JP4426662B2

JP4426662B2 - 実体顕微鏡

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Publication number: JP4426662B2
Application number: JP01465999A
Authority: JP
Inventors: 和雄森田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000214388A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察視野内に顕微鏡画像やモニター画像のように、互いに異なる様々な画像情報を表示できる実体顕微鏡であって、特に、ナビゲーションシステムをはじめとした外科手術支援装置を併用する場合に好適な手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より手術用顕微鏡をはじめとする実体顕微鏡は、脳神経外科，耳鼻咽喉科，眼科等の外科手術に用いられ、術部を拡大観察することによって、手術の能率を向上させる等の重要な役割を果たしている。
さらに、近年、手術用顕微鏡は、手術をより低侵襲に行うために、術前に術部周辺のＣＴやＭＲＩ等の医用画像を撮影し、それらの画像をコンピューターで統合処理して腫瘍部位の位置や範囲の確認等を行う外科手術支援装置、いわゆるナビゲーションシステムと併用されている。
このナビゲーションシステムと手術用顕微鏡との連携によって、術者が観察している位置から何ミリ先のどの位置にどれくらいの大きさの腫瘍があるといった情報をコンピューター画像として提供することができる。
さらに、現在では、手術用顕微鏡の光学観察像上に直接腫瘍の範囲等を重ねて表示できる技術が開発されている。
【０００３】
このような手術用顕微鏡画像と手術用顕微鏡以外の画像情報とを重ね合わせて表示する技術に関しては、特開平５−２１５９７１号公報に開示されているもの等が知られている。
図１７はこの公報に開示されている手術用顕微鏡の構成を示す図である。ここに示さた手術用顕微鏡１は光路分割手段２を備えており、この光路分割手段２によって、観察光路３と撮影光学系４への光路とに分割している。さらに、この手術用顕微鏡１は、光路合成手段５を備え、画像表示手段６からの光路７と観察光路３とを重ね合わせて、これを双眼光学系８へ導くことを可能にしている。
したがって、この手術用顕微鏡１を用いることにより、術者は顕微鏡画像と画像表示手段６に表示された画像とを重ねて観察することができるため、顕微鏡画像を観察しながら、例えば腫瘍の範囲，腫瘍までの到達距離等手術に有用な情報を顕微鏡画像上から直接得ることができる。
【０００４】
しかしながら、この手術用顕微鏡１では、顕微鏡画像の観察光路３内に新たに顕微鏡画像の観察光路３と画像表示手段６からの光路７とを重ね合わせるための光路合成手段５を設けているため、顕微鏡画像の明るさが低下してしまうという欠点がある。
また、手術用顕微鏡１において、観察者の両眼で画像を重ねて観察することを可能にした場合、光路合成手段５や画像表示手段６、画像表示手段６から射出される光束を光路合成手段５に入射させる光学系をそれぞれ１対配置しなければならず、手術用顕微鏡鏡体部の大型化や重量化を招くことになる。さらに、この場合、光路合成手段５が顕微鏡観察光路上に積み重なるような配置となるため、被観察物体から観察者のアイポイントまでの距離が長くなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
手術用顕微鏡においては、作業性を向上させるために、十分な明るさの顕微鏡画像を確保することはもとより、手術用顕微鏡鏡体部の小型軽量化、被観察物体から観察者のアイポイントまでの距離を手術用顕微鏡を使わない状態とできるだけ同等に近づけることは必須の条件である。
しかしながら、これらの必須の条件は、前記特開平５−２１５９７１号公報に開示された技術からでは得られない。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、観察者が両眼で、またはＴＶ撮影装置，写真撮影装置で、顕微鏡画像とモニターに表示される画像情報とを重ね合わせた像を観察および撮像することができ、且つ、顕微鏡画像の明るさの低下や、顕微鏡鏡体部の大型重量化，被観察物体から観察者のアイポイントまでの距離の増加等のない、作業性の優れた実体顕微鏡を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のような特徴を備えている。
【０００９】
本発明の実体顕微鏡は、立体観察光学系を有する実体顕微鏡において、物体からの光束を受け該光束をアフォーカル光束にする１つの対物光学系と該対物光学系からの光束を受け変倍を行う１つの変倍光学系とからなる単眼光学系と、該単眼光学系からの光束を受け観察者の左右の眼に導いて１対の観察像を結像する少なくとも１つの双眼鏡筒光学系とを備え、前記単眼光学系中に１つの光路合成手段を配置し、該１つの光路合成手段に対し、前記立体観察光学系の近傍に配置した１つの画像表示手段上に表示される画像から射出する光束を画像投影光学系を介して入射させ、観察光路に前記画像表示手段からの光束を分け入れるようにすると共に、前記双眼鏡筒光学系のハウジング内に、前記双眼鏡筒光学系，前記画像表示手段及び画像投影光学系とは別体の、少なくとも１対の画像表示手段と画像投影光学系を配置したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の参考例にかかる実体顕微鏡の概略構成を示す光軸に沿う断面図である。
この実体顕微鏡は、被観察物体１０からの光束を受けこれをアフォーカル光束にする対物レンズ１１と、対物レンズ１１からの光束を受けこれを変倍する変倍レンズ１２を備え、単眼光学系を構成している。さらに、画像表示手段１３と、画像表示手段１３からの光束を受けこれをアフォーカル光束にする画像投影光学系１４と、この画像投影光学系１４を経た光路を変倍レンズ１２を経た観察光路１５に重ね合わせるための光路合成手段１６と、観察光路１５に導かれた光束を観察者１７の両眼へ導くための双眼鏡筒光学系１８を備えている。このように構成された実体顕微鏡では、画像表示手段１３上に手術に有用な画像を表示させると、この画像情報は画像投影光学系１４および光路合成手段１６を介して観察光路１５へ導かれることによって、観察者１７は被観察物体１０の顕微鏡画像と画像表示手段１３上に表示された手術に有用な情報を含む画像とを重ね合わせた状態で観察することができる。
【００１２】
図１に示した実体顕微鏡は、従来のように左右の観察光路中にそれぞれ一対の光路分割手段，画像投影光学系および画像表示手段を配置する必要がなく、１つの画像表示手段１３，１つの画像投影光学系１４，１つの光路合成手段１６により、画像投影光学系１４からの光束を双眼鏡筒光学系１８の左右の観察光路１５へ分け入れることができる。したがって、顕微鏡鏡体部の小型軽量化を実現でき、また被観察物体１０から観察者１７のアイポイントまでの距離の増加を回避できるため、優れた作業性をもたらす実体顕微鏡となる。
なお、画像表示手段１３には、特にナビゲーションシステムによる画像情報や、その他手術に有用な画像を表示するとよい。
【００１３】
また、図１に示した実体顕微鏡は、図２に示すように、光路合成手段１６を経た観察光路１５中に、さらに光路分割手段１９を配置し、この光路分割手段１９により分割される観察光路１５とは別の光路中にさらにもう１つの双眼鏡筒光学系２０を配置すれば、２人で同時に観察することができる。
さらに、同様な方法で双眼鏡筒光学系を増やすことによって、複数の観察者の両眼に、顕微鏡画像に顕微鏡画像以外の画像情報を重ね合わせた像を同時に導くことが可能になる。
【００１４】
図３は、本発明にかかる実体顕微鏡の概略構成を示す光軸に沿う断面図である。
この実体顕微鏡は、図１に示した実体顕微鏡の双眼鏡筒光学系１８に代えて、双眼鏡筒ハウジング２１を光路合成手段１６を経た観察光路１５中に配置したものである。
双眼鏡筒ハウジング２１は、内部に、１対の画像表示手段２２と、１対の画像投影光学系２３と、プリズム２４と、結像レンズ２５ａと接眼レンズ２５ｂとからなる１対の双眼鏡筒光学系２５を備えている。画像表示手段２２および画像投影光学系２３は、画像表示手段１３，画像投影光学系１４とは役割が異なる。すなわち、図４に示すように、画像表示手段２２上に表示した画像は、画像投影光学系２３により投影されプリズム２４を介して顕微鏡画像２６の近傍２７に形成される。このときプリズム２４は、双眼鏡筒光学系２５の結像レンズ２５ａが形成する顕微鏡画像２６の光束の一部を遮るように配置されている。そのため、観察視野内における近傍２７の画像は画像表示手段２２の画像のみであって、画像表示手段２２の画像を通して顕微鏡画像２６が見えることはない。この結果、観察者は双眼鏡筒光学系２５の接眼レンズ２５ｂを介して、双方の像を鮮明に観察することができる。
なお、顕微鏡画像２６には、双眼鏡筒ハウジング２１外に配置した画像投影光学系１４および光路合成手段１６によって画像表示手段１３上に表示した画像を入れ込むことができ、この場合、画像表示手段１３上に表示された像が顕微鏡画像２６と重なって見えるようになる。
【００１５】
このような構成であると、例えば図５に示すように、顕微鏡画像と重ねて観察すると互いにスポイルしてしまうような精密で情報量の多い画像２８は画像表示手段１３ではなく、画像表示手段２２上に表示することで、顕微鏡画像２６とは別に顕微鏡画像２６の近傍２７の位置に表示させることができる。一方、図５に示した、マーキングや記号のように情報量が少なく、重ねて表示しても互いにスポイルしないような画像２９は、画像表示手段１３上に表示することによって、顕微鏡画像２６中に取り込まれ、被観察物体１０の像と重なり合った状態で観察できるようにすることができる。このように、本発明にかかる実体顕微鏡では、観察者に有用な多くの画像を、その画像の性質に合わせて画質を劣化させることなく、顕微鏡画像と共に観察者に提供することができる。
【００１６】
図６は、本発明の他の参考例にかかる実体顕微鏡の概略構成を示す光軸に沿う断面図である。この実体顕微鏡は、被観察物体１０からの光束を受けこれをアフォーカル光束にする対物レンズ１１と、対物レンズ１１からの光束を受けこれを変倍する変倍レンズ１２を備えている。さらに、画像表示手段１３と、画像表示手段１３からの光束を受けこれをアフォーカル光束にする画像投影光学系１４と、この画像投影光学系１４を経た光路を変倍レンズ１２を経た観察光路１５に重ね合わせ、且つ撮影光路３０へ導くための光路合成手段３１と、観察光路１５に導かれた光束を観察者１７の両眼へ導くための双眼鏡筒光学系１８を備えている。また、撮影光路３０には、撮影光学系３２および撮影素子３３を配置している。なお、光路合成手段３１は、変倍レンズ１２を経て観察光路１５へ導かれた光束を撮影光路３０へ導く作用も有している。
【００１７】
ここに示した実体顕微鏡では、画像表示手段１３上に腫瘍範囲マーキング等の画像を表示させると、画像投影光学系１４および光路合成手段３１により、観察光路１５に画像表示手段１３からの光束が分け入れられるため、観察者１７は被観察物体１０の顕微鏡画像と画像表示手段１３上に表示した画像とを重ね合わせた状態で観察することができる。
さらに、撮影光路３０にも同様に画像表示手段１３からの光束が分け入れられるため、被観察物体１０の顕微鏡画像と画像表示手段１３上に表示した画像とを重ね合わせた画像を撮影できる。
【００１８】
図６に示した実体顕微鏡は、従来のように左右の観察光路中にそれぞれ一対の光路分割手段，画像投影光学系，画像表示手段を配置する必要がなく、また、観察光路から撮影光路へ導くための光束を分割する光路分割手段と、画像投影光学系からの光束を観察光路へ分け入れるための光路合成手段を２つ配置する必要もない。すなわち、図６に示した実体顕微鏡は、画像投影光学系１４からの光束を双眼鏡筒光学系１８の左右観察光路へ分け入れることと、観察光路１５からの光束を撮影光路３０へ導入することを、１つの画像表示手段１３と、１つの画像投影光学系１４と、１つの光路合成手段３１により実現している。
したがって、顕微鏡鏡体部の小型軽量化を実現し、被観察物体１０から観察者１７のアイポイントまでの距離の増加を回避でき、優れた作業性を備えた実体顕微鏡となる。また、顕微鏡画像の明るさの低下も防ぐことができる。
【００１９】
さらに、この実体顕微鏡では、特にナビゲーションシステムによる画像情報や、その他手術に有用な画像を画像表示手段１３に表示するとよい。また、図２に示したものと同様に、光路合成手段３１を経た観察光路１５中に、さらに光路分割手段を配置し、この光路分割手段により観察光路１５から分割される光路中にさらにもう１つの双眼鏡筒光学系を配置すれば、２人で同時に観察することができる。
【００２０】
また、この実体顕微鏡では、前記光路合成手段１６，３１を単眼光学系として構成されている対物レンズ１１と変倍レンズ１２との間に配置してもよい。この構成であれば、変倍レンズ１２による観察像の拡大縮小が顕微鏡画像のみならず、画像表示手段１３に表示した画像情報に対しても同様に行われるため、画像表示手段１３に表示するマーキング等を、変倍レンズ１２の倍率を確認した後に、この倍率に応じて計算し表示し直す必要がなくなり、より単純な構成の実体顕微鏡を提供することができる。
【００２１】
また、この実体顕微鏡は、前記画像表示手段１３，画像投影光学系１４とは別に、立体観察光学系（双眼鏡筒光学系１８）の近傍に、１対の画像表示手段と、この画像表示手段からの光束を受けこれをアフォーカル光束にする１対の画像投影光学系と、１対の像反射部材を配置し、これらの画像表示手段，前記画像投影光学系および像反射部材をハウジングに内蔵してユニットを形成し、このユニットを実体顕微鏡鏡体部に対し着脱可能に構成してもよい。
この構成であれば、被観察物体１０の顕微鏡画像と画像表示手段１３に表示される像を重ね合わせて観察するのが不適である場合、画像表示手段１３ではなく、前記ユニット内の画像表示手段に画像を表示することにより、被観察物体１０の顕微鏡画像と、前記ユニット内の画像表示手段に表示された像を独立した状態で観察することができる。
【００２２】
以下、図示した実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は全て手術用顕微鏡の例を示すものである。
【００２３】
第１参考例
図７は、本参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
本参考例の手術用顕微鏡は、対物レンズ３４，変倍レンズ３５，ビームスプリッター３６，前群３７ａと後群３７ｂからなるリレーレンズ３７，およびこれらの間に介在されたミラー，プリズム等の複数の反射部材からなる単眼光学系と、左右光路入替え光学系としての偏角ダハプリズム３８と、右眼用，左眼用の双眼光学系を有する双眼鏡筒光学系３９を備えている。さらに、本参考例の手術用顕微鏡は、小型のＬＣＤ４０を備え、画像投影光学系４１により、ＬＣＤ４０からの光束をアフォーカル光束とし、これをビームスブリッター３６へ導くようになっている。
【００２４】
以上のように構成された本参考例の手術用顕微鏡では、被観察物体１０から射出される光束を、対物レンズ３４，変倍レンズ３５，ビームスプリッター３６，リレーレンズ３７を備えた単眼光学系を通過させ、偏角ダハプリズム３８へ導く。この偏角ダハプリズム３８は自身を通過する光束を偏角させ、倒立像を形成する作用を有している。したがって、被観察物体１０からの光束をこの偏角ダハプリズム３８を介在させて双眼鏡筒光学系３９へ導くことにより、観察者の右眼に入射すべき光束は右眼に、左眼に入射すべき光束は左眼に入射させることができ、観察者に被観察物体１０の正立した立体像を供給することができる。
同時に、ＬＣＤ４０から射出する光束も、画像投影光学系４１によリビームスプリッター３６へ導かれ、被観察物体１０からの光束が導かれる光路中へ導入される。よって、観察者は、ＬＣＤ４０上に表示された画像情報と被観察物体１０の顕微鏡画像とを重ね合わせた状態で観察できるようになる。
【００２５】
次に、本参考例の手術用顕微鏡をナビゲーションシステムと併用する場合の例を図８に示す。
【００２６】
まず、本参考例の手術用顕微鏡４２には、ライトガイド４３を介して光源４４が接続されている。また、手術用顕微鏡４２は、ケーブル４５を介してカメラコントロールユニット４６と接続されている。さらに、このカメラコントロールユニット４６はケーブル４７を介してカメラユニット４８と接続されており、カメラユニット４８の先には内視鏡本体４９が接続されている。また、内視鏡本体４９には、ライトガイド５０を介して光源５１が接続されている。
【００２７】
さらに、手術用顕微鏡４２と共に用いるナビゲーションシステム５２は、カメラアレイ５３とこれに接続されたコンピューター５４で構成されている。カメラアレイ５３は、２台のカメラを異なる角度でその撮影方向が交差するように同一平面内に配置している。また、手術用顕微鏡４２や内視鏡本体４９には、カメラアレイ５３を通した位置検出のための目印が設けられている。そして、カメラアレイ５３の２台のカメラで撮影された目印の画像を処理して、手術顕微鏡４２や内視鏡本体４９の３次元位置（すなわち、観察する部分の３次元位置）が検出されるようになっている。
一方、コンピューター５４にはナビゲーションを実行するソフトが組み込まれており、例えば予めＣＴ画像やＭＲＩ画像を表示したり、これらの画像を基に作成された被観察物体の３次元情報とカメラアレイ５３で検出した位置情報を比較して、現在の手術位置の情報や眼では見えない体内の様子等、手術に必要な様々な情報を観察者に提供するものである。
【００２８】
ここに示すように、手術用顕微鏡４２とナビゲーションシステム５２を併用する場合、ナビゲーションシステム５２が作成する画像情報を図７に示したＬＣＤ４０に表示すれば、観察者は手術用顕微鏡４２による像とナビゲーションシステム５２が作成する画像情報を重ねて両眼にて、図９（ｂ）に示すような画像を同時に観察することができる。ここで、図９（ａ）は、図９（ｂ）に示されている腫瘍の断面を示しており、腫瘍とは異なる他の組織Ａの下に腫瘍が広がっている場合である。通常、顕微鏡による観察では表面のみの様子しか判らないため、このような形態の腫瘍の全体像を認識するのは困難である。しかしながら、ナビゲーションシステムを利用すれば、図９（ｂ）に示すように色々な情報が得られる。図９（ｂ）には、それぞれ手術用顕微鏡４２による像５５，手術用顕微鏡４２による像で表面に露出して見える腫瘍５６，ナビゲーションシステム５２により作成された腫瘍の露出していない部分の実質的な大きさと数値データを表した画像情報５７の様子を示している。
【００２９】
このように、本参考例の手術用顕微鏡４２とナビゲーションシステム５２を併用することにより、観察者は手術用顕微鏡４２による像を見ながらにして、手術に有用な情報を得ることができ、手術の効率を大幅に向上させることができる。すなわち、このナビゲーションシステム５２は、手術に有用な情報を観察者へ提供するための、いわば手術支援機能である。
【００３０】
しかも、本参考例の手術用顕微鏡では、ビームスプリッター３６やＬＣＤ４０、画像投影光学系４１をそれぞれ１つずつ搭載することで観察者の両眼へ導く像を形成できるため、手術用顕微鏡鏡体部の大型化や重量化を回避でき、良好な作業性をもたらすナビゲーションシステムとの併用に適した手術用顕微鏡を提供することができる。
【００３１】
なお、本参考例では、ＬＣＤ４０にナビゲーションシステム５２が作成する画像を表示させる例を示したが、紳経モニターや、手術に有効な数値データを表示させ、顕微鏡画像に重ね合わせてもよい。
また、本参考例においては、画像表示手段としてＬＣＤ４０を用いたが、これに代えてＣＲＴやプラズマディスプレイ等の画像表示手段を用いることもできる。
【００３２】
第２参考例
図１０は、本参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
本参考例の手術用顕微鏡は、対物レンズ３４，変倍レンズ３５，ビームスプリッター５８，前群３７ａと後群３７ｂからなるリレーレンズ３７，およびこれらの間に介在されたミラー，プリズム等の複数の反射部材からなる単眼光学系と、左右光路入替え光学系としての偏角ダハプリズム３８と、右眼用，左眼用の双眼光学系を有する双眼鏡筒光学系３９を備えている。さらに、本参考例の手術用顕微鏡は、小型のＬＣＤ４０を備え、画像投影光学系４１により、ＬＣＤ４０からの光束をアフォーカル光束とし、これをビームスブリッター５８へ導くようになっている。また、撮影光学系５９およびＣＣＤ６０を備え、被観察物体１０の顕微鏡画像およびＬＣＤ４０に表示された像を撮影することができるようになっている。
【００３３】
以上のように構成された本参考例の手術用顕微鏡では、被観察物体１０から射出される光束を、対物レンズ３４，変倍レンズ３５，ビームスプリッター５８，リレーレンズ３７を備えた単眼光学系を通過させ、偏角ダハプリズム３８へ導く。この偏角ダハプリズム３８は自身を通過する光束を偏角させ、倒立像を形成する作用を有している。したがって、被観察物体１０からの光束をこの偏角ダハプリズム３７を介在させて双眼鏡筒光学系３９へ導くことにより、観察者の右眼に入射すべき光束は右眼に、左眼に入射すべき光束は左眼に入射させることができ、観察者に被観察物体１０の正立した立体像を供給することができる。
同時に、ＬＣＤ４０から射出する光束も、画像投影光学系４１によりビームスプリッター５８へ導かれ、被観察物体１０からの光束が導かれる光路中へ導入される。よって、観察者は、ＬＣＤ４０上に表示された画像情報と被観察物体１０の顕微鏡画像とを重ね合わせた状態で観察できるようになる。さらに、本参考例の手術用顕微鏡では、被観察物体１０の顕微鏡画像およびＬＣＤ４０の表示像も、ビームスプリッター５８により撮影光学系５９を介してＣＣＤ６０へ導かれ、撮影される。
【００３４】
本参考例の手術用顕微鏡においても、図８に示したように、ナビゲーションシステム５２と併用することにより、第１参考例に示した手術用顕微鏡と同様に、ナビゲーションシステム５２が作成する画像情報をＬＣＤ４０に表示すれば、観察者は顕微鏡画像とナビゲーションシステム５２が作成する画像情報を重ねて両眼にて同時に観察することが可能になる。すなわち、図９（ｂ）に基づいて説明したように、手術用顕微鏡による像５５と、手術用顕微鏡による像で表面に露出している腫瘍５６、ナビゲーションシステム５２により作成された腫瘍の露出していない部分の実質的な大きさとその数値データ５７を観察することができる。
【００３５】
このように本参考例の手術用顕微鏡においても、ナビゲーションシステムを併用することにより、観察者は顕微鏡画像を見ながらにして、手術に有用な情報を得ることができ、手術の効率を大幅に向上させることができる。
また、本参考例の手術用顕微鏡では、特に重ね合わせた観察像をＣＣＤ６０で撮影できるため、その観察像をＶＴＲ等で記録することもできる。
【００３６】
しかも、本参考例の手術用顕微鏡では、これらの機能をビームスブリッター５８やＬＣＤ４０、画像投影光学系４１、撮影光学系５８、ＣＣＤ６０をそれぞれ１つずつ搭載することで実現できるため、顕微鏡画像の明るさの低下、顕微鏡鏡体部の大型化および重量化を回避でき、良好な作業性をもたらすナビゲーションシステムとの併用に適した手術用顕微鏡を提供することができる。
【００３７】
本参考例においても、ＬＣＤ４０にナビゲーションシステム５２が作成する画像を表示させる例を示したが、神経モニターや、手術に有効な数値データを表示させ、顕微鏡画像に重ね合わせてもよい。
また、本参考例においても、画像表示手段としてＬＣＤ４０を用いたが、これに代えて、ＣＲＴやプラズマディスプレイ等の画像表示手段を用いることもできる。
【００３８】
第３参考例
図１１は、本参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
本参考例の手術用顕微鏡は、対物レンズ３４，ビームスプリッター６１，変倍レンズ３５，前群３７ａと後群３７ｂからなるリレーレンズ３７，およびこれらの間に介在されたミラー，プリズム等の複数の反射部材からなる単眼光学系と、左右光路入替え光学系としての偏角ダハプリズム３８と、右眼用，左眼用の双眼光学系を有する双眼鏡筒光学系３９を備えている。さらに、本参考例の手術用顕微鏡は、小型のＬＣＤ４０を備え、画像投影光学系４１により、ＬＣＤ４０からの光束をアフォーカル光束とし、これをビームスブリッター６１へ導くようになっている。
【００３９】
以上のように構成された本参考例の手術用顕微鏡は、被観察物体１０から射出される光束を、対物レンズ３４，ビームスプリッター６０，変倍レンズ３５，リレーレンズ３７を備えた単眼光学系を通過させ、最終的には双眼鏡筒光学系３９へ光束を導き、観察者へ被観察物体１０の立体観察像を提供している。
同時に、ＬＣＤ４０から射出する光束も、画像投影光学系４１によりビームスプリッター６１へ導かれ、変倍レンズ３５，リレーレンズ３７を経て双眼鏡筒光学系３９へ導かれ、被観察物体１０の顕微鏡画像と重ね合わされた状態で立体像として観察される。
【００４０】
また、本参考例の手術用顕微鏡においても、図８に示したように、ナビゲーションシステム５２と併用することにより、第１参考例に示した手術用顕微鏡と同様に、ナビゲーションシステム５２が作成する画像情報をＬＣＤ４０に表示すれば、観察者は顕微鏡画像とナビゲーションシステム５２が作成する画像情報を重ねて両眼にて同時に観察することが可能になる。すなわち、図９（ｂ）に基づいて説明したように、手術用顕微鏡による像５５と、手術用顕微鏡による像で表面に露出している腫瘍５６、ナビゲーションシステム５２により作成された腫瘍の露出していない部分の実質的な大きさとその数値データ５７を観察することができる。
【００４１】
このように本参考例の手術用顕微鏡においても、ナビゲーションシステムを併用することにより、観察者は顕微鏡画像を見ながらにして、手術に有用な情報を得ることができ、手術の効率を大幅に向上させることができる。
しかも、本参考例の手術用顕微鏡では、これらの機能をビームスブリッター６１やＬＣＤ４０、画像投影光学系４１をそれそれ１つずつ搭載することで実現できるため、顕微鏡画像の明るさの低下、顕微鏡鏡体部の大型化および重量化を回避でき、良好な作業性をもたらすナビゲーションシステムとの併用に適した手術用顕微鏡を提供することができる。
【００４２】
また、本参考例の実体顕微鏡では、ビームスプリッター６１を対物レンズ３４と変倍レンズ３５の間に配置しているため、変倍レンズ３５による観察像の拡大，縮小が顕微鏡画像のみならず、ＬＣＤ４０に表示されるナビゲーションシステム５２が作成する画像情報に対しても同等に行われる。したがって、ＬＣＤ４０に表示されるマーキング等を変倍レンズ３５の倍率を確認し、この倍率に応じて計算し表示し直す過程をなくすことができ、変倍レンズ３５による倍率の変化を検知するための検知装置を手術用顕微鏡鏡体内に配置しなくてよいため、さらなる鏡体の大型化を防ぐことができる。
【００４３】
なお、本参考例においても、ＬＣＤ４０にナビゲーションシステム５２が作成する画像を表示させる例を示したが、神経モニターや、手術に有効な数値データを表示させ、顕微鏡画像に重ね合わせてもよい。
また、本参考例の手術用顕微鏡でも、画像表示手段としてＬＣＤ４０を用いたが、これに代えて、ＣＲＴやプラズマディスプレイ等の画像表示手段を用いることもできる。
【００４４】
第１実施例
図１２は、本実施例にかかる手術用顕微鏡の構成を示す部分断面図であり、顕微鏡全体の概略構成を示すものである。
本実施例の手術用顕微鏡は、鏡体部ハウジング６２と、画像系ハウジング６３とからなっている。画像系ハウジング６３は、画像を表示するＬＣＤ６４と、画像投影光学系６５と、ＬＣＤ６４から射出した光を画像投影光学系６５へ導くためのミラー６６を内蔵している。
画像投影光学系６５は、鏡体部ハウジング６２内に配置されている手術用顕微鏡光学系の一部である図示しないビームスプリッターにＬＣＤ６４からの光束をアフォーカル光束として入射させ、顕微鏡画像にＬＣＤ６４に表示された画像を重ね合わせている。また、ＬＣＤ６４，画像投影光学系６５，ミラー６６を内蔵する画像系ハウジング６３は、鏡体部ハウジング６２に対し、着脱可能な構成となっている。
以上のような構成を備えた本実施例の手術用顕微鏡によれば、観察像の重ね合わせを必要としない観察者に対し、従来の手術用顕微鏡本体部を用いて通常の顕微鏡観察を提供することができる。
【００４５】
第２実施例
図１３は、本実施例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。本実施例の手術用顕微鏡は、第２参考例に示した手術用顕微鏡において、双眼鏡筒光学系３９に代えて、双眼鏡筒ハウジング６７を備えたものである。
【００４６】
図１４（ａ）は双眼鏡筒ハウジング６７の外観図、同図（ｂ）は双眼鏡筒ハウジング６７の内部構成を示す光軸に沿う断面図である。
この双眼鏡筒ハウジング６７は、内部に、１対のＬＣＤ６８と、１対の画像投影光学系６９と、結像レンズ７０ａと接眼レンズ７０ａとからなる１対の双眼鏡筒光学系７０と、これらの間に配置されたミラー，プリズム等の反射部材を備えている。
【００４７】
ここで、本実施例の手術用顕微鏡において、ＬＣＤ６８および画像投影光学系６９は、図１３に示したＬＣＤ４０，画像投影光学系４１とは役割が異なる。すなわち、双眼鏡筒光学系７０の結像レンズ７０ａが結像する顕微鏡画像と重なり合って見えないように、その近傍にＬＣＤ６８上に表示した画像を画像投影光学系６９により投影し、結像している（図４に示した構成と同様である）。これにより、観察者は双眼鏡筒光学系７０の接眼レンズ７０ｂを介して双方の像を観察できる。
なお、前記顕微鏡画像には、双眼鏡筒ハウジング６７外に配置した画像投影光学系４１およびビームスプリッター５８によってＬＣＤ４０上に表示した画像が入れ込まれており、ＬＣＤ４０上に表示された像が前記顕微鏡画像に重なって見えるようになっている。
また、このとき、図８に示したナビゲーションシステム５２を併用すれば、ＬＣＤ４０上にかかるナビゲーションシステム５２が作成する画像を表示することができ、この画像を前記顕微鏡画像に重ねて表示することができる。
【００４８】
この構成であると、図１５に示すように、顕微鏡画像と重ねて表示すると互いにスポイルしてしまうような精密で情報量の多いＣＴ／ＭＲ画像を多用した画像７１は顕微鏡画像とは重なり合って見えないように、また、ナビゲーションシステム５２により作成された、マーキングや記号のように情報量が少なく、互いにスポイルしないような画像７１は顕微鏡画像と重なり合って見えるように調整することができる。
このように、本実施例の手術用顕微鏡では、観察者に有用である多様の画像を、その画像の性質に合わせて顕微鏡画像と共に観察者に提供することができる。
【００４９】
第４参考例
図１６は、本参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
本参考例の手術用顕微鏡は、対物レンズ３４，変倍レンズ３５，液晶ミラー７３，前群３７ａと後群３７ｂからなるリレーレンズ３７，およびこれらの間に介在されたミラー，プリズム等の複数の反射部材からなる単眼光学系と、左右光路入替え光学系としての偏角ダハプリズム３８と、右眼用，左眼用の双眼光学系を有する双眼鏡筒光学系３９を備えている。液晶ミラー７３は、電圧を印加すると光の反射率および透過率を変化させることができ、これは液晶ミラー７３の近傍に配置された電源装置７４により可能になっている。
さらに、本参考例の手術用顕微鏡は、小型のＬＣＤ４０を備え、画像投影光学系４１により、ＬＣＤ４０からの光束をアフォーカル光束とし、液晶ミラー７３へ導くようになっている。
【００５０】
以上のように構成された本参考例の手術用顕微鏡では、被観察物体１０から射出される光束を、対物レンズ３４，変倍レンズ３５，液晶ミラー７３，リレーレンズ３７を備えた単眼光学系を通過させ、偏角ダハプリズム３８へ導く。この偏角ダハプリズム３８は自身を通過する光束を偏角させ、倒立像を形成する作用を有している。したがって、被観察物体１０からの光束をこの偏角ダハプリズム３８を介在させて双眼鏡筒光学系３９へ導くことにより、観察者の右眼に入射すべき光束は右眼に、左眼に入射すべき光束は左眼に入射させることができ、観察者に被観察物体１０の正立した立体像を供給することができる。
同時に、ＬＣＤ４０から射出する光束も、画像投影光学系４１により液晶ミラー７３へ導かれ、被観察物体１０からの光束が導かれる光路中へ導入される。よって、観察者は、ＬＣＤ４０上に表示された画像情報と被観察物体１０の顕微鏡画像とを重ね合わせた状態で観察できるようになる。
【００５１】
また、本参考例の手術用顕微鏡においても、図８に示したようなナビゲーションシステム５２と併用することは可能である。この場合、ナビゲーションシステム５２が作成する画像情報をＬＣＤ４０に表示することにより、観察者は被観察物体１０の顕微鏡画像とナビゲーションシステム５２が作成する画像情報を重ね合わせた状態で同時に観察することが可能になる（図９を参照）。
【００５２】
このように本参考例の手術用顕微鏡においても、ナビゲーションシステムを併用することにより、観察者は顕微鏡画像を見ながらにして、手術に有用な情報を得ることができ、手術の効率を大幅に向上させることができる。
しかも、本参考例の手術用顕微鏡において、これらの機能を液晶ミラー７３やＬＣＤ４０、画像投影光学系４１をそれぞれ１つずつ搭載することで実現できるため、手術用顕微鏡鏡体部の大型重量化を防ぐことができ、良好な作業性をもたらすナビゲーションシステムと併用するのに好適な手術用顕微鏡を提供することができる。
【００５３】
さらに、本参考例では、観察者が液晶ミラー７３にかける電圧を任意に変更できる構成となっており、観察者は液晶ミラー７３における光の反射率および透過率を任意に変えることで、顕微鏡画像と重なって表示される画像情報の濃淡を任意に変更することができる。
なお、本参考例の手術用顕微鏡に用いる液晶ミラー７３は、文献「Hikmet&Kemperman Nature vol 392 pp476 2 April 1998 」に記載されているものである。
【００５４】
また、本参考例ではＬＣＤ４０に表示させる画像としてナビゲーションシステム５２が作成する画像を表示させたが、紳経モニターや、手術に有用な数値データを表示させ、顕微鏡画像に重ね合わせても同様に手術の効率を向上させることができる。
また、本参考例では、画像表示手段としてＬＣＤ４０を用いたが、これに代えてＣＲＴやプラズマディスプレイ等を用いることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、顕微鏡画像とモニターに表示される画像情報とを重ね合わせた像を観察，撮像でき、且つ、顕微鏡画像の明るさの低下や、顕微鏡鏡体部の大型重量化，被観察物体から観察者のアイポイントまでの距離の増加等のない、作業性の優れた実体顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例にかかる実体顕微鏡の概略構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】図１に示した実体顕微鏡の他の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかる実体顕微鏡の概略構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】図３に示した実体顕微鏡の双眼鏡筒ハウジング２１の内部構成を説明するための図である。
【図５】図３に示した実体顕微鏡により得られる観察像を示す図である。
【図６】本発明の他の参考例にかかる実体顕微鏡の概略構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図７】第１参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
【図８】第１参考例の手術用顕微鏡をナビゲーションシステムと併用する場合の一例を示す図である。
【図９】（ａ）は腫瘍の断面図である。（ｂ）は図８に示したシステムにより得られる観察像を示す図である。
【図１０】第２参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
【図１１】第３参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
【図１２】第１実施例にかかる手術用顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図１３】第２実施例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
【図１４】（ａ）は図１３に示した双眼鏡筒ハウジング６７の外観図である。（ｂ）は図１３に示した双眼鏡筒ハウジング６７の内部構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１５】第２実施例の実体顕微鏡により得られる観察像を示す図である。
【図１６】第４参考例にかかる手術用顕微鏡の光学系の構成を示す概略図である。
【図１７】従来の実体顕微鏡の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１，４２手術用顕微鏡
２，１９光路分割手段
３，１５観察光路
４，３０撮影光路
５，１６，３１光路合成手段
６，１３，２２画像表示手段
７光路
８双眼光学系
１０被観察物体
１１，３４対物レンズ
１２，３５変倍レンズ
１４，２３，４１，６５，６９画像投影光学系
１７観察者
１８，２０，２５，３９，７０双眼鏡筒光学系
２１，６７双眼鏡筒ハウジング
２４プリズム
２５ａ，７０ａ結像レンズ
２５ｂ，７０ｂ接眼レンズ
２６顕微鏡画像
２７顕微鏡画像２６の近傍
２８，２９，７１，７２画像
３２，５９撮影光学系
３３撮影素子
３６，５８，６１ビームスプリッター
３７リレーレンズ
３７ａ前群
３７ｂ後群
３８偏角ダハプリズム
４０，６４，６８ＬＣＤ
４３，５０ライトガイド
４４，５１光源
４５，４７ケーブル
４６カメラコントロールユニット
４８カメラユニット
４９内視鏡本体
５２ナビゲーションシステム
５３カメラアレイ
５４コンピューター
５５手術用顕微鏡４２による像
５６手術用顕微鏡４２による像で表面に露出して見える腫瘍
５７ナビゲーションシステム５２により作成された腫瘍の露出していない部分の実質的な大きさと数値データを表した画像情報
６０ＣＣＤ
６２鏡体部ハウジング
６３画像系ハウジング
６６ミラー
７３液晶ミラー
７４電源装置

Claims

立体観察光学系を有する実体顕微鏡において、
物体からの光束を受け該光束をアフォーカル光束にする１つの対物光学系と該対物光学系からの光束を受け変倍を行う１つの変倍光学系とからなる単眼光学系と、該単眼光学系からの光束を受け観察者の左右の眼に導いて１対の観察像を結像する少なくとも１つの双眼鏡筒光学系とを備え、
前記単眼光学系中に１つの光路合成手段を配置し、該１つの光路合成手段に対し、前記立体観察光学系の近傍に配置した１つの画像表示手段上に表示される画像から射出する光束を画像投影光学系を介して入射させ、観察光路に前記画像表示手段からの光束を分け入れるようにすると共に、
前記双眼鏡筒光学系のハウジング内に、前記双眼鏡筒光学系，前記画像表示手段及び画像投影光学系とは別体の、少なくとも１対の画像表示手段と画像投影光学系を配置したことを特徴とする実体顕微鏡。