照明倍率演算回路５１と電気的に接続されている。符号５３は第１照明光学系３５および第２照明光学系４０から構成される照明光学系の焦点距離を演算する照明光学系焦点距離演算回路、５４は照明光学系焦点距離演算回路５３の出力信号に基づいてエンコーダ付きモータ３９に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、エンコーダ付きモータ３９は照明光学系焦点距離演算回路５３と電気的に接続されている。
【００３５】
本実施例は以上のように構成されているので、術中、術者は第１の実施例と同様に、スイッチ４７を操作して、焦点距離可変対物光学系２によって焦点距離を変化させ、ピント合わせを行なうと、スイッチ回路４８により、ドライブ回路４９に操作信号が出力され、この操作信号にしたがって、ドライブ回路４９からエンコーダ付きモータ３２に駆動信号が出力される。よって、エンコーダ付きモータ３２が駆動され、ギヤ３１を介して、レンズ群移動部材３が回転される。
【００３６】
レンズ群移動部材３の回転にともなって、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群のうち特定のレンズ群が光軸Ｏ１ に沿って移動し、レンズ群の相対位置が変化し、所望の焦点距離となって、ピント合わせが行なわれる。この時、エンコーダ付きモータ３２によって、レンズ群移動部材３の回転角度が焦点距離検出回路５０に出力されるので、焦点距離検出回路５０によりレンズ群移動部材３の回転角度信号から焦点距離可変対物光学系２の焦点距離が演算される。
【００３７】
焦点距離検出回路５０からの焦点距離情報に基づいて照明倍率演算回路５１は、術部Ｐ上すなわち焦点距離可変対物光学系２の焦点距離上において観察視野径と照野径とが一致するような目標照明倍率を演算し、その演算結果がドライブ回路５２に出力される。ドライブ回路５２は照明倍率演算回路５１による出力信号にしたがって、エンコーダ付きモータ４５に駆動信号を出力し、エンコーダ付きモータ４５が駆動される。
【００３８】
したがって、レンズ群移動部材４１がギヤ４３を介して回転され、第２照明光学系４０を構成するレンズ群が照明光軸Ｏ２ に沿って移動し、照明倍率が変化される。この時、エンコーダ付きモータ４５によって、レンズ群移動部材４１の回転角度が照明倍率演算回路５１にフィードバックされ、逐一照明倍率が演算され、その照明倍率が前述の目標照明倍率に達するまでドライブ回路５２から駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ４５が駆動される。
【００３９】
また、照明光学系焦点距離演算回路５３に、焦点距離検出回路５０から、焦点距離可変対物光学系２の焦点距離信号が入力される。照明光学系焦点距離演算回路５３は、前記焦点距離信号に基づいて、術部Ｐと照明光軸Ｏ２ 上における照野絞り１２の固定位置とが光学的に共役な位置関係となるように、第１照明光学系３５および第２照明光学系４０から構成される照明光学系の目標焦点距離を演算する。この演算結果に基づいて、ドライブ回路５４からエンコーダ付きモータ３９に駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ３９が前記駆動信号により駆動される。
【００４０】
したがって、レンズ群移動部材３６はギヤ３８を介して回転され、第１照明光学系３５を構成するレンズ群が照明光軸Ｏ２ 上を移動し、第１照明光学系３５および第２照明光学系４０により構成される照明光学系の焦点距離が変化される。この時、エンコーダ付きモータ３９によって、レンズ群移動部材３６の回転角度が照明光学系焦点距離演算回路５３にフィードバックされ、逐一照明光学系の焦点距離が演算され、この焦点距離が前述の目標焦点距離に達するまで、ドライブ回路５４から駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ３９が駆動される。また、照野絞り枠３３内の照野絞り１２の位置に瞳孔フィルタ３４を挿入することによって、瞳孔フィルタ３４は術部Ｐと共役な位置に配置固定される。
【００４１】
以上説明したように、本実施例も、照明光を焦点距離可変対物光学系２を通さずに術部Ｐ上に照射し、被観察面（術部）が変化することによる観察光学系における焦点位置の移動に連動して照明光学系内の光学部材が移動するようになっている。したがって、常に、被観察面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被観察面上と共役な位置に常に照野絞りが配置されるため、被観察面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【００４２】
また、本実施例では、鏡体部３０内の照明光軸Ｏ２ 上における術部Ｐとの共役な位置が変化しないため、照野絞り枠３３を鏡体部３０内に固定できる。したがって、簡単な構成で、必要に応じて瞳孔フィルタ３４を術部Ｐと共役な位置に挿脱することができ、患者の網膜保護に役立つ。
【００４３】
図５ないし図７は対物光学系を介して照射光を術部に照射する手術用顕微鏡の構成を示すものである。なお、第１および第２の実施例と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図５は手術用顕微鏡の鏡体部および照明ユニットの構成図、図６は、図５における開口絞りユニットの構成図であり、図５の術部Ｐ側からの鏡体部矢視図であるが、その構成をより明確にするために、図５の術部Ｐ方向に展開した図である。また、図７は図５における照明ユニットの駆動部の構成図である。
【００４５】
次に、図５にしたがって鏡体部および照明ユニットの構成について説明する。符号６０は鏡体部、６１は照明ユニットであり、その内部に、左右両観察光軸の中心に対して左右対象に配置される一対の、ランプ１０と、集光レンズ１１と、照野絞り１２と、照明光学系１６と、後述の開口絞りユニット６２および対物レンズ６３とが配置されている。
【００４６】
次に、図６にしたがって、開口絞りユニット６２の構成について説明する。符号６４は、その反射面がミラーで形成された絞り部材６５，６６から成る開口絞りである。各絞り部材６５，６６の一端はガイド棒６７に保持されている。
【００４７】
符号６８は絞り部材６６の他端に設けられた右ネジのリード部、６９は同様に絞り部材６６の他端に設けられた左ネジのリード部である。また、符号７０は、リードネジ部６８に噛み合う右ネジのリードネジ７１と、リードネジ部６９に噛み合う左ネジのリードネジ部７２とを有した軸である。軸７０の両端はベアリング７３，７４によって開口絞りユニット６２のハウジングに回転可能に保持されている。
【００４８】
符号７５は軸７０の一端に固定されたギヤである。また、符号７６は、ギヤ７５に噛み合うように配置されたギヤであり、その中心軸に開口絞り調節ツマミ７７が取り付けられている。また、符号７８はその中心軸が明るさ調節ツマミ７７に取り付けられたギヤ、７９はギヤ７８に噛み合うように配置されたギヤ、８０はギヤ７９に噛み合うように配置されたギヤである。なお、明るさ絞りユニット６２は、ギヤ７８、７９および８０を介して、左右観察光軸の中心に対して対称的に前述と同じ構成（第１および第２の実施例と同一構成）を有している。また、開口絞り調節ツマミ７７の操作方向が図中矢印で示されている。また、開口絞り調節ツマミ７７の操作により移動する絞り部材６５、６６の移動方向が図中矢印で示されている。
【００４９】
次に、図７にしたがって、照明ユニット６１の駆動部の構成について説明する。符号８４は、図示しない入力手段（例えばフットスイッチ）により操作されるモータで、鏡体部６０の内部に固定されている。符号８５はモータ８４の回転軸に取り付けられたギヤ、符号８６は、ギヤ８５と噛み合うとともに、照明ユニット６１のハウジングに取り付けられたラック８７に噛み合うように配置されたギヤである。また、符号８８は、照明ユニット６１を保持するガイド棒で、その両端は鏡体部６０のハウジングに固定されている。また、照明ユニット６１の移動方向が図中矢印で示されている。
【００５０】
以上のように構成された手術用顕微鏡にあっては、術中、術者が、ピント合わせを行うために図示しない入力手段を操作すると、モータ８４が回転し、ギヤ８５，８６とラック８７とを介して、照明ユニット６１が図中矢印方向すなわち鏡体部６０に対して観察光軸方向に移動し、ピント合わせが行われる。この時、照明ユニット６１に含まれる対物レンズ６３の移動にともなって、開口絞りユニット６２、照野絞り１２、照明光学系１６、集光レンズ１１、およびランプ１０も同時に観察光軸方向に移動するため、照明ユニット６１内の光学部材の相対位置関係は変化しない。また、対物レンズ自体の焦点距離は変化しないので、照野絞り１２の像は、観察光軸上の共役な位置すなわち焦点位置である術部Ｐ上にその照野径が変化することなく投影される。したがって、常に観察視野径と照野径とが一致した状態に保たれる。
【００５１】
また、術者が焦点深度を調節するために、開口絞り調節ツマミ７７を図中下側の矢印方向すなわち時計回りに回すと、ギヤ７６および７５を介して、軸７０が回転する。この時、リードネジ部６８および７１は右ネジに、リードネジ部６９および７２は左ネジに構成されているので、絞り部材６５は図中右方向に、絞り部材６６は図中左方向に移動する。したがって、開口絞り６４は絞られ、よって、焦点深度は深くなる。この時、照明光束上に挿入される絞り部材６５および６６の反射面は、前述のようにミラーで構成されているので、その反射面の面積増加に伴って、照明光はより多く術部Ｐ上に照射される。また、逆に、明るさ絞り６７を図中上側の矢印方向すなわち反時計回りに回すと、絞り部材６５は図中左方向に、また、絞り部材６６は図中右方向に移動するため、明るさ絞り６４は開かれる。よって、焦点深度は浅くなるが、この時、照明光束上に挿入される絞り部材６５および６６の反射面の面積の減少にともなって、術部Ｐ上に照射される照明光は減少する。また、もう一方の光路上に配置された開口絞りについてもギヤ７８，７９，８０を介すことによって、当然に、前述と同様の動作をすることができる。
【００５２】
このように、本構成の手術用顕微鏡においては、照明ユニット全体を観察光軸方向に移動するだけの簡単な構成で、照野絞り１２と術部Ｐ上は常に共役な位置関係に保たれる。また、術者が、術式や術部に応じて焦点深度を変化させるべく、明るさ絞り６４を調節しても、開口絞り６４の開口の大きさによって、自動的に照明光の物体面上への照射量が調節されるため、観察視野内の明るさは、常に一定に保たれ、照明効率が一段と向上する。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の手術用顕微鏡によれば、常に、被検面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被検面上と共役な位置に常に照野絞りや瞳孔フィルタ等の投影光学部材が配置されるため、被検面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における手術用顕微鏡の鏡体部の構成図である。
【図２】図１の手術用顕微鏡における照野絞りと術部Ｐとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例における手術用顕微鏡の鏡体部の構成図
【図４】図３の光学系を駆動させる駆動回路のブロック図である。
【図５】手術用顕微鏡の鏡体部および照明ユニットの構成図である。
【図６】図５の照明ユニットにおける開口絞りユニットの術部Ｐ側から見た構成図であり、術部Ｐ方向に展開した展開図である。
【図７】図５の照明ユニットの駆動部の構成図である。
【図８】従来の手術用顕微鏡の全体構成図である。
【図９】焦点距離可変対物光学系を有する鏡体部の構成図である。
【図１０】焦点距離可変対物光学系を完全同軸照明に適用した鏡体部の構成図である。
【符号の説明】
１…鏡体部、２…焦点距離可変対物光学系、５，１５，１９，３１，４３，３８…ギア、６，３２，３９，４５…モータ、１２…照明絞り（光学部材）、１３…照明絞り枠、１４…ラック、１６，３５，４０…照明光学系（光学部材）、１７…レンズ群移動部材、２１…ギアボックス，４６…ハーフミラー。
【産業上の利用分野】
本発明は、物体側焦点位置を移動可能な対物光学系と、被検部を照射する照明光学系とを備えた手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術手法および手術用具の発達に伴って、微細な手術いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に行なわれるようになってきた。このマイクロサージャリーには術部を拡大観察する手術用顕微鏡が用いられる。
【０００３】
一般に、手術用顕微鏡は、図８に示すような実体顕微鏡である鏡体部１０１と、この鏡体部１０１を所望の位置や角度に移動して固定するためのアーム１０２と、アームを支持するための架台部１０３とから構成される。
【０００４】
通常、鏡体部１０１は図示しない焦準部によりその観察光軸方向に沿って移動されて焦準動作するようにアーム１０２に保持されているが、近年、その小型化および軽量化を図るため、前記焦準部の代わりに、特定のレンズを光軸方向に移動させることによって焦点位置を変化させるいわゆる焦点距離可変対物光学系が使用されるようになってきている。
【０００５】
以下、この焦点距離可変対物光学系を有する鏡体部１０１について図９を参照しつつ説明する。図中、１０４は焦点距離可変対物光学系、１０５は変倍光学系、１０６は開口絞り、１０７は結像レンズ、１０８は接眼レンズである。なお、変倍光学系１０５、開口絞り１０６、結像レンズ１０７、接眼レンズ１０８はそれぞれ図中紙面垂直方向に左右に対になって配置されている。また、１０９は対物レンズ１０４の後方（図中上側）に配置された照明プリズム、１１０は照明光学系、１１１は術部Ｐと光学的に共役な面内に配置された照野絞り、１１２は集光レンズ、１１３は光源としてのランプである。また、Ｏ１ は鏡体部１０１における観察光軸、Ｏ２ は照明光軸である。
【０００６】
この構成において、ランプ１１３から発せられた照明光は、集光レンズ１１２を介して集光されて、照野絞り１１１により絞られた後、照明光学系１１０と照明プリズム１０９と焦点距離可変対物光学系１０４とを介して術部Ｐに照射される。一方、術部Ｐから発せられた光は、焦点距離可変対物光学系１０４と変倍光学系１０５と開口絞り１０６とを介して結像レンズ１０７により結像された後、接眼レンズ１０８により拡大されて、術者の眼Ｅにより立体観察される。
【０００７】
術中において、術者は、術部Ｐに焦点を合わせるために、図示しない例えばフットスイッチ等の入力手段により焦点距離可変対物光学系１０４を操作し、焦点距離可変対物光学系１０４内に含まれる特定のレンズ群を移動させることによって、ピント合わせを行なう。この時、通常、焦点距離の変化によって観察総合倍率すなわち観察視野径が変化してしまうが、焦点距離が変化してもその観察総合倍率すなわち観察視野径が変化しないように、焦点距離の変化に応じて変倍光学系１０５により観察総合倍率を補正する焦点距離可変対物光学系が特開昭６３−６０４１８号公報に開示されている。
【０００８】
また、術部Ｐが細孔等のように深く長い穴である場合や、眼科手術における水晶体摘出術において眼底の赤色反射を利用する場合には、図８における照明プリズム１０９をハーフミラーで構成して、観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ とが一致するようにハーフミラーを配置するいわゆる完全同軸照明が用いられる。この完全同軸照明については特開昭６３−２７８１０号公報によって開示されている。以下、前述した焦点距離可変対物光学系を特開昭６３−２７８１０号公報に開示された完全同軸照明に適用した場合について、図１０を参照しつつ説明する。
【０００９】
図中、１１４は照明光軸Ｏ２ 上において術部Ｐと光学的に共役な位置すなわち前記照野絞り１１１と同位置に配置される瞳孔フィルタ、１１５は図中実線の位置と破線の位置との間を移動できる照明光路切り換えミラー、１１６は観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ との交点上にその反射面がくるように配置されたハーフミラー、１１７はハーフミラー１１６の術部Ｐ側に取り付けられた防塵カバーである。また、瞳孔フィルタ１１４、照明光路切り換えミラー１１５、ハーフミラー１１６、防塵カバー１１７、照明光学系１１０、照野絞り１１１、集光レンズ１１２、ランプ１１３は全て枠体１１８に一体となって収容されて照明ユニットを構成しており、枠体１１８を介して鏡体部１０１に一体的に取り付けられている。なお、図面中、図９と同一の部材については図９と同一の符号を付してある。
【００１０】
この構成において、ランプ１１３を発した照明光は、集光レンズ１１２によって集光された後、照明光学系１１０を透過して、焦点距離可変対物光学系１０４を介すことなく術部Ｐに導かれる。照明光路切り換えミラー１１５が図中実線の位置に配置されている時には、照明光学系１１０を透過した照明光は、照明光路切り換えミラー１１５によって反射されて、観察光軸Ｏ１ に対してある一定の角度をなして術部Ｐに照射される。また、照明光路切り換えミラー１１５が図中破線の位置に配置されている場合には、前記照明光は、ハーフミラー１１６によって反射された後、観察光軸Ｏ１ に沿って術部Ｐに照射される。
【００１１】
また、瞳孔フィルタ１１４は術部Ｐと光学的に共役な面内に配置されているので、術部Ｐすなわち患者の瞳孔上にその像が形成される。したがって、患者の網膜を保護し、すなわち、患者の眼に障害を与えることなく手術が行える。また、瞳孔フィルタ１１４の位置には照野絞り１１１が配置されているので、術部Ｐ上において明瞭な視野の輪郭が形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明光が焦点距離可変対物光学系１０４を介して術部Ｐに導かれる図９に示すような構成においては、照明光が焦点距離可変対物光学系１０４を構成しているレンズ群のレンズ面上で反射し、その反射光が変倍光学系１０５内に入射して、観察視野内においてフレアが生じるという問題がある。前記反射光は、焦点距離可変対物光学系１０４を構成する各々のレンズ面上において生じるため、焦点距離が固定されている対物レンズに比べて構成レンズの数が多い焦点距離可変対物光学系１０４にあっては、観察光学系に及ぼす影響が大きくなる。
【００１３】
また、焦点距離が固定されている対物レンズにあっては、その反射光の反射方向を一定にできるため、反射光が観察視野内に入射しないすなわちフレアが生じないように照明プリズム１０９を構成および配置することが可能であるが、焦点距離可変対物光学系１０４にあっては、それを構成するレンズ群が観察光軸Ｏ１ 方向に沿って移動するため、フレアが生じないように照明プリズム１０９を構成したり配置したりすることが非常に困難である。
【００１４】
また、図９に示す構成において照明プリズム１０９をハーフミラーに置き換え、すなわち、焦点距離可変対物光学系１０４と変倍光学系１０５との間において観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ とが一致するようにハーフミラーの反射面を配置するいわゆる完全同軸照明を構成すると、観察光軸Ｏ１ 上で反射光が発生するため、フレアの発生率がさらに大きくなってしまう。
【００１５】
また、こうしたフレアの問題を避けるため、図１０に示すように、鏡体部１０１内の観察光学系と照明光学系１１０を有する照明ユニット１１８とを別体で構成し、照明光を焦点距離可変対物光学系１０４を通さずに術部Ｐ上に照射するようにした場合には、焦点距離可変対物光学系１０４を操作して焦点位置を変化させると、焦点位置の変化に伴って、照野絞り１１１と術部Ｐとの共役な位置関係が保てず、照野の輪郭がぼけてしまうとともに、術部Ｐの周囲に発生する散乱光によってフレアが生じてしまい、また、照明効率も悪くなってしまう。
【００１６】
さらに、焦点距離可変対物光学系１０４によって焦点距離を変化させる一方で変倍光学系１０５により観察総合倍率を補正した場合、観察視野径が変化しないにもかかわらず、照明光学系の照明倍率は常に一定であることから、焦点距離によっては、術部Ｐにおいて、観察視野外にまで照明光を照射したり、観察視野内の一部分しか照射しなかったりするといった不具合が生じ、照明効率が極めて悪くなってしまう。
【００１７】
さらに、眼科の手術においては、患者の網膜保護を目的として、図１０に示すように照野絞り１１１の位置に瞳孔フィルタ１１４を配置し、瞳孔上に瞳孔フィルタ１１４の像を投影するが、前述した照野絞り１１１と同様に、焦点位置の変化に伴って、瞳孔フィルタ１１４と術部Ｐすなわち患者の瞳孔上との共役な位置関係が崩れ、術部Ｐ上において瞳孔フィルタ１１４の像がボケるため、観察視野全体にわたって暗くなってしまうのみならず、術部である患者の眼に障害を与える危険がある。また、この状態で、焦点深度を深くするために開口絞り１０６を絞ると、さらに照明効率が悪化することは言うまでもない。
【００１８】
以上述べたように、フレアの問題を解消することも重要な点であるが、今回、発明者は、フレアの問題もさることながら、特に、照明効率を向上させる点に着目し、これによって、いかなる焦点距離においても常に最良の照明状態を得ることができ、かつ、安全性の高い手術用顕微鏡を提供せんとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の手術用顕微鏡は、術者が被検体を観察するための観察光学系と、前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、前記照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域を変更するための照明領域変更手段と、前記照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する位置関係変更手段とを有することを特徴とする。
請求項２の発明の手術用顕微鏡は、術者が被検体を観察するための観察光学系と、前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、前記照明光の光路上の所定の位置に配置され、前記照明光の光束を制限して前記観察位置に照射される前記照明光の照明領域を変更する照明領域変更手段と、前記照明光の光路上に配置され、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する共役位置変更手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【作用】
上記構成の請求項１の発明では、焦点位置変更手段により観察光学系の焦点位置が移動すると、この焦点位置の変更に応じて照明倍率変更手段によって、前記観察位置に照射される照明光の照明倍率が変更され、かつ照明領域変更手段の作用により、照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域が変更される。このとき、位置関係変更手段によって照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する。
請求項２の発明では、焦点位置変更手段により観察光学系の焦点位置が移動すると、この焦点位置の変更に応じて照明倍率変更手段によって、前記観察位置に照射される照明光の照明倍率が変更され、かつ照明領域変更手段の作用により、照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域が変更される。このとき、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて共役位置変更手段によって前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する。
【００２１】
【実施例】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。図１および図２は本発明の第１の実施例を示すものである。本実施例の手術用顕微鏡の鏡体部１は、図示しない架台部に取り付けられており、具体的には図１に示すように構成されている。すなわち、図中２は、図示しない入力手段（例えばフットスイッチ）を操作することによって構成するレンズ群の間隔を変化させて焦点距離を変化させる焦点距離可変対物光学系である。また、符号３は、回転動作することによって、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を観察光軸Ｏ１ 方向に移動して、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材である。さらに、４はレンズ群移動部材３に一体的に取り付けられたギヤである。
【００２２】
符号５は、ギヤ４に噛み合うように配置されたギヤであり、その中心軸に鏡体部１の内部に固定されているモータ６の回転軸が取り付けられている。符号７は、紙面垂直方向に左右一対に配置された変倍レンズであり、焦点距離可変対物光学系２の焦点距離が変化した際の観察総合倍率の変化分を補正するような構成になっている。符号８は紙面垂直方向に左右一対に配置された結像レンズ、符号９は同様に紙面垂直方向に左右一対に配置された接眼レンズである。
【００２３】
符号１０は照明光を照射するランプ、１１は集光レンズを示している。符号１２は、照明光軸Ｏ２ 上の術部Ｐと光学的に共役な位置に、その中心軸と照明光軸Ｏ２ とが一致するように、配置された照野絞りである。符号１３は照野絞り１２を保持する照野絞り枠、１４は照野絞り枠１３に一体的に取り付けられたラック、１５はラック１４と噛み合うように配置されたギヤである。
【００２４】
符号１６は、構成するレンズ群の間隔を変化させることによって照明倍率を変化させる照明光学系である。符号１７は、その回転動作にともなって、照明光学系１６を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ２ 方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材である。また、符号１８はレンズ群移動部材１７に一体的に取り付けられたギヤ、１９はギヤ１８に噛み合うように配置されたギヤである。
【００２５】
符号２０は、照明光学系１６を介した照明光を術部Ｐに導くように、鏡体部１内部の焦点距離可変対物光学系２の前方（図中下側）に、観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ とがある一定の角度をなすように配置固定された照明プリズムである。また、符号２１は、その入力軸がモータ６の出力軸として構成され、かつ、ギヤ５の中心が前記入力軸に一体的に取り付けられ、さらに、２つの出力軸にはギヤ１５およびギヤ１９の中心がそれぞれ一体的に取り付けられたギヤボックスである。
【００２６】
上記構成の鏡体部１にあっては、術部Ｐに対してピントを合わせるために図示しない入力手段を操作すると、その操作信号にしたがってモータ６が駆動され、ギヤ５とギヤ４とを介してレンズ群移動部材３が回転動作される。レンズ群移動部材３が回転すると、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群のうち、ある特定のレンズ群が観察光軸Ｏ１ に沿って移動してレンズ群の相対位置が変化するとともに、変倍光学系７の作用により観察倍率が一定の状態で保持されつつ、焦点距離が変化して、術部Ｐにピントが合う。すなわち、術者は、鏡体部１と術部Ｐとの距離にかかわらず、その観察視野径が一定の状態においてピント合わせを行うことができる。
【００２７】
また、モータ６の出力軸がギヤボックス２１の入力軸と一体的に構成されているため、レンズ群移動部材３の回転に伴ってギヤ１９が回転する。したがって、ギヤ１９と噛み合うギヤ１８を介してレンズ群移動部材１７が回転され、照明光学系１６を構成する照明レンズのうち、ある特定のレンズ群が照明光軸Ｏ２ に沿って移動する。これによって、照明光学系１６を構成するレンズ群の相対位置が変化し、観察視野径と照野径とが常に一致するような照明倍率になる。
【００２８】
また、ギヤボックス２１のもう一方の出力軸によってギヤ１５が回転され、ラック１４を介して照野絞り枠１３が図中矢印で示す斜め方向に移動される。すなわち、照野絞り１２は常に術部Ｐと共役な位置に配置される。具体的には、図２に示すように、術部Ｐに対しては、照野絞り１２は常に術部Ｐと共役な位置、すなわち、図中Ｏの位置に配置されるが、この時、観察光軸Ｏ１と照明光軸Ｏ２は術部Ｐ上において合致するため、照野絞り１２の像は照明光学系１６によって観察視野の中心と照野の中心とが一致した状態で、術部Ｐ上に結像する。また、術部Ｐ’に対しては、照野絞り１２は図中矢印で示す斜め方向に沿って移動することにより図中Ｏ’の位置に配置される。この時、照明光軸はＯ２’となり、術部Ｐ’上において観察光軸Ｏ１と照明光軸Ｏ２’とが合致する。さらに、術部Ｐ”に対しては、照野絞り１２がＯ”の位置にまで移動することによって照明光軸がＯ２”となり、同様に、術部Ｐ”上において観察光軸Ｏ１と照明光軸Ｏ２”とが合致する。このように、照野絞り１２の像は、常に、照野径が観察視野径と一致し且つ照野の中心が観察視野の中心に術部上で一致するような状態で、術部上に結像される。
以上を言い換えると、本実施形態の手術用顕微鏡は、被検体を観察するための観察光学系２，７，８，９と、観察光学系２，７，８，９の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段２，３，４，５，６と、観察光学系２，７，８，９による前記被検体の観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源１０と、光源１０から出射される照明光が観察光学系２，７，８，９の視野範囲を含む第１の照明領域に照射されるように、焦点位置変更手段２，３，４，５，６の焦点変更に応じて照明光の照明領域を変更可能な照明領域変更手段１６，１７，１８，１９と、照明領域変更手段１６，１７，１８，１９により前記第１の照明領域に照射される照明光が、観察光学系２，７，８，９の焦点位置で前記第１の照明領域の中の第２の照明領域に制限されて照射されるように、照明光の光路上の前記焦点位置に照射される位置と共役な前記照明光の光路上の位置に設けられ前記照明光の光束を制限可能な照明領域制限手段１２，１３，１４，１５とを備えていると言える。なお、本実施形態では、照明光が焦点距離可変対物光学系を通さずに被検 面上に照射されるため、フレアの発生が極力防止される。
【００２９】
以上説明したように、本実施例の手術用顕微鏡は、照明光を焦点距離可変対物光学系２を通さずに術部Ｐ上に照射し、被観察面（術部）が変化することによる観察光学系における焦点位置の移動に連動して照明光学系内の光学部材が移動するようになっている。したがって、常に、被観察面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被観察面上と共役な位置に常に照野絞りが配置されるため、被観察面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【００３０】
また、本実施例の手術用顕微鏡は、観察光束以外の位置に配置した照明プリズム２０によって照明光を術部に導くものであり、いわゆる完全同軸照明のごとき構成を成していないため、術部Ｐにおける反射光すなわち観察光を全て観察視野内に取り込める。したがって、極めて明るい観察像が得られる。
【００３１】
図３および図４は本発明の第２の実施例を示すものである。なお、第１の実施例と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
図３は本実施例における鏡体部３０の構成を示している。図中３１は前述のギヤ４に噛み合うように配置されたギヤ、３２はその回転軸にギヤ３１が取り付けられているエンコーダ付きモータである。このエンコーダ付きモータ３２は鏡体部３０の内部に固定されている。また、符号３３は照明光軸Ｏ２ 上に配置固定され、その内部に照野絞り１２を保持する照野絞り枠、３４は照野絞り枠３３の内部の特にその照明光軸Ｏ２ 上である照野絞り１２の中心位置に装脱可能に配置される瞳孔フィルタである。
【００３２】
符号３５は、その構成するレンズ群の相対位置を変化させることによってその焦点距離を変化させる第１照明光学系、符号３６は、その回転動作にともなって、第１照明光学系３５を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ２ 方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材、符号３７はレンズ群移動部材３６に一体的に取り付けられたギヤ、符号３８は、ギヤ１８に噛み合うように配置されたギヤであり、その回転中心には、エンコーダ付きモータ３９の出力軸が取り付けられており、エンコーダ付きモータ３９は鏡体部３０の内部に固定されている。
【００３３】
また、符号４０は、その構成するレンズ群の間隔を変化させることによって照明倍率を変化させる第２照明光学系、符号４１は、その回転動作にともなって、第２照明光学系４０を構成するレンズ群を保持する図示しないレンズ枠を照明光軸Ｏ２ 方向に移動し、前記レンズ群の相対位置を変化させるレンズ群移動部材、符号４２はレンズ群移動部材４１に一体的に取り付けられたギヤ、符号４３は、ギヤ４２に噛み合うように配置されたギヤで、同様に、その回転中心には、エンコーダ付きモータ４５の出力軸が取り付けられており、エンコーダ付きモータ４５も鏡体部３０の内部に固定されている。また、符号４６は、おいて、観察光軸Ｏ１ と照明光軸Ｏ２ との交点上にその反射面がくるように焦点距離可変対物光学系２の下方に配置固定されたハーフミラーである。
【００３４】
次に、図４に示す電気ブロック図にしたがって、エンコーダ付きモータ３２，３９，４５の動作を説明する。
符号４７は焦点距離可変対物光学系２を操作するスイッチ、４８はスイッチ４７に接続されたスイッチ回路、４９はスイッチ回路４８からの信号に基づいてエンコーダ付きモータ３２に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、符号５０はエンコーダ付きモータ３２に接続された焦点距離検出回路、５１は焦点距離検出回路５０の出力信号に基づいて照明倍率を計算する照明倍率演算回路、５２は照明倍率演算回路５１の出力信号に基づいてエンコーダ付きモータ４５に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、エンコーダ付きモータ４５は照明倍率演算回路５１と電気的に接続されている。符号５３は第１照明光学系３５および第２照明光学系４０から構成される照明光学系の焦点距離を演算する照明光学系焦点距離演算回路、５４は照明光学系焦点距離演算回路５３の出力信号に基づいてエンコーダ付きモータ３９に駆動信号を出力するドライブ回路である。また、エンコーダ付きモータ３９は照明光学系焦点距離演算回路５３と電気的に接続されている。
【００３５】
本実施例は以上のように構成されているので、術中、術者は第１の実施例と同様に、スイッチ４７を操作して、焦点距離可変対物光学系２によって焦点距離を変化させ、ピント合わせを行なうと、スイッチ回路４８により、ドライブ回路４９に操作信号が出力され、この操作信号にしたがって、ドライブ回路４９からエンコーダ付きモータ３２に駆動信号が出力される。よって、エンコーダ付きモータ３２が駆動され、ギヤ３１を介して、レンズ群移動部材３が回転される。
【００３６】
レンズ群移動部材３の回転にともなって、焦点距離可変対物光学系２を構成するレンズ群のうち特定のレンズ群が光軸Ｏ１ に沿って移動し、レンズ群の相対位置が変化し、所望の焦点距離となって、ピント合わせが行なわれる。この時、エンコーダ付きモータ３２によって、レンズ群移動部材３の回転角度が焦点距離検出回路５０に出力されるので、焦点距離検出回路５０によりレンズ群移動部材３の回転角度信号から焦点距離可変対物光学系２の焦点距離が演算される。
【００３７】
焦点距離検出回路５０からの焦点距離情報に基づいて照明倍率演算回路５１は、術部Ｐ上すなわち焦点距離可変対物光学系２の焦点距離上において観察視野径と照野径とが一致するような目標照明倍率を演算し、その演算結果がドライブ回路５２に出力される。ドライブ回路５２は照明倍率演算回路５１による出力信号にしたがって、エンコーダ付きモータ４５に駆動信号を出力し、エンコーダ付きモータ４５が駆動される。
【００３８】
したがって、レンズ群移動部材４１がギヤ４３を介して回転され、第２照明光学系４０を構成するレンズ群が照明光軸Ｏ２ に沿って移動し、照明倍率が変化される。この時、エンコーダ付きモータ４５によって、レンズ群移動部材４１の回転角度が照明倍率演算回路５１にフィードバックされ、逐一照明倍率が演算され、その照明倍率が前述の目標照明倍率に達するまでドライブ回路５２から駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ４５が駆動される。
【００３９】
また、照明光学系焦点距離演算回路５３に、焦点距離検出回路５０から、焦点距離可変対物光学系２の焦点距離信号が入力される。照明光学系焦点距離演算回路５３は、前記焦点距離信号に基づいて、術部Ｐと照明光軸Ｏ２ 上における照野絞り１２の固定位置とが光学的に共役な位置関係となるように、第１照明光学系３５および第２照明光学系４０から構成される照明光学系の目標焦点距離を演算する。この演算結果に基づいて、ドライブ回路５４からエンコーダ付きモータ３９に駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ３９が前記駆動信号により駆動される。
【００４０】
したがって、レンズ群移動部材３６はギヤ３８を介して回転され、第１照明光学系３５を構成するレンズ群が照明光軸Ｏ２ 上を移動し、第１照明光学系３５および第２照明光学系４０により構成される照明光学系の焦点距離が変化される。この時、エンコーダ付きモータ３９によって、レンズ群移動部材３６の回転角度が照明光学系焦点距離演算回路５３にフィードバックされ、逐一照明光学系の焦点距離が演算され、この焦点距離が前述の目標焦点距離に達するまで、ドライブ回路５４から駆動信号が出力され、エンコーダ付きモータ３９が駆動される。また、照野絞り枠３３内の照野絞り１２の位置に瞳孔フィルタ３４を挿入することによって、瞳孔フィルタ３４は術部Ｐと共役な位置に配置固定される。
【００４１】
以上説明したように、本実施例も、照明光を焦点距離可変対物光学系２を通さずに術部Ｐ上に照射し、被観察面（術部）が変化することによる観察光学系における焦点位置の移動に連動して照明光学系内の光学部材が移動するようになっている。したがって、常に、被観察面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被観察面上と共役な位置に常に照野絞りが配置されるため、被観察面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【００４２】
また、本実施例では、鏡体部３０内の照明光軸Ｏ２ 上における術部Ｐとの共役な位置が変化しないため、照野絞り枠３３を鏡体部３０内に固定できる。したがって、簡単な構成で、必要に応じて瞳孔フィルタ３４を術部Ｐと共役な位置に挿脱することができ、患者の網膜保護に役立つ。
【００４３】
図５ないし図７は対物光学系を介して照射光を術部に照射する手術用顕微鏡の構成を示すものである。なお、第１および第２の実施例と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図５は手術用顕微鏡の鏡体部および照明ユニットの構成図、図６は、図５における開口絞りユニットの構成図であり、図５の術部Ｐ側からの鏡体部矢視図であるが、その構成をより明確にするために、図５の術部Ｐ方向に展開した図である。また、図７は図５における照明ユニットの駆動部の構成図である。
【００４５】
次に、図５にしたがって鏡体部および照明ユニットの構成について説明する。符号６０は鏡体部、６１は照明ユニットであり、その内部に、左右両観察光軸の中心に対して左右対象に配置される一対の、ランプ１０と、集光レンズ１１と、照野絞り１２と、照明光学系１６と、後述の開口絞りユニット６２および対物レンズ６３とが配置されている。
【００４６】
次に、図６にしたがって、開口絞りユニット６２の構成について説明する。符号６４は、その反射面がミラーで形成された絞り部材６５，６６から成る開口絞りである。各絞り部材６５，６６の一端はガイド棒６７に保持されている。
【００４７】
符号６８は絞り部材６６の他端に設けられた右ネジのリード部、６９は同様に絞り部材６６の他端に設けられた左ネジのリード部である。また、符号７０は、リードネジ部６８に噛み合う右ネジのリードネジ７１と、リードネジ部６９に噛み合う左ネジのリードネジ部７２とを有した軸である。軸７０の両端はベアリング７３，７４によって開口絞りユニット６２のハウジングに回転可能に保持されている。
【００４８】
符号７５は軸７０の一端に固定されたギヤである。また、符号７６は、ギヤ７５に噛み合うように配置されたギヤであり、その中心軸に開口絞り調節ツマミ７７が取り付けられている。また、符号７８はその中心軸が明るさ調節ツマミ７７に取り付けられたギヤ、７９はギヤ７８に噛み合うように配置されたギヤ、８０はギヤ７９に噛み合うように配置されたギヤである。なお、明るさ絞りユニット６２は、ギヤ７８、７９および８０を介して、左右観察光軸の中心に対して対称的に前述と同じ構成（第１および第２の実施例と同一構成）を有している。また、開口絞り調節ツマミ７７の操作方向が図中矢印で示されている。また、開口絞り調節ツマミ７７の操作により移動する絞り部材６５、６６の移動方向が図中矢印で示されている。
【００４９】
次に、図７にしたがって、照明ユニット６１の駆動部の構成について説明する。符号８４は、図示しない入力手段（例えばフットスイッチ）により操作されるモータで、鏡体部６０の内部に固定されている。符号８５はモータ８４の回転軸に取り付けられたギヤ、符号８６は、ギヤ８５と噛み合うとともに、照明ユニット６１のハウジングに取り付けられたラック８７に噛み合うように配置されたギヤである。また、符号８８は、照明ユニット６１を保持するガイド棒で、その両端は鏡体部６０のハウジングに固定されている。また、照明ユニット６１の移動方向が図中矢印で示されている。
【００５０】
以上のように構成された手術用顕微鏡にあっては、術中、術者が、ピント合わせを行うために図示しない入力手段を操作すると、モータ８４が回転し、ギヤ８５，８６とラック８７とを介して、照明ユニット６１が図中矢印方向すなわち鏡体部６０に対して観察光軸方向に移動し、ピント合わせが行われる。この時、照明ユニット６１に含まれる対物レンズ６３の移動にともなって、開口絞りユニット６２、照野絞り１２、照明光学系１６、集光レンズ１１、およびランプ１０も同時に観察光軸方向に移動するため、照明ユニット６１内の光学部材の相対位置関係は変化しない。また、対物レンズ自体の焦点距離は変化しないので、照野絞り１２の像は、観察光軸上の共役な位置すなわち焦点位置である術部Ｐ上にその照野径が変化することなく投影される。したがって、常に観察視野径と照野径とが一致した状態に保たれる。
【００５１】
また、術者が焦点深度を調節するために、開口絞り調節ツマミ７７を図中下側の矢印方向すなわち時計回りに回すと、ギヤ７６および７５を介して、軸７０が回転する。この時、リードネジ部６８および７１は右ネジに、リードネジ部６９および７２は左ネジに構成されているので、絞り部材６５は図中右方向に、絞り部材６６は図中左方向に移動する。したがって、開口絞り６４は絞られ、よって、焦点深度は深くなる。この時、照明光束上に挿入される絞り部材６５および６６の反射面は、前述のようにミラーで構成されているので、その反射面の面積増加に伴って、照明光はより多く術部Ｐ上に照射される。また、逆に、明るさ絞り６７を図中上側の矢印方向すなわち反時計回りに回すと、絞り部材６５は図中左方向に、また、絞り部材６６は図中右方向に移動するため、明るさ絞り６４は開かれる。よって、焦点深度は浅くなるが、この時、照明光束上に挿入される絞り部材６５および６６の反射面の面積の減少にともなって、術部Ｐ上に照射される照明光は減少する。また、もう一方の光路上に配置された開口絞りについてもギヤ７８，７９，８０を介すことによって、当然に、前述と同様の動作をすることができる。
【００５２】
このように、本構成の手術用顕微鏡においては、照明ユニット全体を観察光軸方向に移動するだけの簡単な構成で、照野絞り１２と術部Ｐ上は常に共役な位置関係に保たれる。また、術者が、術式や術部に応じて焦点深度を変化させるべく、明るさ絞り６４を調節しても、開口絞り６４の開口の大きさによって、自動的に照明光の物体面上への照射量が調節されるため、観察視野内の明るさは、常に一定に保たれ、照明効率が一段と向上する。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の手術用顕微鏡によれば、常に、被検面上に観察視野径と一致した照野径の照明光が照射され、また、前記被検面上と共役な位置に常に照野絞りや瞳孔フィルタ等の投影光学部材が配置されるため、被検面がいかなる焦点距離になっても常に照明効率が良く、観察光学系にフレア等の悪影響を与えない最良の照明状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における手術用顕微鏡の鏡体部の構成図である。
【図２】図１の手術用顕微鏡における照野絞りと術部Ｐとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例における手術用顕微鏡の鏡体部の構成図
【図４】図３の光学系を駆動させる駆動回路のブロック図である。
【図５】手術用顕微鏡の鏡体部および照明ユニットの構成図である。
【図６】図５の照明ユニットにおける開口絞りユニットの術部Ｐ側から見た構成図であり、術部Ｐ方向に展開した展開図である。
【図７】図５の照明ユニットの駆動部の構成図である。
【図８】従来の手術用顕微鏡の全体構成図である。
【図９】焦点距離可変対物光学系を有する鏡体部の構成図である。
【図１０】焦点距離可変対物光学系を完全同軸照明に適用した鏡体部の構成図である。
【符号の説明】
１…鏡体部、２…焦点距離可変対物光学系、５，１５，１９，３１，４３，３８…ギア、６，３２，３９，４５…モータ、１２…照明絞り（光学部材）、１３…照明絞り枠、１４…ラック、１６，３５，４０…照明光学系（光学部材）、１７…レンズ群移動部材、２１…ギアボックス，４６…ハーフミラー。
Claims (2)
- 術者が被検体を観察するための観察光学系と、
前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、
前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、
前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、
前記照明光の光束を制限し前記観察位置に照明される照明光の照明領域を変更するための照明領域変更手段と、
前記照明領域変更手段が前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置に配置されるように、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明倍率変更手段と前記照明領域変更手段との相対的な位置関係を変更する位置関係変更手段と、
を有することを特徴とする手術用顕微鏡。 - 術者が被検体を観察するための観察光学系と、
前記観察光学系の焦点位置を変更可能な焦点位置変更手段と、
前記被検体の前記観察光学系により観察される観察位置を照明するための照明光を出射可能な光源と、
前記光源から前記観察位置までの前記照明光の光路上に配置され、前記焦点位置変更手段による焦点位置の変更に応じて前記観察位置に照射される照明光の照明倍率を変更する照明倍率変更手段と、
前記照明光の光路上の所定の位置に配置され、前記照明光の光束を制限して前記観察位置に照射される前記照明光の照明領域を変更する照明領域変更手段と、
前記照明光の光路上に配置され、前記照明倍率変更手段の照明倍率の変更に応じて前記照明光の光路上の前記観察位置と共役な位置を前記所定の位置に変更する共役位置変更手段と、
を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
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